电渗技术在吹填泥袋坝固结中的应用研究

刘岩

黑龙江省水利水电工程总公司

摘要：目前人们在吹填泥袋坝固结施工的过程中，由于电渗技术的适用范围比较广，而有着良好的加固效果，因此我们就将其应用到吹填泥袋坝固结施工当中。本文通过对吹填泥袋坝的相关内容进行简要的概述，讨论了电渗技术在吹填泥袋坝固结施工中实际应用，以供参考。

关键词：电渗技术；吹填泥袋坝；固结施工

在当前我国社会经济发展的过程中，吹填泥袋坝固结施工有着十分重要的意义，它主要是为了使得挡水围堰的稳定性得到有效的提高，以确保挡水围堰在使用的过程中，不过因为其抗冲刷能力的不足，而出现相关的质量问题。但是，由于吹填泥袋坝的渗透系数比较高，则就使其在实际应用的过程中，受到严重的限制，因此为了使得吹填泥袋坝的抗渗性得到有效的提升，人们就将电渗技术应用到吹填泥袋坝固结施工当中，从而使得各种围岩工程的稳定性和安全性都得到进一步的保障。下面我们就对电渗技术在吹填泥袋坝固结施工中的实际应用情况进行介绍。

一、吹填泥袋坝的概述

目前在我国水工建筑施工的过程中，人们为了使得挡水围岩结构的稳定性和可靠性得到进一步的提升，人们就将吹填坝施工技术应用到其中，从而使得整个水工建筑结构的功能得到有效的保障。而吹填泥袋坝的施工建设，主要是将大颗粒的土体材料转换成颗粒比较小的海湾泥，并且在电渗技术的作用下，将这些小颗粒海湾泥进行快速的固结。从而使得挡水围岩的抗冲刷能力得到有效的增强。这样不仅节约了水工施工的成本，还使得水工结构的质量得到了有效的保障。

二、电渗技术在吹填泥袋坝固结施工中的实际应用

1、现场试验分析

1.1加固机理

根据相关的试验分析，我们发现当土体在施加了直流电以后，土体中的水分就会受到电流的影响向外转移，这样的现象我们就将其称之为电渗的现象。而在吹填泥袋坝固结施工的过程中，就是采用的这个原理，使得吹填泥袋坝的抗渗能力得到进一步的提升。

1.2试验概况

我们在对其进行试验分析的过程中，首先要对试验区的土体性质进行相应的检测，从而对土样中存在着的矿物成分、土壤的收缩率等方面进行详细的调查。而在对土体颗粒的直接大小进行分析的过程中，该地区海湾你的颗粒比较细，其直径小于0.05mm颗粒达到了80% 以上。

而我们在对其试验电极进行制备的过程中，我们一般都是利用圆钢作为其阳极，其长度为3.0m，而将镀锌铁管作为其阴极，并且为了保障其电极效果，我们在铁管上钻圆孔，其孔径为8mm，孔径控制在10cm左右。

电极布置。通常电渗用于软基加固时，电极为竖向排列，在此次试验中电极改为横向排列。电极布置方式大体有3种，行间不错开的方形布置、行间错开的方形布置、六角形布置。该试验考虑围堰形式的特殊性，确定采用行间不错开的方形布置方式。

（3）成果分析

根据电源情况，我们将4组试验分2次进行，首先进行第一、二组试验，待试验结束后，再进行第三、四组试验。在试验过程中，考虑到土样含水量较高，电阻很小，因而随着电流减小逐步增大电源电压，直到土体加固完成。为节省篇幅起见，文中仅给出第四组的试验结果。

排水量随时间的变化。各组排水量在试验前期呈直线上升，在一定时间后，排水量趋于平缓，继续升压后，排水量增大，之后趋于平缓，直到试骏结束。

电流随时间的变化。在试验过程中，总体上电流随时间的延长而降低，一是由于土体含水量减小引起土体电阻增大；二是阳极被逐渐腐蚀，导电性降低。

土体含水量的改变。土体经加固后含水量明显降低，阳极处含水量降低值大于阴极处，阴、阳级连线上土体含水量降低值大于两阴极中间与两阳极中间连线上土体。土样含水量低于液限，但未降至塑限。阴极处含水量较高的主要原因是阴极排水采用自流方式，水在电流作用下流到阴极后，部分滞留在阴极，不能全部排出。土体加固前后含水量变化情况。

土体十字板抗剪强度的变化。根据相关数据分析，我们发现土体的十字板抗剪强度有了很大的提高，且阳极处大于阴极处。采用铁质电极向土体通直流电时，土体中立即发生电解和电动现象，基本反应有：A+向阴极移动，B-向阳极移动；水电解；铁质电极溶蚀而放出Fe3+在阳极附近有H2B形成，放出氯气，铁离子、H+浓度增加；在阴极附近形成AOH，并放出少量氢气，OH-离子浓度增加。由水质分析看出铁离子浓度增大很多，出水呈鐵锈色，并且水的pH值明显增大，达到13.56。

现象分析。①裂缝：试验开始后，阳极处首先出现裂缝，随通电时间的延长裂缝向两阳极中间'发展，并且土体与槽壁脱开。分析其原因：阳极周围土体出现负孔隙水压力，土体有效应力增大，产生固结，阳极周围土体沉降大于两阳极中间，相当于给阳极处土一个拉力，使得土体开裂。②在通电过程中，作为阳极的材料逐渐被腐蚀掉，阴极则有所增重，主要为钙质沉淀，造成后期排水受阻，试验进行不完全。③电渗处理后，在阳极附近土中夹有红锈痕迹，是由于阳极区通过离子交换作用，铁离子与土体形成胶结物。④通电后不久，就可观察到阳极表面有气泡冒出，为抓气。阴极处土变得湿润，不断有气泡鼓出，为氢气。阴极排出水经静置，其表面出现一薄壳层，经检验为CaCO3。⑤通电结束后，用手按压土表面，阳极处土体强度较高，而两阳极中间土体强度较低。⑥由于水的电解作用，阴极排出水呈强碱性，pH值达13.56。并且呈褐色，是铁离子浓度增加的缘故。

土的排水强度，取决于电流密度，当电流密度较小时，土体排水量不足以满足固结要求；当电流密度过大时，靠近阳极土开始干燥，会出现裂缝，使电极与土体脱开，从而减小了电流，影响了土体中水的排出。要达到较好的排水效果，需控制适当的电流。

3、结论分析

经验证海湾滩地土采用电渗法进行加固是可行的，电渗法在滩涂吹填泥袋坝当中的应用是成功的。并且通过试验现象及观测资料的整理，我们可以得出以下结论：

（1）电渗密度

海湾滩地土加固过程中控制的电流密度较高，在10 ～20 A/㎡之间，高于一般土中电流密度的控制范围。

（2）电极间距

该次试验采用了4种电极间距，经过加固时间与加固效果的对比，确定海湾软基加固过程中，电极布置采用阴阳极间距100 cm、两同性电极间距60 cm这种方式比较经济可行。

三、结束语

总而言之，在当前我国社会经济发展的过程中，人们将电渗技术应用到吹填泥袋坝当中有着十分重要的意义，它可以将使得吹填泥袋坝快速的固结，使其抗渗能力得到进一步的提升，从而提高挡水围岩的抗冲刷能力，使其相关的水工结构在长期使用的过程中不会出现坍塌、渗漏等方面的问题，从而保障了人们的经济效益。

参考文献

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