軟土電滲固結(jié)機(jī)理與模型

電滲固結(jié)是具有巨大應(yīng)用潛力的軟土地基加固技術(shù)。本課題圍繞軟土地基電滲固結(jié)的相關(guān)工程科學(xué)問題開展三個層面的研究工作：1. 電滲固結(jié)機(jī)理層面，本課題采用現(xiàn)代微觀分析測試手段，針對特定粘土礦物，分析電滲過程中礦物組分和微觀結(jié)構(gòu)變化、離子與水分遷移規(guī)律，從微觀層面分析電滲機(jī)理，了解土體電學(xué)、滲流、力學(xué)等材料特性的發(fā)展演化規(guī)律；2. 理論模型層面，本課題基于電滲微觀機(jī)理完善非線性多場耦合電滲固結(jié)理論模型，開發(fā)數(shù)值分析軟件，發(fā)展電滲固結(jié)設(shè)計理論；3. 工程應(yīng)用層面，開發(fā)電滲固結(jié)-真空預(yù)壓聯(lián)合加固和電化學(xué)加固技術(shù)，研制物理模型試驗(yàn)裝置，系統(tǒng)開展物理模型試驗(yàn)，實(shí)時監(jiān)測電場、位移場和孔隙水壓力場的時空分布特征，研究成果可用于軟土地基加固的優(yōu)化方案設(shè)計。本課題取得如下研究成果：發(fā)表SCI論文11篇，授權(quán)國家發(fā)明專利1項(xiàng)；獲得計算機(jī)軟件著作權(quán)登記2項(xiàng)；培養(yǎng)博士研究生4名，碩士研究生6名；開展國際學(xué)術(shù)交流與科研合作活動10余次。項(xiàng)目工作圓滿完成，達(dá)到預(yù)期研究目標(biāo)。本課題研究成果能夠推動電滲固結(jié)技術(shù)在巖土工程中的實(shí)踐應(yīng)用，具有潛在的經(jīng)濟(jì)和社會效益。 2100433B

電滲固結(jié)在處理軟土地基方面具有巨大潛力。本課題擬采用現(xiàn)代微觀測試手段，分析電滲過程中粘土礦物組分和微觀結(jié)構(gòu)變化、離子與水分遷移規(guī)律，建立基于雙電層理論和孔隙網(wǎng)絡(luò)模型的微觀力學(xué)理論模型，從微觀層面分析電滲機(jī)理；研制物理模型試驗(yàn)系統(tǒng)，開展電滲固結(jié)與真空預(yù)壓聯(lián)合作用的常規(guī)物理模型試驗(yàn)和離心模型試驗(yàn)，監(jiān)測電場、位移場和孔隙水壓力場的時空分布特征，分析土體電學(xué)、滲流、力學(xué)等材料參數(shù)的變化規(guī)律，探討微觀機(jī)理與宏觀物理過程的內(nèi)在聯(lián)系；基于電滲固結(jié)微觀機(jī)理分析，完善非線性多場耦合理論模型，開發(fā)數(shù)值分析軟件，模擬軟基電滲固結(jié)過程的多場耦合特征；開展軟基固結(jié)處理的現(xiàn)場試驗(yàn)，深入了解電滲固結(jié)的處理效果，改進(jìn)操作方法與流程?；诶碚?、試驗(yàn)和數(shù)值模擬成果以及現(xiàn)場實(shí)測資料開展綜合分析研究，提出軟基電滲固結(jié)處理技術(shù)的設(shè)計方法和操作規(guī)程。本項(xiàng)目研究理論聯(lián)系實(shí)踐，具有重要的學(xué)術(shù)意義和工程實(shí)用價值。

隨著社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和基礎(chǔ)建設(shè)的要求，電滲固結(jié)逐漸成為有巨大潛力的軟土固結(jié)脫水高效處理技術(shù)。本項(xiàng)目通過一維土柱電滲試驗(yàn)，分析土體物理力學(xué)、水力學(xué)、電學(xué)性質(zhì)的相關(guān)關(guān)系；研制二維物理模型試驗(yàn)系統(tǒng)，進(jìn)行電滲固結(jié)試驗(yàn)，研究電場、流場和位移場耦合效應(yīng)；建立非線性多場耦合電滲固結(jié)數(shù)學(xué)模型，開發(fā)有限元數(shù)值計算軟件，模擬電滲固結(jié)過程中的電場、滲流、孔壓變化和土體變形規(guī)律，與模型試驗(yàn)成果和現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)對比分析，深入認(rèn)識電滲固結(jié)機(jī)理，具有重要的學(xué)術(shù)價值。采用開發(fā)的有限元分析軟件，結(jié)合模型試驗(yàn)和現(xiàn)場試驗(yàn)成果，分析復(fù)雜邊界條件下電滲固結(jié)過程中土體物理力學(xué)參數(shù)和電場參數(shù)的變化規(guī)律，預(yù)測孔隙水壓力、土體變形和工程性質(zhì)變化過程，研究電滲固結(jié)效率的主要影響因素，提出電滲固結(jié)技術(shù)的優(yōu)化設(shè)計方案，應(yīng)用于軟土地基處理等工程實(shí)踐，有廣泛的工程實(shí)用價值。

隨著社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和基礎(chǔ)建設(shè)的要求，電滲固結(jié)逐漸成為有巨大潛力的軟土固結(jié)脫水高效處理技術(shù)。本項(xiàng)目通過一維土柱電滲試驗(yàn)，分析土體物理力學(xué)、水力學(xué)、電學(xué)性質(zhì)的相關(guān)關(guān)系，提出了電滲參數(shù)隨土體孔隙比變化的非線性經(jīng)驗(yàn)公式；研制軸對稱物理模型試驗(yàn)系統(tǒng)，可以進(jìn)行電滲固結(jié)與其它處理技術(shù)耦合的模型試驗(yàn)，實(shí)時監(jiān)測電壓、孔隙水壓力、土體位移等物理量的變化特征，研究電場、流場和位移場耦合效應(yīng)；建立三維非線性多場耦合電滲固結(jié)數(shù)學(xué)模型，采用土體位移、總水頭和電勢作為基本未知量，并針對常見工程實(shí)際情況對理論模型進(jìn)行簡化，推導(dǎo)了不同邊界條件下的孔隙水壓力和固結(jié)度時空變化過程的解析解；開發(fā)有限元數(shù)值計算軟件，模擬電滲固結(jié)過程中的電場、滲流、孔壓變化和土體變形規(guī)律，與模型試驗(yàn)成果和現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)吻合良好，表明軟件可以合理描述電滲固結(jié)過程。本項(xiàng)目研究深入認(rèn)識電滲固結(jié)機(jī)理，提出非線性多場耦合電滲固結(jié)了理論模型，具有重要的學(xué)術(shù)價值。采用開發(fā)的有限元分析軟件，結(jié)合模型試驗(yàn)和現(xiàn)場試驗(yàn)成果，分析復(fù)雜邊界條件下電滲固結(jié)過程中土體物理力學(xué)參數(shù)和電場參數(shù)的變化規(guī)律，預(yù)測孔隙水壓力、土體變形和工程性質(zhì)變化過程，研究電滲固結(jié)效率的主要影響因素，提出電滲固結(jié)技術(shù)的優(yōu)化設(shè)計方案，應(yīng)用于軟土地基處理等工程實(shí)踐，有廣泛的工程實(shí)用價值。 2100433B

《結(jié)構(gòu)性淤泥土固結(jié)機(jī)理及模型研究》以淤泥土為研究對象，采用宏觀力學(xué)行為和微觀結(jié)構(gòu)定量分析（SEM）相結(jié)合的方法，通過現(xiàn)場沉降、孔壓觀測，結(jié)合室內(nèi)物理力學(xué)試驗(yàn)，旨在弄清結(jié)構(gòu)性淤泥土固結(jié)機(jī)理，建立結(jié)構(gòu)性淤泥土固結(jié)模型，基于海積淤泥土具有結(jié)構(gòu)性這一本身固有屬性，提出了考慮結(jié)構(gòu)性及擾動影響的最終沉降計算方法及擾動程度的評價方法。