專利名稱：一種多功能土壤電滲固結(jié)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種應(yīng)用于土壤電滲加固技術(shù)的試驗(yàn)儀器，特別涉及一種 多功能土壤電滲固結(jié)儀。
背景技術(shù)：
在土中通以直流電，在電勢(shì)差的作用下，土中水從陽(yáng)極流向陰極，這 種現(xiàn)象即為電滲。如果將匯集于陰極的水分及時(shí)排出，就可以不斷降低土
的含水率，因此電滲可以用于對(duì)地基進(jìn)行加固處理。Casagrande于1939 年第一次將電滲技術(shù)應(yīng)用于巖土工程中，后來各國(guó)學(xué)者在其加固機(jī)理與應(yīng) 用方面開展了大量的研究工作。電滲法具有對(duì)細(xì)顆粒、低滲透性土有良好 的加固效果等優(yōu)點(diǎn)。
隨著我國(guó)沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，土地資源日益緊張，利用港池和 航道疏浚土吹填造陸后再進(jìn)行地基加固已經(jīng)成為緩解土地資源緊張的主 要手段。疏浚土往往具有細(xì)顆粒、高塑性、低滲透等特性，采用常規(guī)排水 固結(jié)法加固這種地基時(shí)，加固后產(chǎn)生很大的沉降，但強(qiáng)度較小，加固效果 并非十分理想，因此電滲法有望成為此種土的有效加固方法。在電滲加固 中，土體的電滲透系數(shù)、電阻率等參數(shù)都是電滲加固中的重要參數(shù)，然而 對(duì)電滲透系數(shù)，很多情況都是取經(jīng)驗(yàn)值，這是一種粗略的處理方法。不同 的土類其電滲透系數(shù)并不一樣，獲取準(zhǔn)確的電滲透系數(shù)等參數(shù)可以更科學(xué) 嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪M(jìn)行工程設(shè)計(jì)。因此，發(fā)展一套電滲透系數(shù)的測(cè)試設(shè)備和測(cè)試方法 具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本發(fā)明的多功能土壤電滲固結(jié)儀可以用于電滲 透系數(shù)和電阻率的測(cè)定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種多功能土壤電滲固結(jié)儀，能夠?qū)ν寥肋M(jìn)行電 滲固結(jié)、加載固結(jié)或電滲與加載的聯(lián)合固結(jié)試驗(yàn)，能夠?qū)υ囼?yàn)中的主要參 數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并能對(duì)加固土體的電阻率和電滲透系數(shù)進(jìn)行測(cè)定。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
一種多功能土壤電滲固結(jié)儀，其特征在于 一個(gè)由土樣室外壁、土樣室外壁下端的基座、土樣室外壁上端的頂蓋組成的土樣室，其土樣室內(nèi)有 由濾紙、電極和承壓透水板組成的上下隔板，上隔板上有加載板，上下電 極分別連接上下導(dǎo)線，基座上有排水管和排水口，加載板上有排水管和排 水口。
土樣室外壁下端的基座和土樣室外壁上端的頂蓋由螺栓連接。 由導(dǎo)電和透水性能良好材料金屬網(wǎng)和多孔金屬板制成上下電極均呈 平板狀，上隔板從上到下依次是承壓透水板、電極、濾紙，下隔板從上到 下依次是濾紙、電極、承壓透水板，上下兩電極平行且同時(shí)垂直于圓柱或 棱柱筒的軸向，土樣室橫斷面從上到下大小恒定。 土樣室外壁可以是圓筒形或棱柱筒形。
本發(fā)明的有益效果是
1、 能夠進(jìn)行電滲固結(jié)、加載固結(jié)及電滲與加載聯(lián)合固結(jié)；
2、 在土體中形成均勻穩(wěn)定的一維電場(chǎng)，方便相關(guān)參數(shù)的計(jì)算；
3、 電滲方向、排水方向和土體變形方向一致，符合一維電滲固結(jié)理 論，方便計(jì)算和分析。
4、 可以對(duì)試驗(yàn)中的主要參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
5、 能夠?qū)﹄姖B透系數(shù)、土體電阻率進(jìn)行測(cè)定，使電滲加固設(shè)計(jì)更為 科學(xué)合理。
本發(fā)明主要應(yīng)用于土壤電滲加固的室內(nèi)試驗(yàn)研究。
通過在陰陽(yáng)極施加直流電流，在陰陽(yáng)兩極之間的土體中形成均勻穩(wěn)定 的一維電場(chǎng)，對(duì)土體進(jìn)行電滲加固。通過電勢(shì)測(cè)頭可以對(duì)土體中的電勢(shì)進(jìn) 行監(jiān)測(cè)；通過微型孔壓測(cè)頭對(duì)孔隙水壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè)；通過與量筒相連的排 水口對(duì)電滲排水量進(jìn)行監(jiān)測(cè)。通過電滲固結(jié)試驗(yàn)，可以對(duì)土壤的電滲固結(jié) 特性進(jìn)行研究，得到電滲加固的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)土體電阻率和電滲透系數(shù)。 本發(fā)明可以對(duì)電滲加固土壤進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)研究，為合理的電滲加固設(shè)計(jì)提 供依據(jù)。另外，本設(shè)備還可以進(jìn)行常規(guī)的加載預(yù)壓固結(jié)試驗(yàn)及其與電滲的 聯(lián)合固結(jié)試驗(yàn)。


附圖1是本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)示意圖
圖中1、基座，2、螺栓，3、頂蓋，4、 土樣室外壁，5、排水管，6、排水口， 7、導(dǎo)線，8、密封圈，9、加載板，10、電勢(shì)測(cè)頭，11、孔隙水壓 力測(cè)頭，12、濾紙(濾布)，13、電極，14、承壓透水板，15、 土樣室。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的描述。
土樣室15采用絕緣材料制成土樣室外壁4圍成，土樣室外壁為圓柱 或棱柱形。土樣室外壁置于基座1上，基座為圓形帶槽的平板，基座中心 開有排水口6，排水口與排水管5密封連接，用于收集電滲排水。排水口 周圍至環(huán)形槽為集水坡道。土樣室外壁4放置于基座的環(huán)形槽內(nèi)，土樣室 外壁和環(huán)形槽間設(shè)有環(huán)形密封圈8。試驗(yàn)土樣放置于土樣室中，自土樣下 端向下分別為濾紙(或?yàn)V布)12、電極13、承壓透水板14、基座1。承 壓透水板由高強(qiáng)絕緣材料制成，透水性良好，圓形，大小與電極一致；自 土樣上端向上分別為濾紙(或?yàn)V布)、電極、承壓透水板、加載板9、頂 蓋3。加載板由高強(qiáng)絕緣材料制成，圓形，大小與電極一致，中心有半圓 球凹槽以方便垂向加載。頂蓋由高強(qiáng)絕緣材料制成，圓形，有與土樣室外 壁相適應(yīng)的環(huán)形槽。基座和頂蓋均相對(duì)應(yīng)設(shè)有螺栓孔，通過從基座到頂蓋 的長(zhǎng)螺栓2將基座、土樣室、頂蓋及其他設(shè)備連為一體。沿高度方向，土 樣室外壁一側(cè)設(shè)有圓形帶螺紋小孔，并安裝有電勢(shì)測(cè)頭10，電勢(shì)測(cè)頭與 萬用表相連；在另一側(cè)的相對(duì)位置也設(shè)有圓形帶螺紋小孔，可以安裝微型 孔隙水壓力測(cè)頭11。加載板、承壓透水板和基座均設(shè)有圓孔，以方便電 極導(dǎo)線的安裝。電極通過導(dǎo)線連接到直流電源的正負(fù)極。
所述的陰陽(yáng)電極采用導(dǎo)電和透水性能良好材料(如金屬網(wǎng)和多孔金屬 板)制成，均呈平板狀，具有導(dǎo)電和排水雙重功能。陰陽(yáng)電極和土體僅以 濾紙或?yàn)V布相隔，電極在被加固土體上下端面平行放置，能在土體中形成 均勻穩(wěn)定的一維電場(chǎng)，陰陽(yáng)兩極的間距可以根據(jù)土樣高度進(jìn)行調(diào)節(jié)。
在圓柱形(或棱柱形)土樣室中放置有被固結(jié)的土樣，土樣上下兩端 部設(shè)陰陽(yáng)電極， 一般陰極在下，陽(yáng)極在上，電極平行放置，這樣能在土體 里形成均勻穩(wěn)定的一維電場(chǎng)。電極和土樣間設(shè)有濾紙或?yàn)V布。緊靠近電極 的是承壓透水板，承壓透水板一方面起著排水作用，另一方面在土體上下 端面形成穩(wěn)定的平面，將固結(jié)壓力均勻施加在土體端面。上面電極之上設(shè) 有加載板，在需要進(jìn)行加載固結(jié)時(shí)，可裝上加載板并施加豎向荷載，通過 杠桿和砝碼施加。導(dǎo)線一端通過加載板和承壓透水板上孔洞連接到陰陽(yáng)電 極，另一端連接到直流電源的正負(fù)極。在電場(chǎng)力的作用下，土樣中的水會(huì)從陽(yáng)極到陰極、自上而下向陰極匯集，并通過基座上的排水口和排水管收 集于量筒，這樣就能得到單位時(shí)間內(nèi)電滲排水量。當(dāng)進(jìn)行加載預(yù)壓時(shí)，土 樣還會(huì)通過加載板上的排水口和排水管排出。電滲過程中可以對(duì)排水量、 電流、極間電勢(shì)差、土樣內(nèi)電勢(shì)分布、孔隙水壓力分布進(jìn)行監(jiān)測(cè)，還可以 通過磁性表座和百分表對(duì)土樣表層沉降進(jìn)行監(jiān)測(cè)。通過對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析 與計(jì)算，可以得到土體電阻率和電滲透系數(shù)。 具體操作過程如下
(1) 將電滲固結(jié)儀置于實(shí)驗(yàn)臺(tái)，安裝基座和土樣室，并關(guān)閉基座排水孔。
(2) 安裝下方承壓透水板、電極和濾紙(濾布)、電勢(shì)測(cè)頭和孔隙水 壓力測(cè)頭，連接電極與導(dǎo)線。承壓透水板、電極和濾紙(濾布)、孔隙水 壓力測(cè)頭應(yīng)在試驗(yàn)前充分濕潤(rùn)飽和。
(3) 將土樣充分?jǐn)嚢杈鶆?，然后分層填入土樣室。?duì)裝入土樣的質(zhì) 量和高度進(jìn)行記錄，并對(duì)含水率、密度等參數(shù)進(jìn)行測(cè)定。
(4) 安裝上部濾紙(濾布)和電極，連接電極與導(dǎo)線。需要加載固 結(jié)時(shí)，還要安裝承壓透水板和加載板。在電極上方注入不高于2mm的與土 壤水分成分相同的水，以減少由于陽(yáng)極水分疏干對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響。
(5) 安裝頂蓋，并將頂蓋與基座用螺栓固定。
(6) 打開基座排水孔，排出基座內(nèi)的少量存水后，將排水管連接于量筒。
(7 )將連接于上下電極的導(dǎo)線分別連接到直流電源的正負(fù)極，通電， 正式開始電滲加固。也可以根據(jù)需要同時(shí)通過加載板施加豎向壓力。
(8) 記錄不同時(shí)刻的電流、電壓、孔隙水壓力、電勢(shì)分布和量筒中 出水量的大小。
(9) 整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)電滲加固效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，并得 到電滲加固關(guān)鍵參數(shù)土體電阻率和電滲透系數(shù)。
權(quán)利要求
1、一種多功能土壤電滲固結(jié)儀，其特征在于一個(gè)由土樣室外壁、土樣室外壁下端的基座、土樣室外壁上端的頂蓋組成的土樣室，其土樣室內(nèi)有由濾紙、電極和承壓透水板組成的上下隔板，上隔板上有加載板，上下電極分別連接上下導(dǎo)線，基座上有排水管和排水口，加載板上有排水管和排水口。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能土壤電滲固結(jié)儀，其特征在于土 樣室外壁下端的基座和土樣室外壁上端的頂蓋由螺栓連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能土壤電滲固結(jié)儀，其特征在于由 導(dǎo)電和透水性能良好材料金屬網(wǎng)和多孔金屬板制成上下電極均呈平板狀， 上隔板從上到下依次是承壓透水板、電極、濾紙，下隔板從上到下依次是 濾紙、電極、承壓透水板，上下兩電極平行且同時(shí)垂直于圓柱或棱柱筒的 軸向，土樣室橫斷面從上到下大小恒定。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能土壤電滲固結(jié)儀，其特征在于土 樣室外壁可以是圓筒形或棱柱筒形。
全文摘要
一種多功能土壤電滲固結(jié)儀，一個(gè)由土樣室外壁、土樣室外壁下端的基座、土樣室外壁上端的頂蓋組成的土樣室，土樣室內(nèi)有由濾紙、電極和承壓透水板組成的上下隔板，上隔板上有加載板，上下電極分別連接上下導(dǎo)線，基座上有排水管和排水口，加載板上有排水管和排水口。能夠進(jìn)行電滲固結(jié)、加載固結(jié)及電滲與加載聯(lián)合固結(jié)；在土體中形成均勻穩(wěn)定的一維電場(chǎng)，方便相關(guān)參數(shù)的計(jì)算；電滲方向、排水方向和土體變形方向一致，符合一維電滲固結(jié)理論，方便計(jì)算和分析?？梢詫?duì)試驗(yàn)中的主要參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。能夠?qū)﹄姖B透系數(shù)、土體電阻率進(jìn)行測(cè)定，使電滲加固設(shè)計(jì)更為科學(xué)合理。
文檔編號(hào)E02D3/00GK101634141SQ200910070278
公開日2010年1月27日 申請(qǐng)日期2009年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月28日
發(fā)明者劉天韻, 喻志發(fā), 健 張, 曹永華, 朱耀庭, 朱勝利, 李立新, 楊京萬, 高志義 申請(qǐng)人:中交天津港灣工程研究院有限公司;中交第一航務(wù)工程局有限公司