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过湿土路基电渗排水低能耗逐级加载方法

同济大学学报（自然科学版） 2023年第8期51卷 1191-1198,F0002页

作者：钱劲松杨以诚张玉卢军源同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海201804 广西交投科技有限公司广西南宁530029

为提升电渗处置的能量利用效率,开展了不同加载方式和加载电势梯度的室内电渗排水试验,分析了能耗系数和瞬时能耗系数随排水时间和含水率的变化规律,提出了低能耗的过湿土路基电渗排水逐级加载方法。结果表明:电渗过程中能耗系数呈现先... 详细信息

为提升电渗处置的能量利用效率,开展了不同加载方式和加载电势梯度的室内电渗排水试验,分析了能耗系数和瞬时能耗系数随排水时间和含水率的变化规律,提出了低能耗的过湿土路基电渗排水逐级加载方法。结果表明:电渗过程中能耗系数呈现先下降后上升的趋势;瞬时能耗系数最低时的加载电势梯度与平均含水率负相关,两者为幂函数关系;以此幂函数关系确定最优加载电势梯度的低能耗加载方式,较1.2 V∙cm^(-1)稳压加载节约54%的能耗,较逐级加载节约23%的能耗。

关键词：路基工程电渗排水能耗电势逐级加载

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低渗透致密黏土电渗排水技术室内试验研究

岩石力学与工程学报 2021年第S02期40卷 3464-3471页

作者：李金典韩猛封海洋陈亚飞中煤科工集团沈阳研究院有限公司辽宁抚顺113122 煤矿安全技术国家重点实验室辽宁抚顺113122

为了解决常规排水固结法对于低渗透致密岩土体加固效果不佳的问题,鉴于电渗排水技术在软土地基加固方面取得的成果,选取某露天煤矿边坡低渗透致密黏土样品,通过实验室对原状土及重塑黏土样品开展电渗排水,试验研究。结果表明:电渗排水... 详细信息

为了解决常规排水固结法对于低渗透致密岩土体加固效果不佳的问题,鉴于电渗排水技术在软土地基加固方面取得的成果,选取某露天煤矿边坡低渗透致密黏土样品,通过实验室对原状土及重塑黏土样品开展电渗排水,试验研究。结果表明:电渗排水可以分为初始排水、稳定排水和后期排水3个阶段,实际工程中可以将电流急剧下降作为电渗排水的结束标志,避免后期能耗增大;低渗透致密原状黏土在电渗排水法加固过程中,含水率平均,降低13.4%,承载力平均提高了1.34倍,抗剪强度平均提高了1.85倍:此外,相同条件下,板电极布置形式对土,体的加固效果更好,但电极平行错位布置形式更适用于实际工程中。

关键词：土力学电渗排水低渗透致密黏土排水特性电极布置能耗

新型导电塑料排水板及其双层水平布置电渗排水效果

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岩土工程学报 2022年第12期44卷 2335-2340页

作者：王俊杰陈祥彬杨洋邱珍锋重庆交通大学材料科学与工程学院重庆400074 重庆交通大学水利水运工程教育部重点实验室重庆400074 荣昌区住房与城乡建设委员会重庆402461 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司浙江杭州310014

针对当前电渗排水法存在阳极腐蚀严重,排水设备安装繁琐等问题,提出了一种新型导电塑料排水板。新型导电塑料排水板可以快速装配形成单层或多层水平电渗排水系统,省时省力的同时还解决了电渗过程中的电极腐蚀问题和电渗后期电极与淤泥... 详细信息

针对当前电渗排水法存在阳极腐蚀严重,排水设备安装繁琐等问题,提出了一种新型导电塑料排水板。新型导电塑料排水板可以快速装配形成单层或多层水平电渗排水系统,省时省力的同时还解决了电渗过程中的电极腐蚀问题和电渗后期电极与淤泥的脱开问题。以安徽阜阳市骆家沟清淤工程所产生的高含水率疏浚淤泥为研究对象,采用导电塑料排水板进行双层水平电渗脱水模型试验。试验结果表明:该导电塑料排水板的电渗排水性能优良,且双层布置能获得更好的电渗效果。

关键词：导电塑料排水板疏浚淤泥电渗排水模型试验

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电场因素对电渗排水效果的试验与数值研究

电场因素对电渗排水效果的试验与数值研究

作者：庞杰浙江大学

学位级别：硕士

随着我国经济建设的快速发展,城市土地可用数量迅速减少。为沿海地区缓解土地资源紧缺,填海造地已经成一种有效的途径。本文通过数值计算结合试验室室内试验研究了电场因素对电渗法的影响,分析了电势分布、电场强度分布对电渗的影响,提... 详细信息

随着我国经济建设的快速发展,城市土地可用数量迅速减少。为沿海地区缓解土地资源紧缺,填海造地已经成一种有效的途径。本文通过数值计算结合试验室室内试验研究了电场因素对电渗法的影响,分析了电势分布、电场强度分布对电渗的影响,提出了不同电极布置形式下电渗排水效果的评价标准。研究主要得出以下结论:(1)使用有限元软件Comsol分析了电渗时土体中的电势与电场强度的分布情况,发现电极的分布决定电势和电场强度的的分布形式,仅大小随电渗发展改变。(2)针对不同的电势分布形式进行模型试验。试验结果表明:扩大阳极面积能够显著提高平均有效电势差,从而提高电渗排水速率和排水量;扩大阴极面积对平均有效电势差提高不明显,电渗排水速率和排水量变化不大。(3)电渗排水速率和平均有效电势差变化趋势基本相同,电渗前期阶段二者基本线性相关,平均有效电势差可以用来估计电渗排水速率,且试验中各组试验电渗运移量十分接近。(4)电渗时电场强度分布的差异影响电渗后土体处理的效果,土体含水率下降值与电场强度分布接近,阳极区最终含水率分布不均匀现象明显,极板附近高场强区域含水率下降多而两侧低场强区域含水率下降不多。(5)使用有限元软件Comsol分析了电极间距对平均有效电势差的影响,结果表明电极间距缩短至一定距离后阴阳极区域电势差别很小,此时电势分布接近于平行板电极的电势分布,继续缩短间距意义不大。

关键词：电渗排水电场分布电极间距数值计算模型试验

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软黏土电渗排水特性研究

软黏土电渗排水特性研究

作者：白小航沈阳建筑大学

学位级别：硕士

目前,许多学者对电渗排水法已经进行了很深入的研究。在电渗排水作用机制中,受到土体物理性质和化学性质的作用,受土体含水量、土体电阻、电极距、电场分布、电流强度、电源电压和通电时间等多方面因素的影响,软黏土进行电渗排水的过程... 详细信息

目前,许多学者对电渗排水法已经进行了很深入的研究。在电渗排水作用机制中,受到土体物理性质和化学性质的作用,受土体含水量、土体电阻、电极距、电场分布、电流强度、电源电压和通电时间等多方面因素的影响,软黏土进行电渗排水的过程相当复杂。电渗排水效果受包括通电时间、电极距、电极腐蚀程度、电极布置形式和土体参数条件等多种因素的影响。本文将对其中之一的影响因素电渗排水通电时间进行深入研究。电渗排水通电时间直接影响电渗排水能耗和排水效率,因此,为了更有效的利用电渗排水法对软黏土进行排水固结,本文将通过软黏土电渗排水试验和电动化学排水试验针对软黏土电渗排水特性进行分析和总结,为确定电渗排水有效通电时间提供研究依据。根据以上所述的内容,本文将重点针对以下问题进行研究：1、本文总结归纳了电渗排水法的发现和发展历史、研究现状、在实际工程中的应用情况以及对未来应用前景的展望。并详细的阐述了电渗排水的作用机理以及影响电渗排水效果的主要因素。2、对电渗排水过程中软黏土的排水量、排水速率、电流、归一化电流和能耗等参数及有效通电时间进行分析和相关公式推导,为具体分析室内电渗排水试验和电动化学排水试验的参数特性和确定有效通电时间提供了理论依据。3、根据对电渗排水法有效通电时间确定方法的研究,通过自制试验装置,以不同种类的软黏土为试验研究土样,进行了室内电渗排水试验,,针对不同土体参数和试验条件下的软黏土排水量、排水速率、电流、归一化电流和能耗进行分析和研究,总结软黏土电渗排水特性,并确定软黏土电渗排水试验的有效通电时间的范围和其对应的电流的范围,为实际工程中确定电渗排水的有效通电时间提供依据。4、通过自制试验装置,对室内电动化学排水试验的研究和与室内电渗排水试验的对比,研究电动化学排水试验的特性及确定其有效通电时间,并验证其与软黏土电渗排水试验的联系与区别。

关键词：软黏土电渗排水参数特性能耗有效通电时间

槐糖脂优化污泥重金属电动修复与电渗排水的试验研究

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槐糖脂优化污泥重金属电动修复与电渗排水的试验研究

作者：詹芳蕾浙江大学

学位级别：硕士

我国每年产生大量的城市污泥,由于其含水率十分高,且含有大量难降解的有机物、重金属、病原微生物等有害物质,若不加处理,将造成严重的土地资源浪费和土壤的二次污染。电动法作为一种高效、环保的污染土壤修复方法,在促进重金属离子迁... 详细信息

我国每年产生大量的城市污泥,由于其含水率十分高,且含有大量难降解的有机物、重金属、病原微生物等有害物质,若不加处理,将造成严重的土地资源浪费和土壤的二次污染。电动法作为一种高效、环保的污染土壤修复方法,在促进重金属离子迁移去除的同时,还能加速固结排水,具有广泛的应用前景。为了提高修复效果,学者们尝试在电动修复试验中添加络合剂进行优化,但其生物毒性和高昂成本一直制约着此法的推广应用。本文从合理、经济、绿色的角度出发,利用生物表面活性剂槐糖脂强化污泥修复和排水效果,优化电极布置形式、槐糖脂浓度、试验电压三个试验变量,揭示槐糖脂作用机理,并与常用的生物表面活性剂鼠李糖脂、络合剂柠檬酸进行对比,探寻一种更为有效的污泥综合处理方法。通过研究,本文主要得出以下结论:(1)电极板上下布置相较于左右布置在重金属迁移去除和污泥排水上均有更好的表现,但均匀性不如左右布置。重力排水量仅为电渗排水的十分之一,且重金属迁移缓慢。针对可异位处理的实际工程,建议采用电极板上下布置形式。(2)槐糖脂对重金属迁移去除和污泥排水都有一定的促进作用。试验后污泥阳极区Zn、Cu、Cd去除率随着槐糖脂浓度的增大而提高,综合考虑排出液中重金属含量监测结果,槐糖脂浓度取0.1%～0.125%为宜。此外,较高浓度的槐糖脂不利于电渗排水,槐糖脂浓度为0.1%时表现最佳。(3)电压对污泥处理效果有较大的影响。增大电压可以促进重金属离子的迁移与去除,但并非越高越好。Zn、Cu、Ni在40V电压(初始电势梯度为2.0V/cm)时阳极去除率最高,而Cd在50V电压(初始电势梯度为2.5V/cm)时去除效果更佳。此外,电压越大,单位能耗也越多,而累计排水量呈先增加后减小的趋势。(4)槐糖脂促进重金属电动修复主要是通过离子交换、络合反应、增溶增流,以及羧基、羟基等官能团的作用;在污泥电渗排水中,槐糖脂主要扮演了降低表面张力,破坏EPS,使部分结合水转化成容易去除的自由水的角色,从而改善污泥脱水性能。(5)单独比较槐糖脂、鼠李糖脂、柠檬酸三种试剂,槐糖脂对Zn、Cd的去除效果比鼠李糖脂好,对Cu、Ni的去除效果则不如鼠李糖脂,柠檬酸可以降低中部重金属积聚效应。比较排水效果,槐糖脂和柠檬酸相较于鼠李糖脂表现更优。(6)生物表面活性剂与柠檬酸的复配溶液能够在一定程度上促进重金属的迁移。针对Zn、Cd含量高的污泥处理推荐采用槐糖脂或配合使用柠檬酸,而对于Cu、Ni则推荐鼠李糖脂与柠檬酸的复配溶液。若工程对排水效果也有要求,则不推荐鼠李糖脂及其与柠檬酸的复配溶液。

关键词：电动修复电渗排水重金属电极布置形式槐糖脂

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电势分布对软土电渗排水效果的模型试验研究

低温建筑技术 2018年第7期40卷 89-93,107页

作者：庞杰谢新宇郑凌逶李金柱浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心杭州310058 浙江大学宁波理工学院浙江宁波315100

通过有限元软件得到不同阴阳极面积比情况下土体的电势分布情况,根据分析的结果设计模型试验,研究电势分布不同对软土电渗排水的影响。试验中记录电流、有效电势、排水速率、排水量,分析得到以下结论,保持阳极面积不变,扩大阴极面积,电... 详细信息

通过有限元软件得到不同阴阳极面积比情况下土体的电势分布情况,根据分析的结果设计模型试验,研究电势分布不同对软土电渗排水的影响。试验中记录电流、有效电势、排水速率、排水量,分析得到以下结论,保持阳极面积不变,扩大阴极面积,电渗排水效果提高不大;保持阴极面积不变,扩大阳极面积,排水效果提高明显。电极布置形式改变阴阳极界面电阻占比,是土体平均有效电势差产生变化的重要原因之一,阴极面积变化对平均有效电势差影响相对不大,阳极面积增大提高明显。电极布置形式改变对电渗运移量影响不大;电渗排水速率和平均有效电势差在电渗主要阶段基本呈线性关系。实际工程中应更重视阳极的布置形式。

关键词：电渗排水阴阳极面积比电势分布有效电势界面电阻

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非金属电极在电渗排水中的应用

水利与建筑工程学报 2016年第4期14卷 59-63页

作者：王宁伟孙守刚梁家豪柴高炯刘铁沈阳建筑大学土木工程学院辽宁沈阳110168

利用自制的非金属电极和金属铁电极分别进行四组室内软土电渗试验,探索非金属电极在电渗排水中的应用效果。通过电渗过程中电流、电渗排水量、排水速率、能量消耗、能耗系数的变化及对电渗前后土体的含水率的变化,得出以下结论:非金属... 详细信息

利用自制的非金属电极和金属铁电极分别进行四组室内软土电渗试验,探索非金属电极在电渗排水中的应用效果。通过电渗过程中电流、电渗排水量、排水速率、能量消耗、能耗系数的变化及对电渗前后土体的含水率的变化,得出以下结论:非金属电极在电渗排水中应用效果良好,土体含水率下降较大,并产生比较显著的沉降;非金属电极的电流衰减的较慢,能保证电渗排水的持续进行,最终的累积排水量大;采用非金属电极可提高电渗效率。通过该试验的研究探讨了电渗的有效性,指出了非金属电极的优越性,为电渗法的工程应用提供指导。

关键词：非金属电极电渗排水电流衰减有效能耗

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软土地基多电渗联合排水试验研究

软土地基多电渗联合排水试验研究

作者：高井超沈阳建筑大学

学位级别：硕士

自前苏联科学家Reuss在1809年通过实验第一次发现土中的电渗现象,到1939年由Casagrande将电渗技术用到软土地基的处理中后,各国学者对电渗在软土地基处理中的应用进行了大量研究。近几十年来,随着经济技术的发展和进步,软土地基的快速... 详细信息

自前苏联科学家Reuss在1809年通过实验第一次发现土中的电渗现象,到1939年由Casagrande将电渗技术用到软土地基的处理中后,各国学者对电渗在软土地基处理中的应用进行了大量研究。近几十年来,随着经济技术的发展和进步,软土地基的快速高效排水和深土层排水成为工程建设中的难题,电渗法因而再次受到关注。目前,如何利用电渗法快速高效排出软土地基中水是研究电渗解决软土地基排水问题的一项重要内容。本文总结了电渗法的研究现状,介绍了提高电渗效率的研究情况,电渗法在处理软软黏土地基中的优缺点等;通过自行设计的试验装置,对辽宁沈阳建筑大学地下7m深的软黏土开展了多组室内模型电渗排水试验研究,主要探讨提高电渗法处理软黏土的排水效率和深土层电渗排水,为电渗法的推广和实际工程应用提供指导。主要工作内容与研究成果如下:本文内容主要分为三部分:一是双水平电渗联合排水试验研究。完成了两个电渗排水系统下的双水平电渗排水试验和一个排水系统下的单水平电渗排水试验。通过对两组电渗排水试验的电渗排水量、排水时间、能量消耗、含水量变化等影响因素的对比分析,得到双水平电渗排水试验的电渗排水效果优于单水平电渗排水试验。即经多电渗处理的电渗排水试验提高了电渗排水效率。二是电极板电渗排水试验研究。本部分共开展了五组电渗排水试验。五组基本电渗排水试验包括全绝缘电极板电渗排水试验、不绝缘电极板电渗排水试验、绝缘阳极板电渗排水试验、绝缘阴极板电渗排水试验、全绝缘电极板与绝缘阴极板联合下的电渗排水试验。得到如下结论:绝缘电极板电渗排水试验可提高电渗出水量、减少能耗、但是会延长电渗排水时间。联合电渗排水试验的电渗排水效果最佳。然后利用COMSOL来研究了竖向一维土柱试验板状电极电势场分布及变化规律。三是深土层逐级电渗排水设计,进行了两级电渗排水试验研究。设计了两组对比试验:一是全绝缘电极板逐级电渗排水试验,二是普通电极板逐级电渗排水试验。通过对比两组试验的排水量、排水时间、能量消耗、含水率变化等影响因素得到全绝缘电极板逐级电渗排水试验可提高电渗排水量、降低能量消耗。但也存在电渗时间变长及逐级电渗排水试验第一级阴极板下方有存水现象。

关键词：多电渗绝缘电极板逐级排水能量消耗电渗排水