一種用于電滲排水法的塑料電極管的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型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。本實(shí)用新型具有結(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】—種用于電滲排水法的塑料電極管

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及巖土工程【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。

【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、對承載力的提高也不足。
[0003]對于此類介質(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。而且前者對濾膜力學(xué)性能要求較高，否則濾膜陷入凹槽將會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]本實(shí)用新型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]本實(shí)用新型的技術(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，所述金屬絲對稱分布于導(dǎo)電塑料管管壁內(nèi)并軸向貫穿整個導(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，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10_3Ω.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]本實(shí)用新型中，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。金屬絲對稱分布在導(dǎo)電塑料管管壁內(nèi)使整個塑料管通有均勻的電流，使電場均勻分布，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，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)動的，因此當(dāng)濾層被細(xì)顆粒淤堵時，排水固結(jié)效率顯著降低；本實(shí)用新型中通過電場賦予的能量，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，水可以透過濾布后進(jìn)入凹槽沿管外壁向上流動，也可以進(jìn)入排水孔沿管內(nèi)壁向上流動。
[0018]導(dǎo)水槽為螺旋形凹槽時，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。
[0019]導(dǎo)電塑料管上開有軸向凹槽時，水可以沿軸向凹槽豎直向上流動，也可以進(jìn)入排水孔沿管內(nèi)壁向上流動。
[0020]導(dǎo)電土工織物濾層電阻率不大于10_3Ω.πι時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，本實(shí)用新型有如下特點(diǎn):
[0022]I)整個塑料電極管通有均勻的電流，使電場分布均勻，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，在施工時便于插入淤泥等處理區(qū)域，且在長度不夠時可以快速接長。
[0028]本實(shí)用新型具有結(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)施例對本實(shí)用新型作進(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I為包括聚乙烯、炭黑和石墨的材料制成，電阻率為10_3Ω.Π1。導(dǎo)電塑料管I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排列延伸到頂部，導(dǎo)電塑料管I內(nèi)直徑為20?50cm，管壁厚度0.8?I臟,波紋凸起8間距5臟,環(huán)形凹槽5深3臟。
[0040]導(dǎo)電塑料管I包含兩根金屬絲2，兩根金屬絲2位于管內(nèi)圓心對稱的位置，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塑料電極管。金屬絲選擇銅絲，直徑Imm0
[0041]導(dǎo)電塑料管I管壁的環(huán)形凸起8上均勻間隔開設(shè)排水孔4，每個環(huán)形凸起上對稱地開有4個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5_。導(dǎo)電塑料管I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I上通電時形成電場，兩根金屬絲2均通有同樣大小的電流，金屬絲2對稱分布使整個導(dǎo)電塑料管I從上至下形成均勻分布的電場；同時導(dǎo)電土工織物濾層也將傳導(dǎo)電流，自身形成電場。水流通過電場的作用而穿透濾層，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I為包括聚乙烯、炭黑和石墨的材料制成，電阻率為1(Γ3Ω.π?ο本實(shí)施例中導(dǎo)電塑料管I長為8m,形狀為螺紋管11,螺旋形凹槽6和螺旋形凸起9交錯排列從導(dǎo)電塑料管I外壁底部旋至頂部，螺紋管11內(nèi)直徑為25?55cm，管壁厚度0.7?Imm,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I包含4根金屬絲2，4根金屬絲2在管內(nèi)關(guān)于軸線對稱設(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導(dǎo)電塑料管I。金屬絲2選擇銅絲，直徑Imm0
[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上對稱地開有4個圓形排水孔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0.8X10—3 Ω.m。
[0047]當(dāng)導(dǎo)電塑料管I上通電時形成電場，4根金屬絲2均通有同樣大小的電流，金屬絲2對稱分布使整個導(dǎo)電塑料管I從上至下形成均勻分布的電場；同時導(dǎo)電土工織物濾層也將傳導(dǎo)電流，自身形成電場。水流通過電場的作用而穿透濾層，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I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I為包括聚乙烯、炭黑和石墨的材料制成，電阻率為10_3Ω.Π1。本實(shí)施例中導(dǎo)電塑料管I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I底部延伸至頂部，導(dǎo)電塑料管I長為10m，內(nèi)直徑為25?50cm，管壁厚度0.7?1.2mm,凹槽7間距3mm,凹槽深約5mm。
[0050]導(dǎo)電塑料管I包含2根金屬絲2，2根金屬絲2位于管內(nèi)軸線對稱設(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導(dǎo)電塑料管I。金屬絲2選擇銅絲，直徑
1.5mm。
[0051]導(dǎo)電塑料管I管壁的每個凹槽7上從上至下均勻間隔開設(shè)排水孔4，每個凹槽7槽底上等間距開有4個圓形排水孔4，排水孔4孔徑為3mm。導(dǎo)電塑料管I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I上通電時形成電場，2根金屬絲2均通有同樣大小的電流，金屬絲2對稱分布使整個導(dǎo)電塑料管I從上至下形成均勻分布的電場；同時導(dǎo)電土工織物濾層也將傳導(dǎo)電流，自身形成電場。水流通過電場的作用而穿透濾層，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I頂部后排出土體。
[0053]電滲排水固結(jié)速度的對比試驗(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)的時間因子分別為
1.833X10^5s^和2.雖然在同一個量級，但是試驗(yàn)表明電滲排水速率對時間因子敏感，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。由于計算所依據(jù)的理論不同(電滲固結(jié)依據(jù)電滲的能級梯度理論，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，累計排水量是其2.25倍。
[0056]以上所述，僅為本實(shí)用新型的【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)人員在本實(shí)用新型所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(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(I)、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(2)至少為兩根，所述金屬絲(2)對稱分布于導(dǎo)電塑料管⑴管壁內(nèi)并軸向貫穿整個導(dǎo)電塑料管(I)，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)蹫閺膶?dǎo)電塑料管(I)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)蹫閺膶?dǎo)電塑料管(I)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)蹫閷?dǎo)電塑料管(I)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(I)管壁上，沿管壁圓周均勻間隔設(shè)置2-4個排水孔(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⑵內(nèi)，所述排水孔(3)沿管壁圓周均勻間隔設(shè)置2-4個，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(I)底部為錐形。
9.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)電土工織物濾層電阻率不大于10_3Ω.m。
10.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:所述軸向或徑向的導(dǎo)水槽(3)開設(shè)在導(dǎo)電塑料管(I)內(nèi)壁。
【文檔編號】E02D3/11GK204000833SQ201420321593
【公開日】2014年12月10日 申請日期: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 申請人:武漢河海澤地電滲科技有限公司