电渗透法降低黏土-金属界面黏附力的机理与试验研究

作     者：万泽恩 尹威方 李树忱 景少森 王海波 许钦明 WAN Ze'en;YIN Weifang;LI Shuchen;JING Shaosen;WNAG Haibo;XU Qinming

作者机构：中国矿业大学力学与土木工程学院江苏徐州221116 中铁二局集团有限公司四川成都610031 

出 版 物：《岩土工程学报》 (Chinese Journal of Geotechnical Engineering)

年 卷 期：2024年第46卷第8期

页      面：1732-1741页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080104[工学-工程力学] 0815[工学-水利工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金青年基金项目(52308423) 国家自然科学基金面上项目(52379114) 中央高校基本科研业务费专项资金项目(2023QN1018) 

主　　题：界面黏附 电渗透 降黏机理 电压阈值 有效能耗 

摘      要：在岩土工程中机械法施工普遍,但黏土堵塞是困扰施工的一大难题。盾构、钻孔桩机等设备在黏性地层施工时易发生结泥饼、堵塞、排渣不畅等现象,导致器械扭矩增大,加剧刀具损耗,降低施工效率。黏土堵塞一般发生在黏土与金属界面之间,如何降低黏土对金属表面的黏附力是解决上述问题的关键。介绍了一种利用电渗透技术使黏土与金属界面之间形成一层水膜以达到降低黏土黏附性的方法。在不同电压和含水率条件下,对4种黏土进行倾斜板试验和电渗透试验。试验结果表明:黏土的电动力学行为不仅受含水率和黏土矿物的影响,还需要满足一定的阈值电压。试验的4种土样的滑动临界电压阈值集中在4 V左右,受含水率影响临界电压阈值有轻微差异。超过电压阈值后土样脱离时间急剧减少,电压由9 V增加到11 V,脱离时间无明显差异。当电压超过7 V后,增加电压对土样的降黏作用不明显,但电渗透过程中的能耗却呈倍数增长。电渗透法未来应用于实际工程,应综合考虑能耗、地层条件等因素,选择基于最优电压的电渗法降黏方案,提高施工效率。