項(xiàng)鵬飛，沈勇，裘一松，楊海平

（1.浙江同濟(jì)科技職業(yè)學(xué)院，浙江 杭州 311200；2.浙江潮遠(yuǎn)建設(shè)有限公司，浙江 杭州 311200；3.紹興盈聚通建設(shè)有限公司，浙江 紹興 312400）

1 引言

由于軟黏土承載力低、壓縮性大，在施工時(shí)遇到軟土地基，往往需要對(duì)其進(jìn)行加固。與目前常用的軟黏土地基加固方法相比，電滲固結(jié)法具有噪音小、加固效果好、施工所需設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，電滲固結(jié)法被認(rèn)為是一種具有較好發(fā)展前景的軟黏土加固方法。

關(guān)于電滲加固軟土地基的影響因素，目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)進(jìn)行了一些相關(guān)研究，包括電極材料[1-8]、陽(yáng)極灌漿溶液[9-16]、通電方式[17-25]、土體的性質(zhì)[26-30]等因素對(duì)電滲固結(jié)的影響。不過(guò)電滲影響因素眾多，目前不少未被充分考慮與研究，因此，有必要根據(jù)現(xiàn)有文獻(xiàn)對(duì)電滲加固軟土地基影響因素的研究進(jìn)行綜述。

本文收集了現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外研究結(jié)果，梳理總結(jié)了各類(lèi)電滲固結(jié)影響因素對(duì)電滲的影響，并對(duì)現(xiàn)有研究存在的不足進(jìn)行分析，提出今后進(jìn)一步研究的方向。

2 電滲固結(jié)法的評(píng)價(jià)參數(shù)

電滲固結(jié)法是在直流電的作用下，軟黏土中的水分從陽(yáng)極流向陰極，再?gòu)年帢O排出，這一過(guò)程中伴隨著許多復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)和部分物理變化。評(píng)價(jià)電滲效果的參數(shù)主要包括：電流強(qiáng)度、有效電勢(shì)差、排水量、平均能耗系數(shù)等。

①電流強(qiáng)度指電源作用于陽(yáng)極和陰極之后，在土體中產(chǎn)生的電流。電流強(qiáng)度直接反映了電滲固結(jié)過(guò)程中電離子的遷移速度。

②有效電勢(shì)差指扣除陽(yáng)極和陰極界面電勢(shì)差之后，直接作用在土體中的電勢(shì)差，其中單位長(zhǎng)度上的電勢(shì)差稱(chēng)為電勢(shì)梯度。有效電勢(shì)差的大小決定了電滲的效率。

③排水量指電滲過(guò)程中從軟黏土中排出的水量，是電滲效果直觀的反應(yīng)。

④平均能耗系數(shù)指電滲過(guò)程中排出單位體積水所消耗的電能，反映了電滲固結(jié)的能耗大小。

除了上述參數(shù)之外，評(píng)價(jià)電滲效果的參數(shù)還包括電滲后的土樣抗剪強(qiáng)度、含水率、PH值、電阻率等。

3 研究現(xiàn)狀

3.1 電極材料的影響

電極材料是電滲固結(jié)的重要組成部分，理論上能導(dǎo)電的銅、鐵、鋁等金屬材料，石墨等非金屬材料和EKG、EVD等新型材料都能作為電極材料。

綜合文獻(xiàn)[1-4]中的研究成果，發(fā)現(xiàn)不同的電極材料電滲的效率會(huì)有所不同，但是電滲的效率還與土體的類(lèi)型、電勢(shì)梯度的高低等因素有關(guān)，不同的電勢(shì)差、不同的土質(zhì)，最優(yōu)的電極材料不一樣，可能是鐵、銅或者石墨，鋁作為電極材料電滲效率始終不如鐵、銅和石墨。綜合文獻(xiàn)[5-8]中的研究成果發(fā)現(xiàn)，新型材料EKG和EVD作為電極材料時(shí)，電滲效果表現(xiàn)和金屬銅作為電極時(shí)相似，但新型材料可以有效避免電滲時(shí)陽(yáng)極被嚴(yán)重腐蝕。

3.2 陽(yáng)極灌漿的影響

陽(yáng)極灌漿指在電勢(shì)過(guò)程中，在陽(yáng)極的附近灌相應(yīng)的溶液，這能夠有效提高電滲的效率、改善電滲的效果，包括降低陽(yáng)極界面的電阻，提高電滲時(shí)土體的導(dǎo)電性、排水量和電滲后土體的抗剪強(qiáng)度。目前研究發(fā)現(xiàn)電滲時(shí)陽(yáng)極灌Cacl2、Na2SiO3、AlCl3、FeCl3、KCl、Al2(SO4)3等溶液均能提高電滲效率，但是不同溶液提高的電滲的效率不同，相同溶液的不同濃度效果也不一樣[9-17]。文獻(xiàn)[10]中的研究表明，有時(shí)候多種溶液聯(lián)合灌漿效果優(yōu)于任何一種溶液；文獻(xiàn)[13]中的研究表明，含Ca2+溶液的效果優(yōu)于Al3+溶液。目前研究多為幾種溶液電滲時(shí)陽(yáng)極灌漿后效果的相互對(duì)比，尚未確定電滲時(shí)陽(yáng)極灌漿的最佳溶液和最佳濃度。

3.3 通電方式的影響

電壓大小、電勢(shì)梯度、通斷電時(shí)間比、陰陽(yáng)極布置形式等通電方式的不同都是影響電滲效果的重要因素[17-25]。

文獻(xiàn)[17]和文獻(xiàn)[23]中通過(guò)模型試驗(yàn)，研究了改變電壓后電滲的效果，研究表明，隨著電滲的進(jìn)行土樣的電阻率會(huì)逐漸增大，此時(shí)逐漸增大電壓可以提高電滲的效果，但較大的電壓會(huì)導(dǎo)致電滲時(shí)排水的單位能耗提高。文獻(xiàn)[18]和文獻(xiàn)[25]中研究了電勢(shì)梯度對(duì)電滲效果的影響，研究表明電勢(shì)梯度越大，電滲效果越好，但是隨著電滲的進(jìn)行，大的電勢(shì)梯度電勢(shì)的衰減速率也會(huì)更快。文獻(xiàn)[19]中研究了間歇性斷電對(duì)電滲效果的影響，研究表明斷電期間，軟黏土中的水分會(huì)重新分布，不同的通斷電時(shí)間比，效果不一樣，但均對(duì)電滲效果有促進(jìn)作用；此外間歇性通電也有利于保護(hù)電極，減輕陽(yáng)極的腐蝕程度。文獻(xiàn)[20]和文獻(xiàn)[21]中研究了電滲時(shí)陽(yáng)極、陰極的布置形式對(duì)電滲的影響，結(jié)果表明：平行錯(cuò)位式的電極布置形式綜合效果優(yōu)于長(zhǎng)方形或梅花形的電極布置方式，同時(shí)每處陰極對(duì)應(yīng)的陽(yáng)極數(shù)量也會(huì)影響電滲的效率。文獻(xiàn)[22]中研究了陰陽(yáng)極之間的距離對(duì)電滲效果的影響，研究結(jié)果表明：陰陽(yáng)極之間的距離較小時(shí)，電滲的綜合效果優(yōu)于陰陽(yáng)極距離較大時(shí)。文獻(xiàn)[25]中研究了電極反轉(zhuǎn)對(duì)電滲的影響，研究結(jié)果表明：電極反轉(zhuǎn)可以使電滲效果更加均勻，但是如果電滲翻轉(zhuǎn)周期太短對(duì)電滲是不利的。

3.4 土體性質(zhì)的影響

軟黏土的種類(lèi)、含砂率、含水率、PH值等都會(huì)影響電滲的效果[26-30]。文獻(xiàn)[27]中研究表明：含砂率越高，電阻率越大，含砂率高的軟黏土不適合用電滲固結(jié)法。文獻(xiàn)[30]研究表明，含水率越大，單位排水的能耗越小，越有利于電滲。目前未見(jiàn)有相同條件下不同種類(lèi)的軟黏土電滲效果的研究。

3.5 其他因素的影響

還有一些其他因素也會(huì)影響電滲的效果，比如在電滲過(guò)程當(dāng)中，軟黏土?xí)a(chǎn)生明顯的裂縫，外部加壓包括真空預(yù)壓、強(qiáng)夯、堆載等都可以延緩裂縫的發(fā)展，從而提高電滲效率，在裂縫處注漿也可以一定程度上提高電滲效率[31-32]。

4 存在的不足及建議

①陽(yáng)極灌漿對(duì)電滲影響的現(xiàn)有研究大多停留在若干種溶液對(duì)電滲效果的影響對(duì)比，未見(jiàn)有系統(tǒng)性的研究，也很少見(jiàn)有對(duì)土體微觀變化的研究和相關(guān)化學(xué)變化的研究。因此，有必要對(duì)陽(yáng)極灌漿溶液進(jìn)行全面系統(tǒng)的研究，找出最優(yōu)的灌漿溶液和溶液溶度，同時(shí)深入開(kāi)展土體微觀變化的研究和相關(guān)化學(xué)變化的研究。

②現(xiàn)有電滲加固軟黏土的研究大多是針對(duì)于某一種軟黏土，很少見(jiàn)有針對(duì)不同種類(lèi)軟黏土在相同條件下的電滲加固效果研究，因此有必要開(kāi)展不同軟黏土在相同條件下電滲效果的研究，并且進(jìn)行宏觀和微觀的原理分析。

③現(xiàn)有對(duì)電滲加固軟黏土的研究很少考慮環(huán)境因素的影響，比如溫度就是一個(gè)很重要的影響因素，在低溫環(huán)境下，電離子的遷移速度會(huì)減慢、電化學(xué)反應(yīng)會(huì)變慢。因此有必要進(jìn)行溫度、濕度、大氣壓、地下水位等環(huán)境因素對(duì)電滲效果的定性和定量研究。

④電滲時(shí)有效電勢(shì)差的大小決定了電滲的效率，陽(yáng)極和陰極界面電勢(shì)差會(huì)直接影響有效電勢(shì)差的大小，目前有關(guān)減小陽(yáng)極和陰極界面電勢(shì)差的研究較少，需進(jìn)一步研究。

5 結(jié)語(yǔ)

電滲固結(jié)法具有施工噪音小、深層土體加固效果好、設(shè)備簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，適合在夜間配合其他軟黏土加固方法一起使用，可以有效縮短工期，提高軟黏土的加固效果，未來(lái)應(yīng)用前景廣闊。本文總結(jié)歸納了電滲固結(jié)法的評(píng)價(jià)參數(shù)、影響因素，同時(shí)給出了當(dāng)前研究的不足與建議，為未來(lái)進(jìn)一步深入研究電滲固結(jié)法提供思路。