[发明专利]可液化砂土地基加固装置及加固方法

说明书

本发明公开了一种可液化砂土地基加固装置及加固方法，加固装置包括管、若干液化发生单元和加固效果监测装置；所述管为沿长度方向贯通中空的杆件；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；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。本发明还公开了一种可液化砂土地基加固装置的加固方法。本发明可以在竖直方向逐点精细控制液化的发生来加固可液化土体。

技术领域

本发明属于岩土工程研究领域,尤其涉及一种可液化砂土地基加固装置及加固方法。

背景技术

饱和松散砂土地基在地震荷载作用下会发生液化，宏观上表现为土体中孔隙水压力上升，同时土体固相的有效接触应力为零，这时土体性质类似于流体并丧失抗剪强度。地震液化造成以下危害：例如房屋倾斜、地基沉降、地铁隧道上浮、道路路基滑移等。若土体发生液化要求砂土是松散的，若砂土加密孔隙减少，则液化不会发生。因此现在常规的液化地基处理方式是减少砂土中的孔隙加大砂土的密实度，例如振冲加密、强夯加密、炸药爆炸加密都是通过振动使松散砂土发生液化，在这个过程中砂颗粒间流体孔隙压力上升，且流体排出砂颗粒间的孔隙，这样砂颗粒间的孔隙减少密实度增加，经过这样处理后的地基在地震中不会发生液化。但是振冲加密、强夯加密、炸药爆炸加密都难以在竖直方向逐点精细控制液化的发生来加固土体。

液电效应是水中的电极间施加高压脉冲，则在水中产生冲击波，而液电效应已在多个领域里得到广泛应用，例如液电效应产生的冲击波应用于液电电水锤加工和煤层致裂等。因此可以考虑用液电效应产生的冲击波使砂土液化，液化过程中砂颗粒间的水排出从而加密砂土，从而完成可液化砂土地基的加固。

发明内容

本发明为克服现有装置难以在竖直方向逐点精细控制液化的发生来加固可液化土体，本发明提供了一种可液化砂土地基加固装置及加固方法。

本发明的技术方案：一种可液化砂土地基加固装置，包括管、若干液化发生单元和加固效果监测装置；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；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。

优选的，所述高压电极和接地电极都为环状结构且套在管外侧；

优选的，所述若干液化发生单元沿管外侧均匀布置；

优选的，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；

优选的，所述管为多孔材料且可以让水通过但不让砂颗粒通过。

一种可液化砂土地基加固装置的加固方法，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；