一种基于电化学注浆原位加固膨胀土地基的方法

本发明涉及土木工程，尤其涉及一种基于电化学注浆原位加固膨胀土地基的方法。

背景技术：

1、膨胀土含有较多蒙脱石、伊利石等黏土矿物，具有吸水膨胀而失水收缩的特性。这种特性常常引发工程事故，国内外许多试验指标满足要求的缓坡也会发生失稳破坏。目前针对膨胀土地基，常见的处理方法主要分为物理方法、化学方法、生物方法等。物理法包括置换、垫层、强夯、掺入风化砂或纤维改良等。化学法包括掺入石灰、水泥、水玻璃等材料的无机改良法以及使用iss改性剂、cma改性剂、阳离子改性剂等的综合改良法。生物方法包括微生物改良法和植物改良法为主。由于实际工程情况复杂，单一的处置方法在实际工况下往往存在一定的局限性，部分方法施工繁琐耗时，同时对膨胀土改性后可能还需要进一步提升软土地基的承载力。

2、电渗法是近年来研究较多的软土处理方法，在土体内施加直流电场后，会引起电渗流、电迁移等现象，促使孔隙水从阳极向阴极运动以及孔隙水中离子的运移，被用于软土固结和污染土壤修复中，是一种比较有前景的原位处理技术。使用电渗技术，通过在阳极注入改良剂，加速改良剂在土体内的移动，改变膨胀土的物理力学性质。国内外研究也表明，通过电化学注浆发依次注入cacl2、na2sio3、naoh等溶液后，土体的强度能得到大幅提高，可满足后续的施工需要。目前将电化学或电渗方法运用于膨胀土地基的现场实例较少，因而如何基于电化学注浆原位加固膨胀土地基成为需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的是提供一种基于电化学注浆原位加固膨胀土地基的方法，用于将固化溶液原位注入实现膨胀土地基的改良与加固。

2、为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

3、本发明提供一种基于电化学注浆原位加固膨胀土地基的方法，该方法包括以下步骤：

4、在膨胀土地基中埋设阳极电极和阴极电极；

5、在阳极电极位置注入固化溶液；

6、根据阳极电极和阴极电极之间的预设初始电势梯度在所述阳极电极和阴极电极之间接通电源，并根据电流监测结果调整电源电压，对膨胀土地基进行加固。

7、进一步地，所述在膨胀土地基中埋设阳极电极和阴极电极，具体包括：

8、根据勘测得到的膨胀土分布范围，确定出地基处理深度并设定电极间距；

9、按照设定的电极间距埋设阳极电极和阴极电极。

10、进一步地，所述电极间距为1m×1m。

11、进一步地，所述阳极电极和阴极电极的电极材料为导电塑料排水板或金属管电极。

12、进一步地，所述阳极电极和阴极电极的电极材料为金属管电极时，在金属管电极侧壁开设有开孔。

13、进一步地，所述在阳极电极位置注入固化溶液，具体为通过开挖明沟或者铺设管路方式向阳极电极位置注入固化溶液。

14、进一步地，所述固化溶液至少包括ca2cl溶液和na2sio3溶液；所述固化溶液的注入顺序为先注入ca2cl溶液，再注入na2sio3溶液。

15、进一步地，所述方法还包括收集阴极电极排出的废液。

16、进一步地，所述根据阳极电极和阴极电极之间的预设初始电势梯度在所述阳极电极和阴极电极之间接通电源，并根据电流监测结果调整电源电压，对膨胀土地基进行加固，包括：

17、根据阳极电极和阴极电极之间的预设初始电势梯度在所述阳极电极和阴极电极之间接通电源；

18、监测所述阳极电极和阴极电极之间电流，根据电流监测结果调整施加在所述阳极电极和阴极电极之间的电压；

19、监测膨胀土地基的土体承载力及自由膨胀率，在满足地基设计要求后停止通电。

20、进一步地，所述阳极电极和阴极电极之间的预设初始电势梯度为1v/cm。

21、本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

22、应用本发明可以同时实现改良膨胀土的膨胀性以及提高地基承载力的目的，同时工程量小，解决以往方法开挖、掺料等过程，工序多且较为繁琐费时的问题。根据测试后得到的自由膨胀率数据，高价态的阳离子与膨胀土颗粒中的阳离子发生了明显的交换作用，改变了颗粒的微观形态，自由膨胀率从550％最多可降低到110％。

技术特征：

1.一种基于电化学注浆原位加固膨胀土地基的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于电化学注浆原位加固膨胀土地基的方法，其特征在于，所述在膨胀土地基中埋设阳极电极和阴极电极，具体包括：

3.根据权利要求2所述的一种基于电化学注浆原位加固膨胀土地基的方法，其特征在于，所述电极间距为1m×1m。

4.根据权利要求1所述的一种基于电化学注浆原位加固膨胀土地基的方法，其特征在于，所述阳极电极和阴极电极的电极材料为导电塑料排水板或金属管电极。

5.根据权利要求4所述的一种基于电化学注浆原位加固膨胀土地基的方法，其特征在于，所述阳极电极和阴极电极的电极材料为金属管电极时，在金属管电极侧壁开设有开孔。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的一种基于电化学注浆原位加固膨胀土地基的方法，其特征在于，所述在阳极电极位置注入固化溶液，具体为通过开挖明沟或者铺设管路方式向阳极电极位置注入固化溶液。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的一种基于电化学注浆原位加固膨胀土地基的方法，其特征在于，所述固化溶液至少包括ca2cl溶液和na2sio3溶液；所述固化溶液的注入顺序为先注入ca2cl溶液，再注入na2sio3溶液。

8.根据权利要求1所述的一种基于电化学注浆原位加固膨胀土地基的方法，其特征在于，所述方法还包括收集阴极电极排出的废液。

9.根据权利要求1所述的一种基于电化学注浆原位加固膨胀土地基的方法，其特征在于，所述根据阳极电极和阴极电极之间的预设初始电势梯度在所述阳极电极和阴极电极之间接通电源，并根据电流监测结果调整电源电压，对膨胀土地基进行加固，包括：

10.根据权利要求1或9所述的一种基于电化学注浆原位加固膨胀土地基的方法，其特征在于，所述阳极电极和阴极电极之间的预设初始电势梯度为1v/cm。

技术总结
本发明涉及一种基于电化学注浆原位加固膨胀土地基的方法，该方法包括以下步骤：在膨胀土地基中埋设阳极电极(1)和阴极电极(2)；在阳极电极位置注入固化溶液；按照初始电势梯度在所述阳极电极和阴极电极之间接通电源，对膨胀土地基进行加固。应用本发明可以同时实现改良膨胀土的膨胀性以及提高地基承载力的目的，同时实施所需工程量小，避免了以往方法在开挖掺料等过程中存在的工序多且较为繁琐费时的问题。

技术研发人员：张林
受保护的技术使用者：华北电力大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12