电极间距和排水方式对电渗固结效果试验.pdf
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1、广西水利水 电 G U A N G X I WA T E R R E S O U R C E S &H Y D R O P O WE R E N G I N E E R I N G 2 0 1 5 ( 5 ) 试验研究 电极间距和排水方式对电渗固结效果试验 曾 宏 ( 广西水利科学研究院, 南宁5 3 0 0 2 3 ) 【 摘要】 为了探讨淤泥电渗固结的最佳方式, 开展 了不同电极间距和排水方式的电渗对比试验, 试验中对渗水量 、 土体沉降 、 电能消耗 、 含水率等指标进行了监测, 得 了适合工程应用的电极间距为 1 2m, 排水孔钻孔深度7 5m, 排水方式采用塑料排水板套砂袋组合体排水
2、。工程应用实例表明: 采用该电极间距和排水方式取得了良好的电渗 固结效果 。 【 关键词】 电渗; 电极间距 ; 排水方式; 固结; 效果 【 中图分类号】 T U 4 1 1 【 文献标识码 A 【 文章编号1 1 0 0 3 1 5 1 0 ( 2 0 1 5 ) 0 5 0 0 1 4 0 3 电渗法是通过在插入土体 中的电极上施加低 压 直流 电来加速排水 固结的一种地基处理方法 , 特 别 适 合 于处 理低 渗透 性 和高含 水量 的淤泥 和黏 土。 1 9 3 9年 , C a s s a g r a n d e 将 电渗法成功应用 于德 国某铁路路基开挖工程的边坡稳定处理 中,
3、 取得了 较好 的效果 。随着研究的不断深入 , 电渗技术在理 论 和实践 上都得 到 了长足 的发展 , 先后 在堤坝稳 定 、 边坡加 固、 基坑开挖 , 软土处理等工程 中得到了 成功的应用。电渗过程是一个 复杂的多物理场非 线性耦合过程 。 , 涉及电场、 渗流场、 应力场、 化学 场等 , 现有 的理论假设 同实际相差较大 , 很难用数 理模型对电渗过程进行准确模拟。此外 , 电渗过程 中能耗较高也在一定程度上 限制了该技术 的广泛 应用 。因此, 如何降低电渗能耗 、 提高电渗效率 成为 目前研究 的重点和难点 。本 文进行 了不 同电 极间距和排水方式的电渗对 比试验 , 分析其
4、对电渗 的影响, 为现场电渗 固结提供最优 电极间距和最佳 排水方式 。 1 不同电极间距 电渗对比试验 1 1 试验设备及土样 采用试验箱进行电渗试验, 采用有机玻璃板制 造了4 个不同大小的试验箱 , 4 个试验箱断面尺寸 均 为 3 0 a m 3 0 a m, 长度 分 别 为 6 0 、 1 0 0 、 1 4 0 、 1 8 0 c m。将试验箱至于支架上 , 在试验箱下方放置容器 用于接收 电渗过程 中的渗液。电源采用普通 的全 波脉冲直流电源 , 试验 电压为 3 6 V, 施加 中等强度 的电场强度。 试验土样采用浙江沿海滩涂的淤泥 , 土体盐分 含量高, 碱性强, 有机质含
5、量低 , 结构差, 化学成分 复杂 , 承载力低。土样基本物理指标见表 1 。 表1 土样的基本物理指标 土样名称 容重 ( k N In ) 含水率 液 限 塑限 孑 L 隙 比比重 淤泥 1 4 5 6 4 3 5 5 6 2 3 8 2 1 2 7 3 1 2 试验 内容 进行 了4组 电渗对 比试 验 , 电极 间距分 别 为 4 0 , 8 0 , 1 2 0 , 1 6 0 c m, 各模 型均采用 1 对 电极布置 。 各试验采用 同一取样地点的淤泥 , 土样的物理性 能 指标基本相同, 其余试验参数均相同。试验共进行 了 1 8 天 , 试验 中采用间歇通 电技术 , 通电 2
6、 4 h , 停 电 4 h , 再通电, 如此循环进行 。试验中对电能消耗 、 渗 水量 、 电流等参数进行了监测。分析电极 间距对 电 渗的影响, 以便选择合适的电极间距和施加适合的 电场强度 。电渗试验结果见表 2 表 2 不 同电极间距的试验结果表 模 型 戆 莽 盟 誊 模型 B 8 0 1 0 5 3 6 0 2 8 6 1 8 0 4 5 1 6 1 1 1 7 模 型C 1 2 0 1 1 9 5 5 7 8 8 0 1 8 0 3 1 8 5 9 5 【 收稿 日期】 2 0 1 5 0 7 2 7 【 作者简介】 曾宏( 1 9 8 3 - ) , 男, 湖南永州人, 广西
7、水利科学研究院工程师, 硕士, 主要从事岩土T程质量检测及设计T作。 l 4 广西水利水 电 G U A N G X I WA T E R R E S O U R C E SH Y D R O P O WE R E N G I N E E R I N G 2 o 1 5 ( 5 ) 1 3 试验结果分析 试验初期, 土体中的电流较大, 电渗效率也较 高 , 电能消耗和渗水量在试验前期 阶段 占的比值较 大 , 4 个模 型前 8 d的渗水 量 占总渗水量 的 8 0 左 右, 随着电渗的进行, 土体的含水率不断降低 , 有效 电流减小, 电渗效率下降。试验后期的电渗效率均 不高 。 试验结果表
8、明: 电极间距越小, 电极间土体的 电压梯度越大 , 电渗反应越剧烈 , 电极腐蚀量越大 , 电能消耗也越大。模型D的电极间距最大, 电渗能 耗和电极腐蚀量较小 , 但是土体的含水率降幅最 小 , 电渗效 果不佳 。综合分析 电渗效果 和经济效 益, 笔者认为电极间距在 1 2 m左右比较合适 , 对不 同的淤泥土质, 电渗最优电极间距有一定的差别。 2 不同排水方式的电渗对比试验 2 1 试验设备 电渗试验采用长方体形 的槽为场地 , 直接在场 地 中挖掘而成 , 模 型槽 长 4 0 i n , 宽 1 6 IT I , 深 1 5 m, 槽的侧面和底部砌砖砂浆抹平后再铺设真空膜 , 防
9、止渗水。试验槽电极间距 1 2 m, 电极与槽边缘相距 0 2 m。采用直径 1 2 mm钢筋作为电极 , 模型槽布置 2 对电极 , 电极间施加的电压 为6 0 V。试验土样采 用浙江东海塘 淤泥 , 土样参 数见表 1 。电极布置平 面图见图 1 , 试验槽剖面图见图2 。 4 图 1 试验平面 布置 图 理 j 淤泥 : c 】 t 图2 试验槽剖面图 料排水板为排水通道 、 模型 B以镀锌钢管为排水通 道、 模型 C以塑料排水板与砂袋组合体为排水通道 , 各模型除排水通道不 同外 , 其余各参数均相同。试 验 过程 中 , 对 电渗过程 中各排 水方式 的排水效率 、 土体沉降特征 、
10、 电能消耗、 土体含水率等参数进行 了监测 。整个 电渗试验共进行 3 0 d , 试验采取 间歇 通电技术 , 每电渗通电2 4 h 后 , 停电4 h , 再开始通 电 , 如此循环进行 。真空抽水系统根据设置的真空 度 自动开启或关闭, 有效减少 了电能消耗 。 2 3 试验结果分析 2 3 1 土体沉降分析 电渗过程中, 由于土体中水分的排出, 土体有 效应力增加, 土体被压缩 , 产生沉降, 试验中对3 个 模型土体试验中产生的沉降进行了监测, 各试验模 型的土体沉降曲线 图见图3 。 试验结果表 明: 模型 C采用塑料排水板套砂袋 组合体作为排水通道排水效率最高, 土体总沉降量 最
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