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1、电渗加固技术,一.概述,电渗法是通过在插入土体中的电极上施加直流电使得土体加速排水、固结从而提高强度的一种地基处理方法。 电渗法由1809年俄国学者Reuss在试验室内首次发现，后来各国学者在这方面展开了大量的研究。 1939年Cassagrande首次将电渗法成功用于德国某铁路挖方边坡工程中。随后电渗法一直被尝试用于各种领域。,二.加固机理,土体通电过程中，会发生电动现象。 电动现象分为四种。 1.电渗 2.电泳 3.流动电势 4.沉降电势,水分子的极性使其易和水中溶解的阳离结合形成水化阳离 子，在外界电场作用下产生定向排列，同时黏土颗粒表带 一定的负电荷，在表面电荷电场的作用下，靠经土颗粒
2、表 面的极性水分子和水化阳离子因受到较强的电场引力而被 土颗粒牢牢吸附，形成固定层，即强结合水层，强结合水 因较强的吸附作用不易排出；在紧贴固定层外面，极性水 分子和水化阳离子受到的静电引力较小，形成扩散层，也 叫弱结合水层，这层中水分子及水化阳离子仍受到静电引 力的影响，电渗法因在土体中施加电压而将原有的静电平 衡打破，可以达到排出弱结合水的效果。,三.电渗法用于挪威超灵敏黏土基坑开挖的加固,1.背景 场地在挪威首都奥斯陆湾以南30km，土体为超灵敏 土，灵敏度为100。尽管该场地位于缓坡上（坡度比 为1:8），但由于超灵敏的土的存在，稳定性分析得 到边坡安全系数仅0.77。考虑到基坑底部抗
3、隆起的安 全系数为1.3，经计算发现该场地仅能开挖至2.3m， 不能满足建一个污水处理厂所需的4.5m开挖深度。另 外，由于该处于铁路沿线附近，移除基坑开挖区周围 表层土的手段也不可行。,适用范围和特点,1.适用范围 各国学者基于室内试验、现场试验、工程应用以及计算理 论等方面对电渗法展开了诸多研究，报道了其在各种土壤 类型中的应用，包括有机质土、泥炭土、含油淤泥、工业 尾矿、疏浚淤泥、吹填淤泥、废弃泥浆，海洋底泥、污染 土、城市污泥等。 对于某特定场地地基，可以参考下表初步判定场地土壤是 否适用于电渗法加固，在通过室内土工试验确定相关参数 ，如含水量、水力渗透系数、压缩系数以及含盐量、电导
4、率等，并与表中比较，然后确定是否适用。,电渗法适用土壤各参数范围,2.特点,用电渗法处理软土地基拥有很多有别于其他工法的特点， 具体表现为： （1）固结速度快 （2）电渗法不会引起因软土承载力不足而发生的失稳 现象 （3）安全性高 （4）金属材料作电极时，会腐蚀生成氧化物或者氢氧 化物的胶体，形成电化学加固，使土体逐渐变得 密实， 电极周围，尤其是阳极周围土体提高的 更为明显，使土体的强度在一定程度上有所提高,四.设计参数,1.电极材料 传统的电极材料有铁、铜、石墨和铝等，各种 电极材料在电渗过程中表现受电势梯度影响较 大，这主要表现在统一电势梯度下各种电极材 料有效用于电渗的电势量差异显著。
5、该项工程 就应用了铁电极。,2.电极布置,电极的长方形布置施工简便，被较多地用于室 内试验和工程现场。,但文献资料表明，阴极周围布置的阳极越多， 电渗的排水与加固效果越明显，电极的梅花形 布置在加固效果方面较之长方形布置有更多优 势。,该工程在完成电极的安装后，第二天即开始通 电。在开始的第18d里，电流为210A，第18d 之后，将电流提高到350A。另外，为了研究 电极反转带来的影响，通电后第51天将阳极和 阴极反转。电极反转后，对土体沉降的检测表 明沉降速率从每天4.5mm下降到每2.4mm， 说明电极反转使得沉降速率不升反降。,3.通电方式 电渗中所采用的电势梯度对电渗过程有重要影响。
6、研 究表明，电势梯度越大，土-电极界面上的电压降低将 会提高，单位体积排水能耗增大，电渗效率随之降低 。较低的电势虽能提高电渗效率，但其对应的电渗加 固效果差强人意。可见，电势过高过低均不利于电渗 的开展。总结已有文献中的相关数据，得到电势梯度 范围为0.32V/cm。,五.存在的问题,有以下几方面制约着电渗加固技术推广应用， 更是其进一步发展亟须解决的关键问题。 1.电势的传递效率降低 该工程中，第八天在额定电压40V的情况下， 阳极产生了10V的电势降，表明了仅有75%的 额定电压有效，到了第八十天，只50%的额定 电压有效。,2.加固土体的不均匀性 工程结束后检测发现阳极区域的土体抗剪强度 上升至108kPa，电极中间的土体抗剪强度为 39kPa，阴极处土体抗剪强度无上升。总体平 均抗剪强度为37kPa，达到了20kPa的要求。 3.可能引起地下水污染 4.电渗的费用较高,六.几种改善电渗效果的方法,1.改进电极材料 运用电动土工合成材料 2.注入化学溶液 众多学者发现注入化学溶液可增强土体电极的 接触，减少损耗在接触面上的电势。 3.联合传统工法 4.优化通电方式 逐级加压，电极反转，间歇通电,
