[發明專利]電滲聯合氣壓劈裂裝置及其工藝

有效

• 申請號: 201310288399.3
• 申請日: 2013-07-10
• 公開（公告）號: CN103374910A
• 公開（公告）日: 2013-10-30
• 發明（設計）人: 周建;胡平川;李一雯;龔曉南;陳宇翔
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: E02D3/11
• 分類號: E02D3/11
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術領域

本發明涉及軟土地基處理的一種電滲聯合氣壓劈裂裝置及其工藝。

背景技術

電滲法是通過在插入土體中的電極上施加電場來加速排水固結的一種地基處理方法。在電場的作用下，土體中的水從陽極流向陰極，并在陰極排出。電滲法由于其排水速率與土的水力滲透系數無關，而與其電滲滲透系數有關，因而對于處理淤泥、吹填土等含水量高、水力滲透系數低的土有較好的適用性，近年來受到重視。然而，電滲法能耗高、經濟效益差、對深層土體處理效果欠佳，這些缺點限制了電滲法的進一步發展。?

氣壓劈裂是指巖土體在高壓氣體作用下產生裂隙并發展的過程。早在20?世紀80?年代，在環境工程中就已采用氣壓劈裂技術在巖土體中形成裂隙，增加流體的流動通道，提高低滲透性土體的滲透性能。

將電滲與劈裂相結合，主要是考慮到兩方面：1.?前期試驗表明，電滲過程中土體會產生大量裂縫，裂縫可分為有效裂縫和有害裂縫，連接陰陽極的裂縫有助于排水，為有效裂縫，橫斷陰陽極的裂縫阻斷了電場，不利于電滲，為有害裂縫。如果能利用氣壓劈裂使土體定向地產生有效裂縫，可有效地提高電滲效率。2.利用劈裂技術可提高對深層土的處理效果，這是由于一方面可利用氣壓劈裂對深層土體施加圍壓，增大超靜孔壓，另一方面，氣壓劈裂造成的裂縫可為超靜孔壓的快速消散提供通道，有助于排水。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種電滲聯合氣壓劈裂裝置及其工藝。

電滲聯合氣壓劈裂裝置包括模型箱、穩壓電源、導線、多個陽極、多個陰極、陽極固定裝置、外接氣壓源、氣管、氣管接頭、上覆砂、待處理軟粘土、接水容器；陽極和陰極以平行錯位方式布置，模型箱上端縱向設有陽極固定裝置，多個陽極固定在陽極固定裝置上，模型箱底部陽極固定裝置兩側設有兩排陰極固定及排水螺紋孔，陰極固定及排水螺紋孔上設有陰極固定及排水管，陰極固定及排水管端部設有與陰極固定及排水螺紋孔相配合的外螺紋，多個陰極插入陰極固定及排水管，模型箱內下部填充待處理軟粘土，模型箱內上部填充上覆砂，陽極進入待處理軟粘土底部的1/2以內設有噴氣孔，每個噴氣孔正對一個陰極，陰極進入待處理軟粘土處設有排水孔，多個陽極通過導線與穩壓電源正極相連，多個陽極通過氣管、氣管接頭與外接氣壓源相連，多個陰極通過導線與穩壓電源負極相連，多個陰極下方設有接水容器。

所述的陽極、陰極為金屬管。所述的陰極采用的金屬管內套土工濾膜。

電滲聯合氣壓劈裂工藝的步驟如下：

1）將陰極固定及排水管旋入中陰極固定及排水螺紋孔，多個陰極插入陰極固定及排水管，利用陽極固定裝置將多個陽極固定在模型箱上；

2）將待處理軟粘土分層填充至模型箱中，每填充一層后壓實，使所填充的軟粘土處于密實狀態，如此反復直至模型箱內軟粘土高度達到設計處理高度；

3）將上覆砂均勻地鋪在待處理軟粘土上；

4）用導線將陽極、陰極分別與穩壓電源的正負極串聯，用氣管、氣管接頭將陽極與外接氣壓源相連；

5）開啟穩壓電源，以1V/cm～2?V/cm的電壓梯度在陽極與陰極之間通入穩壓直流電；

6）通電過程中每四小時測量一次排水體積，并繪制累計排水體積曲線圖；

7）通電12到30小時后，打開外接氣壓源向待處理軟粘土中噴射高壓氣，氣壓控制在200kPa～400kPa，持續時間為10～20分鐘，然后關閉外接氣壓源，之后每四小時重復噴射一次高壓氣；

8）當累計排水體積曲線圖接近水平時關閉穩壓電源。

本發明與現有技術相比具有有益效果：

1）相同時間處理等體積同一批軟粘土，電滲聯合氣壓劈裂技術比單純電滲技術排水量、土的抗剪強度都增加10~16%；

2）電滲聯合氣壓劈裂技術比單純電滲技術更利于深部土體的排水固結。

附圖說明

圖1是電滲聯合氣壓劈裂裝置結構示意圖；

圖2是本發明的陽極、陰極布置平面圖，實心圓代表陽極，空心圓代表陰極；

圖3是電滲—堆載試驗、電滲—堆載聯合氣壓劈裂試驗總排水量累計曲線；

圖中，模型箱1、穩壓電源2、導線3、陽極4、陰極5、陽極固定裝置6、外接氣壓源7、氣管8、氣管接頭9、上覆砂10、待處理軟粘土11、接水容器12。

具體實施方式