[發(fā)明專利]降低隧道外圍砂土飽和度的液化地基處理裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011486359.6
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112323770A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張海;高志宏;朱小蓉;王天明;馮義;劉新軍;李世輝;相旭;胡雙平;王洪波;王俊;鄧保順
• 申請（專利權(quán)）人: 中鐵第一勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司
• 主分類號: E02D3/11
• 分類號: E02D3/11;E02D1/02;G01N27/04
• 代理公司: 西安新思維專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 61114
• 代理人: 李罡

本發(fā)明涉及一種降低隧道外圍砂土飽和度的液化地基處理裝置及方法，所述裝置包括線圈和電阻監(jiān)測元件；所述線圈包括正極線圈和負(fù)極線圈，環(huán)設(shè)于隧道外的可液化砂土地基中，正極線圈和負(fù)極線圈之間砂土的實時等效電阻信息可通過電阻監(jiān)測元件通過無線傳輸?shù)姆绞絺鬏斀o地面的開關(guān)。本發(fā)明采用電解隧道外側(cè)飽和砂土中孔隙水生成H₂和O₂的方法，將隧道外圍飽和液化砂土地基變成減飽和狀態(tài)的砂土地基，避免了地基充氣法的高壓空氣劈裂隧道外側(cè)砂土地基土體產(chǎn)生地基結(jié)構(gòu)與隧道結(jié)構(gòu)損傷的缺點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于土木建筑工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種降低隧道外圍砂土飽和度的液化地基處理裝置及方法。

背景技術(shù)

砂土液化是指飽和疏松的粉細(xì)砂突然受到劇烈的震動，土骨架有擠密壓縮的趨勢，導(dǎo)致砂土中的孔隙水無法在短時間內(nèi)排出土體，使得土顆粒間的有效應(yīng)力逐漸減小為零，最終砂土失去抗剪強(qiáng)度，呈現(xiàn)出如液態(tài)的震害現(xiàn)象。近幾年來，我國隧道基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)快速發(fā)展，其中隧道外圍砂土液化引起了隧道外圍砂土承載力不足，導(dǎo)致隧道局部斷裂漏水等損壞相當(dāng)嚴(yán)重，已引起國內(nèi)外工程師們的廣泛關(guān)注。

目前，在實際工程中常采用以置換法、密實法、圍封法和灌漿攪拌法為主要措施的易液化土的改良土體性質(zhì)的措施和以增壓法、排水法、加筋法和樁基礎(chǔ)處理法為主要措施的改善土體應(yīng)力應(yīng)變條件的抗液化措施。這些方法因有造價高的共性，使得在大面積液化地基的應(yīng)用上受限。隨著以物理充氣法、化學(xué)氣泡法、生物氣泡法和電解法為主要措施的減飽和法的提出，因其具有便于施工和施工周期短、可大面積處理液化地基、可應(yīng)用于深部液化地基以及具有良好的經(jīng)濟(jì)效益逐漸引起了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。已有相關(guān)研究表明：飽和砂土地基的含氣量從0%提高到5%時，砂土的抗液化強(qiáng)度得到顯著改善，較之前約可提高2～3倍。

發(fā)明《一種增加地下水含氣量的液化地基處理裝置及施工方法》(專利號：CN104895044A)公開了一種增加地下水含氣量的液化地基處理裝置，有效降低了地基的飽和度，提高了地基的抗剪強(qiáng)度，但并不適用于隧道外圍呈空心圓柱形飽和砂土地基的減飽和處理。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種降低隧道外圍砂土飽和度的液化地基處理裝置及方法，克服以往技術(shù)無法高效降低隧道外側(cè)砂土飽和度的缺陷。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

降低隧道外圍砂土飽和度的液化地基處理裝置，其特征在于：

所述裝置包括線圈和電阻測試元件；

所述線圈包括正極線圈和負(fù)極線圈，環(huán)設(shè)于隧道外的可液化砂土地基中，正極線圈和負(fù)極線圈之間連接有能向地面?zhèn)鬏旊娮栊盘柕碾娮璞O(jiān)測元件。

所述裝置還包括地面上設(shè)置的開關(guān)和直流電源；

所述直流電源的正極通過導(dǎo)線與正極線圈連接，負(fù)極通過導(dǎo)線與負(fù)極線圈連接，線路上串聯(lián)開關(guān)。

電阻監(jiān)測元件將正極線圈和負(fù)極線圈之間的實時電阻信息通過無線形式傳輸?shù)介_關(guān)；

開關(guān)在接收到電阻監(jiān)測元件發(fā)出的信號后閉合或斷開。

導(dǎo)線外設(shè)置有能絕緣的導(dǎo)線護(hù)管。

外側(cè)帶有導(dǎo)線護(hù)管的導(dǎo)線與直流電源正極相連的線圈預(yù)埋在隧道外側(cè)的砂土中。

外側(cè)帶有導(dǎo)線護(hù)管的導(dǎo)線與直流電源負(fù)極相連的線圈預(yù)埋在隧道外側(cè)的砂土中。

降低隧道外圍砂土飽和度的液化地基處理方法，其特征在于：

所述方法包括以下步驟：

步驟一：根據(jù)隧道的位置和深度，將分別與直流電源正、負(fù)極連接的線圈預(yù)埋到適當(dāng)位置；

步驟二：根據(jù)線圈的位置連接與直流電源相連的導(dǎo)線，并將導(dǎo)線的外側(cè)包裹絕緣裝置；