Способ электроосмотического упрочнения грунта Советский патент 1985 года по МПК E02D3/11 

со

СП СП 1 Изобретение относится к строитель ству зданий и сооружений на слабых грунтах в частности к упрочнению грунтов электроосмотическим воздействием, / Известен способ электроосмотического упрочнения грунту, включающий погружение в грунт электродов, подачу на них переменного асимметрич ного тока, отвод воды от катодного инъектора (1 . Недостатком этого способа является то, что при наложении асимметричного электрического тока на электроды из-за преимущественно, однонаправленного .градиента потенциалов между анодом и катодом грунт обезвоживается в зоне анода и происходит затухание процесса. Кроме того, в меж- электродном пространстве формируются неоднородные зоны с различными физико-механическими свойствами. Наиболее близким к предпагаемому является способ, электроосмотического упрочнения грунта, включающий погружение в грунт электродов, подачу на них напряжения постоянного тока, отвод воды от катодного электрода и введение в грунт через днодный электрод воды одновременно с подачей на электроды напряжения L2l. Однако известный способ можно использовать только при обработке массивов большой мощности, где капилляр ное смачивание может осуществляться водой из нижележащих участков водосодержащей порода. При обработке мас сивов небольшой мощности и отсутствии в нижележащем слое водосодержащей породы этот способ применить нельзя. Кроме того,, указанный способ не обеспечивает равномерного закрепления и уплотнения грунта между электродами и длителен по времени. Цель изобретения - повьшение производительности и физико-механических показателей грунта. Поставленная цель достигается тем что согласно способу электроосмоти- ческого упрочнения грунта, включающему погружение в грунт электродов, подачу на них напряжений постоянного тока, отвод воды от катодного электрода и введение в грунт через анодны электрод воды одновременно с подачей на электроды напряжения, воду вводят в виде острого пара под давлением 0,4-0,5 МПа, причем введение пара ос 55 Ществляют до момента достижения наибольшей величины показателя рН в отводимой от катодного электрода воде. На фиг.1 изображен участок обрабатываемого массива грунта с заглубленными электродами; на фиг.2 - то . же, процесс-его электроосмотического уплотнения; на фиг.3.- то же, после завершения электроосмотического уплотнения. Способ осуществляют следующим образом. На обрабатываемом участке 1 массива грунта на необходимую глубину, которая подлежит обработке, устанавливают электроды анодный 2 и катодный 3. Электроды 2 и 3 представляют из себя металлические трубы, имекщие перфорацию в зоне обработки грунта. После заглубления электроды 2 и 3 подключают к источнику тока (не показан) и одновременно осуществляют насыщение анодной зоны 4 массива грунта через электрод 2 острым водяным паром от парогенератора (не показан). При этом через анодный электрод 2 подают водяной пар под давлением,- а из катоднога электрода 3 осуществляют отбор воды. Оптимальные значения давлений пара - 0,4-0,5 МПа, снижение давления ниже 0,4 МПа приводит к недостаточному увлажнению анодной зоны 4 и -способствует- быстрому зат-ухагиию электроосмоса. Повышение давления выше 0,5 МПа приводит к быстрому обессоливанию анодной зоны и также к затуханию электроосмоса Количест:во расходуемого при этом пара в каждом конкретном .случае определяется физико- механическими- свойствами грунта: активной пористостью, проницаемостью и адсорбционной способностью. Под влиянием электрического тока молекулы воды отжимаются от анодного электрода 2 в сторону катодного электрода 3 (стрелки на фиг,2). При насыщении анодной зоны 4 водяным паром происходит его конденсация и превращение в горячую, дистиллированную воду, которая хорошо растворяет природные соли, содержащиеся, в уплотняемом грунте и нерастворимые в холодной воде. Эта вода из анодной зоны 4 поступает в катодную зону 5, откуда через катодный электрод 3 ее отбирают. Таким образом, дистиллированная вода обогащается солями и служит проводником электрического тока второго J1 рода, спосоГн;твуя длительному процессу электроосмоса, приводящему к равнопрочному уплотнению массива грунта в пространстве между электродами 2 и 3. При совместном воздействии элект- рического тока и острого пара практически во всем объема зоны обработки происходит осушение массива до максимальной молекулярной влагоемкости, достижение которой без насыщения анодной зоны паром невозможно. Одновременно происходит перераспределение солей, растворенных в природной воде и содержащихся в грунте. В результате этого перераспределения изменяется реакция среды в зонах, примыкающих к анодному 2 .и катодному 3 электродам таким образом, что в зоне 4.величина показателя рН уменьшается, а в зоне 5 увеличивается, , Изменение реакции оказывает существенное влияние на увеличение проч носТи грунта, поскольку способствует образованию новых веществ окислов и гидроокислов железа, кальция, алюминия и других. При достижении наибольг шего значения рН воды, отбираемой из катодной зоны 5,- подачу пара в анодную зону 4 прекращают, а процесс электроосмоса продолжают до его полного затухания, т.е. до стадии максимального возможного-уплотнения грунта на обрабатываемом участке. П р и м е р. На участке работ осу ществляют упрочнение суглинистого грунта мощностью до 20 м с естественной влажностью 24%, сопротивлением сдвигу 0,4 Ща и углом внутреннего трения 4 . В качестве анодного электрода используют трубу . Ч l08 мм перфорированную в зоне обработки

Продолжительность обработки, сут 554 грунта, а в качестве.катодного электрода - трубу ф 146 мм, также перфорированная в нижней части. Расстояние между электродами 3 м, а их заглубление 10 м. Напряжение источника питания 6 В при силе тока 0,3 А. Для образования пара используют парогенег ратор, который подает пар под давпением 0,4 и 0,5 МПа, а также при величине давления вьше и ниже этого диапазона. Работы проводят одновременна по предлагаемому и известному способам. Результаты изменения величин физико-механических показателей грунта при различном-давлении острого пара приведены в табл.1. Т а б л и ц аД Согласно табл,1 лучшие показатели физико-механических свойств .грунта достигаются при давлении пара 0,4- 0,5 МПа. Характер изменения физико-механических свойств грунта по времени и показателя рН в катодной зоне приве- дены в табл.2. Таблица 2

СПОСОБ ЭЛЕКТРООСМОТИЧЕСКОГО УПРОЧНЕНИЯ ГРУНТА, включающий погруж ение в грунт электродов, подачу на них напряження постоянного тока, отвод воды от катодного электрода и введение в грунт через анодный электрод воды одновременно с подачей на электроды напряжения, о т. л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью повышения производительности и физико-механических показателей грунта, воду вводят в виде острого пара под давлением 0,4-0,5 МПа, причем введение пара осуществляют:до момента достижения наибольшей величины показателя i рН в отводимой от катодного электрода воде. (Л

0,50 1,20 2,10 2,80

0,48 1,00 1,70 2,10 7,4 7,8 8,5 9,4

Согласно приведенным в табл.2 показателям следует,, что в процессе

2,92 2,94 2,95 2,24 2,80 2,84 9,2- 7,8 2,24

электроосмотической обработки грунта уже через 4 сут бьшо достигнуто мак$11симальное значение показателя рН в воде, отбираемой из катодной зоны. На основании этого дальнейшая подача острого пара в грунт бьша прекращена. Как видно из табл.2, грунт, обработанный по предлагаемому способу, имеет 90% объема, расположенного межВода5 ду анодным и катодным электродами, по известному - лишь 40%. Практическое применение предлагаемого способа позволит более быстро и равномерно упрочнять грунт с одновременным повьш1ением его физикомеханических показателей и в значительно большем объеме, чем по известному способу.