软粘土电渗固结试验研究

论文摘要

软粘土广泛分布在我国的东南沿海及珠江三角洲地区,其高含水量、高压缩性和低抗剪强度等不良特性使得在工程建设前必须对其进行处理。传统的地基处理方法,如堆载预压法、真空预压法等,受制于土体的水力传导系数,在软粘土地基处理中排水固结缓慢,甚至不能达到预期的效果。电渗法排水与土体的水力传导系数无关,近年来在许多工程中得到了应用。虽然国内外研究者已经对电渗进行了较多的研究,但是仍然存在亟待解决的问题,如电渗的机理、土体电阻的估算等。有鉴于此,本文在研究电渗相关理论的基础上,利用自行研制的电渗固结试验装置进行了多组不同条件下的电渗试验。本文主要工作和研究成果如下：1.较全面地总结了国内外电渗法处理软粘土地基的发展历程和现状；在分析已观测到的电渗现象的基础上,阐述了电渗排水固结的微观过程和基本原理,并归纳了电渗法的优缺点和适用范围；发展了电渗一维固结理论,给出了三种不同边界条件下的解析解,分析了电渗过程中孔隙水压力和固结度的变化规律。2.建立了土体的三相并联电阻率模型,利用模型推导出电渗刚开始时不同电极排布形式下的土体电阻表达式,并用室内试验进行了验证；试验结果表明,对于含水量大于25%且饱和度大于50%的软粘土,本文的电阻表达式能够取得很好的结果,能够为电渗工程的初步设计提供依据；试验还对电渗过程中存在于电极-土接触面上的界面电阻进行了研究。3.以杭州软粘土为试验对象,进行了四组不同初始条件和通电条件的电渗室内模型试验,通过监测排水量、电流、电势分布、沉降以及电渗前后土体的不排水抗剪强度和含水量变化,研究了软粘土的电渗加固性状,并给出了电渗过程中以及电渗前后土体物理力学性质的分布和变化规律。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 主要符号说明
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 电渗固结的研究现状
• 1.3 电渗固结在工程中的应用
• 1.4 本文所做的工作
• 第2章 电渗固结机理及其相关理论
• 2.1 引言
• 2.2 电渗固结机理
• 2.2.1 电渗固结的微观机理
• 2.2.2 电渗固结产生的条件及其效率预测
• 2.2.3 电渗透性
• 2.2.4 能量的消耗
• 2.2.5 电渗中的化学现象
• 2.3 电渗法的适用范围
• 2.3.1 电渗的有效性
• 2.3.2 电渗法与堆载预压、真空预压法的区别
• 2.3.3 电渗法的优缺点
• 2.4 电渗固结方程
• 2.4.1 基本假设
• 2.4.2 电渗固结方程的推导
• 2.4.3 电渗一维固结理论
• 2.5 本章小结
• 第3章 土体电阻分析及电渗准备试验
• 3.1 引言
• 3.2 土体三相并联电阻率模型及工程应用
• 3.2.1 粘土三相电阻率模型
• 3.2.2 工程应用
• 3.2.3 结论
• 3.3 电渗中的界面电阻问题
• 3.3.1 界面电压降假设
• 3.3.2 界面电阻试验验证
• 3.3.3 界面电阻的确定
• 3.3.4 界面电阻的尺寸效应
• 3.4 准备试验
• 3.4.1 电渗基本试验
• 3.4.2 电渗辅助试验
• 3.5 本章小结
• 第4章 电渗试验装置和试验方案
• 4.1 引言
• 4.2 试验装置
• 4.2.1 主体部分
• 4.2.2 加载系统
• 4.2.3 试验桌
• 4.2.4 电源
• 4.2.5 测量系统
• 4.3 试样材料及仪器安装
• 4.3.1 试验材料
• 4.3.2 仪器安装
• 4.4 试验方案及试验内容
• 4.4.1 试验方案
• 4.4.2 试验内容
• 4.5 本章小结
• 第5章 电渗固结试验分析及讨论
• 5.1 引言
• 5.2 试验目的
• 5.3 试验过程
• 5.4 试验结果分析
• 5.4.1 排水量的变化
• 5.4.2 电流和能耗变化
• 5.4.3 电势分布
• 5.4.4 土体沉降变化
• 5.4.5 抗剪强度变化
• 5.4.6 含水量变化
• 5.4.7 观察到的其他现象
• 5.5 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 研究总结
• 6.2 问题及展望
• 参考文献
• 作者简介