制备超硬质黏土的深度脱水干化系统的制作方法

本技术涉及超硬质黏土，特别是涉及一种制备超硬质黏土的深度脱水干化系统。

背景技术：

1、在实际疏浚工程中，会遇到各种不同的疏浚土质，土的性质会影响疏浚效率以及疏浚效果，为研究不同土体对疏浚效率的影响、疏浚机具的选型以及疏浚参数的设定，需要在试验室重塑出不同特性的土体，制备出与天然土体性状一致或尽可能接近的试验土。

2、目前，试验室制备土体大多为砂土、粉土的重塑，对于黏土基本为软塑～可塑状态的重塑，其标贯击数一般不超过15击。对于超硬质黏土，标贯击数达25击，黏土状态为硬塑或坚硬状态，制备难度增大。

3、由于黏土颗粒粒径较小，小于0.005mm的黏粒占比高，固结系数低，渗透性能差，导致重塑高强度、低含水量的超硬质黏土难度大，采用常规堆载预压、真空预压、夯击密实等方式难以达到强度要求，且会造成土体的不均匀性、易开裂等问题，影响试验土的使用。因此，能否制备符合要求的土体一直是制约疏浚技术研究的关键因素，但目前还没有一种更好的系统能够快速重塑超硬质黏土，保证其均匀性且不开裂，满足疏浚刀具切削试验的用途，并且制备工期短、土体强度可控。

技术实现思路

1、本实用新型为解决现有技术存在的问题，提供了一种制备超硬质黏土的深度脱水干化系统，该系统能够制备出满足试验室要求的高强度超硬质黏土，土体标贯击数高，整体性好、均匀性好，无裂纹。

2、本实用新型是这样实现的，一种制备超硬质黏土的深度脱水干化系统，包括预制土箱、工作垫层、排水管、真空抽排水泵、中粗砂垫层、电渗排水板一、电渗排水板二、直流电柜和压载；

3、所述工作垫层铺设在预制土箱内底部及四周侧壁，所述排水管和中粗砂垫层布置在工作垫层之上；所述排水管从预制土箱一侧边缘竖直引出并连接至真空抽排水泵，所述排水管的水平段位于中粗砂垫层内，且排水管的水平段设置有进水孔；所述中粗砂垫层上铺设一层土工布二，所述土工布二上均匀铺设多个电渗排水板一，各个所述电渗排水板一的电极引线与直流电柜的一外接导线相连；

4、所述预制土箱内在位于所述电渗排水板一上方装填有黏土土体，所述黏土土体顶部均匀铺设多个电渗排水板二，各个所述电渗排水板二的电极引线与直流电柜的另一外接导线相连，形成电渗加压回路；各个所述电渗排水板二上铺设所述压载。

5、优选的，所述工作垫层包括一层土工布一和一层位于土工布一之上的土工膜。

6、优选的，所述排水管设置有多个，各个排水管之间间隔均匀布设。

7、优选的，所述排水管包括水平段排水管和竖直段排水管，所述水平段排水管在预制土箱边缘连接竖直段排水管；所述水平段排水管的管壁设置多个所述进水孔，且水平段排水管通长范围包裹两层滤网；所述竖直段排水管的管壁无进水孔，各个竖直段排水管顶部与真空抽排水泵的进水口相连。

8、优选的，所述电渗排水板一由滤布和滤板组成，所述滤布包裹在滤板的外表面，所述电渗排水板一内部具有通长方向的两根电极引线；电渗排水板一等间距布满黏土土体底部。

9、优选的，所述电渗排水板二的结构和电渗排水板一的结构相同，电渗排水板二等间距布满黏土土体顶部。

10、优选的，各个所述电渗排水板二上铺设一层土工布三，所述压载位于土工布三上。

11、优选的，所述压载为袋装碎石。

12、优选的，所述直流电柜为可调节式交流转直流电柜。

13、相对于现有技术，本实用新型具有的优点和积极效果是：

14、1、采用本实用新型的系统，可利用电渗原理促使土体中弱结合水及自由水流动，增大渗流速度，极大地加快土体中水分的排出，同时土体底部配合真空抽排设备排水、土体上部设置压载，使土体进一步固结密实，从而达到黏土密实作用，减少了孔隙率和含水量，增加了土体标贯击数。

15、2、采用本实用新型的系统，使得制备超硬质黏土更加科学合理，不需要添加任何外加剂和其它类土体，即可制备出土体标贯击数高、整体性好、均匀性好、无裂纹、能够满足疏浚刀具切削试验用途的超硬质黏土，并且制备工期短、土体强度可控，能够满足试验室制备高强度的超硬质黏土要求，具有重大的实践意义。

16、3、采用本实用新型的系统制备超硬质黏土，快速高效，适用高强度黏土制备的特点，且不破坏土体内部结构，制备的超硬质黏土能够满足疏浚刀具切削试验。

技术特征：

1.一种制备超硬质黏土的深度脱水干化系统，其特征在于：包括预制土箱、工作垫层、排水管、真空抽排水泵、中粗砂垫层、电渗排水板一、电渗排水板二、直流电柜和压载；

2.根据权利要求1所述的制备超硬质黏土的深度脱水干化系统，其特征在于，所述工作垫层包括一层土工布一和一层位于土工布一之上的土工膜。

3.根据权利要求1所述的制备超硬质黏土的深度脱水干化系统，其特征在于，所述排水管设置有多个，各个排水管之间间隔均匀布设。

4.根据权利要求1所述的制备超硬质黏土的深度脱水干化系统，其特征在于，所述排水管包括水平段排水管和竖直段排水管，所述水平段排水管在预制土箱边缘连接竖直段排水管；所述水平段排水管的管壁设置多个所述进水孔，且水平段排水管通长范围包裹两层滤网；所述竖直段排水管的管壁无进水孔，各个竖直段排水管顶部与真空抽排水泵的进水口相连。

5.根据权利要求1所述的制备超硬质黏土的深度脱水干化系统，其特征在于，所述电渗排水板一由滤布和滤板组成，所述滤布包裹在滤板的外表面，所述电渗排水板一内部具有通长方向的两根电极引线；电渗排水板一等间距布满黏土土体底部。

6.根据权利要求1所述的制备超硬质黏土的深度脱水干化系统，其特征在于，所述电渗排水板二的结构和电渗排水板一的结构相同，电渗排水板二等间距布满黏土土体顶部。

7.根据权利要求1所述的制备超硬质黏土的深度脱水干化系统，其特征在于，各个所述电渗排水板二上铺设一层土工布三，所述压载位于土工布三上。

8.根据权利要求1所述的制备超硬质黏土的深度脱水干化系统，其特征在于，所述压载为袋装碎石。

9.根据权利要求1所述的制备超硬质黏土的深度脱水干化系统，其特征在于，所述直流电柜为可调节式交流转直流电柜。

技术总结
本技术公开了一种制备超硬质黏土的深度脱水干化系统，包括预制土箱、工作垫层、排水管、真空抽排水泵、中粗砂垫层、电渗排水板一、电渗排水板二、直流电柜和压载；工作垫层铺设在预制土箱内底部及四周侧壁，排水管和中粗砂垫层布置在工作垫层上，排水管从预制土箱一侧边缘引出并连接真空抽排水泵；排水管水平段位于中粗砂垫层内，且设置进水孔；中粗砂垫层上依次铺设土工布二及电渗排水板一；预制土箱内装填有黏土土体，黏土土体顶部铺设电渗排水板二，电渗排水板一、电渗排水板二与直流电柜相连，形成电渗加压回路；电渗排水板二上铺设压载。本技术能够制备出满足试验室要求的超硬质黏土，土体标贯击数高，整体性好、均匀性好，无裂纹。

技术研发人员：郭喜亮,陈浩,李章超,杨正军,郑选斌,郭志勇
受保护的技术使用者：中交天津航道局有限公司
技术研发日：20230609
技术公布日：2024/4/7