附加電場條件下吹填土的電性響應

摘要：以廣西北部灣經濟區(qū)吹填土作為研究對象，將土樣置于穩(wěn)定直流電場中，通過控制電場的有無，同時調整場強、土樣含水率、密實度以及淡化程度，研究不同條件下土體內部電荷的變化規(guī)律，初步模擬雷雨云與大地之間的電性響應，以便進一步探究巖土體的“引雷”機制。結果表明，附加電場與大氣電場均對土體內部電荷變化存在影響，且隨著場強的增大表現得更顯著；高含水率、低淡化程度，能促進電荷移動，增強土體導電性能，但含水率升高到一定程度后這種作用趨于穩(wěn)定狀態(tài)；土體密實度對其內部電荷分布具有一定影響，但規(guī)律性不明顯。

關鍵詞：附加電場；吹填土；電荷；電性響應

中圖分類號：TU442

文獻標志碼：A

文章編號：16744764（2014）01008106

近年來，隨著地下工程建設、環(huán)境保護以及災害防治等方面的需要，巖土體電性的研究成為熱點，但總體來說尚處于起步階段，主要以巖土體電阻率工程物探應用及土的電阻率與土性關系研究為主[13]，重點分析影響土電阻率的相關因素[45]，以及土電性與其力學性質之間的相互關系[6]。另一方面，土介電常數的影響變化因素及測定方法也有相關研究報道，主要為地下工程的探測提供重要依據[78]。對于外電場作用下的土體電性研究，多數涉及電滲[910]和滲流分析[11]這兩方面。莊艷峰等[1213]對電滲的電荷累積規(guī)律及界面電阻問題進行相關研究，王柳江等[14]則綜合考慮電滲場、滲流場與應力場的耦合關系，進行了電滲固結分析。綜合所述，目前國內外的研究成果主要集中在土的電性與其物理力學性質關系[15]以及土壤修復技術方面[1618]，而外加電場作用下巖土體的電性參數變化特征的相關研究鮮見報道。

地球表面的巖土體時刻受外部電場的作用，特別是在雷雨天氣，這種作用更為強烈。通過研究雷電場作用下巖土體的電荷累積規(guī)律及其影響因素，建立兩者之間的電性響應機制，可探索、獲得防雷減災的新途徑。以廣西北部灣多雷地區(qū)“人造陸域”吹填土為研究對象，對其施加低壓外電場，并通過改變電場強度、土體含水率、密實度以及淡化程度，觀察吹填土內部電荷變化規(guī)律，初步探究外電場與巖土體之間的電性響應。

歐孝奪，等：附加電場條件下吹填土的電性響應

1土樣制備與試驗方法

1.1土樣制備

1.1.1土樣的理化性質試驗吹填土采自廣西欽州港保稅區(qū)，從表觀上看，土樣略帶黑色，土質結構均勻，附帶少量淤泥，含水量趨于飽和。吹填土的土工試驗參數見表1。

吹填土的顆粒組成及顆粒級配曲線分別如表2、圖1所示。由表2可以看出，吹填土中粒徑大于0.075 mm的顆粒其質量占試樣總質量的50%～85%，認為該試驗土樣為粉砂土。由圖1可知，試驗土樣的曲率系數Cc=2.01，不均勻系數Cu=6.33，級配良好。