[发明专利]一种掺砾料大三轴试验电渗固结法

说明书

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已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、较低的压缩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300mm×600mm。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，大大缩短了固结时间，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。

附图说明

图1-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。

具体实施方式

将本发明的方法用于掺砾心墙料大三轴试验，其仪器装置如图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。