[发明专利]可液化砂土地基加固装置及加固方法

权利要求书

1.一种可液化砂土地基加固装置的加固方法，其特征在于：

该可液化砂土地基加固装置包括管和若干液化发生单元；所述管为沿长度方向贯通中空的杆件且插入可液化砂土中；所述液化发生单元包含一个高压电极和一个接地电极，两个电极间有空隙，当两电极上施加电压差时产生液电效应从而引发冲击波，在此冲击波作用下液化发生单元附近砂土发生液化；所述液化发生单元沿管外侧布置，

该可液化砂土地基加固装置的加固方法，其包括下述步骤：

步骤1：将液化发生单元布置在管侧面，管底端用透水石封闭；

步骤2：将管插入可液化砂土地基；

步骤3：加固土体：液化发生单元中的电极之间施加电压差产生液电效应从而引发冲击波，在此冲击波作用下液化发生单元附近砂土发生液化，这时孔隙水压力急剧上升，水经由管侧壁和底部透水石的孔隙进入管的中空区域喷出地面，在上述过程中饱和土体孔隙中的水被排出，即土体中的孔隙减少，土体的密实度加大，从而加固了土体；

步骤4：拟合饱和土体含水率ω和电磁波速v的关系：在砂土含水率最小时，即砂土最密实的情况下测量记录对应的含水率和电磁波速；在砂土含水率最大时，即砂土最松散的情况下测量记录对应的含水率和电磁波速；然后在最大和最小含水率之间，配置不同含水率的砂土试样并记录每个含水率下的电磁波速；基于实测数据用多项式ω＝a₀+a₁v+a₂v²+a₃v³+a₄v⁴+a₅v⁵拟合饱和土体含水率ω和电磁波速v的关系，其中a₀、a₁、a₂、a₃、a₄、a₅为拟合系数；

步骤5：分层监测土体波速：在地表固定电磁波发射天线，然后将电磁波接收天线沿管的中空区域下放，在接近第i个液化发生单元时，电磁波发射天线向管方向发射电磁波，电磁波接收天线接收电磁波，测算此时电磁波发射天线和电磁波接收天线的距离L_i以及对应的电磁波在土中的传播时间t_i，然后按照液化发生单元所在的土层深度划分土层并计算每个土层的电磁波波速v_i；

步骤6：分层监测土体加固效果：将步骤5中计算得到的每个土层的电磁波速v_i代入步骤4得到的饱和土体含水率ω和电磁波速v的关系式ω＝a₀+a₁v+a₂v²+a₃v³+a₄v⁴+a₅v⁵，得到每层土体的含水率，含水率代表了饱和土体的加固效果，含水率越小表明土体孔隙率越小即加固效果越好；

步骤7：精细化分层加固土层：基于步骤6中测得的每层土含水率，对于含水率仍然不满足加固要求的第i个土层，加大第i个土层所在的第i个液化发生单元上施加的电压差从而加大液电效应引起的冲击波，或者在第i个液化发生单元上多次施加相同强度的电压差促进砂土在循环载荷下逐步液化，第i个土层液化后水从管侧壁的细孔中流入管的中空区域并喷出地面。

2.根据权利要求1所述的一种可液化砂土地基加固装置的加固方法，其特征在于：所述可液化砂土地基加固装置还包括加固效果监测装置，所述加固效果监测装置包括电磁波发射天线和电磁波接收天线，所述电磁波发射天线固定在地基表面，所述电磁波接收天线沿管中空区域在竖直方向下放。

3.根据权利要求1所述的一种可液化砂土地基加固装置的加固方法，其特征在于：所述高压电极和接地电极都为环状结构且套在管外侧。

4.根据权利要求1所述的一种可液化砂土地基加固装置的加固方法，其特征在于：所述若干液化发生单元沿管外侧均匀布置。

5.根据权利1所述的一种可液化砂土地基加固装置的加固方法，其特征在于：所述管底端用透水石封闭，所述透水石为多孔材料且可以让水通过但不让砂颗粒通过。

6.根据权利1所述的一种可液化砂土地基加固装置的加固方法，其特征在于：所述管为多孔材料且可以让水通过但不让砂颗粒通过。