CN105548264A - 一种室内污染土电渗排水加固装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种室内污染土电渗排水加固装置，包括计算机、主控装置、程控电源箱、数据检测单元、沉降测量支架和土体试验盒；本发明装置由计算机统一管理，且主控装置与计算机之间采用无线通信，可对土体试验盒的污染土电渗排水加固情况进行集中无间断监控，无需人工定时查看、方便高效、数据精确且能保证长期安全可靠运行。主控装置可根据检测到的实时电渗回路的电流数据对程控电源箱的电压进行自动逐级升高，可准确把握加载电压的时间节点，使电渗加固效果更好。通过矩形框架结构的试验支架和支撑板，土体试验盒的高度和位置以及数显百分表的位置可任意调节，并且可以满足不同试验尺寸的要求，可以方便地测量沉降和自动采集记录试验数据。

Description

一种室内污染土电渗排水加固装置

技术领域

本发明属于室内加固土体试验仪器领域，涉及一种室内污染土电渗排水加固装置。

背景技术

随着城市建设的加快，生活源污染土被开发为建筑场地，一般粉土等污染后性质变化不明显，但是粘土被污染后性质变化明显，其比重、液塑限、孔隙比等土性参数都会发生较大的变化，对有机质土的电渗排水加固效果研究表明其与普通粘土电渗加固效果有较大不同，对污染土电渗加固的室内试验研究尤为重要。

目前在污染土室内电渗排水加固、污染物去除试验过程中，土体试验盒MillerSoilBox装置应用比较广泛，但是在进行土体电渗排水加固过程中往往需要测量土体的沉降，单独焊接支架安装百分表往往和MillerSoilBox装置不相匹配，测量数据不够准确。除此之外，电渗试验过程中往往需要每隔一定时间进行读数，需要有人员一直看守，这样很耗费时间精力，往往使得试验不够高效。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种室内污染土电渗排水加固装置。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种室内污染土电渗排水加固装置，包括计算机、主控装置、程控电源箱、数据检测单元、沉降测量支架和土体试验盒；所述主控装置设有无线通信模块，所述主控装置通过无线通信模块与计算机进行无线通信；所述数据检测单元包括电压检测模块、电流检测模块、电子称检测模块和土体沉降检测模块；所述程控电源箱和数据检测单元均与主控装置相连；所述电压检测模块与程控电源箱并联，用于检测电渗回路的电压并传输给主控模块；所述电流检测模块与程控电源箱串联，用于检测电渗回路的电流并传输给主控装置；通过电压检测模块和电流检测模块，可以方便试验人员分析电渗排水的加固效果和异常情况。

所述沉降测量支架为矩形框架结构，四个竖杆上架设高度可调的土体试验盒支撑板，上部两个相对的横杆之间架设可沿横杆长度方向滑动的调节杆，调节杆上架设两个可沿调节杆滑动的L形固定支架，数显百分表固定在L形固定支架的横杆上；所述土体试验盒固定在土体试验盒支撑板上；土体试验盒的左下方放置程控电源箱，右下方放置电子称；所述电子称与电子称检测模块相连，电子称上放置烧杯；所述电子称检测模块用于检测电渗的排水量，将检测数据传输给主控模块。

所述土体试验盒的一侧放置阳极，另一侧放置阴极，所述阳极和阴极为板状电极，在阴极上钻取若干排水孔，在阴极外侧包裹土工布；土工布外侧设有水收集槽，水收集槽的底部中间开有小孔，水收集槽通过排水导管连接烧杯；所述数显百分表置于土体试验盒内部土体表面，数显百分表与土体沉降检测模块相连，所述土体沉降检测模块用于检测土体的沉降情况，将检测数据传输给主控模块。

进一步地，所述土体试验盒为MillerSoilBox有机玻璃箱，其内边缘尺寸为186mm×100mm×97mm；所述阳极和阴极的尺寸为97mm×97mm×2mm，在阴极上钻取若干阵列式排布的直径为5mm的小孔；阴极和阳极之间间距17cm。

进一步地，主控装置根据电流检测模块检测到的实时电渗回路的电流数据，对程控电源箱的电压进行自动逐级升高，可准确把握加载电压的时间节点，从而使电渗加固效果更好。

进一步地，所述主控模块和程控电源箱进行有线通信，可实现信号的可靠传输和控制；所述主控装置的无线通信模块为GSM/GPRS通信模块。

进一步地，所述电流检测模块采用数显电流计，数显电流计既可用于直观显示数据，又可将数据传输给主控模块。

进一步地，所述电压检测模块采用数显电压计，数显电压计既可用于直观显示数据，又可将数据传输给主控模块。

进一步地，所述数显百分表、电流检测模块和电压检测模块通过同一通信总线与主控模块进行通信，该设置可简化结构，有效利用主控模块的通信接口。

一种利用上述装置进行室内污染土电渗排水加固的方法，包括以下步骤：

(1)通过土体实验盒支撑板调节土体试验盒的高度，将阳极和阴极分别放置在土体试验盒的两侧，在阴极和阳极之间分层填好试验土体；

(2)将阳极和阴极分别与程控电源箱的正负极连接，并将电流检测模块与程控电源箱串联用于检测电渗回路的电流，将电压检测模块与程控电源箱并联用于检测电渗回路的电压；

(3)将数显百分表通过L形固定支架固定在土体试验盒内部土体表面，记录土体的沉降；

(4)将烧杯和电子称放置在阴极右下方相应位置；

(5)将电流检测模块、电压检测模块、数显百分表和电子称检测模块分别与主控模块有线相连；

(6)接通程控电源箱进行电渗，主控装置2按照设定的时间间隔，逐级升高程控电源箱的电压；

(7)电流检测模块、电压检测模块、数显百分表和电子称检测模块将检测数据传回至主控模块；主控模块通过无线通信模块与计算机进行无线通信；

(8)试验结束后，在土体试验盒内部阵列式取样，之后烘干测量取样土体的含水量；

(9)对电流检测模块、电压检测模块、数显百分表和电子称检测模块采集的数据进行分析，得到电渗排水的加固效果。

进一步地，所述步骤6中逐级加压的方式具体：程控电源箱提供15V的初始电源电压进行电渗，3h后加压到20V，6h后加压到25V，再过6h，加压到30V直到电渗结束，具体电压数值可以根据试验情况调节。

进一步地，所述步骤6中逐级加压的方式具体：程控电源箱提供15V的初始电源电压进行电渗，初始电流为kA,当电流检测模块检测到的电流降到0.4kA时，加压到20V，直到电渗结束，具体电压数值可以根据试验情况调节。逐级加压法相比采用不变电压的处理方式，可改善电渗处理效果。

本发明的有益效果是：

第一：本发明室内污染土电渗排水加固装置由计算机来统一管理主控装置下的节点装置的工作状态，且主控装置与计算机之间采用无线通信，这样可对土体试验盒的污染土电渗排水加固情况进行集中无间断监控，无需人工定时查看、方便高效、数据精确且能保证长期安全可靠运行。

第二：主控装置还可以根据电流检测模块检测到的实时电渗回路的电流数据，对程控电源箱的电压进行自动逐级升高，相比传统方法可准确把握加载电压的时间节点，从而使电渗加固效果更好。

第三：通过矩形框架结构的试验支架和支撑板，土体试验盒的高度和位置以及数显百分表的位置都可以在平面内任意调节，并且可以满足不同试验尺寸的要求，可以方便地测量沉降和自动采集记录试验数据，极大的节省人力物力并提高试验效率。

附图说明

图1为本发明一种室内污染土电渗排水加固装置的结构示意图；

图2为本发明一种室内污染土电渗排水加固装置的功能原理图；

图3为本发明一种室内污染土电渗排水加固装置试验盒的俯视图；

图中：1-计算机，2-主控装置，3-土体试验盒，4-阳极，5-阴极，6-水收集槽，7-沉降测量支架，8-数显百分表，9-程控电源箱，10-电压检测模块，11-电流检测模块，12-电子称检测模块，13-烧杯，14-电子称，15-排水导管，16-土体沉降检测模块，17-无线通信模块，71-土体试验盒支撑板，72-调节杆，73-L形固定支架。

具体实施方式

下面结合附图，并结合实施例对本发明做进一步的说明。

如图1-3所示，本发明提供的一种室内污染土电渗排水加固装置，包括计算机1、主控装置2、程控电源箱9、数据检测单元、沉降测量支架7和土体试验盒3；所述主控装置2设有无线通信模块17，所述主控装置2通过无线通信模块17与计算机1进行无线通信；所述数据检测单元包括电压检测模块10、电流检测模块11、电子称检测模块12和土体沉降检测模块16；所述程控电源箱9和数据检测单元均与主控装置2相连；所述电压检测模块10与程控电源箱7并联，用于检测电渗回路的电压并传输给主控模块2；所述电流检测模块11与程控电源箱7串联，用于检测电渗回路的电流并传输给主控装置2；主控装置2根据电流检测模块11检测到的实时电渗回路的电流数据，对程控电源箱7的电压进行自动逐级升高，可准确把握加载电压的时间节点，从而使电渗加固效果更好；通过电压检测模块10和电流检测模块11，可以方便试验人员分析电渗排水的加固效果和异常情况。

所述沉降测量支架7为矩形框架结构，四个竖杆上架设高度可调的土体试验盒支撑板71，上部两个相对的横杆之间架设可沿横杆长度方向滑动的调节杆72，调节杆72上架设两个可沿调节杆滑动的L形固定支架73，数显百分表8固定在L形固定支架73的横杆上；所述土体试验盒3固定在土体试验盒支撑板71上；土体试验盒3的左下方放置程控电源箱9，右下方放置电子称14；所述电子称14与电子称检测模块12相连，电子称14上放置烧杯13；所述电子称检测模块12用于检测电渗的排水量，将检测数据传输给主控模块2。

所述土体试验盒3的一侧放置阳极4，另一侧放置阴极5，所述阳极4和阴极5为板状电极，在阴极5上钻取若干排水孔，在阴极5外侧包裹土工布；土工布外侧设有水收集槽6，水收集槽6的底部中间开有小孔，水收集槽6通过排水导管15连接烧杯13；所述数显百分表8置于土体试验盒3内部土体表面，数显百分表8与土体沉降检测模块16相连，所述土体沉降检测模块16用于检测土体的沉降情况，将检测数据传输给主控模块2。

优选的，所述土体试验盒3为MillerSoilBox有机玻璃箱，其内边缘尺寸为186mm×100mm×97mm；所述阳极4和阴极5的尺寸为97mm×97mm×2mm，在阴极5上钻取若干阵列式排布的直径为5mm的小孔；阴极5和阳极4之间间距17cm。

优选的，所述主控模块2和程控电源箱7进行有线通信，可实现信号的可靠传输和控制；所述主控装置2的无线通信模块17为GSM/GPRS通信模块。

优选的，所述电流检测模块11采用数显电流计，数显电流计既可用于直观显示数据，又可将数据传输给主控模块2。

优选的，所述电压检测模块10采用数显电压计，数显电压计既可用于直观显示数据，又可将数据传输给主控模块2。

优选的，所述数显百分表8、电流检测模块11和电压检测模块10通过同一通信总线与主控模块2进行通信，该设置可简化结构，有效利用主控模块2的通信接口。

本发明一种室内污染土电渗排水加固装置的工作过程如下：

(1)通过土体实验盒支撑板71调节土体试验盒3的高度，将阳极4和阴极5分别放置在土体试验盒3的两侧，在阴极5和阳极4之间分层填好试验土体；

(2)将阳极4和阴极5分别与程控电源箱7的正负极连接，并将电流检测模块11与程控电源箱7串联用于检测电渗回路的电流，将电压检测模块10与程控电源箱7并联用于检测电渗回路的电压；

(3)将数显百分表8通过L形固定支架73固定在土体试验盒3内部土体表面，记录土体的沉降；

(4)将烧杯13和电子称14放置在阴极5右下方相应位置；

(5)将电流检测模块11、电压检测模块10、数显百分表8和电子称检测模块12分别与主控模块2有线相连；

(6)接通程控电源箱7进行电渗，主控装置2按照设定的时间间隔，逐级升高程控电源箱7的电压；逐级升高包括两种方式：

方式一：程控电源箱7提供15V的初始电源电压进行电渗，3h后加压到20V，6h后加压到25V，再过6h，加压到30V直到电渗结束，具体电压数值可以根据试验情况调节。

方式二：程控电源箱7提供15V的初始电源电压进行电渗，初始电流为kA,当电流检测模块11检测到的电流降到0.4kA时，加压到20V，直到电渗结束，具体电压数值可以根据试验情况调节。逐级加压法相比采用不变电压的处理方式，可改善电渗处理效果。

(7)电流检测模块11、电压检测模块10、数显百分表8和电子称检测模块12将检测数据传回至主控模块2；主控模块2通过无线通信模块17与计算机1进行无线通信；

(8)试验结束后，在土体试验盒3内部阵列式取样，之后烘干测量取样土体的含水量；

(9)对电流检测模块11、电压检测模块10、数显百分表8和电子称检测模块12采集的数据进行分析，得到电渗排水的加固效果。

前文所述仅仅是本发明的一个实施例，但并不限制其本身，任何本领域的研究和研究人员，在不违背本发明精神的情况下，所做的变化和更动，都在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种室内污染土电渗排水加固装置，其特征在于：包括计算机(1)、主控装置(2)、程控电源箱(9)、数据检测单元、沉降测量支架(7)和土体试验盒(3)；所述主控装置(2)设有无线通信模块(17)，所述主控装置(2)通过无线通信模块(17)与计算机(1)进行无线通信；所述数据检测单元包括电压检测模块(10)、电流检测模块(11)、电子称检测模块(12)和土体沉降检测模块(16)；所述程控电源箱(9)和数据检测单元均与主控装置(2)相连；所述电压检测模块(10)与程控电源箱(7)并联；所述电流检测模块(11)与程控电源箱(7)串联；

所述沉降测量支架(7)为矩形框架结构，四个竖杆上架设高度可调的土体试验盒支撑板(71)，上部两个相对的横杆之间架设可沿横杆长度方向滑动的调节杆(72)，调节杆(72)上架设两个可沿调节杆滑动的L形固定支架(73)，数显百分表(8)固定在L形固定支架(73)的横杆上；所述土体试验盒(3)固定在土体试验盒支撑板(71)上；土体试验盒(3)的左下方放置程控电源箱(9)，右下方放置电子称(14)；所述电子称(14)与电子称检测模块(12)相连，电子称(14)上放置烧杯(13)；

所述土体试验盒(3)的一侧放置阳极(4)，另一侧放置阴极(5)，所述阳极(4)和阴极(5)为板状电极，在阴极(5)上钻取若干排水孔，在阴极(5)外侧包裹土工布；土工布外侧设有水收集槽(6)，水收集槽(6)的底部中间开有小孔，水收集槽(6)通过排水导管(15)连接烧杯(13)；所述数显百分表(8)置于土体试验盒(3)内部土体表面，数显百分表(8)与土体沉降检测模块(16)相连。

2.根据权利要求1所述的一种室内污染土电渗排水加固装置，其特征在于：所述土体试验盒(3)为MillerSoilBox有机玻璃箱，其内边缘尺寸为186mm×100mm×97mm；所述阳极(4)和阴极(5)的尺寸为97mm×97mm×2mm，在阴极(5)上钻取若干阵列式排布的直径为5mm的小孔；阴极(5)和阳极(4)之间间距17cm。

3.根据权利要求1所述的一种室内污染土电渗排水加固装置，其特征在于：主控装置(2)根据电流检测模块(11)检测到的实时电渗回路的电流数据，对程控电源箱(7)的电压进行自动逐级升高，可准确把握加载电压的时间节点，从而使电渗加固效果更好。

4.根据权利要求1所述的一种室内污染土电渗排水加固装置，其特征在于：所述主控模块(2)和程控电源箱(7)进行有线通信；所述主控装置(2)的无线通信模块(17)为GSM/GPRS通信模块。

5.根据权利要求1所述的一种室内污染土电渗排水加固装置，其特征在于：所述电流检测模块(11)采用数显电流计；所述电压检测模块(10)采用数显电压计。

6.根据权利要求1所述的一种室内污染土电渗排水加固装置，其特征在于：所述数显百分表8、电流检测模块(11)和电压检测模块(10)通过同一通信总线与主控模块(2)进行通信。

7.一种利用权利要求1所述装置进行室内污染土电渗排水加固的方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)通过土体实验盒支撑板(71)调节土体试验盒3的高度，将阳极(4)和阴极(5)分别放置在土体试验盒(3)的两侧，在阴极(5)和阳极(4)之间分层填好试验土体；

(2)将阳极(4)和阴极(5)分别与程控电源箱(7)的正负极连接，并将电流检测模块(11)与程控电源箱(7)串联用于检测电渗回路的电流，将电压检测模块(10)与程控电源箱(7)并联用于检测电渗回路的电压；

(3)将数显百分表(8)通过L形固定支架(73)固定在土体试验盒(3)内部土体表面，记录土体的沉降；

(4)将烧杯(13)和电子称(14)放置在阴极(5)右下方相应位置；

(5)将电流检测模块(11)、电压检测模块(10)、数显百分表(8)和电子称检测模块(12)分别与主控模块(2)有线相连；

(6)接通程控电源箱(7)进行电渗，主控装置(2)按照设定的时间间隔，逐级升高程控电源箱7的电压；

(7)电流检测模块(11)、电压检测模块(10)、数显百分表(8)和电子称检测模块(12)将检测数据传回至主控模块(2)；主控模块(2)通过无线通信模块(17)与计算机(1)进行无线通信；

(8)试验结束后，在土体试验盒(3)内部阵列式取样，之后烘干测量取样土体的含水量；

(9)对电流检测模块(11)、电压检测模块(10)、数显百分表(8)和电子称检测模块(12)采集的数据进行分析，得到电渗排水的加固效果。

8.根据权利要求7所述方法，其特征在于：所述步骤6中逐级加压的方式具体为：程控电源箱(7)提供15V的初始电源电压进行电渗，3h后加压到20V，6h后加压到25V，再过6h，加压到30V直到电渗结束，具体电压数值可以根据试验情况调节。

9.根据权利要求7所述方法，其特征在于：所述步骤6中逐级加压的方式具体为：程控电源箱(7)提供15V的初始电源电压进行电渗，初始电流为kA,当电流检测模块(11)检测到的电流降到0.4kA时，加压到20V，直到电渗结束，具体电压数值可以根据试验情况调节。