[发明专利]一种混合通电模式下电渗固结高含水量软土的装置及方法

说明书

本发明公开了一种混合通电模式下电渗固结高含水量软土的装置及方法，属于电渗排水固结技术领域。所述装置包括土样室和集水室，所述土样室和集水室之间设有隔板，所述隔板开设有若干孔洞，所述土样室内设有阴极板和阳极板，所述阴极板和阳极板之间连接有电源和数据采集装置，所述数据采集装置包括电流采集模块和电势采集模块，数据采集装置数据连接有上位机，所述集水室连接有集水桶，所述集水桶的一侧设有摄像装置，所述摄像装置与上位机数据连接。本发明对不同的电源输出模式进行混合使用，在恒压‑恒流混合输入模式下，可提高电渗速度、提高土体抗剪强度；在恒流‑恒压混合输入模式下，可减少电渗固结后期产热、降低电渗固结能耗。

技术领域

本发明涉及一种混合通电模式下电渗固结高含水量软土的装置及方法，属于电渗排水固结技术领域。

背景技术

近年来随着经济与技术的发展，我国沿海、沿湖地区进行了大量的填海造陆工程。这些由吹填形成的陆地，由于其含水率高、强度低，需要进行加固处理。传统的地基加固方式有堆载预压、真空预压等。堆载预压是建造建筑物前，对地基施加预压荷载，使土体预先完成部分地基沉降，通过该预压荷载使土颗粒发生聚集，减小孔压，增加土体的有效应力，提高土体的承载力，从而减少因次固结产生的沉降。真空预压是先在预处理的黏土层上铺设砂垫层并用塑料薄膜密封，然后用真空泵向密封薄膜中抽真空，通过薄膜内外产的压力差使土中水与气体排出土体，降低地下水位，使软土地基达到快速固结的目的；由于受制于土体的水力传导系数，在软粘土地基处理中排水固结缓慢，后期真空度传递受损和塑料排水板淤堵等问题，使堆载预压和真空预压不能达到预期的效果。因此电渗法作为一种几乎不受水力渗透系数影响，只受电渗透系数影响的排水固结方式，已被使用到土体的固结中。但是，电渗固结法也有其缺陷，目前对电渗固结法地研究瓶颈主要为其电渗效率和能耗问题。针对这一瓶颈，国内外学者针对纯电渗固结法的技术问题进行了改造和探究，如电极的选择、电极布置形式、通电方式等。

针对电渗固结的通电方式，学者们进行了多种研究，间歇通电、电极反转、逐级加载等都是广受关注的通电方式。间歇通电的优势在于，采用适当的通电周期和通断时间比，可以减缓电极腐蚀，提高电渗效果，但间歇通电的缺点在于会延长电渗时间，降低电渗效率；电极反转的优势在于可以使土体固结变形较为均匀，但是平均抗剪强度却较常规电渗差，且反转周期越短，效果越差；合理的逐级加载电压方案能降低电能消耗，提高电渗排水量以及后期电渗效率，增大阴极附近土体的抗剪强度，使土体加固地更均匀，但多重的加载方案使实施困难。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种混合通电模式下电渗固结高含水量软土的装置及方法，该装置及方法能够更加快捷有效地提升电渗固结效率、降低电渗固结耗能的通电方式以推进电渗固结法在实际工程中的应用。

本发明的第一个目的在于提供一种混合通电模式下电渗固结高含水量软土的装置，包括土样室和集水室，所述土样室和集水室之间设有隔板，所述隔板开设有若干孔洞，所述土样室内设有阴极板和阳极板，所述阴极板和阳极板之间连接有电源和数据采集装置，所述数据采集装置包括电流采集模块和电势采集模块，数据采集装置数据连接有上位机，所述集水室连接有集水桶，所述集水桶的一侧设有摄像装置，所述摄像装置与上位机数据连接。

本发明的一种实施方式中，所述隔板与阴极板之间设有滤纸。

本发明的一种实施方式中，所述阳极板采用带有钌铱镀层的高纯钛板，所述阴极板采用高纯钛网。

本发明的一种实施方式中，所述土样室为有机玻璃，土样室的内壁涂抹凡士林。

本发明的第二个目的在于提供一种混合通电模式下电渗固结高含水量软土的方法，所述方法包括先恒压后恒流混合通电模式方法以及先恒流后恒压混合通电模式方法。

本发明的一种实施方式中，所述先恒压后恒流混合通电模式方法如下步骤：