[发明专利]一种振动电渗联合作用下的砂、土固结试验装置及方法

说明书

一种振动电渗联合作用下的砂、土固结试验装置及方法，装置包括试验台、试验箱及支架，试验箱位于试验台上，箱内设有砂土试样填装用透水隔离内套，透水隔离内套两侧设有传力板，通过支架上两个激振器施加振动载荷；透水隔离内套中设有两对电极板，通过电极板施加电渗载荷，电极板上设有超声波测速机构；试验箱两端为集水腔，集水腔下方设有排水量测量容器。方法为：制备砂土试样；将透水隔离内套置于试验箱中并固定传力板；依次将两对电极板和超声波测速机构安装到位；向透水隔离内套中填装砂土试样，直到静载固结后测量排水量；砂土试样固结稳定后通过激振器施加振动载荷并形成驻波，同时施加电场，再测量排水量；调整振动和电场，进行对比试验。

技术领域

本发明属于砂、土固结试验技术领域，特别是涉及一种振动电渗联合作用下的砂、土固结试验装置及方法。

背景技术

当前，随着选矿水平的不断提高，尾矿砂粒径水平越来越细，导致细尾矿砂筑坝具有了渗透性差、排水固结慢及浸润线高的特点，而长期处于较高浸润线水平的尾矿坝很容易发生溃坝，因此必须加快细尾矿砂的渗流排水速度，才能降低坝体的浸润线，从而提升坝体安全度。

目前，能够用于提高砂、土体排水速度的方法主要有两种，第一种为振动排水法，第二种为电渗排水法。

振动排水法是通过人工震源建立起波动场，以将一定频率的机械波传至某一深度范围的砂、土体内部，进而使砂、土体在机械波的作用下更加快速及高效地完成固结排水。

电渗排水法是通过人工方式建立起电场，使砂、土体中的水在电场作用下朝一定方向运动，以实现排水，同时带负电荷的砂、土颗粒在电场作用下会向阳极移动，从而使阳极附近的砂、土体的密实度和强度得到一定程度的提升，以提高固结效果。

但是，在面对粒径水平越来越细的细尾矿砂时，振动排水法和电渗排水法在独立应用时的效果也变得越来越弱，那么是否可以将两种方法进行联合应用，并且联合应用后能否进一步增强细尾矿砂的排水效果，目前还是一个未知数。由于之前并没有人做过这样的研究，因此非常有必要对上述设想进行试验验证。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种振动电渗联合作用下的砂、土固结试验装置及方法，能够在振动电渗联合作用下完成砂、土固结排水试验，并且可获得不同振动电渗联合作用下的固结排水效果。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种振动电渗联合作用下的砂、土固结试验装置，包括试验台、试验箱及支架；所述试验箱位于试验台上，试验箱采用矩形箱体，在试验箱的内部设置有透水隔离内套，透水隔离内套采用矩形内套，透水隔离内套用于填装砂土试样；所述试验箱的左箱壁与透水隔离内套之间的空间设为第一集水腔，试验箱的右箱壁与透水隔离内套之间的空间设为第二集水腔；在所述第一集水腔内设有左传力板，所述透水隔离内套的左套面与左传力板抵靠接触；在所述第二集水腔内设有右传力板，所述透水隔离内套的右套面与右传力板抵靠接触；在所述左传力板和右传力板上分布有若干透水孔；在所述透水隔离内套的内部设有一对主电极板，包括左主电极板和右主电极板，在左主电极板和右主电极板上分布有若干透水孔；所述左主电极板与透水隔离内套的左套面抵靠接触，且透水隔离内套的左套面被左传力板及左主电极板夹在中间；所述右主电极板与透水隔离内套的右套面抵靠接触，且透水隔离内套的右套面被右传力板及右主电极板夹在中间；在所述第一集水腔的底部开设有第一排水孔，在第一排水孔处安装有第一排水管，在第一排水管上安装有第一阀门，在第一排水管下方设置有第一排水量测量容器；在所述第二集水腔的底部开设有第二排水孔，在第二排水孔处安装有第二排水管，在第二排水管上安装有第二阀门，在第二排水管下方设置有第二排水量测量容器；在所述支架分别安装有第一激振器和第二激振器；所述第一激振器通过振动传导支架与左传力板相固连，所述第二激振器通过振动传导杆与右传力板相固连，且振动传导支架和振动传导杆均采用长度可调结构。

所述左主电极板和右主电极板结构相同，均由三块独立的电极板拼装构成，且三块独立的电极板之间通过绝缘材料进行隔离。