電滲加固軟土地基影響因素和方法研究.pdf

1、電滲法可對(duì)滲透系數(shù)較低的軟黏土地基進(jìn)行有效快速的加固，應(yīng)用前景廣泛。本文在總結(jié)既有研究成果的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的電滲加固軟土試驗(yàn)裝置并開(kāi)展了一系列電滲加固軟土的模型試驗(yàn)研究，深入探討了各因素對(duì)電滲排水的影響，提出了一系列提高軟土地基電滲排水效果的方法，最后提出了適用于電滲注入鹽溶液加固軟土地基的優(yōu)化方案。本文的主要研究?jī)?nèi)容有以下幾個(gè)方面:
　　(1)開(kāi)發(fā)了電滲加固軟土的試驗(yàn)系統(tǒng)，包括豎向電滲固結(jié)排水加固軟土試驗(yàn)裝置、橫向電滲加固軟

2、土試驗(yàn)裝置和數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)采集裝置。該系統(tǒng)可對(duì)試驗(yàn)過(guò)程中的電流、沉降、溫度、電勢(shì)分布和排水體積等數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)與記錄，因而可對(duì)多個(gè)物理場(chǎng)進(jìn)行解釋。豎向電滲固結(jié)排水試驗(yàn)裝置操作簡(jiǎn)單，方便對(duì)復(fù)雜現(xiàn)象進(jìn)行解耦分析。橫向電滲加固軟土試驗(yàn)裝置可根據(jù)研究要求調(diào)整陽(yáng)極腔室和陰極腔室的溶液種類(lèi)、電極和土體之間的接觸方式和排水邊界條件，主要用來(lái)研究加固方法。以上兩種試驗(yàn)裝置不但可以滿(mǎn)足本論文研究需要，也可為其它相關(guān)研究提供參考。
　　(2)深入分析了持續(xù)時(shí)

3、間、含鹽量、電極材料、黏土種類(lèi)、電壓、溫度、固結(jié)壓力與排水方向?qū)﹄姖B固結(jié)排水的影響。研究發(fā)現(xiàn):電滲排水過(guò)程中當(dāng)土體中產(chǎn)生的負(fù)超靜孔壓對(duì)應(yīng)的有效應(yīng)力增量高于土體維持K0條件的應(yīng)力時(shí)，土體產(chǎn)生水平體縮，且水平體縮隨著試驗(yàn)進(jìn)行而不斷增大;銅陽(yáng)極的表現(xiàn)依賴(lài)于土體含鹽量，含鹽量越高，銅陽(yáng)極表面電化學(xué)腐蝕生成物越多，較不銹鋼陽(yáng)極電滲固結(jié)排水效果越差;黏土材料的電滲滲透系數(shù)ke與zeta電位絕對(duì)值（實(shí)際測(cè)量）和土體孔隙率n成正比;所采用的電壓值越高，

4、土體電滲排水效果越好，對(duì)應(yīng)產(chǎn)生的土體溫度也越高（焦耳熱越多）;探究了溫度對(duì)電滲固結(jié)排水的影響，發(fā)現(xiàn)高初始溫度條件下對(duì)應(yīng)的排水體積和水平體縮較高，證明了焦耳熱的產(chǎn)生對(duì)電滲固結(jié)排水效果具有促進(jìn)作用。最后，從實(shí)測(cè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)出發(fā)，建立起操作條件及土體性質(zhì)和電滲排水加固后土體含水率之間的ANN模型。預(yù)測(cè)結(jié)果表明，該模型預(yù)測(cè)精度較好，可以滿(mǎn)足實(shí)際工程對(duì)應(yīng)用精度的要求。
　　(3)為了提高裂縫出現(xiàn)后土體的電滲排水效果，提出了接力陽(yáng)極法和石墨粉填充

5、法。通過(guò)在裂縫中插入接力陽(yáng)極，可在接力陽(yáng)極和陰極之間形成新的電滲排水通道，進(jìn)一步降低接力陽(yáng)極和陰極之間土體的含水率。通過(guò)在裂縫中填充石墨粉，可以使土體進(jìn)一步成為連續(xù)體，增加了電滲排水通道，從而提高電滲排水效果。此外，為了抑制電滲排水過(guò)程中裂縫的產(chǎn)生，提出了混合纖維法。在土體中混入足量的聚丙烯纖維，可增強(qiáng)土體的抗拉強(qiáng)度，進(jìn)而消除土體裂縫，有效地提高了電滲排水加固軟土地基的效果。將以上方法與溶液法進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)溶液法對(duì)軟土加固效果的提高作用

6、明顯，并具有加固陰極附近土體的能力。
　　(4)為了均勻有效地加固軟土地基，重點(diǎn)研究了電滲注入鹽溶液加固軟土地基的作用機(jī)理，并提出了電滲注入鹽溶液加固軟土地基的優(yōu)化方案。首先，依據(jù)流體質(zhì)量守恒方程理論推導(dǎo)出的孔壓分布公式，解釋了試驗(yàn)過(guò)程中土體的固結(jié)沉降現(xiàn)象和含水率分布情況。之后，依據(jù)離子運(yùn)移理論解釋了陰極附近土體強(qiáng)度較高的原因包括外加離子在陰極附近產(chǎn)生的膠結(jié)作用。但膠結(jié)作用過(guò)早產(chǎn)生會(huì)減少電滲滲流通道。為此，電滲注入鹽溶液加固軟土地