電滲技術(shù)在吹填泥袋壩固結(jié)中的應(yīng)用研究

劉巖

黑龍江省水利水電工程總公司

摘要：目前人們在吹填泥袋壩固結(jié)施工的過程中，由于電滲技術(shù)的適用范圍比較廣，而有著良好的加固效果，因此我們就將其應(yīng)用到吹填泥袋壩固結(jié)施工當(dāng)中。本文通過對吹填泥袋壩的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行簡要的概述，討論了電滲技術(shù)在吹填泥袋壩固結(jié)施工中實(shí)際應(yīng)用，以供參考。

關(guān)鍵詞：電滲技術(shù)；吹填泥袋壩；固結(jié)施工

在當(dāng)前我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過程中，吹填泥袋壩固結(jié)施工有著十分重要的意義，它主要是為了使得擋水圍堰的穩(wěn)定性得到有效的提高，以確保擋水圍堰在使用的過程中，不過因?yàn)槠淇箾_刷能力的不足，而出現(xiàn)相關(guān)的質(zhì)量問題。但是，由于吹填泥袋壩的滲透系數(shù)比較高，則就使其在實(shí)際應(yīng)用的過程中，受到嚴(yán)重的限制，因此為了使得吹填泥袋壩的抗?jié)B性得到有效的提升，人們就將電滲技術(shù)應(yīng)用到吹填泥袋壩固結(jié)施工當(dāng)中，從而使得各種圍巖工程的穩(wěn)定性和安全性都得到進(jìn)一步的保障。下面我們就對電滲技術(shù)在吹填泥袋壩固結(jié)施工中的實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行介紹。

一、吹填泥袋壩的概述

目前在我國水工建筑施工的過程中，人們?yōu)榱耸沟脫跛畤鷰r結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性得到進(jìn)一步的提升，人們就將吹填壩施工技術(shù)應(yīng)用到其中，從而使得整個水工建筑結(jié)構(gòu)的功能得到有效的保障。而吹填泥袋壩的施工建設(shè)，主要是將大顆粒的土體材料轉(zhuǎn)換成顆粒比較小的海灣泥，并且在電滲技術(shù)的作用下，將這些小顆粒海灣泥進(jìn)行快速的固結(jié)。從而使得擋水圍巖的抗沖刷能力得到有效的增強(qiáng)。這樣不僅節(jié)約了水工施工的成本，還使得水工結(jié)構(gòu)的質(zhì)量得到了有效的保障。

二、電滲技術(shù)在吹填泥袋壩固結(jié)施工中的實(shí)際應(yīng)用

1、現(xiàn)場試驗(yàn)分析

1.1加固機(jī)理

根據(jù)相關(guān)的試驗(yàn)分析，我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)土體在施加了直流電以后，土體中的水分就會受到電流的影響向外轉(zhuǎn)移，這樣的現(xiàn)象我們就將其稱之為電滲的現(xiàn)象。而在吹填泥袋壩固結(jié)施工的過程中，就是采用的這個原理，使得吹填泥袋壩的抗?jié)B能力得到進(jìn)一步的提升。

1.2試驗(yàn)概況

我們在對其進(jìn)行試驗(yàn)分析的過程中，首先要對試驗(yàn)區(qū)的土體性質(zhì)進(jìn)行相應(yīng)的檢測，從而對土樣中存在著的礦物成分、土壤的收縮率等方面進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查。而在對土體顆粒的直接大小進(jìn)行分析的過程中，該地區(qū)海灣你的顆粒比較細(xì)，其直徑小于0.05mm顆粒達(dá)到了80% 以上。

而我們在對其試驗(yàn)電極進(jìn)行制備的過程中，我們一般都是利用圓鋼作為其陽極，其長度為3.0m，而將鍍鋅鐵管作為其陰極，并且為了保障其電極效果，我們在鐵管上鉆圓孔，其孔徑為8mm，孔徑控制在10cm左右。

電極布置。通常電滲用于軟基加固時，電極為豎向排列，在此次試驗(yàn)中電極改為橫向排列。電極布置方式大體有3種，行間不錯開的方形布置、行間錯開的方形布置、六角形布置。該試驗(yàn)考慮圍堰形式的特殊性，確定采用行間不錯開的方形布置方式。

（3）成果分析

根據(jù)電源情況，我們將4組試驗(yàn)分2次進(jìn)行，首先進(jìn)行第一、二組試驗(yàn)，待試驗(yàn)結(jié)束后，再進(jìn)行第三、四組試驗(yàn)。在試驗(yàn)過程中，考慮到土樣含水量較高，電阻很小，因而隨著電流減小逐步增大電源電壓，直到土體加固完成。為節(jié)省篇幅起見，文中僅給出第四組的試驗(yàn)結(jié)果。

排水量隨時間的變化。各組排水量在試驗(yàn)前期呈直線上升，在一定時間后，排水量趨于平緩，繼續(xù)升壓后，排水量增大，之后趨于平緩，直到試駿結(jié)束。

電流隨時間的變化。在試驗(yàn)過程中，總體上電流隨時間的延長而降低，一是由于土體含水量減小引起土體電阻增大；二是陽極被逐漸腐蝕，導(dǎo)電性降低。

土體含水量的改變。土體經(jīng)加固后含水量明顯降低，陽極處含水量降低值大于陰極處，陰、陽級連線上土體含水量降低值大于兩陰極中間與兩陽極中間連線上土體。土樣含水量低于液限，但未降至塑限。陰極處含水量較高的主要原因是陰極排水采用自流方式，水在電流作用下流到陰極后，部分滯留在陰極，不能全部排出。土體加固前后含水量變化情況。

土體十字板抗剪強(qiáng)度的變化。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)分析，我們發(fā)現(xiàn)土體的十字板抗剪強(qiáng)度有了很大的提高，且陽極處大于陰極處。采用鐵質(zhì)電極向土體通直流電時，土體中立即發(fā)生電解和電動現(xiàn)象，基本反應(yīng)有：A+向陰極移動，B-向陽極移動；水電解；鐵質(zhì)電極溶蝕而放出Fe3+在陽極附近有H2B形成，放出氯氣，鐵離子、H+濃度增加；在陰極附近形成AOH，并放出少量氫氣，OH-離子濃度增加。由水質(zhì)分析看出鐵離子濃度增大很多，出水呈鐵銹色，并且水的pH值明顯增大，達(dá)到13.56。

現(xiàn)象分析。①裂縫：試驗(yàn)開始后，陽極處首先出現(xiàn)裂縫，隨通電時間的延長裂縫向兩陽極中間'發(fā)展，并且土體與槽壁脫開。分析其原因：陽極周圍土體出現(xiàn)負(fù)孔隙水壓力，土體有效應(yīng)力增大，產(chǎn)生固結(jié)，陽極周圍土體沉降大于兩陽極中間，相當(dāng)于給陽極處土一個拉力，使得土體開裂。②在通電過程中，作為陽極的材料逐漸被腐蝕掉，陰極則有所增重，主要為鈣質(zhì)沉淀，造成后期排水受阻，試驗(yàn)進(jìn)行不完全。③電滲處理后，在陽極附近土中夾有紅銹痕跡，是由于陽極區(qū)通過離子交換作用，鐵離子與土體形成膠結(jié)物。④通電后不久，就可觀察到陽極表面有氣泡冒出，為抓氣。陰極處土變得濕潤，不斷有氣泡鼓出，為氫氣。陰極排出水經(jīng)靜置，其表面出現(xiàn)一薄殼層，經(jīng)檢驗(yàn)為CaCO3。⑤通電結(jié)束后，用手按壓土表面，陽極處土體強(qiáng)度較高，而兩陽極中間土體強(qiáng)度較低。⑥由于水的電解作用，陰極排出水呈強(qiáng)堿性，pH值達(dá)13.56。并且呈褐色，是鐵離子濃度增加的緣故。

土的排水強(qiáng)度，取決于電流密度，當(dāng)電流密度較小時，土體排水量不足以滿足固結(jié)要求；當(dāng)電流密度過大時，靠近陽極土開始干燥，會出現(xiàn)裂縫，使電極與土體脫開，從而減小了電流，影響了土體中水的排出。要達(dá)到較好的排水效果，需控制適當(dāng)?shù)碾娏鳌?/p>

3、結(jié)論分析

經(jīng)驗(yàn)證海灣灘地土采用電滲法進(jìn)行加固是可行的，電滲法在灘涂吹填泥袋壩當(dāng)中的應(yīng)用是成功的。并且通過試驗(yàn)現(xiàn)象及觀測資料的整理，我們可以得出以下結(jié)論：

（1）電滲密度

海灣灘地土加固過程中控制的電流密度較高，在10 ～20 A/㎡之間，高于一般土中電流密度的控制范圍。

（2）電極間距

該次試驗(yàn)采用了4種電極間距，經(jīng)過加固時間與加固效果的對比，確定海灣軟基加固過程中，電極布置采用陰陽極間距100 cm、兩同性電極間距60 cm這種方式比較經(jīng)濟(jì)可行。

三、結(jié)束語

總而言之，在當(dāng)前我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過程中，人們將電滲技術(shù)應(yīng)用到吹填泥袋壩當(dāng)中有著十分重要的意義，它可以將使得吹填泥袋壩快速的固結(jié)，使其抗?jié)B能力得到進(jìn)一步的提升，從而提高擋水圍巖的抗沖刷能力，使其相關(guān)的水工結(jié)構(gòu)在長期使用的過程中不會出現(xiàn)坍塌、滲漏等方面的問題，從而保障了人們的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]沈揚(yáng)，陶明安，劉志浩，劉漢龍.電滲復(fù)合真空覆水預(yù)壓法加固吹填土地基的應(yīng)用研究[J].土木工程與管理學(xué)報(bào).2012（03）

[2]高有斌，王博，劉漢龍，曾國海.電滲降水法與強(qiáng)夯聯(lián)合處理軟基試驗(yàn)[J].水運(yùn)工程.2011（10）

[3]王甦達(dá)，張林洪，吳華金，段翔，陳加洪.電滲法處理過濕土填料中有關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)的探討[J].巖土工程學(xué)報(bào).2010（02）