一种模块化基坑工程漏水漏砂引发地层运移的试验装置的制作方法

1.本实用新型属于岩土工程试验技术领域，具体涉及一种模块化基坑工程漏水漏砂引发地层运移的试验装置。


背景技术：

2.近年来随着社会的进步、国家的发展和城市化进程的不断推进，各种大型建筑和地下工程的建设越来越多，规模也越来越大。地下工程和大型建筑地下结构的施工首先要在地层中开挖深基坑，而随着地下工程的发展，基坑的开挖也向着深、大、长方向发展。对于富水砂层中的基坑工程施工，由漏水漏砂所导致的路面塌陷事故屡见不鲜，轻则导致路面开裂影响交通，重则造成人员伤亡，形成重大安全事故。为了保证深基坑工程施工的安全，对于基坑漏水漏砂引发的地层运移规律与机理进行试验研究，分析不同土体随地下水的迁移特性变得尤为重要。对于实际土体，可通过试验手段模拟漏水漏砂的发展过程，得出土体的流动规律与影响范围，根据试验得到的参数对工程灾害进行分析，可为灾害的评价与预警提供参考依据。随着裂缝、塌陷的不断发展，围护结构将经历漏水、土颗粒侵蚀、漏水漏砂等灾害演化过程，通过模型试验可以研究漏水程度、土体侵蚀程度、漏砂质量等因素的相互影响及其内在规律，为地下工程的施工安全控制提供理论基础。
3.目前已有的漏水漏砂试验方法与设备针对基坑工程的较少，且无法对远场的地下水补给进行合理的模拟，同时试验设备还应满足不同尺度试验扩展性的要求，因此亟需一套模块化的模拟基坑工程漏水漏砂引发地层运移的试验装置。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种模块化基坑工程漏水漏砂引发地层运移的试验装置。
5.为了达到上述目的，本实用新型提供的模块化基坑工程漏水漏砂引发地层运移的试验装置包括地下水补给水箱、补水接头、水位控制球阀、排水阀门、基坑土体试验箱、漏点控制通道、水砂防护导流装置、底部框架、脚轮、内卡式传感器支架、激光位移传感器、模块连接板、连接螺栓、水砂量自动测量装置、漏点封堵塞和止水密封条；其中，所述的基坑土体试验箱的上端呈开口状，两个相邻的侧面采用满孔细目钢板制成，另两个侧面采用透明可视的聚碳酸酯板制成；地下水补给水箱的平面呈“l”形，位于内侧的l形侧面呈开口状且利用基坑土体试验箱上的满孔细目钢板封堵住开口；基坑土体试验箱和地下水补给水箱利用设置在连接区域边缘的模块连接板和连接螺栓相互连接在一起，并且侧面和下端边缘接口处利用止水密封条进行密封；基坑土体试验箱和地下水补给水箱的下部分别设有一个底部框架；底部框架的底面角部设有脚轮；基坑土体试验箱的外侧角部沿垂直方向形成有多个漏点控制通道；每个漏点控制通道内安装有一个漏点封堵塞；水砂防护导流装置安装在位于漏点控制通道外侧的基坑土体试验箱外侧面上；水砂量自动测量装置放置在位于水砂防护导流装置排出口下方的地面上；内卡式传感器支架呈门字形，两个下端以移动的方式分
别安装在基坑土体试验箱上两个相对的侧面顶部；多个激光位移传感器间隔安装在内卡式传感器支架的横梁上；地下水补给水箱与基坑土体试验箱的底部分别设有排水阀门；补水接头安装在地下水补给水箱的侧面上；水位控制球阀安装在补水接头的底部，用于自动控制补水接头的开闭。
6.所述的补水接头与水位控制球阀沿垂直方向在地下水补给水箱的侧面上设置多组，以控制不同的试验水位。
7.所述的水砂防护导流装置采用有机玻璃制成，由前侧防飞溅挡板与下部倾斜导流槽组成。
8.本实用新型具有的优点和积极效果是：当试验地下水位超过水位控制球阀后，补水接头自动停止补水，当地下水补给水箱内水位低于水位控制球阀后，补水接头自动开启，可以真实地模拟地下水补充，形成稳定的水力边界条件；开启不同高度的水位控制球阀，可模拟不同地下水位；满孔细目钢板的使用既可以使得地下水充分补充，又不会造成土体损失；有机玻璃制作的水砂防护导流装置不影响试验图像采集，又可实现阻挡水砂飞溅与导流的目的；漏点控制通道与漏点封堵塞可改变漏点位置进行试验，同时可主动控制渗漏的发生与停止；模块连接板、连接螺栓与止水密封条的合理设计，使得砂箱与水箱可以根据需要分别进行试验或者组合试验，同时多个试验装置可进行组装，扩展试验规模。本试验装置兼具地下水位控制、改变漏点位置、渗漏控制、水土分离、自动测量、可视化试验、模块化组装的综合功能，可满足定性和定量分析基坑工程漏水漏砂各阶段的灾害发生发展机理和参数变化规律的需求。
附图说明
9.图1为本实用新型提供的模块化基坑工程漏水漏砂引发地层运移的试验装置立体图；
10.图2为本实用新型提供的模块化基坑工程漏水漏砂引发地层运移的试验装置左视图；
11.图3为本实用新型提供的模块化基坑工程漏水漏砂引发地层运移的试验装置俯视图；
具体实施方式
12.为进一步了解本实用新型的内容、特点及功效，列举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
13.如图1—图3所示，本实用新型提供的模块化基坑工程漏水漏砂引发地层运移的试验装置包括地下水补给水箱1、补水接头2、水位控制球阀3、排水阀门 4、基坑土体试验箱5、漏点控制通道8、水砂防护导流装置9、底部框架10、脚轮12、内卡式传感器支架13、激光位移传感器14、模块连接板15、连接螺栓16、水砂量自动测量装置17、漏点封堵塞18和止水密封条19；其中，所述的基坑土体试验箱5的上端呈开口状，两个相邻的侧面采用满孔细目钢板6制成，另两个侧面采用透明可视的聚碳酸酯板7制成；地下水补给水箱1的平面呈“l”形，位于内侧的l形侧面呈开口状且利用基坑土体试验箱5上的满孔细目钢板6封堵住开口；基坑土体试验箱5和地下水补给水箱1利用设置在连接区域边缘的模块连接板15和连接螺栓16
相互连接在一起，并且侧面和下端边缘接口处利用止水密封条19进行密封；基坑土体试验箱5和地下水补给水箱1 的下部分别设有一个底部框架10；底部框架10的底面角部设有脚轮12；基坑土体试验箱5的外侧角部沿垂直方向形成有多个漏点控制通道8；每个漏点控制通道8内安装有一个漏点封堵塞18；水砂防护导流装置9安装在位于漏点控制通道8外侧的基坑土体试验箱5外侧面上；水砂量自动测量装置17放置在位于水砂防护导流装置9排出口下方的地面上；内卡式传感器支架13呈门字形，两个下端以移动的方式分别安装在基坑土体试验箱5上两个相对的侧面顶部；多个激光位移传感器14间隔安装在内卡式传感器支架13的横梁上；地下水补给水箱1与基坑土体试验箱5的底部分别设有排水阀门4；补水接头2安装在地下水补给水箱1的侧面上；水位控制球阀3安装在补水接头2的底部，用于自动控制补水接头2的开闭。
14.所述的补水接头2与水位控制球阀3沿垂直方向在地下水补给水箱1的侧面上设置多组，以控制不同的试验水位。
15.所述的水砂防护导流装置9采用有机玻璃制成，由前侧防飞溅挡板与下部倾斜导流槽组成。
16.现以进行针对某漏点位置的基坑工程漏水漏砂引发土体运移可视化模型试验为例，说明本实用新型提供的模块化基坑工程漏水漏砂引发地层运移的试验装置的具体使用过程，具体实施方法如下：
17.(1)确保本装置上地下水补给水箱1和基坑土体试验箱5内无异物，各漏点封堵塞18处于关闭状态，然后根据试验规模将一或多个地下水补给水箱1与基坑土体试验箱5利用设置在连接区域边缘的模块连接板15和连接螺栓16相互连接在一起，并且侧面和下端边缘接口处利用止水密封条19进行密封；
18.(2)向基坑土体试验箱5内装填所需砂土，根据计算，分层填筑并进行夯实，并确保土面水平，同时在聚碳酸酯板7的内侧面上相对应于每一填筑层的位置铺设标记物，直至填筑至所需高度；
19.(3)关闭排水阀门4，将位于同一填筑高度处的补水接头2与供水管连接并开启，由此向地下水补给水箱1内供水；
20.(4)地下水补给水箱1内的水通过满孔细目钢板6向基坑土体试验箱5中不断渗流，待地下水补给水箱1内的水位上升至供水的补水接头2上的水位控制球阀3处时，供水自动停止，静置24h直至土体充分饱和；
21.(5)将内卡式传感器支架13移动至特定位置，然后将激光位移传感器14 与上位机连接，之后利用激光位移传感器14向下发出激光并采集地表变形数据，同时开启水砂质量自动测量装置17；
22.(6)根据漏点位置，缓慢开启该位置处的漏点封堵塞18以打开相应的漏点控制通道8，此时基坑土体试验箱5内的水砂混合物将通过该漏点控制通道8 不断向外流失，并经水砂防护导流装置9流入水砂质量自动测量装置17中，持续利用激光位移传感器14实时测量土体表面变形数据，利用水砂质量自动测量装置17实时测量流失质量，并可利用动态录像机通过透明的聚碳酸酯板7进行图像采集；在此过程中，一旦地下水补给水箱1内的水位下降至低于供水的补水接头2上的水位控制球阀3处时，自动进行补水；
23.(7)待地表出现明显塌陷、土体破坏后，缓慢关闭上述漏点封堵塞18，停止试验；
24.(8)待基坑土体试验箱5内的土体变形稳定后，停止供水，开启排水阀门 4，将地下水补给水箱1和基坑土体试验箱5内的水排空，再将基坑土体试验箱 5内的土体清除；
25.(9)改变漏点控制通道8的位置、补水接头2的开启位置、土体填筑高度，重复上述试验过程。