管狀ekg層進(jìn)式電化學(xué)注漿軟基加固試驗(yàn)方法及裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了管狀EKG層進(jìn)式電化學(xué)注漿軟基加固試驗(yàn)方法及裝置，該方法將真空預(yù)壓、電化學(xué)注漿加固法結(jié)合起來(lái)，并利用EKG管的可導(dǎo)電、可注漿和耐腐蝕功能，對(duì)土體進(jìn)行二次加固，同時(shí)，采用分開(kāi)注漿方式進(jìn)行注漿。本發(fā)明裝置包括有機(jī)玻璃模型槽，EKG管為一新型導(dǎo)電塑料排水管，兩組銅導(dǎo)線貫穿并對(duì)稱地插入管壁中，可同時(shí)作為電滲電極、豎向排水通道及電化學(xué)注漿管，在陰陽(yáng)極和中間位置各布置一根帶孔PVC管；模型槽底板陰極上開(kāi)有孔洞并用橡膠塞密封，EKG管中的銅線可用導(dǎo)線與外接電源連接，EKG管分別布置在模型槽沿長(zhǎng)度方向的兩側(cè)。本發(fā)明可以準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)土體的排水量、電勢(shì)電流變化等，改善土體加固效果，提高軟基承載力，加固效果更均勻。
【專利說(shuō)明】
管狀EKG層進(jìn)式電化學(xué)注漿軟基加固試驗(yàn)方法及裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及管狀EKG層進(jìn)式電化學(xué)注漿軟基加固試驗(yàn)方法及裝置，屬于土體加固技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)雖然地域遼闊，但是土體的利用分布很不均勻。大部分的人口聚居在東部沿海地區(qū)，而該區(qū)域大部分的地基又是由吹填土、海相軟土、淤泥質(zhì)軟土等構(gòu)成。這些土質(zhì)形成的地基具有含水量大、承載力小、壓縮性高等特性并經(jīng)常導(dǎo)致一些可預(yù)見(jiàn)的工程問(wèn)題。目前針對(duì)上述地基的軟基加固方法有很多，例如換土墊層法、振密、擠密法、置換法、加筋法、膠結(jié)法、冷熱處理法等。但此類地基處理方法，均需要一定的施工設(shè)備及器具，會(huì)耗費(fèi)大量的建筑材料，有時(shí)還會(huì)因?yàn)榈鼗休d力不足而導(dǎo)致無(wú)法滿足施工。而且此類處理方法在施工時(shí)均會(huì)對(duì)地基土產(chǎn)生一定擾動(dòng)，還會(huì)產(chǎn)生噪音和粉煤灰等污染，對(duì)周邊的生產(chǎn)和居民生活造成影響。
[0003]真空預(yù)壓法是一種有效且經(jīng)濟(jì)環(huán)保的方法，它利用形成的真空環(huán)境將土體內(nèi)的水、氣等物質(zhì)排出土體外，最近20年來(lái)的眾多的工程案例證明了它的高效性。但是利用這種方法處理的地基，地基表面形成硬殼層，硬殼層以下尤其是深部土體排水效果差，在進(jìn)行工程建設(shè)之前往往需要進(jìn)行二次處理。電滲法也是一種有效的方法，它通過(guò)將導(dǎo)電電極插入軟黏土地基中，再通以直流電，土體中的水分將從陽(yáng)極向陰極移動(dòng)。它的排水速率不受水力滲透系數(shù)的影響，對(duì)于黏粒含量比較高、滲透系數(shù)比較低的軟黏土地基處理效果尤為明顯，但在推廣應(yīng)用上仍存在一些問(wèn)題。例如，電滲過(guò)程中使用的金屬電極容易腐蝕，利用電滲法單獨(dú)進(jìn)行地基加固時(shí)強(qiáng)度提高有限。電化學(xué)注漿雖然能在一定程度上提高土體強(qiáng)度，但由于電滲過(guò)程往往進(jìn)行緩慢，所以單純的電化學(xué)注漿效果并沒(méi)有預(yù)期的好。
[0004]專利公開(kāi)號(hào)為CN 204676521U的“一種固結(jié)淤泥質(zhì)土電化學(xué)改性加固系統(tǒng)”公開(kāi)了一種利用電化學(xué)注漿法加固淤泥質(zhì)土的試驗(yàn)裝置，該裝置雖然能在一定程度上加固土體，但其首先采用金屬電極，未考慮到金屬電極易腐蝕的缺點(diǎn)，再者將電極與注漿管分開(kāi)設(shè)置，復(fù)雜了裝置，并且該裝置只能適用于電化學(xué)注漿的方法，其土體處理后的強(qiáng)度提高有限，效果較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提供管狀EKG(Electrokinetic Geosynthetics)層進(jìn)式電化學(xué)注漿軟基加固試驗(yàn)方法及裝置，解決了現(xiàn)有方法對(duì)提高土體強(qiáng)度有限的問(wèn)題。
[0006]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案:
[0007]管狀EKG層進(jìn)式電化學(xué)注漿軟基加固試驗(yàn)方法，該方法依次包括管狀EKG直排式真空預(yù)壓和管狀EKG電化學(xué)注漿兩個(gè)階段；
[0008]其中，在管狀EKG直排式真空預(yù)壓階段:控制試驗(yàn)土樣的真空度為60kPa，在試驗(yàn)土樣的陰陽(yáng)極對(duì)稱插入一根帶孔EKG管，利用真空預(yù)壓法對(duì)試驗(yàn)土樣進(jìn)行初步的加固排水處理，當(dāng)試驗(yàn)土樣的排水量連續(xù)3小時(shí)保持不變時(shí)，轉(zhuǎn)入管狀EKG電化學(xué)注漿階段；
[0009]在管狀EKG電化學(xué)注漿階段:在試驗(yàn)土樣的陰陽(yáng)極對(duì)稱插入一根帶孔EKG管，且在試驗(yàn)土樣的陰陽(yáng)極和中間位置各插入一根帶孔PVC管，利用電化學(xué)注漿法對(duì)試驗(yàn)土樣再次進(jìn)行加固排水處理，電化學(xué)注漿法開(kāi)始時(shí)，在陽(yáng)極帶孔EKG管中注入氯化鈣溶液，當(dāng)排出的水里含有氯化鈣溶液時(shí)，同時(shí)往布置在陽(yáng)極、中間位置、陰極的帶孔PVC管里注入硅酸鈉溶液，當(dāng)試驗(yàn)土樣的排水量連續(xù)3小時(shí)保持不變時(shí)，即可結(jié)束試驗(yàn)。
[0010]作為本發(fā)明方法的一種優(yōu)選方案，所述管狀EKG真空預(yù)壓階段中，利用真空設(shè)備控制試驗(yàn)土樣的真空度為60kPa，且真空設(shè)備通過(guò)排水主管與帶孔EKG管連接，試驗(yàn)土樣的水分經(jīng)排水主管排出。
[0011]作為本發(fā)明方法的一種優(yōu)選方案，所述管狀EKG電化學(xué)注漿階段中，帶孔EKG管中包裹有兩股銅線，銅線通過(guò)導(dǎo)線與直流電源連接，注入的氯化鈣溶液與試驗(yàn)土樣的比例為1:120000，且注入的氯化鈣溶液與布置在陽(yáng)極、中間位置、陰極的帶孔PVC管里注入硅酸鈉溶液的比例為10:3:3:4。
[0012]管狀EKG層進(jìn)式電化學(xué)注漿軟基加固試驗(yàn)裝置，包括有機(jī)玻璃模型槽，有機(jī)玻璃模型槽內(nèi)部陰陽(yáng)極沿長(zhǎng)度方向?qū)ΨQ插入兩根帶孔EKG管，帶孔EKG管中包裹有兩股銅線；
[0013]在管狀EKG直排式真空預(yù)壓階段時(shí)，該裝置還包括排水主管、真空管、真空表、電子秤、抽濾瓶、真空栗和多功能水栗控制箱，帶孔EKG管通過(guò)排水主管與真空管的一端連接，真空管另一端與抽濾瓶連接，真空管上設(shè)置有真空表，抽濾瓶置于電子秤上，抽濾瓶連接真空栗，真空栗連接多功能水栗控制箱；
[0014]在管狀EKG電化學(xué)注漿階段時(shí)，該裝置還包括導(dǎo)線、直流電源、集水瓶、三根帶孔PVC管，銅線通過(guò)導(dǎo)線與直流電源連接，陰陽(yáng)極和中間位置各插入一根帶孔PVC管，陰極側(cè)帶孔EKG管下方有機(jī)玻璃模型槽對(duì)應(yīng)位置開(kāi)有排水孔洞，孔洞下方放置有集水瓶。
[0015]作為本發(fā)明裝置的一種優(yōu)選方案，所述管狀EKG直排式真空預(yù)壓階段，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，所述試驗(yàn)土樣的表面由下而上依次鋪設(shè)有土工膜、砂墊層、真空膜。
[0016]作為本發(fā)明裝置的一種優(yōu)選方案，所述管狀EKG電化學(xué)注漿階段，該裝置還包括三組電勢(shì)探針，分別打進(jìn)試驗(yàn)土樣的陰陽(yáng)極和中間位置，用于探測(cè)試驗(yàn)土樣的電勢(shì)。
[0017]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:
[0018]1、本發(fā)明使用管狀EKG直排式真空預(yù)壓法結(jié)合電化學(xué)注漿法，相比于傳統(tǒng)電化學(xué)注漿法，土體加固層次明顯，加固效果更好，加固后的軟土地基具有更高的承載力;采用分區(qū)域注漿方法，加固方式更合理，土體加固強(qiáng)度分布更均勻。
[0019]2、本發(fā)明試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，操作方便，能用于開(kāi)展室內(nèi)管狀EKG直排式真空預(yù)壓模型試驗(yàn)、管狀EKG電化學(xué)注漿模型試驗(yàn)以及真空-注漿聯(lián)合試驗(yàn)，在保證密封性的前提下能夠精確測(cè)量土體內(nèi)部的電勢(shì)，以及監(jiān)測(cè)電流值變化，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)排水量變化。
[0020]3、本發(fā)明在管狀EKG電極和PVC注漿管上分別注入氯化鈣與硅酸鈉漿液既能充分發(fā)揮EKG管的電極與注漿作用，并且避免在EKG管內(nèi)同時(shí)注入氯化鈣和硅酸鈉溶液造成堵塞，影響注漿效果，同時(shí)避免了金屬電極易腐蝕的缺點(diǎn)。
[0021]4、本發(fā)明使用多功能水栗控制箱連接真空栗，保持模型槽內(nèi)真空度在設(shè)計(jì)真空度范圍內(nèi)，控制真空栗的開(kāi)關(guān)，節(jié)約能源。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是本發(fā)明中管狀EKG真空預(yù)壓法裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2是本發(fā)明中管狀EKG的構(gòu)造示意圖。
[0024]圖3是本發(fā)明中管狀EKG電化學(xué)注漿裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖4是本發(fā)明中管狀EKG電化學(xué)注漿裝置的俯視圖。
[0026]圖5是本發(fā)明中帶孔PVC管的構(gòu)造示意圖。
[0027]其中，I為多功能水栗控制箱，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為有機(jī)玻璃模型槽，8為帶孔EKG管，9為電勢(shì)探針，10為砂墊層，11為真空膜，12為排水主管，13為導(dǎo)線，14為直流電源，15為排水孔洞，16集水瓶，17為帶孔PVC管，18為試驗(yàn)土樣。
【具體實(shí)施方式】
[0028]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(hào)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(guò)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(duì)本發(fā)明的限制。
[0029]如圖1、圖3、圖4所示，本發(fā)明提供的管狀EKG層進(jìn)式電化學(xué)注漿軟基加固試驗(yàn)裝置，包括有機(jī)玻璃模型槽7，模型槽7底板陰極側(cè)開(kāi)有一個(gè)排水孔洞15并用橡膠塞密封，帶孔EKG管8(如圖2所示)中包裹有兩股銅線，銅線可用絕緣接線頭通過(guò)導(dǎo)線13連接再與直流電源14連接，模型槽7內(nèi)部沿長(zhǎng)度方向上兩側(cè)可豎直插入帶孔EKG管8，在陰陽(yáng)極和中間位置處各布置一根帶孔PVC管17 (如圖5所示)，陰極側(cè)帶孔EKG管8放置在排水孔洞15上，陽(yáng)極帶孔EKG管8對(duì)稱放置;帶孔EKG管8直接與豎向排水主管12連接，真空管6上側(cè)設(shè)置有真空表5，監(jiān)測(cè)膜下真空度變化，排水主管12通過(guò)三通接頭與真空管6連接再與抽濾瓶3連接，抽濾瓶3置于電子秤4上，抽濾瓶3連接真空栗2，多功能水栗控制箱I連接真空栗2并連接電源。
[0030]有機(jī)玻璃模型槽7適用于不鋪設(shè)水平排水管的直排式真空預(yù)壓法、電滲法或者管狀EKG電滲法復(fù)合直排式真空預(yù)壓法，電化學(xué)注漿法。
[0031]當(dāng)進(jìn)行管狀EKG直排式真空預(yù)壓法時(shí)，選擇外徑大小與帶孔EKG管8內(nèi)徑大小相等的排水主管12與帶孔EKG管8直接相連，并用生料帶纏繞接口保證氣密性，排水主管12穿過(guò)真空膜11與真空管6連接組成真空系統(tǒng)；當(dāng)進(jìn)行電化學(xué)注漿時(shí)，再布置好帶孔PVC管17以及電勢(shì)探針9，將模型槽7底板排水孔洞15上的橡膠塞拔去，土體內(nèi)的水從排水孔洞15被排出，帶孔EKG管8上的兩股銅線通過(guò)絕緣線夾與導(dǎo)線13連接再與直流電源14連接組成電化學(xué)注漿系統(tǒng)。
[0032]本發(fā)明提供的管狀EKG層進(jìn)式電化學(xué)注漿軟基加固方法包括以下步驟:
[0033]管狀EKG直排式真空預(yù)壓階段步驟:
[0034]I)準(zhǔn)備有機(jī)玻璃模型槽7，并在模型槽7四周內(nèi)壁上涂抹環(huán)氧樹(shù)脂，減小試驗(yàn)過(guò)程中的邊界效應(yīng)。
[0035]2)將模型槽7底板上的排水孔洞15用橡膠塞堵住，在模型槽7內(nèi)豎直的布置帶孔EKG管8，將排水孔洞15上方用有紡?fù)凉げ几采w，陰極處的帶孔EKG管8放置在排水孔洞15上，陽(yáng)極處的帶孔EKG管8與陰極處帶孔EKG管對(duì)稱放置。
[0036]3)將配置好的試驗(yàn)土樣18裝填進(jìn)模型槽7至砂墊層10處，整理土樣便面使其平整。
[0037]4)布置密封系統(tǒng)，試驗(yàn)土樣18表面鋪設(shè)土工膜，檢查無(wú)誤后，往模型槽7內(nèi)均勻地裝填約3cm厚的砂墊層10，整理其表面使其盡量平整，最后鋪設(shè)真空膜11，將真空膜11壓入模型槽7四周的土體內(nèi)，并用軟黏土回填壓實(shí)，保證密封性，做好排水主管12出膜處的密封。
[0038]5)布置排水系統(tǒng)，將帶孔EKG管8與排水主管12連接，排水主管12穿過(guò)砂墊層10與真空膜11與真空管6連接，真空管6上側(cè)布置真空表5，真空管6與抽濾瓶3連接，多功能水栗控制箱I與真空栗2連接，組成直排式真空預(yù)壓的真空排水系統(tǒng)，抽濾瓶3放置在電子秤4上，用于實(shí)時(shí)測(cè)量抽水量。
[0039]6)用管狀EKG直排式真空預(yù)壓法直接對(duì)土體進(jìn)行處理，當(dāng)試驗(yàn)進(jìn)行到排水量連續(xù)3小時(shí)保持不變時(shí)，可結(jié)束該階段試驗(yàn)。
[0040]電化學(xué)注漿階段步驟:
[0041 ] I)關(guān)掉真空栗2，將帶孔EKG管8與排水主管12分開(kāi)，拆除真空膜11，清除砂墊層10，并清理干凈試驗(yàn)土樣18表面的殘余砂，拔掉模型槽7底板排水孔洞15上的橡膠塞。
[0042]2)布置測(cè)量系統(tǒng)與注漿系統(tǒng)，分別準(zhǔn)備三組電勢(shì)探針9，沿著距陰極排水管2.5cm、10cm、17.5cm的距離打設(shè)進(jìn)土樣3cm，6cm，9cm深度處，帶孔EKG管8上銅導(dǎo)線通過(guò)絕緣線夾連接導(dǎo)線13再與直流電源14相連;在試驗(yàn)土樣18陽(yáng)極、中間位置、陰極位置處分別豎直插入帶孔PVC管17。
[0043]3)該階段試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)往陽(yáng)極EKG管里注入50ml氯化鈣溶液，當(dāng)排出的水里含有氯化鈣溶液時(shí)同時(shí)往布置在陽(yáng)極、中間位置和陰極位置處的帶孔PVC管里注入15ml、15ml、20ml硅酸鈉溶液，本實(shí)施例中注入的溶液量對(duì)應(yīng)的土方量為200mm X 250mm X 120mm，當(dāng)土體排水量連續(xù)3小時(shí)保持不變時(shí)即可結(jié)束試驗(yàn)。
[0044]在加固初期，土體中含水率較大，利用管狀EKG直排式真空預(yù)壓法對(duì)土體進(jìn)行處理，排出土體中的水分，隨著試驗(yàn)進(jìn)行，土體含水率降低，真空度在土體內(nèi)部沿深度衰減，真空預(yù)壓作用下降，再換用電化學(xué)注漿法對(duì)土體進(jìn)行再次處理，排出水分，加固土體，通過(guò)分區(qū)域注漿保證土體強(qiáng)度均勻性。
[0045]以上實(shí)施例僅為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.管狀EKG層進(jìn)式電化學(xué)注漿軟基加固試驗(yàn)方法，其特征在于，該方法依次包括管狀EKG直排式真空預(yù)壓和管狀EKG電化學(xué)注漿兩個(gè)階段； 其中，在管狀EKG直排式真空預(yù)壓階段:控制試驗(yàn)土樣的真空度為60kPa，在試驗(yàn)土樣的陰陽(yáng)極對(duì)稱插入一根帶孔EKG管，利用真空預(yù)壓法對(duì)試驗(yàn)土樣進(jìn)行初步的加固排水處理，當(dāng)試驗(yàn)土樣的排水量連續(xù)3小時(shí)保持不變時(shí)，轉(zhuǎn)入管狀EKG電化學(xué)注漿階段； 在管狀EKG電化學(xué)注漿階段:在試驗(yàn)土樣的陰陽(yáng)極對(duì)稱插入一根帶孔EKG管，且在試驗(yàn)土樣的陰陽(yáng)極和中間位置各插入一根帶孔PVC管，利用電化學(xué)注漿法對(duì)試驗(yàn)土樣再次進(jìn)行加固排水處理，電化學(xué)注漿法開(kāi)始時(shí)，在陽(yáng)極帶孔EKG管中注入氯化鈣溶液，當(dāng)排出的水里含有氯化鈣溶液時(shí)，同時(shí)往布置在陽(yáng)極、中間位置、陰極的帶孔PVC管里注入硅酸鈉溶液，當(dāng)試驗(yàn)土樣的排水量連續(xù)3小時(shí)保持不變時(shí)，即可結(jié)束試驗(yàn)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述管狀EKG層進(jìn)式電化學(xué)注漿軟基加固試驗(yàn)方法，其特征在于，所述管狀EKG直排式真空預(yù)壓階段中，利用真空設(shè)備控制試驗(yàn)土樣的真空度為60kPa，且真空設(shè)備通過(guò)排水主管與帶孔EKG管連接，試驗(yàn)土樣的水分經(jīng)排水主管排出。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述管狀EKG層進(jìn)式電化學(xué)注漿軟基加固試驗(yàn)方法，其特征在于，所述管狀EKG電化學(xué)注漿階段中，帶孔EKG管中包裹有兩股銅線，銅線通過(guò)導(dǎo)線與直流電源連接，注入的氯化鈣溶液與試驗(yàn)土樣的比例為1:120000，且注入的氯化鈣溶液與布置在陽(yáng)極、中間位置、陰極的帶孔PVC管里注入硅酸鈉溶液的比例為10:3:3:4ο4.管狀EKG層進(jìn)式電化學(xué)注漿軟基加固試驗(yàn)裝置，其特征在于，包括有機(jī)玻璃模型槽，有機(jī)玻璃模型槽內(nèi)部陰陽(yáng)極沿長(zhǎng)度方向?qū)ΨQ插入兩根帶孔EKG管，帶孔EKG管中包裹有兩股銅線； 在管狀EKG直排式真空預(yù)壓階段時(shí)，該裝置還包括排水主管、真空管、真空表、電子秤、抽濾瓶、真空栗和多功能水栗控制箱，帶孔EKG管通過(guò)排水主管與真空管的一端連接，真空管另一端與抽濾瓶連接，真空管上設(shè)置有真空表，抽濾瓶置于電子秤上，抽濾瓶連接真空栗，真空栗連接多功能水栗控制箱； 在管狀EKG電化學(xué)注漿階段時(shí)，該裝置還包括導(dǎo)線、直流電源、集水瓶、三根帶孔PVC管，銅線通過(guò)導(dǎo)線與直流電源連接，陰陽(yáng)極和中間位置各插入一根帶孔PVC管，陰極側(cè)帶孔EKG管下方有機(jī)玻璃模型槽對(duì)應(yīng)位置開(kāi)有排水孔洞，孔洞下方放置有集水瓶。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述管狀EKG層進(jìn)式電化學(xué)注漿軟基加固試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述管狀EKG直排式真空預(yù)壓階段，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，所述試驗(yàn)土樣的表面由下而上依次鋪設(shè)有土工膜、砂墊層、真空膜。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述管狀EKG層進(jìn)式電化學(xué)注漿軟基加固試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述管狀EKG電化學(xué)注漿階段，該裝置還包括三組電勢(shì)探針，分別打進(jìn)試驗(yàn)土樣的陰陽(yáng)極和中間位置，用于探測(cè)試驗(yàn)土樣的電勢(shì)。
【文檔編號(hào)】G01N33/24GK106093348SQ201610495524
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月29日
【發(fā)明人】邱晨辰, 沈揚(yáng), 李安, 芮笑曦
【申請(qǐng)人】河海大學(xué)