[發明專利]可變磁場聯合電滲加固深厚軟土地基的方法及裝置

在審

• 申請號: 202310425235.4
• 申請日: 2023-04-18
• 公開（公告）號: CN116497793A
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 徐朝陽;蔣熠誠;朱則銘;周建;齊永潔
• 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: 邱啟旺

本發明提供了一種可變磁場聯合電滲加固深厚軟土地基的方法及裝置，本發明在場地內布置電磁極與排水電極，并控制排水電極、電磁極外接電源的輸出電壓實現電場方向、電場強度、磁場強度、磁場方向、間歇時間等參數的靈活調整，使電場和磁場實時垂直。本方法可以引導并增強電滲流，改良排水通道，協調場地內各區域的沉降，提高深層土的排水性能的同時大大減少場地排水所用時間，提高固結效率。

技術領域

本發明涉及地基處理技術領域，具體指可變磁場聯合電滲加固深厚軟土地基的方法及裝置。

背景技術

我國東部沿海地區廣泛分布著軟黏土地基，在土地的開發過程中不可避免的需要面對軟黏土這一地質條件，其具有高含水量、高壓縮性、高觸變性等諸多不利的工程性質。因此在該類地基上進行建設前需采用合適的地基處理方法。實際工程中，常用的有真空預壓法、堆預壓法、高壓噴射注漿法等，這幾種方法對粗顆粒土的處理效果較為理想，但處理低水力傳導系數和高黏粒含量的軟土地基時效果往往并不理想，且成本高、工期長、效率低。

電滲法是在土體中插入通有直流電的電極，利用電場作用使土體液相中的陰陽離子遷移，水分子隨陽離子一同遷移至陰極，進而實現對軟土地基的加速排水固結的一種地基處理方法。排水效率與土顆粒大小無關，被認為是處理低承載力、低滲透性、高含水量、高壓縮性的細顆粒土的理想方法，受到了廣泛關注。國內外學者一直不斷嘗試將其應用于實際工程中，但至今未得到廣泛推廣，究其根本，其在實際應用中存在諸多弊端，列舉如下：(1)處理后沉降不均勻。電滲后期，電流小，排水效率低，土體內大量陽離子已經攜帶極性水分子在電場作用下遷移到陰極并滯留，導致靠近陰極的區域含水量過高，而陽極過低；(2)深部土體處理效果不理想。深部土體孔隙率低，土體導電性能差，且電勢沿著電極板向深部傳遞的過程中逐漸衰減，對于深厚軟基來說，通過深層土體的電流較小，電滲效果差；(3)電能利用率低。電滲能耗較大的原因主要是通電時電能利用率不高，電極與土體的有效接觸變差，電源在電滲效率較低的情況下長時間持續供電。

目前，有學者提出一種真空/電滲/磁場/堆載聯合預壓加固的方法(專利號：CN102995620A)，該方法僅是利用磁處理技術減少水的粘滯性，還是需要利用真空、堆載、電滲等方法進行排水，故而施工工序繁瑣、造價高昂、能耗過大，而且并未達到“1+12”的效應，不利于電磁聯合處理深厚軟基固結排水的推廣應用。除此之外，也有學者提出諸多形式的改進方案，如氣壓劈裂加強電滲排水、添加化學溶液、使用新型電極材料等，但都受限于施工工序繁瑣、高昂的設備和材料、較差的處理效果等因素，并未用于實際工程之中。綜上所述，電滲法存在土體固結不均勻、能耗過大、深部土處理效果不理想等問題，而當前的各式各類改進方法也并未有效改善電滲法的存在的諸多弊端，亟需通過改進技術來進行解決。

發明內容

本發明的目的就是要解決現有技術存在的不足，提供一種操作簡單、排水效率高的可變磁場聯合電滲加固深厚軟土地基的方法及裝置。

本發明采用的技術方案如下：

一種可變磁場聯合電滲加固深厚軟土地基的方法，包括：

在場地中布設電磁極與排水電極；所述電磁極包括保護管、固定在保護管內的內管和擴展棒、以及設置在保護管頂部的外保護蓋，所述擴展棒由內置鐵棒和固定方向纏繞在內置鐵棒的內部導線圈組成；多個擴展棒垂直固定在內管的外周；根據電生磁原理，通電導線圈會產生磁性，通過內置鐵棒增強磁場強度在場地內形成所需的垂直的可變磁場。

可變磁場聯合電滲處理：對電磁極和排水電極通電，排水電極產生電場，電磁極產生與場地水平面平行且與電場垂直的磁場，磁場使液相中陽離子在向陰極流動時會受到向上的洛倫茲力，由土體內空隙組成的排水通道中帶負電的離散土顆粒在向陽極移動中受到向下的洛倫茲力，通過調整電場強度、電場方向、磁場強度、磁場方向、間歇時間中的一種或多種進行可變磁場聯合電滲加固深厚軟土地基。