亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        水力沖挖淤泥水平電滲聯(lián)合堆載預(yù)壓法脫水試驗研究

        2021-04-21 09:20:44陳人瑗邱珍鋒武立清
        人民珠江 2021年4期
        關(guān)鍵詞:電滲電勢淤泥

        楊 洋,陳人瑗,邱珍鋒,武立清

        (1.中國電建集團華東勘測設(shè)計研究院有限公司,浙江 杭州 311122;2.重慶交通大學(xué) 重慶市高校水工建筑物健康診斷技術(shù)與設(shè)備工程研究中心,重慶 400074)

        水力沖挖淤泥含水率高達(dá)400%,且淤泥質(zhì)顆粒小、沉淀慢,滲透性差、泥水自然分離時間長,傳統(tǒng)的脫水方法存在局限性,迫切需要開展淤泥的泥水快速分離方法的研究。

        Casagrande在1939年首次將電滲應(yīng)用于巖土工程當(dāng)中[1],并在此后將該方法應(yīng)用于軟土加固中。1967年Gray和Mitchell闡明了電滲效率的理論[2]。1968 年,Esrig 提出了一維電滲固結(jié)理論,用于解釋電滲過程中孔隙水壓力的增長和消散現(xiàn)象[3]。Wan 和Mitchell于1976年在Esrig 理論的基礎(chǔ)上提出電滲聯(lián)合堆載預(yù)壓的一維固結(jié)理論[4]。Shang將一維固結(jié)理論擴展到二維空間,分析了軟土地基中電滲法運用的工程案例,取得了不錯的效果[5]。張雷等[6]采用不同材料電極進行電滲排水固結(jié)試驗,研究了不同電極材料對電滲加固軟粘土效果的影響,論證了新型復(fù)合電極的優(yōu)越性。在地基處理工程中,電滲固結(jié)技術(shù)能有效提高軟土的固結(jié)度、縮短固結(jié)時間[7-9],解決低滲透性地基排水固結(jié)問題;在排澇降水工程當(dāng)中,采用電滲和井點降水結(jié)合的方法,取得了很好的效果[10]。但是水力沖挖淤泥中,由于含水率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過軟土中的含水率,利用電滲聯(lián)合真空方法對河道底泥進行脫水處理的研究[11-13]尚不清楚。

        傳統(tǒng)電滲聯(lián)合真空方法[14]中,電極往往是豎直布置,處理后的電極之間產(chǎn)生自上而下的貫穿裂縫,這種縱向裂縫直接阻斷了陰陽極之間的通路,使得土體電阻增大,電流降低,嚴(yán)重影響電滲效果,根據(jù)李一雯等[15]試驗結(jié)果,裂縫分布見圖1。本文使用的水平電滲法電極為水平布置,陰極布置于淤泥底部,陽極布置于淤泥表面。淤泥自重以及上部荷載可以有效抑制陰陽極之間的裂縫開展,另外,陽極位置隨淤泥沉降而降低,陰陽極距離不斷減小,電勢梯度不斷增大,有利于提升電滲脫水效果。

        圖1 電極豎直布置裂縫分布示意

        筆者設(shè)計了水平電滲法處理水力沖挖淤泥的模型試驗,采用水平電滲聯(lián)合堆載預(yù)壓的方法對水力沖挖淤泥進行脫水處理,驗證了電滲法用于淤泥脫水處理的可行性,論證了水平電滲法的優(yōu)勢,揭示了堆載作用對水平電滲法處理水力沖挖淤泥效果的影響。

        1 試驗方法

        1.1 試樣制備

        本次試驗選取阜陽市駱家溝清淤工程中水力沖挖疏浚淤泥作為試驗樣品,樣品見圖2。通過含水率試驗測試,采用水力沖挖方式疏浚的新鮮淤泥初始含水率為442%。采用等離子體發(fā)射光譜儀對河道底泥試樣的主要化學(xué)成分進行測定,知其有機質(zhì)含量為87.1 g/kg。對駱家溝淤泥處理池取樣,測得淤泥顆粒級配見表1。

        圖2 淤泥試樣

        表1 淤泥顆粒級配

        1.2 試驗裝置及試驗準(zhǔn)備

        模型試驗采用塑料淤泥試驗槽,尺寸為50 cm(長)×40 cm(寬)×30 cm(高)。陰極和陽極采用帶孔鐵板,排水結(jié)構(gòu)采用直徑8 mm帶孔塑料管組裝而成(圖3)。陰極和排水結(jié)構(gòu)布置于試驗槽底部,陽極布置于淤泥表面(圖4)。排水結(jié)構(gòu)與真空泵相連。試驗過程中,水由陽極向陰極移動,最終通過陰極底部的排水結(jié)構(gòu)排出。真空泵采用750 W無油真空泵,用于抽取空氣,抽出陰極匯集的水。水氣分離罐為不銹鋼材質(zhì),一端與真空泵連接,一端與底部排水結(jié)構(gòu)連接,試驗過程中罐內(nèi)保持一定負(fù)壓,抽出并暫時貯存淤泥中的水(圖5)。

        圖3 陰、陽極電極板

        圖4 預(yù)制底部排水結(jié)構(gòu)

        圖5 試驗裝置安裝示意

        陰極電極板與直流電源負(fù)極相連接,陽極電極板布置于淤泥表面與直流電源正極相連接,水氣分離罐一端與試驗槽出水管相連,一端與真空泵相連。試驗過程中,水由陽極向陰極移動,最終通過陰極底部的排水結(jié)構(gòu)排出。

        1.3 試驗方案

        為研究堆載對水平電滲法脫水效果的影響,設(shè)置3組模型試驗,試驗方案見表2。

        表2 試驗方案

        持續(xù)通電和抽氣,直至水氣分離管內(nèi)排水質(zhì)量不再增加。試驗進行時監(jiān)測淤泥排出水的質(zhì)量、電流、電勢和沉降值,試驗前和結(jié)束后分別測量土體含水率,分析淤泥形變特征、能耗系數(shù)。

        2 試驗結(jié)果分析

        2.1 淤泥形變特征分析

        試驗結(jié)束后,觀察和分析淤泥體的外觀和裂縫開展情況(圖6—8)。裂縫寬度越大,越容易阻斷電滲中的電流,不利于電滲的進行。觀察可得,不加堆載處理的淤泥裂縫最寬大。上部荷載越大,裂縫的寬度越小。這說明上部的荷載可以有效的限制裂縫的寬度,有利于抑制電阻的激增。

        圖6 不加堆載處理的淤泥

        圖7 施加4 kPa堆載處理后的淤泥

        圖8 施加8 kPa堆載處理后的淤泥

        此外,對淤泥豎直方向淤泥高度變化進行了分析。因水力沖挖淤泥固結(jié)應(yīng)變可達(dá)到 40%以上,此時太沙基單向固結(jié)理論的應(yīng)變假定不適用于計算該類土體固結(jié)沉降,故本試驗不使用單向固結(jié)理論對不同外載下土體沉降值進行計算。

        試驗過程中取淤泥表面各位置測量淤泥高度,測量結(jié)果取平均值。初始高度減去當(dāng)前高度計算淤泥表面沉降值,并繪制沉降值隨時間變化的曲線(圖9)。由不同荷載下沉降隨時間變化曲線得:上部荷載越大,淤泥的沉降越大。原因主要包括2個方面:一方面由于堆載的壓實作用,使土體排水固結(jié)引起沉降;另一方面由于荷載限制了裂縫的擴展,減緩電流的衰減,有利于淤泥脫水,間接促進了淤泥沉降。2號槽中裂縫處分布的白色物質(zhì)為霉菌菌落,是由于淤泥中有機質(zhì)含量豐富導(dǎo)致,對淤泥變形影響可以忽略。

        圖9 不同荷載下沉降隨時間變化

        2.2 排水量與排水速率

        本次試驗荷載采用分級加載的方式,1號試驗槽不加載,2號和3號試驗槽在36 h時施加堆載4 kPa,3號試驗槽在72 h再次施加堆載4 kPa,3號試驗槽共計堆載8 kPa。

        在模型試驗過程中收集水氣分離罐中的水,記錄淤泥排出的水的質(zhì)量,并繪制累計排水量隨試驗時間的變化曲線圖。圖10中,36 h第一次施4 kPa加荷載后,施加荷載的2號和3號試驗槽排水量開始大于不施加荷載的1號試驗槽;72 h時在3號試驗槽第二次施加荷載,排水量出現(xiàn)顯著增長。試驗結(jié)果表明,上部堆載能有效增加排水量,堆載越大,排水量增加越明顯。

        圖10 累計排水量變化

        2.3 電流隨時間變化

        試驗過程中監(jiān)測陰陽極之間的電流值,繪制電流隨時間變化曲線,見圖11。從圖中可以看出,電流值隨時間增加而減小,最終穩(wěn)定在0.2 A左右,不加荷載的試驗,電流值在0~45 h時快速降低;加4 kPa荷載的情況,淤泥在50~90 h快速下降,加8 kPa荷載的試驗,電流值在90~100 h之間快速下降。同時,在每次施加荷載后的一段時間內(nèi)電流值略有增大。因此,淤泥表面施加堆載可以一定程度減緩電流值的衰減,有利于淤泥脫水固結(jié)。

        圖11 電流隨時間變化

        2.4 含水率變化

        本次試驗分別對試驗槽上部、下部和整體的淤泥取樣進行含水率測試,試驗結(jié)果(表3)表明,上部靠近陽極的淤泥含水率較低,底部靠近陰極的淤泥含水率高,這是由于水從陽極向陰極運移,并在陰極匯集,未來得及排出。上部加堆載后,處理效果也有明顯提升,且堆載越大,相同位置的淤泥在處理后含水率越低。在施加8 kPa荷載的試驗方案中,上部的淤泥得到了比較充分的脫水干化,含水率僅為42.66%。

        表3 含水率測試結(jié)果

        2.5 有效電勢分析

        由于整個電路中會產(chǎn)生熱能,會損耗部分電能,通過土樣的兩端電壓不可能是電源輸出電壓,因此為了監(jiān)測土樣中的實際電壓,分別在土樣距陰陽兩電極10 mm 處放置直徑為1 mm 的測針;用萬能表分別監(jiān)測了陰極與土體間的電勢降、陽極與土體間電勢降。有效電勢定義為輸出電壓減去兩極的電勢降,可以評估通過土體中的有效電勢。

        通過監(jiān)測陰極、陽極電勢降,計算得有效電勢,并繪制于有效電勢隨時間變化,見圖12。一方面,發(fā)現(xiàn)淤泥中的有效電勢呈現(xiàn)整體先增大后減小的變化規(guī)律,這與土體成分的非均質(zhì)特性有關(guān)。電滲早期的試驗過程中,電流在土體中形成復(fù)雜的通路體系,形成的導(dǎo)電路徑越多則電路中的電流越大,此時淤泥的含水率還很高,根據(jù)歐姆定律,U=IR,因此有效電勢出現(xiàn)增大的趨勢。當(dāng)電滲試驗進行到后期,土體含水率下降,電阻增大,電流減小,有效電勢降低。另一方面,上部施加荷載后,有效電勢降低的時間延后,更有利于電滲脫水效果。

        圖12 有效電勢隨時間變化

        2.6 能耗系數(shù)

        李瑛等[16]為研究不同電源電壓作用下電滲的能耗水平,定義了能耗系數(shù)C,見式(1):

        (1)

        式中φ——電源的輸出電壓;It——在通電后某時刻土體中的電流;Qt1—2——通電時間t1到t2時間內(nèi)的電滲排水量;V——土樣的初始體積,本試驗中V等于0.02 m3。

        如果t1和t2較接近,那么C就能表示電滲過程中任意時刻從單位體積土中排出單位體積水所消耗的電能。

        計算不同堆載下水平電滲法能耗系數(shù),繪制能耗系數(shù)隨時間變化的關(guān)系曲線,見圖13。由曲線圖可以看出,在電滲的前期和中期,3種方案的能耗系數(shù)均維持在較低水平,能耗系數(shù)值小于20 kW·h/(L·m3),在100 h時上部不堆載方案的能耗系數(shù)突然快速增大,120 h時,堆載4、8 kPa方案的能耗系數(shù)也出現(xiàn)相同趨勢變化,且同一時刻堆載越小,能耗系數(shù)越大。這是由于在電滲末期,排水速率越來越接近0,而淤泥體中仍有一定大小的電流,導(dǎo)致能耗系數(shù)迅速增大。

        圖13 電滲能耗系數(shù)

        因此在實際應(yīng)用中,并非電滲時間越長越好,電滲末期能耗高、排水少,應(yīng)該在此階段前停止電滲。對于阜陽市河道底泥,在采用堆載聯(lián)合水平電滲的方法進行處理時,建議停止時間為120 h。

        3 結(jié)論

        本文提出了水平電滲聯(lián)合堆載預(yù)壓法,設(shè)計了模型試驗,并對水力沖挖淤泥脫水效果進行了研究,據(jù)實驗數(shù)據(jù)與結(jié)果分析,得出了以下主要結(jié)論。

        a)水平電滲法能夠有效對淤泥進行脫水,縮短淤泥干化時間,解決滲透性低的淤泥的排水固結(jié)問題。電滲時間并非越長越好,應(yīng)根據(jù)能耗系數(shù)隨電滲時間變化關(guān)系找出最佳電滲時間,避免電滲能耗系數(shù)額突增。

        b)上部施加荷載可以限制淤泥的裂縫寬度,上部荷載越大,淤泥裂縫的寬度越小,淤泥的沉降越大;上部荷載越大,淤泥的排水量越大且處理后的含水率更低;上部施加荷載可以延遲電流的衰減,延后有效電勢的降低,有利于淤泥排水固結(jié)。

        c)水平電滲與堆載預(yù)壓法結(jié)合,顯著提高淤泥土體沉降值、排水量、排水速率,增強有效電勢,延長電滲能耗系數(shù)突變時間。

        猜你喜歡
        電滲電勢淤泥
        蓮為何出淤泥而不染
        同步機和異步機之磁勢和電勢的比較
        防爆電機(2020年4期)2020-12-14 03:11:02
        電勢梯度對真空電滲固化給水污泥效果的影響
        電滲—堆載聯(lián)合氣壓劈烈的室內(nèi)模型試驗
        深厚淤泥爆炸擠淤填石圍堤沉降分析
        固化淤泥持水特性試驗
        電滲結(jié)合透水模板成型混凝土表觀質(zhì)量試驗
        常用固體除濕劑吸附機理與電滲再生效果研究
        淤泥固化填筑路基施工工藝與質(zhì)量控制
        靜電場中計算電勢的幾種方法
        亚洲综合另类小说色区| 日韩无码尤物视频| 国产成人高清精品亚洲一区| 高清日韩av在线免费观看 | 狠狠色综合7777久夜色撩人| 粗一硬一长一进一爽一a级| 日韩少妇无码一区二区免费视频| 国产av一啪一区二区| 暖暖 免费 高清 日本 在线| 老熟女高潮一区二区三区| 在线av野外国语对白| 中文字幕亚洲中文第一| 一本无码中文字幕在线观| 国产精品久久久| 亚洲是图一区二区视频| 国产在线视频一区二区三区不卡| 久久亚洲精品国产亚洲老地址| 欧洲人妻丰满av无码久久不卡| 亚洲国产成人AⅤ片在线观看| 国产成人高清视频在线观看免费 | 国产高清女主播在线观看| 欧美不卡一区二区三区| 亚洲av成人无码网天堂| 成年女人片免费视频播放A| 国产精品自产拍在线18禁| 娇妻在交换中哭喊着高潮| 色婷婷七月| 在线免费观看亚洲毛片| 中文字幕亚洲精品久久| 亚洲av日韩专区在线观看| 日韩女人毛片在线播放| 日本精品中文字幕人妻| 久久亚洲av成人无码电影a片| 亚洲中文无码av在线| 蜜桃网站在线免费观看视频| 久久久精品人妻一区二区三区妖精| 痉挛高潮喷水av无码免费| 98精品国产综合久久| 国产女主播福利在线观看| 色综合av综合无码综合网站| 国产亚洲亚洲精品777|