劉睿 傅少君,2 張瑞 趙斌

(1.西京學(xué)院 陜西省混凝土結(jié)構(gòu)安全與耐久性重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 陜西西安 710123；2.武漢大學(xué) 土木建筑工程學(xué)院 湖北武漢 430072； 3.遼寧省第五地質(zhì)大隊(duì)有限責(zé)任公司 遼寧營(yíng)口 115100)

0 引言

隨著人口數(shù)量與城鎮(zhèn)規(guī)模的逐漸增加，土地資源供需矛盾成為影響人類生活與發(fā)展的主要問(wèn)題，為了解決這一問(wèn)題，許多沿海城市通過(guò)填海造地來(lái)擴(kuò)展土地面積。沿海土體通常以軟土為主，軟土具有含水量高、孔隙比大、滲透性低、壓縮性高、承載力低等特點(diǎn)，若不進(jìn)行適當(dāng)?shù)牡鼗幚?，其承載力與穩(wěn)定性很難達(dá)到施工要求。過(guò)大的工后沉降會(huì)影響建筑物的壽命周期，甚至威脅到人類的生命安全與財(cái)產(chǎn)，因此有必要針對(duì)軟土地基進(jìn)行適當(dāng)?shù)牡鼗幚怼３Ｓ玫能浲恋鼗幚矸椒榕潘探Y(jié)法，包含真空預(yù)壓法、降水預(yù)壓法、堆載預(yù)壓法、電滲固結(jié)法等。然而，真空預(yù)壓與降水預(yù)壓對(duì)處理邊界的施工要求高，排水固結(jié)速率受土體水力傳導(dǎo)系數(shù)的影響，有時(shí)難以達(dá)到預(yù)期加固的目的。堆載預(yù)壓受限于堆載材料的來(lái)源及有可能導(dǎo)致的地基失穩(wěn)，不適用于短工期情況。電滲固結(jié)法可以短時(shí)高效地提高地基承載力，并且不會(huì)產(chǎn)生地基失穩(wěn)等現(xiàn)象，是目前應(yīng)用前景較好的處理方法。

電滲固結(jié)法的基本原理，是通過(guò)在土體中插入電極并接通電源，在電場(chǎng)力的作用下，陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)，陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)，并拖拽周?chē)臉O性水分子運(yùn)移，從而形成電滲滲流。由于水分子逐漸向陰極排出，土體會(huì)產(chǎn)生負(fù)孔隙水壓力，即正的有效應(yīng)力，土體在自重應(yīng)力和負(fù)孔隙水壓力的共同作用下逐漸固結(jié)，土體的強(qiáng)度不斷增高，地基承載力得到增強(qiáng)。由于電滲固結(jié)法電能消耗量大、電極材料易腐蝕、后期排水效率下降等因素，在一定程度上制約了其發(fā)展。近年來(lái)，隨著科技水平的逐漸提高，新材料的不斷涌現(xiàn)、電滲加固機(jī)理的不斷完善，電滲排水固結(jié)法引起了學(xué)術(shù)界和工程界的廣泛關(guān)注。

1 電滲法加固機(jī)理

電滲的加固機(jī)理包括兩個(gè)方面：一方面，由于外加電場(chǎng)土體中的孔隙水被電場(chǎng)拖拽排出土體，使軟土地基固結(jié)，強(qiáng)度提高；另一方面，由于外加電場(chǎng)土體中不僅會(huì)引起電滲、電泳、電遷移等一系列電動(dòng)現(xiàn)象，同時(shí)還會(huì)引起復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)，如電極的腐蝕、水的電解、離子交換、離子擴(kuò)散和運(yùn)移等[1-2]。

1.1 排水固結(jié)機(jī)理

軟土含有豐富的礦物質(zhì)，如高嶺石、蒙脫石和伊利石，其表面帶有不平衡的電荷，通常而言土體呈電中性，但由于復(fù)雜的自然環(huán)境，其表面往往帶負(fù)電荷。在該負(fù)電荷的作用下，軟土顆粒周?chē)ǔ?huì)吸附一層帶相反電荷的粒子。水分子在空間結(jié)構(gòu)上極易被周?chē)碾x子影響，形成為一種極性水分子，吸附在土體表面，形成雙電層。通過(guò)電滲法給土體施加一個(gè)外加電場(chǎng)，能打破擴(kuò)散層中原有的靜電平衡，帶動(dòng)著擴(kuò)散層內(nèi)的陰離子和陽(yáng)離子定向移動(dòng)。由于軟土顆粒表面靜電力和吸附力較大，擴(kuò)散層內(nèi)的陽(yáng)離子數(shù)量大于陰離子的數(shù)量，且擴(kuò)散層較厚，在電場(chǎng)力的作用下，陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)拖拽極性水分子向陰極定向流動(dòng)，從而減少擴(kuò)散層的厚度，弱結(jié)合水?dāng)[脫原本土粒的靜電力和吸附力排出土體。

1.2 化學(xué)加固機(jī)理

當(dāng)金屬材料作為電極使用時(shí)，電極的腐蝕主要發(fā)生在陽(yáng)極處，通電后陽(yáng)極發(fā)生了電極的氧化還原反應(yīng)并伴隨水的電解反應(yīng)，生成金屬離子和氫離子；陰極處主要發(fā)生水的電解反應(yīng)，生成氫氧根離子。當(dāng)采用惰性電極作為電極材料時(shí)，通電后的陰極和陽(yáng)極主要發(fā)生水的電解反應(yīng)。氫離子和氫氧根離子的運(yùn)移會(huì)改變土體的酸堿度，金屬陽(yáng)離子和氫離子在電場(chǎng)作用下向陰極運(yùn)移，金屬陽(yáng)離子進(jìn)入土體后，會(huì)與軟土本身含有的陽(yáng)離子發(fā)生離子交換反應(yīng)。另外，電解產(chǎn)生的氫離子可能使孔隙水逐漸變?yōu)樗嵝?，進(jìn)而導(dǎo)致一些土體中的礦物質(zhì)分解，產(chǎn)生的酸性離子與土體中的陽(yáng)離子反應(yīng)產(chǎn)生膠體，這種膠體可以增強(qiáng)土體之間的粘結(jié)作用，提高土體強(qiáng)度。水電解產(chǎn)生的氫氧根離子使陰極附近的孔隙水變?yōu)閴A性，在電場(chǎng)的作用下，土中的陽(yáng)離子和陽(yáng)極氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生的金屬陽(yáng)離子會(huì)逐漸向陰極移動(dòng)，產(chǎn)生氫氧化物，而這些氫氧化物會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)軟土的膠結(jié)，提高土體強(qiáng)度。

2 電滲法控制因素研究

2.1 電勢(shì)梯度

電勢(shì)梯度一般作為外加電場(chǎng)的衡量指標(biāo)，在電滲處理軟土地基中外加電場(chǎng)的設(shè)定尤為重要。

Kaniraj等[3]針對(duì)兩種泥炭土和一種有機(jī)質(zhì)黏質(zhì)粉土進(jìn)行電滲排水試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)電滲排水總量與電勢(shì)梯度大小成正相關(guān)關(guān)系。由于電勢(shì)梯度大導(dǎo)致電滲滲流速度快，含水率降低得也較快，因此有效的電勢(shì)梯度衰減得較快[4]，導(dǎo)致在試驗(yàn)后期，電滲滲流速度與外加電勢(shì)梯度不成正比。Hamira等[5]在針對(duì)高嶺土的電滲排水試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)電滲排水量與電勢(shì)梯度不成正比。

此外，土體溫度隨電勢(shì)梯度的增高而增高，因此在電滲排水處理淤泥時(shí)，高電勢(shì)梯度可以增強(qiáng)土體的干燥效果，但過(guò)高的電壓也會(huì)造成大量的電能消耗。Estabragh等[6]和李瑛[7]，通過(guò)電滲排水試驗(yàn)，均發(fā)現(xiàn)低電壓下對(duì)應(yīng)的電滲透系數(shù)較高。

另外，電滲過(guò)程中土體含水量逐漸減少會(huì)使電阻率增大，使土體出現(xiàn)一些干燥和開(kāi)裂，導(dǎo)致電勢(shì)損失增加，嚴(yán)重制約了電滲排水法在軟土地基固結(jié)中的應(yīng)用[8-9]；Bjerrum等[10]開(kāi)展的電滲試驗(yàn)中陽(yáng)極處的電勢(shì)損失為52%；Lo等[11]所開(kāi)展的電滲試驗(yàn)中，陽(yáng)極處電勢(shì)損失為25%；Mohamedelhassan和Shang[12]用不同電極材料開(kāi)展電滲試驗(yàn)，結(jié)果表明陽(yáng)極處的電勢(shì)損失分別為24%、9%和10%；陶燕麗等[13]對(duì)比了銅電極和鐵電極的電滲效果，兩種電極陽(yáng)極附近的電勢(shì)損失分別在83%和23%。這些結(jié)果都說(shuō)明了電滲過(guò)程中，在陽(yáng)極附近電壓折損嚴(yán)重，土體中的有效電勢(shì)急劇下降，導(dǎo)致電滲后期的排水效率下降。

2.2 通電方式

通電方式方面，主要有持續(xù)通電、間歇通電和電極反轉(zhuǎn)3種方式，一般試驗(yàn)研究采用電勢(shì)梯度范圍在0.1～2.0V/cm內(nèi)，為了兼顧處理結(jié)果，根據(jù)實(shí)際情況取最優(yōu)的電壓值。

龔曉南等[14]根據(jù)對(duì)間歇通電和持續(xù)通電進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)在相等的通電時(shí)長(zhǎng)下，間歇通電的電滲處理效果相對(duì)均勻，但排水量偏小，且能耗系數(shù)較大。Mohamedelhassan和Shang等[12]認(rèn)為間歇通電可以減少電極腐蝕和能量消耗。Lockhart等[15]認(rèn)為持續(xù)通電的排水量高于間歇通電的排水量。相反，Rabie[16]認(rèn)為在消耗相同的電能時(shí)，持續(xù)通電的排水量低于間歇通電的排水量，并且間歇通電的排水量高出20%～40%。

Reddy等[17]對(duì)多芳烴污染土進(jìn)行電滲試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)比持續(xù)通電和間歇通電，得出間歇通電時(shí)對(duì)污染土沖擊較大，去除污染物的效果較好。劉飛禹等[9]采用逐級(jí)加壓的通電方式進(jìn)行電滲試驗(yàn)，認(rèn)為合理的電壓加載方法能夠降低能耗，而鄭凌逶[18]認(rèn)為逐級(jí)加壓之所以總體能耗不高，是因?yàn)槌跗诘牡碗妷耗芎牡停⑶抑鸺?jí)加壓會(huì)加快滲流速度，使土體含水率分布不均勻，造成陽(yáng)極附近土體產(chǎn)生裂縫。Shang等[19]進(jìn)行電極反轉(zhuǎn)電滲試驗(yàn)，認(rèn)為電極的反轉(zhuǎn)有利于土體均勻加固。

陳卓[20]采用模型試驗(yàn)測(cè)試了電極反轉(zhuǎn)的結(jié)果，得出反轉(zhuǎn)周期短，其排水固結(jié)的均勻性差于常規(guī)通電方式。而Lo等[21]通過(guò)電滲試驗(yàn)指出電極反轉(zhuǎn)后排水量增加，且土體強(qiáng)度的均勻性也有所提高。目前，通電方式的選擇還需進(jìn)一步地進(jìn)行電滲試驗(yàn)使其得到優(yōu)化。

2.3 電極材料

常用的電極材料包括活性電極和惰性電極兩種，活性電極包括銅、鐵、鋁等常見(jiàn)金屬材料，惰性電極主要有石墨和不銹鋼等。

Lockhart[22]通過(guò)對(duì)高嶺土開(kāi)展電滲試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明銅電極比石墨電極的排水效果好。

陶燕麗等[23]通過(guò)對(duì)比金屬材料和惰性材料，發(fā)現(xiàn)石墨在有效電勢(shì)上表現(xiàn)更好。

Mohamedelhassan和Shang[12]通過(guò)模型試驗(yàn)對(duì)比了石墨、鋼和銅3種電極的電滲效果，發(fā)現(xiàn)活性電極較惰性電極的電勢(shì)損失小。

王協(xié)群等[24]對(duì)比了鐵、銅、鋁3種金屬的電滲試驗(yàn)效果，試驗(yàn)結(jié)果3種電極均腐蝕嚴(yán)重。

Mohamad等[25]采用鐵、銅、鋁3種金屬電極進(jìn)行電滲試驗(yàn)，結(jié)果表明三者的排水量基本相同，而Xue等[26]則認(rèn)為鐵電極最佳，其排水量最大，并且有效電勢(shì)梯度下降較慢。

Wu等[27]通過(guò)對(duì)蒙脫土開(kāi)展電滲排水試驗(yàn)，對(duì)比了銅、鐵、石墨和不銹鋼4種電極的電滲排水效果，發(fā)現(xiàn)銅陽(yáng)極的排水效果最好。

總結(jié)上述結(jié)果，惰性電極的電滲排水效果不如活性電極，但是惰性電極不存在電極腐蝕的缺點(diǎn)。而對(duì)于不同的活性電極，電場(chǎng)作用下電極的腐蝕較大，并且某些金屬離子會(huì)引起一些土體污染問(wèn)題。目前沒(méi)有固定的結(jié)論得出哪種電極材料的效果更好，還需針對(duì)不同的土體進(jìn)行電滲試驗(yàn)深入研究，得出最優(yōu)電極材料。

2.4 電極布置形式

電極布置形式是影響電滲效果的關(guān)鍵因素之一，常用的布置形式有長(zhǎng)方形、梅花形和平行錯(cuò)位。Casagrande[28]最早在電滲加固試驗(yàn)中關(guān)于電極排布給出了建議，認(rèn)為平行錯(cuò)位排布效果最好。Alshawabken等[29]認(rèn)為在二維情況下，可按電場(chǎng)強(qiáng)度將處理區(qū)域分為有效電場(chǎng)和無(wú)效電場(chǎng)，從而提出有效電場(chǎng)面積比概念。Tao等[30]對(duì)杭州淤泥進(jìn)行了長(zhǎng)方形、梅花形、平行錯(cuò)位3種電極布置形式的電滲效果，結(jié)果顯示梅花形布置形式較矩形布置電滲效果更好，電場(chǎng)分布更均勻，電極的利用率較高。李一雯等[31]采用長(zhǎng)方形、梅花形和平行錯(cuò)位3種電極布置形式對(duì)杭州淤泥質(zhì)土進(jìn)行了電滲試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)平行錯(cuò)位布置形式排水效果最佳，但電勢(shì)損失較大。Glendinning等[32]比較了長(zhǎng)方形和梅花形的電極布置方式下的電滲效果，指出兩種布置方式下含水率和強(qiáng)度的變化相當(dāng)、而梅花形能耗更小。王柳江[33]對(duì)長(zhǎng)方形、梅花形和平行錯(cuò)位3種電極布置形式進(jìn)行了模型試驗(yàn)研究，得出梅花形排水效果較好。在實(shí)際工程中，還需根據(jù)成本、處理要求、方案實(shí)施可行性等進(jìn)行綜合考慮確定電極排列形式。

2.5 土體含水量、含鹽量及pH值

土體含水量直接影響著電滲加固軟土地基效果。當(dāng)土體處于飽和狀態(tài)時(shí)，土體含水率和孔隙率成正比關(guān)系，并且決定了土體的電阻率值。

吳輝[34]研究了不同含水率條件下高嶺土的電滲排水規(guī)律，得出土體初始含水率越高的情況下其電滲排水體積越大。電滲的過(guò)程實(shí)際是雙電層和孔隙水中陽(yáng)離子拖拽極性水分子移動(dòng)的過(guò)程，可見(jiàn)陽(yáng)離子越多，電滲排水速率就越大。

Bjerrum等[10]認(rèn)為低含鹽量軟土的電滲處理能耗更低，在減少土體含水率的同時(shí)可成倍提高土的抗剪強(qiáng)度。

李瑛[35]研究了電滲排水與土體含鹽量的關(guān)系，分別從排水量、排水速率等方面進(jìn)行了對(duì)比分析，結(jié)果說(shuō)明含鹽量對(duì)軟黏土的電滲排水效果有很大影響，并且存在一個(gè)最佳含鹽量使能量消耗最小、土體出水量大。當(dāng)含鹽量在0.25%～1.0%時(shí)，能耗系數(shù)與含鹽量大致呈正相關(guān)；含鹽量小于此值時(shí)，能耗系數(shù)不隨通電時(shí)間改變。

石振明等[36]在蒙脫土中混入不同含量的NaCl，發(fā)現(xiàn)含量為0.5%時(shí)其電滲滲透系數(shù)越大，加固效果越好。

劉飛禹等[37]在土體中混入CaCl2，結(jié)果表明在陽(yáng)極處添加CaCl2的排水效果好于在陰極添加CaCl2。

Liu[38]對(duì)NaCl、KCl和CaCl23種鹽分進(jìn)行電滲排水試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)NaCl和KCl在含鹽量為0.25%時(shí)排水量最高，CaCl2在含鹽量為1%時(shí)排水量最高，結(jié)果表明不同種類的土體由于礦物質(zhì)的組成成分不同，其對(duì)應(yīng)的最優(yōu)排水量下含鹽量也有所不同。

pH值的增減，主要是由于土體中所含鹽分所帶的電荷不同而增高或降低。pH值對(duì)zeta電位大小影響最為顯著，zeta電位的絕對(duì)值隨pH值的升高而升高[39]，對(duì)電極附近電滲的效果有一定的影響。根據(jù)H-S理論，當(dāng)陽(yáng)極pH值過(guò)低時(shí)，酸化會(huì)降低土顆粒表面負(fù)電荷，使其轉(zhuǎn)變?yōu)檎姾?，影響電?dòng)電勢(shì)，進(jìn)而減少電滲滲流。過(guò)度酸化甚至?xí)痣姖B滲流反向，即從陰極流向陽(yáng)極。

Alshawabkeh[40]研究了電極附近pH變化對(duì)電滲的影響，表明了陽(yáng)極過(guò)酸會(huì)夠削弱電滲效果。而過(guò)高或過(guò)低的pH值分別在陰陽(yáng)兩極聚集更多或更少的H+和OH-，產(chǎn)生一個(gè)相反的zeta電位勢(shì)能，影響電滲滲透系數(shù)。

Beddiar[41]使用含有氯化鈉高嶺土來(lái)進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)中電滲滲透系數(shù)隨土的酸堿度變化，孔壓、水力傳導(dǎo)系數(shù)也受pH的影響。

3 電滲固結(jié)試驗(yàn)與數(shù)值模擬研究

3.1 試驗(yàn)研究

為了探討電滲固結(jié)方法對(duì)土體的固結(jié)效果，學(xué)者們通過(guò)開(kāi)展模型試驗(yàn)或原位試驗(yàn)進(jìn)行系統(tǒng)的研究。

Micic等[42]設(shè)計(jì)了耦合豎向堆載與水平電滲的試驗(yàn)設(shè)備，研究表明外荷載與間歇通電可以提高電滲排水效率。

Abdullah等[43]與Ou等[44]通過(guò)監(jiān)測(cè)了土體在電極處添加電解液后離子種類與物理性質(zhì)的變化，并提高了土體強(qiáng)度。

Xue等[45]研究了電壓與溫度對(duì)海相黏土電滲固結(jié)效果的影響，指出陽(yáng)極腐蝕會(huì)造成電壓損失，高電壓與溫度會(huì)減少土體含水率，增加土體抗剪強(qiáng)度。

Cameselle[46]采用模型試驗(yàn)研究了污染土的電動(dòng)力修復(fù)特征，指出電勢(shì)梯度對(duì)電滲滲流與土體化學(xué)性質(zhì)的影響較大，有機(jī)酸可以促進(jìn)污染土的電動(dòng)修復(fù)。

王寧偉等[47]研究了電極排布方式對(duì)電滲效果的影響，得出平行錯(cuò)位的電極布置形式能取得較好的電滲效果，陰極周?chē)鶉@的陽(yáng)極數(shù)量越多、電滲排水效果越好。

為了增強(qiáng)電滲固結(jié)效果，孫召花等[48]、符洪濤等[49]、樂(lè)叢歡等[50]等研究了真空預(yù)壓與動(dòng)力強(qiáng)夯聯(lián)合電滲處理黏性土地基方法，當(dāng)達(dá)到最佳臨界含水率后，采用真空聯(lián)合電滲法可以加快地基排水速度。

臧俊超等[51]基于電滲試驗(yàn)對(duì)易溶鹽對(duì)黏土固結(jié)特性的影響進(jìn)行了研究，指出電源電極差對(duì)電滲加固效果起主要作用，當(dāng)離子濃度條件與電場(chǎng)條件均處于最佳狀態(tài)電滲的排水速率達(dá)到最大。

胡黎明等[52]研究了不同電極材料與電壓加載方式對(duì)土體電滲固結(jié)的影響，合理的逐級(jí)加載電壓方式能降低電能消耗，提高電滲排水量及后期電滲效率。

3.2 數(shù)值模擬

隨著數(shù)值計(jì)算的發(fā)展，有限元和有限差分等數(shù)值模擬方法也成功應(yīng)用于電滲固結(jié)排水過(guò)程預(yù)測(cè)中。

Lewis和Humpheson[53]利用有限元數(shù)值解法得到了電滲固結(jié)的理論解，解釋了電場(chǎng)作用下的水頭分布，分析了地下水位在電場(chǎng)作用下的變動(dòng)情況。

吳偉令[54]基于比奧固結(jié)理論建立了電滲加固的三維理論模型，將滲流場(chǎng)、應(yīng)力變場(chǎng)、電場(chǎng)耦合起來(lái)，基于該理論模型發(fā)展了數(shù)值計(jì)算模型并對(duì)堆載-電滲聯(lián)合的二維模型進(jìn)行了分析。

王柳江等[55]發(fā)展了電場(chǎng)、滲流場(chǎng)和應(yīng)力耦合的電滲固結(jié)數(shù)值分析方法，模型考慮了非飽和區(qū)的影響。

Wu[56]等在電滲固結(jié)排水?dāng)?shù)值模擬中考慮了排水過(guò)程中土體力學(xué)參數(shù)的非線性變化，發(fā)現(xiàn)考慮土體力學(xué)參數(shù)的非線性變化度計(jì)算得到超靜孔壓變化以及固結(jié)度曲線具有較大影響。

Zhou等[57]通過(guò)有限差分方法對(duì)一維電滲問(wèn)題進(jìn)行了分析，分析中考慮了土體物理力學(xué)參數(shù)的非線性變化。

Yuan和Hicks[58]對(duì)大變形條件下的電滲固結(jié)問(wèn)題進(jìn)行了有限元分析，將得到的數(shù)值模型與實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行對(duì)比后，發(fā)現(xiàn)該方法得到了更可靠的預(yù)測(cè)結(jié)果。

莊艷峰和王釗等[59]研究了數(shù)值電滲方向下軟土的一維電滲理論，之后從能量的角度建立了電滲的電荷累計(jì)理論和能級(jí)梯度理論，并計(jì)算出電滲過(guò)程中累計(jì)排水量、孔壓分布、能量消耗等指標(biāo)的表達(dá)式。

4 工程應(yīng)用

電滲法適用于含水量高、孔隙比大、滲透性低、壓縮性高、承載力低的淤泥、軟土等，特別適用于流塑狀態(tài)下土體的固結(jié)排水。早在1939年，德國(guó)某鐵路工程中便將電滲固結(jié)法成功使用于邊坡開(kāi)挖中[60]，意大利比薩斜塔軟土地基的糾偏方案中也同樣用到了電滲固結(jié)法[61]。新加坡填海工程中，通過(guò)使用電滲排水固結(jié)法，地基強(qiáng)度明顯提高[62]。而在國(guó)內(nèi)，也有大量實(shí)際工程得到了良好的應(yīng)用，且逐步向多個(gè)領(lǐng)域擴(kuò)展，如礦山膠結(jié)充填料的脫水、鐵路路基的整治、淤混凝土的防潮濾水等。劉鳳松等[63]利用了真空聯(lián)合電滲及低能量強(qiáng)夯法，在廣州造船基地某處的處理為工期的加快提供了可行方案。電滲法加固軟土地基不僅可以單獨(dú)使用，還可以聯(lián)合其他工法進(jìn)行地基處理。電滲法聯(lián)合真空預(yù)壓法處理地基，可使土體的被動(dòng)排水變?yōu)橹鲃?dòng)排水，充分排出土體中的自由水和結(jié)合水，并且可以彌補(bǔ)真空預(yù)壓法在深層地基中排水加固的不足。電滲法聯(lián)合堆載預(yù)壓法處理軟土地基，可以大大減少傳統(tǒng)堆載預(yù)壓法處理地基工期較長(zhǎng)的問(wèn)題，并且可以減少電滲法排水時(shí)土體由于電阻率增大而產(chǎn)生的裂縫。電滲法聯(lián)合強(qiáng)夯處理地基時(shí)，可以先使用電滲法使土體有飽和變?yōu)榉秋柡?，再?lián)合強(qiáng)夯處理出飽和土體，兩法可交替進(jìn)行，直至符合工程要求。如今如何高效地加快施工工期已經(jīng)成為關(guān)注的要點(diǎn)之一，電滲法加固軟土地基的方式在工程上的應(yīng)用還有很大的發(fā)展空間，并且在其他領(lǐng)域也有較大的應(yīng)用前景。

5 電滲法存在問(wèn)題及展望

近年來(lái)，電滲固結(jié)法得到了快速發(fā)展。然而，電滲加固軟土地基技術(shù)仍處于探索階段，其在實(shí)際工程中的推廣應(yīng)用需要更系統(tǒng)與深入的研究。針對(duì)目前電滲固結(jié)法研究現(xiàn)狀，主要存在以下問(wèn)題： ①電極腐蝕現(xiàn)象。電極腐蝕和電能的浪費(fèi)引起電滲效率降低，并且由于地下水的毛細(xì)作用，電滲過(guò)程中發(fā)生的電極反應(yīng)生成物會(huì)隨著電滲作用進(jìn)入土體中，對(duì)周?chē)叵略斐晌廴?。②電滲法對(duì)土體的加固不均勻。由于含水率的降低、電阻率的減少，產(chǎn)生了一些裂縫，裂縫影響電場(chǎng)分布，增加電滲排水難度，影響土體加固均勻性。③現(xiàn)階段電滲法費(fèi)用較高。由于電極的腐蝕和電勢(shì)損失在一定程度上加大電滲法加固的費(fèi)用，需要從效果和費(fèi)用上綜合考慮電滲法的使用是否經(jīng)濟(jì)合理。④合理設(shè)計(jì)計(jì)算方法欠缺。已有電滲固結(jié)理論雖然可以考慮多種因素的影響，但較為復(fù)雜，難以直接應(yīng)用于電滲法工程實(shí)踐。

為了推廣電滲固結(jié)法的工程應(yīng)用，結(jié)合現(xiàn)有研究成果，凝練關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，未來(lái)期望從以下幾方面開(kāi)展電滲固結(jié)研究：①土體電滲微觀機(jī)理研究。通過(guò)開(kāi)展微觀結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分、礦物成分、顆粒表面電荷與雙電層性質(zhì)等電滲微觀機(jī)理研究，使電滲法在微觀機(jī)理研究上得到補(bǔ)充。②電滲固結(jié)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究。目前已有研究成果大部分基于室內(nèi)模型試驗(yàn)，與實(shí)際工程應(yīng)用結(jié)合還不夠完善，開(kāi)展電滲現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)可以為理論和數(shù)值分析提供大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，矯正和提高理論與數(shù)值模擬的預(yù)測(cè)能力。③新型電極材料研究?？垢g、易導(dǎo)電、低成本的電極材料的研究開(kāi)發(fā)是電滲加固技術(shù)大面積推廣應(yīng)用的前提條件，如在已有的EKG電極上結(jié)合導(dǎo)電高分子材料進(jìn)行研究，服務(wù)于實(shí)際工程。④納米材料促進(jìn)電滲固結(jié)試驗(yàn)研究。基于不同性質(zhì)的土體，摻入混合纖維法(如納米材料)以及電滲注入鹽溶液(如環(huán)保型溶液等)，完善電滲透系數(shù)和土體性質(zhì)之間的關(guān)系，建立數(shù)據(jù)庫(kù)。⑤電滲聯(lián)合其他工法研究。在電滲法聯(lián)合其他工法處理地基上進(jìn)行充分的試驗(yàn)，如兩種或兩種以上的加固方法聯(lián)合進(jìn)行模型和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，得出更加高效快速的地基處理方法。

6 結(jié)論

結(jié)合國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，介紹了電滲固結(jié)法的加固機(jī)理，分析了多種因素(電勢(shì)梯度、通電方式、電極材料與布置形式、土壤含水量、含鹽量及pH值)對(duì)電滲固結(jié)的影響，綜述了電滲法的試驗(yàn)與數(shù)值模擬研究進(jìn)展，論述了電滲法的適用范圍及工程實(shí)例，基于電滲固結(jié)法研究現(xiàn)狀，指出目前電滲法存在的問(wèn)題，并對(duì)未來(lái)發(fā)展進(jìn)行了展望，研究認(rèn)為，電滲法是一種高效的軟土地基加固方法，應(yīng)用前景較好。然而，目前針對(duì)電滲固結(jié)特性及機(jī)理的研究不夠充分，應(yīng)用技術(shù)并不成熟，許多問(wèn)題亟待解決。