复合地基与支护结构共同性状的离心模型试验系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105735381A(43)申请公布日2016.07.06(21)申请号201610286471.2(22)申请日2016.04.30(71)申请人山东大学地址250061山东省济南市历下区经十路17923号(72)发明人李连祥符庆宏黄佳佳成晓阳(74)专利代理机构济南圣达知识产权代理有限公司37221代理人赵敏玲(51)Int.Cl.E02D33/00(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称复合地基与支护结构共同性状的离心模型试验系统(57)摘要本发明公开了复合地基与支护结构共同性状的离心模型试验系统，包括模型箱，在模型箱内设有地基土，地基土内竖直嵌有用于模拟支护桩的支护板，在模型箱内支护板的一侧竖直设有多个基桩模型桩，嵌有基桩模型桩的地基土顶部设置垫层，地基土、基桩模型桩和垫层共同形成复合地基，由此复合地基与支护板共同存在更加符合实际施工环境，在支护板的另一侧设置用于模拟开挖的开挖区；整个试验装置可根据需求设置用于测试在基坑开挖时，复合地基中地基土变形位移数据等的测试系统；这样在开挖区进行开挖时，研究复合地基与支护结构的力或者位移产生的变化，从而更好的指导实践。CN105735381ACN105735381A权利要求书1/1页1.复合地基与支护结构共同性状的离心模型试验系统，其特征在于，包括模型箱，在模型箱内设有地基土，地基土内竖直嵌有用于模拟支护桩的支护板，在模型箱内支护板的一侧竖直设有多个基桩模型桩，嵌有基桩模型桩的地基土顶部设置垫层，地基土、基桩模型桩和垫层共同形成复合地基，在支护板的另一侧设置用于模拟开挖的开挖区，在基桩模型桩与支护板上分别布设有与计算机连接的测试装置，模型箱为透明材料制成。2.如权利要求1所述的离心模型试验装置，其特征在于，所述测试装置包括在基桩模型桩上设置的用于辅助获得荷载施加过程中基桩模型桩轴力分布和地基土荷载分担的轴力应变片和用于辅助获得基桩模型桩弯矩分布及变化规律的弯矩应变片，还包括在支护板中间位置地正反两侧设置的弯矩应变片。3.如权利要求1或2所述的离心模型试验装置，其特征在于，所述测试装置还包括在所述的地基土中设置的多个用于测量地基土压力值的土压力传感器。4.如权利要求1或2所述的离心模型试验装置，其特征在于，所述基桩模型桩的底部呈圆锥状。5.如权利要求4所述的离心模型试验装置，其特征在于，在模型箱的外侧设置多个用于提供定位参考的PIV标记点，还包括安装于离心机大梁和模型箱内开挖区的多个摄像机。6.如权利要求1或2所述的离心模型试验装置，其特征在于，所述垫层为粗砂层或者碎石层。7.如权利要求1或2所述的离心模型试验装置，其特征在于，在基桩模型桩的表面涂覆有增加摩擦系数的环氧涂层，环氧涂层中带有砂子。8.如权利要求1或2所述的离心模型试验装置，其特征在于，用于模拟开挖的开挖区为内部装有土的土袋，土袋外表面设有便于移出土袋的吊环。9.如权利要求1或2所述的离心模型试验装置，其特征在于，所述支护板为铝板。10.如权利要求1或2所述的离心模型试验装置，其特征在于，所述基桩模型桩为CFG桩，由铝合金管按照抗压刚度等效制成。2CN105735381A说明书1/5页复合地基与支护结构共同性状的离心模型试验系统技术领域[0001]本发明涉及地基模型的试验，特别是复合地基与支护结构共同性状的离心模型试验系统。背景技术[0002]传统岩土工程室内试验是在常重力条件下进行的，由于无法或很难再现现场实际尺寸条件，因此常为缩尺模型，依据土体自重应力，缩尺模型带来的是土体深度h的倍缩，进而改变土体自重应力场，对以自重为主要荷载的结构，不能反映原型应力状态，导致模型试验无法模拟原型所发生的现象。[0003]土工离心模型试验能够真实模拟重力场的存在，再现工程实际应力状态，被广大学者公认是目前进行岩土工程技术研究中最先进、最有效的试验方法，土工离心模型试验相对于原型观测、室内常重力场试验机数值分析模拟方法具有不可替代和独特的优势。[0004]随复合地基理论日渐成熟，大量多高层建筑采用了CFG桩复合地基。目前，国内外缺乏针对侧向开挖条件下既有复合地基力学性状及其基坑支护结构理论的研究使工程界缺乏正确进行此类基坑工程设计的理论和方法，设计人员一般忽略既有复合地基增强体，无视既有群桩能够减少支护结构位移的有利作用，而把复合地基看成原状土，保守的进行基坑工程设计，造成了大量的资源浪费，同时，这样的设置所测得数据准确性较低，不能更为实际地反映实际工程问题，模型箱为非透明材料，不便于在试验中直接观测。[0005]测量系统是试验取得成功的前提保证，其工作状态和性能直接关系试验结果的准确性和可靠性，甚至决定一次试验的成败，量测仪器的