透水铺装蓄渗与堵塞机理研究

前言

1绪论

2现场试验条件及设备

3透水铺装面层试验研究

4透水铺装下渗产流试验研究

5透水铺装堵塞特性试验研究

6再生骨料透水铺装堵塞机理研究

参考文献 2100433B

本书针对透水铺装的面层结构开展了相关的强度和功能性方面的研究，探究了不同级配条件下透水铺装的水稳定性能，研究了多层透水铺装在不同降雨强度、堵塞情况和维护模拟后的下渗产流，分析评估了透水铺装的排水、滞洪和滤水效果。同时，本书还开展了不同孔隙率透水路面的循环堵塞试验，探究了堵塞剂材料、水头和水平流速三种因素对堵塞效果的影响，揭示了透水铺装的堵塞机理，并结合CT扫描试验技术进行了验证。

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

电渗固结是具有巨大应用潜力的软土地基加固技术。本课题围绕软土地基电渗固结的相关工程科学问题开展三个层面的研究工作：1. 电渗固结机理层面，本课题采用现代微观分析测试手段，针对特定粘土矿物，分析电渗过程中矿物组分和微观结构变化、离子与水分迁移规律，从微观层面分析电渗机理，了解土体电学、渗流、力学等材料特性的发展演化规律；2. 理论模型层面，本课题基于电渗微观机理完善非线性多场耦合电渗固结理论模型，开发数值分析软件，发展电渗固结设计理论；3. 工程应用层面，开发电渗固结-真空预压联合加固和电化学加固技术，研制物理模型试验装置，系统开展物理模型试验，实时监测电场、位移场和孔隙水压力场的时空分布特征，研究成果可用于软土地基加固的优化方案设计。本课题取得如下研究成果：发表SCI论文11篇，授权国家发明专利1项；获得计算机软件著作权登记2项；培养博士研究生4名，硕士研究生6名；开展国际学术交流与科研合作活动10余次。项目工作圆满完成，达到预期研究目标。本课题研究成果能够推动电渗固结技术在岩土工程中的实践应用，具有潜在的经济和社会效益。 2100433B

在污泥处理、尾矿治理、软土固结等工程中，常需要加速排水固结。传统的堆载预压、真空预压等技术难以满足工程的需要，而对低水力渗透性细颗粒介质排水固结具有 明显优势的电渗法，因电极腐蚀和能耗问题，在工程中的应用受到了很大的限制。开展电渗机理的研究，具有明确的工程应用背景和重要的学术价值。.本项目拟采用三种代表性单组分矿物及其组合，以及添加有机质的人工混合土进行电渗试验，将粘土矿物学与岩土力学相结合，探明电渗的矿物学机理。结合土体矿物特性、吸力和电渗能耗三方面的试验研究，建立以土体能级密度为主要参数的电渗本构模型，使其既适用于非饱和土又可不必量测复杂的吸力参数。通过软粘土地基排水固结和淤泥堆填排水固结电渗模型试验，对该本构模型进行试验验证。.通过本项目的研究，将进一步探明电渗的微观机理，并为电渗工程领域研制新型防腐电极材料- - 电动土工合成材料、降低电渗能耗以及电渗排水设计提供理论依据。