專利名稱：一種用于軟土電化學加固的圓筒式復合電極和加固裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于軟土加固技術領域，更具體地，涉及一種用于軟土電化學加固的圓筒式復合電極和加固裝置。
背景技術：
我國幅員遼闊，工程地質情況十分復雜，其中沿海、江、河、湖相沉積的軟土作為不良工程地質體，普遍存在。隨著我國基礎建設項目的快速推進，大量的鐵路、公路、機場和房屋需修建在軟土地基之上，但由于軟土自身的承載能力低，壓縮性大，極易引起過大的基礎變形和建筑結構失穩(wěn)破壞。因此，必須對軟土地基進行處理，以保證工程建設的安全穩(wěn)定。軟土電化學膠結成樁加固法，是基于土體膠結成分的提高會引起其力學性質的明顯改善這一認識，而提出的一種人工膠結樁加固法，即將金屬電極插入軟土中，并施以直流電，電極在直流電的作用下發(fā)生電解、水解、氧化和脫水反應后形成膠結物，以達到加固軟 土的目的。該方法不需要添加水泥、砂等建筑材料，不需要大型施工機械，無粉塵、噪音污染，且對加固區(qū)域環(huán)境無擾動，是一種無污染的環(huán)保型地基處理方法，具有廣闊的應用前
旦
-5^ O目前該方法還未在實際工程中得到廣泛應用，其中一個重要的原因是電化學人工膠結樁的成樁半徑較小，很難滿足實際工程的需求。已有的研究和試驗成果表明，通常采用的鐵質電極經過電解后與土體反應，在電極周圍形成強度高、質地硬的膠結土層 膠結樁，其樁徑一般為單根電極直徑的6 8倍。在軟土地基加固的實際工程中，雖然采用直徑較大的電極也可擴大膠結樁的樁徑，但由于受到金屬電極鈍化作用的影響，電極的實際電解厚度是很有限的，大直徑電極的主體并未電解，使得電化學膠結樁對地基承載力的貢獻還不如未電解完的金屬電極，這樣不僅造成建筑材料的浪費，而且也使得電化學加固軟土失去了其原有的意義。而采用較小直徑的電極，其膠結樁的半徑有限，加固后樁 土復合地基很難達到設計承載力要求。經檢索中國專利(專利申請?zhí)?00710052637. 5，發(fā)明專利名稱電化學成樁法加固軟土模型試驗裝置)公開了一種電化學成樁法加固軟土模型試驗裝置，中國專利(專利申請?zhí)?00810048489，發(fā)明專利名稱軟巖的電化學加固方法)公開了一種軟巖的電化學加固方法，這兩個專利都是采用單根鐵棒作為電極，均存在膠結樁徑較小的問題。軟土電化學成樁加固的過程中，影響金屬電極周圍膠結土層范圍大小的一個主要因素是電極的比表面積。因此，從增大電極的比表面積考慮，探索合理的電極型式和布置方式，對于擴大軟土電化學膠結土層的范圍，提高加固后軟土復合地基的整體承載能力具有重要的意義。

發(fā)明內容
針對現(xiàn)有技術的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種用于軟土電化學加固的圓筒式復合電極，旨在解決現(xiàn)有技術中采用單根鐵棒作為電極導致膠結樁徑較小的問題。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于軟土電化學加固的圓筒式復合電極，用于放置于軟土地基加固區(qū)域內，所述圓筒式復合電極包括金屬圓筒以及布置于所述金屬圓筒的圓心處的金屬棒；所述金屬圓筒與金屬棒組合并形成一個正、負電極對；使用時，所述金屬圓筒的電極通過電纜線與外部的電源連接，所述金屬棒的電極通過電纜線與外部的電源連接，采用正負極定時倒向方式給所述金屬圓筒和所述金屬棒通電后，軟土地基加固區(qū)域內形成了膠結樁。更進一步地，所述金屬圓筒的半徑為IOOmm 200mm,金屬圓筒的壁厚為3mm 5mm,所述金屬棒的直徑為IOmm 14mm。本發(fā)明還提供了一種用于軟土電化學加固的加固裝置，所述加固裝置包括N個按等間距排列的圓筒式復合電極；N為大于等于2的正整數(shù)；每一個圓筒式復合電極包括金屬圓筒以及布置于所述金屬圓筒的圓心處的金屬棒；所述金屬圓筒與金屬棒組合并形成一個正、負電極對；N個金屬圓筒的電極均通過電纜線串連，N個金屬棒的電極均通過電纜線串連。 更進一步地，所述N個圓筒式復合電極排列的間距為I. Om 2.0m。本發(fā)明公開了一種軟土電化學加固的圓筒式復合電極，復合電極由金屬圓筒和單根金屬棒構成，金屬棒布置于金屬圓筒的圓心處，兩者組合形成一個正、負電極對；加固區(qū)域內的每個電極對按等間距進行排列，所有金屬圓筒電極通過電纜線進行串連，金屬棒電極同樣通過電纜線進行串連；通過調整金屬圓筒的半徑，控制和調整電化學膠結樁的成樁半徑。該方法簡單、操作方便、費用低廉，為有效增大軟土電化學膠結樁成樁半徑、提高地基的整體承載能力提供了一條有效的途徑。


圖I是本發(fā)明實施例提供的一種用于軟土電化學加固的圓筒式復合電極的結構示意圖；圖2是本發(fā)明實施例提供的加固裝置中多個圓筒式復合電極的通電線路布置圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明實施例提供的一種軟土電化學加固的圓筒式復合電極適用于軟土電化學膠結成樁加固，為提高軟土人工膠結樁的樁徑提供了一套有效的方法。圖I示出了本發(fā)明實施例提供的一種用于軟土電化學加固的圓筒式復合電極的結構；為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明實施例相關的部分，詳述如下一種用于軟土電化學加固的圓筒式復合電極用于放置于軟土地基3加固區(qū)域內，圓筒式復合電極包括金屬圓筒I以及布置于金屬圓筒I的圓心處的金屬棒2 ;金屬圓筒I與金屬棒2組合并形成一個正、負電極對；使用時，金屬圓筒I的電極通過電纜線4與外部的電源連接，金屬棒2的電極通過電纜線4與外部的電源連接，采用正負極定時倒向方式給金屬圓筒I和金屬棒2通電后，軟土地基3加固區(qū)域內形成了膠結樁。
本發(fā)明實施例提供的用于軟土電化學加固的圓筒式復合電極采用金屬圓筒I以及位于金屬圓筒I中心的金屬棒2，擴大了電極電解表面面積，能有效增大電化學膠結樁的成樁半徑，形成滿足工程需求的復合地基。該方法與軟土電化學加固過程中物理化學反應規(guī)律相適應，操作方便、費用低廉，主要用于人工膠結成樁法加固軟土地基。 在本發(fā)明實施例中，金屬圓筒I的半徑為IOOmm 200mm,金屬圓筒I的壁厚為3mm 5mm,金屬棒2的直徑為IOmm 14mm。本發(fā)明實施例還提供了一種用于軟土電化學加固的加固裝置，如圖2所示，該加固裝置包括N個按等間距排列的圓筒式復合電極；N為大于等于2的正整數(shù)；每一個圓筒式復合電極包括金屬圓筒I以及布置于金屬圓筒I的圓心處的金屬棒2 ;金屬圓筒I與金屬棒2組合并形成一個正、負電極對；N個金屬圓筒I的電極均通過電纜線4串連，N個金屬棒2的電極均通過電纜線4串連。在本發(fā)明實施例中，復合電極由金屬圓筒I和單根金屬棒2構成，金屬棒2布置于金屬圓筒I的圓心處，兩者組合形成一個正、負電極對；軟土地基3加固區(qū)域內的每個電極對按等間距進行排列，所有金屬圓筒I的電極通過電纜線4進行串連，金屬棒2的電極同樣通過電纜線4進行串連；通過調整金屬圓筒I的半徑，控制和調整電化學膠結樁的成樁半徑。軟土電化學加固的圓筒式復合電極，采用薄壁金屬圓筒和單根金屬棒構成，金屬圓筒的半徑為100_ 200mm,壁厚為3 5mm,金屬棒的直徑為10_ 14mm,并布置于金屬圓筒的圓心處,金屬圓筒與金屬棒組合形成一個正、負電極對。加固區(qū)域內每個電極對按等間距進行排列，中心排列間距為I. Om 2. Om,每一電極對的金屬圓筒、金屬棒分別通過電纜線進行串連后接入專用電源的正極或負極。一種軟土電化學加固的圓筒式復合電極它包括電極形式、尺寸、電極的組合方式和布置間距，復合電極由金屬圓筒I和單根金屬棒2構成，金屬棒2布置于金屬圓筒I的圓心處，兩者組合形成一個正、負電極對；加固區(qū)域內的每個電極對按等間距進行排列，所有金屬圓筒I的電極通過電纜線4進行串連，金屬棒2的電極同樣通過電纜線4進行串連；通過調整金屬圓筒的半徑，控制和調整電化學膠結樁的成樁半徑。表一示出了具體實施例中金屬圓筒I和金屬棒2的各個參數(shù)、多個圓筒式復合電極之間的排列間距以及復合膠結樁直徑。
權利要求
1.一種用于軟土電化學加固的圓筒式復合電極，用于放置于軟土地基加固區(qū)域內，其特征在于，所述圓筒式復合電極包括金屬圓筒以及布置于所述金屬圓筒的圓心處的金屬棒；所述金屬圓筒與金屬棒組合并形成一個正、負電極對； 使用時，所述金屬圓筒的電極通過電纜線與外部的電源連接，所述金屬棒的電極通過電纜線與外部的電源連接，采用正負極定時倒向方式給所述金屬圓筒和所述金屬棒通電后，軟土地基加固區(qū)域內形成了膠結樁。
2.如權利要求I所述的圓筒式復合電極，其特征在于，所述金屬圓筒的半徑為IOOmm 200mm,金屬圓筒的壁厚為3mm 5mm,所述金屬棒的直徑為IOmm 14mm。
3.一種用于軟土電化學加固的加固裝置，其特征在于，所述加固裝置包括N個按等間距排列的圓筒式復合電極；N為大于等于2的正整數(shù)； 每一個圓筒式復合電極包括金屬圓筒以及布置于所述金屬圓筒的圓心處的金屬棒；所述金屬圓筒與金屬棒組合并形成一個正、負電極對； N個金屬圓筒的電極均通過電纜線串連，N個金屬棒的電極均通過電纜線串連。
4.如權利要求3所述的加固裝置，其特征在于，所述N個圓筒式復合電極排列的間距為I.Om 2. Om0
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于軟土電化學加固的圓筒式復合電極和加固裝置；圓筒式復合電極包括金屬圓筒以及布置于金屬圓筒的圓心處的金屬棒；金屬圓筒與金屬棒組合并形成一個正、負電極對；金屬圓筒的半徑為100mm～200mm，金屬圓筒的壁厚為3mm～5mm，所述金屬棒的直徑為10mm～14mm。本發(fā)明公開的復合電極由金屬圓筒和單根金屬棒構成，加固區(qū)域內的每個電極對按等間距進行排列，所有金屬圓筒電極通過電纜線進行串連，金屬棒電極同樣通過電纜線進行串連；通過調整金屬圓筒的半徑，控制和調整電化學膠結樁的成樁半徑。該方法簡單、操作方便、費用低廉，為有效增大軟土電化學膠結樁成樁半徑、提高地基的整體承載能力提供了一條有效的途徑。
文檔編號E02D3/11GK102943463SQ20121040513
公開日2013年2月27日 申請日期2012年10月22日 優(yōu)先權日2012年10月22日
發(fā)明者苗雨, 余飛, 陳善雄, 呂加賀, 王橋 申請人:華中科技大學