Ekg電滲法復(fù)合直排式真空預(yù)壓聯(lián)合法試驗(yàn)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(yàn)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(jì)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(jìn)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(qiáng)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(qiáng)度不夠，所以施工前往往需要進(jìn)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(yàn)是研究真空-電滲的聯(lián)合形式和相互作用機(jī)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(shí)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(yàn)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(jìn)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(jìn)行了改進(jìn)，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(yàn)效率，但其未考慮到金屬電極在試驗(yàn)過程中易腐蝕，同樣影響試驗(yàn)進(jìn)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(yàn)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(yàn)裝置及方法，解決了現(xiàn)有真空-電滲法試驗(yàn)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(yàn)裝置，包括有機(jī)玻璃模型槽、微型pH計(jì)、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(jī)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(jì)設(shè)置于有機(jī)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(jī)玻璃模型槽內(nèi)，且一端固定于有機(jī)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(jìn)一步的，該裝置還包括四個有機(jī)玻璃塊，所述有機(jī)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(jìn)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(jìn)一步的，該裝置還包括顯示屏，所述顯示屏與微型pH計(jì)連接。
[0011]進(jìn)一步的，該裝置還包括用于密封試驗(yàn)土樣的土工膜、砂墊層、真空膜，用于檢測試驗(yàn)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(yàn)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(yàn)方法，包括如下步驟:
步驟I，將預(yù)加固試驗(yàn)土樣裝填進(jìn)有機(jī)玻璃模型槽中，并將試驗(yàn)土樣表面整理平整，在試驗(yàn)土樣表面依次鋪設(shè)土工膜、砂墊層和真空膜，進(jìn)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(yàn)土樣進(jìn)行排水，至排水速率達(dá)到52ml/h時(shí)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(yàn)土樣繼續(xù)排水，直到試驗(yàn)土樣的沉降量持續(xù)3天低于2mm時(shí)停止試驗(yàn)。
[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(yàn)土樣進(jìn)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(yàn)開始到經(jīng)過111、2.511、4.511、711的時(shí)間點(diǎn)時(shí)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(yàn)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(shí)抽水，真空預(yù)壓和電滲同時(shí)進(jìn)行，直到試驗(yàn)土樣的沉降量持續(xù)3天低于2mm時(shí)停止試驗(yàn)。
[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(yàn)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(yàn)，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(shí)時(shí)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(jì)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(yàn)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(yàn)裝置的整體視圖。
[0019]圖2是本發(fā)明試驗(yàn)裝置中固定導(dǎo)電塑料排水板的有機(jī)玻璃塊的放大視圖。
[0020]圖3是本發(fā)明試驗(yàn)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(jī)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(jì)，21為土樣，22為百分表，23為有機(jī)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(shí)施方式】
[0022]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式，所述實(shí)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(shí)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(yàn)裝置，包括有機(jī)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(jì)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(jī)玻璃塊15，導(dǎo)電塑料排水板14可通過有機(jī)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(shí)施例中，有機(jī)玻璃模型槽23底部內(nèi)表面設(shè)置有有機(jī)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