軟黏土地基電滲固結(jié)試驗和理論研究.pdf

1、傳統(tǒng)的重力排水固結(jié)方法在處理低滲透性黏土?xí)r費時長久,有時甚至難以達(dá)到預(yù)期目的。性質(zhì)更差的吹填淤泥和疏浚淤泥給地基處理方法帶來新的挑戰(zhàn)。在眾多地基處理新方法中,電滲排水固結(jié)是較有前途的一種,因為其排水速率與土顆粒大小無關(guān)。然而,固結(jié)機理的不完善、設(shè)計計算方法的欠缺、能量消耗過高等原因制約了電滲的工程應(yīng)用,因此有必要開展軟黏土電滲固結(jié)的進一步研究。
　　 首先,開展三種不同條件下的電滲固結(jié)室內(nèi)試驗研究,以完善電滲固結(jié)機理。通過室內(nèi)一

2、維電滲固結(jié)試驗研究分析了電壓和土體含鹽量對電滲固結(jié)的影響;提高電壓能夠加速電滲排水,但會導(dǎo)致排出單位體積水所消耗的能量增加;土體含鹽量對電滲有很大影響,在適宜含鹽量的軟黏土地基中進行電滲能夠以最低的能量消耗取得最好的處理效果。通過室內(nèi)二維電滲固結(jié)試驗研究分析了電勢梯度相等時電極間距對電滲固結(jié)的影響,揭示了電滲過程中和電滲后黏土性質(zhì)在電極之間的平面分布;減小電極間距可明顯提高電滲固結(jié)效果,但是會導(dǎo)致電化學(xué)反應(yīng)量的增大;在電滲固結(jié)過程中,黏

3、土逐漸從飽和狀態(tài)變化到非飽和狀態(tài),土體裂縫不斷增多。室內(nèi)軸對稱電滲固結(jié)試驗研究顯示電極間的電勢分布是通電時間和徑向距離的函數(shù)。而且通過三種不同條件的電滲固結(jié)試驗結(jié)果的對比分析發(fā)現(xiàn)電極形式對電滲固結(jié)影響的關(guān)鍵在于損失在電極和土體接觸面上的電壓與兩極之間電壓的比值。
　　 然后,開展二維電滲電場強度計算的理論研究。基于土體均勻各向同性假設(shè)和忽略電極截面尺寸影響,推導(dǎo)出電極長方形布置下的電場強度計算式,并根據(jù)參數(shù)分析結(jié)果對水平向電場分

4、解和簡化。水平電場在異性電極連線方向上的分量可簡化為均勻的,電場強度可用相鄰兩對電極所圍區(qū)域中心處的電場強度表示;同性電極連線方向上的水平電場分量包括有效部分和無效部分,無效部分在相鄰兩對電極間的平面范圍為兩個以同性電極間距為底邊以一半同性電極間距為高的等腰三角形。
　　 接著,進行電滲固結(jié)理論的解析研究。利用等應(yīng)變假設(shè)和實測的電勢分布,從電流和水流耦合出發(fā),建立軸對稱電滲固結(jié)理論,推導(dǎo)出地基中徑向平均孔壓和按應(yīng)力定義的徑向平均

5、固結(jié)度的解答,并提供電極梅花形布置向軸對稱的環(huán)形布置的轉(zhuǎn)換方法。參數(shù)分析表明:電極軸對稱布置時施加的電壓越高徑向孔壓消散得越快;電滲滲透系數(shù)與水力傳導(dǎo)系數(shù)的比值在一定范圍內(nèi)電滲固結(jié)快速又經(jīng)濟。
　　 最后,以降低電滲能耗為目的進行軟黏土地基電滲固結(jié)設(shè)計方法研究。在歸納總結(jié)軟黏土電滲固結(jié)各影響因素后,提出軟黏土地基電滲固結(jié)設(shè)計方法,相比已有方法增加了地基電滲適宜性評價和電滲系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化,工程實例表明該方法能有效提高電滲效果和效率。