海相软黏土电化学灌浆试验与理论研究

发布时间：2018-04-02 06:47

本文选题：电化学灌浆　切入点：海相软黏土　出处：《沈阳建筑大学》2015年硕士论文

【摘要】：电化学灌浆方法是在软黏土中插人金属电极并施加一定的直流电,同时以一定的流体压力向电极中灌入盐溶液,土体内发生一系列复杂的物理化学反应,包括电渗、电泳、电解、水解、水化、氧化还原反应、离子扩散、离子交换、离子迁移、矿物分解及离子沉淀等,其中电渗、电解、离子交换和盐的沉淀对软黏土加固效果最为明显。在我国沿海地区广泛分布着海相软黏土,为缓解沿海地区城市基本建设用地紧张,需要对海相软黏土进行地基处理,使其满足工程建设的需求。海相软黏土的特点是高含水率、高压缩性、低渗透性、低抗剪强度、高含盐量及显著的结构性与流变性,因此,对海相软黏土的地基处理技术更加复杂。目前对海相软黏土的地基处理方式主要采用(真空预压或者堆载预压)排水固结的方法,这些方法主要存在以下几个问题：(1)加固后土体强度较低、沉降变形大,均匀性较差,已建工程也已出现不同程度的工程质量问题；(2)堆载预压或真空预压法排水固结时间较长,沉降速率较难稳定,对深厚软土地基加固效果不理想,处理深度有限,有时甚至难以达到预期的加固目的。传统电渗排水方法相对于其它方法具有排水固结速度快、对周边环境影响小等优点,但在高含盐量的海相软黏土中电渗排水固结效果并不理想,主要涉及到高电导率造成的过大能量消耗和金属电(阳)极的严重腐蚀。而本文研究的电化学灌浆方法不同于传统电渗排水方法,该工法不仅包含了电渗排水固结的原理,而且对海相软黏土进行加固时,通过向阳极中灌入盐类溶液,并发生一系列的物理化学反应,这些反应改变了土体结构性并增强了(集)颗粒之间的联接强度,使土体的强度得到显著的提高,然而,电化学固结机理的不完善、设计计算方法的欠缺、能量消耗过高等原因制约了电化学灌浆的工程应用,因此,有必要开展海相软黏土电化学灌浆的进一步研究。根据上述问题,本文重点对以下问题进行了研究：1、本文归纳了电渗及电化学灌浆方法的发展历程、研究现状、在岩土工程中的实际应用情况以及对其未来应用的展望。详细阐述了电化学灌浆机制以及电化学灌浆的影响因素,阐述了电化学灌浆的优缺点。2、根据试验理论,自行研制试验装置,以营口沿海产业基地海相软黏土、大连普兰店太平湾港口及大连东港商务区海相软黏土为试验对象,进行了室内试验,试验过程中通过灌入化学溶液,对试验过程中电流、电阻、能耗、土体温度等参数以及通电停止后不同龄期时土体各区域的承载力进行观测,并且根据电化学灌浆理论,研究了土体各区域的加固机制及加固范围,根据不同龄期时土体的承载力得出有效降低电化学能耗的方式,并通过试验说明电化学灌浆与电渗排水试验的本质区别。3、对阳极和阴极的胶结土样进行化学分析以及宏观观测,在电化学灌浆试验中,由于化学溶液的灌入,发生一系列化学反应,这些反应改变了土体结构性并增强了(集)颗粒之间的联接强度,使土体化学成分发生改变,增强土体强度。4、根据室内试验研究成果,针对大连海洋大学新校区以及大连东港商务区的海相软黏土进行了现场试验,充分验证了室内试验的准确性与电化学灌浆方法加固海相软黏土工程的可行性,为实际工程应用提供一定的参考价值。
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【学位授予单位】：沈阳建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU472

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