一种电渗透法降低黏性土黏附性的试验装置

本发明属于电化学，尤其涉及一种电渗透法降低黏性土黏附性的试验装置。

背景技术：

1、机械化盾构、tbm掘进施工法是一种安全、高效、环保的地下施工方法，广泛用于水利、交通、采矿等领域。靠旋转并推进刀盘，通过盘形滚刀破碎岩石而使隧洞全断面一次成型的隧道。在轨道交通工程的掘进施工中，特别是在穿越有水的细粒土壤和弱岩石地层，掘进材料中的黏土矿物容易黏附在tbm金属表面，在切削装置表面结泥饼，并且可能造成掘进机堵塞，降低切削刀盘强度，影响工程进度，容易造成合同纠纷。

2、为避免机械化掘进机掘进过程中黏性矿物黏附在金属表面和掘进机堵塞，目前已应用多项技术来避免掘进机堵塞及切削刀盘结泥饼等问题，现阶段处理切削刀盘结泥饼，掘进机堵塞等问题最有效的技术是渣土改良技术，通过在土压平衡罩中注入聚合物、泡沫剂以及抗黏剂等渣土改良剂进行土体改良，渣土改良技术虽然可以解决盾构穿越部分地层的刀盘结泥饼等问题，但渣土改良技术的成功与否很大程度上取决于施工现场的地层条件，应用渣土改良技术须满足地层适配性条件进行应用，准备工作相对复杂，同时化学改良剂进行土体改良也可能会造成土壤环境污染。

3、因此，针对一般含水土质地层，避免渣土改良技术的局限性，避免土壤环境污染，需要一种应用电渗透技术对附着在金属表面的泥饼进行去除的特殊电池，应用本发明完成泥饼清除的室内试验，并将本发明原理应用于盾构、tbm，在穿越一般地层时解决黏性矿物黏附在金属表面及盾构土仓堵塞等问题，实现低能耗、无污染机械化隧道施工过程刀盘结泥饼、盾构土仓堵塞等工程难题的预防。

4、因此，亟需设计一种电渗透法降低黏性土黏附性的试验装置，用以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种电渗透法降低黏性土黏附性的试验装置，以解决上述问题，达到为实现在tbm应用提供理论依据和室内试验条件的目的。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种电渗透法降低黏性土黏附性的试验装置，包括电池框架，所述电池框架上固定连接有样品平台，所述样品平台电性连接有能源调节机构；

3、所述能源调节机构包括原电池、电解池，所述原电池与所述电解池串联，所述电解池与所述样品平台电性连接。

4、优选的，所述原电池包括依次串联的可拆卸低压电源、可拆卸接触调节电阻、数据传输器，所述可拆卸低压电源、数据传输器分别电性连接有单结ph电极，所述单结ph电极通过溶液导通部与所述电解池电性连接。

5、优选的，所述溶液导通部包括电解液储层，所述单结ph电极可拆卸固定在所述电解液储层内，所述电解液储层底端固定连接有pvc弧形导管一端，所述pvc弧形导管另一端与所述电解池固定连接，所述pvc弧形导管、电解液储层内填充有电解液，所述单结ph电极通过所述电解液与所述电解池电性连接。

6、优选的，所述数据传输器电性连接有pc端。

7、优选的，所述电解液储层外侧壁设置有梯度标尺，一个所述电解液储层侧壁连通有出水管、进水管，所述出水管位于所述进水管上方，另一个所述电解液储层侧壁连通有所述出水管。

8、优选的，所述电解池包括依次串联的功率发生器、扫描函数发生器、固态发生器，所述功率发生器电性连接有多孔青铜电极，所述多孔青铜电极与所述样品平台电性连接，所述pvc弧形导管端部与所述多孔青铜电极固定连接，一个所述单结ph电极通过电解液与所述多孔青铜电极电性连接，所述固态发生器电性连接有多孔不锈钢电极，所述多孔不锈钢电极与所述样品平台电性连接，所述pvc弧形导管端部与所述多孔不锈钢电极固定连接，一个所述单结ph电极通过电解液与所述多孔不锈钢电极电性连接。

9、优选的，所述多孔青铜电极边缘开设有若干螺栓孔，若干所述螺栓孔沿所述多孔青铜电极周向等间隔设置，所述多孔青铜电极靠近所述样品平台的一侧开设有连接凹槽，所述多孔青铜电极中部设置有多孔青铜电极渗透层。

10、与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

11、1、消除或至少减少黏土对金属表面的黏附和避免盾构堵塞。

12、2、应用电渗透技术处理黏土黏附性的方式，所需电压较小，节约能源。

13、3、突破渣土改良技术的局限性，能够应用于一般地层，可以有效的解决黏土矿物附着在盾构金属表面的难题，操作简便。

14、4、为电渗透法在盾构机上的应用提供技术支持和理论依据。

技术特征：

1.一种电渗透法降低黏性土黏附性的试验装置，其特征在于，包括电池框架(8)，所述电池框架(8)上固定连接有样品平台(17)，所述样品平台(17)电性连接有能源调节机构；

2.根据权利要求1所述的一种电渗透法降低黏性土黏附性的试验装置，其特征在于，所述原电池包括依次串联的可拆卸低压电源(1)、可拆卸接触调节电阻(2)、数据传输器(3)，所述可拆卸低压电源(1)、数据传输器(3)分别电性连接有单结ph电极(5)，所述单结ph电极(5)通过溶液导通部与所述电解池电性连接。

3.根据权利要求2所述的一种电渗透法降低黏性土黏附性的试验装置，其特征在于，所述溶液导通部包括电解液储层(14)，所述单结ph电极(5)可拆卸固定在所述电解液储层(14)内，所述电解液储层(14)底端固定连接有pvc弧形导管(13)一端，所述pvc弧形导管(13)另一端与所述电解池固定连接，所述pvc弧形导管(13)、电解液储层(14)内填充有电解液，所述单结ph电极(5)通过所述电解液与所述电解池电性连接。

4.根据权利要求2所述的一种电渗透法降低黏性土黏附性的试验装置，其特征在于，所述数据传输器(3)电性连接有pc端。

5.根据权利要求3所述的一种电渗透法降低黏性土黏附性的试验装置，其特征在于，所述电解液储层(14)外侧壁设置有梯度标尺(4)，一个所述电解液储层(14)侧壁连通有出水管(6)、进水管(7)，所述出水管(6)位于所述进水管(7)上方，另一个所述电解液储层(14)侧壁连通有所述出水管(6)。

6.根据权利要求3所述的一种电渗透法降低黏性土黏附性的试验装置，其特征在于，所述电解池包括依次串联的功率发生器(10)、扫描函数发生器(11)、固态发生器(12)，所述功率发生器(10)电性连接有多孔青铜电极(15)，所述多孔青铜电极(15)与所述样品平台(17)电性连接，所述pvc弧形导管(13)端部与所述多孔青铜电极(15)固定连接，一个所述单结ph电极(5)通过电解液与所述多孔青铜电极(15)电性连接，所述固态发生器(12)电性连接有多孔不锈钢电极(16)，所述多孔不锈钢电极(16)与所述样品平台(17)电性连接，所述pvc弧形导管(13)端部与所述多孔不锈钢电极(16)固定连接，一个所述单结ph电极(5)通过电解液与所述多孔不锈钢电极(16)电性连接。

7.根据权利要求6所述的一种电渗透法降低黏性土黏附性的试验装置，其特征在于，所述多孔青铜电极(15)边缘开设有若干螺栓孔(20)，若干所述螺栓孔(20)沿所述多孔青铜电极(15)周向等间隔设置，所述多孔青铜电极(15)靠近所述样品平台(17)的一侧开设有连接凹槽(21)，所述多孔青铜电极(15)中部设置有多孔青铜电极渗透层(22)。

技术总结
本发明属于电化学技术领域，尤其涉及一种电渗透法降低黏性土黏附性的试验装置，包括电池框架，所述电池框架上固定连接有样品平台，所述样品平台电性连接有能源调节机构；所述能源调节机构包括原电池、电解池，所述原电池与所述电解池串联，所述电解池与所述样品平台电性连接。本发明的试验装置打破了传统化学除泥饼的思想，实现电化学与盾构方向的学科交叉，提供了一种低能耗高效率电渗透去除泥饼的技术。

技术研发人员：万泽恩,李树忱,赵世森,刘日成,景少森,尹威方,王宗昊,郝思豪文松,邱凯
受保护的技术使用者：中国矿业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13