电渗增强桩处理软土地基模型试验研究

摘要

电渗增强桩处理软土地基是采用电渗与桩联合加固软土地基，通过电渗提高桩的承载力并促使桩间土体固结，是一种新型的软土地基加固方式。目前电渗增强桩处理软土地基技术尚处在起步阶段，需要进行大量的工作对该技术的可行性、处理效果和工作机理进行深入研究。本文所做的工作如下:
　　(1)研究了电渗增强桩加固软土地基技术的具体实施方式，详细介绍了电渗联合不同类型桩加固软土地基时阴极、阳极的材料以及布置方式，分析了电渗增强桩加固软土地基的机理和技术效果。
　　(2)通过室内试验研究了杭州地区典型软土的电渗透系数、电阻率与含水率、含砂率的关系。对试验结果分析表明:①在相同含砂率的情况下，含水率≥20％时，随着含水率的变化，软土的电阻率变化很小，但电渗透系数会明显增大;②在相同含砂率的情况下，含水率＜20％时，随着含水率的减小，软土的电阻率会明显增大;③在相同含水率的情况下，含砂率越大电阻率虽然上升，但电渗透系数也会增大。
　　(3)建立了电渗增强桩加固软土地基的室内模型试验装置，实施了电渗联合钢管桩加固软土模型试验，研究了电渗固结过程土体中含水率的变化规律、孔隙比的变化规律、电流的变化规律、电势差的变化规律、排水量的变化规律，以及钢管桩承载力的变化规律。试验结果分析表明:①电渗将软土平均含水率降低到20％左右之后，桩端承载力、侧摩阻力明显提高，验证了电渗联合桩处理软土地基效果显著;②将软土的平均含水率降低到20％左右时，阳极附近的土样，孔隙比大幅度降低，接近低压缩性土，钢管桩承载力得到了大幅度的提高，验证了将含水率降低到20％左右作为电渗停止时间的可行性;③根据国内工业用电按峰谷平收费的现状，长时间断电能错开峰电，在谷电时进行通电，能降低电渗成本，本模型试验长时间断电之后再重新电渗，阳极界面电压大幅降低，电势差分布接近电渗前的初始状态，土样电流大幅度提高，每小时平均排水量也大幅度提高证明了间歇性断电时长时间断电的有效性;④采用不同的通断时间比，随着含水率的降低，通断时间比不断减小，电流恢复程度和排水量恢复程度都证明了在电渗过程中随着含水率的降低，通断时间比不断减小是可行。

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摘要

图目录

表目录

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2．1 软土地基处理的国内外研究现状

1．2．2 电渗技术的国内外研究现状

1．2．3 电渗增强桩加固软土地基技术的国内外研究现状

1．3 本文的研究内容及主要工作

2 电渗增强桩加固软土地基方式及机理研究

2．1 概述

2．2 电渗增强桩技术实施方式

2．2．1 电渗联合钢管桩技术实旋方式

2．2．2 电渗联合沉管灌注桩技术实施方式

2．2．3 电渗联合预制桩技术实施方式

2．2．4 电渗联合一种新型桩技术实施方式

2．2．5 电渗联合囊袋扩底桩技术实施方式

2．2．6 电渗联合塑料套管桩技术实施方式

2．3 电渗增强桩加固软土地基机理及效果

2．3．1 电渗增强桩加固软土地基机理

2．3．2 电渗联合桩加固软土地基的效果

2．4 本章小结

3 软土的电渗透系数、电阻率研究

3．1 概述

3．2 软土含水率、含砂率和电阻率的关系

3．2．1 土样的制备

3．2．2 电阻率测试

3．2．3 试验数据分析

3．2．4 含水率与电阻率的关系

3．2．5 含砂率与电阻率的关系

3．3 软土含水率、含砂率和电渗透系数的关系

3．3．1 土样的制备

3．3．2 电渗透系数的测试

3．3．3 试验数据分析

3．3．4 含水率与电渗透系数的关系

3．3．5 含砂率与电渗透系数的关系

3．4 本章小结

4 电渗增强钢管桩加固软土地基的模型试验

4．1 概述

4．2 电渗增强钢管桩加固软土地基的模型试验主要设备和材料介绍

4．3 模型试验步骤简介

4．3．1 高含水率软黏土的制作及重塑土相关性质的测定

4．3．2 填土以及阴极管、模型钢管桩的填设

4．3．3 电渗

4．3．4 主要测量的数据

4．4 本章小结

5 电渗增强钢管桩加固软土地基模型试验数据整理和分析

5．1 概述

5．2 辅助试验

5．2．1 含水率试验

5．2．2 土的电阻率试验

5．2．3 抗剪强度试验

5．2．4 固结试验

5．3 电渗增强钢管桩加固软土地基模型试验

5．3．1 电渗排水量

5．3．2 电流变化

5．3．3 电势差变化

5．3．4 模型钢管桩抗压承载力特性对比分析

5．3．5 本模型试验其他现象

5．4 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 本文主要创新性工作

6．3 展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果