自发电式电渗固结软土地基装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种自发电式电渗固结软土地基装置，包括若干阳极装置和若干阴极装置，所述阳极装置及阴极装置置于软土地中，并按六边形进行排列分布，太阳能作用为实现日照强度不同对电渗阴阳极进行间歇性通电。电解装置将聚集的水分电解成氢气，氢气发电装置将氢能转化为机械能在转化为电能，集电装置将太阳能与氢能得到的电能集中在一起为电解与电渗提供能量，从而实现装置的自发电，并且固结所述的软土地基。

Self-generating electroosmotic consolidation device for soft soil foundation

【技术实现步骤摘要】
自发电式电渗固结软土地基装置
本专利技术涉及自发电式电渗固结软土地基装置。
技术介绍
俄国学者Reuss于1809年首先发现了电渗现象：将一电位差施加在有孔介质中，其孔隙水将通过毛细管流向阴极；若切断了电流，孔隙水的流动也立即停止。1939年，Casagrande首次将电渗成功地应用到德国某铁路挖方边坡工程中，在地基中施加外加电场，将土中孔隙水逐渐运移到阴极并排出,以达到使地基排水固结、强度提高的效果。此后，电渗法被尝试应用于不同类型的工程，如地基加固、堤坝稳定性、提高桩基的承载力、电动注浆等。研究发现，电渗固结的原理主要由两个：首先，通过外加电场引起孔隙水渗流，使土体排水固、。结，强度提高；其次，电场作用下土体中发生一系列物理化学反应，如电极氧化还原反应、离子交换与迁移、胶结作用等，这些反应过程会进一步提高土体强度。另外，软黏土的电渗透系数主要维持在.s),这个特性使得电渗法在处理渗透系数低的软粘土地基时具有非常好的效果。电渗法在应用过程中会消耗大量电能,导致电渗成为一种成本较高的软土地基处理方法。而且,电渗法主要应用于渗透系数较小、强度低的软粘土地基中,这些场地大多分布在我国沿海地区,并且多集中于我国南部,很多都远离城市,较为偏远。为了利用电渗法对这些软土地基进行处理,需要将配套设施运输到这些场地,并且需要搭设电线,将电能输送到需要处理的场地,这些沿程设施费用、运输费用以及电能输送损耗,进一步增加了电渗法的成本。俄国学者Reuss于1809年首先发现了电渗现象：将一电位差施加在有孔介质中，其孔隙水将通过毛细管流向阴极；若切断了电流，孔隙水的流动也立即停止。1939年，Casagrande首次将电渗成功地应用到德国某铁路挖方边坡工程中，在地基中施加外加电场，将土中孔隙水逐渐运移到阴极并排出,以达到使地基排水固结、强度提高的效果。此后，电渗法被尝试应用于不同类型的工程，如地基加固、堤坝稳定性、提高桩基的承载力、电动注浆等。研究发现，电渗固结的原理主要由两个：首先，通过外加电场引起孔隙水渗流，使土体排水固结，强度提高；其次，电场作用下土体中发生一系列物理化学反应，如电极氧化还原反应、离子交换与迁移、胶结作用等，这些反应过程会进一步提高土体强度。另外，软黏土的电渗透系数主要维持在.s),这个特性使得电渗法在处理渗透系数低的软粘土地基时具有非常好的效果。电渗法在应用过程中会消耗大量电能,导致电渗成为一种成本较高的软土地基处理方法。而且,电渗法主要应用于渗透系数较小、强度低的软粘土地基中,这些场地大多分布在我国沿海地区,并且多集中于我国南部,很多都远离城市,较为偏远。为了利用电渗法对这些软土地基进行处理,需要将配套设施运输到这些场地,并且需要搭设电线,将电能输送到需要处理的场地,这些沿程设施费用、运输费用以及电能输送损耗,进一步增加了电渗法的成本。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术的缺陷，提供一种自发电式电渗固结软土地基装置，为了解决上述技术问题，本专利技术是这样实现的：一种自发电式电渗固结软土地基装置，包括若干阳极装置和若干阴极装置，所述若干阳极装置和阴极装置在软土地基中规律排布，其特征在于：它还包括太阳能发电装置、集电装置、电解装置和氢气发电装置；所述每个阴极装置上设有若干通孔且其内部设有电解装置；所述太阳能发电装置和氢气发电装置均与集电装置连接并为其提供电能，所述集电装置的负极与若干阴极装置连接，集电装置的正极与若干阳极装置连接。所述的自发电式电渗固结软土地基装置，其特征在于：所述若干阳极装置和若干阴极装置排布形成多个六边形单元，每个六边形单元包括六个阴极装置和一个位于六个阴极装置中心的阳极装置，且任意两个相邻的阳极装置和阴极装置之间的距离相同，该距离为0.5-3米。所述的自发电式电渗固结软土地基装置，其特征在于：所述阳极装置为长条状结构，且采用金属材料制成。所述的自发电式电渗固结软土地基装置，其特征在于：所述阳极装置为管状、柱状或线状结构，其采用铁、铜或合金制成。所述的自发电式电渗固结软土地基装置，其特征在于：所述阴极装置结构为中空管状结构，且其管壁设有多个通孔，阴极装置内还设有导电滤布，所述导电滤布包裹在电解装置外部。所述的自发电式电渗固结软土地基装置，其特征在于：所述导电滤布和阴极装置均为多孔镍镀层包裹的钢筋，且导电滤布与阴极装置之间为绝缘状态。所述的自发电式电渗固结软土地基装置，其特征在于：所述电解装置内设有石墨电极，其位于阴极装置中空管状结构中，通过电解，产生氢气作为氢气发电机的燃料。所述的自发电式电渗固结软土地基装置，其特征在于：所述太阳能发电装置包括太阳能电池板、蓄电池和追日云台，太阳能电池板和蓄电池设于追日云台上，太阳能电池板通过追日云台调整其方位角和俯仰角以使太阳光垂直于太阳能电池板上。所述的自发电式电渗固结软土地基装置，其特征在于：还包括氢氧分离室，电解装置的阳极产生的氧气和电解装置的阴极产生的氢气混合后进入氢氧分离室使氢气和氧气分离。所述的自发电式电渗固结软土地基装置，其特征在于：所述氢气发电装置包括与所述氢氧分离室依次连接的氢气过滤装置、氢气反应室和发电室，经过氢氧分离室后分离出的氧气进入氢气反应室，经过氢氧分离室后分离出的氢气进入氢气过滤装置后进入氢气反应室与氧气形成饱和水蒸汽，所述氢气反应室内有过热器，饱和水蒸汽在过热器内加热后形成过热蒸汽并进入发电室，所述发电室内设有汽轮机、联轴器、发电机，汽轮机与发电机的转子通过联轴器连接，发电机内部的冷却装置包括循环水、风冷器和冷油器。本专利技术的有益效果是：利用太阳能实现对软土地基的电渗处理；利用电渗过程中电解产生的氢气，经净化纯净之后至氢氧发电机内，产生电流，提供给电渗固结过程中电能；本装置无需从额外提供电源,使固结软土地基的方法成本大幅度降低同时,该太阳能电渗固结软土地基的装置可以利用太阳能与日照强度的关系实现间歇通电,对软土地基间歇电渗处理,具有较高的电渗效率。附图说明下面结合附图和实施方式对本专利技术作进一步的详细说明：图1是本专利技术实施例所提供的在处理软土地基时的施工结构俯视示意图。图2是图1的竖直剖面图。图3是阴极装置电解产生氢气收集的管线图。图4是氢气发电机工作示意图。图5是总流程图。图中，软土地基10，太阳能电池板11，蓄电池12，追日云台13，集电装置14，阳极装置21，阴极装置22，中空管状结构23，电解装置24，石墨电极25，氢氧分离室26，氢气发电装置27，氢气过滤室28，氢气反应室29，发电室30，过热器31，循环水32、风冷器33、冷油器34，汽轮机35，联轴器36，发电机37。具体实施方式如图1-5所示：一种自发电式电渗固结软土地基装置，包括若干阳极装置21和若干阴极装置22，所述若干阳极装置21和阴极装置22在软土地基10中规律排布，还包括太阳能发电装置、集电装置14、电解装置24和氢气发电装置27；所述每个阴极装置22上设有若干通孔且其内部设有电解装置24；所述太阳能发电装置和氢气发电装置均与集电装置连接并为其提供电能，太阳能发电装置可以根据日照强度的不同对集电站进行间歇通电，所述集电装置14的负极与若干阴极装置22连接，集电装置14的正极与若干阳极装置21连接，集电站亦间歇式对阳极装置21和阴极装置22本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自发电式电渗固结软土地基装置，包括若干阳极装置和若干阴极装置，所述若干阳极装置和阴极装置在软土地基中规律排布，其特征在于：它还包括太阳能发电装置、集电装置、电解装置和氢气发电装置；所述每个阴极装置上设有若干通孔且其内部设有电解装置；所述太阳能发电装置和氢气发电装置均与集电装置连接并为其提供电能，所述集电装置的负极与若干阴极装置连接，集电装置的正极与若干阳极装置连接。

【技术特征摘要】
1.一种自发电式电渗固结软土地基装置，包括若干阳极装置和若干阴极装置，所述若干阳极装置和阴极装置在软土地基中规律排布，其特征在于：它还包括太阳能发电装置、集电装置、电解装置和氢气发电装置；所述每个阴极装置上设有若干通孔且其内部设有电解装置；所述太阳能发电装置和氢气发电装置均与集电装置连接并为其提供电能，所述集电装置的负极与若干阴极装置连接，集电装置的正极与若干阳极装置连接。2.根据权利要求1所述的自发电式电渗固结软土地基装置，其特征在于：所述若干阳极装置和若干阴极装置排布形成多个六边形单元，每个六边形单元包括六个阴极装置和一个位于六个阴极装置中心的阳极装置，且任意两个相邻的阳极装置和阴极装置之间的距离相同，该距离为0.5-3米。3.根据权利要求2所述的自发电式电渗固结软土地基装置，其特征在于：所述阳极装置为长条状结构，且采用金属材料制成。4.根据权利要求3所述的自发电式电渗固结软土地基装置，其特征在于：所述阳极装置为管状、柱状或线状结构，其采用铁、铜或合金制成。5.根据权利要求2所述的自发电式电渗固结软土地基装置，其特征在于：所述阴极装置结构为中空管状结构，且其管壁设有多个通孔，阴极装置内还设有导电滤布，所述导电滤布包裹在电解装置外部。6.根据权利要求5所述的自发电式电渗固结软土地基装置，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑永来，潘坦博，周玉珏，余坤龙，周玉宝，章钦，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31