[發明專利]電滲處理膨脹土的方法

有效

• 申請號: 201410129568.3
• 申請日: 2014-04-02
• 公開（公告）號: CN103898893A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 胡黎明;吳輝
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: E02D3/11
• 分類號: E02D3/11
• 代理公司: 深圳市鼎言知識產權代理有限公司 44311
• 代理人: 哈達

技術領域

本發明涉及一種電滲處理膨脹的方法。

背景技術

膨脹土是一種具有特殊工程地質特性的土，其劇烈的失水收縮和吸水膨脹特性常常造成巖土工程災害，例如房屋墻體的開裂、滑坡、地鐵線路的滑塌等等。在我國南水北調中線工程途經河南、湖北等地的地段中存在大量的膨脹土邊坡（地基），特別是南陽、邯鄲、新鄉等地，其膨脹土的自由膨脹率甚至可高達150%以上。

膨脹土的膨脹機理主要有兩種，可以分別用晶格擴張理論和擴散雙電層理論解釋。晶格擴張理論指出，粘土礦物，尤其是蒙脫土，具有明顯的膨脹晶格構造，晶層與晶層之間通過以氧為公共原子相連接的弱鍵結合，聯結力很弱，極性水分子很容易進入晶層之間，引起晶格擴張，體積膨脹；另外，由于晶格內部的硅離子被鋁離子替代，或者鋁離子被鎂離子或鐵離子替代，使得晶格內有負離子多余下來，鈣、鈉、鎂、鉀等離子就會被吸引進入晶層，這些離子與晶層底部的氧離子形成離子鍵，該離子鍵聯結力非常弱，會有極性水分子進入晶層之間，形成擴散雙電層，使得晶層擴張。

為了解決膨脹土引起的災害問題，目前較為成熟的改性方法是摻料法，即，通過將膨脹土與改性料材料混合，然后經過浸泡或者擊實等方法進行處理，放置一段時間后該混合料的自由膨脹率即可得到一定程度的降低。用作改性料的材料主要有石灰、粉煤灰、水泥、堿渣、離子土壤強化劑、陽離子改性劑等，這些改性料材料通過復雜的化學反應、離子交換作用以及膠結作用使膨脹土顆粒收縮性減小，自由膨脹率降低。具體作用原理為：石灰、粉煤灰、水泥、堿渣等改性料材料摻入膨脹土后，膨脹土中粘土礦物分離出來的二氧化硅、氧化鋁與石灰中的氧化鈣反應形成水化硅和鋁酸鈣膠體，附著在土顆粒表面及顆粒之間，硬化后起著將土顆粒聯結在一起的膠結作用，進而減小其膨脹特性。由改性料材料帶入的鈣、鎂離子也會與粘土礦物晶層間的鈉、鉀離子發生離子交換，由于鈣、鎂與晶層底部氧離子形成的離子鍵比鈉、鉀與氧離子形成的離子鍵強，增強了晶層間的聯結力，進而減小其膨脹率。

然而，上述方法的研究大多是從膨脹土現場取土到實驗室進行摻料試驗，并沒有針對現場膨脹土進行大規模處理，其現場施工方法和流程還有待進一步研究。

發明內容

因此，有必要提供一種可以直接現場施工處理膨脹土的膨脹土處理方法。

一種電滲處理膨脹土的方法，其包括以下步驟：提供多個電滲電極，將該多個電滲電極打入膨脹土內形成一電極陣列，該電極陣列包括多行電滲電極；將該電極陣列中相鄰的兩行電滲電極分別連接一電源的正極和負極；將兩根金屬絲埋入膨脹土內，一根金屬絲靠近一個連接正極的電滲電極，另一金屬絲靠近一個連接負極的電滲電極；將該兩根金屬絲分別通過電壓測量計與電源負極連接；對膨脹土進行電滲處理，電滲處理的步驟為：開啟電源，記錄與連接正極的電滲電極靠近的金屬絲所連接的電壓測量計的數值，一段時間后，當該電壓測量計的數值下降到初始電壓的40%~60%時，關閉電源，改變電極陣列中電滲電極連接的正負極；重復上述電滲處理的步驟。

本發明所提供的電滲處理膨脹土的方法，通過電滲的方法處理膨脹土，電滲電極可以直接打入膨脹土內對膨脹土進行處理，實現了對實際膨脹土的現場處理。且，本發明提供的膨脹土的處理方法操作簡單，可以實現直接處理大面積的膨脹土。

附圖說明

圖1是本發明實施例所提供的電滲處理膨脹土的方法在處理膨脹土時的施工結構俯視示意圖。

圖2是圖1的豎直剖面圖。

圖3是本發明實施例提供的電滲處理膨脹土的方法在處理膨脹土邊坡時的施工結構的剖面示意圖。

主要元件符號說明