[发明专利]加热-预压-电渗自供应的能量循环软土固结模拟箱

说明书

本发明公开了一种加热‑预压‑电渗自供应的能量循环软土固结模拟箱，包括外箱体，温差发电系统，集热系统，控制系统，荷载加压系统，加热系统，以及电渗系统。温差发电系统包括P型半导体混凝土荷载，N型半导体混凝土荷载，以及串联连接P、N型半导体混凝土的铜片电极。本装置能源利用率高，充分利用温差发电与太阳能加热两种新能源转换形式并有机组合成为自供应电渗排水和能量循环水浴加热的软土处理方式，且在半导体混凝土荷载的PN结组合中形成大面积均布荷载模拟堆载预压施工过程；本发明首次将温差发电与太阳能热水组合用于实现热学加固‑堆载预压‑电渗排水三场耦合改良软土排水固结模拟箱，为科学试验与工程模拟提供了优良样板。

技术领域

本发明涉及一种岩土工程地基处理实验模拟装置，尤其涉及一种加热-预压-电渗自供应的能量循环软土固结模拟箱。

背景技术

随着经济的发展，沿海地区发达的经济贸易活动对土地面积提出了新的要求，填海造陆逐渐成为岩土工程师们关注的重点，而在滨海、河滩、三角洲等区域沉积着大量的高含水量、高压缩性、低抗剪强度、低透水性的深厚软土，如何处理这些无法进行地基建造的软土，使其满足工程要求是目前地基处理领域亟待解决的问题。常见处理这类软土的有排水固结法、强夯法、换填法等，其中排水固结法因其突出的优势：工期短、费用低、承载力提升速度快被工程中大量采用。然而单一的排水固结法目前已陷入发展瓶颈，热学加固和电渗排水法都由于其耗能高的问题无法大规模应用。

中国专利“一种水循环式地基加热装置及应用该装置进行软土地基降水的施工方法”(CN201710471305.4)公开了一中水循环式地基加热装置和应用方法：首先将U型管打设在软土地基中，电加热炉的循环出水口将所有U型钢管串联形成水循环回路，将该装置与真空预压法相结合，加速土体排水固结。该方法虽然利用了循环加热，减小了工后沉降。但是仍存在一些不足：如U型管的水循环加热是靠电加热炉进行，电加热炉场地架设具有安全隐患且对电力资源消耗严重。

中国专利“一种利用太阳能的预压联合加热法处理软土地基的方法”(CN202110119331.7)公开了一种插入软土地基中的U型加热管与上方太阳能换热管连接换热，用于对软土地基的加热处理，来达到蒸发土体水分的目的。该方法虽然利用了太阳能换热管，减少了加热的能耗，但其软土处理过于单一，对于高含水量的深厚软土的工程处置效果一般。

发明内容

发明目的：为克服上述问题，本发明提出了一种加热-预压-电渗自供应的能量循环软土固结模拟箱，能够提供结构精巧、方便室外布置的能量自供应的软土固接实验箱，在轻便易携的同时满足加热-预压-电渗三场耦合固结，为研究加热-预压-电渗三场耦合对于高含水量的深厚软土的固结效果提供了途径，最终实现环保、经济、有效的地基处理。