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软黏土电渗排水固结试验与理论研究

作　者: 矫军
导　师: 王宁伟
学　校: 沈阳建筑大学
专　业: 岩土工程
关键词: 软黏土 电渗 排水固结 接触电阻 双电层
分类号: TU41
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


传统的软土地基处理方法大多是采用重力排水固结,如堆载预压法、真空预压法等。对于含水量极高或是处于流塑泥浆状态下的淤泥和黏土,这些方法效率非常低,不能达到预期的效果,主要原因是此类土体的水力传导系数非常小。在众多新的地基处理方法中,电渗排水固结是比较有前途的一种,因其排水固结与土体的水力传导系数无关,而且具有固结速度快、安全性高等优点,在近年来许多工程中得到了应用。电渗法不是单纯的排水固结,而是包括了水的电解、电化学反应、热效应、pH值改变和土体结构变化等物理化学反应的过程,传统的电渗理论忽略了电化学反应的影响,同时电极腐蚀、能耗大等技术问题亟待更好地解决,这些问题制约了电渗法的发展,因此有必要对电渗排水固结进一步的研究。本文的主要工作和研究成果如下：1、本文归纳了电渗法的发展历程、研究现状及其在岩土工程中的实际应用情况；详细阐述了电渗的作用机理及其微观过程,同时研究了土体的抗剪强度、承载力与含水量的关系；还介绍了土体的双电层理论和黏土的双电层结构模型,另外,概括了电渗法的特点和适用范围。2、根据土体的各向同性和三相介质理论,建立非饱和黏土的电阻率模型,并推导出土体三相并联的电阻率公式；对电渗过程中存在于电极与土体接触面上的接触电阻进行了研究,给出了一个简洁的接触电阻计算公式。3、通过自行研制试验装置,以沈阳市某工程软黏土为试验对象,进行了室内电渗排水固结试验,通过监测排水量、电势分布、电流、土体沉降以及试验前后土体的承载力大小和含水量变化,研究了电压对电渗排水试验的影响以及等电势梯度下不同电极距的电渗排水固结规律,证明了电渗法对软黏土排水加固的有效性,并给出了电渗前后土体各物理力学参数的变化规律。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-10
第一章 绪论  10-16
  1.1 引言  10-11
  1.2 电渗法的发展历史与研究现状  11-13
  1.3 电渗法在土木工程中的应用  13-14
  1.4 本文所做的工作  14-16
第二章 电渗法的微观机理  16-28
  2.1 电渗的作用机理及微观过程  16-18
    2.1.1 电渗的作用机理  16-17
    2.1.2 电渗的微观过程  17-18
  2.2 水力渗透系数与电渗透系数  18-20
    2.2.1 水力渗透系数  18-19
    2.2.2 电渗透系数  19-20
  2.3 电渗中的化学现象  20-21
  2.4 含水量对土体强度的影响  21-24
    2.4.1 抗剪强度与含水量的关系  21-22
    2.4.2 承载力与含水量的关系  22-24
  2.5 电渗法的适用性  24-25
    2.5.1 电渗法的适用范围  24
    2.5.2 电渗法与堆载预压、真空预压法  24-25
    2.5.3 电渗法的特点  25
  2.6 本章小结  25-28
第三章 土体的电阻与双电层理论  28-44
  3.1 土体的电阻率及电极的接触电阻  28-34
    3.1.1 土体的电阻率  28-30
    3.1.2 电极的接触电阻  30-34
  3.2 双电层理论和zeta电势  34-42
    3.2.1 双电层的成因与结构  34-35
    3.2.2 双电层结构模型  35-40
    3.2.3 电动现象与ζ电势的测定  40-42
  3.3 本章小结  42-44
第四章 电渗试验装置及试验方案  44-50
  4.1 引言  44
  4.2 试验装置  44-46
    4.2.1 土样主体  44-45
    4.2.2 直流电源  45
    4.2.3 测量工具  45-46
  4.3 试验方案及内容  46-49
    4.3.1 试验方案  47-48
    4.3.2 试验内容  48-49
    4.3.3 试验步骤  49
  4.4 本章小结  49-50
第五章 试验结果分析  50-72
  5.1 不同电压大小的电渗排水试验  50-61
    5.1.1 排水量与排水速率  50-51
    5.1.2 有效电压与土体的电势  51-53
    5.1.3 土体的电阻和电流  53-57
    5.1.4 能量消耗  57-59
    5.1.5 土体的含水量  59-60
    5.1.6 电化学反应  60-61
  5.2 等电势梯度下不同电极距的电渗排水固结试验  61-70
    5.2.1 排水量与排水速率  61-62
    5.2.2 有效电压比与电渗透系数  62-64
    5.2.3 电极的接触电阻  64-65
    5.2.4 电流与能量消耗  65-66
    5.2.5 土体的加固强度  66-69
    5.2.6 土体的含水量与沉降裂缝  69-70
  5.3 本章小结  70-72
第六章 总结与展望  72-74
  6.1 总结  72
  6.2 展望  72-74
参考文献  74-80
作者简介  80
作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文  80-82
致谢  82

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 土力学、地基基础工程 > 土工试验
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