电渗模型电阻测量技术

本文对电渗模型中电阻测量方法进行了改良,提出串联法代替当前的电势测针法和夹具法,并提出了适用于测量EKG电极电阻的走线法。串联不同长度的电渗土体测量电极与土体间的接触电阻消除了电势测针法中测针与电极之间一段土体电阻值的误差影响,同时避免了电势测针插入土壤对土壤电流分布的影响;串联不同长度的电渗电极测量电极电阻率时消除了夹具法测量时夹具和电极之间接触电阻的误差影响。经试验结果表明：电势测针法所得的接触电阻与串联法得到的接触电阻比值大多在1.3~1.4之间,验证了电势测针法将测针与电极间的一段土体值计入了接触电阻造成所测得的接触电阻偏大,该值的大小取决于该段土体电阻值;串联法对于当前应用广泛的EKG电极并不适用,提出了走线法来测量EKG电极电阻率消除电极板内因嵌入铜制导线电流分布不均的影响,走线法测量结果基本不受电极长度的影响,具有良好的可靠性和稳定性,走线法测量便捷,方便应用于EKG电极生产工艺中,有比较广阔的应用前景;走线法测量EKG电极所得的电阻率与夹具法得到电阻率的比值大多在8%~10%之间,该比值主要与夹具电极板间的接触电阻相关,夹具和电极板之间的接触电阻仅取决于夹具和电极板,故可利用该比值对先前使用夹具法的测量结果进行修正,在许多室内试验和工程中均用到了EKG电极,考虑EKG电极电阻率对整个试验和工程的能耗影响时可参考电阻率比值0.08~0.1进行修正。     

电渗模型电阻测量技术

本文对电渗模型中电阻测量方法进行了改良,提出串联法代替当前的电势测针法和夹具法,并提出适用于测量EKG电极电阻的走线法。串联不同长度的电渗土体测量电极与土体间的接触电阻,消除了电势测针法中测针与电极之间一段土体电阻值的误差影响,同时避免了电势测针插入土壤对土壤电流分布的影响;串联不同长度的电渗电极测量电极电阻率时,消除了夹具法测量时夹具和电极之间接触电阻的误差影响。结果表明:电势测针法所得的接触电阻与串联法得到的接触电阻的比值大多为1.3～1.4,验证了电势测针法将测针与电极间的一段土体值计入了接触电阻,造成测得的接触电阻偏大,故该比值的大小取决于该段土体的电阻值;串联法对于当前应用广泛的EKG电极并不适用,提出的走线法测量EKG电极电阻率能消除电极板内因嵌入铜制导线而电流分布不均的影响,测量结果基本不受电极长度的影响,具有良好的可靠性和稳定性,且测量便捷,方便应用于EKG电极生产工艺中,有比较广阔的应用前景;走线法测量EKG电极所得的电阻率与夹具法得到电阻率的比值大多为0.08～0.10,该比值主要与夹具和电极板间的接触电阻相关,该接触电阻仅取决于夹具和电极板,故可利用该比值对使用夹具法的测量结果进行修正;在许多室内试验和工程中均应用到了EKG电极,考虑EKG电极电阻率对整个试验和工程的能耗影响时,可参考电阻率比值0.08～0.10进行修正。     

电极反转对电渗加固效果的试验研究

采用自制模型箱,针对杭州软黏土进行一维电渗试验来探讨电极反转对电渗加固的影响.根据反转周期将试验分为4组：1 、5 、15 h、不反转.观察不同反转周期下电渗的特点,并与常规电渗效果进行对比,进而探讨电极反转的有效性.定期测量试验过程中的电流和排水量,计算土体电阻和界面电阻随时间的变化;并给出试验结束时的含水量、抗剪强度空间分布图.试验过程中发现,每次反转电极,电流均呈现略微上升之后又迅速降低,同时排水不会马上继续而需要等待时间,这使得电极反转组的排水效果要较常规电渗差.试验结果表明：电极反转虽然使得土体固结变形较为均匀,但是平均抗剪强度却较常规电渗差;反转周期越短,效果越差,其主要原因是电极反转会导致界面电阻急剧增大,电流降低过快,从而影响电渗效率.     

不同边界条件下黏性土的电渗化学特性

电渗化学法是加固黏性土地基的有效方法,可以对应使用多种边界条件.本文采用两种电极-黏土接触方式、三种溶液调节剂和四种阳极溶液供应不同时间对黏性土进行电渗化学加固.根据电渗化学实验数据、电渗固结理论和离子运移理论,得出如下结论,在电极-黏土分离方式下的电渗化学作用更有利于Ca2+的运移、胶结材料的产生和黏土含水率的降低;...     

电渗作用下软土细观孔隙结构

软土细观孔隙结构变化是其宏观变形的根本原因。为了探索电渗中软土细观孔隙结构变化以及与宏观变形之间的关联机制,采用杭州软土开展电渗试验,监测了电渗中土体孔隙结构分布特征和含水量,从定性和定量两个方面对试验结果进行分析。研究发现,电渗过程中,粘土颗粒重新排列形成面面接触的片堆结构,土体孔隙比降低,孔隙空间形态变光滑,结构复杂性减弱。通过含水量计算所得孔隙比较实测孔隙比小,说明电渗排水量大于土体收缩量,这是因为,电渗本质为离子带动水分子的迁移,不能直接引起土骨架压缩。实际工程中,电渗法应与堆载、真空预压等联合使用。     

电极布置对电阻率精确性影响的试验研究与仿真分析

电阻率法在土壤测试的精确性方面存在较多不足,而电极是影响精度的重要原因,尤其是二极法测试。若能确定电极与土壤的接触程度,以及两电极间距离对测试结果的影响,将可最大化避免电极的干扰。基于二极法电阻率测试方法,选用锌污染标准砂作为模拟土壤,以测试交流电阻率为例,设置不同接触程度与不同电极间距两种工况,并结合COMSOL软件仿真分析,研究电极布置对电阻率测试的影响,并建立分析模型与误差计算式。研究结果表明：试验与模拟分析可相互验证和补充。接触程度越大,越有利于电阻率测试,随接触程度增大对测试电阻率的影响逐渐减弱;电极间距越大,对测试电阻率的影响越弱,细长型试样更有益于提高测试精度。导电模型分为正常段与受电极影响的过渡段串联,同时,径向电流密度可较好表征出各段的长度和极化情况。过渡段长度和极化随接触程度的增大而减小,与电极间距无关,通过电极布置模型可拟合不同电极间距的测试结果,得出正常电阻率。     

电极材料对电渗过程作用机理的试验研究

分别采用铁、石墨、铜和铝电极开展室内电渗试验,从宏观和微观层面对试验结果进行分析,比较电势损失和离子迁移过程对电渗效果的贡献,并基于微观机理对电渗宏观规律作出合理解释.Fe2+和Cu2+迁移能力较差,大多聚集在阳极附近无法移动,Al3+迁移能力较强,在电场作用下易运移到阴极随水排出;电极材料通过电极反应生成离子进入土壤对电渗的促进甚小,其主要作用在于通过电极腐蚀、钝化、氧化以及电极与土体部分脱离引起电势损失,这是不同电极材料电渗效果差异的根本原因,同时表明电渗排水依赖于土壤中其他离子类型;电能利用率与土体本身性质密切相关,受电极材料影响不大.该研究可进一步揭示电渗机理,为电渗法的工程应用提供指导.     

电极材料对电渗过程作用机理的试验研究

分别采用铁、石墨、铜和铝电极开展室内电渗试验,从宏观和微观层面对试验结果进行了分析,比较了电势损失和离子迁移过程对电渗效果的贡献,并基于微观机理对电渗宏观规律作出了合理解释,其结论为:Fe2+和Cu2+迁移能力较差,大多聚集在阳极附近无法移动,Al 3+迁移能力较强,在电场作用下易运移到阴极随水排出;电极材料通过电极反应生成离子进入土壤对电渗的促进甚小,其主要作用在于通过电极腐蚀、钝化、氧化以及电极与土体部分脱离引起电势损失,这是不同电极材料电渗效果差异的根本原因,同时也表明电渗排水依赖于土壤中其他离子类型;电能利用率与土体本身性质息息相关,受电极材料影响不大.该研究可进一步揭示电渗机理,为电渗法的工程应用提供指导.     

电渗排水法加固湖相软粘土的试验研究

采用不锈钢管、铜管和铝管3种金属材料自制不同电极,在一45 cm×45 cm×60 cm的地基加固模型箱内,施加2种电压梯度(100 V/m和200 V/m),对湖相软粘土进行了4组电渗排水固结试验。对电渗固结过程中土体的含水量、抗剪强度、沉降量等土力学参数以及电流等电学参数的分布与变化和电化学现象的监测结果表明,电渗排水法加固湖相软粘土速度快、效果好,而极性转换技术的采用使土体固结更为均匀。此外,试验中还观察到电渗的电荷累积现象。采用金属电极所获得的电渗试验成果为作者正在进行的新型电极——EKG电极材料的研制提供了非常有用的对比资料。     

阳极跟进作用下软黏土电渗固结室内试验研究

在等电势梯度的前提下,针对电渗法加固软黏土地基提出了阳极跟进技术,设计了8组电渗对比试验,对不同阳极跟进方案作用下电渗试验的电流、抗剪强度、排水量、含水率、pH值和土体电导率等指标进行了监测,分析了不同方案下的电渗加固效果。试验结果表明：采用阳极跟进技术时,第1次阳极跟进作用效果最为显著;在电流密度处于高位时进行阳极跟进会在一定程度上降低电渗效率,在电流密度处于低位时进行阳极跟进能够促进电渗作用;针对阴极区土体开展阳极跟进无法获得显著的加固效果。研究结果表明,阳极跟进技术能够降低电路中的阳极区电阻,有效提高电渗加固效果。     

土的电阻率与饱和度的关系研究

采用自制的绝缘模型进行砂土、黄土、黏土的室内电阻率和饱和度的试验.分析数据可知,三种土样的共同点是：电阻率随着饱和度的增大,幂函数关系减小;当土样接近饱和时,电阻率趋于稳定.不同点是：在干密度和饱和度相同时,砂土的电阻率最大,黏土的电阻率最小;砂土的电阻率对饱和度变化的敏感性强于黄土和黏土.本试验揭示了砂土、黄土、黏土的电阻率与饱和度的关系,为使用电测法测量土工参数提供了理论依据.     

气水孔隙混合流体的压缩性

为了得到适用于高饱和度土固结分析的孔隙混合流体的压缩性计算公式,采用孔隙水压力来表示混合流体的压缩系数.推导过程中,不考虑气泡在水中的溶解,按Laplace公式建立气泡压强与水压的关系.分析了单个气泡对压缩性的影响,并进行了一维固结压缩试验,对混合流体的压缩系数公式进行了验证.结果表明：饱和度、水压和孔隙气的分散度是影响孔隙流体压缩性的3个主要因素;饱和度越小,气泡半径越大,混合流体的压缩性越大;若初始饱和度相同,当水压达到较大值时,气泡初始半径大小对压缩系数影响很小.将试验数值与其他研究者的计算结果进行对比,证明了所推导的理论公式能较好地分析预测孔隙混合流体的压缩系数.     

高含量氮掺杂碳纳米管的合成及NO电氧化

为研制NO检测灵敏度高的电极修饰材料,以吡啶和尿素为碳源和氮源,以FeMgO为催化剂,在NH3下于800～900℃采用CVD法原位合成了氮掺杂碳纳米管（CN xNTs）,确定了氮的原子分数为7.05 CN xNTs的最佳合成条件.通过对透射电镜（TEM）、x 射线光电子能谱（XPS）、x 射线衍射分析仪（XRD）和Raman光谱进行研究,结果表明所合成的CNxNTs随着反应温度的降低有序度减小,管壁缺陷增加.循环伏安法研究的NO在碳纳米管修饰电极上的电氧化行为结果表明：NO在CN xNTs修饰电极上的电氧化活性均高于未掺杂氮的多壁碳纳米管（MWCNTs）,其中,氮原子分数为7.05的CN xNTs修饰电极的电氧化峰电位最小,峰电流密度最大,反应活性较大.该电极上NO检测的灵敏度最高,是一种比较理想的电极修饰材料.     

高密度电法在水文地质中的应用

高密度电法是电阻率电法的一种,它通过人工场源建立地下稳定电场,再通过该稳定场的分布规律来研究各种地质问题．在工作中,高密度电阻率法通常有3种装置类型可供选择,即温纳装置、偶极装置和微分装置．结果分析时,一般采用电阻率直接解译．另外,当使用多种电极系进行数据采集时,还可以用比值参数法对结果进行分析．通过研究不同装置的高密度电法剖面,采取不同的数据处理方式,实例分析了3种装置在探测地下介质含水性的差异．结果表明,偶极和微分装置的探测结果对于异常的反映相似,温纳装置更适合于探测电性界面变化较小的情况,比值参数的处理方法能够更加清晰地显示异常体的几何形状．     

交流电场作用下微电极表面电渗流流速的计算

为解决微流体在交流电场作用下电极表面电渗流的流速计算方法,在电极极化产生双电层的基础上,建立了交流电渗等效电路模型,通过对双电层容抗和溶液电阻的计算,得出了微电极表面交流电渗流流速的计算公式,并对各点交流电渗流速与频率的关系进行了分析.结果表明,电极参数为宽80μm,长2 mm,电极间距20μm的对称电极交流电渗,在电极表面上的各点电渗流流速与输入信号频率对数呈正态分布状态.研究结果为交流电渗驱动微流体提供了理论参考依据.     

间插大伞片对绝缘子局部电场分布的影响

为了探求大伞片的插入对绝缘子覆冰闪络电压的影响,以110 k V复合绝缘子为计算模型,以实际运行时的绝缘子覆冰形态为研究对象,通过对二维电场Laplace方程进行求解,分析了在不同覆冰情况下,间插大伞片数量和结构对端部电场强度的影响,得到间插不同大伞片电场的最优解.计算结果表明:无覆冰条件下,大伞片的插入对绝缘子电位分布几乎没有影响;覆冰条件下,绝缘子中均匀插入三片或四片大伞片,可提高冰闪电压,提高绝缘子串的绝缘性能.     

橡胶水泥土模量与泊松比的变化规律

为了研究水泥掺量、橡胶粉掺量、橡胶粉粒径等因素对橡胶水泥土力学指标的影响规律,配比制作了橡胶水泥土试块,测定了纵横两个方向应力应变曲线,通过计算得到了橡胶水泥土的弹性模量、变形模量和泊松比.试验结果表明:随着橡胶粉掺量的增加,橡胶水泥土模量呈降低趋势,其降低速率递减;随着水泥掺量的增大,橡胶水泥土模量增高,但增量基本呈递减趋势.橡胶水泥土模量介于弹性上限Voigt模型和下限Reuss模型之间.橡胶水泥土的泊松比随着橡胶粉掺量的增加而增加.通过合理控制橡胶粉掺量,能够改善水泥土的力学性能,进而达到改良水泥土的目的.     

Relationship of Resistivity with Water Content and Fissures of Unsaturated Expansive Soils

The development of fissures in expansive soils has a great effect on the stability of slope.Of the three phases of soils, the gas phase and solid phase are relatively insulated, so the average resistivity of soils can be calculated from the resistivity of the liquid phase.On this basis, the two-part model of resistivity changing with the water saturation of the expansive soil can be deduced.A 2-D resistance grid model is established based on simulating the resistance of vertically developed fissures.Variation in measured resistance of vertically developed fissures at different positions can be calculated from this model.Fissure development can be inversely determined from the variation in the measured resistance.Finally, the model is verified by an indoor resistivity test for remolded soil samples, indicating that the test result agrees well with that of the model established.