CN110629810B - 一种测定隔水挡板设置对基坑电渗效果影响的模型试验装置与测试方法 - Google Patents

一种测定隔水挡板设置对基坑电渗效果影响的模型试验装置与测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种测定隔水挡板设置对基坑电渗效果影响的模型试验装置与测试方法，由土箱、土体、隔水挡板、电极板、探针、轻质泡沫板、接线端头、通电夹和直流电源共同组成，将配置好特定含水率的土体填充至土箱基坑顶面高度，填筑中将左侧电极板、隔水挡板和探针埋入基坑一定深度，在隔水挡板左侧和基坑顶面堆填与地面齐平的轻质泡沫板，并在隔水挡板右侧继续填土至预定地面高度，同时设置右侧电极板及探针，静置24小时后，移除泡沫板，通过电渗法对基坑进行加固，并每5分钟测定电极板两极和附近探针的电阻率，确定电渗稳定的时间。通过改变隔水挡板的材料和埋深，是研究实际工程中在隔水材料影响下电渗法固结效果差异的一种有效手段。

Description

一种测定隔水挡板设置对基坑电渗效果影响的模型试验装置 与测试方法
技术领域
本发明属于地基处理工程模型试验仪器技术领域，特别涉及一种测定隔水挡板设置对基坑电渗效果影响的模型试验装置与测试方法。
背景技术
随着我国经济的快速增长，基础建设的发展越加成熟，地基土的处理也越来越复杂。软黏土具有含水率高、压缩性大、抗剪强度低、触变性强等不利的工程性质，在实际工程中如果遇到了软土地基都必须进行加固处理。但软土的低渗透性常常导致处理费用昂贵、工期漫长。电渗固结技术能有效提高软土固结度、缩短固结时间，解决渗透性低的地基的固结问题，植入电极并施加直流电场后，土体中将产生电渗流，通过排水提高土体强度，因此，电渗固结是软土排水固结处理的有效技术。
目前，国内外已有电渗固结加固地基土的相关研究，例如：早在20世纪30年代，Casagrande在《Electroosmosis in soils》意识到电渗处理对提高细粒土的抗剪强度和稳定性有重要作用，并将电渗技术应用于岩土工程中的软土加固。1955年汪闻韶在《土力学中电渗问题综合报告》总结了直流电在饱和土中的物理化学作用和对土体物理力学性质的影响，分析了电渗流速的计算模型，提出了电渗和水力渗透混合流公式，阐述了电渗加固软土的机制。1968年Esrig在《Pore pressures，consolidation and electrokinetics》通过假设电势差和水头差引起的水流可以叠加，提出了一维电渗固结理论描述孔隙水压力的变化和饱和土体固结过程。2003年Su和Wang在《The two-dimensional consolidation theoryof electro-osmosis》基于Esrig电渗固结理论的基础上推导了二维固结方程及其不同边界条件情况的解析解，讨论了孔隙水压力分布特征。2008年Rittirong和Shang在《Numerical analysis for electro-osmosis consolidation in two-dimensionalelectric field》基于Esrig固结方程，采用有限差分方法对电渗固结场地进行了二维数值模拟，间接计算了地面沉降过程。2011年李瑛、龚晓南等在《含盐量对软黏土电渗排水影响的试验研究》中，进行了含盐量对电渗固结效果影响的研究。2016年庄艳峰在《电渗排水固结的设计理论和方法》探讨、总结了电渗固结法中电极材料、能耗以及设计的相关理论和设计中可以用的一些方法。但这些研究和设计都没有涉及到基于基坑设置隔水挡板情况下对基坑电渗效果影响的模型装置。
为克服上述不足，本发明提出一种测定隔水挡板设置对基坑电渗效果影响的模型试验装置与测试方法，通过测定不同的隔水材料和不同埋深的情况，对比电渗固结对基坑加固的影响差异，是模拟基坑内存在隔水材料情况下，电渗法固结的影响差异。
发明内容
本发明提供了一种测定隔水挡板设置对基坑电渗效果影响的模型试验装置与测试方法，其目的在于，测试不同材料、不同埋深的隔水挡板作用下电渗影响效果的差异，是研究实际工程中在隔水材料作用下电渗法固结效果的一种有效手段。
一种测定隔水挡板设置对基坑电渗效果影响的模型试验装置与测试方法，由土箱1、土体2、隔水挡板3、电极板4、探针5、轻质泡沫板6、接线端头7、通电夹8和直流电源9共同组成，将配置好特定含水率的土体2填充至土箱1基坑顶面高度，填筑中将左侧电极板4、隔水挡板3和探针5埋入基坑一定深度，在隔水挡板3左侧和基坑顶面堆填与地面齐平的轻质泡沫板6，并在隔水挡板3右侧继续填土至预定地面高度，同时设置右侧电极板4及探针5，静置24小时后，移除轻质泡沫板6，通过电渗法对基坑进行加固，并每5分钟测定电极板4两极和附近探针5的电阻率，确定电渗稳定的时间。通过测试不同材料、不同埋深的隔水挡板3，为实际工程中在电渗法固结基坑在隔水材料影响下的效果差异提供依据。
所述测定隔水挡板设置对基坑电渗效果影响的模型试验装置，其特征在于，隔水挡板3在土体2填筑过程中埋入土体2一定深度；电极板4的阴极和阳极位于隔水挡板3两侧，分别设置于基坑与地面内，探针5设置于两个电极板4两侧约3cm处，探针5上部涂有绝缘层，防止试验过程中对土体2产生影响；导线通过绝缘层延伸出土体2外部，通过电阻率仪连接接线端头7和相邻电极板4可以测量在不同时间下电极板4附近的电阻率变化情况；轻质泡沫板6留有矩形孔洞，避免触碰到电极板4两极和探针5；
所述测定隔水挡板设置对基坑电渗效果影响的模型试验装置，其特征在于，采用特定材料的隔水挡板3，研究不同埋深的隔水挡板3对电渗情况的影响；所述隔水挡板3采用特定的埋深，研究不同材料的隔水挡板3对电渗情况的影响；
一种测定隔水挡板设置对基坑电渗效果影响的模型试验装置与测试方法，其特征在于，将设置有采用所述的测定隔水挡板设置对基坑电渗效果影响的模型试验装置进行电渗效果影响测试，包括以下步骤：
步骤1：将配置好特定含水率的土体2填充至土箱1基坑顶面高度，填筑过程中将左侧电极板4、隔水挡板3和探针5埋入基坑一定深度；在隔水挡板3左侧和基坑顶面上面堆填与地面齐平的轻质泡沫板6，并在隔水挡板3右侧继续填土至预定地面高度，填筑土体2同时设置右侧电极板4及探针5；
步骤2：待土体2分层堆积完成后，静置24小时，移除轻质泡沫板6；
步骤3：用通电夹5连接电极板4，打开电源6，通过电渗法对基坑进行加固；每5分钟测定电极板4阳极和阴极分别与附近探针5的电阻率，通过电阻率随时间的变化曲线，确定电渗稳定的时间t；
步骤4：改变隔水挡板3的材料和埋深，比较条件改变时电渗稳定的时间t的变化规律，确定隔水挡板3的材料和埋深对基坑电渗效果影响规律。
有益效果
本发明提供了一种测定隔水挡板设置对基坑电渗效果影响的模型试验装置与测试方法，该装置包括土箱1、土体2、隔水挡板3、电极板4、探针5、轻质泡沫板6、接线端头7、通电夹8和直流电源9，为实际工程中在电渗法固结基坑在隔水材料影响下的效果差异提供依据，具有如下的有益效果：
1)土体内部设置探针，探针上部涂有绝缘层，防止试验过程中对土体产生影响；导线通过绝缘层延伸出土体外部，通过接线端头可以测量在不同时间下电极板附近的电阻率变化情况，通过电阻率随时间的变化曲线，可以确定电渗稳定的时间t；
2)采用特定材料的隔水挡板，可以研究不同埋深的隔水挡板对电渗情况的影响；
3)隔水挡板采用特定的埋深，可以研究不同材料的隔水挡板对电渗情况的影响；
附图说明
图1是本发明提供的一种测定隔水挡板设置对基坑电渗效果影响的模型试验装置剖面图；
图2为试验装置图的俯视图，此图为轻质泡沫板移除后的情形；
图3为轻质泡沫板俯视图，中心设有矩形孔洞；
标号说明：土箱1、土体2、隔水挡板3、电极板4、探针5、轻质泡沫板6、接线端头7、通电夹8、直流电源9。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明做进一步地说明。
一种测定隔水挡板设置对基坑电渗效果影响的模型试验装置与测试方法，由土箱1、土体2、隔水挡板3、电极板4、探针5、轻质泡沫板6、接线端头7、通电夹8和直流电源9共同组成；
所述隔水挡板3在土体2填筑过程中埋入土体2一定深度；
所述电极板4的阴极和阳极位于隔水挡板3两侧，分别设置于基坑与地面内；
所述探针5设置于两个电极板4两侧约3cm处，探针5上部涂有绝缘层，防止试验过程中对土体2产生影响；导线通过绝缘层延伸出土体2外部，通过电阻率仪连接接线端头7和相邻电极板4可以测量在不同时间下电极板4附近的电阻率变化情况；
所述轻质泡沫板6矩形孔洞，避免触碰到电极板4两极和探针5；
所述测定隔水挡板设置对基坑电渗效果影响的模型试验装置，其特征在于，采用特定材料的隔水挡板3，研究不同埋深的隔水挡板3对电渗情况的影响；所述隔水挡板3采用特定的埋深，研究不同材料的隔水挡板3对电渗情况的影响。
一种测定隔水挡板设置对基坑电渗效果影响的模型试验装置与测试方法，其特征在于，将设置有采用所述的测定隔水挡板设置对基坑电渗效果影响的模型试验装置进行电渗效果影响测试，包括以下步骤：
步骤1：将配置好特定含水率的土体2填充至土箱1基坑顶面高度，填筑过程中将左侧电极板4、隔水挡板3和探针5埋入基坑一定深度；在隔水挡板3左侧和基坑顶面上面堆填与地面齐平的轻质泡沫板6，并在隔水挡板3右侧继续填土至预定地面高度，填筑土体2同时设置右侧电极板4及探针5；
步骤2：待土体2分层堆积完成后，静置24小时，移除轻质泡沫板6；
步骤3：用通电夹5连接电极板4，打开电源6，通过电渗法对基坑进行加固；每5分钟测定电极板4阳极和阴极分别与附近探针5的电阻率，通过电阻率随时间的变化曲线，确定电渗稳定的时间t；
步骤4：改变隔水挡板3的材料和埋深，比较条件改变时电渗稳定的时间t的变化规律，确定隔水挡板3的材料和埋深对基坑电渗效果影响规律。
本发明中应用了具体实施例对发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对发明的限制。

Claims (2)

1.一种测定隔水挡板设置对基坑电渗效果影响的模型试验装置，其特征在于，所述装置由土箱(1)、土体(2)、隔水挡板(3)、电极板(4)、探针(5)、轻质泡沫板(6)、接线端头(7)、通电夹(8)和直流电源(9)组成；
所述隔水挡板(3)在土体(2)填筑过程中埋入土体(2)一定深度；
所述电极板(4)的阴极和阳极位于隔水挡板(3)两侧，分别设置于基坑与地面内；
所述探针(5)设置于两个电极板(4)两侧3cm处，探针(5)上部涂有绝缘层，防止试验过程中对土体(2)产生影响；导线通过绝缘层延伸出土体(2)外部，通过电阻率仪连接接线端头(7)和相邻电极板(4)可以测量在不同时间下电极板(4)附近的电阻率变化情况；
所述轻质泡沫板(6)留有矩形孔洞，避免触碰到电极板(4)和探针(5)，在隔水挡板(3)左侧和基坑顶面上面堆填与地面齐平的轻质泡沫板(6)，待土体(2)分层堆积完成后，静置24小时，移除轻质泡沫板(6)。
2.一种测定隔水挡板设置对基坑电渗效果影响的测试方法，其特征在于，采用权利要求1任一项所述的测定隔水挡板设置对基坑电渗效果影响的模型试验装置进行电渗效果影响测试，包括以下步骤：
步骤1：将配置好含水率的土体(2)填充至土箱(1)基坑顶面高度，填筑过程中将左侧电极板(4)、隔水挡板(3)和探针(5)埋入基坑一定深度；在隔水挡板(3)左侧和基坑顶面上面堆填与地面齐平的轻质泡沫板(6)，并在隔水挡板(3)右侧继续填土至地面高度，填筑土体(2)同时设置右侧电极板(4)及探针(5)；
步骤2：待土体(2)分层堆积完成后，静置24小时，移除轻质泡沫板(6)；
步骤3：用通电夹(8)连接电极板(4)，打开直流电源(9)，通过电渗法对基坑进行加固；每5分钟测定电极板(4)阳极和阴极分别与附近探针(5)的电阻率，通过电阻率随时间的变化曲线，确定电渗稳定的时间t；
步骤4：改变隔水挡板(3)的材料和埋深，比较条件改变时电渗稳定的时间t的变化规律，确定隔水挡板(3)的材料和埋深对基坑电渗效果影响规律。
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