[发明专利]电化学成桩法加固软土模型试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及软土地基加固领域，更具体涉及一种电化学成桩法加固软土模型试验装置，适用于电化学成桩法加固软土模型试验。

背景技术

我国有漫长的海岸线，沿海一带分布有丰富的海相沉积软土；我国还有众多的江、河、湖相沉积软土。随着国民经济的发展，在这些软土上不可避免地要兴建一定的岩土工程。而这些软土强度低，压缩性高，远远不符合工程的需要，必须予以适当加固，方可使用。

软土加固的方法较多，但不同的加固方法各有其特点和适用范围。常见的利用胶结特性来加固软土的技术有水泥深层搅拌桩、高压旋喷桩等，粉喷桩和深层搅拌桩依靠人为添入的一定比例的水泥、石灰，经强制搅拌与土充分混合来形成胶结，达到加固软土地基的目的，它需要大型的机械设备，耗费大量的建筑材料，而电化学成桩法加固软土是将金属电极插入软土中，再施以直流电，使金属在土中发生一系列的电化学和化学反应，而变成胶结物，在金属电极周围形成桩，即人为地创造胶结条件，使软土加固。电化学成桩法完全不需要水泥和砂石，因此，在施工中对环境无粉尘污染。它不需要笨重的施工机械，施工也很灵活，亦无噪音。因此，该加固软土的方法应具有很大的生命力，但遗憾的是此方法并未被实际工程所使用，究其原因可能为：①对本方法的加固机理缺乏一定的研究，其加固的有效性、持续性尚未被工程技术人员所认识；②对不同类型的软土的加固工艺、施工控制方法与措施缺乏研究，尚未形成成套的加固技术。

随着我国电力工业的发展，电力的应用范围将更加广泛，费用将更加低廉，低能耗、洁净的电化学成桩法的加固费用将更低，其优越性将凸现出来，将显示更强大的生命力。

总之，电化学成桩法是一种无污染的环保型的地基处理方法，具有非常广阔的应用前景，应该大力予以研究和开发。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电化学成桩法加固软土模型试验装置，该装置可以模拟电化学成桩法的物理过程，控制地下水位，模拟现场工作条件。该模型试验装置结构合理、简单，操作方便，能用于开展电化学成桩法加固软土的模型试验。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术措施：电化学成桩法是一种全新的软土地基处理技术，该技术利用插入软土中的金属电极在直流电的作用下发生电解、水解、氧化、脱水等一系列的反应，最后将土颗粒胶结起来，在金属电极周围形成具有较高强度的土体，即桩，该桩与周围的土体共同组成复合地基，从而有效地提高土的承载力和抗变形能力。电化学成桩技术是新近提出的，仅在中科院武汉岩土力学研究所进行过少量室内研究和小范围的现场试验，但还远远不够深入。为全面推动软土地基处理的电化学桩加固法的应用，有必要开展系统的试验研究，以探讨电化学成桩法的加固机理、工艺及施工控制方法与措施，而目前尚无用于电化学成桩法加固软土模型试验的专用装置，需要研发相应的试验装置。本发明将填补此方面的空白。

该电化学成桩法加固软土模型试验装置由金属电极、大功率稳压稳流直流电源、电流表、电缆线、土样箱、多孔透水板、水阀、排气阀、水管、马氏瓶、土样和纯水等部分构成。

金属电极采用细铁棒，直径2～4mm；大功率稳压稳流直流电源采用DCP30000大功率稳压稳流直流电源，DCP30000大功率稳压稳流直流电源输出电流范围0.1～200安培，输出电压范围1～150伏，具有定时自动正、负极互换功能，其时间可设定，范围为5～120分钟；电流表采用DCS-A电流表，电流表量程300安培，量测精度为±0.2％F.S，分辨率为0.1安培。

土样箱采用有机玻璃或工程塑料制作，大致为600mm×600mm×600mm 的方箱，在土样箱距离底部约100mm处水平设置一块多孔透水板，多孔板与土样箱四壁采用结构胶粘剂，如环氧胶粘剂胶结；在多孔透水板下面，土样箱两相对的侧壁分别设有水阀和排气阀，水阀通过水管与马氏瓶相连。

土样直接装在土样箱内，其密度和含水量按现场实际情况控制，土样通过多孔透水板与底部纯水连通，土样箱底部的纯水通过水阀、水管与马氏瓶相连，可以通过马氏瓶调节水位，达到模拟现场水位变化的目的，土样箱侧壁下部的排气阀，可以用于排出土样底部与纯水之间的空气，保证土样与纯水充分连通。