【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及岩土工程软基处理，尤其涉及一种用于模拟电渗加固软土的室内模型试验装置及试验方法。
技术介绍
1、随着社会经济的飞速发展，尤其是沿海地区进行了大规模的填海造陆工程。一般来说，软土地基具有“三高三低”的特性，即高含水量、高压缩性、高渗透性，以及低剪切强度、低抗剪强度和低承载能力。这些特性使得软土地基容易产生沉陷、变形和剪切破坏等问题，不利于地基处理工程和基础设施建设。因此，软土地基常需要进行加固和处理，以提高软土地基的稳定性和承载能力，确保工程的安全可靠性。
2、电渗法(electroosmosis)是一种通过在软土地基中设置正负电极并施加电场，使得土体内部形成电势梯度。这个电势梯度将引发土体中的电渗流动，推动水分朝着阴极方向流动，促进土体中水分迁移，加快土体中水分的排出，从而降低土体含水率，使土体得到加固。此外，在形成的电场中，带电离子会与土体颗粒表面的离子进行交换，从而填充孔隙空间，减小孔隙大小，改变土体颗粒之间的相互作用。这可以促使颗粒重新排列，增加土体的密实性和强度，改善土体的孔隙结构等，从而提高地基承载力，有助于工程的安全性和可靠性。
3、电渗固结技术是一种常用的软土加固方法，在土中插入阳极和阴极并通直流电，在直流电场的作用下，土中的自由水与阳离子结合形成水化阳离子，逐渐流向阴极并排出，使土体的含水率降低，承载力得到提升，是一种较有前景的软土地基处理方法。但是，电渗法存在较多的局限性，如能量消耗高、土体加固不均匀、电极极易腐蚀、投入成本高等，因此，需要大量的室内试验进行验证与分析。p>
4、目前，对电渗固结法的研究瓶颈主要为其电极腐蚀、电渗效率和能耗等问题。针对这一瓶颈，学者针对电渗固结法的技术问题进行了改造和探究，如电极的选择、电势梯度的大小、通电方式、电极布置形式等。
5、针对电渗固结的电极选择，传统且常用的电极材料按活跃程度包括分为活性电极和惰性电极两种，同时各种新型电极材料也层出不穷，成为当下电渗研究的热点。
6、针对电渗固结的电势梯度，电势梯度一般作为外加电场的衡量指标，其大小决定了电渗流的速度，影响着土体中水分和离子的迁移、电渗能量的消耗及软土的固结效果，在电渗处理软土地基中外加电场的电势梯度设定尤为重要。一般来说，电势梯度越大，电渗固结效果越好，但是后期电渗效率有待提高，过大的电势梯度必然会带来电能的损耗。从电渗的室内试验到现场应用，采用的电势梯度范围在0.5～1.5v/cm不等，电渗处理能耗系数甚至能达到1～2个数量级的差别。
7、针对电渗固结的通电方式，目前主要流行的是连续通电、间歇通电和电极反转。连续通电的虽然能加快电渗排水速率，但是存在电极腐蚀率高、电能消耗大、后期电渗效率低下、软土地基不均匀沉降严重等；间歇通电存在一个最优通电断电时间比，可以减缓电极腐蚀，提高电渗效果，但随之改变的是通电时间的延长，使得电渗效率降低；电极反转通过调整电极反转时间和频率，能有效减缓土体固结的不均匀沉降，但是地基承载力会有所降低，且反转周期越短，效果越差。因此，关于通电方式的选择，需要结合实际情况，例如施工工期、项目投入等关键因素。综合考虑确定电渗固结的通电方式。
8、针对电渗固结的电极布置形式，在一定程度上决定了电场的范围和大小，是影响电渗效果的关键因素之一，目前常用的布置形式有长方形布置、梅花形布置和平行错位布置。电极长方形布置时，土体裂缝较少，但是土体固结速度较慢，土体排水量也随之减少；电极梅花形布置时，虽然电流降低速度快，但是土体排水量和排水速率都有所提高，土体抗剪强度和沉降量较大；电极平行错位布置时，土体固结速度快，电能消耗较小，但是裂缝开展最多且十分复杂，后期电渗效果差。目前对于电极的布置形式众说纷纭，因此仍需要通过大量的试验来分析不同电极布置形式之间的电场关系，能耗系数、土体裂缝开展等关键因素也要列入评价指标。在实际工程中，还需根据成本、现场情况、实施方案等进行综合考虑确定电极布置的形式。
9、然而，在现有用于模拟电渗加固软土的试验装置中，会存在电极设计受限制、时间和成本消耗大、实验结果的存在差异和各部件的配合程度较差的问题，无法满足于多种试验场景下进行试验，从而导致无法提供更加准确试验依据。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种用于模拟电渗加固软土的室内模型试验装置及试验方法，解决了在现有用于模拟电渗加固软土的试验装置中，会存在电极设计受限制、时间和成本消耗大、实验结果的存在差异和各部件的配合程度较差的问题，无法满足于多种试验场景下进行试验，从而导致无法提供更加准确试验依据的技术问题。
2、本专利技术第一方面提供的一种用于模拟电渗加固软土的室内模型试验装置，包括电渗模型箱系统、直流电源系统、电流电势采集系统、注浆系统、排水检测系统和数据收集及处理系统；
3、所述电渗模型箱系统包括电渗模型箱和设置于所述电渗模型箱内的电极；
4、所述电渗模型箱设置于支架上；
5、所述直流电源系统和所述电流电势采集系统均通过导线与所述电极连接；
6、所述直流电源系统，用于为所述室内模型试验装置提供工作电源；
7、所述电流电势采集系统，用于采集所述电渗模型箱内的电流电势数据；
8、所述注浆系统与所述电渗模型箱连接，所述注浆系统用于向所述电渗模型箱注入试验溶液；
9、所述排水检测系统设置于所述电渗模型箱的底部，所述排水检测系统用于收集所述电渗模型箱的排出液体并处理，生成排液试验数据；
10、所述电渗模型箱系统、所述直流电源系统、所述电流电势采集系统和所述排水检测系统均与所述数据收集及处理系统连接。
11、可选地，所述电渗模型箱系统还包括隔板、承压组件和传感器保护组件；
12、所述电渗模型箱为亚克力材质；
13、所述电渗模型箱内竖直方向上对称设置有将所述电渗模型箱分为土体室和集水室的所述隔板；
14、所述土体室的两侧为所述集水室，且所述土体室的两侧壁底部设置有所述集水室连通的第一连通通道；
15、所述集水室的底部开设有排水孔，且所述排水孔的出水口处与所述排水检测系统连接，所述排水孔用于将所述集水室内的所述排出液体排出；
16、所述隔板上等间距设置多个第二连通通道；
17、所述土体室内设置有锦纶网，且所述锦纶网为一体化设置的百目锦纶网；
18、所述锦纶网铺设于所述土体室内的两侧壁与底部，且所述锦纶网覆盖所述第一连通通道和所述第二连通通道；
19、所述土体室内靠近所述隔板处对称设置有注浆管，所述注浆管用于与所述注浆系统连接；
20、所述电极包括阳极电极和阴极电极；
21、所述土体室内靠近所述注浆管处分别设置有所述阳极电极与所述阴极电极，且所述所述阳极电极与所述阴极电极对称设置；
22、所述土体室内设置有电势测针；
23、所述电势测针包括阳极电势测针和阴极电势测针；本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于模拟电渗加固软土的室内模型试验装置，其特征在于，包括电渗模型箱系统、直流电源系统、电流电势采集系统、注浆系统、排水检测系统和数据收集及处理系统；
2.根据权利要求1所述的用于模拟电渗加固软土的室内模型试验装置，其特征在于，所述电渗模型箱系统还包括隔板、承压组件和传感器保护组件；
3.根据权利要求2所述的用于模拟电渗加固软土的室内模型试验装置，其特征在于，所述承压组件包括塑料膜、承压板、外加荷载和位移计；
4.根据权利要求2所述的用于模拟电渗加固软土的室内模型试验装置，其特征在于，所述电极为网状结构；
5.根据权利要求2所述的用于模拟电渗加固软土的室内模型试验装置，其特征在于，所述直流电源系统包括电源显示器、电源恒压控制器、电源恒流控制器、电源正极接口、电源负极接口、电源电极反转控制器、电源间歇通电控制器、电源远程控制接口和电源开关；
6.根据权利要求2所述的用于模拟电渗加固软土的室内模型试验装置，其特征在于，所述电流电势采集系统包括采集箱显示器、采集箱正极接口、采集箱负极接口、采集箱数据传输接口和采集箱开关；
7.根据权利要求2所述的用于模拟电渗加固软土的室内模型试验装置，其特征在于，所述注浆系统包括压力表、注浆罐和导管；
8.根据权利要求2所述的用于模拟电渗加固软土的室内模型试验装置，其特征在于，所述排水检测系统包括pH-EC传感仪和量筒；
9.根据权利要求1所述的用于模拟电渗加固软土的室内模型试验装置，其特征在于，所述数据收集及处理系统包括计算机显示器、计算机接收器和计算机终端；
10.一种应用于权利要求1-9任一项所述的用于模拟电渗加固软土的室内模型试验装置的试验方法，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种用于模拟电渗加固软土的室内模型试验装置，其特征在于，包括电渗模型箱系统、直流电源系统、电流电势采集系统、注浆系统、排水检测系统和数据收集及处理系统；
2.根据权利要求1所述的用于模拟电渗加固软土的室内模型试验装置，其特征在于，所述电渗模型箱系统还包括隔板、承压组件和传感器保护组件；
3.根据权利要求2所述的用于模拟电渗加固软土的室内模型试验装置，其特征在于，所述承压组件包括塑料膜、承压板、外加荷载和位移计；
4.根据权利要求2所述的用于模拟电渗加固软土的室内模型试验装置，其特征在于，所述电极为网状结构；
5.根据权利要求2所述的用于模拟电渗加固软土的室内模型试验装置，其特征在于，所述直流电源系统包括电源显示器、电源恒压控制器、电源恒流控制器、电源正极接口、电源负极接口、电源电极反转控制器、电源间歇通电控...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄文聪，罗沈，李建斌，熊振东，崔益国，范长俊，孙敬贤，胡筱曼，张洛，王荏朋，孟飞，彭海庭，张程，郭添亨，杜彦坤，李国春，李晓晴，崔乔智，黄文彬，罗其锋，江清楷，张一，陈锐，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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