[实用新型]一种研究电化学法处理软土时切换极性周期的试验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及岩土工程中的电渗试验技术领域，用于理论研究电化学法处理软土时切换极性周期的试验研究。

背景技术

在我国的东南沿海，海相黏土分布广阔。海相黏土层的特点是含水量大、压缩性高、强度低、透水性差，且不少情况下埋藏深厚。现今围海造田项目规模日益扩大，吹填围垦区域在从天津、河北到广东、福建等我国东部沿海诸省份均有广泛分布。岩土工程领域的工作者们正着力于探求一种新的处理这种软土地基的方法来拓宽可用土地面积。因此有必要对这种吹填软黏土地基在施工建设之前进行适当的处理。当前常用的吹填土处理方式是于初始阶段在其上部进行堆载，但是困难较大，施工不便。另外有的一种有效技术主要是真空预压法，其正被大规模运用于多种地基处理的工程之中。但是真空预压也有其缺陷，一方面真空预压的处理效果受到真空度的影响显著，如果真空度减小，排水效果将不理想，另一方面对于渗透性极差的粘性土，真空预压的时间成本还是很大。针对这些问题，电渗法应运而生，其高效、省时、省力的特点吸引了众多科研人员的目光。但是目前运用电渗法对软土地基处理还存在一些难以攻克的问题，譬如电渗过程中的高能耗、电渗后期效率降低较大、电渗结束土体强度分布不均等，都严重影响到电渗的推广应用。如果能够解决好这些问题，将对社会生产建设的迅速发展做出巨大贡献。

针对电渗后期效率降低较大、电渗结束土体强度分布不均的问题，Wan和Mitchell于1976年在Esrig一维固结理论的基础上提出了电渗加固中的“极性切换”技术，通过理论分析和有限的试验数据证明极性反转能增强电渗固结，增大平均固结压力，使得电渗后极性间土体的含水量和抗剪强度分布更均匀，但是对于极性切换时间周期的选择却又成了一项需要攻克的难关，因为极性切换时间周期的选择很大意义上决定了电渗处理的效率、效果以及能耗，如果控制不当，将会导致工时延长、成本增加、处理效果差等后果。从短短几秒到几个小时，甚至一天的时间，这之中的任何一个时间段都可以被选取作为极性切换的时间周期来供人们研究，因此可以选取的时间段长短难以掌握，工作量之大、科研成本之高可想而见。

之前也有不少关于电渗的发明专利被应用于极性切换的研究，譬如CN101319612A、CN101457521A、CN102393404A先后公开了三种电渗处理软土地基的发明装置或系统，但CN101319612A适用于工地操作，对于研究电渗极性切换对土体加固过程的影响作用甚微；CN101457521A说明了一种处理软土的电渗加固装置和方法，其对于设定的电压、电流、转换极性时刻等并没有给出明确的参数或理论方法，也只用于工地操作；CN102393404A公开的研究电渗处理模型试验箱虽然可以进行极性切换，但是其模型试验箱较大，操作繁琐，所需人力、物力、时间都因此而巨大，而且过大的体积容易产生时间的滞后性，譬如改变电压或极性而产生的电渗排水效果难以快速显现，不利于研究电压或极性切换对电渗的影响，需要科研人员花费更多时间在观察试验现象上。电渗方面的其他研究装置或系统也存在类似的问题，限制了科研的进展。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供了一种研究电化学法处理软土时切换极性周期的试验装置。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种研究电化学法处理软土时切换极性周期的试验装置，包括了极性切换控制器、试验模型盒、直流电源，其特征在于所述的极性切换控制器包括了一个PLC和4个通电接口，其中PLC可以自动控制电机反转，控制极性切换的程序由电脑通过USB输入PLC；4个通电接口中的两个接口通过导线连接到直流电源，另两个接口通过导线连接到试验模型盒内部板状电极材料。。

所述的试验模型盒包括模型体、模型盖、排水口、引水槽、引线洞、密封垫、夹板、螺栓等，盒体架立在支架上。其中，引水槽设于模型体内壁，两个引水槽分别与突出盒体的排水口相连，两槽相离间距3cm即为试验土样厚度，试验准备时期在引水槽表面覆盖一圈土工布；引线洞用于引出试验过程中内部的导线，包括分布于试样内部用于量测电势的导线、电极导线等，并用橡皮塞、密封胶密封洞口；密封垫粘贴于模型盖内侧，模型盖扣在模型体上；两对夹板分别由两根螺栓连接，装好试样并扣上盒盖后，用夹板夹住试验模型盒，拧紧螺栓，确保盒盖与盒体紧密无缝；整个试验模型盒置于支架之上，当做上部排水试验时，排水口朝上，做下部排水试验时，排水口朝下。

根据以上技术方案，本实用新型可以实现的有益效果是：