电渗法加固温州软黏土地基固结理论和试验探究

摘要

在温州沿海地区广泛分布着沉积的软黏土,这类软黏土含水量高、渗透性低、压缩性高、抗剪强度低和承载能力弱,且不少地区埋藏深厚和成层沉积,低渗透性导致排水固结和沉降时间很长,可能满足不了工程需求和正常使用,高压缩性导致地基沉降差极大和承载力极低,低抗剪强度导致地基的稳定性不足。基于此,需要对此类软黏土地基进行适当的处理,以满足日益增长的住房和使用需求。
　　电渗排水固结作为一种新型且有前途的地基处理方法,它有着其它地基处理方法不可比拟的优势,如排水固结时间短、与土颗粒粒径的大小无关、不局限于土的水力渗透系数。然而,电渗加固机理不明朗、电渗能量损耗不经济和电渗设计方法不明确一直制约着电渗法的广泛工程应用,因此有必要对此进行一系列研究。笔者通过阅读大量的国内外文献,结合已有的先进试验设备、试验规范和专业知识储备等,以此展开了研究。
　　首先,从成层软黏土一维电渗固结理论研究入手。在Esrig一维固结理论的基础上,利用差分法计算得出曲线模拟方程结合分层法结合建立了成层软黏土电渗固结理论获得了孔压解析解,同时将双层软黏土的孔压值与在Esrig的固结理论下的各单层土的形成对比,以及将分层法和平均法得出孔压进行比较,得出在工程实践中可以采用平均法来替代分层法。
　　然后,在自制的电渗模型试验装置下进行成层软黏土一维电渗固结试验研究,通过监测电渗过程中的电流强度、电势、排水量、含水率、抗剪强度的变化规律,并与单层软黏土进行对比分析,得出了成层软黏土电渗的相关参数受土层间的界面性质影响,从而探讨了成层软黏土的电渗固结性状。
　　接着,从线性堆载和电渗联合作用来研究电渗的加固机理。通过将单向固结过程的普遍方程推广到电渗领域,建立了线性堆载下软黏土一维电渗固结方程,给出了阴极排水,阳极不排水和阴阳极都排水两种情况下孔压和平均固结度的解析解。通过参数和试验分析,研究了最大堆载、加载速率对孔压消散的影响和电压对应力固结度和应变固结度的影响,绘制出不同最大堆载和加载速率时单面排水和双面排水的孔压消散曲线、不同电压下应力固结度变化曲线和应变固结度的变化曲线。
　　最后,从混合电源输出方式来研究电渗固结状况。利用改进的一维电渗固结试验装置对饱和软黏土进行电渗试验,通过监测电渗过程中的电流、电压、电势、排水量、电渗前后的含水率和抗剪强度,利用电渗透系数、电迁移系数、能耗系数来研究不同电源输出方式下的电渗排水状况。最终得出流压模式下电渗工况更经济合理。
　　本文的工作以期对工程实践有一定的指导意义。

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目录

第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

第二章 成层软黏土一维固结理论研究

2.1 引言

2.2 解析法计算

2.3 差分法计算依据

2.4 算例分析和对比

2.5 结语

第三章 成层软黏土一维电渗固结试验研究

3.1 引言

3.2 试验准备工作

3.3试验数据分析及讨论

3.4结论

第四章 线性荷载下一维电渗固结理论研究

4.1 引言

4.2 线性堆载下一维电渗固结理论的建立

4.3 差分法计算依据

4.4 算例验证

4.5 数据分析

4.6 讨论

4.7 结语

第五章 混合电源输出方式下一维电渗试验研究

5.1 引言

5.2 电渗加固的基本机理

5.3 试验方案

5.4 试验结果对比和分析

5.5 结论

第六章 结论与展望

6.1 本文的主要结论

6.2 展望

参考文献

致谢

附录

作者简介

读研期间主要科研成果