堆载-电渗法加固淤泥质土试验研究

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1、堆载-电渗法加固淤泥质土试验研究摘要：为解决电渗法高成本、对地基处理不均匀、不彻底等现状，基于GDS电渗固结仪模拟电渗法联合堆载作用进行了七组对比试验，通过保持电渗电压不变前提下改变施加的堆载大小与保持所施加的堆载不变前提下改变电渗电压大小两种模式进行软黏土固结试验。通过观测和记录试验过程和结束后的电流、排水量、抗剪强度、含水率和沉降，对比分析不同条件下的土体电渗固结性状，并得出以下结论：，（1）电渗联合堆载作用能有效减少土体含水率、提高土体抗剪强度、使土体沉降固结；（2）高电压下的电渗法对软黏土地基处理效果明显好于低电压；（3）提高堆载强度能增强对软黏土地基处理效果；

2、（4）额外施加堆载作用能增强电渗法对软黏土的固结效果并弥补电渗法带来的部分缺陷。关键词：电渗法；堆载；固结；抗剪强度；沉降一引言作为曾经领跑中国改革开放的温州市，在地理条件上，长年来受土地资源匮乏、向南、北、西延伸遭遇天然阻断的困扰。受迫与有限的土地资源与越来越高的工业用地价格，使大量温州企业无力实现转型升级。同时，不少在外温商有了好项目，却因难以解决落地问题，也无法回乡再创业，成为温州企业难以承受之痛，严重制约温州经济的发展。因而温州市政府最新的发展战略将目光瞄向了大海，进行围海造地，海涂围垦的“瓯飞”工程。这项体量庞大的工程，以“瓯飞”为名，取“温州腾飞”之意。瓯飞

3、工程将围垦位于瓯江与飞云江之间的滩涂，项目右邻东海、并连接经济发达的瑞安及龙湾地区，区位优势明显。国家海洋局海域管理司也下发了《关于重新确定温州市瓯飞淤涨型高涂围垦养殖用海规划围海规模的通知》。通知称，温州市瓯飞淤涨型高涂围垦养殖用海规划用海总面积应控制在8866.7公顷（合13.3万亩）以内。所谓淤涨型，意味着即使不进行任何围垦操作，滩涂也会按照一定的速度，自然演化成陆地。而围垦工程，只是人为加速了这一形成过程。瓯飞工程作为迄今为止我国规模最大的一项围垦工程，其核心工作就是将围垦的吹填淤泥土排水加固使其达到工业用地地基承载要求。软黏土因其独特的高含水率、高压缩性、低强

4、度等性质，给工程施工带来了极大的不便与危害，因此在施工前要对这种土质的地基进行处理。基础建设中的地基土常用的处理方法有堆载预压法、真空预压法等，但是对于具有含水量高、孔隙比大、渗透性小、压缩性高、抗剪强度低等工程性质很差的软黏土，该方法的应用往往受到限制。电渗法是在土体两端通以直流电，使土体在短时间内完成渗透排水，并逐渐固结的一种地基处理方法。自1939年L.Casagrand[1]首次将电渗排水法成功运用于铁路挖方工程后，电渗法逐渐应用于实际工程，对电渗法的相关理论研究和实验也不断地发展与丰富起来。1944年,Casagrande首先将电渗用于排水和边坡稳定,并在19

5、52年又将其用于土的加固；1967年Gray和Mitchell[2]阐述了电渗效率的原理；1968年Esrig[3]提出了电渗固结的理论；1981年Veder[4]研究了土层中自然电位对边坡稳定性的影响。M.I.Esrig[5-6]等分别提出了一维电渗固结理论及二维电渗固结理论，并给出了控制方程；T.Y.Wan和J.K.Mitchell[7]对电渗和荷载共同作用下土体电渗固结特性进行了研究，并提出了电渗加固中的“电极转换”技术；S.Micic[8]等研究了间歇通电技术在电渗中的应用效果，指出间歇通电可以减少电渗过程中的电极腐蚀和电能消耗；J.Q.Shang[9]提出了电

6、渗与堆载预压联合加固法的理论模型；近年来，国内学者也对电渗固结理论进行了深入研究。房营光[10-11]等研究了电渗和真空预压的联合作用。庄艳峰，王钊研[12-13]究了电渗过程中的电学问题，考虑了电极界面电阻的变化情况，从能量与电荷守恒角度分别推导了电渗的能级梯度理论和电荷累积理论，使其能够较好地解释电渗过程中电势的分布、电流以及土体电导率的变化规律，然而其适用性还有待于进一步验证。苏金强[14]等完善了Esrig电渗固结理论，使之适用于二维情况，能够用于电极排形布置的情况，但对复杂电极布置的情况却不适用。刘飞禹，王军[15]等研究了外荷载联合电渗是荷载与电压变化的影响

7、。李瑛[16]等通过电场等效的方法建立了等应变条件下考虑堆载-电渗联合作用的轴对称电渗固结理论，该理论虽然已经具备了较强的工程实际意义，但还是局限在饱和土的理论框架内。在国内，研究只在电渗法单独作用下对软黏土排水固结的实验已有不少，但使用两种或两种以上处理方法同时作用的研究还很少。而电渗法相比其他处理方法效率效果虽好但成本过高。同时，经电渗法排水固结过后的软黏土土性其实并不令人满意，距离理想地基土还有较大差距。如：焦丹、龚晓南、李瑛[17]在《电渗法加固软土地基试验研究》中选用含水率为55.53%的软黏土作为试验土体在电渗法试验结束后土体