[發明專利]電化學成樁法加固軟土模型試驗裝置

無效

• 申請號: 200710052637.5
• 申請日: 2007-07-05
• 公開（公告）號: CN101144276A
• 公開（公告）日: 2008-03-19
• 發明（設計）人: 陳善雄;程昌炳
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: E02D3/11
• 分類號: E02D3/11;B01L11/00
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所
• 代理人: 王敏鋒

技術領域

本發明涉及軟土地基加固領域，更具體涉及一種電化學成樁法加固軟土模型試驗裝置，適用于電化學成樁法加固軟土模型試驗。

背景技術

我國有漫長的海岸線，沿海一帶分布有豐富的海相沉積軟土；我國還有眾多的江、河、湖相沉積軟土。隨著國民經濟的發展，在這些軟土上不可避免地要興建一定的巖土工程。而這些軟土強度低，壓縮性高，遠遠不符合工程的需要，必須予以適當加固，方可使用。

軟土加固的方法較多，但不同的加固方法各有其特點和適用范圍。常見的利用膠結特性來加固軟土的技術有水泥深層攪拌樁、高壓旋噴樁等，粉噴樁和深層攪拌樁依靠人為添入的一定比例的水泥、石灰，經強制攪拌與土充分混合來形成膠結，達到加固軟土地基的目的，它需要大型的機械設備，耗費大量的建筑材料，而電化學成樁法加固軟土是將金屬電極插入軟土中，再施以直流電，使金屬在土中發生一系列的電化學和化學反應，而變成膠結物，在金屬電極周圍形成樁，即人為地創造膠結條件，使軟土加固。電化學成樁法完全不需要水泥和砂石，因此，在施工中對環境無粉塵污染。它不需要笨重的施工機械，施工也很靈活，亦無噪音。因此，該加固軟土的方法應具有很大的生命力，但遺憾的是此方法并未被實際工程所使用，究其原因可能為：①對本方法的加固機理缺乏一定的研究，其加固的有效性、持續性尚未被工程技術人員所認識；②對不同類型的軟土的加固工藝、施工控制方法與措施缺乏研究，尚未形成成套的加固技術。

隨著我國電力工業的發展，電力的應用范圍將更加廣泛，費用將更加低廉，低能耗、潔凈的電化學成樁法的加固費用將更低，其優越性將凸現出來，將顯示更強大的生命力。

總之，電化學成樁法是一種無污染的環保型的地基處理方法，具有非常廣闊的應用前景，應該大力予以研究和開發。

發明內容

本發明的目的在于提供一種電化學成樁法加固軟土模型試驗裝置，該裝置可以模擬電化學成樁法的物理過程，控制地下水位，模擬現場工作條件。該模型試驗裝置結構合理、簡單，操作方便，能用于開展電化學成樁法加固軟土的模型試驗。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術措施：電化學成樁法是一種全新的軟土地基處理技術，該技術利用插入軟土中的金屬電極在直流電的作用下發生電解、水解、氧化、脫水等一系列的反應，最后將土顆粒膠結起來，在金屬電極周圍形成具有較高強度的土體，即樁，該樁與周圍的土體共同組成復合地基，從而有效地提高土的承載力和抗變形能力。電化學成樁技術是新近提出的，僅在中科院武漢巖土力學研究所進行過少量室內研究和小范圍的現場試驗，但還遠遠不夠深入。為全面推動軟土地基處理的電化學樁加固法的應用，有必要開展系統的試驗研究，以探討電化學成樁法的加固機理、工藝及施工控制方法與措施，而目前尚無用于電化學成樁法加固軟土模型試驗的專用裝置，需要研發相應的試驗裝置。本發明將填補此方面的空白。

該電化學成樁法加固軟土模型試驗裝置由金屬電極、大功率穩壓穩流直流電源、電流表、電纜線、土樣箱、多孔透水板、水閥、排氣閥、水管、馬氏瓶、土樣和純水等部分構成。

金屬電極采用細鐵棒，直徑2～4mm；大功率穩壓穩流直流電源采用DCP30000大功率穩壓穩流直流電源，DCP30000大功率穩壓穩流直流電源輸出電流范圍0.1～200安培，輸出電壓范圍1～150伏，具有定時自動正、負極互換功能，其時間可設定，范圍為5～120分鐘；電流表采用DCS-A電流表，電流表量程300安培，量測精度為±0.2％F.S，分辨率為0.1安培。

土樣箱采用有機玻璃或工程塑料制作，大致為600mm×600mm×600mm?的方箱，在土樣箱距離底部約100mm處水平設置一塊多孔透水板，多孔板與土樣箱四壁采用結構膠粘劑，如環氧膠粘劑膠結；在多孔透水板下面，土樣箱兩相對的側壁分別設有水閥和排氣閥，水閥通過水管與馬氏瓶相連。

土樣直接裝在土樣箱內，其密度和含水量按現場實際情況控制，土樣通過多孔透水板與底部純水連通，土樣箱底部的純水通過水閥、水管與馬氏瓶相連，可以通過馬氏瓶調節水位，達到模擬現場水位變化的目的，土樣箱側壁下部的排氣閥，可以用于排出土樣底部與純水之間的空氣，保證土樣與純水充分連通。