CN101144276A - 电化学成桩法加固软土模型试验装置 - Google Patents

电化学成桩法加固软土模型试验装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电化学成桩法加固软土模型试验装置，包括金属电极，土样箱，多孔透水板，马氏瓶，在土样箱底部设置多孔透水板，多孔透水板与土样箱四壁采用结构胶粘剂牢固胶结；金属电极竖直插在土样箱内的土样中，并通过电缆线与大功率稳压稳流直流电源相连，电流表与大功率稳压稳流直流电源串连，土样箱侧壁下部设有水阀和排气阀，水阀通过水管与马氏瓶相连。本发明结构合理、简单，操作方便，可以模拟软土地基现场条件，控制地下水位，能用于电化学成桩法加固软土模型试验。

Description

电化学成桩法加固软土模型试验装置
技术领域
本发明涉及软土地基加固领域，更具体涉及一种电化学成桩法加固软土模型试验装置，适用于电化学成桩法加固软土模型试验。
背景技术
我国有漫长的海岸线，沿海一带分布有丰富的海相沉积软土；我国还有众多的江、河、湖相沉积软土。随着国民经济的发展，在这些软土上不可避免地要兴建一定的岩土工程。而这些软土强度低，压缩性高，远远不符合工程的需要，必须予以适当加固，方可使用。
软土加固的方法较多，但不同的加固方法各有其特点和适用范围。常见的利用胶结特性来加固软土的技术有水泥深层搅拌桩、高压旋喷桩等，粉喷桩和深层搅拌桩依靠人为添入的一定比例的水泥、石灰，经强制搅拌与土充分混合来形成胶结，达到加固软土地基的目的，它需要大型的机械设备，耗费大量的建筑材料，而电化学成桩法加固软土是将金属电极插入软土中，再施以直流电，使金属在土中发生一系列的电化学和化学反应，而变成胶结物，在金属电极周围形成桩，即人为地创造胶结条件，使软土加固。电化学成桩法完全不需要水泥和砂石，因此，在施工中对环境无粉尘污染。它不需要笨重的施工机械，施工也很灵活，亦无噪音。因此，该加固软土的方法应具有很大的生命力，但遗憾的是此方法并未被实际工程所使用，究其原因可能为：①对本方法的加固机理缺乏一定的研究，其加固的有效性、持续性尚未被工程技术人员所认识；②对不同类型的软土的加固工艺、施工控制方法与措施缺乏研究，尚未形成成套的加固技术。
随着我国电力工业的发展，电力的应用范围将更加广泛，费用将更加低廉，低能耗、洁净的电化学成桩法的加固费用将更低，其优越性将凸现出来，将显示更强大的生命力。
总之，电化学成桩法是一种无污染的环保型的地基处理方法，具有非常广阔的应用前景，应该大力予以研究和开发。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电化学成桩法加固软土模型试验装置，该装置可以模拟电化学成桩法的物理过程，控制地下水位，模拟现场工作条件。该模型试验装置结构合理、简单，操作方便，能用于开展电化学成桩法加固软土的模型试验。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术措施：电化学成桩法是一种全新的软土地基处理技术，该技术利用插入软土中的金属电极在直流电的作用下发生电解、水解、氧化、脱水等一系列的反应，最后将土颗粒胶结起来，在金属电极周围形成具有较高强度的土体，即桩，该桩与周围的土体共同组成复合地基，从而有效地提高土的承载力和抗变形能力。电化学成桩技术是新近提出的，仅在中科院武汉岩土力学研究所进行过少量室内研究和小范围的现场试验，但还远远不够深入。为全面推动软土地基处理的电化学桩加固法的应用，有必要开展系统的试验研究，以探讨电化学成桩法的加固机理、工艺及施工控制方法与措施，而目前尚无用于电化学成桩法加固软土模型试验的专用装置，需要研发相应的试验装置。本发明将填补此方面的空白。
该电化学成桩法加固软土模型试验装置由金属电极、大功率稳压稳流直流电源、电流表、电缆线、土样箱、多孔透水板、水阀、排气阀、水管、马氏瓶、土样和纯水等部分构成。
金属电极采用细铁棒，直径2～4mm；大功率稳压稳流直流电源采用DCP30000大功率稳压稳流直流电源，DCP30000大功率稳压稳流直流电源输出电流范围0.1～200安培，输出电压范围1～150伏，具有定时自动正、负极互换功能，其时间可设定，范围为5～120分钟；电流表采用DCS-A电流表，电流表量程300安培，量测精度为±0.2％F.S，分辨率为0.1安培。
土样箱采用有机玻璃或工程塑料制作，大致为600mm×600mm×600mm 的方箱，在土样箱距离底部约100mm处水平设置一块多孔透水板，多孔板与土样箱四壁采用结构胶粘剂，如环氧胶粘剂胶结；在多孔透水板下面，土样箱两相对的侧壁分别设有水阀和排气阀，水阀通过水管与马氏瓶相连。
土样直接装在土样箱内，其密度和含水量按现场实际情况控制，土样通过多孔透水板与底部纯水连通，土样箱底部的纯水通过水阀、水管与马氏瓶相连，可以通过马氏瓶调节水位，达到模拟现场水位变化的目的，土样箱侧壁下部的排气阀，可以用于排出土样底部与纯水之间的空气，保证土样与纯水充分连通。
将4～12对(8～24根)金属电极竖直插在土样箱内的土样中，插入土样深度约为400mm。金属电极通过电缆线与大功率稳压稳流直流电源相连，电流表与大功率稳压稳流直流电源串连。大功率稳压稳流直流电源给金属电极施加直流电，并在试验中定时自动互换正、负极，试验中施加的电流由电流表实时测定。插入软土中的金属电极在直流电的作用下发生电解、水解、氧化、脱水等一系列的反应，最后将土颗粒胶结起来，在金属电极周围形成具有较高强度的桩，该桩与周围的土体共同组成复合地基，从而有效地提高地基的承载力和抗变形能力。
本发明是一种全新的发明，具有以下优点和效果：大功率稳压稳流直流电源具有定时自动正、负极互换功能，以保证金属电极在直流电的作用下持续电解和正、负电极加固的均衡性；土样通过多孔透水板与底部纯水连通，土样箱底部的纯水通过水管与马氏瓶相连，可以通过马氏瓶调节水位，达到模拟现场水位变化的目的；土样箱侧壁下部的排气阀，可以用于排出土样底部与纯水之间的空气，保证土样与纯水充分连通；土样箱采用有机玻璃或工程塑料制作可以防止漏电，保证人身安全。
申请者曾开展了电化学成桩法加固软土的室内模型试验，共进行2组试验。将制备好的流塑状淤泥质土膏，经充分搅拌排出空气后装入土样箱，并浸入水槽中使土样处于饱和状态。在土样中分别插入铁质电极8，12根，即4，6对，插入深度28.5cm。然后将铁质电极与直流电源相连，施加一定量的电流，并在试验中定时互换正、负极，试验通电时间约1月。观察与测试表明，随着通电时间增长，土层表面下约3cm处至土样底部范围内土体逐渐均匀变硬，最后用钢钎都难以插入，加固效果明显。加固前、后土的物理力学指标变化见表1。
表1电化学成桩法加固软土室内模型试验加固前、后土的物理力学指标
土样编号 含水量(％) 地耐力(kPa)     胶结物含量(％)
    加固前 1     57.9     0     1.27
    加固后     43.6     500     2.53
加固前 2     57.4     0     1.27
    加固后     48.7     350     2.18
    注明：地耐力采用微型贯入仪测试确定。
以上试验表明，电化学成桩法是一种无污染、环保型的处理地基的有效方法，也说明本申请提出的电化学成桩法加固软土模型试验装置能提供合理的物理模拟条件和较好的、易于描述的边界条件，能在一定条件下实现电化学成桩法加固软土的过程，可用于研究电化学成桩法的加固机理与工艺及施工控制方法与措施。
附图说明
图1为一种电化学成桩法加固软土模型试验装置的结构示意图。
图中1.金属电极，2.大功率稳压稳流直流电源，3.电流表，4.电缆线，5.土样箱，6.多孔透水板，7.水阀，8.排气阀，9.水管，10.马氏瓶，11.土样，12.纯水。
具体实施方式
下面根据附图对本发明作进一步详细描述：
根据图1可知，该电化学成桩法加固软土模型试验装置由金属电极1，大功率稳压稳流直流电源2，电流表3，电缆线4，土样箱5，多孔透水板6，水阀7，排气阀8，水管9，马氏瓶10，土样11，纯水12构成。
其特征在于：土样箱5采用有机玻璃或工程塑料制作，大致为600mm×600mm×600mm的方箱，在土样箱5距离底部约100mm处水平设置一块多孔透水板6，多孔透水板6与土样箱5四壁采用结构胶粘剂牢固胶结；在多孔透水板6下面，土样箱5两相对的侧壁分别设有水阀7和排气阀8，水阀7通过水管9与马氏瓶10相连。
土样11直接装在多孔透水板6以上的土样箱5内，其密度和含水量按现场实际情况控制，土样11通过多孔透水板6与底部纯水12连通，土样箱5底部的纯水12通过水阀7、水管9与马氏瓶10相连，可以通过马氏瓶10调节水位，达到模拟现场水位变化的目的，土样箱5侧壁下部的排气阀8，可以用于排出土样11底部与纯水12之间的空气，保证土样11与纯水12充分连通。
将4～12对(8～24根)金属电极1竖直插在土样11中，插入土样深度约为400mm。金属电极1通过电缆线4与大功率稳压稳流直流电源2相连，电流表3与大功率稳压稳流直流电源2串连。大功率稳压稳流直流电源2给金属电极1施加直流电，大功率稳压稳流直流电源2具有定时自动正、负极互换功能，加固过程中电流的变化由电流表3实时测定。插入软土中的金属电极1在直流电的作用下发生电解、水解、氧化、脱水等一系列的反应，最后将土颗粒胶结起来，在金属电极1周围形成具有较高强度的桩，该桩与周围的土体共同组成复合地基，达到地基加固的目的。

Claims (3)

1.一种电化学成桩法加固软土模型试验装置，它包括金属电极(1)，稳压稳流直流电源(2)，土样箱(5)，多孔透水板(6)，马氏瓶(10)，其特征在于：在土样箱(5)底部设置多孔透水板(6)，多孔透水板(6)与土样箱(5)四壁采用结构胶粘剂胶结，金属电极(1)竖直插在土样箱(5)内的土样(11)中，金属电极(1)通过电缆线(4)与稳压稳流直流电源(2)相连，电流表(3)与稳压稳流直流电源(2)串连。
2.根据权利要求1所述的一种电化学成桩法加固软土模型试验装置，其特征在于：土样箱(5)侧壁下部设有水阀(7)和排气阀(8)，水阀(7)通过水管(8)与马氏瓶(10)相连。
3.根据权利要求1所述的一种电化学成桩法加固软土模型试验装置，其特征在于：土样箱(5)采用有机玻璃或工程塑料制作。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101701458B (zh) * 2009-10-27 2011-04-13 中国科学院武汉岩土力学研究所 软土电化学加固的三角形排列复合电极
CN101876175B (zh) * 2009-10-16 2011-10-26 中国科学院武汉岩土力学研究所 可模拟上覆荷载的软土电化学加固模型试验装置
CN101713187B (zh) * 2009-10-27 2012-02-08 中国科学院武汉岩土力学研究所 软土电化学加固的十字板复合电极
CN103088847A (zh) * 2012-11-28 2013-05-08 中国矿业大学 一种地基加固离心模型试验砂桩制作装置及制作方法
CN104452737A (zh) * 2014-11-26 2015-03-25 禹顺生态建设有限公司 一种堤防软基快速处理施工方法
CN105931553A (zh) * 2016-07-07 2016-09-07 河海大学 一种太阳能电渗模型实验装置及使用方法
CN110293125A (zh) * 2019-04-28 2019-10-01 南通大学 一种原位电动修复及加固超软污染土的装置和方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2319443Y (zh) * 1998-01-15 1999-05-19 中国科学院沈阳应用生态研究所 土壤等固体介质中物质过程模拟解析装置
CN100510193C (zh) * 2006-04-10 2009-07-08 顾炎烽 一种电化学实验平台

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101876175B (zh) * 2009-10-16 2011-10-26 中国科学院武汉岩土力学研究所 可模拟上覆荷载的软土电化学加固模型试验装置
CN101701458B (zh) * 2009-10-27 2011-04-13 中国科学院武汉岩土力学研究所 软土电化学加固的三角形排列复合电极
CN101713187B (zh) * 2009-10-27 2012-02-08 中国科学院武汉岩土力学研究所 软土电化学加固的十字板复合电极
CN103088847A (zh) * 2012-11-28 2013-05-08 中国矿业大学 一种地基加固离心模型试验砂桩制作装置及制作方法
CN103088847B (zh) * 2012-11-28 2015-01-21 中国矿业大学 一种地基加固离心模型试验砂桩制作装置及制作方法
CN104452737A (zh) * 2014-11-26 2015-03-25 禹顺生态建设有限公司 一种堤防软基快速处理施工方法
CN105931553A (zh) * 2016-07-07 2016-09-07 河海大学 一种太阳能电渗模型实验装置及使用方法
CN105931553B (zh) * 2016-07-07 2018-10-30 河海大学 一种太阳能电渗模型实验装置及使用方法
CN110293125A (zh) * 2019-04-28 2019-10-01 南通大学 一种原位电动修复及加固超软污染土的装置和方法

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