一种化学电渗法联合微型抗滑桩治理滑坡工程的方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201110175164.4

申请日:

2011.06.27

公开号:

CN102322067A

公开日:

2012.01.18

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):E02D 17/20申请日:20110627|||公开

IPC分类号:

E02D17/20; E02D5/34

主分类号:

E02D17/20

申请人:

河海大学

发明人:

孔纲强; 杨庆; 杨钢

地址:

210098 江苏省南京市鼓楼区西康路1号

优先权:

专利代理机构:

南京经纬专利商标代理有限公司 32200

代理人:

楼高潮

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内容摘要

一种化学电渗法联合微型抗滑桩治理滑坡工程的方法,通过在钻孔内布置金属电极并灌入不同的化学溶液,在直流电场作用下,形成电渗和化学反应,提高滑动带潜在破坏面的抗剪强度;然后在钻孔内浇筑混凝土,形成微型钢筋混凝土抗滑桩体系,提供滑坡阻滑力。本发明的优点和效果在于:经过化学电渗法对潜在滑坡带软弱土层的电渗加固,显著提高潜在滑坡带的抗剪强度系数,有效减少抗滑桩或其它治理方法的处理费用;微型抗滑桩所需的钻孔孔径较小,且与化学电渗法在同一钻孔内依次施工完成,钻孔难度和费用低;有效提高滑坡滑动带抗剪强度和阻滑力。该方法施工工艺简单、可操作性强,便于质量控制,经济效益明显,治理滑坡效果显著。

权利要求书

1: 一种化学电渗法联合微型抗滑桩治理滑坡工程的方法, 其特征在于 : 在钻孔内布置 阴、 阳金属电极、 反转金属电极并灌入相应的化学溶液, 通过化学电渗法处理加固滑动带软 弱土层抗剪强度, 然后在钻孔内浇筑混凝土填料, 形成桩径在 150-300 mm 之间的微型钢筋 混凝土抗滑桩体系治理滑坡整体稳定性 ; 其钻孔孔径为 150-300 mm, 孔距在 2-6 倍钻孔直 径, 钻孔深度穿越潜在滑动带 2-5 m。
2: 根据权利要求 1 所述的一种化学电渗法联合微型抗滑桩治理滑坡工程的方法, 其特 征在于 : 作为金属电极的钢筋直径在 15-25 mm 之间、 长度在 5-30 m 之间。

说明书


一种化学电渗法联合微型抗滑桩治理滑坡工程的方法

    技术领域 本发明属于岩石滑坡治理工程技术领域, 一种化学电渗法联合微型抗滑桩治理滑 坡工程的方法。
     背景技术 我国是一个滑坡灾害相当严重的国家, 滑坡灾害直接影响着人民生命、 财产安全, 而滑 坡治理是一项技术难度高、 投资金额大、 施工危险且破坏性巨大的国家防灾减灾工程。 随着 三峡工程正常蓄水位的运作, 三峡库区滑坡治理工程显得尤为突出, 库区滑坡将直接影响 航运以及坝体安全。目前对滑坡体的治理主要集中在削坡、 减重反压、 设置抗滑挡墙、 抗滑 桩、 锚固和预应力锚固、 抗滑键等几种方法上 ; 而针对潜在滑动带抗剪强度处理方面的技术 方法相对较少。
     在本发明之前, 中国专利 “坡体抗滑桩” (专利号 : ZL200410008780.0) 公开了一种 抗压侧在横截面上呈 V 形的抗滑桩, 当土体有局部的变形时, 滑坡体会沿抗滑桩外表面向 两两抗滑桩之间构成的 V 形区域移动, 滑坡体会越压越密, 以致形成拱效应, 从而确保滑坡 稳定 ; 但是由于桩型特殊、 钻孔施工难度大、 施工成本较高 ; 同时由于未对潜在滑动面进行 有效的处理, 所需要施加的阻滑力较大, 导致工程量增大、 处理成本增加。 中国专利 “边滑坡 破坏面锁固体及其安设方法” (专利号 : ZL200910103618.X) 公开了一种边滑坡破坏面锁固 体, 通过在锁固体内填生石灰和膨胀剂的混合物, 打入锁固体后, 钻孔内的锁固体吸水后能 与孔壁紧密结合, 增强边滑坡滑动面上部岩土体、 滑床与锁固体之间的整体刚度 ; 但是桩径 相对较大、 钻孔施工成本较高, 外套刚圈的使用也促使治理成本升高 ; 锁固体对滑坡体内的 水份的吸附能力有限。尽管这些方法都是治理滑坡的有效方法之一 ; 但是破坏面的形成及 贯通是诱发滑坡的关键性环节, 因此, 遏制破坏面的扩展、 增强潜在滑动带抗剪强度参数是 治理具有潜在地质安全隐患的滑坡的重要技术途径。但是, 已有技术在改善潜在破坏面抗 剪强度参数方面做的工作较少, 且没有较好的提高潜在破坏面的技术方法 ; 而仅通过抗滑 桩或者锚固技术等常规方法治理滑坡, 所需要付出的抗滑力和工程成本相对较高。
     发明内容 本发明的目的在于克服上述缺陷, 联合提高滑动带抗剪强度和增设阻滑力两种方法 系统治理滑坡体, 结合化学电渗法处理潜在滑坡破坏面, 提高抗剪强度, 并利用微型抗滑桩 提供滑坡阻滑力, 增强滑动面上部岩土体、 滑床和抗滑桩之间整体稳定性, 从而提供一种经 济、 高效的化学电渗法联合微型抗滑桩治理滑坡工程的技术方法。
     一种化学电渗法联合微型抗滑桩治理滑坡工程的方法, 通过在钻孔内布置金属电 极并灌入不同的化学溶液, 然后通以直流电, 在直流电场作用下, 滑动带软弱土中带正电荷 的水及阳离子溶液向阴极流动, 带负电荷的阴离子溶液向阳极流动, 形成电渗和化学反应, 从而提高滑动带潜在破坏面软弱土抗剪强度 ; 然后在钻孔内浇筑混凝土, 形成微型钢筋混 凝土抗滑桩体系治理滑坡整体稳定性。
     本发明的钻孔孔径在 150-300 mm 之间, 在化学电渗处理结束后灌注混凝土, 形成 桩径在 150-300 mm 之间的微型抗滑桩, 起到增强滑坡体阻滑力的作用 ; 钻孔分布和深度根
     据地质勘测滑动带位置和走势结果确定, 钻孔间距为 2-6 倍钻孔直径, 钻孔穿越滑动带 2-5 m。
     本发明的金属电极为钢筋, 其直径在 15-25 mm 之间、 长度在 5-30 m 之间, 为了方 便连接电缆线, 电极钢筋一般露出地面 0.2-0.3 m ; 电极穿越潜在滑动带岩土层 ; 阴、 阳电 极交错布置, 且在两电极之间设置反转电极。
     本发明采用的加速电渗速度的化学溶液为氯化钙溶液和硅酸钠溶液 ; 通过顶端向 阳电极所在钻孔内注入氯化钙溶液, 加入后使钻孔现场溶液浓度达到 15-20 % ; 通过顶端向 阴电极所在钻孔内注入硅酸钠溶液, 加入后使钻孔现场溶液浓度达到 30-40 %。
     本发明所采用的直流电场, 根据现场土性、 含水率的不同, 确定工作电压和电流, 一般电压在 80-120 V 之间, 电流在 60-200 A 之间。
     本发明的优点和效果在于 : 经过化学电渗法对潜在滑坡带软弱土层的电渗加固, 显著提高潜在滑坡带的抗剪强度系数, 有效减少抗滑桩或其它治理方法的处理费用 ; 与普 通抗滑桩相比, 本发明的微型抗滑桩所需的钻孔孔径较小, 钻孔难度和费用相对降低 ; 化学 电渗法和微型抗滑桩施工在同一钻孔内依次完成, 在不增加钻孔费用的前提下, 有效提高 滑坡滑动带抗剪强度, 同时有效布置抗滑阻力 ; 氯化钙溶液、 硅酸钠溶液以及发生化学反应 后生成的盐和沉淀物对环境不造成污染, 且原材料价格便宜。 该方法施工工艺简单、 可操作 性强, 便于质量控制, 经济效益明显, 治理滑坡效果显著。 附图说明 图 1 为本发明的滑坡治理纵向剖面结构示意图 ; 图 2 为本发明的滑坡治理横截面结构示意图 ; 其中 (1) 为滑坡体, (2) 为滑动带, (3) 为稳定基岩, (4) 为钻孔, (5) 为金属电极, (6) 为反转金属电极, (7) 为氯化钙溶液或者硅酸钠溶液, (8) 为混凝土填料, (9) 为微型抗滑 桩, (10) 为侧斜管。
     具体实施方式 以下结合附图详细叙述本发明的具体实施方式。 本发明的保护范围并不仅仅局限于本 实施方式的描述。
     如图 1 和图 2 所示, 实施时, 在滑坡体下方设置侧斜管 10, 实时监测滑坡体在治理 前、 治理过程中、 以及治理后位移变化情况, 起到指导施工和评价治理效果的作用 ; 侧斜管 10 要穿越滑坡体 1 和稳定体之间的潜在滑动带 2 底部, 并打入基岩 3, 且距离钻孔 4 间距为 2-3 m 之间。根据地质勘查情况确定潜在滑坡带 2 的具体位置和走势, 根据设计要求, 确定 钻孔 4 的深度, 钻孔 4 深度要穿越潜在滑动带 2-5 m, 并尽可能打入基岩 3 ; 钻孔 4 间距为 2-6 倍钻孔直径 ; 在相应钻孔内分别布置阴、 阳金属电极 5 和反转金属电极 6, 金属电极露 出地面 0.2-0.3 m, 阴、 阳金属电极 5 和反转金属电极 6 采用直径为 15-25 mm 的钢筋, 长度 为 5-30m ; 往阴、 阳电极所在的钻孔内分别注入硅酸钠溶液和氯化钙溶液 7, 使两者溶液浓 度比值为 2 : 1, 通过顶端向阳电极所在钻孔内注入氯化钙溶液, 加入后使钻孔现场溶液浓 度达到 15-20 % ; 通过顶端向阴电极所在钻孔内注入硅酸钠溶液, 加入后使钻孔现场溶液浓 度达到 30-40 % ; 接通直流电, 开始化学电渗处理加固滑动带软弱土层, 间隔一定时间连接 反转金属电极, 调换电极极性, 提高加固效果, 当阳极温度显著升高或者阴极所在钻孔出水 量为零时, 停止化学电渗法施工, 撤离直流电源 ; 往钻孔内浇注混凝土填料 8, 形成微型抗
     滑桩 9, 最终形成整体滑坡治理体系。

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1、10申请公布号CN102322067A43申请公布日20120118CN102322067ACN102322067A21申请号201110175164422申请日20110627E02D17/20200601E02D5/3420060171申请人河海大学地址210098江苏省南京市鼓楼区西康路1号72发明人孔纲强杨庆杨钢74专利代理机构南京经纬专利商标代理有限公司32200代理人楼高潮54发明名称一种化学电渗法联合微型抗滑桩治理滑坡工程的方法57摘要一种化学电渗法联合微型抗滑桩治理滑坡工程的方法,通过在钻孔内布置金属电极并灌入不同的化学溶液,在直流电场作用下,形成电渗和化学反应,提高滑动带潜在。

2、破坏面的抗剪强度;然后在钻孔内浇筑混凝土,形成微型钢筋混凝土抗滑桩体系,提供滑坡阻滑力。本发明的优点和效果在于经过化学电渗法对潜在滑坡带软弱土层的电渗加固,显著提高潜在滑坡带的抗剪强度系数,有效减少抗滑桩或其它治理方法的处理费用;微型抗滑桩所需的钻孔孔径较小,且与化学电渗法在同一钻孔内依次施工完成,钻孔难度和费用低;有效提高滑坡滑动带抗剪强度和阻滑力。该方法施工工艺简单、可操作性强,便于质量控制,经济效益明显,治理滑坡效果显著。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图2页CN102322075A1/1页21一种化学电渗法联合微型抗滑桩治理滑坡工。

3、程的方法,其特征在于在钻孔内布置阴、阳金属电极、反转金属电极并灌入相应的化学溶液,通过化学电渗法处理加固滑动带软弱土层抗剪强度,然后在钻孔内浇筑混凝土填料,形成桩径在150300MM之间的微型钢筋混凝土抗滑桩体系治理滑坡整体稳定性;其钻孔孔径为150300MM,孔距在26倍钻孔直径,钻孔深度穿越潜在滑动带25M。2根据权利要求1所述的一种化学电渗法联合微型抗滑桩治理滑坡工程的方法,其特征在于作为金属电极的钢筋直径在1525MM之间、长度在530M之间。权利要求书CN102322067ACN102322075A1/3页3一种化学电渗法联合微型抗滑桩治理滑坡工程的方法技术领域0001本发明属于岩石。

4、滑坡治理工程技术领域,一种化学电渗法联合微型抗滑桩治理滑坡工程的方法。0002背景技术我国是一个滑坡灾害相当严重的国家,滑坡灾害直接影响着人民生命、财产安全,而滑坡治理是一项技术难度高、投资金额大、施工危险且破坏性巨大的国家防灾减灾工程。随着三峡工程正常蓄水位的运作,三峡库区滑坡治理工程显得尤为突出,库区滑坡将直接影响航运以及坝体安全。目前对滑坡体的治理主要集中在削坡、减重反压、设置抗滑挡墙、抗滑桩、锚固和预应力锚固、抗滑键等几种方法上;而针对潜在滑动带抗剪强度处理方面的技术方法相对较少。0003在本发明之前,中国专利“坡体抗滑桩”(专利号ZL2004100087800)公开了一种抗压侧在横截。

5、面上呈V形的抗滑桩,当土体有局部的变形时,滑坡体会沿抗滑桩外表面向两两抗滑桩之间构成的V形区域移动,滑坡体会越压越密,以致形成拱效应,从而确保滑坡稳定;但是由于桩型特殊、钻孔施工难度大、施工成本较高;同时由于未对潜在滑动面进行有效的处理,所需要施加的阻滑力较大,导致工程量增大、处理成本增加。中国专利“边滑坡破坏面锁固体及其安设方法”(专利号ZL200910103618X)公开了一种边滑坡破坏面锁固体,通过在锁固体内填生石灰和膨胀剂的混合物,打入锁固体后,钻孔内的锁固体吸水后能与孔壁紧密结合,增强边滑坡滑动面上部岩土体、滑床与锁固体之间的整体刚度;但是桩径相对较大、钻孔施工成本较高,外套刚圈的使。

6、用也促使治理成本升高;锁固体对滑坡体内的水份的吸附能力有限。尽管这些方法都是治理滑坡的有效方法之一;但是破坏面的形成及贯通是诱发滑坡的关键性环节,因此,遏制破坏面的扩展、增强潜在滑动带抗剪强度参数是治理具有潜在地质安全隐患的滑坡的重要技术途径。但是,已有技术在改善潜在破坏面抗剪强度参数方面做的工作较少,且没有较好的提高潜在破坏面的技术方法;而仅通过抗滑桩或者锚固技术等常规方法治理滑坡,所需要付出的抗滑力和工程成本相对较高。0004发明内容本发明的目的在于克服上述缺陷,联合提高滑动带抗剪强度和增设阻滑力两种方法系统治理滑坡体,结合化学电渗法处理潜在滑坡破坏面,提高抗剪强度,并利用微型抗滑桩提供滑。

7、坡阻滑力,增强滑动面上部岩土体、滑床和抗滑桩之间整体稳定性,从而提供一种经济、高效的化学电渗法联合微型抗滑桩治理滑坡工程的技术方法。0005一种化学电渗法联合微型抗滑桩治理滑坡工程的方法,通过在钻孔内布置金属电极并灌入不同的化学溶液,然后通以直流电,在直流电场作用下,滑动带软弱土中带正电荷的水及阳离子溶液向阴极流动,带负电荷的阴离子溶液向阳极流动,形成电渗和化学反应,从而提高滑动带潜在破坏面软弱土抗剪强度;然后在钻孔内浇筑混凝土,形成微型钢筋混凝土抗滑桩体系治理滑坡整体稳定性。0006本发明的钻孔孔径在150300MM之间,在化学电渗处理结束后灌注混凝土,形成桩径在150300MM之间的微型抗。

8、滑桩,起到增强滑坡体阻滑力的作用;钻孔分布和深度根说明书CN102322067ACN102322075A2/3页4据地质勘测滑动带位置和走势结果确定,钻孔间距为26倍钻孔直径,钻孔穿越滑动带25M。0007本发明的金属电极为钢筋,其直径在1525MM之间、长度在530M之间,为了方便连接电缆线,电极钢筋一般露出地面0203M;电极穿越潜在滑动带岩土层;阴、阳电极交错布置,且在两电极之间设置反转电极。0008本发明采用的加速电渗速度的化学溶液为氯化钙溶液和硅酸钠溶液;通过顶端向阳电极所在钻孔内注入氯化钙溶液,加入后使钻孔现场溶液浓度达到1520;通过顶端向阴电极所在钻孔内注入硅酸钠溶液,加入后使。

9、钻孔现场溶液浓度达到3040。0009本发明所采用的直流电场,根据现场土性、含水率的不同,确定工作电压和电流,一般电压在80120V之间,电流在60200A之间。0010本发明的优点和效果在于经过化学电渗法对潜在滑坡带软弱土层的电渗加固,显著提高潜在滑坡带的抗剪强度系数,有效减少抗滑桩或其它治理方法的处理费用;与普通抗滑桩相比,本发明的微型抗滑桩所需的钻孔孔径较小,钻孔难度和费用相对降低;化学电渗法和微型抗滑桩施工在同一钻孔内依次完成,在不增加钻孔费用的前提下,有效提高滑坡滑动带抗剪强度,同时有效布置抗滑阻力;氯化钙溶液、硅酸钠溶液以及发生化学反应后生成的盐和沉淀物对环境不造成污染,且原材料价。

10、格便宜。该方法施工工艺简单、可操作性强,便于质量控制,经济效益明显,治理滑坡效果显著。0011附图说明图1为本发明的滑坡治理纵向剖面结构示意图;图2为本发明的滑坡治理横截面结构示意图;其中1为滑坡体,2为滑动带,3为稳定基岩,4为钻孔,5为金属电极,6为反转金属电极,7为氯化钙溶液或者硅酸钠溶液,8为混凝土填料,9为微型抗滑桩,10为侧斜管。0012具体实施方式以下结合附图详细叙述本发明的具体实施方式。本发明的保护范围并不仅仅局限于本实施方式的描述。0013如图1和图2所示,实施时,在滑坡体下方设置侧斜管10,实时监测滑坡体在治理前、治理过程中、以及治理后位移变化情况,起到指导施工和评价治理效。

11、果的作用;侧斜管10要穿越滑坡体1和稳定体之间的潜在滑动带2底部,并打入基岩3,且距离钻孔4间距为23M之间。根据地质勘查情况确定潜在滑坡带2的具体位置和走势,根据设计要求,确定钻孔4的深度,钻孔4深度要穿越潜在滑动带25M,并尽可能打入基岩3;钻孔4间距为26倍钻孔直径;在相应钻孔内分别布置阴、阳金属电极5和反转金属电极6,金属电极露出地面0203M,阴、阳金属电极5和反转金属电极6采用直径为1525MM的钢筋,长度为530M;往阴、阳电极所在的钻孔内分别注入硅酸钠溶液和氯化钙溶液7,使两者溶液浓度比值为21,通过顶端向阳电极所在钻孔内注入氯化钙溶液,加入后使钻孔现场溶液浓度达到1520;通过顶端向阴电极所在钻孔内注入硅酸钠溶液,加入后使钻孔现场溶液浓度达到3040;接通直流电,开始化学电渗处理加固滑动带软弱土层,间隔一定时间连接反转金属电极,调换电极极性,提高加固效果,当阳极温度显著升高或者阴极所在钻孔出水量为零时,停止化学电渗法施工,撤离直流电源;往钻孔内浇注混凝土填料8,形成微型抗说明书CN102322067ACN102322075A3/3页5滑桩9,最终形成整体滑坡治理体系。说明书CN102322067ACN102322075A1/2页6图1说明书附图CN102322067ACN102322075A2/2页7图2说明书附图CN102322067A。

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