专利汇可以提供一种浮力模型试验装置专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 属于岩土工程技术领域,尤其涉及一种浮 力 模型试验装置。该装置包括试验 箱体 、地下结构单元和进 水 管;所述试验箱体的顶部敞口,内部设置有地基土层;所述地下结构单元设置在所述地基土层内部,且地下结构单元的顶部与试验箱体的顶部位于同一水平线;所述地下结构单元包括 内桶 和外侧套筒,所述内桶为顶部敞口的圆柱形桶体,所述外侧套筒为上下贯通的套设在所述内桶外部的套筒,所述外侧套筒与内桶之间有间隙;所述进水管设置在试验箱体的内部,沿试验箱体的高度方向垂向设置。该装置消除了 侧壁 受到的垂向 应力 ,从而实现装置仅受到重力、 浮力 和底部土体的反力,测量结果更加准确。,下面是一种浮力模型试验装置专利的具体信息内容。
1.一种浮力模型试验装置,其特征在于,包括试验箱体(1)、地下结构单元(2)和进水管(3);
所述试验箱体(1)的顶部敞口,内部设置有地基土层;
所述地下结构单元(2)设置在所述地基土层内部,且地下结构单元(2)的顶部与试验箱体(1)的顶部位于同一水平线;
所述地下结构单元(2)包括内桶(21)和外侧套筒(22),所述内桶(21)为顶部敞口的圆柱形桶体,所述外侧套筒(22)为上下贯通的套设在所述内桶(21)外部的套筒,所述外侧套筒(22)与内桶(21)之间有间隙;
所述进水管(3)设置在试验箱体(1)的内部,沿试验箱体(1)的高度方向垂向设置;
在浮力测算时,水通过进水管进入地基土层,根据静力平衡原理,对地下结构单元进行受力分析:
地下结构单元在地基土层中会受到结构自重G、底部土体反力F1、地下水浮力F2、侧壁土体反力F3、侧壁水压力F4、侧壁摩阻力F5和侧壁粘聚力F6;
侧壁土体反力F3和侧壁水压力F4在水平方向上相互抵消;
垂直方向上,静力平衡方程计算如下:
F1+F2=G+F5+F6 (1)
当地下结构单元处于临界浮起状态时,地下结构单元所受的侧壁摩阻力F5和侧壁粘聚力F6仅作用于外侧套筒的侧壁上,内桶所受底部土体反力F1也由于处于上浮临界状态等于零,此时内桶的静力平衡方程计算如下:
F2=G (2)
得到地下水浮力F2。
2.根据权利要求1所述的浮力模型试验装置,其特征在于,所述间隙为3-5mm。
3.根据权利要求1所述的浮力模型试验装置,其特征在于,所述地下结构单元(2)的外部设置有防水层(8)。
4.根据权利要求1所述的浮力模型试验装置,其特征在于,还包括多个水位观测孔(7),所述水位观测孔(7)设置在试验箱体(1)的内部,沿试验箱体(1)的高度方向垂向设置,且多个水位观测孔(7)的底部位于试验箱体(1)的不同深度。
5.根据权利要求1所述的浮力模型试验装置,其特征在于,所述地基土层包括从试验箱体(1)底部到地下结构单元(2)顶部所在水平线之间,在高度方向上依次设置的粗砂层(5)和粘土层(6)。
6.根据权利要求5所述的浮力模型试验装置,其特征在于,所述粗砂层(5)的厚度为15-
20cm,所述粘土层(6)的厚度为95-100cm。
7.根据权利要求1所述的浮力模型试验装置,其特征在于,还包括出水口(4),所述出水口(4)设置在试验箱体(1)的至少一个侧面的底部。
8.根据权利要求1所述的浮力模型试验装置,其特征在于,所述外侧套筒(22)为刚性材料制成。
9.根据权利要求1所述的浮力模型试验装置,其特征在于,所述试验箱体(1)的长为
100cm、宽为100cm、高为120cm。
10.根据权利要求1所述的浮力模型试验装置,其特征在于,所述地基土层的顶部距离试验箱体(1)的顶部4-6cm。
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