電滲加固軟土地基影響因素和方法研究.pdf

1、電滲法可對滲透系數(shù)較低的軟黏土地基進行有效快速的加固，應用前景廣泛。本文在總結(jié)既有研究成果的基礎上，開發(fā)了相應的電滲加固軟土試驗裝置并開展了一系列電滲加固軟土的模型試驗研究，深入探討了各因素對電滲排水的影響，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。本文的主要研究內(nèi)容有以下幾個方面:
　　(1)開發(fā)了電滲加固軟土的試驗系統(tǒng)，包括豎向電滲固結(jié)排水加固軟土試驗裝置、橫向電滲加固軟

2、土試驗裝置和數(shù)據(jù)監(jiān)測采集裝置。該系統(tǒng)可對試驗過程中的電流、沉降、溫度、電勢分布和排水體積等數(shù)據(jù)進行監(jiān)測與記錄，因而可對多個物理場進行解釋。豎向電滲固結(jié)排水試驗裝置操作簡單，方便對復雜現(xiàn)象進行解耦分析。橫向電滲加固軟土試驗裝置可根據(jù)研究要求調(diào)整陽極腔室和陰極腔室的溶液種類、電極和土體之間的接觸方式和排水邊界條件，主要用來研究加固方法。以上兩種試驗裝置不但可以滿足本論文研究需要，也可為其它相關(guān)研究提供參考。
　　(2)深入分析了持續(xù)時

3、間、含鹽量、電極材料、黏土種類、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):電滲排水過程中當土體中產(chǎn)生的負超靜孔壓對應的有效應力增量高于土體維持K0條件的應力時，土體產(chǎn)生水平體縮，且水平體縮隨著試驗進行而不斷增大;銅陽極的表現(xiàn)依賴于土體含鹽量，含鹽量越高，銅陽極表面電化學腐蝕生成物越多，較不銹鋼陽極電滲固結(jié)排水效果越差;黏土材料的電滲滲透系數(shù)ke與zeta電位絕對值（實際測量）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，對應產(chǎn)生的土體溫度也越高（焦耳熱越多）;探究了溫度對電滲固結(jié)排水的影響，發(fā)現(xiàn)高初始溫度條件下對應的排水體積和水平體縮較高，證明了焦耳熱的產(chǎn)生對電滲固結(jié)排水效果具有促進作用。最后，從實測試驗數(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。預測結(jié)果表明，該模型預測精度較好，可以滿足實際工程對應用精度的要求。
　　(3)為了提高裂縫出現(xiàn)后土體的電滲排水效果，提出了接力陽極法和石墨粉填充

5、法。通過在裂縫中插入接力陽極，可在接力陽極和陰極之間形成新的電滲排水通道，進一步降低接力陽極和陰極之間土體的含水率。通過在裂縫中填充石墨粉，可以使土體進一步成為連續(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，可增強土體的抗拉強度，進而消除土體裂縫，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行比較，發(fā)現(xiàn)溶液法對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，重點研究了電滲注入鹽溶液加固軟土地基的作用機理，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出的孔壓分布公式，解釋了試驗過程中土體的固結(jié)沉降現(xiàn)象和含水率分布情況。之后，依據(jù)離子運移理論解釋了陰極附近土體強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)作用過早產(chǎn)生會減少電滲滲流通道。為此，電滲注入鹽溶液加固軟土地