本實用新型涉及一種試驗裝置，特別涉及一種多功能軟土電滲固化排水裝置，該裝置適用于沿海軟土、淤泥質(zhì)土等。

背景技術(shù)：

國內(nèi)沿海地區(qū)分布有大量天然沉積軟土，各種疏浚工程和吹填工程亦產(chǎn)生了大量的疏浚土和吹填土，這些軟土含水量高、壓縮性大、滲透性低，對其所形成的軟土地基合理加固處理是工程成功的關(guān)鍵。基于此，近些年對于高效加固處理軟黏土提出了各種技術(shù)手段，其中以電滲、真空預(yù)壓及堆載方式為較適合軟黏土加固處理的技術(shù)方案，幾種手段聯(lián)合使用既可以克服常規(guī)排水速度慢、加固效果不理想的缺點，同時又可以降低單一使用造成的時間和成本的高投入。但是此類型方案實施具有如下缺陷：

1、多需要大型中試場地，室內(nèi)模型試驗囿于試驗裝置的局限性而無法有效開展。目前通用的只能模擬某一種方法比如單純電滲固結(jié)或者單純真空預(yù)壓方法，且考慮到此類方法尚處于經(jīng)驗積累及摸索階段，模型試驗裝置設(shè)計較為簡單，特別對于電滲加固試驗的模型裝置多需要后期自行進行定位排布及其他輔助手段等，如此根本無法開展有效實用的室內(nèi)模型試驗驗證。

2、由于聯(lián)合多種手段進行軟黏土地基固化排水處理尚處于摸索階段，很多情況下方案設(shè)計和施工均只能依據(jù)技術(shù)人員的經(jīng)驗，對作用機理和性狀缺乏可靠的設(shè)計計算數(shù)據(jù)支持。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于彌補現(xiàn)有技術(shù)的空白，而提供一種多功能軟土電滲固化排水裝置，該裝置可對沿海高壓縮性、高孔隙比、滲透系數(shù)低的軟土進行室內(nèi)綜合電滲、真空預(yù)壓及堆載等多種試驗方法的綜合組合利用。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用下述技術(shù)方案：一種多功能軟土電滲固化排水裝置，其特征在于：包括可視模型箱、抽濾瓶和外部配置的輸入電源和穩(wěn)壓電流表；所述可視模型箱內(nèi)部分為用于裝載試驗土體的主槽和用于收集試驗排水的輔槽，主槽與輔槽之間安裝帶有孔隙的排水底板，主槽內(nèi)部垂直方向安裝有可拆卸隔板，主槽兩側(cè)壁上分別安裝有兩個凹型滑道，兩側(cè)滑道之間安裝凹型滑槽，滑槽上安裝有凸型滑塊，輔槽的兩側(cè)壁上安裝排水閥門，該排水閥門通過硅膠軟管與抽濾瓶連通，抽濾瓶通過硅膠軟管與外置負壓抽氣泵連通，輔槽內(nèi)部安裝有一固定玻璃板，將輔槽隔絕為兩個集水空間且每個集水空間底部制有排水口。

上述可視模型箱置于加載臺上且其外部安裝固結(jié)加載裝置；所述固結(jié)加載裝置包括加載頂蓋、聯(lián)動桿、測量桿、沉降測量表和平衡砝碼，加載頂蓋置于可視模型箱頂部，并通過頂部加載螺栓與聯(lián)動桿連接，測量桿固接在加載臺上，沉降測量表安裝在測量桿的橫桿上，平衡砝碼安裝在加載臺上。

上述可視模型箱置于底座上且其外部安裝輔助動力堆載裝置；所述輔助動力堆載裝置包括夯架、吊具電磁式自動脫錘裝置，夯架由支撐架、軌道、橫動梁和轉(zhuǎn)動手柄組成，吊具安置在橫動梁上，橫動梁兩側(cè)分別垂直連接支撐架，其中一側(cè)支撐架上部安裝軌道，另一側(cè)支撐架上安裝可使橫動梁沿著軌道轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動手柄。

上述凸型滑塊由兩個長方體平行相對放置組成，兩個長方體中間鏤空且鏤空的寬度在3-10mm之間。

上述可視模型箱的底部四角分別安裝有可調(diào)節(jié)支座。

上述帶有孔隙的排水底板的孔隙尺寸按照每5cm*5cm面積即分布有1直徑0.5cm的孔隙設(shè)計。

上述可視模型箱的長、寬、高處分別標注有刻度單位，精度為 0.5cm。

本實用新型具有如下的優(yōu)點和積極效果；

1、本實用新型可視模型箱的四壁均為絕緣透明有機玻璃,提供了實時觀測的有利條件。除了土體內(nèi)部的特征值的變化需要借助于埋設(shè)的儀器進行觀測外,在緊貼模型槽側(cè)壁處可以布設(shè)特征觀測點, 用來觀測土體沉降量的變化、土體裂縫的變化以及水分的遷移規(guī)律等。

2、本實用新型可以同時進行不同電極材料電滲效果的比較試驗，或者同時進行兩種電極排布形式的試驗，節(jié)省試驗時間，更加直觀的對比分析試驗結(jié)果。

3、本實用新型利用滑槽進行電滲試驗時可以做到對電極材料排布及安裝進行精準定位，同時可以按照設(shè)計方案自由移動排布電極材料位置，整個試驗裝置可以多次循環(huán)利用進行多方案試驗，而非單次方案試驗，節(jié)省材料。

4、本實用新型可以聯(lián)合應(yīng)用排水收納裝置和外接數(shù)據(jù)采集檢測系統(tǒng)完成對于土樣電滲固結(jié)過程中的各項顆粒參數(shù)和排出溶液參數(shù)進行收集處理吧，便于后期分析，主要有土壤溶液PH值、電阻值、電流值、電壓值、沉降深度、排出水容積、孔隙水壓力、堆載預(yù)壓值等多數(shù)據(jù)。

5、本實用新型主要適合高壓縮性、高含水率、高孔隙比的各類軟土、淤泥質(zhì)土及疏浚土，針對上述土樣特點可以進行多工況模擬，不僅可以滿足上述土樣適用的不同電極布置形式的電滲模型槽，也可適用于不同直徑的電極材料布置，實用性強。

6、本實用新型聯(lián)合采用輔助動力堆載裝置可以進行基礎(chǔ)階段動力排水固結(jié)試驗測試，輔助動力堆載裝置易于拆除，可多次重復(fù)利用。

7、本實用新型外設(shè)固結(jié)試驗裝置配合使用可以同時做到土體電滲固結(jié)并同期測量土樣電滲固化過程中的各類參數(shù)，如沉降值、孔隙水壓力、排出水體積、電壓和電流等。而此前同類試驗需要分步驟完成，電滲過程以及固結(jié)過程參數(shù)無法同步測量，容易造成數(shù)據(jù)誤差。

附圖說明

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型滑槽及凸型滑塊示意圖；

圖3是本實用新型配合固接加載裝置的示意圖；

圖4是本實用新型配合輔助動力堆載裝置的示意圖。

圖中：1、可視模型有機玻璃箱；2、主槽；3、輔槽；4、可調(diào)控支座；5、可拆卸有機玻璃板(可替換開孔和不開孔)；6、凹型滑槽； 7、凸型滑塊；8、主槽輔槽之間的排水底板；9、排水口；10、排水閥門；11、三通閥門；12、硅膠軟管；13、硅膠塞；14、抽濾瓶；15、外置負壓抽氣泵；16、外部配置輸入電源；17、穩(wěn)壓電流表(或萬用表)；18、聯(lián)動桿；19、頂部加載螺栓；20、加載頂蓋；21、測量豎桿；22、沉降測量表(如千分表)；23、加載臺；24、聯(lián)動桿下端底部加載桿；25、平衡砝碼；26、砝碼托盤；27、支撐架；28、軌道； 29、橫梁；30、吊具；31、自動脫錘裝置；32、夯錘；33、定位桿； 34轉(zhuǎn)動手柄；35、底座。

具體實施方式

結(jié)合附圖說明具體實施方式如下：

如圖1所示，本實用新型所述的多功能電滲箱型容器由可視模型有機玻璃箱1、可調(diào)控支座4、可拆卸有機玻璃板5間隔、凹型滑槽 6、凸型滑塊7、主槽和輔槽之間的排水底板8、抽氣排水設(shè)施11-15、外部配置輸入電源16以及穩(wěn)壓電流表(或萬用表)17組成。其中，可視模型有機玻璃箱1由兩個槽組成，主槽2(40*80*40cm)用來裝載試驗土體，輔槽3(40*80*8cm)用來收集試驗排出來的水，主槽2 與輔槽3之間用一個帶有(每5*5cm有一直徑0.5cm的)孔隙的排水底板8間隔。

主槽2居中部分垂直安裝有一(40*40*0.5cm)可拆卸有機玻璃板5，主槽兩側(cè)壁上分別安裝有兩個(40*5*2.5cm)滑道，兩側(cè)滑道之間安裝凹型滑槽6，滑槽上安裝有凸型滑塊7。所述凸型滑塊由兩個長方體組成，尺寸分別為4cm*4cm*2cm和4cm*3cm*0.5cm.凸型滑塊可以放置在凹形滑槽中滑動。凸形滑塊的中間鏤空且中間鏤空的寬度保持3mm-10mm，所設(shè)寬度使得不同直徑的電極材料可以自由插入，滿足了進行不同直徑的電極材料試驗的要求。由于模型箱上已有刻度，所以根據(jù)已經(jīng)設(shè)定好的電極布置形式移動滑塊就可以精準定位且方便找到電極位置，節(jié)省試驗準備時間，便于記錄。

輔槽3的寬邊兩側(cè)分別安裝排水閥門10，輔槽中央有一不可移動且無孔隙的玻璃板(8cm*40cm*0.5cm)將輔槽隔絕出兩處集水空間，兩處集水空間底部制有便于集水的排水口9。所述抽濾瓶14選三角形抽濾瓶用來收集所需分析的排出液，其頂部設(shè)置開口，用硅膠塞封閉，硅膠塞上有兩處開口(開口直徑9.5mm)，開口處上插10mm 硅膠軟管，一處硅膠軟管通過三通閥門11與排水閥門10連接，三通閥門11用來自由控制加壓活塞和抽濾瓶之間土壤電滲過程排出液收集過程中壓力的阻斷與聯(lián)通，另一側(cè)硅膠軟管連接外置負壓抽氣泵 15，該硅膠軟管上安裝的雙通閥門用來自由控制負壓抽氣泵和抽濾瓶之間的阻斷與聯(lián)通,從而調(diào)節(jié)排水速度。

所述可拆卸有機玻璃板5分為開孔及不開孔兩種格式，主要作用于根據(jù)試驗方案將模型槽從不同區(qū)域劃分成若干部分從而可以同時進行多組試驗，基本上兩組觀測效果為佳。使用開孔玻璃板可以配合固定有機玻璃板做單側(cè)橫向排水固化效果測試試驗。

所述可視模型有機玻璃箱的長、寬、高處分別標注有刻度單位，精度為0.5cm，可以直觀讀數(shù)記錄。

所述可調(diào)控支座是連接在所述可視模型有機玻璃箱底部的四角，能夠調(diào)節(jié)高度便于輔槽內(nèi)的水排凈或者在試驗裝置下方安裝不同量測儀器，同時所述可調(diào)節(jié)支座可以減少模型箱的磨損、緩沖搬運模型箱等狀況使模型箱受損。

此電滲槽的設(shè)置可以進行電極材料和電極排布方式的對比試驗?？梢杂弥睆较嗤牟煌姌O材料或不同的組合電極材料在同一電滲箱隔離土體的有機玻璃板空間進行對比試驗?？梢杂貌煌叽绲耐N電極進行對比試驗。可以通過左右移動凹型滑槽6和凸型滑塊7進行電極棒的安置固定，從而進行電極棒排布方式(包括陰陽極之間的距離及各種不同排布形狀如長方形、梅花形的形狀)的對比。此外可以通過電流表或電壓表17的讀數(shù)確定能耗系數(shù)的大小，通過排水的測量裝置11-15可測量排水量。從而找出比較合適的電滲加固軟土的方式。另可通過對黏土電滲前后的物理性質(zhì)(如含水量，含鹽量，ph值，表觀密度)進行分析及所含離子的化學(xué)性質(zhì)進行測量分析，改變電壓電流大小觀察及分析電滲效果。

本裝置可通過以上的試驗對電滲加固軟土方式進行分析，從而探究得到較為合適的電極材料及尺寸，以及排布方式，為實際工程地基的處理提供一定的理論基礎(chǔ)支撐。

除此以外，本裝置亦可配合固結(jié)加載裝置以及輔助動力配合裝置進行聯(lián)合電滲-堆載以及電滲-固結(jié)試驗。具體操作過程如下：

1、聯(lián)合電滲-固結(jié)試驗

(1)安裝電極。將電極分別按照預(yù)先設(shè)計位置插入相應(yīng)的滑塊 7及凹型滑槽6，確保電滲容器內(nèi)陰陽極固定且底部排水孔和聯(lián)動桿 18、加載螺栓19以及加載頂蓋20裝配良好。

(2)填入土樣，安裝好測量設(shè)備。在填入土樣過程中根據(jù)需要將土壓力盒及孔壓傳感器等(均需另配)填埋在合適的位置，待土樣表面達到規(guī)定高度，依次安放加載頂蓋20，調(diào)整聯(lián)動桿18和加載螺栓20，根據(jù)需要插入測針，確保測針另一端和孔壓顯示器連接完好。底部排水檢測設(shè)置安放步驟同前。

(3)調(diào)整聯(lián)動杠桿18，固定千分表22。調(diào)整千分表橫桿位置，千分表22歸零，按照固結(jié)試驗步驟調(diào)整下部聯(lián)動桿下端底部加載桿 24和平衡砝碼25，確保上部土樣、千分表以及下部砝碼聯(lián)動三位一體，彼此接觸完好，無虛接。調(diào)整千分表讀數(shù)，使之歸零。

(4)用電線將陰陽極和電源16、萬用表17等連接完好。

(5)加載砝碼到加載盤26，接通電路，開始試驗。

利用本套設(shè)計可以完成電滲-固結(jié)加載試驗。

2、聯(lián)合電滲-動力堆載或電滲-動力排水固結(jié)試驗

(1)安裝電極。將電極分別按照預(yù)先設(shè)計位置插入相應(yīng)的滑塊 7及凹型滑槽6，確保電滲容器內(nèi)陰陽極固定且底部排水孔暢通。

(2)動力裝置由夯架、吊具(電葫蘆)30、電磁式自動脫錘裝置 31和定位桿33部分組成(圖3)。夯架由支撐架27、軌道28、橫動梁29和轉(zhuǎn)動手柄34組成。吊具30安置在橫梁上，轉(zhuǎn)手柄34可使橫梁29沿著軌道28轉(zhuǎn)動,橫梁29上的吊具30可沿著橫梁作水平運動,兩者聯(lián)合作用可實現(xiàn)重物堆載或換上夯錘32即可實現(xiàn)動力夯擊，從而實現(xiàn)電滲-動力堆載試驗或者電滲-動力排水固結(jié)試驗。