本發(fā)明屬于土木工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種同時(shí)能夠進(jìn)行軟粘土電滲排水加固研究與電滲注入鹽溶液加固軟粘土研究的試驗(yàn)裝置以及該裝置的測(cè)試方法。

背景技術(shù)：

電滲加固軟粘土分為電滲排水加固和電滲注入鹽溶液加固兩個(gè)方向。電滲排水法是在準(zhǔn)備加固的土體中通入直流電，通過(guò)電場(chǎng)作用達(dá)到排水固結(jié)的效果。由于排水速率快且與粘粒粒徑無(wú)關(guān)，其固結(jié)的實(shí)質(zhì)是在土體中產(chǎn)生了負(fù)孔隙水壓力，不會(huì)因?yàn)橥馏w強(qiáng)度低而出現(xiàn)地基失穩(wěn)的情況，所以在各種軟土的處理中越來(lái)越受到重視。電滲注入鹽溶液法加固軟粘土是向軟粘土中注入鹽溶液，鹽溶液中的離子在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生定向移動(dòng)，鹽溶液中的離子與軟粘土進(jìn)行化學(xué)膠結(jié)進(jìn)而提高軟粘土的強(qiáng)度。

電滲加固軟土涉及到電場(chǎng)，流場(chǎng)，溫度場(chǎng)以及電化學(xué)場(chǎng)的耦合，機(jī)理復(fù)雜多樣，性質(zhì)不同的土樣在電滲中會(huì)產(chǎn)生化學(xué)性質(zhì)差異較大的電極液，可能導(dǎo)致完全不同的電滲效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服以往的試驗(yàn)設(shè)備無(wú)法同時(shí)測(cè)量電場(chǎng)，流場(chǎng)，以及溫度場(chǎng)的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種設(shè)備，使得室內(nèi)試驗(yàn)不僅能考慮電場(chǎng)作用下的電滲加固效果，而且能同時(shí)考慮電場(chǎng)、溫度場(chǎng)、流場(chǎng)在試驗(yàn)過(guò)程中的變化，并且可以根據(jù)設(shè)備設(shè)置不同的邊界條件以滿足研究要求。通過(guò)此設(shè)備能夠更好針對(duì)電滲加固機(jī)理做進(jìn)一步的研究。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種多功能電滲加固軟粘土設(shè)備，由主體部分I和測(cè)量部分II構(gòu)成：所述主體部分I包括試樣室、溶液室、電極、導(dǎo)管和蓋板；在試樣室的兩端設(shè)有溶液室，在溶液室和試樣室之間設(shè)有電極，通過(guò)隔板將溶液室與電極分隔開(kāi)；所述溶液室包括陽(yáng)極溶液室和陰極溶液室，在陰極溶液室的底部中心設(shè)有一排水孔，該排水孔與導(dǎo)管連接；

所述測(cè)量部分II包括電源、導(dǎo)線和電流表，通過(guò)導(dǎo)線將電極與電源連接，在電源與陰極電極之間連接電流表，在試樣室的側(cè)向面板上布置溫度測(cè)量孔，在溫度測(cè)量孔的上方布置電壓測(cè)量孔。

進(jìn)一步的，在電壓測(cè)量孔和溫度測(cè)量孔中旋入寶塔接頭，通過(guò)寶塔接頭將傳感器或探針插入試樣。

進(jìn)一步的，在電極與隔板之間還設(shè)有濾紙，以防止在試驗(yàn)時(shí)有粘土顆粒滲出或者堵塞排水孔通道。

進(jìn)一步的，在陰極溶液室的導(dǎo)管的下方還設(shè)有量筒。

進(jìn)一步的，所述電極由鈦合金材料制成，分為陽(yáng)極和陰極。

作為本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，所述的陽(yáng)極溶液室和陰極溶液室均由有機(jī)玻璃制成，尺寸為50mm×50mm×100mm。

優(yōu)選的，在所述隔板上均布直徑為5mm的隔板排水孔。

優(yōu)選的，所述試樣室尺寸為254mm×50mm×100mm。

優(yōu)選的，所述溫度測(cè)量孔距試樣室底板20mm，直徑為10mm，間距50mm；所述電壓測(cè)量孔距試樣室底板45mm，直徑為6mm，共5個(gè)。

本發(fā)明另一個(gè)目的是請(qǐng)求保護(hù)上述多功能電滲加固軟粘土設(shè)備的測(cè)試方法，該方法包括以下步驟：

S1.在試樣室里裝入一定含水率的土樣，根據(jù)電滲加固試驗(yàn)要求在陽(yáng)極溶液室中設(shè)置相應(yīng)液體；

S2.將溫度傳感器、探針的一端通過(guò)寶塔接頭分別插入試樣室中的試樣，溫度傳感器、探針的另一端連接與溫度采集、電壓采集的裝置連接；將陰極溶液室底部的排水孔下的導(dǎo)管連接到量筒中，接通電源，開(kāi)始試驗(yàn)；

S3.在試驗(yàn)過(guò)程中記錄試樣中的電壓分布、電流、溫度及量筒中的出水量，根據(jù)測(cè)量結(jié)果對(duì)不同試驗(yàn)條件下的電滲加固軟土的效果做出評(píng)估。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供了一種多功能電滲加固軟粘土設(shè)備，其能同時(shí)進(jìn)行軟粘土電滲排水加固與電滲注入鹽溶液加固試驗(yàn)。通過(guò)在陽(yáng)極溶液室中設(shè)置不同的溶液條件以滿足不同土樣、不同電滲加固方法的研究要求。通過(guò)測(cè)量試樣的電勢(shì)分布，電流，以及試樣的溫度并采用控制變量法等，從而實(shí)現(xiàn)同時(shí)考慮多場(chǎng)變化的電滲加固的研究。該設(shè)備能夠更好地針對(duì)電滲加固機(jī)理做深入研究。

附圖說(shuō)明：

圖1是本發(fā)明的俯視圖；

圖2是本發(fā)明的正視圖；

圖3是本發(fā)明的左視圖。

圖中：1、試樣室，2、陽(yáng)極溶液室，3、陰極溶液室，4、隔板，5、陽(yáng)極，6、陰極，7、排水孔，8、電壓測(cè)量孔，9、溫度測(cè)量孔，10、電源，11、導(dǎo)線，12、電流表，13、導(dǎo)管，14、量筒，15、寶塔接頭，16、隔板排水孔。

具體實(shí)施方式

為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的較佳的實(shí)施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)，并不限于本文所描述的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例的目的是使對(duì)本發(fā)明的公開(kāi)內(nèi)容的理解更加透徹全面。

實(shí)施例1

如圖1-3所示多功能電滲加固軟粘土設(shè)備，由主體部分I和測(cè)量部分II構(gòu)成。

所述主體部分I包括用于容納土樣的試樣室1、用于裝試驗(yàn)溶液的陽(yáng)極溶液室2、用于收集電滲過(guò)程中滲流出來(lái)的液體的陰極溶液室3、陽(yáng)極5、陰極6、導(dǎo)管13和蓋板；試樣室1尺寸為254mm×50mm×100mm，在試樣室1頂部設(shè)有蓋板。在試樣室1的一端設(shè)有陽(yáng)極溶液室2，另一端設(shè)有陰極溶液室3，陽(yáng)極溶液室2和陰極溶液室3均由有機(jī)玻璃制成，尺寸為50mm×50mm×100mm。陽(yáng)極溶液室2可以根據(jù)試驗(yàn)條件進(jìn)行調(diào)整。在陽(yáng)極溶液室2和試樣室1之間設(shè)有陽(yáng)極5，在陰極溶液室3和試樣室1之間設(shè)有陰極6，通過(guò)隔板4將陽(yáng)極溶液室2、陰極溶液室3與各自的電極分隔開(kāi)，隔板4上均布直徑為5mm的隔板排水孔，作為電滲過(guò)程中排水通道，陽(yáng)極5和陰極6均由鈦合金材料制成，并與隔板4的尺寸相同。在電極與隔板4之間還設(shè)有濾紙，防止在試驗(yàn)時(shí)有粘土顆粒滲出或者堵塞排水孔通道。在陰極溶液室3的底部中心設(shè)有一直徑為7mm排水孔7，該排水孔7與導(dǎo)管13連接，用于將電滲加固過(guò)程中滲出的水導(dǎo)入到量筒14中以測(cè)量出水量。

所述測(cè)量部分II包括電源10、導(dǎo)線11和電流表12，通過(guò)導(dǎo)線11將電極與直流電源10連接，用于提供電滲加固過(guò)程的電勢(shì)。在電源10與陰極6之間連接電流表12以測(cè)試驗(yàn)中的電流。在試樣室1的側(cè)向面板上布置5個(gè)距底板20mm，直徑為10mm，間距為50mm的溫度測(cè)量孔9，在溫度測(cè)量孔9中旋入寶塔接頭15作為測(cè)量溫度所用傳感器的通道，傳感器的一端插入試樣室1中的試樣中，另一端通過(guò)導(dǎo)線與溫度傳感器連接，測(cè)量電滲加固過(guò)程中試樣的溫度，并將數(shù)據(jù)傳輸記錄到計(jì)算機(jī)中。在溫度測(cè)量孔9上方布置5個(gè)電壓測(cè)量孔8，該電壓測(cè)量孔8距離底板45mm，直徑為6mm。在電壓測(cè)量孔8中旋入寶塔街頭15作為探針通道，探針一端插入到試樣中，另一端與電壓自動(dòng)采集器連接，測(cè)量電滲加固過(guò)程中試樣的電勢(shì)分布。在陰極溶液室3的導(dǎo)管13的下方還設(shè)有量筒14，排水孔7經(jīng)導(dǎo)管排出的水通過(guò)量筒進(jìn)行測(cè)量，從而得出電滲過(guò)程中的出水量。

上述試驗(yàn)設(shè)備的測(cè)試方法如下：試驗(yàn)時(shí)在試樣室1里裝入一定含水率的土樣，并且根據(jù)電滲加固試驗(yàn)要求在陽(yáng)極溶液室2中設(shè)置相應(yīng)液體條件。即在電滲排水加固軟土條件下將陽(yáng)極溶液室2清空，在電滲注入鹽溶液加固軟土條件下向陽(yáng)極溶液室2加入相應(yīng)鹽溶液。將測(cè)試樣溫度的溫度傳感器、測(cè)試試樣電壓分布的探針插入試樣室中1的試樣，將陰極溶液室3底部的排水孔7下的導(dǎo)管13連接到量筒14中，之后接通電源，開(kāi)始試驗(yàn)。在試驗(yàn)過(guò)程中記錄試樣中的電壓分布，電流，溫度及量筒中的出水量，從而實(shí)現(xiàn)電滲加固軟土過(guò)程中涉及到的電場(chǎng)，溫度場(chǎng)，以及流場(chǎng)的測(cè)量，根據(jù)測(cè)量結(jié)果對(duì)不同試驗(yàn)條件下的電滲加固軟土的效果做出評(píng)估。