湯海艷,黃炎和,林 強(qiáng),田培聰,蔣芳市,葛宏力,魏 佳,陳嘉林,林金石

(1.福建農(nóng)林大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，福建 福州 350002;2.福建省水土保持試驗(yàn)站，福建 福州 350001)

崩崗是指在水力和重力綜合作用下，山坡土體受破壞而崩塌的侵蝕現(xiàn)象，屬于復(fù)合侵蝕類(lèi)型[1].它是中國(guó)南方紅壤區(qū)侵蝕最嚴(yán)重、危害最大的典型土壤侵蝕形式[2].崩崗中崩壁的崩塌是侵蝕發(fā)展的關(guān)鍵過(guò)程.目前崩壁的治理一般采用生物措施和工程措施相結(jié)合的方式，如采用根系小、覆蓋度高、抗干旱耐貧瘠的藤蔓型植物與打穴、削坡開(kāi)梯、修筑崩壁小臺(tái)階等工程措施相結(jié)合，但在實(shí)施過(guò)程中，對(duì)崩壁土體的較大擾動(dòng)及過(guò)度增加崩壁承重[3]，給二次水土流失埋下隱患；同時(shí)一些地理位置偏遠(yuǎn)的崩崗，生物措施和工程措施布設(shè)存在較大困難.因此，有關(guān)崩壁原位加固措施的研發(fā)已成為目前崩崗侵蝕治理需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題之一.

國(guó)內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)對(duì)崩崗進(jìn)行了一些探索和研究，大多數(shù)學(xué)者的研究集中于探討崩崗發(fā)生的影響因素及侵蝕機(jī)理[4-5]；Luk et al[6-7]通過(guò)對(duì)南方地區(qū)土壤侵蝕的環(huán)境因素進(jìn)行分析，認(rèn)為地質(zhì)地貌條件對(duì)崩崗的發(fā)育起重要作用；葛宏力等[8]研究福建省崩崗發(fā)育與地質(zhì)地貌的關(guān)系時(shí)發(fā)現(xiàn)，崩崗發(fā)育區(qū)主要集中在斷裂帶；李學(xué)增等[9]指出崩崗的形成主要由于水力和重力作用的影響；李思平[10]指出土的崩解特性與節(jié)理裂隙的發(fā)育有關(guān)；張曉明等[11]指出干濕效應(yīng)對(duì)崩崗區(qū)巖土的抗剪強(qiáng)度有顯著影響.

電滲法是一種地基處理方法，20世紀(jì)90年代末，在電滲過(guò)程中加入鹽溶液開(kāi)始被廣泛研究，后期主要針對(duì)在陽(yáng)極注入不同類(lèi)型不同濃度鹽溶液(包括NaCl、KCl、CaCl2溶液)后，電動(dòng)加固軟土的試驗(yàn)現(xiàn)象及加固機(jī)理[12]進(jìn)行研究.利用電化學(xué)法對(duì)海岸含鈣沉積物進(jìn)行加固的研究結(jié)果顯示，添加15% CaCl2溶液對(duì)軟土的黏結(jié)作用較強(qiáng)，土體強(qiáng)度增大[13]；Ou et al[14]、Chien et al[15]研究了不同類(lèi)型、濃度鹽溶液加固軟土的效果，結(jié)果表明，Ca2+在軟土中的交換能力較強(qiáng)，能減小雙電層的厚度，黏土顆粒排列較緊密；Chang et al[16]探討了不同濃度CaCl2溶液在不同的通電時(shí)間下，電化學(xué)加固軟土的不同效果，結(jié)果表明，在短期內(nèi)軟土強(qiáng)度沒(méi)有太大改善，陰極附近輕度有輕微提高；長(zhǎng)期內(nèi)軟土強(qiáng)度會(huì)得到顯著提高.研究表明，在化學(xué)電滲處理過(guò)程中，使用CaCl2溶液比其他類(lèi)型溶液效果好[17].

化學(xué)電滲法加固土壤過(guò)程中，鹽溶液與土壤發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成抗剪強(qiáng)度更高的產(chǎn)物，不僅能改善土體力學(xué)性質(zhì)，也不會(huì)過(guò)度擾動(dòng)土壤原有結(jié)構(gòu).且相對(duì)于傳統(tǒng)的施工技術(shù)，化學(xué)電滲法具有工期短、成本低，對(duì)環(huán)境沒(méi)有污染等優(yōu)點(diǎn)[18]，是一種較為理想的加固方法.目前有關(guān)電動(dòng)加固與治理崩崗的研究極少，而化學(xué)電滲法能否運(yùn)用于崩崗?fù)馏w原位加固還亟待研究.

因此，本研究選取福建省安溪縣典型崩崗?fù)馏w進(jìn)行室內(nèi)電動(dòng)加固試驗(yàn)，在電滲過(guò)程中改變注入的CaCl2溶液濃度，研究電動(dòng)加固過(guò)程中土體特性變化，并分析加固后崩崗?fù)馏w抗剪強(qiáng)度變化特征，為化學(xué)電滲法應(yīng)用于原位加固崩壁提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐.

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)土樣

試驗(yàn)土樣于2017年7月取自福建省安溪縣龍門(mén)鎮(zhèn)洋坑村一處典型崩崗，高10～35 m，坡度70°～90°，土壤為高度風(fēng)化的花崗巖山體，土質(zhì)疏松；坡面上形成侵蝕細(xì)溝，無(wú)植被生長(zhǎng)；坡腳處可見(jiàn)崩積土堆積，坡度30°～45°.對(duì)崩崗自上而下分層取樣，紅土層、砂土層、碎屑層土樣基本理化性質(zhì)與力學(xué)性質(zhì)見(jiàn)表1.

表1 試驗(yàn)土樣理化性質(zhì)與力學(xué)特性Table 1 Physiochemical and mechanical properties of the tested soil samples

1.2 試驗(yàn)裝置

圖1 電動(dòng)加固裝置圖Fig.1 Set-up diagram of the electric reinforcement device

試驗(yàn)在自制的電滲排水固結(jié)裝置[19]中進(jìn)行，裝置通電后，在電場(chǎng)作用下土體內(nèi)部產(chǎn)生電滲現(xiàn)象，同時(shí)注入的化學(xué)溶液中的離子與土壤顆粒產(chǎn)生化學(xué)變化，產(chǎn)生的膠體和礦物質(zhì)由于膠結(jié)硬化進(jìn)一步提升土體強(qiáng)度.

試驗(yàn)裝置(圖1)包括：直流電源、試驗(yàn)箱、電極、注漿管、萬(wàn)用表、量筒.可調(diào)式穩(wěn)壓直流電源(電流0～5 A，電壓0～60 V)用于控制輸出電壓.實(shí)驗(yàn)箱由亞克力有機(jī)玻璃板制成，長(zhǎng)×寬×高為32 cm×20 cm×15 cm，陰極底部中間位置開(kāi)有一個(gè)直徑1 cm的小孔作為排水口，排水口上端鋪一層土工布，以防土樣通過(guò)排水口進(jìn)入量筒，下方置量筒以收集實(shí)驗(yàn)過(guò)程中土體排出的水分.土樣高12 cm.陰陽(yáng)兩極均為由5根長(zhǎng)15 cm，直徑8 mm的不銹鋼鐵棒焊接成的“山”字形電極.注漿管也為5根長(zhǎng)15 cm，直徑1.5 cm的PVC管，注漿管埋入土樣內(nèi)部分，管壁每隔1 cm處打孔，用土工布包裹防止土樣進(jìn)入注漿管，管底用橡皮塞封閉，更有利于CaCl2溶液向土體擴(kuò)散.萬(wàn)用表用來(lái)測(cè)量試驗(yàn)過(guò)程中電流變化.

1.3 試驗(yàn)方案

試驗(yàn)于2017年8月開(kāi)始，采用重塑土樣.將采集到的3個(gè)土層(紅土層、砂土層及碎屑層)土樣風(fēng)干、過(guò)2 mm篩，根據(jù)各個(gè)土層的干密度及30%的目標(biāo)含水率，計(jì)算所需要的風(fēng)干土質(zhì)量和純水質(zhì)量后，調(diào)勻填于土樣試驗(yàn)箱中，密封后靜置48 h使土樣含水率均勻.土體兩端施加45 V電壓，極距為28 cm，電壓梯度為1.61 V·cm-1[20].電化學(xué)加固試驗(yàn)的基本參數(shù)如表2所示.

表2 電化學(xué)加固試驗(yàn)基本參數(shù)Table 2 Basic parameters of electrochemical reinforcement test

圖2 含水率測(cè)點(diǎn)分布圖Fig.2 Layout for measuring points of water content

分別對(duì)3個(gè)土層進(jìn)行5組電化學(xué)加固試驗(yàn)，對(duì)應(yīng)5個(gè)CaCl2溶液濃度梯度分別為0%、5%、15%、25%、35%，濃度為0%的即為普通電滲排水法，共15組，其含水率、電壓、電極距等條件基本相同.通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)過(guò)程中的電流、排水量、排水速率以及試驗(yàn)后土體含水率、抗剪強(qiáng)度結(jié)果，分析不同濃度CaCl2溶液對(duì)崩崗3個(gè)土層的影響.試驗(yàn)設(shè)置3次重復(fù).

通電2 h后開(kāi)始注入CaCl2溶液，第一次注漿100 mL，通電1.5 h后斷電12 h再通電，且每隔2 h注漿25 mL，注滿(mǎn)92 mL為止，注漿總量為192 mL.之后每通電12 h后斷電12 h，直至排水口不再出水即停止試驗(yàn)[21-22].試驗(yàn)過(guò)程中每隔1 h觀察電流、排水量情況[23-24].試驗(yàn)結(jié)束后按圖2所示測(cè)點(diǎn)位置分別取樣測(cè)試含水率，之后用LH-DDS-4型四聯(lián)直剪儀對(duì)土樣進(jìn)行直接剪切試驗(yàn).

1.4 數(shù)據(jù)計(jì)算與分析

土壤抗剪強(qiáng)度相關(guān)指標(biāo)的計(jì)算公式為τf=σtanφ+c.

式中：τf為土的抗剪強(qiáng)度(kPa)；σ為作用在剪切面上的法向應(yīng)力(kPa)；φ為土的內(nèi)摩擦角(°)；c為土的粘聚力(kPa)[25-26].

數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計(jì)分析采用SPSS 18.0軟件進(jìn)行，直接剪切前期處理采用華寧土工試驗(yàn)程序.

2 結(jié)果與分析

2.1 崩崗?fù)馏w電化學(xué)加固過(guò)程中的電流變化特征

電化學(xué)過(guò)程中，土體的電流值變化特征，可判斷試驗(yàn)的電荷遷移過(guò)程[27]，以及電滲試驗(yàn)的能耗情況.接通電源時(shí)，紅土層、砂土層、碎屑層各組試驗(yàn)初始電流分別為2.62、2.03、1.50 A(圖3).持續(xù)通電2 h，期間內(nèi)電流無(wú)明顯變化，之后進(jìn)行注漿.第一次注漿1.5 h后，3個(gè)土層各組試驗(yàn)的電流表現(xiàn)為注入濃度為0%(即超純水)的電流均無(wú)明顯變化；注入CaCl2溶液的電流均迅速增大，且CaCl2溶液濃度越高，電流越大.3個(gè)土層電流均在CaCl2溶液濃度為35%時(shí)出現(xiàn)峰值，紅土層為5.08 A，砂土層為5.12 A，碎屑層為5.09A .這與韓艦輝等[22]人的研究結(jié)果一致，電流發(fā)生突變是由于CaCl2溶液的注入增加了土體的導(dǎo)電性，土體中的離子移動(dòng)速度變化，說(shuō)明通過(guò)增加Ca2+離子量來(lái)提高土體導(dǎo)電性在電滲初始階段有效.

斷電12 h后繼續(xù)通電，之后每隔2 h注入漿液.3個(gè)土層中，注入等量超純水的由于土體含水量增加，電流有較小波動(dòng)；注入CaCl2溶液的電流呈波浪式升降，每注漿一次，電流達(dá)到一個(gè)峰值，之后又降到谷點(diǎn)，這與張雷等[28]的研究結(jié)果相似.累計(jì)通電15.5 h后，砂土層中CaCl2溶液濃度為15%、25%時(shí)試驗(yàn)結(jié)束，剩余3個(gè)濃度以及碎屑層各組試驗(yàn)的電流均呈持續(xù)下降趨勢(shì)；而紅土層各組電流均出現(xiàn)回升現(xiàn)象，回升處表明該時(shí)間點(diǎn)為斷電后再通電，說(shuō)明間歇通電可以減少電滲過(guò)程中的電極腐蝕和電能消耗[29].且除碎屑層15%濃度條件下電流下降較慢，其它各組試驗(yàn)均為CaCl2溶液濃度越高，電流下降趨勢(shì)越快，這是由于高濃度的溶液含鹽量較高，高導(dǎo)電率會(huì)造成過(guò)大的能量消耗和電化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致金屬陽(yáng)極腐蝕較嚴(yán)重，使得電流減小[30].

3個(gè)土層中，砂土層各組試驗(yàn)結(jié)束最早，其次為碎屑層，通電時(shí)間最長(zhǎng)為紅土層，最長(zhǎng)達(dá)到111.5 h.這是由于崩崗?fù)良t土層黏粒含量較多，顆粒間較緊密，持水能力強(qiáng)，排水量?。欢巴翆?、碎屑層由于顆粒間空隙大，持水能力差，排水量大，土體電阻變大，導(dǎo)致電滲過(guò)程過(guò)早結(jié)束.且試驗(yàn)過(guò)程中化學(xué)電滲法的電流值始終高于普通電滲法，3個(gè)土層中普通電滲排水的電流在開(kāi)始通電時(shí)最大，隨時(shí)間逐漸減小，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，電流達(dá)到最低值.

圖3 電流變化曲線Fig.3 Current variation curve

2.2 崩崗?fù)馏w電化學(xué)加固過(guò)程中排水量和排水速率變化特征

電滲排水總體積與單位時(shí)間排水速率，反映了試驗(yàn)過(guò)程中的電滲滲流情況及試驗(yàn)進(jìn)程.電動(dòng)加固過(guò)程中，陽(yáng)極附近土體的自由水和一部分弱水結(jié)合水在電場(chǎng)的作用下向陰極移動(dòng)，陰極附近土體的含水量逐漸增多，并在重力作用下通過(guò)排水孔排出土體[19].不同CaCl2溶液濃度條件下，紅土層、砂土層、碎屑層累計(jì)電滲排水量及排水速度隨時(shí)間的變化曲線如圖4所示.累計(jì)通電3.5 h時(shí)，砂土層和碎屑層開(kāi)始排水，而紅土層在累計(jì)通電15.5 h后才開(kāi)始排水.且碎屑層的累計(jì)排水量最大，砂土層次之，紅土層最少.這是由于紅土層富含鐵鋁氧化物和有機(jī)質(zhì)等膠結(jié)物質(zhì)，質(zhì)地黏重，注入CaCl2溶液后，溶液中的Ca2+與土壤膠體表面的雙電層中的離子進(jìn)行交換結(jié)合成更緊密更大的膠體，使得土壤顆粒之間排列更緊密，從而水分更難從陽(yáng)極向陰極移動(dòng)[12].3個(gè)土層中，紅土層與砂土層的累計(jì)排水量與CaCl2溶液濃度成正相關(guān)關(guān)系，CaCl2溶液濃度為35%時(shí)，累計(jì)排水量最大分別為39.3、130.5 mL；碎屑層累計(jì)排水量最大值211.0 mL出現(xiàn)在濃度為15%時(shí)；且在相同通電時(shí)間下，3個(gè)土層中電化學(xué)組排水能力明顯優(yōu)于普通電滲法，說(shuō)明注入鹽溶液增加了土體中陽(yáng)離子量，極大地促進(jìn)土樣中水的排出[19,24].從圖4可以看出，3個(gè)土層各組試驗(yàn)的排水速率整體都呈前期快速上升，后期快速下降的趨勢(shì)，圖中波動(dòng)處為注漿時(shí)刻.CaCl2溶液濃度越高，在試驗(yàn)初期電滲排水越快；當(dāng)累計(jì)通電17.5 h后，排水速率降低趨勢(shì)也越快.說(shuō)明試驗(yàn)中后期所注漿液與土體已發(fā)生膠結(jié)硬化，一定程度上阻礙了排水通道.排水速率曲線隨著排水量的增加與電流變化規(guī)律一致，呈先上升后下降趨勢(shì)，表明排水速率與電流和土體膠結(jié)程度有關(guān).

圖4 累計(jì)排水量及單位時(shí)間排水率曲線Fig.4 Cumulative drainage volume and rate

化學(xué)電滲法常用于含水量較高的軟黏土地基處理，電滲排水總量一般遠(yuǎn)大于注漿量，故可忽略注漿量對(duì)電滲排水量的影響，將排水量作為衡量加固效果的指標(biāo)之一.本試驗(yàn)根據(jù)自然條件下崩崗?fù)馏w含水率設(shè)置初始含水率為30%，由于崩崗?fù)馏w特殊的理化性質(zhì)以及電滲時(shí)長(zhǎng)各不相同等原因影響，紅土層與砂土層的累計(jì)排水量均低于注漿量，因此無(wú)法忽略注漿量對(duì)電滲排水量的影響.故對(duì)于崩崗?fù)羴?lái)說(shuō)，不能將排水量作為判斷加固效果優(yōu)劣的指標(biāo).這與王寧偉等[31]認(rèn)為排水量是加固效果優(yōu)劣最重要的指標(biāo)，因此用排水量作為指標(biāo)進(jìn)行分析的結(jié)果不一致.

2.3 崩崗?fù)馏w電化學(xué)加固后土體含水率分布特征

隨著試驗(yàn)的進(jìn)行，土體電滲排水體積不斷增大，故土體不同位置處的含水率隨試驗(yàn)進(jìn)行減小程度有所不同.通電結(jié)束后，去除陰陽(yáng)極附近2 cm范圍土樣，取A1—E1、A2—E2共10個(gè)點(diǎn)測(cè)含水率，測(cè)得含水率求平均值，得到試驗(yàn)后土體含水率分布，如圖5所示.定義距離陽(yáng)極2～9 cm區(qū)域?yàn)殛?yáng)極區(qū)域，9～23 cm為中間區(qū)域，23～30 cm為陰極區(qū)域.電化學(xué)加固后的3個(gè)土層，在不同濃度條件下，陽(yáng)極區(qū)域含水率均明顯降低，越往陰極，含水率越高.紅土層各濃度條件下的含水率整體偏高；且與砂土層均表現(xiàn)出CaCl2溶液濃度越高，整體含水率越低.可以看出含水率的分布規(guī)律和陽(yáng)離子在電場(chǎng)中的移動(dòng)方向一致，說(shuō)明電滲排水的過(guò)程就是陽(yáng)離子吸附水分子并在電場(chǎng)作用下遷移到陰極的過(guò)程，且陽(yáng)離子濃度越大，排水效率越高，但同時(shí)含水率分布不均現(xiàn)象越明顯[24].碎屑層則在CaCl2溶液濃度為15%時(shí)，整體含水率最低.這是由于碎屑層在15%濃度條件下，電流下降趨勢(shì)最慢，電滲時(shí)間最長(zhǎng)，累計(jì)排水量最大，是加固碎屑層的最佳濃度條件.

圖5 土體含水率分布圖Fig.5 Water content distribution

由于各組試驗(yàn)的土樣質(zhì)量及初始含水率已知，可以根據(jù)各組試驗(yàn)的累計(jì)排水量反算試驗(yàn)后土體平均含水率，再與實(shí)測(cè)土體平均含水率進(jìn)行對(duì)比.土樣在電化學(xué)作用下的反算與實(shí)測(cè)加固后土體含水率相差在1.5%～2.8%范圍內(nèi)，表明除了排出的水外還有其他因素影響了土體含水率，如在陰、陽(yáng)極處發(fā)生的電解水反應(yīng)；同時(shí)，通電過(guò)程中由于傳導(dǎo)電流將電能轉(zhuǎn)換為熱能使土體發(fā)熱，也會(huì)引起土體中部分水分的蒸發(fā)[32].

2.4 崩崗?fù)馏w電化學(xué)加固后土體抗剪強(qiáng)度分布特征

通電結(jié)束后，待試驗(yàn)土樣齡期達(dá)到7 d后，利用LH-DDS-4型四聯(lián)直剪儀對(duì)其進(jìn)行直接剪切試驗(yàn).試驗(yàn)土樣高12 cm，定義深度6 cm處為中層，將土樣分為上、中、下層作為3個(gè)重復(fù).土體的抗剪強(qiáng)度一般由粘聚力和內(nèi)摩擦角2個(gè)指標(biāo)來(lái)表征，粘聚力主要是由于土壤細(xì)顆粒間的相互連接所形成的，內(nèi)摩擦角是土顆粒的表面摩擦力和顆粒間咬合力決定的[33].

不同CaCl2溶液濃度條件下電動(dòng)加固后，3個(gè)土層不同區(qū)域抗剪強(qiáng)度情況如圖6所示.紅土層粘聚力隨著CaCl2溶液濃度的增大而增大，陰極區(qū)域的粘聚力均大于陽(yáng)極區(qū)域.紅土層含有大量鐵鋁質(zhì)氧化物，由于通電過(guò)程中發(fā)生一系列電滲、電解、電化學(xué)作用，又產(chǎn)生了Fe(OH)3、Ca(OH)2、CaCO3等化學(xué)膠結(jié)物質(zhì)，對(duì)土粒間粘著力和填充孔隙起到加強(qiáng)作用，故土體粘聚力有顯著的提高[34].且根據(jù)Chang et al[16]的研究，隨著齡期的增長(zhǎng)，陰極區(qū)域土體的承載力將超過(guò)陽(yáng)極區(qū)域.這是由于試驗(yàn)前期土樣整體呈酸性，主要發(fā)生離子交換，并在陰極伴隨少量的Ca2+沉淀，隨著Ca2+不斷在陰極聚集而生成氫氧化鈣沉淀，使陰極區(qū)域土體抗剪強(qiáng)度逐漸超過(guò)陽(yáng)極區(qū)域，即陰極為主要化學(xué)沉淀區(qū)[34].在CaCl2溶液濃度為35%時(shí)，陽(yáng)極區(qū)域粘聚力比普通電滲法條件下增加了44.98%，陰極區(qū)域增加了33.07%，中間區(qū)域整體高于普通電滲法，可見(jiàn)對(duì)于紅土層，電化學(xué)對(duì)土體的加固作用顯著強(qiáng)于普通電滲法.砂土層中注入CaCl2溶液濃度為0%、5%、35%及碎屑層中注入濃度為0%、5%、15%的試驗(yàn)土樣粘聚力變化情況均與紅土層一致，隨距陽(yáng)極距離的增加而增大，且化學(xué)電滲組的土體粘聚力均大于普通電滲組；然而砂土層中注入CaCl2溶液濃度為15%、25%及碎屑層中濃度為25%、35%的試驗(yàn)土樣，陽(yáng)極區(qū)域粘聚力隨著CaCl2溶液的注入而增大，但隨距陽(yáng)極距離的增加反而減小，部分濃度下中間區(qū)域及陰極區(qū)域粘聚力甚至小于普通電滲法.這種粘聚力隨距陽(yáng)極距離的增加反而減小的現(xiàn)象，與其電滲時(shí)長(zhǎng)有很大關(guān)系.由于CaCl2溶液濃度越高，土體含鹽量較高，高導(dǎo)電率會(huì)造成過(guò)大的能量消耗和電化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致金屬陽(yáng)極腐蝕較嚴(yán)重，使得電滲時(shí)長(zhǎng)過(guò)短，導(dǎo)致Ca2+離子大多停留在陽(yáng)極附近，離子交換困難，造成陰極區(qū)域化學(xué)沉淀極少，故越往陰極，粘聚力越小.對(duì)圖6分析可知，電化學(xué)法相比普通電滲法，對(duì)加固土體具有更好的效果，但也造成了加固后土體抗剪強(qiáng)度不均勻的問(wèn)題[24].

將內(nèi)摩擦角與距陽(yáng)極距離制成趨勢(shì)圖，可以發(fā)現(xiàn)注入不同濃度CaCl2溶液對(duì)內(nèi)摩擦角的影響并不顯著.土壤內(nèi)摩擦角反映了土的摩擦特性，一般可分為土顆粒的表面摩擦力和顆粒間咬合力，這兩部分與土壤的顆粒結(jié)構(gòu)、大小、形狀以及密實(shí)程度有關(guān)[35].說(shuō)明CaCl2溶液的注入對(duì)崩崗?fù)令w粒的形狀、大小等影響較小，且CaCl2溶液在土體內(nèi)擴(kuò)散不均勻也會(huì)導(dǎo)致內(nèi)摩擦角變化不顯著，因此影響土體抗剪強(qiáng)度的因素往往是通過(guò)改變粘聚力來(lái)實(shí)現(xiàn)的.

圖6 粘聚力、內(nèi)摩擦角隨濃度變化關(guān)系Fig.6 Relationships between cohesive force,internal friction angle and concentration

3 結(jié)論

通過(guò)分析電化學(xué)加固對(duì)崩崗?fù)馏w特性及抗剪強(qiáng)度的影響規(guī)律，結(jié)果表明：(1)崩崗紅土層受電化學(xué)加固影響顯著，加固后土樣的抗剪強(qiáng)度與CaCl2溶液濃度成正相關(guān)關(guān)系，即注入濃度為35%的CaCl2溶液時(shí)加固效果最好.而砂土層和碎屑層由于土壤顆粒間空隙大，持水能力差，且高濃度CaCl2條件下電滲排水作用加強(qiáng)，單位時(shí)間排水速率較快，導(dǎo)致濃度梯度較高的試驗(yàn)組電滲過(guò)程過(guò)早結(jié)束，故電動(dòng)加固后土體陽(yáng)極區(qū)域抗剪強(qiáng)度有顯著提高，中間區(qū)域及陰極區(qū)域受CaCl2溶液濃度影響的規(guī)律不明顯.

(2)3個(gè)土層在試驗(yàn)初期CaCl2溶液濃度越高電流越大，中后期電流呈緩慢下降趨勢(shì)，相比普通電滲法，電化學(xué)法單位時(shí)間排水速率加快，縮短了電滲時(shí)長(zhǎng)，但同時(shí)也影響了土體的膠結(jié)程度，導(dǎo)致土體含水率和抗剪強(qiáng)度分布不均現(xiàn)象明顯.

(3)對(duì)累計(jì)排水量分析得出，對(duì)于崩崗?fù)炼耘潘坎荒茏鳛楹饬考庸绦Ч闹笜?biāo)之一.