一種用于電滲排水法的塑料電極管的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于電滲排水法的塑料電極管，其特征在于，包括：導(dǎo)電塑料管、金屬絲和導(dǎo)電土工織物濾層，所述導(dǎo)電塑料管壁上設(shè)置有軸向或徑向的導(dǎo)水槽，所述金屬絲至少為兩根，所述金屬絲稱分布于導(dǎo)電塑料管管壁內(nèi)并軸向貫穿整個(gè)導(dǎo)電塑料管，所述導(dǎo)電土工織物濾層包裹導(dǎo)電塑料管，所述導(dǎo)電塑料管外壁均勻間隔開設(shè)排水孔。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、耐腐蝕、排水空間大、力學(xué)性能好、防淤堵、排水效率高的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及巖土工程【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地指一種用于電滲排水法的塑料電極管。 -種用于電滲排水法的塑料電極管

【背景技術(shù)】
[0002] 軟土、淤泥、污泥、尾礦等高含水量低水力滲透性細(xì)顆粒介質(zhì)，其排水固結(jié)非常困 難。傳統(tǒng)的排水固結(jié)方法是真空預(yù)壓和堆載預(yù)壓，但是對(duì)于高含水量低水力滲透性的細(xì)顆 粒介質(zhì)，傳統(tǒng)的方法速度慢、作用深度有限、對(duì)承載力的提高也不足。
[0003] 對(duì)于此類介質(zhì)組成的軟土地基，電滲法是一種非常有潛力的方法，然而電滲法自 第一次被發(fā)現(xiàn)至今已有兩百多年歷史?，F(xiàn)有技術(shù)中，中國專利CN201210197981. 4、中國專利 申請(qǐng)201310120362. X先后公開了兩種電滲電極。前者公開了一種導(dǎo)電塑料排水板，一種既 能充當(dāng)耐腐蝕電極、又能提供排水通氣通道的導(dǎo)電塑料排水板，由于板上排水凹槽空間較 小，排水量十分有限；排水板由于其形狀在施工中布置非常不便，且本身強(qiáng)度低，影響施工 效率；一段時(shí)間后介質(zhì)覆在濾膜表面堵住濾孔，阻礙了水的進(jìn)入減小了排水量。而且前者對(duì) 濾膜力學(xué)性能要求較高，否則濾膜陷入凹槽將會(huì)減小排水凹槽的空間，影響排水效率。后者 公開了一種分段式導(dǎo)電管，滿足了施工環(huán)境要求的耐腐蝕性，但其中電源線直接連接導(dǎo)電 管導(dǎo)致電場(chǎng)由上到下分布逐漸減弱，排水效率較低；而且導(dǎo)電管由石墨材質(zhì)制成，韌性、塑 性等力學(xué)性能較差，進(jìn)一步限制了其在工程實(shí)際的應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的就是要解決上述【背景技術(shù)】的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、耐腐蝕、排水 空間大、力學(xué)性能好的用于電滲排水法的塑料電極管。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種用于電滲排水法的塑料電極管，其特征在于，包括：導(dǎo) 電塑料管、金屬絲和導(dǎo)電土工織物濾層，所述導(dǎo)電塑料管壁上設(shè)置有軸向或徑向的導(dǎo)水槽， 所述金屬絲至少為兩根，所述金屬絲對(duì)稱分布于導(dǎo)電塑料管管壁內(nèi)并軸向貫穿整個(gè)導(dǎo)電塑 料管，所述導(dǎo)電土工織物濾層包裹導(dǎo)電塑料管，所述導(dǎo)電塑料管外壁均勻間隔開設(shè)排水孔。
[0006] 優(yōu)選的，所述徑向?qū)蹫閺膶?dǎo)電塑料管外壁底部延伸到頂部相互平行的環(huán)形凹 槽。
[0007] 優(yōu)選的，所述徑向?qū)蹫閺膶?dǎo)電塑料管外壁底部旋至頂部的螺旋形凹槽。
[0008] 優(yōu)選的，所述軸向?qū)蹫閷?dǎo)電塑料管外壁沿圓周均勻間隔設(shè)置的軸向凹槽。
[0009] 進(jìn)一步的，所述排水孔設(shè)置于導(dǎo)電塑料管管壁上，沿管壁圓周均勻間隔設(shè)置2-4 個(gè)排水孔。
[0010] 進(jìn)一步的，所述排水孔設(shè)置于軸向凹槽內(nèi)，所述排水孔沿管壁圓周均勻間隔設(shè)置 2-4個(gè)，所述排水孔沿軸向等距離重復(fù)設(shè)置。
[0011] 優(yōu)選的，所述金屬絲為銅絲。
[0012] 優(yōu)選的，所述導(dǎo)電塑料管底部為錐形。
[0013] 優(yōu)選的，所述導(dǎo)電土工織物濾層電阻率不大于1(Γ3Ω · m。
[0014] 優(yōu)選的，所述軸向或徑向的導(dǎo)水槽開設(shè)在導(dǎo)電塑料管內(nèi)壁。
[0015] 本發(fā)明中，采用導(dǎo)電土工織物濾層包裹導(dǎo)電塑料管，不僅能過濾進(jìn)入導(dǎo)電塑料管 的水，而且解決了現(xiàn)有技術(shù)中濾膜容易淤堵的問題。金屬絲對(duì)稱分布在導(dǎo)電塑料管管壁內(nèi) 使整個(gè)塑料管通有均勻的電流，使電場(chǎng)均勻分布，提高排水效率。水透過濾布后沿外壁導(dǎo)水 槽或進(jìn)入排水孔內(nèi)向上流動(dòng)，至介質(zhì)表層后通過管道排出。
[0016] 傳統(tǒng)的預(yù)壓排水固結(jié)，水流是通過水力梯度的作用運(yùn)動(dòng)的，因此當(dāng)濾層被細(xì)顆粒 淤堵時(shí)，排水固結(jié)效率顯著降低；本發(fā)明中通過電場(chǎng)賦予的能量，土中水可以自行穿透導(dǎo)電 土工織物濾層，通過塑料電極管表面和內(nèi)部的排水通道排出，而不需要依靠水力梯度，即真 空排水或堆載預(yù)壓排水，而且電滲系數(shù)與顆粒粒徑無關(guān)，即使濾層上附著了細(xì)顆粒，水流仍 然可以通過電場(chǎng)的作用而穿透濾層，進(jìn)入管狀的排水通道，從而排出土體，用電滲的特性解 決了長期以來難以克服的濾層淤堵問題。導(dǎo)電土工織物濾層不需要考慮傳統(tǒng)土工布中的每 平米克重、強(qiáng)度及等效孔徑等問題，因?yàn)閷?dǎo)電土工織物是否嵌入排水凹槽或者是否被細(xì)顆 粒堵塞都不影響排水，保證其一定的導(dǎo)電性即可。
[0017] 導(dǎo)水槽為環(huán)形凹槽時(shí)，水可以透過濾布后進(jìn)入凹槽沿管外壁向上流動(dòng)，也可以進(jìn) 入排水孔沿管內(nèi)壁向上流動(dòng)。
[0018] 導(dǎo)水槽為螺旋形凹槽時(shí)，水透過濾布后進(jìn)入螺紋凹槽后沿螺紋凹槽向上旋至導(dǎo)電 塑料管頂部，也可以進(jìn)入排水孔沿管內(nèi)壁向上流動(dòng)。
[0019] 導(dǎo)電塑料管上開有軸向凹槽時(shí)，水可以沿軸向凹槽堅(jiān)直向上流動(dòng)，也可以進(jìn)入排 水孔沿管內(nèi)壁向上流動(dòng)。
[0020] 導(dǎo)電土工織物濾層電阻率不大于1〇_3Ω ·πι時(shí)可以賦予水流足夠的能量穿過濾層。
[0021] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有如下特點(diǎn)：
[0022] 1)整個(gè)塑料電極管通有均勻的電流，使電場(chǎng)分布均勻，排水效率提高，可達(dá)到 0· 7m3/h ?4. 5m3/h (管徑 20cm ?50cm，流速 0· 006m/s);
[0023] 2)塑料電極管將金屬材料包裹在導(dǎo)電塑料及導(dǎo)電土工織物濾層之內(nèi)，解決了材料 腐蝕問題；
[0024] 3)塑料電極管管壁上提供了導(dǎo)水槽，增大了排水排氣通道；
[0025] 4)外包的導(dǎo)電土工織物濾層解決了傳統(tǒng)電極濾層的淤堵問題；
[0026] 5)塑料電極管由于其材料自身力學(xué)強(qiáng)度較高，長度一般可為6-10m ;
[0027] 6)塑料電極管底部為錐形，在施工時(shí)便于插入淤泥等處理區(qū)域，且在長度不夠時(shí) 可以快速接長。
[0028] 本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、耐腐蝕、排水空間大、力學(xué)性能好、防淤堵、排水效率高的優(yōu) 點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029] 圖1實(shí)施例1中塑料電極管俯視圖
[0030] 圖2實(shí)施例1中塑料電極管剖面圖
[0031] 圖3實(shí)施例1中塑料電極管主視圖
[0032] 圖4實(shí)施例2中塑料電極管俯視圖
[0033] 圖5實(shí)施例2中塑料電極管主視圖
[0034] 圖6實(shí)施例3中塑料電極管俯視圖
[0035] 圖7實(shí)施例3中塑料電極管主視圖
[0036] 1.導(dǎo)電塑料管2.金屬絲3.導(dǎo)水槽4.排水孔5.環(huán)形凹槽6.螺旋形凹槽7.軸向 凹槽8.環(huán)形凸起9.螺旋形凸起10.波紋管11.螺紋管12.軸向凸起。

【具體實(shí)施方式】
[0037] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0038] 實(shí)施例1
[0039] 如圖1-3所示，本實(shí)施例中導(dǎo)電塑料管1為包括聚乙烯、炭黑和石墨的材料制成， 電阻率為1〇_ 3Ω ·Π 1。導(dǎo)電塑料管1長為6m，形狀為波紋管10,環(huán)形凹槽5和環(huán)形凸起8從 波紋管10管底部相互平行交錯(cuò)排列延伸到頂部，導(dǎo)電塑料管1內(nèi)直徑為20?50cm，管壁厚 度0. 8?1_，波紋凸起8間距5_，環(huán)形凹槽5深3_。
[0040] 導(dǎo)電塑料管1包含兩根金屬絲2,兩根金屬絲2位于管內(nèi)圓心對(duì)稱的位置，金屬絲 2包裹在導(dǎo)電塑料之內(nèi)，且從上到下沿軸向貫穿整個(gè)塑料電極管。金屬絲選擇銅絲，直徑 lmm〇
[0041] 導(dǎo)電塑料管1管壁的環(huán)形凸起8上均勻間隔開設(shè)排水孔4,每個(gè)環(huán)形凸起上對(duì)稱 地開有4個(gè)圓形或梅花形排水孔4,排水孔4孔徑與環(huán)形凸起8間距同為5mm。導(dǎo)電塑料管 1包導(dǎo)電土工織物濾層，導(dǎo)電土工織物濾層由導(dǎo)電聚合物纖維由針刺或編織工藝制成，電阻 率為 0· 7Χ10_3Ω · m。
[0042] 當(dāng)導(dǎo)電塑料管1上通電時(shí)形成電場(chǎng)，兩根金屬絲2均通有同樣大小的電流，金屬絲 2對(duì)稱分布使整個(gè)導(dǎo)電塑料管1從上至下形成均勻分布的電場(chǎng)；同時(shí)導(dǎo)電土工織物濾層也 將傳導(dǎo)電流，自身形成電場(chǎng)。水流通過電場(chǎng)的作用而穿透濾層，從排水孔4進(jìn)入管狀的排水 通道，從而排出土體。水流也可通過電場(chǎng)的作用而穿透濾層進(jìn)入環(huán)形凹槽8,再沿波紋管10 和導(dǎo)電土工織物濾層向上運(yùn)動(dòng)后排出土體。
[0043] 實(shí)施例2
[0044] 如圖4-5所示，本實(shí)施例中導(dǎo)電塑料管1為包括聚乙烯、炭黑和石墨的材料制成， 電阻率為1(Γ 3Ω ·ηι。本實(shí)施例中導(dǎo)電塑料管1長為8m,形狀為螺紋管11,螺旋形凹槽6和 螺旋形凸起9交錯(cuò)排列從導(dǎo)電塑料管1外壁底部旋至頂部，螺紋管11內(nèi)直徑為25?55cm， 管壁厚度〇· 7?1mm，螺旋形凸起9間距4mm，螺旋形凹槽6約2. 5mm。
[0045] 導(dǎo)電塑料管1包含4根金屬絲2,4根金屬絲2在管內(nèi)關(guān)于軸線對(duì)稱設(shè)置，金屬絲 包裹在導(dǎo)電塑料之內(nèi)，且從上到下沿軸向貫穿整個(gè)導(dǎo)電塑料管1。金屬絲2選擇銅絲，直徑 lmm〇
[0046] 螺紋管11管壁的螺旋形凸起9上均勻間隔開設(shè)排水孔4,螺旋形凸起9上對(duì)稱地 開有4個(gè)圓形排水孔4,排水孔4孔徑為3_。螺紋管11外包導(dǎo)電土工織物濾層，導(dǎo)電土工 織物濾層由導(dǎo)電聚合物纖維由針刺或編織工藝制成，電阻率為〇. 8 X 1(Γ3 Ω · m。
[0047] 當(dāng)導(dǎo)電塑料管1上通電時(shí)形成電場(chǎng)，4根金屬絲2均通有同樣大小的電流，金屬絲 2對(duì)稱分布使整個(gè)導(dǎo)電塑料管1從上至下形成均勻分布的電場(chǎng)；同時(shí)導(dǎo)電土工織物濾層也 將傳導(dǎo)電流，自身形成電場(chǎng)。水流通過電場(chǎng)的作用而穿透濾層，從排水孔4進(jìn)入管狀的排水 通道，從而排出土體。水流還可以透過濾布后進(jìn)入螺旋形凹槽6,沿螺旋形凹槽6向上旋至 導(dǎo)電塑料管1頂部后排出土體。
[0048] 實(shí)施例3
[0049] 如圖6-7所示，本實(shí)施例中導(dǎo)電塑料管1為包括聚乙烯、炭黑和石墨的材料制成， 電阻率為1(Γ 3Ω ·πι。本實(shí)施例中導(dǎo)電塑料管1上軸向凹槽7和軸向凸起12沿管周均勻間 隔設(shè)置并且從導(dǎo)電塑料管1底部延伸至頂部，導(dǎo)電塑料管1長為l〇m，內(nèi)直徑為25?50cm， 管壁厚度〇· 7?1. 2謹(jǐn)，凹槽7間距3謹(jǐn)，凹槽深約5謹(jǐn)。
[0050] 導(dǎo)電塑料管1包含2根金屬絲2, 2根金屬絲2位于管內(nèi)軸線對(duì)稱設(shè)置，金屬絲2 包裹在導(dǎo)電塑料之內(nèi)，且從上到下沿軸向貫穿整個(gè)導(dǎo)電塑料管1。金屬絲2選擇銅絲，直徑 1. 5mm〇
[0051] 導(dǎo)電塑料管1管壁的每個(gè)凹槽7上從上至下均勻間隔開設(shè)排水孔4,每個(gè)凹槽 7槽底上等間距開有4個(gè)圓形排水孔4,排水孔4孔徑為3mm。導(dǎo)電塑料管1外包導(dǎo)電 土工織物濾層，導(dǎo)電土工織物濾層由導(dǎo)電聚合物纖維由針刺或編織工藝制成，電阻率為 0· 9Χ1(Γ3Ω · m。
[0052] 當(dāng)導(dǎo)電塑料管1上通電時(shí)形成電場(chǎng)，2根金屬絲2均通有同樣大小的電流，金屬絲 2對(duì)稱分布使整個(gè)導(dǎo)電塑料管1從上至下形成均勻分布的電場(chǎng)；同時(shí)導(dǎo)電土工織物濾層也 將傳導(dǎo)電流，自身形成電場(chǎng)。水流通過電場(chǎng)的作用而穿透濾層，從排水孔4進(jìn)入管狀的排水 通道，從而排出土體。水流還可以透過濾布后進(jìn)入凹槽7,沿凹槽7向上直接流至導(dǎo)電塑料 管1頂部后排出土體。
[0053] 電滲排水固結(jié)速度的對(duì)比試驗(yàn)
[0054] 以兩塊18mX 18m面積，6m深的吹填淤泥，分別用普通導(dǎo)電排水板和導(dǎo)電塑料管進(jìn) 行電滲排水固結(jié)的對(duì)比曲線。導(dǎo)電塑料管和普通導(dǎo)電排水板電滲固結(jié)的時(shí)間因子分別為 1. 833X ΙΟ?和2. 433X ΙΟ?，雖然在同一個(gè)量級(jí)，但是試驗(yàn)表明電滲排水速率對(duì)時(shí)間因 子敏感，導(dǎo)電塑料管的排水速率系數(shù)是普通導(dǎo)電排水板的1. 33倍，而累計(jì)排水量是普通導(dǎo) 電排水板的1.76倍。
[0055] 用普通排水管和導(dǎo)電排水管進(jìn)行排水固結(jié)的速度對(duì)比，普通排水管是在水力梯度 作用下排水，排水速度取決于土體的水力滲透系數(shù)，對(duì)于吹填淤泥，根據(jù)其水力滲透系數(shù)的 不同，電滲排水的速度可達(dá)水力梯度作用下排水的10?100倍，甚至更高。由于計(jì)算所依 據(jù)的理論不同（電滲固結(jié)依據(jù)電滲的能級(jí)梯度理論，水力梯度作用下的固結(jié)依據(jù)泰沙基的 預(yù)壓固結(jié)理論），本試驗(yàn)中導(dǎo)電塑料管的排水速率是普通排水管的52. 14倍，累計(jì)排水量是 其2. 25倍。
[0056] 以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，應(yīng)當(dāng)指出，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在 本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之 內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于電滲排水法的塑料電極管，其特征在于，包括：導(dǎo)電塑料管（1)、金屬絲（2) 和導(dǎo)電土工織物濾層，所述導(dǎo)電塑料管壁上設(shè)置有軸向或徑向的導(dǎo)水槽（3)，所述金屬絲 ⑵至少為兩根，所述金屬絲⑵對(duì)稱分布于導(dǎo)電塑料管⑴管壁內(nèi)并軸向貫穿整個(gè)導(dǎo)電塑 料管（1)，所述導(dǎo)電土工織物濾層包裹導(dǎo)電塑料管，所述導(dǎo)電塑料管外壁均勻間隔開設(shè)排水 孔⑷。
2. 如權(quán)利要求1所述的用于電滲排水法的塑料電極管，其特征在于：所述徑向?qū)?為從導(dǎo)電塑料管（1)外壁底部延伸到頂部相互平行的環(huán)形凹槽（5)。
3. 如權(quán)利要求1所述的用于電滲排水法的塑料電極管，其特征在于：所述徑向?qū)?為從導(dǎo)電塑料管（1)外壁底部旋至頂部的螺旋形凹槽（6)。
4. 如權(quán)利要求1所述的用于電滲排水法的塑料電極管，其特征在于：所述軸向?qū)?為導(dǎo)電塑料管（1)外壁沿圓周均勻間隔設(shè)置的軸向凹槽（7)。
5. 如權(quán)利要求2或3所述的用于電滲排水法的塑料電極管，其特征在于：所述排水孔 設(shè)置于導(dǎo)電塑料管（1)管壁上，沿管壁圓周均勻間隔設(shè)置2-4個(gè)排水孔（3)。
6. 如權(quán)利要求4所述的用于電滲排水法的塑料電極管，其特征在于：所述排水孔設(shè)置 于軸向凹槽（7)內(nèi)，所述排水孔（3)沿管壁圓周均勻間隔設(shè)置2-4個(gè)，所述排水孔（3)沿軸 向等距離重復(fù)設(shè)置。
7. 如權(quán)利要求1所述的用于電滲排水法的塑料電極管，其特征在于：所述金屬絲（2) 為銅絲。
8. 如權(quán)利要求1所述的用于電滲排水法的塑料電極管，其特征在于：所述導(dǎo)電塑料管 (1)底部為錐形。
9. 如權(quán)利要求1-8所述的任一用于電滲排水法的塑料電極管，其特征在于：所述導(dǎo)電 土工織物濾層電阻率不大于1(Γ3Ω · m。
10. 如權(quán)利要求1-4所述的任一用于電滲排水法的塑料電極管，其特征在于：所述軸向 或徑向的導(dǎo)水槽（3)開設(shè)在導(dǎo)電塑料管（1)內(nèi)壁。
【文檔編號(hào)】E02D3/11GK104088272SQ201410269863
【公開日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年6月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月16日
【發(fā)明者】莊艷峰, 陳文 , 王有成, 楊宏武 申請(qǐng)人:武漢河海澤地電滲科技有限公司