电渗排水

在软基作井点排水时，增设一些电极（钢筋或其他金属材料）与井点管分别连成电路

中文名称：电渗排水；英文名称：electro-osmoticdrainage；2100433B

电渗力是一种利用电能对地基进行加固的地基处理方法，电渗力的历史可以追溯至 1809 俄国学者 Reuss 的研究工作，后来各国学者在其加固机理与应用方面开展了大量的研究工作。电渗力具有加固速度快，对细颗粒、低渗透性土有良好的加固效果等优点。由于电渗力需要消耗大量的电能，因此，在很长一段时间内，对电渗力的研究是以室内实验研究为主，而现场应用却不多见。随着我国港口建设的飞速发展，利用港池和航道疏浚土吹填造陆工程如雨后春笋般地不断涌现。疏浚土往往具有细颗粒、高塑性、低渗透等特性，采用常规排水固结法加固这种地基时，初期效果比较显著，但后期加固效果明显下降，表现为后期沉降缓慢，加固后的强度值较小，加固效果并非十分理想。电渗加固效果对土颗粒大小并不敏感，而且随着经济的发展和技术水平的提高，电渗力很可能成为此类土的一种高效且造价可以承受的地基加固方法。

单位场强下的液体移动速度称为电渗速度。液体的电渗速度与固液两相间的ξ电势成简单的正比关系，所以可以利用电渗来测量ξ电势，但此法只限于能形成毛细管或多孔介质的材料。电渗技术在工业中常用于， 增强微流道内的流体混合， 驱除产品中的水分，制备多孔介质材料， 控制生物芯片中的液体薄膜移动等实际应用。

通过不同电极、不同粘土的电渗试验，进一步探明了电渗的矿物学机理，研究表明，电渗的效果取决于土体中可运移离子的迁移能力，而非取决于吸力引起的反向水力梯度和电势梯度作用的平衡，因此提高电渗排水固结效果应该从维持土体中离子的运移能力着手。 本项目研究把EKG材料从概念变成现实，是电渗排水固结领域的重大进展。EKG材料同时解决了之前一直困扰电渗法的两大问题——电极腐蚀和电渗能耗过高的问题，激起了国内对电渗研究的极大热情。 电渗能级梯度理论，以土体能级密度代替吸力，构建了全新的排水固结理论框架，并为电渗理论研究提供了新的视角。基于电渗能级梯度理论，提出了电渗排水固结的设计方法，该方法弥补了传统Esrig理论无法给出电学设计参数的不足。 研发的EKG材料、建立的电渗能级梯度理论、提出的电渗排水固结设计方法，通过现场试验得到了验证。现场试验场地面积为19m×15m，淤泥吹填深度为5.8m，经过36 天的电渗排水固结，含水量从62%降低到36%，承载力从0提高到70kPa，取得了良好的效果。 随着本项目研究的推进，目前电渗法面临的新的挑战包括：1）大面积应用时需要很大功率的电源；2）电势沿深度方向损失，5m以上吹填淤泥的排水固结仍然是个挑战；3）EKG材料的成本很高。这些新的挑战是下一步研究的重点。 2100433B