电渗处理膨胀土的方法
【专利摘要】一种电渗处理膨胀土的方法，其包括以下步骤：提供多个电渗电极，将该多个电渗电极打入膨胀土内形成一电极阵列，该电极阵列包括多行电渗电极；将该电极阵列中相邻的两行电渗电极分别连接一电源的正极和负极；将两根金属丝埋入膨胀土内，一根金属丝靠近一个连接正极的电渗电极，另一金属丝靠近一个连接负极的电渗电极；将该两根金属丝分别通过电压测量计与电源负极连接；对膨胀土进行电渗处理，电渗处理的步骤为：开启电源，记录与连接正极的电渗电极靠近的金属丝所连接的电压测量计的数值，一段时间后，当该电压测量计的数值下降到初始电压的40%~60%时，关闭电源，改变电极阵列中电渗电极连接的正负极；重复上述电渗处理的步骤。
【专利说明】电渗处理膨胀土的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电渗处理膨胀的方法。
【背景技术】
[0002]膨胀土是一种具有特殊工程地质特性的土，其剧烈的失水收缩和吸水膨胀特性常常造成岩土工程灾害，例如房屋墙体的开裂、滑坡、地铁线路的滑塌等等。在我国南水北调中线工程途经河南、湖北等地的地段中存在大量的膨胀土边坡(地基)，特别是南阳、邯郸、新乡等地，其膨胀土的自由膨胀率甚至可高达150%以上。
[0003]膨胀土的膨胀机理主要有两种，可以分别用晶格扩张理论和扩散双电层理论解释。晶格扩张理论指出，粘土矿物，尤其是蒙脱土，具有明显的膨胀晶格构造，晶层与晶层之间通过以氧为公共原子相连接的弱键结合，联结力很弱，极性水分子很容易进入晶层之间，引起晶格扩张，体积膨胀；另外，由于晶格内部的硅离子被铝离子替代，或者铝离子被镁离子或铁离子替代，使得晶格内有负离子多余下来，钙、钠、镁、钾等离子就会被吸引进入晶层，这些离子与晶层底部的氧离子形成离子键，该离子键联结力非常弱，会有极性水分子进入晶层之间，形成扩散双电层，使得晶层扩张。
[0004]为了解决膨胀土引起的灾害问题，目前较为成熟的改性方法是掺料法，即，通过将膨胀土与改性料材料混合，然后经过浸泡或者击实等方法进行处理，放置一段时间后该混合料的自由膨胀率即可得到一定程度的降低。用作改性料的材料主要有石灰、粉煤灰、水泥、碱渣、离子土壤强化剂、阳离子改性剂等，这些改性料材料通过复杂的化学反应、离子交换作用以及胶结作用使膨胀土颗粒收缩性减小，自由膨胀率降低。具体作用原理为:石灰、粉煤灰、水泥、碱渣等改性料材料掺入膨胀土后，膨胀土中粘土矿物分离出来的二氧化硅、氧化铝与石灰中的氧化钙反应形成水化硅和铝酸钙胶体，附着在土颗粒表面及颗粒之间，硬化后起着将土颗粒联结在一起的胶结作用，进而减小其膨胀特性。由改性料材料带入的钙、镁离子也会与粘土矿物晶层间的钠、钾离子发生离子交换，由于钙、镁与晶层底部氧离子形成的离子键比钠、钾与氧离子形成的离子键强，增强了晶层间的联结力，进而减小其膨胀率。
[0005]然而，上述方法的研究大多是从膨胀土现场取土到实验室进行掺料试验，并没有针对现场膨胀土进行大规模处理，其现场施工方法和流程还有待进一步研究。
【发明内容】
[0006]因此，有必要提供一种可以直接现场施工处理膨胀土的膨胀土处理方法。
[0007]—种电渗处理膨胀土的方法，其包括以下步骤:提供多个电渗电极，将该多个电渗电极打入膨胀土内形成一电极阵列，该电极阵列包括多行电渗电极；将该电极阵列中相邻的两行电渗电极分别连接一电源的正极和负极；将两根金属丝埋入膨胀土内，一根金属丝靠近一个连接正极的电渗电极，另一金属丝靠近一个连接负极的电渗电极；将该两根金属丝分别通过电压测量计与电源负极连接；对膨胀土进行电渗处理，电渗处理的步骤为:开启电源，记录与连接正极的电渗电极靠近的金属丝所连接的电压测量计的数值，一段时间后，当该电压测量计的数值下降到初始电压的40%~60%时，关闭电源，改变电极阵列中电渗电极连接的正负极；重复上述电渗处理的步骤。
[0008]本发明所提供的电渗处理膨胀土的方法，通过电渗的方法处理膨胀土，电渗电极可以直接打入膨胀土内对膨胀土进行处理，实现了对实际膨胀土的现场处理。且，本发明提供的膨胀土的处理方法操作简单，可以实现直接处理大面积的膨胀土。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是本发明实施例所提供的电渗处理膨胀土的方法在处理膨胀土时的施工结构俯视示意图。
[0010]图2是图1的竖直剖面图。
[0011]图3是本发明实施例提供的电渗处理膨胀土的方法在处理膨胀土边坡时的施工结构的剖面示意图。
[0012]主要元件符号说明
【权利要求】
1.一种电渗处理膨胀土的方法，其包括以下步骤: 提供多个电渗电极及一电源，将该多个电渗电极打入膨胀土内形成一电极阵列，该电极阵列包括多行电渗电极，任意相邻的两行电渗电极分别连接电源的正极和负极； 将两根金属丝埋入膨胀土内，一根金属丝靠近一个连接正极的电渗电极，另一金属丝靠近一个连接负极的电渗电极； 将该两根金属丝分别通过电压测量计与电源负极连接； 对膨胀土进行电渗处理，电渗处理的步骤为:开启电源，记录与连接正极的电渗电极靠近的金属丝所连接的电压测量计的数值；当该电压测量计的数值下降到初始电压的40%~60%时，关闭电源，改变电极阵列中电渗电极连接的正负极；以及 多次重复上述电渗处理的步骤。
2.如权利要求1所述的电渗处理膨胀土的方法，其特征在于，电渗电极材料为铜或铁，每个电渗电极为一中空的管状结构，且管壁上设置有多个通孔。
3.如权利要求2所述的电渗处理膨胀土的方法，其特征在于，在电渗电极打入膨胀土之前，使用导电滤布将电渗电极包裹，然后再将导电滤布包裹后的电渗电极打入膨胀土内。
4.如权利要求2所述的电渗处理膨胀土的方法，其特征在于，电渗电极的外径为2厘米至20厘米，相邻的两个电渗电极之间的距离为0.5米至3米。
5.如权利要求1所述的电渗处理膨胀土的方法，其特征在于，所述膨胀土为一膨胀土地基，其表面为一水平面，所述多个电渗电极在打入膨胀土之后，垂直于膨胀土的表面。
6.如权利要求1所述的电渗处理膨胀土的方法，其特征在于，所述膨胀土为一膨胀土边坡，膨胀土包括一上表面及一斜坡，所述多个电渗电极打入该斜坡内并按照平行于膨胀土的上表面的方式排列形成电极阵列。
7.如权利要求6所述的电渗处理膨胀土的方法，其特征在于，所述多个电渗电极在电渗处理完成之后留在膨胀土边坡内，起到加筋作用，进一步加强边坡稳定性。
8.如权利要求1所述的电渗处理膨胀土的方法，其特征在于，所述金属丝的材料导电金属，包括铜、铁和银，金属丝与电渗电极之间的距离为0.05米至0.1米。
9.如权利要求1所述的电渗处理膨胀土的方法，其特征在于，所述电压测量计为万用表，在连接时，万用表的正极连接一根金属丝，万用表的负极连接电源的负极。
10.如权利要求1所述的电渗处理膨胀土的方法，其特征在于，在电渗处理步骤中，膨胀土内发生出水现象，多次重复电渗处理的步骤直到膨胀土不出水为止。
【文档编号】E02D3/11GK103898893SQ201410129568
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年4月2日 优先权日:2014年4月2日
【发明者】胡黎明, 吴辉 申请人:清华大学