CN104314067A - 一种分级式电渗排水软基处理电极排布结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分级式电渗排水软基处理电极排布结构，其特征在于，包括：导电管和非导电管，所述导电管上与非导电管上均匀间隔开设排水孔，所述导电管与非导电管通过接头交错连接成主外管，所述主外管外壁与底部包裹非导电土工织物滤层，所述主外管竖直设置且各导电管间通电电压为纵向向上逐渐减小的梯度设置，多根所述主外管等距离间隔排成阵列。本发明结构简单，使用方便，通过将导电电极管和不导电塑料排水管上下交替排布，形成从下往上的电势梯度，这样在不同深度处皆可通过电源设定该处的电势，避免了电势沿深度方向的衰减，提高排水效率。

Description

一种分级式电渗排水软基处理电极排布结构

技术领域

本发明涉及岩土工程技术领域，具体地指一种分级式电渗排水软基处理电极排布结构。

背景技术

电渗法是一种非常有效的针对软土地基的排水固结方法，但目前存在的主要困难之一是对于深度超过5m的软土地基，电渗处理效果不佳，其主要原因有两个方面：1)电势从上到下逐渐衰减，随着土体深度增加，通过深层土体的电流减小；2)目前电渗排水的排布结构是将电极从土体表层直通到软基底部，在表层将电极与电源正负极交替连接，这样的排布结构，电势梯度是沿水平方向分布的，电渗排水也是水平流动的；土体中的水，在水平电场作用下，迁移到阴极附近，再通过阴极处的排水通道排出地面，拥集在阴极处的水向上提升还需要额外的能量，如果深度很大，向上提升的能量又不足，水就难以排出地面。

因为电能沿深度方向的衰减和电场方向是水平的，这两个原因造成深层软土地基电渗处理效果不理想。本发明即针对这两个方面的问题提出解决方案。

发明内容

本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种分级式电渗排水软基处理电极排布结构。

本发明的技术方案为：一种分级式电渗排水软基处理电极排布结构，其特征在于，包括：导电管和非导电管，所述导电管上与非导电管上均匀间隔开设排水孔，所述导电管与非导电管通过接头交错连接成主外管，所述主外管竖直设置且各导电管间通电电压为纵向向上逐渐减小的梯度设置，多根所述主外管等距离间隔排成阵列。

优选的，所述主外管外壁与底部包裹非导电土工织物滤层。

优选的，所述主外管内设有未开孔的非导电塑料内管。

优选的，所述主外管上端设有柔性导电塑料排水板，所述柔性导电塑料排水板上设有排水槽。柔性导电塑料排水板为可卷绕的柔性材料制成。

优选的，还包括与主外管对应设置的副外管，所述副外管由导电管与非导电管通过接头交错连接成的而成副外管，所述副外管的导电管与主外管的非导电管上下端相对应。

进一步的，所述副外管竖直设置且等距离间隔排列插入主外管阵列中，相邻行或相邻列的副外管与主外管交错排列。用主外管和副外管两种类型的管，副外管导电管的位置对应主外管非导电管的位置，这样可提高非导电管所在土层的电渗处理效果。

进一步的，所述副外管内设有未开孔的非导电塑料内管。

进一步的，所述副外管上端设有柔性导电塑料排水板，所述柔性导电塑料排水板上设有排水槽。

优选的，还包括柔性导电塑料排水板，所述柔性导电塑料排水板上设有排水槽，所述柔性导电塑料排水板等距离间隔排列插入主外管阵列中。柔性导电塑料排水板与土体的接触面积比电极管大，在分级式电极管将电势分配到土体深部的情况下，采用导电塑料排水板增加导电面积，可使电流增大，电渗效果更好。

进一步的，所述导电塑料排水板互相平行设置，所述相邻行或相邻列的导电塑料排水板与主外管交错排列。

进一步的，所述导电塑料排水板行与列表面互相垂直，所述柔性导电塑料排水板与主外管的行与列均交替排列。

对于软土地基，排水固结会产生很大的沉降，试验和实践表明这个沉降量将达到土层厚度的20％左右。土体沉降会使得排布的电极管伸出地面，将地表上覆的土工布和土工膜顶开，影响表层的抽真空排水，因此在地表处深度20％范围内采用柔性导电塑料排水板，土体沉降时柔性导电塑料排水板上端部分露出土体后会弯曲覆在土体表面，保证了地表土工布和土工膜的平整。

本发明的优点为：

1.通过将导电管和非导电管上下交替排布，形成从下往上减小的电势梯度，这样在不同深度处皆可通过电源设定该处的电势，避免了电势沿深度方向的衰减。

2.导电管形成的电势梯度方向是向上的，因此电渗排水方向也是向上的，不需要额外的向上提升的能量，电渗排水可在电场作用下直接从下往上排出地面。

3.用主外管和副外管两种类型的管配合排列，副外管导电管的位置对应主外管非中导电塑料管的位置，这样可提高主外管非导电管所在的水平方向土层的电渗处理效果。

4.主外管和副外管的上端采用柔性导电塑料排水板，使土体沉降时柔性导电塑料排水板上端部分露出土体后会弯曲覆在土体表面，保证了地表抽真空时土工布和土工膜的平整。

5.用主外管和柔性导电塑料排水板配合排列，在分级式电极管将电势分配到土体深部的情况下，采用导电塑料排水板增加导电面积，可使电流增大，电渗效果更好。

附图说明

图1为导电塑料管结构示意图

图2为非导电管结构示意图

图3为柔性导电塑料排水板结构示意图

图4为主外管与副外管结构示意图

图5为图4中A-A剖面图

图6为实施例1中主外管与副外管排布示意图

图7为导电金属管结构示意图

图8为实施例2中主外管排布示意图

图9为实施例3中主外管与柔性导电塑料排水板排布示意图

图10为实施例4中主外管与柔性导电塑料排水板排布示意图

其中：1.导电管2.非导电管3.非导电塑料内管4.非导电土工织物滤层5.排水孔6.接头7.主外管8.副外管9.柔性导电塑料排水板10.凹槽11.导水槽12.排水槽13.导电塑料管14.导电金属管15.金属丝。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1

如图1所示，导电管1采用导电塑料管13，导电塑料管13管壁内设有2根金属丝15，金属丝15为铜丝，直径1mm。金属丝15对称分布于导电塑料管13管壁内并轴向贯穿整个导电塑料管13，导电塑料管13内外壁上均设有沿圆周均匀间隔设置的轴向导水槽11。排水孔5设置在管壁未开槽处，排水孔5沿管壁圆周均匀间隔设置2-4个，排水孔5沿轴向等距离重复设置。导电塑料管外径为30～40mm，内径为15～20mm，排水槽10沿管壁圆周宽度为5～8mm，外壁相邻导水槽11沿管壁圆周距离为10mm，轴向相邻排水孔5的间距为10～20mm。

如图2所示，非导电管2为非导电塑料管，外壁上均设有沿圆周均匀间隔设置的轴向排水槽12，非导电管2未开槽处设有排水孔5，排水孔5沿管壁圆周均匀间隔设置2-4个，排水孔5沿轴向等距离重复设置。

接头6两端内径与导电塑料管8、非导电管2外径相对应，接头6两端与导电塑料管8、非导电管2间均采用热熔连接。

如图3和图4所示，从导电塑料管13开始向上将导电塑料管13与非导电管2通过接头6交错排列成主外管7。从非导电管2开始向上将导电塑料管13与非导电管2通过接头6交错排列成副外管8。副外管8的导电管1与主外管7的非导电管2上下端相对应。主外管7和副外管8上端离地表处设有约有高度为整个土层厚度20％的柔性导电塑料排水板9，柔性导电塑料排水板9上设有径向的凹槽10，柔性导电塑料排水板9宽约10cm，厚约1～2mm。如图5所示，主外管7和副外管8内设有未开孔的同轴非导电塑料内管3。采用非导电土工织物滤层4从底部开始将主外管7、副外管8的外壁和底部分别包住，此时非导电土工织物滤层4作为一个整体将主外管7以及上端的柔性导电塑料排水板9、副外管8以及上端的柔性导电塑料排水板9从底部套住。

如图6所示，主外管7纵横等距离间隔排成阵列，副外管8等距离间隔排列插入主外管7阵列中，相邻行或相邻列的副外管8与主外管7间交错排列。此时主外管7和副外管8各自的导电管1和非导电管2在水平位置彼此互相对应，可提高非导电管2所在土层的电渗处理效果。

主外管7、副外管8通电电压为纵向向上逐渐减小的梯度设置，每根导电塑料管通电后与其上方的导电塑料管均形成由下向上的电场；水流通过电场的作用而穿透非导电土工织物滤层4，从排水孔5进入主外管7与其内部的非导电塑料内管3或副外管8与其内部的非导电塑料内管3之间，非导电塑料内管3上端与柔性导电塑料排水板9上端各连接一套抽真空装置，从而将水流排出土体。

实施例2

如图7所示，导电管1采用导电金属管14，导电金属管14上设有排水孔5，排水孔5沿管壁圆周均匀间隔设置2-4个，排水孔5沿轴向等距离重复设置。

非导电管2为非导电塑料管，非导电管2外壁设有排水孔5，排水孔5沿管壁圆周均匀间隔设置2-4个，排水孔5沿轴向等距离重复设置。

接头6一端与非导电管2间采用热熔连接，另一端设有内螺纹，导电金属管14两端设有外螺纹，接头6另一端与导电金属管11螺纹连接。

如图6所示，从导电金属管14开始向上将导电金属管11与非导电管2通过接头6交错排列成主外管7。组装主外管7时，导电塑料管8与通电导线间采用焊接或防水胶布粘贴，各个导电塑料管8的通电导线分别连接地面电源。主外管7内设有未开孔的同轴非导电塑料内管3，采用非导电土工织物滤层4从底部开始将导电金属管11的外壁和底部包住，此时非导电土工织物滤层4作为一个整体将主外管7从底部套住，将通电导线固定在导电金属管14与非导电土工织物滤层4间。主外管7上端离地表约有高度为整个土层厚度20％的柔性导电塑料排水板9，柔性导电塑料排水板9上设有径向的凹槽10，柔性导电塑料排水板9宽约10cm，厚约1～2mm。如图8所示，在排水区域将多根所述主外管7等距离间隔排成阵列。

主外管7电压为纵向向上逐渐减小的梯度设置，每根导电金属管14通电后与其上方的导电金属管14均形成由下向上的电场；水流通过电场的作用而穿透非导电土工织物滤层4，从排水孔5进入主外管7与其内部的非导电塑料内管3间，柔性导电塑料排水板9上端与主外管7上端各连接一套抽真空装置，从而将水流排出土体。

实施例3

本实施例主外管7结构与实施例1一致，在排水区域将多根所述主外管7等距离间隔排成阵列。如图9所示，将柔性导电塑料排水板9等距离间隔排列插入主外管7阵列中。柔性导电塑料排水板9间互相平行设置，相邻行的柔性导电塑料排水板9与主外管7交错排列，任一行的柔性导电塑料排水板9处于相邻行的主外管7间的纵向间隙中，相邻行的导电塑料排水板9间表面纵向对齐。柔性导电塑料排水板9行与行之间正负电压交替设置。柔性导电塑料排水板9相邻行之间形成水平电场，给水流一个水平推力，使水流更易通过排水孔5进入主外管7中，水流同时也可以通过柔性导电塑料排水板9上的轴向凹槽10向上排出。采用主外管7和柔性导电塑料排水板9联合使用的方式，主要目的是：1)柔性导电塑料排水板对于5m以内浅层的软基处理效果更好；2)柔性导电塑料排水板与土体的接触面积比电极管大，在分级式电极管将电势分配到土体深部的情况下，采用柔性导电塑料排水板增加导电面积，可使电流增大，电渗效果更好。

实施例4

本实施例主外管7结构与实施例2一致，在排水区域将多根所述主外管7等距离间隔排成阵列。如图10所示，将柔性导电塑料排水板9等距离间隔排列插入主外管7阵列中。柔性导电塑料排水板9等间隔排成阵列且行与列表面互相垂直，柔性导电塑料排水板9与主外管7行与列之间均纵横交替排列，所有的行与列之间柔性导电塑料排水板9与主外管7中心都在一条直线上。柔性导电塑料排水板9行与行、列与列之间正负电压交替设置。柔性导电塑料排水板9相邻行与相邻列之间均会形成水平电场，给水流一个水平推力，使水流更易通过排水孔5进入主外管中，水流同时也可以通过柔性导电塑料排水板9上的轴向凹槽10向上排出，增加排水效果。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，应当指出，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种分级式电渗排水软基处理电极排布结构，其特征在于，包括：导电管(1)和非导电管(2)，所述导电管(1)上与非导电管(2)上均匀间隔开设排水孔(5)，所述导电管(1)与非导电管(2)通过接头(6)交错连接成主外管(7)，所述主外管(7)竖直设置且各导电管(1)间通电电压为纵向向上逐渐减小的梯度设置，多根所述主外管(7)等距离间隔排成阵列。

2.如权利要求1所述的一种分级式电渗排水软基处理电极排布结构，其特征在于，所述主外管(7)外壁与底部包裹非导电土工织物滤层(4)。

3.如权利要求1所述的一种分级式电渗排水软基处理电极排布结构，其特征在于，所述主外管(7)内设有未开孔的非导电塑料内管(3)。

4.如权利要求1所述的一种分级式电渗排水软基处理电极排布结构，其特征在于，所述主外管(7)上端设有柔性导电塑料排水板(9)，所述柔性导电塑料排水板(9)上设有轴向凹槽(10)。

5.如权利要求1所述的一种分级式电渗排水软基处理电极排布结构，其特征在于，还包括与主外管对应设置的副外管，所述副外管(8)由导电管(1)与非导电管(2)通过接头(6)交错连接而成，所述副外管(8)的导电管(1)与主外管(7)的非导电管(2)上下端相对应。

6.如权利要求5所述的一种分级式电渗排水软基处理电极排布结构，其特征在于，所述副外管(8)竖直设置且等距离间隔排列插入主外管(7)阵列中，相邻行或相邻列的副外管(8)与主外管(7)间交错排列。

7.如权利要求5所述的一种分级式电渗排水软基处理电极排布结构，其特征在于，所述副外管(8)内设有未开孔的非导电塑料内管(3)。

8.如权利要求5所述的一种分级式电渗排水软基处理电极排布结构，其特征在于，所述副外管(8)上端设有柔性导电塑料排水板(9)，所述柔性导电塑料排水板(9)上设有轴向凹槽(10)。

9.如权利要求1所述的一种分级式电渗排水软基处理电极排布结构，其特征在于，还包括竖直设置的柔性导电塑料排水板(9)，所述导电塑料排水板(9)上设有轴向凹槽(10)，所述柔性导电塑料排水板(9)等距离间隔排列插入主外管(7)阵列中。

10.如权利要求9所述的一种分级式电渗排水软基处理电极排布结构，其特征在于，所述柔性导电塑料排水板(9)互相平行设置，所述相邻行或相邻列的柔性导电塑料排水板(9)与主外管(7)交错排列。

11.如权利要求9所述的一种分级式电渗排水软基处理电极排布结构，所述柔性导电塑料排水板(9)行与列表面互相垂直，所述柔性导电塑料排水板(9)与主外管(7)的行与列均交替排列。