电渗固结地基处理关键技术及其数值仿真模拟研究_开题报告

概述

改革开放近40年来，中国经济一直处于高速增长状态，在滨海地区尤为突出。伴随着城市的扩张，在滨海城市基本建设用地资源稀缺的现状下，为避免耕地面积逐渐被侵占，各地常进行大面积软基处理来扩张利用土地资源。在长三角、珠三角、天津等滨海地区软弱土体分布广泛，这些土体具有塑性指数大、天然含水量高、孔隙比大、重度小、压缩性高、渗透性小等特点。由于这类软土所构成的地基强度很差，一般不能直接用于工程建设，需要进行地基处理。随着基础设施建设的逐步推进，越来越多地遇到特殊地基，为地基处理新技术的发展提供了机会和挑战。地基处理技术逐渐从单一技术向多种技术组合综合使用的形式转变，并由此引申出多种新的技术手段。  

针对软弱土地基进行处理的主要方法包括堆载预压固结、真空预压固结以及电渗加固法等。然而，由于这些软弱土渗透系数低，堆载预压固结法的处理效果不佳，排水所需时间长并且可能会引起土体剪切破坏。真空预压法是目前应用最广的方法，然而它同样受限于粘土的渗透系数，排水速率慢。电渗技术为含水量高、渗透性差的软弱土的高效脱水固结提供了全新的思路。俄国学者Reuss于1809年首先发现电渗现象将一电位差施加在有孔介质上，其孔隙水将通过毛细管移向阴极若切断电流，孔隙水的流动也立即停止,人们对电渗技术及其在软土固结、污泥脱水干化、污染土体修复及污染水体治理方面的应用开展了研究工作，从理论研究、模型试验、数值模拟以及现场试验等角度对电渗在软粘土排水固结方面的应用进行了探索，电渗逐渐成为具有巨大潜力和工程实用价值的软基处理、边坡加固和污泥脱水处理技术。

郑凌逶在《基于等电势梯度模型试验的滩涂淤泥电渗效分析》中指出：为了研究滩涂淤泥电渗效率，根据相似原理建立室内模型，并在等电势梯度条件下进行试验。试验过程中采集排水量、通电电流和电势数据，研究了电渗能耗、电势利用率与电极间距的关系。基于有效电势原理对电渗能耗系数和处理时间进行了分析，采用简易算例对不同工况下的电势利用率和能耗系数进行了讨论． 结果表明，等电势梯度下，电渗前期能耗系数随电极间距缩短而线性下降，电极间距越小，相同排水效果所需的处理时间越短。提高界面电阻会降低电渗排水速率，但不影响电渗能耗系数。因此建议在工程中选取新型电动土工合成材料以及合理的电极布置形式，以提高电渗效率和经济性。

陶燕丽在《不同电级电渗过程比较基于电导率电渗排水量计算的方法》中从改善电渗效果、提高电渗效率出发，基于已有文献对于常见电极材料(铁、铜、石墨和铝)电渗效果报道的分歧，从电渗效果和离子迁移两个方面系统地对比了四种电极材料的电渗过程，揭示了电极材料影响电渗过程的本质以及电渗中离子的运移规律;基于已有研究在电渗设计计算方面的欠缺，首次系统地研究了电渗排水速率与电流以及土壤电导率与含水量的关系，提出了基于电导率的电渗排水量计算方法。并对基于电导率的电渗排水量计算方法的工程应用进行了研究。探讨了电渗排水量与土体收缩量的关系，指出单独采用电渗法加固软土时，电渗排水量数值上比土体收缩量大，二者的差值可以通过施加外荷载予以减小，强调了电渗排水量数值预测土体收缩量的安全性。为以后该方法的应用路线和适用条件提供建设性的指导。    朱栋梁在《电渗－真空预压复合法处理吹填淤泥试验研究》通过室内试验模拟了电渗－真空预压复合法的持续通电和间歇通电两种模式，获得了电渗－真空预压复合法作用下的吹填淤泥的排水量、含水率、电流、排水速率、十字板剪切强度等参数的变化规律，结合单独真空预压处理模式对电渗－真空预压复合法的效果进行了分析，结果表明:电渗－真空预压复合法的持续通电模式比单独真空预压作用排水量提高;电渗－真空预压复合法相比单独真空预压法，阳极附近土体十字板抗剪强度提高，阴阳极中间位置土体的抗剪强度提高，间歇通电模式的处理效果稍弱于连续通电模式，其节能效果要强于持续通电模式;三种试验方案的初期，排水量、含水率、排水速率均差别较小，但在试验进行至41h附近时，电渗－真空预压复合法的优势开始体现，综合来看，电渗－真空预压复合法的间歇通电模式最优，电渗最佳介入时间在真空预压开始后41h左右。

俞家锐在《电渗联合真空预压法加固吹填土现场试验研究》中通过工程实际案例给出了真空预压法加固吹填土和真空预压-电渗联合加固吹填土的对比试验结果，分析了真空预压-电渗联合法的固结机理，表明了真空预压-电渗联合法加固十分显著

B. ^范文提纲格式

一、电渗固结地基处理技术

介绍电渗固结技术现状及应用价值

（二）对电渗固结的外部控制方法进行阐述

（三）深入研究电渗固结的技术要求及机理

（四）阐明电渗法在试验或者实际施工中的优缺点

（五）运用试验手段得出电渗处理后土体变化的各项结论

二、电渗固结计算理论概述

1.电渗排水量，电渗效率及其他控制参数计算方法

2.普通电渗固结沉降计算方法

三、电渗固结地基处理技术在国内外的工程实践与各类改进措施的室内实验

（一）介绍国内外电渗固结法在实际工程中的运用

（二）通过改进电及及改变通电方式来改善电渗加固效果

（三）运用联合处理法进一步完善电渗固结试验

四、通过各种模拟实验及文献研究总结出电渗固结地基处理技术与研究热点及拓展应用

例如：

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