[发明专利]双向电渗固结仪

说明书

技术领域

本发明涉及电渗领域，特别涉及一种双向电渗固结仪，通过监测设备可以得到试样中电势和孔压的实时分布情况，电流、出水量以及分层沉降值。

背景技术

自1809年俄国学者Reuss首次发现电渗现象以来，电渗在理论和试验等方面都有了很大的进展。Esrig，Wan和Mitchell等人发展了电渗的一维固结理论，Cassagrand则首次将电渗法应用在实际工程中。国内在20世纪50年代末期对电渗降水和地基加固进行了试验研究，并在实践方面也取得了良好的效果。

近年来，世界范围内，沿海各种工业园区、人工岛(飞机场)、旅游胜地、填砂护滩以及海岸防护工程日益增多。国外典型工程有新加坡裕廊岛吹填工程，香港竹篙湾迪士尼公园填海工程，韩国釜山新集装箱码头吹填工程，日本关西、神户、中部等机场人工岛吹填工程，以及中东迪拜的人工岛巨大围海吹填工程也相当引人注目。在我国此类工程则有澳门国际机场(人工岛清淤抛填砂量0.61亿m³)、香港国际机场(疏浚土方量2.4亿m³)等，而且随着港口建设的飞速发展，其他的沿海地区利用港池和航道疏浚土吹填造陆工程如雨后春笋般地不断涌现。另外，沿海地区城市在如河流三角洲等软土地基上进行的基础建设施工也越来越多。这一类工程中，软粘土的处理成为一个难题。我国沿海地区的工程建设中，地基中常含有大量软粘土，这类软粘土具有含水量高、孔隙比大、渗透性小的工程性质，对工程建设会造成很大的安全隐患，因此必须对这类地基进行排水固结处理。采用传统的排水固结法如堆载预压固结等方法，初期效果可能比较明显，但是后期效果不好，沉降缓慢。另外还有尾矿、污泥等的处理也涉及到这种问题。土的水力渗透系数能够从砂土的10^-4cm/s变化到粘土的10^-9cm/s。当土的水力渗透系数小于10^-7m/s时，采用传统的排水法如预压堆载法等对地基进行处理会变得很困难。而土体的电渗透系数基本落在10^-5～10^-4cm²/v·s的较窄范围内，这种低渗透率的土体就非常适合用电渗法进行处理。

现有的电渗试验仪器一般将阴极布置在下方，在土样中形成从上到下的电渗流，然后利用水的自重在仪器底部用量筒收集出水，也有仪器将阴极布置在中间而阳极分布在四周，形成从外向里的轴对称电渗模型。但这些仪器都只能进行单向的电渗试验，并且无法对土样的分层沉降进行观测。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种双向电渗固结仪，可以对不同土体试样进行双向电渗试验，得到有效的电流、电势、孔压、出水量、分层沉降等数据，同时能对电渗过程中试样内各项参数的实时变化情况进行监测，对电渗效果进行定量分析，得到有益的结论，以指导实际工程中电渗技术的应用和推广。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：

双向电渗固结仪，包括一圆柱形试验主筒5，主筒5上部设置有与之相适配的套筒3，在主筒5上与套筒3的连接处开有第一O型圈槽11用于放置O型圈，主筒5与套筒3通过第一螺丝孔10固定，套筒3的上方设置有套筒管口6，在主筒5筒壁一侧的一条竖直线上的不同位置开有5个孔压量测孔15，插有5个张力计17，5个张力计17与信号端相连，在主筒5筒壁对称的另一侧的一条竖直线上开有6个小孔，中间四个小孔为电势测量孔16，电势测量孔16插有电势传感器18，电势传感器18与电势数据采集仪20信号端相连，最下面的小孔通过导线2接阴极板21至电流表27再连接至直流电源1，最上面的小孔则接阳极板14再连接至直流电源1，孔压数据采集仪19与电势数据采集仪20与计算机28相连，主筒5下部设置有与之相适配的底座25，主筒5与底座25在连接处分别开有第二O型圈槽22和第三O型圈槽24用于放置O型圈，主筒5底部、垫片23及底座25通过第二螺丝孔26固定连接在一起。

所述的主筒5内放置有试样9，试样9的上面依次布置有阴极板14、滤纸13、透水石12，套筒管口6通过胶皮管7与量筒8相连通，主筒5内试样9的下部依次布置有阳极板21、滤纸13、透水石12，透水石下方放置不透水垫片23。

所述的主筒5内放置有试样9，试样9的上面依次布置有阳极板21、滤纸13、透水石12，主筒5内试样9的下部依次布置有阴极板14、滤纸13、透水石12，透水石12下方放置可透水垫片29，底座25上的水平排水管30通过胶皮管7与洗气瓶31连接相通，洗气瓶的另外一根导管通过胶皮管与真空泵32连接。