Ekg電滲法復(fù)合直排式真空預(yù)壓聯(lián)合法試驗裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電動土工合成材料(Electrokinetic Geosynthetics,EKG)電滲法復(fù)合直排式真空預(yù)壓聯(lián)合法試驗裝置及方法,屬于軟土排水以及地基加固技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]中國雖然地域遼闊,但土地利用分布很不均勻。近年來大量人口聚集于東部沿海地區(qū),沿海港口省市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)急劇增多,城市建設(shè)日新月異。然而,可利用國土資源面積急劇減少,造成“人多地少” “寸土寸金”的現(xiàn)狀,建設(shè)用地不足已成為制約沿海地區(qū)經(jīng)濟和社會發(fā)展的瓶頸。東部沿海地區(qū)為了解決這種用地緊張的狀況,紛紛圍海造地,利用灘涂吹填,大面積的吹填土地基如雨后春筍般出現(xiàn)。但是地基吹填完成后軟粘土含水率較高,無法在若干年內(nèi)達(dá)到工程建設(shè)的承載力要求,因此必須對吹填超軟粘土形成的陸域進行軟土地基處理,以期達(dá)到工程建設(shè)的承載力要求。
[0003]目前處理大面積軟黏土地基比較常用的方法是真空預(yù)壓法,通過利用土體表面形成的真空環(huán)境,將土體中的水分沿著豎向排水體排出土體之外。但是利用這種方法處理的地基,表面形成硬殼層,強度較高,由于真空度沿土體深度衰減,其下部排水效果較差、強度不夠,所以施工前往往需要進行二次處理;其次,電滲固結(jié)法的排水速率不受水力滲透系數(shù)的影響,對于黏粒含量比較高、滲透系數(shù)較低的軟黏土地基的處理效果尤為明顯,但是由于金屬材料的腐蝕、電滲能耗高等問題,限制了它在工程中的推廣應(yīng)用。
[0004]真空預(yù)壓和電滲的聯(lián)合應(yīng)用能在一定程度上有效的發(fā)揮兩者的作用,而在室內(nèi)開展模型試驗是研究真空-電滲的聯(lián)合形式和相互作用機理的最佳方式,也是將真空-電滲聯(lián)合地基處理方式推廣到實際工程中大規(guī)模應(yīng)用的前提和重要環(huán)節(jié),現(xiàn)有的模型試驗裝置雖能較好地在室內(nèi)模擬真空預(yù)壓加固軟土地基,但無法固定排水板,影響排水效果,土體中的PH值也不能準(zhǔn)確監(jiān)測,并且大量傳感線路的導(dǎo)出加重密封膜表面的漏氣,使得真空密閉性受到影響。
[0005]真空-電滲法的提出受到了國內(nèi)外專家和學(xué)者廣泛的關(guān)注和研究,不斷地在加固技術(shù)、電極布置方式等方面進行研究,專利號為ZL201210425392.7的發(fā)明專利公開了一種真空預(yù)壓聯(lián)合電滲法加固軟黏土地基的方法,雖然其在傳統(tǒng)真空電滲聯(lián)合法的基礎(chǔ)上進行了改進,充分考慮到塑料排水板與鋼筋電極的布置形式,提高了試驗效率,但其未考慮到金屬電極在試驗過程中易腐蝕,同樣影響試驗進行,并且在該方法中真空預(yù)壓和電滲在陽極會有相互抑制的情況,影響試驗的排水的效果;再者處理后場地的平整度也是需要考慮的問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種EKG電滲法復(fù)合直排式真空預(yù)壓聯(lián)合法試驗裝置及方法,解決了現(xiàn)有真空-電滲法試驗裝置和真空-電滲聯(lián)合法存在的問題和缺陷。
[0007]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案:
EKG電滲法復(fù)合直排式真空預(yù)壓聯(lián)合法試驗裝置,包括有機玻璃模型槽、微型pH計、兩個內(nèi)部包裹有兩股銅線的導(dǎo)電塑料排水板、排水主管、真空管、真空表、抽濾瓶、電子秤、真空栗、水栗控制器、直流電源;所述有機玻璃模型槽其中兩個相對的側(cè)壁上各均勻開有三個孔洞并用橡膠塞密封,微型PH計設(shè)置于有機玻璃模型槽內(nèi)部并經(jīng)橡膠塞與電源連接;導(dǎo)電塑料排水板豎直設(shè)置于有機玻璃模型槽內(nèi),且一端固定于有機玻璃模型槽底部內(nèi)表面上,另一端與排水主管連接;所述銅線經(jīng)橡膠塞與直流電源連接,所述真空管一端與排水主管連接,另一端與抽濾瓶連接,抽濾瓶置于電子秤上,抽濾瓶連接真空栗,真空栗連接水栗控制器。
[0008]進一步的,該裝置還包括四個有機玻璃塊,所述有機玻璃塊分別設(shè)置于導(dǎo)電塑料排水板的兩側(cè),用于固定導(dǎo)電塑料排水板。
[0009]進一步的,該裝置還包括板管連接器,所述導(dǎo)電塑料排水板通過板管連接器與排水主管連接。
[0010]進一步的,該裝置還包括顯示屏,所述顯示屏與微型pH計連接。
[0011]進一步的,該裝置還包括用于密封試驗土樣的土工膜、砂墊層、真空膜,用于檢測試驗土樣沉降量的百分表,所述土工膜、砂墊層、真空膜依次鋪設(shè)于試驗土樣表面,所述百分表設(shè)置于真空膜上方。
[0012]EKG電滲法復(fù)合直排式真空預(yù)壓聯(lián)合法試驗方法,包括如下步驟:
步驟I,將預(yù)加固試驗土樣裝填進有機玻璃模型槽中,并將試驗土樣表面整理平整,在試驗土樣表面依次鋪設(shè)土工膜、砂墊層和真空膜,進行密封處理;
步驟2,利用電極轉(zhuǎn)換陰極直排真空-電滲法對試驗土樣進行排水,至排水速率達(dá)到52ml/h時轉(zhuǎn)到步驟3;
步驟3,利用不轉(zhuǎn)換電極雙側(cè)排水真空-電滲法對試驗土樣繼續(xù)排水,直到試驗土樣的沉降量持續(xù)3天低于2mm時停止試驗。
[0013]優(yōu)選的,步驟2所述利用電極轉(zhuǎn)換陰極直排真空-電滲法對試驗土樣進行排水的方法為:將兩個導(dǎo)電塑料排水板分別與直流電源的正負(fù)極連接,與直流電源正極連接的為陽極板,與負(fù)極連接的為陰極板,從試驗開始到經(jīng)過111、2.511、4.511、711的時間點時轉(zhuǎn)換各導(dǎo)電塑料排水板的電極,并且一直在陰極板側(cè)抽水。
[0014]優(yōu)選的,步驟3所述利用不轉(zhuǎn)換電極雙側(cè)排水真空-電滲法對試驗土樣繼續(xù)排水的方法為:不再轉(zhuǎn)換各導(dǎo)電塑料排水板的電極,兩個導(dǎo)電塑料排水板兩側(cè)同時抽水,真空預(yù)壓和電滲同時進行,直到試驗土樣的沉降量持續(xù)3天低于2mm時停止試驗。
[0015]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比,具有以下技術(shù)效果:
1.本發(fā)明EKG電滲法復(fù)合直排式真空預(yù)壓聯(lián)合法試驗裝置,結(jié)構(gòu)簡單合理,操作方便,能用于開展室內(nèi)EKG電滲法復(fù)合直排式真空預(yù)壓法加固軟黏土地基的模型試驗,在保證密封性的前提下能夠精確測量土體內(nèi)部的電壓,以及監(jiān)測PH值變化,實時監(jiān)測土體沉降量變化。
[0016]2.本發(fā)明使用EKG電滲法復(fù)合直排式真空預(yù)壓法加固軟黏土地基,相比于傳統(tǒng)真空-電滲法,縮短了排水路徑與真空度傳遞路徑,土體加固效果更好,并且使用多功能水栗控制器連接真空栗,保持模型槽內(nèi)真空度在設(shè)計真空度周圍,控制真空栗的開關(guān),節(jié)約能源。
[0017]3.本發(fā)明轉(zhuǎn)換電極陰極直排法的使用在一定程度上避免了陽極處真空預(yù)壓與電滲相互抑制的情況,提高土體處理均勻度;陰極直排真空-電滲法與雙側(cè)排水真空-電滲法相結(jié)合可以明顯提高了試驗排水量,加固后的軟土地基具有較高的承載力。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明EKG電滲法復(fù)合直排式真空預(yù)壓聯(lián)合法試驗裝置的整體視圖。
[0019]圖2是本發(fā)明試驗裝置中固定導(dǎo)電塑料排水板的有機玻璃塊的放大視圖。
[0020]圖3是本發(fā)明試驗裝置中板管連接器連接導(dǎo)管與導(dǎo)電塑料排水板的放大視圖。
[0021]其中,I為水栗控制器,2為真空栗,3為抽濾瓶,4為電子秤,5為真空表,6為真空管,7為排水主管,8為絕緣接線頭,9為板管連接器,10為砂墊層,11為真空膜,12為電勢探針,13為導(dǎo)線,14為導(dǎo)電塑料排水板,15為有機玻璃塊,16為直流電源,17為孔洞,18為土工膜,19為信息線,20為微型pH計,21為土樣,22為百分表,23為有機玻璃模型槽,24為六角螺紋接頭,25為螺桿,26為板管連接器上的孔洞。
【具體實施方式】
[0022]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施方式,所述實施方式的示例在附圖中示出,其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施方式是示例性的,僅用于解釋本發(fā)明,而不能解釋為對本發(fā)明的限制。
[0023]如圖1、圖2、圖3所示,本發(fā)明提供的EKG電滲法復(fù)合直排式真空預(yù)壓聯(lián)合法試驗裝置,包括有機玻璃模型槽23,模型槽側(cè)壁上開有孔洞17并用橡膠塞密封,微型pH計20可設(shè)置在模型槽內(nèi)部并且通過信息線19穿過橡膠塞與外部電源連接,導(dǎo)電塑料排水板14中包裹有兩股銅線,銅線可用絕緣接線頭8通過導(dǎo)線13連接再穿過橡膠塞與直流電源16連接,模型槽內(nèi)部沿長度方向上兩側(cè)豎直插入導(dǎo)電塑料排水板14,模型槽底部內(nèi)表面設(shè)置有有機玻璃塊15,導(dǎo)電塑料排水板14可通過有機玻璃塊15固定在模型槽內(nèi);導(dǎo)電塑料排水板14通過板管連接器9與豎向排水主管7連接,排水主管7通過三通接頭與真空管6連接再與抽濾瓶3連接,真空管6上側(cè)設(shè)置有真空表5,百分表22設(shè)置于真空膜11上;抽濾瓶3置于電子秤上4,抽濾瓶3連接真空栗2,多功能水栗控制器I連接真空栗2并連接電源。
[0024]在上述實施例中,有機玻璃模型槽23底部內(nèi)表面設(shè)置有有機玻璃塊15,用于固定導(dǎo)電塑料排水板14,導(dǎo)電塑料排水板14插入模型