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。     

外荷载变电压作用下软黏土电渗固结试验研究

针对电渗法与外荷载联合作用进行了室内试验,设计了9组对比试验,包括在相同外荷载作用下改变电渗电压、在相同电渗电压作用下改变外荷载作用以及单纯外荷载作用下的普通固结试验.对各组试验中的电路电流、土体出流、土体含水率分布、土体沉降、土体电导率、pH值等指标进行了量测,分析了外荷载、电渗电压对电渗过程的影响,并在外荷载与电渗电压之间建立了一定的联系.试验结果表明,增加外荷载对土样排水的促进作用优于提高电压梯度;外荷载作用能够促进阴极排水口处的出流量;在40 kPa外荷载作用下的普通固结与在0.5 V/cm电压梯度作用下的电渗固结作用及效果相当,在1 V/cm电压梯度作用下的电渗固结与在50 ∼60 kPa外荷载作用下的普通固结作用效果相当.研究及结果表明,外荷载与电渗法联合作用和单纯电渗法及单纯预压法相比,能够显著提高地基处理效果.     

基于热-水-力耦合的电渗排水试验数值模拟

基于多孔介质理论和热力学理论,考虑电渗产生的温度对土体变形及排水性质的影响,建立热-水-力耦合作用下的电渗排水多场耦合数学模型,并利用Fortran语言编制计算程序。在此基础上开展电渗排水现场试验的数值模拟,并与现场监测结果进行对比。研究结果表明:建立的模型可较好地模拟电渗过程中的温度场、渗流场及应力场变化和分布规律。土体温度随能耗增大而升高,尤其对于电极附近土体;阳极周围土体孔隙水压力减小,而阴极周围土体孔隙水压力增大,且考虑温度作用下的电渗流量随电渗的持续而增加;地基沉降由土体温度上升引起。     

电渗固结中接触电阻影响因素的试验研究

为研究电渗固结过程中接触电阻的影响因素,使用铝电极在等电势情况下对滩涂淤泥开展电渗模型试验。分别采用不同预腐蚀处理的阳极和不同导电面积比的阳极进行电渗试验,并测量排水速率、电流、电势和试验前后的含水率。研究结果表明:腐蚀对电极–土的接触电阻影响不大,不同的腐蚀程度在电渗前期乃至整个电渗过程的排水效果未出现明显差异;增加导电面积比即阳极导电面积与被处理土体横截面积的比值可以减小接触电阻、提高电流,并且阳极导电面积比的最优值为0.47。建议工程应用中适当增加阳极导电面积比以提高电渗效率,可通过接触电阻试验确定最优值。     

碱渣土的真空-电渗联合排水固结特性试验研究

文中给出了碱渣土的真空预压排水法和真空-电渗联合法排水固结的对比试验结果,分析了真空-电渗联合法的排水固结机理.室内模型试验结果表明,真空预压排水法和真空-电渗联合法对碱渣土均具有明显的排水效果,且真空-电渗联合法比真空预压法的排水效果更加显著.尤其是在真空预压排水结束后,真空-电渗联合法仍产生明显的排水效果,具有水头梯度下的排水固结和电场作用下的电渗排水固结两方面的排水固结机理,因而比单纯的真空预压的排水速率快,排水固结量大.文中结果可扩展用于对软土地基的加固.     

周期性裂缝灌浆对电渗处理淤泥软土的影响

电渗过程中由于土体裂缝的开展导致土体电阻增大、电渗效率降低,裂缝灌浆是解决这个问题的方法之一。在等电势梯度的前提下,设计了5组一维固结电渗对比试验,并采用质量分数为1.5%的NaOH溶液进行裂缝灌浆,通过对比不同频率下电渗试验的排水量、排水速率、沉降等数据,分析了灌浆频率对电渗加固效果的影响。结果表明,裂缝灌浆能明显提高电渗加固的效果;试验存在最优灌浆频率,且当采用最优频率时,可延长电渗通电时间,使得土体含水量和有效排水能耗降到最低。     

高岭土的电渗试验

电渗是使低渗透性土体排水固结的有效方法。为了了解电渗现象的基本规律,该文研制一套室内电渗试验设备,完成不同干密度高岭土试样的一维电渗试验。试验将土样分成6个部分分别进行监测,研究和分析土体电流、电渗出流体积、含水量、土壤溶液pH值和土体电阻等参数的变化。试验结果显示:在相同外加电压条件下,土样干密度越小,其总电阻越小,而电流和出流量越大,含水量变化也越大;电渗过程中土样内部伴随酸性带的发展和迁移,土体总电阻增加且电极附近区域电阻增长最为明显。试验证明电渗可以对高岭土试样进行有效脱水,但土体电阻的增加导致脱水效率逐渐降低。     

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.     

电极布置形式对电渗加固软土效果的影响试验

在自制的模型箱中同时进行3组不同电极布置形式(1根阴极分别对应1根、4根和8根阳极)下的电渗排水试验,通过监测电渗过程中排水量、沉降量、孔压和电流来研究不同电极布置形式对电渗排水的影响,并测试电渗结束后土体的含水率和强度,研究电极布置形式对电渗加固效果的影响。试验结果表明:阴极周围布置的阳极越多则电渗的排水与加固效果越明显;电流随电渗时间呈指数衰减;土体单位体积排水量与能量消耗之间呈线性关系。     

电场改善细粒级尾矿浸出渗透效果试验研究

基于变水头法,针对在电场作用下尾矿渗流体系的渗透性进行柱浸试验研究,研究电场作用下体系渗透效果的改善情况,考察电压与渗透系数变化的关系;通过施加脉冲电压进行渗流试验,研究电场对改善体系渗透效果的作用规律。研究结果表明:电场改变了体系双电层结构以及某些"盲区"结构,有利于渗流;电场促使离子加速运移带动渗流加速,电压越高,渗流速度越快,体系的渗透系数越大;电场作用过程中产生的气体积压在体系内部对渗流产生严重的影响;与加电前体系的渗透系数进行对比,在断电稳定后体系的渗透系数有很大提高,电渗固结作用改变了体系内部结构并在断电后被保持,渗透效果提高。     

考虑振动停歇时间的浅层软基振动排水试验研究

以江苏省连云港市某软基处理项目的软土为室内研究对象,利用自主设计的动态固结渗透仪分析饱和软土在交通荷载作用下的动力响应;通过设置不同围压、共振频率和振动停歇时间,以及模拟不同施工工况,进行软土的振动排水固结试验,并与未考虑振动停歇时间的振动排水固结试验进行对比,重点分析不同振动停歇时间对软土排水固结特性的影响.结果表明...     

阴极区添加腐植酸缓冲液对电渗排水效果影响的试验研究

根据重金属污染土壤电动修复技术,在土壤阴极区添加腐植酸,通过调节pH值改善电渗排水效果,并从多个角度对最终排水效果进行了比较.提出ζ电势计算公式与排水速率的关系,并从ζ电势、碱金属离子和富里酸络合物3个角度对试验结果进行解释.结果表明:阴极区添加腐植酸会阻碍电渗排水过程,不能改善排水效果;高腐植酸含量的软土不宜进行大规模电渗排水固结.     

双荷载共同作用下土体变形影响机理及计算方法

在明确给出化学荷载定义及其表征变量的基础上,考虑力学荷载的共同作用,将土体的变形分为由力学荷载引起的力学固结变形以及由化学荷载引起的化学-渗透固结变形.提出了化学和力学双荷载共同作用下考虑化-力耦合的土体变形计算方法,并从微细观作用机理角度,分析了双荷载作用下土体变形影响机理.推导了宏观孔隙体积变化量的计算公式,在此基础上结合室内渗透试验结果对2种荷载共同作用下土体的变形开展了定量化分析.结果表明,化学物的存在会引起土体发生固结变形,但土体宏观孔隙体积却并非一定减小.由于吸附水解吸到宏观孔隙空间中,也可能造成孔隙通道变宽,孔隙比增大.     

基于C-C型固化剂的吹填超软土渗透固结特性研究

在吹填超软土中加入不同掺量的C-C型固化剂进行压缩固结试验和真空固结试验,对固结前后土体的渗透固结特性和基于有效孔隙比与孔隙抗压性能的增渗机制进行研究,探究既能提高渗透性,又能保持较高强度的合理掺量.发现半固化超软土的固结特性与软黏土基本一致,固结系数随固结压力的增大而增大,渗透系数随荷载的增大而减小;相同荷载作用下,固结系数和渗透系数均随掺量的增加而增大.加入少量固化剂后,压汞试验显示孔径分布曲线峰值明显左移,孔径集中分布区间向小孔隙区间移动,土样有效孔隙比随掺量变化存在最大值,土体骨架的存在使得孔隙抗压缩性能不断增加,保留了具有较高强度结构的排水通道,这种压缩性较低的多孔骨架结构对渗透性的提高有着显著作用.固化过程中,固化剂掺量越多,形成土骨架的作用越明显,土体强度和抗压缩能力就越高,其中掺量为10%的土样无侧限抗压强度高达360.1kPa,远高于直接固化强度.研究表明,固化剂掺量在1%～10%时,主要发挥的是增渗作用,是药剂真空预压处理超软土的理想添加范围;而大于10%后以固化作用为主.     

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。     

电渗固结模型试验研究

本模型试验在基于我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。     

基于离散元的南海软粘土剪切变形模拟

软粘土剪切变形是决定海洋构筑物、管线安全存在的重要因素,离散元能有效模拟粘土剪切变形。通过对南海神狐海域原状软粘土开展固结不排水三轴试验,得到离散元模拟所需宏观剪切强度参数指标;采用试错法调整细观参数使得双轴压缩模拟结果与室内试验相吻合,标定出一组适用于南海软粘土的细观参数组合。离散元模拟结果得到,在应变达到5.3%时,土体发生破坏,形成一条与X轴反方向为49°的剪切带;应变增加到10%时,倾角增大到57°。测量圆对剪切带内外的应变进行监测得到,剪切带内土体初始应变较大,在达到4%应变后不再继续发生变形;剪切带边缘区域,土体应变持续增大;剪切带外应变较小。一般的室内三轴试验无法得到剪切带内外土体应变变化定量数据,离散元模拟是对室内三轴试验的重要补充。     

基于导电塑料排水板 的真空-电渗同步固结解析解

针对使用阴阳电极均为透水边界的导电塑料排水板(electric vertical drains,EVD)电极进行真空预压与电渗同步加固软基,对阳极建立了轴对称真空-电渗耦合固结模型。该模型考虑了真空预压与电渗由于引起水流方向的不同而产生的相互影响,并给出了阳极影响区域的平均孔隙水压力解析解。通过室内模型试验,验证得出阳极影响区域的孔压实测值与理论计算值在开始与结束时间段内吻合度较好,中间区域出现较大差异。这是由于在实际电渗过程中,阳极附近伴随发生了化学流、热流所引起的孔压变化,而理论公式中没有考虑它们所引起的水流。     

软土非线性流变特性的试验研究及成果分析

针对广州南沙原状软土进行一系列室内试验研究,探讨了软土非线性流变变形特性.所做试验包括:不考虑预压荷载的固结试验、考虑预压荷载的固结试验、分别加荷的固结试验、不同排水条件下的三轴蠕变试验等.试验结果表明:次固结系数主要受到先期固结压力pc的影响,当ppc时,次固结系数Cα表现出不同的变化规律;经预压处理后土样的次固结系数Cα与预压力pp密切相关;同一荷载下,分级加荷的变形量大于分别加荷的变形量;排水条件和加荷速率对蠕变变形有很大的影响.     

真空预压与电渗固结联合加固技术的理论模型

真空预压和电渗固结是2种有效的软基加固技术,地基处理中阴极和阳极一般成梅花形布置,因此可以简化为轴对称问题进行研究。该文建立了真空预压-电渗固结问题的轴对称概化模型,研究地基加固过程中地基内超静孔压发展和地表沉降过程。在等应变假设的条件下,推导了轴对称一维模型的解析解。同时发展有限元计算软件,对软基加固过程进行数值模拟分析。真空预压、电渗固结和真空预压-电渗固结联合3种方法地基处理过程中的超静孔压发展情况的对比分析表明:真空预压-电渗固结联合时模型中负超静孔压最大,达到-90kPa,所产生的差异沉降最小,为0.01cm。因此,真空预压与电渗固结联合作用时地基中将形成更大的负超静孔压,达到更好的预压效果,同时有效地减小地表的差异沉降。