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.     

不同增压方式下电渗法加固滩涂淤泥试验研究

针对电渗法处理滩涂淤泥能耗高、后期排水效率低的问题,利用自制的试验装置进行4种不同增压方式下电渗试验.通过监测电渗过程中电流、排水量和阴极水p H,以及试验结束后检测土体的含水率和抗剪强度,研究不同的增压方式对电渗法加固滩涂淤泥效果的影响.试验结果表明:不同的增压方式明显影响电渗效果;相对于稳压输入,电源采用逐级增压可以减缓电流的衰减;合适的增压方式不仅可以降低能耗、提高后期排水速率,还可以有效地提高土体抗剪强度和降低含水率.     

间歇通电模式影响电渗效果的试验

为了研究间歇通电模式对电渗加固效果的影响,采用实验室一维模型箱,在不同通断模式下开展电渗试验．试验分两个阶段,第一阶段固定通断时间比,研究不同通电周期对电渗的影响,同时与连续通电对比;第二阶段,固定通电周期,研究通断时间比对电渗的影响．测量试验过程中的电流、阴极排水量,试验结束时的抗剪强度以及含水量分布,并给出不同组试验的阳极板腐蚀图．结果表明:间歇通电能否有效以及通电周期和通断比对电渗效果的影响会因试验时间的不同而存在差异;采用适当的通电周期和通断时间比,间歇通电可以减缓电极腐蚀,提高电渗效果．文章最后对已有文献中的分歧作出了解释,并指出电渗法实际工程应用中,建议通电周期选取1～4 h,通断时间比取2.0．     

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。     

立体排水-电极联合体处理高含水率废弃土的试验研究

针对高含水率废弃土的自身特点,提出了一种适用于超软土加固的可回收立体排水-电极联合体,并根据立体排水-电极联合体空间布置情况,试验设计从过程中排水量、含水率与抗剪强度、沉降变化、电势分布、电流变化以及能耗情况出发,对比分析不同条件下的土体电渗固结性状,结果表明：（1）立体排水-电极联合体增加了横向排水通道之后,缩短了排水固结路径,使土体中部维持着一个较高的电势水平,相对于传统竖向电极排水量最大提高38%;（2）增加横向排水体后抗剪强度单层式与双层式联合体分别提高3.0倍和1.5倍,且土体强度更加均匀;（3）引入了统一能耗系数概念,增加横向排水体后能耗系数从0.163降低到0.154,体现了立体排水-电极联合体的优越性。     

不同电渗法降低填料含水量的方法研究

电渗法可以使水向直流电的阴极渗流和排出,从而降低土料的含水量,而且电流产生的热量还可蒸发土料中的水分以降低其含水量。如果把阴极布置在土料下方,直流电渗在土壤水分重力渗流的基础上再作用电渗,两者叠加效果更为明显。采用不同电压和电极形式的电渗法降低土料含水量的试验,得到了电渗法降低土料含水量的一些规律。     

PHD-PVD真空预压联合电渗法处理工程废浆试验研究

为了改进传统真空预压法的缺陷,提出一种PHD-PVD真空预压联合电渗处治工程废浆的方法。通过6组大型室内模型试验,对工程废浆固结过程中的排水量、电流强度、沉降值等进行监测,通过测量土体含水率及十字板抗剪强度并结合压汞试验宏微观分析土体的加固效果,研究真空泵和电源的间歇断开处理对PHD-PVD真空预压联合电渗法加固工程废浆效果的影响。试验结果表明,联合电渗法有效提升了PHD-PVD真空预压法后期的排水效率,远端土体固结程度得到提高,强度显著提升;对真空泵和电源的间歇断开式处理使土中产生新的排水通道,一定程度上缓解了排水板附近的淤堵,使得试验后期也保持了较快的排水速率,排水总量得到提升。压汞试验结果表明,采用间歇断开式的PHD-PVD真空预压联合电渗法处理的工程废浆,其峰值孔径更小,土体微观结构更加致密。     

间歇通电联合电极移动作用下电渗法加固滩涂淤泥试验研究

基于海涂围垦形势的驱动下,针对电渗法处理滩涂淤泥地基存在沉降不均等缺陷,提出了间歇通电联合阳极移动法.为验证该法的有效性,利用自制模型开展了间歇通电联合阳极移动条件下电渗法加固滩涂淤泥室内试验研究.试验分为两个阶段,第一阶段固定通电时间,研究不同通断时间比对电渗试验的影响,同时与连续通电对比,确定最佳通断时间比;第二阶段,在最佳通断时间比下,将电极间距减半以研究靠近阴极土体的加固效果.通过研究发现:间歇通电处理后的加固效果与通断时间比密切相关;间歇通电联合电极移动可以减小两极土体沉降和抗剪强度的差异性.通过上述结论,以期对沿海地区滩涂淤泥处理提供科学依据.     

真空预压联合间歇电渗加固疏浚淤泥试验研究

沿海地区疏浚工程产生大量疏浚淤泥.为了研究疏浚淤泥的处理方法,通过室内模型试验,对温州地区的疏浚淤泥进行分级真空预压联合间歇电渗的加固处理,并对间歇通电的时间及间歇逐级加压电渗进行研究.试验过程中监测真空压力、电流、排水量和土表的沉降;试验之后,对土体含水率、十字板剪切强度以及电极腐蚀质量进行测量.试验结果表明:虽然间...     

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;...     

板土交界处裂隙发育与化学注浆时间对一维电渗固结的影响

通过一维电渗固结试验，研究了板土交界处裂缝（板土脱开）与注浆时间对软土电渗固结过程的影响。采用紧序注入CaCl₂溶液和Na₂SiO₃溶液的方式，进行注浆时间对照试验。基于沉淀或胶体和离子对电渗固结的综合效应，研究了电流、排水量、土样含水量与抗剪强度、裂缝与体缩，以及电渗能耗等随注浆时间的变化规律。结果表明：板土交界处裂隙（板土脱开）总是先于其他土体裂缝产生，板土脱开导致电流值的急剧减小是造成电渗效果下降的主要原因；一维电渗固结过程中存在板土交界处裂隙发展旺盛时间t_cr，以t_cr为表征指标确定最佳注浆时间，可达到最佳的电渗效益。为防止在土体中出现明显的含水量突变现象，应尽可能避免在1/3t_cr时刻前注浆，在2/3t_cr时刻注浆能够实现最佳电渗固结效果。     

真空预压联合逐级动力压实和电渗法处理疏浚淤泥试验研究

真空预压联合电渗法常用于疏浚淤泥地基处理,但存在排水板淤堵及电极腐蚀严重、能耗大等问题,导致该方法在实际应用中受限。提出利用真空预压-逐级加能动力压实联合电渗法,克服传统联合法的缺陷,通过5组室内模型对比试验,采用孔压消散比PPDR确定动力压实启动时间,研究最优动力压实启动时间点。试验过程中监测土体的孔隙水压力、排水量、土表沉降和电流强度,在试验前后测量土体含水率、十字板剪切强度及阳极腐蚀量。结果表明：与真空预压联合电渗法相比,在真空预压阶段启动动力压实可使淤堵土柱开裂,有效提高真空预压的排水效率;动力压实后土体表面裂缝减少,更加平整,电渗固结过程产生的阳极腐蚀量和能耗降低;在PPDR为70%时启动动力压实,土体的排水量最大,土表沉降增幅最大,处理后的十字板剪切强度达到65 kPa,获得了更好的处理效果。     

蒙脱石电渗微观机理试验研究

为了在微观上探究电渗的作用机理,以单一矿物成分的蒙脱石为电渗对象,采用自制金属电极和EKG电极,设计4组平行试验,探讨土体离子迁移、电学参数、膨胀性能等物理化学方面的变化.试验结果表明,Al~(3+)迁移能力远大于Cu~(2+)和Fe~(2+),后两者难以在电场力的作用下移动,电极反应生成的金属离子对电渗排水基本没有促进作用;电渗削弱了蒙脱石的乙二醇膨胀性,且除铜电极外,铝、铁、EKG电极下电渗对靠近阴极的土的膨胀性抑制作用更强;电渗作用降低了蒙脱石的zeta电位绝对值;铝电极下Al~(3+)的渗入严重降低了Ca~(2+)的排出量,铁电极下Fe~(3+)和Fe~(2+)的渗入束缚了阳极附近土体中Na~+的迁移;铁电极和EKG电极对土体有酸化作用,而铜电极、铝电极则不然.     

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。     

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.     

电渗法加固地基试验及应用研究进展

对于高塑性、低渗透性的细颗粒土,常规的排水固结法加固效果不佳,电渗法具有工期短、设备安装方便等优点,相关研究逐渐兴起并得到了初步工程推广.为进一步理解电渗法加固机理并为工程设计提供参考,综述电渗法加固地基方面的研究工作,包括电渗加固机理与土体性质的关系、试验研究方法和控制因素对电渗的影响、电渗联合其他方式处理等主要成果.研究中的问题包括如何确定控制因素实施规范和准则、如何先考虑机理后设计试验以及如何强化单因素试验等.提出未来的研究方向:开发新测试技术、改进计算方法以及新材料的电渗处理.     

双向电渗对钢筋混凝土修复效果的试验研究——保护层阻锈剂、氯离子和总碱度的变化规律

为提高氯盐侵蚀环境下钢筋混凝土结构的无损修复效果,对受氯盐侵蚀的钢筋混凝土试件采用双向电渗技术,在排出氯离子的同时向混凝土保护层内引入阻锈剂.为考察该技术的修复效果,采用有机元素分析法和自动电位滴定法,结合电流密度、通电时间、水灰比、初始氯盐掺量4个影响因素,研究混凝土保护层内阻锈剂、氯离子分布的变化情况,并对保护层的总碱度进行测量;同时设置电化学除氯组作为对照.结果表明:双向电渗处理后试件保护层内氯离子含量降低,总碱度提高;通过对各参数的合理控制,阻锈剂迁移至钢筋表面的浓度足以起到较好的阻锈效果.双向电渗的效果随电流密度、通电时间、试件水灰比的增加而提高,而受初始氯盐掺量的影响较小.双向电渗在对混凝土氯离子迁出和总碱度提高的效果方面与电化学除氯有所差异.     

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.     

双向电渗对钢筋混凝土修复效果的试验研究——保护层阻锈剂、氯离子和总碱度的变化规律

为提高氯盐侵蚀环境下钢筋混凝土结构的无损修复效果,对受氯盐侵蚀的钢筋混凝土试件采用双向电渗技术,在排出氯离子的同时向混凝土保护层内引入阻锈剂.为考察该技术的修复效果,采用有机元素分析法和自动电位滴定法,结合电流密度、通电时间、水灰比、初始氯盐掺量4个影响因素,研究混凝土保护层内阻锈剂、氯离子分布的变化情况,并对保护层的总碱度进行测量;同时设置电化学除氯组作为对照.结果表明:双向电渗处理后试件保护层内氯离子含量降低,总碱度提高;通过对各参数的合理控制,阻锈剂迁移至钢筋表面的浓度足以起到较好的阻锈效果.双向电渗的效果随电流密度、通电时间、试件水灰比的增加而提高,而受初始氯盐掺量的影响较小.双向电渗在对混凝土氯离子迁出和总碱度提高的效果方面与电化学除氯有所差异.在双向电渗后,Cl-质量摩尔浓度沿着保护层厚度方向由内向外成增高趋势;而电化学除氯后整个保护层内Cl-质量摩尔浓度分布相对均匀.对保护层碱度变化来说,两种处理方式效果接近.     

电渗复合真空覆水预压法加固吹填土地基的应用研究

吹填土渗透系数小,结合水含量高,常规排水固结法只能排除地基土中的自由水,且真空传递效率低。而电渗法已经被证明可以有效排除土体中的结合水。故提出电渗复合真空覆水预压加固吹填土的方法,并结合温州某吹填土地基处理工程,对电渗复合真空覆水预压技术进行了现场试验研究。结果表明,电渗法能够有效降低地下水位,并对土体后期强度增长的贡献明显;电渗复合真空覆水预压法加固效果好于真空覆水预压法,在地基土的沉降速率上有显著优势,达到相同地基处理效果,施工工期更短,为该技术的推广应用提供借鉴和指导。