专利名称：一种掺砾料大三轴试验电渗固结法的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种大三轴试验的固结方法，特别涉及一种掺砾料大三轴试验电渗固结法。
背景技术：
我国西南地区在建和待建的高心墙堆石坝很多，很多坝体高度达到200m以上，甚至 达到了 300m级。传统的采用粘性土心墙作为防渗体的做法己不能满足超高土石坝心墙强 度和变形的要求。砾质土经碾压后一般可获得较高的密度及强度、较低的压縮性以及较好 的防渗性能，这种掺砾料已在高土石坝工程中被广泛地用作心墙防渗材料。
在高心墙坝设计计算中，必须了解掺砾心墙料的强度变形特性，因此需要开展三轴试 验。由于掺砾料具有较大的粒径，不能开展常规尺寸的三轴试验，因此需要进行大三轴试 验，试样直径一般为300mmx600mm。在掺砾心墙料的大三轴强度变形试验中，试样首先 需要固结。
在本发明之前，试样固结都采用在围压作用下固结的方法。由于试样直径大(300mm)， 排水路径较长，因此固结时间非常长。固结时间与掺砾量的多少有关，掺砾越少，则固结 时间越长。例如， 一个掺砾50%的试样，固结时间需要一个星期左右。如果掺砾量更少时， 固结时间将长达几个星期。试样固结期间，占用了试验仪器，浪费了宝贵的试验资源。一 个土石坝往往需要进行数十组大三轴试验，若按照这个固结时间计算，所需的试验周期将 非常长，浪费时间，试验效率低。
发明内容
本发明的目的就在于克服上述大三轴试验试样固结时间长、试验效率低的缺陷，提出 一种掺砾料大三轴试验的电渗固结方法。 本发明的技术方案是
一种掺砾料大三轴试验的电渗固结方法，包括以下步骤
(1 )在大型三轴仪底座和盖板上预留排水孔道和导线穿越孔道；
(2) 在底座上依次放置绝缘板、电极板和滤纸；
(3) 将下部的导线穿过底座和绝缘板，与下部电极板连接；(4) 在底座上制作掺砾料试样；(5) 在试样上依次放置滤纸、电极板和绝缘板；(6) 将上部的导线穿过盖板和绝缘板，与上部电极板连接；(7) 接通排水管；(8) 将上、下两根导线从压力室引出，并与外部电源连接；(9) 接通电源，试样发生电渗固结。在步骤(2)和(6)中，所述的电极板采用电动土工合成材料(简称EGK)制作。电 动土工合成材料内部已被织入导电材料，如石墨、金属丝等，可以导电，又有很多上下贯 通的针状小孔，方便排水。所述电极板直径与试样相同；绝缘板采用绝缘的硬塑料制作而 成，直径与电极板直径相同，且在绝缘板上预留导线孔洞。本发明方法还可以在步骤(9)电渗固结过程中进行电极转换。本发明的方法在电渗固结的同时，试样可加上围压，使试样在围压-电渗联合作用下发 生固结。本发明的优点和效果在于采用电渗法进行掺砾料大三轴试验试样的固结，克服了传统固结方法由于试样尺寸大、 排水路径长导致试样固结慢的缺点，使采用常规围压固结所需时间从数天乃至数星期变成 了几个小时，大大縮短了固结时间，提高了工作效率。本发明采用EGK作为电极，解决了传统的采用金属电极产生的电蚀问题，且EGK电 极既可作为阴极、也可作为阳极，方便进行电极转换，EGK材料本身还具有排水性能，不 需要另设排水体。本发明方法可在原有试验仪器上实现，仅在现有三轴仪的基础上增加了电极、导线和 电源，应用成本低；本发明操作方便，大三轴试验步骤基本可按照原来的步骤进行，仅在 固结时由原来的围压固结变成了电渗固结，没有增加操作难度。本发明在大三轴试验中采用电渗法快速固结掺砾料是一种非常有效的方法，技术效果 非常好。本发明的其它优点将在下文结合具体实施方式
继续描述。
图1一本发明结构原理图。图中，1-压力室；2-盖板；3-底座；4-试样；5-滤纸；6-电极板；7-绝缘板；8-导线； 9-排水孔;10-排水管;11-电源;12-止水螺栓。4如图1所示。 一种掺砾心墙料大三轴试验电渗快速固结法，其具体技术步骤为(1) 在大型三轴仪底座3、盖板2上分别预留排水孔9和导线穿越孔道。(2) 在底座3上放置绝缘板7，绝缘板7位于底座3顶面上，直径与试样4相同，为 300mm，厚度为1~2mm即可，绝缘板7上预留导线8穿越的小孔，绝缘板7由绝缘硬塑 料制作形成，要求变形小，绝缘板7的作用是使下部电极板6与底座3之间绝缘，防止漏电。在绝缘板7上放置电极板6，电极板6直径与试样4相同，为300mm，电极板6厚度 为1 2cm，电极板6由电动土工合成材料(简称EGK)制成，内部已织入金属丝，可以导 电，开有很多上下贯通的针状小孔，方便排水，其作用一方面起到电极通电的作用，另一 方面可代替传统三轴试验的透水石，作为排水的通道。电极板6上放置滤纸5，滤纸5为直径300mm的圆形形状，其作用一方面阻止土颗粒 直接进入电极，另一方面使试样4底面排水均匀。(3) 将下部的导线8穿过底座3和绝缘板7上预留的小孔，与下部电极板6接触连接好， 连接时，可直接缠绕在电极板6的金属丝上，能通电即可。导线8要求外表面绝缘。(4) 在底座3上将掺砾心墙料试样4制作好，制作方法同一般的大三轴试验。(5) 在试样4顶面上依次放置滤纸5、电极板6和绝缘板7;除放置次序相反外，其他 均与步骤(3)相同。(6) 将上部的导线8穿过盖板2和绝缘板7上预留的小孔，导线8与上部电极板6连接好；(7) 将排水管10接好。(8) 将两根导线8通过压力室1顶面的小孔穿出，导线8在底座3、盖板2和压力室1 的出口处都要设置止水螺栓12，防止水的渗入和渗出。将压力室1引出的两根导线8与外部电源11连接，电源11采用直流电源，电压可调节。(9) 接通电源11，试样4开始发生电渗固结，根据试样掺砾量的多少和所需的固结时 间选择合适的电压。。电渗固结时，孔隙水向上、下电极板6中的阴极运动，通过阴极的排水通道将水排出。 本发明中，在试样4两端都设置了排水通道，因此试样4两端的电极板均可作为阳极或阴极。采用EGK材料作为电极板6的另一个好处是既可以作为阳极，也可以作为阴极。在试 验的固结过程中，为了使试样4上下固结均匀，可以每隔一定的时间，如15MIN、 30MIN、 45MIN、 60MIN、 1.5小时或2小时等，进行一次电极转换，即使两根导线8与电源11正 负极的连接相互交换，即完成了电极转换。通过电极转换技术，使试样4分别通过上、下 端排水，这样不仅加快了固结速度，还能保证固结均匀。在电渗固结的同时，也可在试样4周围加上围压，使试样4在围压-电渗联合作用下固 结，这样能充分发挥两种固结方法的长处，固结速度更快，固结效果更好。本发明的保护范围并不仅仅局限于本实施方式的描述，而是根据权利要求加以限定。
权利要求
1、一种掺砾料大三轴试验的电渗固结方法，包括以下步骤(1)在大型三轴仪底座和盖板上预留排水孔道和导线穿越孔道；(2)在底座上依次放置绝缘板、电极板和滤纸；(3)将下部的导线穿过底座和绝缘板，与下部电极板连接；(4)在底座上制作掺砾料试样；(5)在试样上依次放置滤纸、电极板和绝缘板；(6)将上部的导线穿过盖板和绝缘板，与上部电极板连接；(7)接通排水管；(8)将上、下两根导线从压力室引出，并与外部电源连接；(9)接通电源，试样发生电渗固结。
2、 根据权利要求1所述的电渗固结法，其特征在于所述的电极板采用电动土工合成材料 制作。
3、 根据权利要求1或2所述的电渗固结法，其特征在于所述的电极板和绝缘板的直径与 试样相同。
4、 根据权利要求1或2所述的电渗固结法，其特征在于在步骤(9)电渗固结过程中进 行电极转换。
5、 根据权利要求1或2所述的电渗固结法，其特征在于试样在电渗固结的同时加上围压， 使试样在围压-电渗联合作用下发生固结。
全文摘要
本发明公开了一种掺砾料大三轴试验的电渗固结方法，在大三轴仪中试样的两端分别设置电动土工合成材料电极，并通过导线与外部电源连接，在电场作用下试样发生电渗固结。本发明的方法能够大大缩短大三轴试验的试样固结时间，提高工作效率，同时试样固结均匀。本发明仅在三轴仪上增设电极、导线和电源，应用成本低，且操作方便，是大三轴试验中固结掺砾料的快速有效的方法。
文档编号G01N1/28GK101666722SQ20091018352
公开日2010年3月10日 申请日期2009年9月14日 优先权日2009年9月14日
发明者丁选明, 刘汉龙, 贵 杨, 扬 沈 申请人:河海大学