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。     

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。     

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。     

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。     

外荷载作用下的软粘土电渗试验

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。对于不同粘土试样,同时施加恒定的75kPa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粘土的排水速率,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。     

含水率和固结压力对非饱和重塑湖泥力学性质的影响

基于江西省城门山铜矿湖底采矿特殊的工程背景,研究湖泥在堆土固结后力学性质的变化规律及影响因素。进行6组不同含水率和4组前期固结压力下非饱和重塑湖泥的直剪试验,分析不同含水率和前期固结压力对重塑湖泥抗剪强度的影响。研究结果表明:在相同的前期固结压力下,在试验研究的含水率范围内,重塑湖泥的黏聚力和内摩擦角均随着含水率的增大而减小,且黏聚力和含水率之间基本呈负线性相关关系,拟合相关系数0.92,与其他含水率范围相比,重塑湖泥抗剪强度在含水率为18.62%~21.76%范围内受其变化影响更大;在相同的最终含水率下,重塑湖泥黏聚力随前期固结压力呈幂指数函数关系,而内摩擦角的变化由于存在突变,并无一定的变化规律;不同初始含水率的重塑湖泥在300 k Pa和400 k Pa固结压力下固结96 h后,最终含水率都接近于塑限(18.5%),反算得到最佳湖泥填土高度为14 m。     

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。     

阳极逼近法对脱水污泥脱水性能及理化性质的影响

目的研究电极固定和移动两种布设方式对脱水污泥脱水性能及理化性质的影响,提高污泥脱水效率,降低系统能耗,实现污泥高效脱水.方法通过采用电极固定和移动两种布设方式分别对机械脱水后污泥进行电动处理,比较两种电极布设方式对脱水过程中的电渗流、含水率、温度、总磷、重金属形态及脱除水性质的影响.结果试验中固定电极组电渗流速呈下降趋势,而移动电极组电渗流速显著提高,通电40 h时移动电极电渗流量为156.1 g,是固定电极的2.4倍;污泥的含水率由阳极到阴极呈现逐渐增大趋势,且移动电极组污泥的含水率均比固定电极组低,移动电极阴极污泥最终含水率达到57.5%;固定电极污泥的温度逐渐升高到峰值并保持不变,而移动电极污泥的温度随着阳极移动在达到峰值后逐渐降低,其温度低于固定电极组;移动电极阴极污泥磷的下降幅度较固定电极大;重金属性质向稳定趋势转变,且固定电极阴极处重金属较稳定;污泥脱除水中COD、氨氮、TP都呈现上升趋势,且移动电极移动速率越大上升幅度就越大.结论移动电极装置较固定电极装置的脱水效果好,能耗低.     

重塑黄土固结过程中电阻率参数变化研究

通过测试重塑黄土固结过程中不同电流频率下的横向和竖向电阻率,分析了其电阻率结构特性参数(平均结构因子、平均形状因子与各向异性系数)的变化规律,结合微结构的变化探讨了其机理。试验结果表明:重塑黄土固结过程中,竖向电阻率随着竖向压力的增加先减小,减小过程集中在初始阶段(0p≤50kPa),超过这一压力范围后,竖向电阻率呈上升趋势;横向电阻率随着竖向压力的增加先增大后减小,最后呈增大趋势;平均结构因子与平均形状因子均随竖向压力的增加先增大后减小,最终呈增大趋势;各向异性系数随竖向压力的增大先快速减小,并最终趋于稳定;各个电流频率下的电阻率参数值变化规律相似,但数值大小有异。     

基于介电特性的青萝卜干燥品质预测模型

以青萝卜为实验物料,利用网络分析仪,采用同轴探头法测量了在16～3 500 MHz的频率范围内,湿基含水率为15%～93.20%,物料温度为(36±1)℃的青萝卜的介电常数ε'和介质损耗因子ε".分析了频率、含水率、糖度、密度与介电特性的关系,建立了915 MHz和2 450 MHz下介电特性与含水率、糖度、密度的关联模型,检验了基于介电特性预测含水率、糖度、密度的可行性.结果表明:在16～3 500 MHz频率段内,介电常数ε'和介质损耗因子ε"随着频率的增大而减小.介电常数ε'随着含水率的增大而增大,介质损耗因子ε"在湿基含水率为15%～60%时,随着含水率的增大而增大,之后随着含水率的增大而降低.糖度与含水率呈负相关.可用二元一次方程描述含水率、糖度、密度与介电特性的关系,对模型进行方差分析,各模型的决定系数均大于0.92,P值小于0.05,表明所得基于介电特性预测干燥过程中青萝卜的含水率、糖度、密度的模型是准确的.     

填埋场固化污泥工程特性变化研究

深圳机场北污泥填埋场将作为机场扩建场地,其填埋的固化污泥将作为地基使用。对填埋场固化污泥进行了岩土工程特性研究,包括有机质含量、含水率、初始孔隙比、界限含水率、颗粒级配、微观结构、压缩固结特性以及抗剪强度等。结果表明:固化污泥的有机质含量、含水率、孔隙比都随着埋深的增加而减小,其中填埋后有机质含量的变化与污泥的降解程度有关,是含水率及孔隙比变化的内在原因;污泥的液、塑限高,液性指数大于1,表观状态却呈现固体状态;固化污泥是多孔隙介质,结构性较差;固化污泥是高压缩性和欠固结土,其固结系数基本与常规淤泥相近,且随固结压力的增加而显著增大,呈现典型的大变形固结特性;固化污泥原状土和重塑土的抗剪强度均随着埋深的增加而增加,其中,随着埋深的增加,原状土的抗剪强度从13.8 kPa增加至23.7 kPa,重塑土的抗剪强度从13.0 kPa增加至14.3 kPa,这与污泥结构强弱密切相关。     

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。     

含水条件变化对云南红土性状的影响

考虑含水率、浸泡等不同含水条件,研究含水条件变化对云南红土性状的影响。结果表明:含水率增大,云南红土呈现出抗剪能力、抗压能力降低的损伤特征;其黏聚力在最优含水率附近存在最大值;偏干状态下,黏聚力随着含水率的增大而增大,偏湿状态下,黏聚力随着含水率的增大而减小;随着含水率的增大,其内摩擦角和抗剪强度逐渐减小,压缩变形逐渐增大。浸泡条件下,云南红土呈现出颗粒减小、相对质量降低、可塑性减弱、胶结能力降低、承载能力降低的损伤特征;随浸泡时间的延长,抗剪强度减小。分析其实质在于含水条件变化损伤了红土颗粒及其颗粒间的连接,其含水条件影响机理可以从吸附作用、软化溶解作用和润滑作用几个方面来解释,这几个方面综合作用的结果造成云南红土的性状发生变化。     

考虑酸碱迁移的电渗一维固结计算方法

电渗法和常规的软土地基处理方法相比具有独特的优越性。在Esrig一维电渗的基础上考虑了酸碱离子迁移,同时基于电荷守恒原理、质量守恒原理、达西定律以及欧姆定律等定律建立电渗固结方程组。通过对数值解和室内试验结果进行比较分析,得到了:电势随时间减少,但是减少量逐渐减小并趋于稳定;土体内部产生的负孔隙水压力并非如Esrig理论所述,到了峰值以后不再变化,而是会有一定程度的恢复。