文献综述
随着我国经济高速发展,人口的急剧增加,农业机械化以及农业机械现代化越发重要。土壤黏附现象的存在,影响了农业机械触土部件的工作效率、使用寿命和作业质量。阻碍了农业机械和工程机械的应用和发展。土壤黏附涉及土壤学 、机械学、力学、材料学等多领域。因此解决好土壤黏附相关的问题,可以降低成本,有效提高农业现代化进程,有效提高农业生产率。土壤、滩涂、湿地、沼泽、雪地、稀泥等对机械的车轮、履带、作业部件表面的黏附大大影响了工程的进度,甚至影响机械无法正常作业。造成能源浪费,制约了农业机械和工程机械的应用和发展。研究含水率和荷载压力以及电渗对黏性土粘性的影响,研究出最优含水率、荷载压力和电渗,可以提高机械作业效率,减少人力,减低成本。
关键词:电渗法; 电渗减粘;含水率;荷载压力
一:模型试验研究
- 朱豪等[1]和李献民等[2]的研究表明, 影响膨胀力的最主要的因素是干密度和含水量,而膨胀力又与黏性土的粘性有关。
- 谢云等[3]利用三向胀缩仪对膨胀土的膨胀力与初始含水率间的线性关系展开研究。
- 周坤[4]用数值模拟研究在不同膨胀因素与埋深作用下,膨胀土吸水膨胀对衬砌受力变形的影响。
- 杨军平等[5]通过模型试验提出围岩膨胀效应衰减模型, 得出设计施工中应注意膨胀引起的仰拱变形的结论。
- 王宁伟,张雷,修彦吉,矫军[6],非饱和黏性土电渗排水试验。试验主要用于研究非饱和黏性土水平电渗排水的规律。通过实验,对电渗排水量、电势、电流等进行了测试,得出了阳(阴)极接触电阻、阳(阴)区域平均电阻、土体平均电阻的变化规律。
- 荷载作用引起土体渗透性变化问题的研究国内外已已经开展了一些探索性工作,例如通过应用三轴渗透仪研究了软黏土渗透系数与固结压力的关系问题,得出了相应的关系式,Huang 等[7] 在1995 年研制成非饱和土三轴滲透仪,来测定不同固结压力和基质吸力下的渗透系数;徐永福等[8-9] 研制了一种测量应力状态对非饱和黏土渗透系数影响的新型试验装置。但这些试验方法,主要适用于低渗透性的黏土固结问题。
- 土方机械工作部件被粘结会降低生产率、增加燃油消耗,从而降低机械的效率和经济效益,造成不必要的损失。从茜、任露泉和陈秉聪[10] 在电渗减黏实验中,通过各种因素全方面实验研究,并且通过对实验数据的整合分析,建立了电渗能耗与粘附力关系的数学模型。
- 陶燕丽,周建,龚晓南[11]铁、石墨、铜和铝电极的电渗对比试验研究 ,分别在1.58,0.79以及0.53V/cm的电势梯度下,对铁、石墨、铜和铝电极在电渗过程中的表现研究,从排水量、有效电势、电渗后土体含水量的分布和能耗4个方面对上述4种电极的电渗效果进行分析。得出结论随着电势梯度的降低,铁、石墨、铜和铝电极电渗效果的差异会逐渐减小;在较高的电势梯度下,铁和石墨电极表现相差无异,但是比铜电极要好 ,而在较低的电势梯度下,铁电极的电渗效果比石墨电极好,但二者的表现均低于铜电极,铝电极的电渗效果始终是最差的。
- 电渗固结技术可以提高软土固结度、缩短固结时间,从而有效解决渗透性的地基固结问题。洪何清、胡黎明、GLENDINNING Stepha nie和吴伟令[12] 使用联合使用电渗固结与预压排水技术进行电渗试验, 做到了改善软土地基的固结排水效果。通过对不同粘土试样同时施加恒定外荷载和外电场,研究在耦合作用时的渗透出流变化。得出最终结论:在实际工程中要有效地加速固结过程,需要选择合适的电压梯度联合使用预压排水法和电渗法 。
- 刘飞禹、宓炜、王军和符洪涛[13]进行一系列逐级加载电压的一维电渗试验, 得出结论逐级加载电压可以延长电渗时间,可以增加电渗的排水量,让土体加固更均匀,并且降低了电能消耗。
- Patrick 等[14] 通过分析各种指数间的相关性和潜在体积变化,建立了应对不同风险水平的土壤膨胀指数。LEFEBVRE[15]和 BURONTTE[16] 通过在阳极注入化学浆液来改善阳极触,得出结论界面电势损失减小, 土体与电极接触增强,有效提高电渗的加固效果。
- 李瑛[17] 进行了不同电压下的一维电渗排水试验,得出结论电压较大会导致排出单位体积水所需的能量消耗较大,阳极接触电阻随电渗时间的增长速率加快。
- 曾芳金[18]研究了不同增压方式对电渗加固滩涂淤泥的影响,与稳压输入对比,逐级增压能够减缓电流的衰减速度,可有效提高土体抗剪强度和降低含 水率,还能降低能耗、提高后期排水速率。
14.王 军 等[19-21]研究了电渗与真空预压联合的处理方式, 得出结论联合方法加固软黏土地基效果比单独真空预压好,有较好的契合度。
二:理论概念研究
- 丛茜、任露泉和陈秉聪[22]在电渗减黏实验中,运用均匀设计且对试验结果的利用和计算机进行多项式回归建立了土壤电渗试验的非线性经验公式。
2.Fabien Burnotte, Guy Lefebvre, and Gilles Grondin[23] 改善土壤-电极接触的软粘土电渗固结 。 电渗处理48天 ,讨论由于电渗固结使粘土压缩12%后进行的后处理岩土调查结果。最终表明处理软粘土沉积物可以通过控制土-电极接触的功率消耗,电渗固接发成功。
3.ABAQUS 内置的温度应力场模拟湿度应力场, 针对开挖导致含水率变化的后期逐渐趋于饱和的过程中,膨胀性红黏土隧道围岩强度降低且发生膨胀变形的情况进行数值计算,分析含水率变化下深埋大断面膨胀性红黏土隧道围岩及支护结构受力变形特征,提出适合含水率波动下深埋大断面膨胀土隧 道的设计优化建议, 为今后类似工程施工组织优化提供参考。
4.Reuss.电渗现象对土颗粒的粒径大小不敏感的特点,处理高含量细颗粒且低渗透性的吹填土具有明显的优势[24]。然而,电渗处理法自身阳极腐蚀严重[25]、通电能耗高、电极与土接触电阻增大、 土体出现裂缝阻断导电等问题,制约了电渗法的广泛 使用。
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