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电渗法可对渗透系数较低的软黏土地基进行有效快速的加固,应用前景广泛。本文在总结既有研究成果的基础上,开发了相应的电渗加固软土试验装置并开展了一系列电渗加固软土的模型试验研究,深入探讨了各因素对电渗排水的影响,提出了一系列提高软土地基电渗排水效果的方法,最后提出了适用于电渗注入盐溶液加固软土地基的优化方案。本文的主要研究内容有以下几个方面:(1)开发了电渗加固软土的试验系统,包括竖向电渗固结排水加固软土试验装置、横向电渗加固软土试验装置和数据监测采集装置。该系统可对试验过程中的电流、沉降、温度、电势分布和排水体积等数据进行监测与记录,因而可对多个物理场进行解释。竖向电渗固结排水试验装置操作简单,方便对复杂现象进行解耦分析。横向电渗加固软土试验装置可根据研究要求调整阳极腔室和阴极腔室的溶液种类、电极和土体之间的接触方式和排水边界条件,主要用来研究加固方法。以上两种试验装置不但可以满足本论文研究需要,也可为其它相关研究提供参考。(2)深入分析了持续时间、含盐量、电极材料、黏土种类、电压、温度、固结压力与排水方向对电渗固结排水的影响。研究发现:电渗排水过程中当土体中产生的负超静孔压对应的有效应力增量高于土体维持K0条件的应力时,土体产生水平体缩,且水平体缩随着试验进行而不断增大;铜阳极的表现依赖于土体含盐量,含盐量越高,铜阳极表面电化学腐蚀生成物越多,较不锈钢阳极电渗固结排水效果越差;黏土材料的电渗渗透系数ke与zeta电位绝对值(实际测量)和土体孔隙率n成正比;所采用的电压值越高,土体电渗排水效果越好,对应产生的土体温度也越高(焦耳热越多);探究了温度对电渗固结排水的影响,发现高初始温度条件下对应的排水体积和水平体缩较高,证明了焦耳热的产生对电渗固结排水效果具有促进作用。最后,从实测试验数据出发,建立起操作条件及土体性质和电渗排水加固后土体含水率之间的ANN模型。预测结果表明,该模型预测精度较好,可以满足实际工程对应用精度的要求。(3)为了提高裂缝出现后土体的电渗排水效果,提出了接力阳极法和石墨粉填充法。通过在裂缝中插入接力阳极,可在接力阳极和阴极之间形成新的电渗排水通道,进一步降低接力阳极和阴极之间土体的含水率。通过在裂缝中填充石墨粉,可以使土体进一步成为连续体,增加了电渗排水通道,从而提高电渗排水效果。此外,为了抑制电渗排水过程中裂缝的产生,提出了混合纤维法。在土体中混入足量的聚丙烯纤维,可增强土体的抗拉强度,进而消除土体裂缝,有效地提高了电渗排水加固软土地基的效果。将以上方法与溶液法进行比较,发现溶液法对软土加固效果的提高作用明显,并具有加固阴极附近土体的能力。(4)为了均匀有效地加固软土地基,重点研究了电渗注入盐溶液加固软土地基的作用机理,并提出了电渗注入盐溶液加固软土地基的优化方案。首先,依据流体质量守恒方程理论推导出的孔压分布公式,解释了试验过程中土体的固结沉降现象和含水率分布情况。之后,依据离子运移理论解释了阴极附近土体强度较高的原因包括外加离子在阴极附近产生的胶结作用。但胶结作用过早产生会减少电渗渗流通道。为此,电渗注入盐溶液加固软土地基需要综合考虑胶结作用能力和电渗排水能力。基于此,本部分首先采用电极和土体相分离的接触方式,电渗排水的同时增加土体中Ca2+的含量,从而增加胶结作用。同时,通过在阴极腔室中加入缓凝剂来延缓胶结反应时间,使电渗渗流通道长时间保持通畅,进一步增加外加离子进入土体的质量。在此基础上,确定阳极溶液的最佳供给时间,从而保证后续阶段有足够的电渗排水能力。试验结果显示,电渗注入盐溶液2天而后电渗排水3天的时间配置方案,可均匀有效地加固软土地基。