CaCl_2溶液起始注入时间对电化学加固效果影响试验

利用CaCl_2溶液进行电化学加固是一种具有较好应用前景的地基加固方法。为了分析CaCl_2溶液起始注入时间对电化学加固效果的影响,开展了电渗初始时刻(T1)和电渗排水稳定时刻注入CaCl_2溶液(T2)的两组试验。结果表明:CaCl_2溶液注入可增大土体电导率,减小阳极与土体间的电势损失,但阴极与土体间的电势损失却随着电渗持续增大。T1对应的阳极附近土体电导率更均匀,导致作用在该区域土体中的电势梯度减小,电渗排水效果减弱。CaCl_2溶液起始注入时间对最终排水量的影响较小,但T1对应的固结时间较T2明显缩短。试验结束后,T1对应的阳极附近土体含水率高于阴极,且阴极附近土体强度明显高于阳极,与电渗排水稳定时刻注入所对应的情况相反。注入CaCl_2溶液后,能耗随电渗排水量呈非线性递增趋势,在电渗后期能耗增大显著。此外,相同排水量下T1对应的能耗较T2明显增大。     

电势梯度对海相淤泥电渗试验的影响

基于自制的固结装置研究了电势梯度对海相淤泥电渗试验的影响。通过试验过程中的电流、电势和排水量的测试结果及加固前后土体含水率和抗剪强度的变化,得出以下结论:有效电势随电渗过程逐渐降低,且电势梯度越大,降低的速率越大;电势梯度会明显影响土体的电流和排水量,较高电势梯度下排水速率较大、电流衰减较快,最终的排水量也增多;随电势梯度增加,土体含水率下降更明显、强度增高的幅度更大,因此海相淤泥加固效果更好,但同时会导致平均能耗变大和阳极腐蚀量增加;电渗加固海相淤泥效果较好,但电渗处理前应根据工期和成本共同确定电势梯度。更多还原     

非金属电极在电渗排水中的应用

利用自制的非金属电极和金属铁电极分别进行四组室内软土电渗试验,探索非金属电极在电渗排水中的应用效果。通过电渗过程中电流、电渗排水量、排水速率、能量消耗、能耗系数的变化及对电渗前后土体的含水率的变化,得出以下结论：非金属电极在电渗排水中应用效果良好,土体含水率下降较大,并产生比较显著的沉降;非金属电极的电流衰减的较慢,能保证电渗排水的持续进行,最终的累积排水量大;采用非金属电极可提高电渗效率。通过该试验的研究探讨了电渗的有效性,指出了非金属电极的优越性,为电渗法的工程应用提供指导。     

通电方式对电渗加固软土影响试验研究

采用微型电渗试验装置,进行持续通电、逐级增加电压、逐级降低电压以及电流衰减增加电压四组室内模型试验,对比研究通电方式对电渗排水加固效果的影响,探索对电渗加固有利的通电方式。记录试验过程中排水量、电流、有效电势、排水速率等指标,检测试验结束后土体抗剪强度、含水率。试验结果表明:电流衰减时增加电压通电方式使电流保持较高水平,能排出较多的水,所得十字板抗剪强度最高,处理效果最好。其次是持续通电方式、逐级增加电压方式,逐级降低电压通电方式处理效果不理想;电势在阳极处损失较大,逐级增加电压以及电流衰减方式在处理的后期能保持较高的有效电势,相比持续通电方式有效电势高出约15%。因此采用电流衰减时增加电压能发挥较好的加固效果。     

电极处加入CaCl2溶液对高岭土电渗试验的影响

为了研究高岭土电渗过程中在电极处加入CaCl₂溶液对电流、排水量、界面电阻、土体电阻率及最终抗剪强度等的影响,开展了相关室内试验。结果表明:电极处加入CaCl₂溶液后,电流的减小趋势得到有效控制,电渗过程中电流大小与加入CaCl₂溶液的量有关,也可能与阳极所加CaCl₂溶液所占比例或者与CaCl₂溶液加入的时间有关;排水量变大,本试验条件下电渗排水量提高了10.9%;电极处加入CaCl₂溶液对阴极处界面电阻的减小很明显;电极处加入CaCl₂溶液后土体总电阻率下降较为明显,而阴极附近土体电阻率的下降对土体总电阻率下降起主要贡献;阳极和中部土体最终抗剪强度提高比较明显,尤其是阳极土体最终抗剪强度提高了16.4 kPa,但阴极土体抗剪强度无明显提高,因此可以考虑用反转电极的方法来加固阴极土体。该研究可为高岭土电渗试验提供新思路。     

海相软黏土电化学改性固结试验研究

通过对海相软黏土的电化学改性固结试验,探索同一盐溶液在不同浓度条件下对软黏土改性固结的影响,对海相软黏土的电化学改性固结机理进行了分析,试验采用三组室内试验,变量为盐溶液浓度,阐述试验现象;分析并对比电化学改性固结试验与普通电渗排水试验的电流变化规律;根据电化学改性固结试验的能耗公式,分析同一盐溶液不同浓度情况下的电化学能耗规律;最后分析并解释了同一盐溶液在不同浓度下对海相软黏土电化学改性固结的土体最终承载力的影响。研究得出:电化学改性固结试验由于通电时间的减少,使试验能耗值较普通电渗排水试验大大降低;注入浓度为25%的CaCl2溶液时,土体最终承载力最高;通电停止后7 d龄期时,土体中间区域的承载力大于其他区域。更多还原     

电渗联合化学溶液加固淤泥质软土试验研究

采用自制室内试验装置,研究电渗联合化学溶液对淤泥质软土的排水固结效果。通过对比分析电流值、电渗排水量、抗剪强度和微观结构等方面的差异,进一步揭示了不同化学溶液对电渗固结效果的影响机理。试验结果表明:化学溶液的加入可以促进电渗排水,而小原子量、低价态离子的促进效果更为显著,在本次试验中Na⁺>Ca²⁺>Al³⁺;运动到阴极附近的Ca²⁺、Al³⁺离子可以参与反应生成胶结物质,增强了土颗粒间的黏结力,提高了阴极土体的抗剪强度,其中以Ca²⁺离子增强效果最明显,土体抗剪强度提高了3.5倍;而化学溶液的加入则会加速电极腐蚀和土体的酸碱化。     

长江三角洲北岸软土的不排水强度特征研究

采用三轴不固结不排水试验、无侧限抗压强度试验和快剪试验对长江三角洲北岸软土的不固结不排水剪切强度特征进行了研究。研究表明:研究区软土为碱性环境下沉积的非均质海陆交互相软土,软土剪切强度具有固有各向异性。土体制样采用垂直方向的切取试样方式,采用三轴不固结不排水试验时,土体沿45°+φ_(uu)/2这一椭圆形斜剪切面破坏,研究区土体破裂面主要集中在45.5°~46.3°这一区间内。根据三轴不固结不排水试验得出的抗剪指标,辅以土体单元极限平衡理计算出了土体实际剪切强度。无侧限抗压强度试验测得的土体平均剪切强度小于三轴不固结不排水试验测得平均剪切强度,这与研究区软土破坏时应力状态和摩擦强度较大有关。最后,从软土颗粒组成、矿物成分活性、微观结构等方面解释了研究区软土抗剪强度较高的原因。     

真空-堆载联合预压加固区形状对加固效果的影响

运用真空堆载联合预压法加固软土地基,设计及施工人员主要从做好加固区密封和减少排水通道的阻力两方面入手,来提高软土地基的加固效果.在影响软土地基加固效果的诸多因素中,加固区形状对加固效果也有较大影响,结合江苏省淮河入海水道卢扬涵闸软土地基加固工程,从沉降速率、孔隙水压力变化和强度增长等方面对该问题进行了研究,认为应避免不规则加固区形状,使加固区形状尽量接近正方形、面积尽量大.     

饱和淤泥爆炸固结排水规律试验研究

针对目前淤泥类软土地基的处理现状,提出饱和淤泥爆炸排水固结处理软土地基的方法,并用试验证实了这种方法的可行性.爆炸试验表明,水平向应力波对土体排水的贡献大于竖向应力波,缩短排水距离有利于土体的排水固结,炸药用量对试验有很大影响.通过试验得到了爆炸后土体出水量与时间的关系曲线,揭示了爆炸后的部分排水规律.试验还表明,试验后存在一个短暂的不排水时段,根据孔隙水的运动方程,得出了土体出水量公式及临界排水时间,从理论角度证实了试验现象的正确性.     

石灰和水玻璃共同改良粉土试验研究

对泰州地区粉土用石灰和水玻璃进行室内改良试验,研究了不同掺量石灰+水玻璃(1%石灰+3%水玻璃、3%石灰+1%水玻璃、3%石灰+3%水玻璃)改良粉土的改良效果,得出以下结论:石灰+水玻璃对粉土有良好的改良效果,改良土的CBR值较素土有很大的提高;改良土的CBR值与无侧限抗压强度均随着养护时间和压实度的增加明显提高;粉土中掺入3%石灰+3%水玻璃后改良效果最佳,掺入1%石灰+3%水玻璃后能快速提高粉土的早期强度。试验成果可以指导实际工程依据强度要求确定不同的石灰+水玻璃掺量。     

改良盐渍土强度变形及其微观特性试验研究

盐渍土的盐胀溶陷等不良工程特性对交通基础设施建设及其安全运行有着极其不利影响。现以南疆地区路基氯盐渍土为研究对象,开展了不同龄期改良氯盐渍土2种试验方案的无侧限抗压强度试验及SEM-EDS试验,研究水玻璃、水泥、石灰、粉煤灰及纤维等多种材料联合改良盐渍土的机理及其微观特征。研究结果表明:以28 d抗压强度作为评价标准,方案1中最优组合为水泥8%+石灰12%+纤维0.2%+纤维长度18 mm+含盐量3%,适用于中盐渍土改良;方案2中最优组合为粉煤灰20%+石灰6%+纤维0.2%+纤维长度12 mm+含盐量1%,适用于弱盐渍土改良。2种方案改良盐渍土越过应力峰值后仍能保持较高的抗压强度值,改良盐渍土应力-应变曲线呈应变软化型,试样呈脆性破坏。根据微观结构及EDS分析,改良盐渍土的矿物颗粒相对较大,颗粒完整性较好,胶凝物由絮状水化硅酸钙和针状钙矾石构成,其微观结构较致密,颗粒间接触方式以面-面接触方式为主;相比方案2,方案1内部结构排列致密,内部完整性好,强度性能优越。该研究成果丰富了氯盐渍土改良技术,为盐渍土在路基处理中再循环利用提供了技术参考。     

地下水封洞库水泥-水玻璃防渗灌浆材料耐久性试验研究

针对地下水封洞库工程受灌体围岩条件特征,对拟采用的水泥-水玻璃防渗灌浆材料在不同材料配合比参数条件下,参照现行水泥砂浆相关试验标准开展抗硫酸盐侵蚀性能、抗冻融性能、干燥收缩性能试验。大量的样本试验结果表明:经过抗硫酸盐侵蚀后水泥-水玻璃灌浆材料抗折强度损失率均＞-50%;优选配合比冻融试件抗压强度损失率＜25%,质量损失率＜3.0%;优选配合比试件56 d干燥收缩率＜7.0%。通过研究在不同参数条件下水泥-水玻璃灌浆材料耐久性性能波动规律,探究差异性匹配地下水封洞库工程不同工况条件下防渗水泥-水玻璃灌浆材料品质控制要求,可为湛江国家石油储备地下水封洞库工程防渗灌浆材料工程运用提供技术支撑。     

A prototype for on-site generation of chlorinated disinfectant for use in rural aqueducts

Sodium hypochlorite has significant potential as a sanitation solution in hard-to-reach areas. Few studies have investigated the optimal electrolysis parameters for its production with volumes greater than 10 L. This study evaluated sodium hypochlorite production through electrolysis in a 22-L prototype and identified the optimal operating parameters. Tests were performed using graphite electrodes with areas of 68.4 cm² at the laboratory scale and 1 865.0 cm² at the prototype scale. A design for experiments with different operating times, chloride concentrations, and electric current intensities was developed. The optimal operating time, sodium chloride concentration, and current intensity at the laboratory scale were 120 min, 150 g of chloride per liter, and 3 A, respectively, leading to the production of 5.02 g/L of the disinfectant with an energy efficiency of 12.21 mg of Cl₂ per kilojoule. At the prototype scale, the maximum sodium hypochlorite concentration of 3.99 g of chloride per liter was achieved with an operating time of 120 min, a sodium chloride concentration of 100 g of chloride per liter, and a current intensity of 70 A, reaching an energy efficiency of 42.56 mg of Cl₂ per kilojoule. In addition, this study evaluated the influences of the chloride concentration, current intensity, and operating time on the production of sodium hypochlorite at the two scales, and formulated the equations showing the trends of sodium hypochlorite production and energy efficiency in the electrochemical systems. The 22-L prototype model for production of this oxidizing substance is promising for disinfection of large volumes of water in areas that are difficult to access.

     

青海省大峡渠灌区典型地块农业灌溉耗水监测试验与模拟研究

为开展青海省大峡渠灌区典型地块农业灌溉耗水监测试验与模拟研究,加强区域水资源管理,提高水资源利用效率,在典型地块引退水量和地下水监测的基础上,分别采用引排差和VSMB模型模拟两种方法对该灌区典型地块耗水系数进行了计算。结果表明,两种方法计算得到的该灌区典型地块2013年耗水系数分别为0.572和0.632,两者较为接近,这说明在研究区范围内,VSMB模型模拟的方法可以对引排差法计算耗水系数进行较好的验证。     

采空区充填新型浆液固化机理与影响因素研究

为了研究碱渣、粉煤灰和硅酸钠溶液制成的新型采空区充填注浆材料的固化机理,开展了扫描电镜和交互混合试验,并分析了原材料配比、碱渣过筛粒径和养护条件对抗压强度、凝结时间、结石率等工程指标的影响。结果表明:浆液体系早期固化是因碱渣中有效含钙成分与硅酸钠溶液反应生成水化硅酸钙凝胶(C-S-H),后期强度发展是因粉煤灰受碱激发形成了硅铝酸盐聚合物凝胶(N-A-S-H);原材料配比显著影响着浆液的各项工程性能指标;随着碱渣过筛粒径范围的减小,流动度、凝结时间和结石率都减小,而抗压强度增大,0.5 mm粒径是28 d强度增幅出现较大差异的临界点;高温高湿养护条件有利于浆液的固化进程。研究结果可供类似水泥注浆液材料制备参考。     

底物溶液配比对微生物固化珊瑚砂的影响研究

为了确定珊瑚砂的微生物固化试验中底物溶液的最佳配比,使用5种不同尿素、氯化钙浓度配比的底物溶液对珊瑚砂进行微生物固化。通过固化过程中珊瑚砂试样的渗透性变化、固化后底物溶液成分对比和单轴压缩试验,综合分析底物溶液配比对微生物固化珊瑚砂的影响。试验表明,底物溶液中尿素与氯化钙的配比对微生物固化珊瑚砂存在一定影响,尿素与氯化钙浓度比值较低时不利于Ca~(2+)的有效利用,尿素与氯化钙的浓度比值越大,微生物固化反应越快,固化效果越好,但过快的固化反应会迅速降低珊瑚砂的渗透性,导致可固化次数减少,从而影响珊瑚砂最终的固化效果,建议底物溶液中尿素与氯化钙的浓度最佳配比为1.00∶1~1.25∶1。