電滲技術(shù)在吹填泥袋壩固結(jié)中的應(yīng)用研究

劉巖

黑龍江省水利水電工程總公司

摘要：目前人們?cè)诖堤钅啻鼔喂探Y(jié)施工的過(guò)程中，由于電滲技術(shù)的適用范圍比較廣，而有著良好的加固效果，因此我們就將其應(yīng)用到吹填泥袋壩固結(jié)施工當(dāng)中。本文通過(guò)對(duì)吹填泥袋壩的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行簡(jiǎn)要的概述，討論了電滲技術(shù)在吹填泥袋壩固結(jié)施工中實(shí)際應(yīng)用，以供參考。

關(guān)鍵詞：電滲技術(shù)；吹填泥袋壩；固結(jié)施工

在當(dāng)前我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過(guò)程中，吹填泥袋壩固結(jié)施工有著十分重要的意義，它主要是為了使得擋水圍堰的穩(wěn)定性得到有效的提高，以確保擋水圍堰在使用的過(guò)程中，不過(guò)因?yàn)槠淇箾_刷能力的不足，而出現(xiàn)相關(guān)的質(zhì)量問(wèn)題。但是，由于吹填泥袋壩的滲透系數(shù)比較高，則就使其在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，受到嚴(yán)重的限制，因此為了使得吹填泥袋壩的抗?jié)B性得到有效的提升，人們就將電滲技術(shù)應(yīng)用到吹填泥袋壩固結(jié)施工當(dāng)中，從而使得各種圍巖工程的穩(wěn)定性和安全性都得到進(jìn)一步的保障。下面我們就對(duì)電滲技術(shù)在吹填泥袋壩固結(jié)施工中的實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行介紹。

一、吹填泥袋壩的概述

目前在我國(guó)水工建筑施工的過(guò)程中，人們?yōu)榱耸沟脫跛畤鷰r結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性得到進(jìn)一步的提升，人們就將吹填壩施工技術(shù)應(yīng)用到其中，從而使得整個(gè)水工建筑結(jié)構(gòu)的功能得到有效的保障。而吹填泥袋壩的施工建設(shè)，主要是將大顆粒的土體材料轉(zhuǎn)換成顆粒比較小的海灣泥，并且在電滲技術(shù)的作用下，將這些小顆粒海灣泥進(jìn)行快速的固結(jié)。從而使得擋水圍巖的抗沖刷能力得到有效的增強(qiáng)。這樣不僅節(jié)約了水工施工的成本，還使得水工結(jié)構(gòu)的質(zhì)量得到了有效的保障。

二、電滲技術(shù)在吹填泥袋壩固結(jié)施工中的實(shí)際應(yīng)用

1、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)分析

1.1加固機(jī)理

根據(jù)相關(guān)的試驗(yàn)分析，我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)土體在施加了直流電以后，土體中的水分就會(huì)受到電流的影響向外轉(zhuǎn)移，這樣的現(xiàn)象我們就將其稱之為電滲的現(xiàn)象。而在吹填泥袋壩固結(jié)施工的過(guò)程中，就是采用的這個(gè)原理，使得吹填泥袋壩的抗?jié)B能力得到進(jìn)一步的提升。

1.2試驗(yàn)概況

我們?cè)趯?duì)其進(jìn)行試驗(yàn)分析的過(guò)程中，首先要對(duì)試驗(yàn)區(qū)的土體性質(zhì)進(jìn)行相應(yīng)的檢測(cè)，從而對(duì)土樣中存在著的礦物成分、土壤的收縮率等方面進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查。而在對(duì)土體顆粒的直接大小進(jìn)行分析的過(guò)程中，該地區(qū)海灣你的顆粒比較細(xì)，其直徑小于0.05mm顆粒達(dá)到了80% 以上。

而我們?cè)趯?duì)其試驗(yàn)電極進(jìn)行制備的過(guò)程中，我們一般都是利用圓鋼作為其陽(yáng)極，其長(zhǎng)度為3.0m，而將鍍鋅鐵管作為其陰極，并且為了保障其電極效果，我們?cè)阼F管上鉆圓孔，其孔徑為8mm，孔徑控制在10cm左右。

電極布置。通常電滲用于軟基加固時(shí)，電極為豎向排列，在此次試驗(yàn)中電極改為橫向排列。電極布置方式大體有3種，行間不錯(cuò)開(kāi)的方形布置、行間錯(cuò)開(kāi)的方形布置、六角形布置。該試驗(yàn)考慮圍堰形式的特殊性，確定采用行間不錯(cuò)開(kāi)的方形布置方式。

（3）成果分析

根據(jù)電源情況，我們將4組試驗(yàn)分2次進(jìn)行，首先進(jìn)行第一、二組試驗(yàn)，待試驗(yàn)結(jié)束后，再進(jìn)行第三、四組試驗(yàn)。在試驗(yàn)過(guò)程中，考慮到土樣含水量較高，電阻很小，因而隨著電流減小逐步增大電源電壓，直到土體加固完成。為節(jié)省篇幅起見(jiàn)，文中僅給出第四組的試驗(yàn)結(jié)果。

排水量隨時(shí)間的變化。各組排水量在試驗(yàn)前期呈直線上升，在一定時(shí)間后，排水量趨于平緩，繼續(xù)升壓后，排水量增大，之后趨于平緩，直到試駿結(jié)束。

電流隨時(shí)間的變化。在試驗(yàn)過(guò)程中，總體上電流隨時(shí)間的延長(zhǎng)而降低，一是由于土體含水量減小引起土體電阻增大；二是陽(yáng)極被逐漸腐蝕，導(dǎo)電性降低。

土體含水量的改變。土體經(jīng)加固后含水量明顯降低，陽(yáng)極處含水量降低值大于陰極處，陰、陽(yáng)級(jí)連線上土體含水量降低值大于兩陰極中間與兩陽(yáng)極中間連線上土體。土樣含水量低于液限，但未降至塑限。陰極處含水量較高的主要原因是陰極排水采用自流方式，水在電流作用下流到陰極后，部分滯留在陰極，不能全部排出。土體加固前后含水量變化情況。

土體十字板抗剪強(qiáng)度的變化。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)分析，我們發(fā)現(xiàn)土體的十字板抗剪強(qiáng)度有了很大的提高，且陽(yáng)極處大于陰極處。采用鐵質(zhì)電極向土體通直流電時(shí)，土體中立即發(fā)生電解和電動(dòng)現(xiàn)象，基本反應(yīng)有：A+向陰極移動(dòng)，B-向陽(yáng)極移動(dòng)；水電解；鐵質(zhì)電極溶蝕而放出Fe3+在陽(yáng)極附近有H2B形成，放出氯氣，鐵離子、H+濃度增加；在陰極附近形成AOH，并放出少量氫氣，OH-離子濃度增加。由水質(zhì)分析看出鐵離子濃度增大很多，出水呈鐵銹色，并且水的pH值明顯增大，達(dá)到13.56。

現(xiàn)象分析。①裂縫：試驗(yàn)開(kāi)始后，陽(yáng)極處首先出現(xiàn)裂縫，隨通電時(shí)間的延長(zhǎng)裂縫向兩陽(yáng)極中間'發(fā)展，并且土體與槽壁脫開(kāi)。分析其原因：陽(yáng)極周?chē)馏w出現(xiàn)負(fù)孔隙水壓力，土體有效應(yīng)力增大，產(chǎn)生固結(jié)，陽(yáng)極周?chē)馏w沉降大于兩陽(yáng)極中間，相當(dāng)于給陽(yáng)極處土一個(gè)拉力，使得土體開(kāi)裂。②在通電過(guò)程中，作為陽(yáng)極的材料逐漸被腐蝕掉，陰極則有所增重，主要為鈣質(zhì)沉淀，造成后期排水受阻，試驗(yàn)進(jìn)行不完全。③電滲處理后，在陽(yáng)極附近土中夾有紅銹痕跡，是由于陽(yáng)極區(qū)通過(guò)離子交換作用，鐵離子與土體形成膠結(jié)物。④通電后不久，就可觀察到陽(yáng)極表面有氣泡冒出，為抓氣。陰極處土變得濕潤(rùn)，不斷有氣泡鼓出，為氫氣。陰極排出水經(jīng)靜置，其表面出現(xiàn)一薄殼層，經(jīng)檢驗(yàn)為CaCO3。⑤通電結(jié)束后，用手按壓土表面，陽(yáng)極處土體強(qiáng)度較高，而兩陽(yáng)極中間土體強(qiáng)度較低。⑥由于水的電解作用，陰極排出水呈強(qiáng)堿性，pH值達(dá)13.56。并且呈褐色，是鐵離子濃度增加的緣故。

土的排水強(qiáng)度，取決于電流密度，當(dāng)電流密度較小時(shí)，土體排水量不足以滿足固結(jié)要求；當(dāng)電流密度過(guò)大時(shí)，靠近陽(yáng)極土開(kāi)始干燥，會(huì)出現(xiàn)裂縫，使電極與土體脫開(kāi)，從而減小了電流，影響了土體中水的排出。要達(dá)到較好的排水效果，需控制適當(dāng)?shù)碾娏鳌?/p>

3、結(jié)論分析

經(jīng)驗(yàn)證海灣灘地土采用電滲法進(jìn)行加固是可行的，電滲法在灘涂吹填泥袋壩當(dāng)中的應(yīng)用是成功的。并且通過(guò)試驗(yàn)現(xiàn)象及觀測(cè)資料的整理，我們可以得出以下結(jié)論：

（1）電滲密度

海灣灘地土加固過(guò)程中控制的電流密度較高，在10 ～20 A/㎡之間，高于一般土中電流密度的控制范圍。

（2）電極間距

該次試驗(yàn)采用了4種電極間距，經(jīng)過(guò)加固時(shí)間與加固效果的對(duì)比，確定海灣軟基加固過(guò)程中，電極布置采用陰陽(yáng)極間距100 cm、兩同性電極間距60 cm這種方式比較經(jīng)濟(jì)可行。

三、結(jié)束語(yǔ)

總而言之，在當(dāng)前我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過(guò)程中，人們將電滲技術(shù)應(yīng)用到吹填泥袋壩當(dāng)中有著十分重要的意義，它可以將使得吹填泥袋壩快速的固結(jié)，使其抗?jié)B能力得到進(jìn)一步的提升，從而提高擋水圍巖的抗沖刷能力，使其相關(guān)的水工結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)期使用的過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)坍塌、滲漏等方面的問(wèn)題，從而保障了人們的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]沈揚(yáng)，陶明安，劉志浩，劉漢龍.電滲復(fù)合真空覆水預(yù)壓法加固吹填土地基的應(yīng)用研究[J].土木工程與管理學(xué)報(bào).2012（03）

[2]高有斌，王博，劉漢龍，曾國(guó)海.電滲降水法與強(qiáng)夯聯(lián)合處理軟基試驗(yàn)[J].水運(yùn)工程.2011（10）

[3]王甦達(dá)，張林洪，吳華金，段翔，陳加洪.電滲法處理過(guò)濕土填料中有關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)的探討[J].巖土工程學(xué)報(bào).2010（02）