基于长时间断电及随含水率变化通断时间比变化的电渗固结模型试验研究

模型试验在基于中国工业用电按峰谷平收费制度,在电渗固结间歇性通电时错开峰电时间,设置长时间断电;基于电阻率在含水率从20%降低到15%会快速增大,含水率20%以上时电阻率变化较小的情况,设置随含水率降低,不断减小的通断时间比;基于含水率从20%降低到15%电阻率会迅速增大的情况,设置土体平均含水率降到20%作为电渗结束时间点。试验结果表明错开峰电的长时间断电能有效降低成本;将含水率降低到20%作为电渗停止时间是可行的;随着含水率变化通断时间比变化的电渗固结是可行的;电渗联合桩加固软土地基效果显著。     

含水率与含砂率对软黏土电阻率影响试验研究

软黏土电阻率是电渗固结时的重要参数,直接影响着电渗固结的效率、阴阳极之间的间距设置等。含水率与含砂率是软黏土电阻率最常见的两个影响因素,需深入研究。试验采用改进的Miller Soil Box,测试了20个不同含水率、不同含砂率的软黏土土样的电阻率。依据试验数据结果,分析软黏土含水率对电阻率的影响、软黏土含砂率对电阻率的影响,以及含砂率与含水率对电阻率的交互影响。试验结果表明电渗固结适用于含砂率低且含水率高的软黏土,高含砂率对电渗固结是不利的,遇到高含砂率的软黏土时,不易采用电渗固结;电渗固结时,软黏土中含水率小于20%时,随着含水率的降低土样的电阻率急剧上升,故将软黏土中的含水率降低到20％左右时,可以作为停止电渗固结的参数之一。     

含水率与含砂率对软黏土电阻率影响的试验研究

软黏土电阻率是电渗固结时的重要参数,直接影响着电渗固结的效率、阴阳极之间的间距设置等。含水率与含砂率是软黏土电阻率最常见的两个影响因素,需深入研究。试验采用改进的Miller Soil Box,测试了20个不同含水率、不同含砂率的软黏土土样的电阻率。依据试验数据结果,分析软黏土含水率对电阻率的影响、软黏土含砂率对电阻率的影响,以及含砂率与含水率对电阻率的交互影响。试验结果表明电渗固结适用于含砂率低且含水率高的软黏土,高含砂率对电渗固结是不利的。遇到高含砂率的软黏土时,不易采用电渗固结。电渗固结时,软黏土中含水率小于20%时,随着含水率的降低,土样的电阻率急剧上升;故将软黏土中的含水率降低到20%左右时,可以作为停止电渗固结的参数之一。     

使用氯化钙溶液加固淤泥质黏土的电渗试验研究

采用自制电渗试验装置,针对武汉市淤泥质黏土进行电渗试验,探讨阳极处添加质量分数分别为0、5%、10%、15%氯化钙溶液对电渗加固效果的影响.通过监测电渗过程中各试验组电流和排水量随时间的变化,测定电渗前后土体的含水率、抗剪强度、孔隙比和微观结构变化,综合评价不同条件下土体的电渗固结效果.试验结果表明:在阳极添加氯化钙溶液可以缩短电渗固结时间,显著提高电渗法加固淤泥质黏土的效果,使土体微观结构变得更加致密,增强土体的抗剪强度;通过添加氯化钙溶液,阴极附近土体抗剪强度最大提高368.6%;氯化钙溶液浓度对电渗加固效果影响存在一个限值,本次试验为10%左右,超出该限值后,浓度的影响很小;氯化钙溶液的加入会加重电极腐蚀.     

基于杭州软土的电渗迁移过程试验研究

为研究电渗迁移过程,进一步揭示电渗机理,基于杭州软土和自制电渗模型箱,分别采用铁和石墨电极开展室内电渗试验,监测重力排水、电渗排水以及电渗前后土壤中多种金属元素含量的变化;监测电流和排水量数据并据此计算电渗运移量。研究结果表明:在电渗排水过程中,钠离子和钾离子质量浓度比重力排水过程中的大得多,镁离子和钙离子质量浓度则比重力排水过程中的小得多,说明电渗法依赖双电层中低阶、小原子量反离子对水分的转移作用,土壤本身物理力学性质对电渗过程的影响主要通过双电层体现。电渗运移量对土壤含水率的敏感性与土壤类型密切相关,而对同一类土壤,其敏感性也可能会随着含水率范围的不同而呈现较大差异。在1.58V/cm的电势梯度下,杭州软土电渗处理后的最终含水率为35%左右,说明对于含水率小于35%的杭州软土,电渗法效果不明显,不推荐采用电渗法进行处理。     

微生物-电渗法加固淤泥质土的室内试验研究

为改善淤泥质土的工程性质,开展电渗排水和微生物诱导碳酸钙沉积相结合的方法加固淤泥质土的室内试验,研究了微生物-电渗法较普通电渗和阳极处通入氯化钙溶液的电渗在土体的排水量、含水率、表面沉降、pH及抗剪强度的变化.结果表明:微生物-电渗法处理后土体表面沉降量最小,排水量最多,含水率降低最多,抗剪强度最大;处理后土体距离阳极越近,含水率越低,抗剪强度越高.可见微生物-电渗法较电渗和阳极通入氯化钙溶液的电渗的基础上增加了排水量,提高了土体抗剪强度.     

电渗-氯化钙对硫酸钠盐渍土变形的影响

过多的水盐含量是季冻区盐渍土产生变形的根本原因,而电渗可以通过驱动盐离子加速土体的排水固结,同时也会导致阴极土体含水率过大,进而产生严重冻胀变形。本文采用自制装置进行电渗联合氯化钙的室内试验,研究不同氯化钙含量（质量分数为0、5%、10%、15%的氯化钙溶液）对硫酸钠盐渍土变形的影响,结果表明：电渗联合氯化钙可以增大硫酸钠盐渍土的电导率,进而加速土中水的排出,相较于仅电渗处理,土体最终电渗排水量增加35%以上;硫酸钠盐渍土中过量的Na+和SO42-在电场力的驱动下分别向阴阳两极迁移,大部分随电渗水流排出,从而降低土体中含盐量,减小低温下土体冻胀盐胀变形;在电场力作用下,Ca2+迁移到阴极并与水解产生的OH-结合形成Ca(OH)2胶结物,大大增强土颗粒间的粘结力,而多余的Ca2+与可溶性硅酸盐发生反应形成水合硅酸钙（C-S-H）,并沉积在土颗粒表面,增加土颗粒间的摩擦力,有效降低阴极土体的冻胀变形;经电渗-氯化钙处理后的硫酸钠盐渍土,微观结构更加密实,抵抗冻胀盐胀变形能力显著增强,其中以质量分数10%的氯化钙溶液的加固效果为最佳,相较于仅作电渗处理土体,最终排水量提高了近70%,阴极土体...     

外荷载作用下的软黏土电渗试验

为改善软土地基的固结排水效果,对联合使用电渗固结与预压排水技术进行了电渗试验。对于不同黏土试样,同时施加恒定的75 kPa外荷载和0～20V外电场,研究在耦合作用时的渗透出流变化。试验结果表明:与仅有外荷载作用相比,在耦合作用下表现为阳极渗透出流量减小、阴极渗透出流量增大、总渗透出流量增大;阳极渗透出流量的变化与电压大小无直接关系;耦合作用能提高饱和黏土的排水速率,特别是在外加电压较高时,电渗固结效果较为明显。     

含水率对侧向卸荷条件下原状黄土黏聚力与摩擦角力学性质的影响

选取陕西省泾河南塬Q_2原状黄土,按主应力固结比σ_3/σ_1=0.33进行固结,以模拟土样原位地层的初始应力状况;固结完成后,在侧向卸荷条件下进行不排水剪试验,研究黄土滑坡过程中含水率对黄土的黏聚力、摩擦角等力学特性的影响。试验结果表明:含水率从10%→30%,黏聚力的变化范围从33.51→8.18 k Pa,随着含水率的增大,黏聚力明显降低,用线性关系式可以较好地拟合黏聚力和含水率之间的关系,且拟合相关系数R为0.970 8;含水率变化范围为10%~30%时,内摩擦角的变化范围为26.40°~29.60°,随着含水率的增大,内摩擦角的变化范围在3.2°以内,波动范围较小,其平均值为27.99°,因此卸荷条件下含水率变化主要影响原状黄土的黏聚力,对内摩擦角影响较小。     

无荷和有荷条件下膨胀土电阻率变化规律的研究

利用双电极电阻率测量装置,通过室内无荷和有荷膨胀土的电阻率试验,对膨胀土的电阻率与含水率及上覆压力之间的关系进行了研究。试验结果表明:在无荷作用时,电阻率随着含水率的增加而减少,电阻率在含水率为15%时呈现跳跃性变化,电阻率与含水率呈负指数变化;在有荷载作用时,膨胀土的电阻率明显减小,电阻率仍然随着含水率的增加而减少,电阻率在含水率为10%时呈现跳跃性变化。膨胀土电阻率的主要影响因素是含水率,而上覆荷载对电阻率影响较小。     

柴油污染粉质黏土的电阻率特性及影响因素

以南京地区典型的粉质黏土为研究对象,人工配制了不同含水率、不同含油率的柴油污染土,采用Miller Soil Box对不同状态的污染土体电阻率进行了测试,建立了土体电阻率与含水率、含油率和饱和度间的相关关系.结果显示,含油率相同时,电阻率随含水率、饱和度的增大呈幂函数关系减小;含水率相同时,电阻率随含油率的增大而线性增加.引入体积含湿率来分析油水共同作用对电阻率的影响,发现饱和度相同时,电阻率随体积含湿率的增加而线性增大.采用正交分析法对电阻率的三种影响因素进行主次分析,影响大小为饱和度含水率含油率.     

NaCl污染土中含水量和电阻率对腐蚀速率的影响

以太原典型粉土为研究对象,采用失重法测试经过14 d、28 d、56 d后,X70钢在Na Cl污染粉土中的腐蚀速率。试验结果显示,随着含水量的增加,腐蚀速率呈现出先增大后减小的趋势;且在含水量17%左右时,腐蚀速率达到一个峰值;在通常含水量情况下,随着电阻率的增大,其腐蚀速率减小;当含水量在17%左右、电阻率较小的情况下,土壤的腐蚀速率达最大;当含水量很小或者达到饱和时,无论土壤电阻率怎样变化,其腐蚀速率都达到最小。     

EVD与金属电极电渗对比试验研究

电极材料是制约电渗法发展的关键因素,在室内试验中开展导电塑料排水板(EVD)与铁、铜、铝金属电极的电渗对比试验,通过对土体中电流、电势及排水量、加固后土体含水率等数据的分析,研究了EVD电极与金属电极的电渗加固效果差异。试验结果表明EVD可以作为电渗电极使用,在通电一段时间后其导电性能要优于金属电极,由于设计试验排水方案为水平侧向排水,不能凸显EVD的竖向排水优势。铝作为阴极时,由于其金属的活泼性较强,发生溶解、销蚀形成凝结剂物质,从而以电化学加固的形式降低了阴极附近土体的含水率,因而电渗法可以通过在阴极处制造局部的电化学反应来降低阴极附近土体的含水率。     

冻融循环对黄土电阻率及水分迁移影响的试验研究

电阻率为土体的固有特性,与土中水含量、颗粒排列和链接方式有着密切的关系。为了研究冻融循环次数对黄土的电阻率的影响,对经历不同冻融循环次数的不同含水状态黄土的电阻率进行了试验研究,分析了黄土电阻率与含水量、冻融循环次数的关系,建立了考虑含水量、冻融循环次数的非饱和土电阻率模型。试验结果表明:干密度一定时,电阻率随着含水量的增高而快速降低,当含水量达到26%后,电阻率变化规律逐渐趋于稳定;当冻融循环次数少于5次时,电阻率随着冻融循环次数的增加缓慢增长;冻融循环次数超过5次后,电阻率值逐渐趋于稳定。通过对冻融前后土样不同区域的含水量值的比较可知,冻融循环作用后,土中水总体呈现出从中心向四周的扩散的迁移规律。     

含水率及孔隙率对黏性土电阻率影响的试验研究——以桂林红黏土、粉质黏土为例

为获得土体电阻率与含水率及孔隙率之间的定量关系,以桂林红黏土、粉质黏土为研究对象,通过更严格的单因素控制试验,在保持其他各因素不变的情况下,探讨两种土体的电阻率随含水率（保持土体类型、孔隙率不变）、孔隙率（保持土体类型、含水率不变）的变化规律,并引入能够综合反映含水率和孔隙率变化的土体体积含水率,探讨电阻率与体积含水率间的确定性关系及经验公式。试验结果表明：孔隙率一定时（含水率一定时）,两种土体电阻率与含水率（孔隙率）之间均呈幂函数关系。两种土体电阻率均随含水率的增加先剧烈减小,而后逐渐变缓;均随孔隙率的增加而增加。两种土体电阻率均随体积含水率的增大而减小,红黏土电阻率与体积含水率间呈幂函数关系,粉质黏土电阻率与体积含水率间呈线性关系,基于体积含水率得到的两种土体电阻率经验公式相关性较高,可应用于红黏土、粉质黏土地区的岩土工程实践。     

江西重塑红黏土动特性研究

本文以江西东乡县重塑红黏土为研究对象,在不同物态和应力状态下进行室内动三轴试验研究。主要研究在不同含水率和固结围压条件下,红黏土破坏动应力-破坏振次关系、动粘聚力和动内摩擦角、动应变-动弹性模量关系以及阻尼比的变化规律。试验结果表明：相同破坏振次条件下,高固结围压和低含水率能提高土破坏时的动强度。土的动粘聚力和动内摩擦角随着土样含水率的增加线性递减。红黏土动弹性模量随着轴向动应变的增加而减小,同时动弹性模量的减小幅度也越来越小,最后趋于平缓。相同轴向动应变条件下,高固结围压和低含水率土样的动弹性模量更大。拟合后的红黏土动本构关系符合Kondner双曲线模型。同时红黏土的阻尼比随着固结围压和含水率的增大而增大。     

电渗作用下高岭土的元素及矿物成分变化

为研究电渗对土的化学成分及矿物的影响,以高岭土为试样进行室内电渗固结试验。取一维电渗固结试验前后的土样及排出水样,采用X射线衍射及X射线荧光光谱分析测定土样的矿物组成及化学成分,通过ICP-MS测定水样的化学成分。土样及排出水的化学成分变化以及电渗过程中不同元素的迁移现象表明:高岭土的主要矿物成分中,地开石含量的变化幅度较大,而石英、高岭石、珍珠陶土的变化幅度很小;土体的主要化学成分SiO_2、Al_2O_3经过电渗作用后没有明显变化,变化幅度较大的化学成分为CaO、MgO、Na_2O、K_2O,其中CaO的变化明显强于其他成分;Na、K容易以离子形式发生迁移流入水中,Ca、Mg则反应生成氢氧化物沉淀而不易被检测出来,表现为"消失"。