電滲排水

在軟基作井點排水時，增設(shè)一些電極（鋼筋或其他金屬材料）與井點管分別連成電路

中文名稱：電滲排水；英文名稱：electro-osmoticdrainage；2100433B

電滲力是一種利用電能對地基進(jìn)行加固的地基處理方法，電滲力的歷史可以追溯至 1809 俄國學(xué)者 Reuss 的研究工作，后來各國學(xué)者在其加固機(jī)理與應(yīng)用方面開展了大量的研究工作。電滲力具有加固速度快，對細(xì)顆粒、低滲透性土有良好的加固效果等優(yōu)點。由于電滲力需要消耗大量的電能，因此，在很長一段時間內(nèi)，對電滲力的研究是以室內(nèi)實驗研究為主，而現(xiàn)場應(yīng)用卻不多見。隨著我國港口建設(shè)的飛速發(fā)展，利用港池和航道疏浚土吹填造陸工程如雨后春筍般地不斷涌現(xiàn)。疏浚土往往具有細(xì)顆粒、高塑性、低滲透等特性，采用常規(guī)排水固結(jié)法加固這種地基時，初期效果比較顯著，但后期加固效果明顯下降，表現(xiàn)為后期沉降緩慢，加固后的強(qiáng)度值較小，加固效果并非十分理想。電滲加固效果對土顆粒大小并不敏感，而且隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和技術(shù)水平的提高，電滲力很可能成為此類土的一種高效且造價可以承受的地基加固方法。

單位場強(qiáng)下的液體移動速度稱為電滲速度。液體的電滲速度與固液兩相間的ξ電勢成簡單的正比關(guān)系，所以可以利用電滲來測量ξ電勢，但此法只限于能形成毛細(xì)管或多孔介質(zhì)的材料。電滲技術(shù)在工業(yè)中常用于， 增強(qiáng)微流道內(nèi)的流體混合， 驅(qū)除產(chǎn)品中的水分，制備多孔介質(zhì)材料， 控制生物芯片中的液體薄膜移動等實際應(yīng)用。

通過不同電極、不同粘土的電滲試驗，進(jìn)一步探明了電滲的礦物學(xué)機(jī)理，研究表明，電滲的效果取決于土體中可運移離子的遷移能力，而非取決于吸力引起的反向水力梯度和電勢梯度作用的平衡，因此提高電滲排水固結(jié)效果應(yīng)該從維持土體中離子的運移能力著手。 本項目研究把EKG材料從概念變成現(xiàn)實，是電滲排水固結(jié)領(lǐng)域的重大進(jìn)展。EKG材料同時解決了之前一直困擾電滲法的兩大問題——電極腐蝕和電滲能耗過高的問題，激起了國內(nèi)對電滲研究的極大熱情。 電滲能級梯度理論，以土體能級密度代替吸力，構(gòu)建了全新的排水固結(jié)理論框架，并為電滲理論研究提供了新的視角。基于電滲能級梯度理論，提出了電滲排水固結(jié)的設(shè)計方法，該方法彌補(bǔ)了傳統(tǒng)Esrig理論無法給出電學(xué)設(shè)計參數(shù)的不足。 研發(fā)的EKG材料、建立的電滲能級梯度理論、提出的電滲排水固結(jié)設(shè)計方法，通過現(xiàn)場試驗得到了驗證。現(xiàn)場試驗場地面積為19m×15m，淤泥吹填深度為5.8m，經(jīng)過36 天的電滲排水固結(jié)，含水量從62%降低到36%，承載力從0提高到70kPa，取得了良好的效果。 隨著本項目研究的推進(jìn)，目前電滲法面臨的新的挑戰(zhàn)包括：1）大面積應(yīng)用時需要很大功率的電源；2）電勢沿深度方向損失，5m以上吹填淤泥的排水固結(jié)仍然是個挑戰(zhàn)；3）EKG材料的成本很高。這些新的挑戰(zhàn)是下一步研究的重點。 2100433B