地基排水固結(jié)之電滲加固技術(shù)講解（清楚明了）

1、電滲加固技術(shù) 一.概述電滲法是通過在插入土體中的電極上施加直流電使得土體加速排水、固結(jié)從而提高強(qiáng)度的一種地基處理方法。電滲法由1809年俄國學(xué)者Reuss在試驗室內(nèi)首次發(fā)現(xiàn)，后來各國學(xué)者在這方面展開了大量的研究。1939年Cassagrande首次將電滲法成功用于德國某鐵路挖方邊坡工程中。隨后電滲法一直被嘗試用于各種領(lǐng)域。二.加固機(jī)理土體通電過程中，會發(fā)生電動現(xiàn)象。電動現(xiàn)象分為四種。1.電滲2.電泳3.流動電勢4.沉降電勢水分子的極性使其易和水中溶解的陽離結(jié)合形成水化陽離子，在外界電場作用下產(chǎn)生定向排列，同時黏土顆粒表帶一定的負(fù)電荷，在表面電荷電場的作用下，靠經(jīng)土顆粒表面的極性水分子和水化陽離

2、子因受到較強(qiáng)的電場引力而被土顆粒牢牢吸附，形成固定層，即強(qiáng)結(jié)合水層，強(qiáng)結(jié)合水因較強(qiáng)的吸附作用不易排出；在緊貼固定層外面，極性水分子和水化陽離子受到的靜電引力較小，形成擴(kuò)散層，也叫弱結(jié)合水層，這層中水分子及水化陽離子仍受到靜電引力的影響，電滲法因在土體中施加電壓而將原有的靜電平衡打破，可以達(dá)到排出弱結(jié)合水的效果。三.電滲法用于挪威超靈敏黏土基坑開挖的加固1.背景場地在挪威首都奧斯陸灣以南30km，土體為超靈敏土，靈敏度為100。盡管該場地位于緩坡上（坡度比為1:8），但由于超靈敏的土的存在，穩(wěn)定性分析得到邊坡安全系數(shù)僅0.77?？紤]到基坑底部抗隆起的安全系數(shù)為1.3，經(jīng)計算發(fā)現(xiàn)該場地僅能開挖至2

3、.3m，不能滿足建一個污水處理廠所需的4.5m開挖深度。另外，由于該處于鐵路沿線附近，移除基坑開挖區(qū)周圍表層土的手段也不可行。適用范圍和特點(diǎn)1.適用范圍各國學(xué)者基于室內(nèi)試驗、現(xiàn)場試驗、工程應(yīng)用以及計算理論等方面對電滲法展開了諸多研究，報道了其在各種土壤類型中的應(yīng)用，包括有機(jī)質(zhì)土、泥炭土、含油淤泥、工業(yè)尾礦、疏浚淤泥、吹填淤泥、廢棄泥漿，海洋底泥、污染土、城市污泥等。對于某特定場地地基，可以參考下表初步判定場地土壤是否適用于電滲法加固，在通過室內(nèi)土工試驗確定相關(guān)參數(shù)，如含水量、水力滲透系數(shù)、壓縮系數(shù)以及含鹽量、電導(dǎo)率等，并與表中比較，然后確定是否適用。 電滲法適用土壤各參數(shù)范圍 主要參數(shù) 適用范

4、圍 主要參數(shù) 適宜范圍 初始含水量 w0（%）（0.61)wL孔隙水含鹽量(gNaCl/L) 2 塑形指數(shù)Ip530 電導(dǎo)率 (S/m)0.0050.5水力滲透系數(shù)kh（m/s)10-1010-8 黏粒含量 30體積壓縮系數(shù)mv(MPa-1) 0.31.52.特點(diǎn)用電滲法處理軟土地基擁有很多有別于其他工法的特點(diǎn)，具體表現(xiàn)為：（1）固結(jié)速度快（2）電滲法不會引起因軟土承載力不足而發(fā)生的失穩(wěn) 現(xiàn)象 （3）安全性高（4）金屬材料作電極時，會腐蝕生成氧化物或者氫氧 化物的膠體，形成電化學(xué)加固，使土體逐漸變得 密實， 電極周圍，尤其是陽極周圍土體提高的 更為明顯，使土體的強(qiáng)度在一定程度上有所提高四.設(shè)計

5、參數(shù)1.電極材料傳統(tǒng)的電極材料有鐵、銅、石墨和鋁等，各種電極材料在電滲過程中表現(xiàn)受電勢梯度影響較大，這主要表現(xiàn)在統(tǒng)一電勢梯度下各種電極材料有效用于電滲的電勢量差異顯著。該項工程就應(yīng)用了鐵電極。2.電極布置電極的長方形布置施工簡便，被較多地用于室內(nèi)試驗和工程現(xiàn)場。但文獻(xiàn)資料表明，陰極周圍布置的陽極越多，電滲的排水與加固效果越明顯，電極的梅花形布置在加固效果方面較之長方形布置有更多優(yōu)勢。該工程在完成電極的安裝后，第二天即開始通電。在開始的第18d里，電流為210A，第18d之后，將電流提高到350A。另外，為了研究電極反轉(zhuǎn)帶來的影響，通電后第51天將陽極和陰極反轉(zhuǎn)。電極反轉(zhuǎn)后，對土體沉降的檢測表明

6、沉降速率從每天4.5mm下降到每2.4mm，說明電極反轉(zhuǎn)使得沉降速率不升反降。3.通電方式電滲中所采用的電勢梯度對電滲過程有重要影響。研究表明，電勢梯度越大，土-電極界面上的電壓降低將會提高，單位體積排水能耗增大，電滲效率隨之降低。較低的電勢雖能提高電滲效率，但其對應(yīng)的電滲加固效果差強(qiáng)人意?？梢?，電勢過高過低均不利于電滲的開展?？偨Y(jié)已有文獻(xiàn)中的相關(guān)數(shù)據(jù)，得到電勢梯度范圍為0.32V/cm。五.存在的問題有以下幾方面制約著電滲加固技術(shù)推廣應(yīng)用，更是其進(jìn)一步發(fā)展亟須解決的關(guān)鍵問題。1.電勢的傳遞效率降低該工程中，第八天在額定電壓40V的情況下，陽極產(chǎn)生了10V的電勢降，表明了僅有75%的額定電壓有效，到了第八十天，只50%的額定電壓有效。2.加固土體的不均勻性工程結(jié)束后檢測發(fā)現(xiàn)陽極區(qū)域的土體抗剪強(qiáng)度上升至108kPa，電極中間的土體抗剪強(qiáng)度為39kPa，陰極處土體抗剪強(qiáng)度無上升?？傮w平均抗剪強(qiáng)度為37kPa，達(dá)到了20kPa的要求。3.可能引起地下水污染4.電滲的費(fèi)用較高六.幾