CN103424434A - 阳极跟进作用下软粘土电渗固结实验方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种阳极跟进作用下软粘土电渗固结实验方法，包括模型箱、电渗阴极、电渗阳极、电源，模型箱由两侧的集水室和中间的试样室组成，试样室与两侧的集水室通过下端带有切口的隔板分隔，所述的电渗阴极和电渗阳极分别紧贴在试样室两端，所述的电源通过电源夹连接电渗阴极和电渗阳极。与现有技术相比，本发明具有结构简单，检测准确等优点。

Description

阳极跟进作用下软粘土电渗固结实验方法

技术领域

本发明涉及一种地基处理实验方法，尤其是涉及一种阳极跟进作用下软粘土电渗固结实验方法。

背景技术

电渗法加固软土地基作为一种地基处理方法，因其自身的处理优点，各国学者对其开展了大量的研究工作，工程中也有了成功的应用。电渗法具有加固速度快，对细颗粒、低渗透性土有良好的加固效果等优点。Esrig于1968年最早进行了电渗固结理论的研究，并提出了电渗的一维固结经典理论。苏金强等于2004年在Esrig一维固结理论的基础上采用分块处理的方法进行了二维固结理论的解析，提出了电渗的二维固结理论。庄艳峰等对电渗过程中的界面电阻问题进行了分析，并提出了电渗的能级梯度理论与电荷累积理论，丰富了电渗法的理论研究。Micic，龚晓南等利用室内试验的方法分别证明了间歇通电技术对电极排形布置及轴对称布置情况的电渗加固过程，具有较好的促进作用，但间歇通电技术也造成了加固周期过长等实际问题。王协群等进行了电极转换技术对电渗排水影响的室内试验研究，表明了电极转换技术的有益性，但也显示了电极转换过程不易有效控制的难题。李瑛等开展了等电势梯度下电极间距对电渗影响的试验研究，证明了采用较小的电极间距能够促进电渗加固效果。国内外文献中还报道了电渗法处理软土地基时与真空预压法、低能量强夯法联合作用的试验与实践应用等，证明了电渗法与其它方法联合作用的有效性。

电渗法具有加固速度快，对细颗粒、低渗透性土有良好的加固效果等优点，且具有排出土体中弱结合水的功效。但是，电渗法的应用也受到电渗过程中界面电阻增大、阴阳极区域土体含水率下降不均匀(一般沿阳极向阴极方向含水率越来越高，阴极处汇集大量水分)、土体电渗透系数降低等问题的困扰。针对上述问题，若是在试验进行过程中，当阳极区土体因固结排水产生土体收缩，进而脱离阳极导致阳极区界面电阻急剧增大时，能够将阳极拔出(或使用新阳极)向阴极跟进，插设于靠近阴极且土体含水率较高的区域，将能够使阳极与周围土体重新接触，使急剧增大的界面电阻有效减小，并能够使原先远离阳极区而未能得到有效加固的土体得以进一步加固。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构简单，检测准确的阳极跟进作用下软粘土电渗固结实验方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种阳极跟进作用下软粘土电渗固结实验方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)试验开始前，将带检测土样置于检测箱，取样测量土样的含水率、界限含水率、pH值、电导率，以及干燥的电渗电极质量；

(2)试验通电过程中，间隔1h记录一次土体中电流强度、电势变化以及电渗出流量，定时拍照记录土样产生的明显变化；

(3)试验结束后，立即利用室内微型十字板对土体进行十字板抗剪强度的测量，并同时取样进行含水率、土体pH值和土体电导率测试。

检测箱包括模型箱、电渗阴极、电渗阳极、电源，模型箱由两侧的集水室和中间的试样室组成，试样室与两侧的集水室通过下端带有切口的隔板分隔，所述的电渗阴极和电渗阳极分别紧贴在试样室两端，所述的电源通过电源夹连接电渗阴极和电渗阳极。

所述的切口高20mm；所述的模型箱和隔板的材质均为有机玻璃。

所述的集水室中心设有安装电渗水排出导管的小孔。

所述的电渗水排出导管连接量筒。

所述的电渗阴极和电渗阳极的宽度与试样室宽度相同，高度高出模型箱10mm，

所述的电渗阴极和电渗阳极的中轴线上每隔25cm设置一根电势测针，各电势测针连接万用表。

所述的室内微型十字板包括十字板头、立轴、扭力弹簧、转盘、读数仪、压头，所述的扭力弹簧穿设在立轴上，并连接转盘，所述的转盘设置在立轴顶部，所述的读数仪设置在转盘上，所述的压头设置在立轴底部，所述的十字板头设置在压头上。

所述的压头呈圆柱体状，压头中心设有螺纹孔，所述的立轴底部通过螺纹孔连接压头。

所述的压头上还设有螺栓孔，通过螺栓固定压头和立轴。

与现有技术相比，本发明在电渗法加固软粘土地基过程中，根据试验过程中电流变化、出流变化、界面电阻变化等指标实时监控电渗法加固效率的变化情况，当电渗法因界面电阻增大等原因陷于低效时，选取靠近电渗阴极的合适位置重新插入阳极(插设位置应当根据土体含水率分布情况确定，一般选择土体含水率是否满足处理要求的分界面处)，并施加与原先相同的电势梯度继续加固。一般情况，电渗加固后的金属阳极将受到腐蚀，可能丧失部分钢筋强度，使插设钢筋进行阳极跟进时遭遇钢筋弯折等问题。因此，为保证施工易于操作，进行阳极跟进时原则上选择使用新阳极进行重新插设，不对原先的金属阳极进行二次使用。为此，若进行阳极跟进工程应用时，为避免造成资源浪费，在加固处理后对使用后的金属阳极进行回收处理。

本方法验证了阳极跟进技术在电渗法加固软粘土地基作用中的有效性、并对阳极跟进技术相关应用指标进行研究确定，通过试验得到了关于阳极跟进技术应用的有益结论，对工程应用提出了指导性意见。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为室内微型十字板结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

一种阳极跟进作用下软粘土电渗固结实验方法，该方法包括以下步骤：

(1)试验开始前，将带检测土样置于检测箱，取样测量土样的含水率、界限含水率、pH值、电导率，以及干燥的电渗电极质量；

(2)试验通电过程中，间隔1h记录一次土体中电流强度、电势变化以及电渗出流量，定时拍照记录土样产生的明显变化；

(3)试验结束后，立即利用室内微型十字板对土体进行十字板抗剪强度的测量，并同时取样进行含水率、土体pH值和土体电导率测试。

其中检测箱，如图1所示，包括模型箱1、电渗阴极2、电渗阳极3、电源，模型箱由两侧的集水室11和中间的试样室12组成，试样室12与两侧的集水室11通过下端带有切口的隔板13分隔，切口高20mm，使试样室与集水室联通以收集电渗排出水。模型箱和隔板的材质均为有机玻璃。试样室内部长宽高尺寸为200mm×100mm×100mm，两侧集水室内部长宽高尺寸40mm×100mm×100mm，集水室11中心设有安装电渗水排出导管4的小孔，电渗水排出导管4连接量筒5，使电渗排出水流入量筒。所述的电渗阴极2和电渗阳极3分别紧贴在试样室12两端，所述的电源通过电源夹连接电渗阴极和电渗阳极。电源采用固纬SPD-3606稳压直流电源，其内置两个独立的直流电源，每个直流电源最大输出功率为60V×3A或30V×6A，将两个独立的直流电源进行串并联设置后可提供最大120V的输出电压或最大12A的输出电流。电源能够实时显示电路中的即时电流值与电压值。电源能够长时间连续工作，并具备过压保护功能。

所述的电渗阴极2和电渗阳极3的宽度与试样室宽度相同，为100mm，高度高出模型箱10mm，以便于通过电源夹将阴阳极接入电路。电极板厚度为3mm，故试样室中土样实际长度为194mm，略低于200mm。此处为后续试验易于操作，在试验操作过程中施加电压梯度时，土样长度以200mm估算。其中，电渗阳极表面平整密实不做加工处理，电渗阴极在阳极的基础上进行表面钻孔处理，并于一侧表面平贴一层纱布作为过滤层，以防止土颗粒流入集水室。试验用跟进阳极采用不锈钢金属网制成，电极高宽尺寸110mm×100mm，厚度小于1mm，根据试验方案插入试验土体，以实现阳极跟进。

所述的电渗阴极2和电渗阳极3的中轴线上每隔25cm设置一根电势测针，从阴极到阳极依次编号为D1、D2、D3、D4、D5、D6和D7。电势测针采用长度为10cm、直径1mm的不锈钢丝，竖直插入土体，入土深度为7cm。测量过程中，将万用表调为电压档，将表头测针的固定端与电渗阴极相连，将表头测针的测量针沿阴极向阳极方向依次与各电势测针的上部相连，待万用表表头读数稳定后进行记录。

在直流电场的作用下，土体中的水从阳极向阴极移动，汇聚在阴极，并经切口流入集水室，最后通过集水室底板中心的小孔流入放置在其下的量筒。上述有机玻璃箱左右两端各设置一个集水室的构造特点，可满足试验过程中进行电极转换试验的要求。进行电极转换试验时，只需在试验开始前的模型安装过程中将电渗阳极采用与电渗阴极相同的排水设置，并在试验过程中根据试验方案在规定的时间点将电源的阴阳极接口互换即可。

所述的微型十字板剪切仪，包括十字板头1’，还包括立轴3’、扭力弹簧4’、转盘5’、读数仪6’、压头2’，所述的扭力弹簧4’穿设在立轴3’上，并连接转盘5’，所述的转盘5’设置在立轴3’顶部，所述的读数仪6’设置在转盘5’上，所述的压头2’设置在立轴3’底部，所述的十字板头1’设置在压头2’上，十字板头与压头一体化设置。所述的压头呈圆柱体状，压头中心设有螺纹孔，所述的立轴底部通过螺纹孔连接压头。所述的压头2’上还设有螺栓孔21’，通过螺栓固定压头和立轴。

Claims (10)

1.一种阳极跟进作用下软粘土电渗固结实验方法，其特征在于，该方法包括以下步骤： 

(1)试验开始前，将带检测土样置于检测箱，取样测量土样的含水率、界限含水率、pH值、电导率，以及干燥的电渗电极质量； 

(2)试验通电过程中，间隔1h记录一次土体中电流强度、电势变化以及电渗出流量，定时拍照记录土样产生的明显变化； 

(3)试验结束后，立即利用室内微型十字板对土体进行十字板抗剪强度的测量，并同时取样进行含水率、土体pH值和土体电导率测试。 

2.根据权利要求1所述的一种阳极跟进作用下软粘土电渗固结实验方法，其特征在于，检测箱包括模型箱、电渗阴极、电渗阳极、电源，模型箱由两侧的集水室和中间的试样室组成，试样室与两侧的集水室通过下端带有切口的隔板分隔，所述的电渗阴极和电渗阳极分别紧贴在试样室两端，所述的电源通过电源夹连接电渗阴极和电渗阳极。 

3.根据权利要求2所述的一种阳极跟进作用下软粘土电渗固结实验方法，其特征在于，所述的切口高20mm；所述的模型箱和隔板的材质均为有机玻璃。 

4.根据权利要求2所述的一种阳极跟进作用下软粘土电渗固结实验方法，其特征在于，所述的集水室中心设有安装电渗水排出导管的小孔。 

5.根据权利要求4所述的一种阳极跟进作用下软粘土电渗固结实验方法，其特征在于，所述的电渗水排出导管连接量筒。 

6.根据权利要求2所述的一种阳极跟进作用下软粘土电渗固结实验方法，其特征在于，所述的电渗阴极和电渗阳极的宽度与试样室宽度相同，高度高出模型箱10mm。 

7.根据权利要求2所述的一种阳极跟进作用下软粘土电渗固结实验方法，其特征在于，所述的电渗阴极和电渗阳极的中轴线上每隔25cm设置一根电势测针，各电势测针连接万用表。 

8.根据权利要求1所述的一种阳极跟进作用下软粘土电渗固结实验方法，其特征在于，所述的室内微型十字板包括十字板头、立轴、扭力弹簧、转盘、读数仪、 压头，所述的扭力弹簧穿设在立轴上，并连接转盘，所述的转盘设置在立轴顶部，所述的读数仪设置在转盘上，所述的压头设置在立轴底部，所述的十字板头设置在压头上。 

9.根据权利要求8所述的一种阳极跟进作用下软粘土电渗固结实验方法，其特征在于，所述的压头呈圆柱体状，压头中心设有螺纹孔，所述的立轴底部通过螺纹孔连接压头。 

10.根据权利要求8或9所述的一种阳极跟进作用下软粘土电渗固结实验方法，其特征在于，所述的压头上还设有螺栓孔，通过螺栓固定压头和立轴。 

Images