一种基于超声波的提高软基处理固结速度的方法与流程

本发明涉及软基处理领域，尤其涉及一种基于超声波的提高软基处理固结速度的方法。

背景技术：

公路建设以及大型建筑修建过程中，经常需要对软基进行固结处理，塑料排水板排水固结技术是公路软基处理施工中常采用的方法之一，工艺相对成熟，塑料排水板和超压土方处理软基一般沉降期为6～12个月。相对于其它的软基处理方式，塑料排水板简单经济，但是该方法沉降期长、超载和卸载对施工有一定的影响。

目前软基处理的工作周期较长，公路建设周期一般为2年，软基处理期内对路基结构物和桥梁建设的影响巨大：影响全线软基范围内的结构物特别是桥梁工程的施工便道规划，软基处理地段难于利用红线内路基作为施工便道，增加了红线外便道长度。

软基处理理论上一般不处于工期关键线路上，但由于公路工程施工环境的复杂性，软基处理的周期往往间接对关键线路上的作业产生影响，需要不断地调整关键线路方向，加大管理难度、增加临时投入或影响软基处理质量。

技术实现要素：

本发明提供了一种基于超声波的提高软基处理固结速度的方法，本发明为提高软基处理固结速度，缩短沉降周期提供了保障，详见下文描述：

一种基于超声波的提高软基处理固结速度的方法，所述方法包括以下步骤：

通过超声波传播的衰减特征，以及排水孔的孔距，确定超声波处理装置中探头的发射频率和功率；

沿排水管的轴向方向，将多个超声波处理装置均匀安装在排水管的外壁上；

启动超声波处理装置，处理一定的时间，利用超声波空化效应提高软土的渗透系数，进而提高软基处理固结速度。

其中，所述通过超声波传播的衰减特征，以及排水孔的孔距，确定超声波处理装置中探头的发射频率和功率具体为：

1)选取一定量的软土样本，将两个超声波探头对射式安装，一个作为发射探头，一个作为接收装置；

2)根据发射波的幅值、接收波的幅值、传播距离，以及超声波衰减公式，确定超声波在软土中的衰减系数，进而确定超声波传播排水孔距所需要的超声波发射频率和功率。

本发明提供的技术方案的有益效果是：

1、本方法利用超声波空化效应，提高了软土渗透率，进而提高了软基处理的固结速度；

2、本方法为工程项目缩短了软土处理周期，极大的提高了工作效率，同时也减少了投入成本。

附图说明

图1为一种基于超声波的提高软基处理固结速度的方法的流程图；

图2为基于超声波技术提高软基处理固结速度的方法的示意图；

图3为超声波处理装置的结构示意图。

附图中，各部件所代表的列表如下：

1：排水管；2：排水孔；

3：超声波处理装置；31：超声波探头；

32：底座；4：有效加固区。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。

超声波技术在工业生产和生活中应用广泛，在工程中主要应用于石油管道的清理，污水处理等方面，在软基处理领域还是一片空白。而诸多研究表明，超声波的振动作用、降黏作用和空化作用都能够提高土壤渗透率。因此，将超声波应用于软基处理领域，提高软基处理固结速度、提高软基处理质量，对工程实施具有十分重要的意义。

一种基于超声波的提高软基处理固结速度的方法，参见图1，该方法包括以下步骤：

1)通过超声波传播的衰减特征，以及排水孔2的孔距，确定超声波处理装置3中的超声波探头31的发射频率和功率；

该步骤的详细操作为：选取一定量的软土样本，将两个超声波探头31对射式安装，一个作为发射探头，一个作为接收装置，根据发射波的幅值A₀、接收波的幅值A、传播距离x，以及超声波衰减公式：

I＝I₀e^-αx

确定超声波在软土中的衰减系数α，进而确定超声波传播排水孔2的孔距所需要的超声波发射频率ω和功率。

其中，I为超声波声强；I₀为超声波初始声强；x为超声波传播距离；p为介质密度；v₀为超声波传播速度。

同时，超声波频率越低，产生空化作用越容易。一般采用的频率范围20KHz-40KHz。超声波发射频率和功率不是由单一因素决定的，需要同时考虑超声波衰减系数，排水孔2的孔径以及软土层水分含量等诸多因素。因此需要理论计算和大量实验数据最终决定。

2)将多个超声波处理装置3沿排水管1的轴向方向均匀安装在排水管1的外壁；

参见图2，该步骤的详细操作为：超声波传播过程中存在反射和折射，因此超声波的作用面积是以超声波探头31为圆心的近似圆形区域。需要通过多次实验，确定超声波布局最适轴向距离，进而合理布局。

3)启动超声波处理装置3，利用超声波空化效应提高软土的渗透系数，进而提高软基处理固结速度。

参见图3，该超声波处理装置3由超声波探头31和底座32构成。

综上所述，本发明实施例通过上述步骤，利用超声波空化效应，提高了软土渗透率，进而提高了软基处理固结速度，为工程缩短了软土处理周期，极大的提高了工作效率，同时也减少了投入成本。

本发明实施例对各器件的型号除做特殊说明的以外，其他器件的型号不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。