沈 揚(yáng)， 徐海東， 黃文君， 杜文漢

(河海大學(xué) a.巖土力學(xué)與堤壩工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室； b.巖土工程科學(xué)研究所， 江蘇 南京 210098)

軟土電滲電極轉(zhuǎn)換試驗(yàn)裝置研制與等時(shí)間電極轉(zhuǎn)換周期試驗(yàn)研究

沈 揚(yáng)， 徐海東， 黃文君， 杜文漢

(河海大學(xué) a.巖土力學(xué)與堤壩工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室； b.巖土工程科學(xué)研究所， 江蘇 南京 210098)

電極轉(zhuǎn)換常用于改善軟土電滲過程中存在的后期電流快速下降、土體兩極強(qiáng)度不均等問題，選擇合適的電極轉(zhuǎn)換時(shí)間周期是決定電滲處理效果的關(guān)鍵因素。針對(duì)電極轉(zhuǎn)換時(shí)間周期難以確定的問題，自主研制了一種用于室內(nèi)研究電極轉(zhuǎn)換的試驗(yàn)裝置，可以自動(dòng)轉(zhuǎn)換電極，并排除了大體積模型試驗(yàn)中如土體開裂等因素的干擾，并運(yùn)用該試驗(yàn)裝置進(jìn)行了等時(shí)間周期的電滲電極轉(zhuǎn)換試驗(yàn)。通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：在電滲初期階段進(jìn)行電極轉(zhuǎn)換會(huì)使電流升高并持續(xù)一段時(shí)間；在電滲后期采用等時(shí)間周期的電極轉(zhuǎn)換效果不明顯，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整電極轉(zhuǎn)換時(shí)間周期；電滲后期，排水不暢，升高電壓亦沒有效果，反而進(jìn)一步浪費(fèi)能耗，故不建議在電極轉(zhuǎn)換后期采取升高電壓的措施。

電滲； 電極轉(zhuǎn)換； 試驗(yàn)裝置； 等時(shí)間周期

電滲作為一種新型軟土地基處理方法，因其高效、省時(shí)的優(yōu)點(diǎn)，具有巨大的發(fā)展?jié)摿?。但其與其他軟土地基處理方法一樣也具有一些明顯缺陷，如電極材料腐蝕嚴(yán)重、后期電流快速下降、土體強(qiáng)度不均、能耗較大[1，2]等問題，極大影響了電滲處理效果，亟待研究人員解決。

前人曾構(gòu)想通過電極轉(zhuǎn)換[3～6]的方式來改善電滲中效率逐漸降低、電滲后土體強(qiáng)度分布不均等問題。理論上電極轉(zhuǎn)換時(shí)間周期將在很大程度上影響電滲過程中能耗的多少以及電滲結(jié)束后土體處理效果的均勻性。在前人的研究過程中，曾選取過以小時(shí)、天等為時(shí)間單位的電極轉(zhuǎn)換周期，如王協(xié)群等選擇過以每12 h進(jìn)行一次電極轉(zhuǎn)換[7]，但并未得到可靠的電極轉(zhuǎn)換時(shí)間規(guī)律。因此時(shí)間周期的選擇也成為電極轉(zhuǎn)換中需要攻克的難關(guān)。

針對(duì)上述問題，自行研發(fā)了一種新型的電極轉(zhuǎn)換試驗(yàn)裝置，可以自動(dòng)轉(zhuǎn)換電極，排除了大體積模型試驗(yàn)中如土體開裂、界面電阻、土體不均等干擾因素的影響，并應(yīng)用該裝置進(jìn)行了以等時(shí)間為電極轉(zhuǎn)換周期的電滲試驗(yàn)，分析了電極轉(zhuǎn)換過程中電流變化曲線，總結(jié)出以等時(shí)間為電極轉(zhuǎn)換周期的優(yōu)點(diǎn)及缺陷。

1 試驗(yàn)裝置

1.1 主要功能

軟土電滲電極轉(zhuǎn)換試驗(yàn)裝置是為解決目前電滲電極轉(zhuǎn)換試驗(yàn)研究過程中需要消耗大量人力、材料、時(shí)間等問題而發(fā)明研制的，主要用于實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，進(jìn)行采用不同電極轉(zhuǎn)換時(shí)間周期的電滲試驗(yàn)來觀測(cè)不同電極轉(zhuǎn)換時(shí)間周期對(duì)土體內(nèi)部電流、電勢(shì)、電導(dǎo)率、排水情況等的影響，以驗(yàn)證電極轉(zhuǎn)換對(duì)電滲土體的必要性并為選擇合適的電極轉(zhuǎn)換時(shí)間周期提供理論依據(jù)。

1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)裝置主要包括試驗(yàn)?zāi)Ｐ秃?、電極轉(zhuǎn)換控制器、直流電源。

圖1所示為試驗(yàn)?zāi)Ｐ秃胁鸱趾蠹?xì)部圖。試驗(yàn)?zāi)Ｐ秃邪Ｐ秃畜w、模型蓋、排水口、引水槽、引線洞、密封墊、夾板、螺栓。試驗(yàn)土樣裝填于模型盒體中；引水槽設(shè)于模型盒體內(nèi)壁，兩個(gè)引水槽分別與突出盒體的排水口相連，兩槽相離間距3 cm即為試驗(yàn)土樣厚度；密封墊粘貼于模型蓋內(nèi)側(cè)，模型蓋扣在模型盒體兩側(cè)；兩對(duì)夾板分別由兩根螺栓連接，裝好試樣并扣上盒蓋后，用夾板夾住試驗(yàn)?zāi)Ｐ秃校瑪Q緊螺栓，確保盒蓋與盒體緊密無縫。當(dāng)進(jìn)行上部排水試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)?zāi)Ｐ秃信潘诔?，進(jìn)行下部排水試驗(yàn)時(shí)，排水口朝下。

圖1 試驗(yàn)?zāi)Ｐ秃胁鸱趾蠹?xì)部

運(yùn)用該試驗(yàn)?zāi)Ｐ秃羞M(jìn)行單元土體試驗(yàn)將有效減小界面間隙、限制土體裂縫開展，并能即時(shí)地排出水分便于進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)分析。

圖2所示是試驗(yàn)裝置整體圖，顯示出裝置各部件在其中的安置情況。其中試驗(yàn)?zāi)Ｐ秃蟹胖迷谥Ъ苌希姌O轉(zhuǎn)換控制器的4個(gè)通電接口中的兩個(gè)接口通過導(dǎo)線連接到直流電源，另兩個(gè)接口通過導(dǎo)線連接到試驗(yàn)?zāi)Ｐ秃袃?nèi)部板狀電極材料。電極轉(zhuǎn)換控制器的主要元件是PLC，可通過該元件控制電極自動(dòng)轉(zhuǎn)換。圖2中的試驗(yàn)?zāi)Ｐ秃写丝膛潘诔食蠣顟B(tài)。

圖2 試驗(yàn)裝置整體

1.3 創(chuàng)新之處

該裝置將實(shí)際工程中的大體積土體進(jìn)行單元化，前人在研究電極轉(zhuǎn)換時(shí)多采用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)或室內(nèi)大體積試驗(yàn)[8，9]，土體中各種因素對(duì)研究電極轉(zhuǎn)換影響較大，譬如土體裂縫、界面電阻、土體不均勻性等，對(duì)理論研究電極轉(zhuǎn)換過程中電流變化、排水效果、時(shí)間周期等干擾明顯，不利于分析電極轉(zhuǎn)換的機(jī)理。而本裝置對(duì)試樣尺寸參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，采用小體積電滲試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，一方面可以削弱時(shí)間上的滯后效應(yīng)，使在試驗(yàn)過程中進(jìn)行的電壓變化、極性方向轉(zhuǎn)變等引起的排水效果、電流的變化能夠迅速得到顯現(xiàn)，便于研究電壓變化、極性方向轉(zhuǎn)變等對(duì)電滲的影響，為現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中選擇如電壓、時(shí)間周期等方面的參數(shù)提供理論參考，并且可以結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中所得到的電滲電極轉(zhuǎn)換排水效果等結(jié)果對(duì)室內(nèi)試驗(yàn)的理論進(jìn)行修正，建立一種以等時(shí)間為周期的電極轉(zhuǎn)換規(guī)律；另一方面節(jié)省了試驗(yàn)系統(tǒng)的制作成本和進(jìn)行試驗(yàn)的時(shí)間、人力及材料費(fèi)用。

當(dāng)電滲電極轉(zhuǎn)換時(shí)間周期規(guī)律的研究得出成果，該裝置中的相關(guān)功能(如自動(dòng)電極轉(zhuǎn)換)、試驗(yàn)得到的理論規(guī)律(如電極轉(zhuǎn)換時(shí)間規(guī)律)等，均可以應(yīng)用于實(shí)際工地的電滲操作，以提高施工效率、質(zhì)量，并達(dá)到節(jié)約人力、時(shí)間、能耗以及成本的目的。

2 利用裝置的試驗(yàn)初探

2.1 試驗(yàn)?zāi)康?/p>

為驗(yàn)證軟土電滲電極轉(zhuǎn)換試驗(yàn)裝置在研究電極轉(zhuǎn)換機(jī)理上的可行性，運(yùn)用該裝置進(jìn)行以等時(shí)間為周期的電極轉(zhuǎn)換初探試驗(yàn)，分析電極轉(zhuǎn)換過程中電流變化曲線，總結(jié)以等時(shí)間為電極轉(zhuǎn)換周期的優(yōu)點(diǎn)及缺陷。由于是初探試驗(yàn)，試驗(yàn)將從監(jiān)測(cè)土體內(nèi)部電流隨電極轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的變化這一角度研究電極轉(zhuǎn)換的特性。而從量測(cè)土體內(nèi)部電勢(shì)、電導(dǎo)率等角度進(jìn)行電極轉(zhuǎn)換研究將在今后試驗(yàn)中陸續(xù)開展。

2.2 試驗(yàn)土樣

試驗(yàn)土樣取自南京河西地區(qū)，土體基本物理性質(zhì)指標(biāo)如表1所示，為典型的南京地區(qū)粉質(zhì)粘土。由于原狀土初始含水率較低，需曬干后通過粉碎機(jī)粉碎，測(cè)量干土平均含水率約為3%后，加入適量的水，充分?jǐn)嚢杈鶆?、靜置，配置成含水率為50%的飽和重塑軟黏土用于電滲試驗(yàn)。

表1 河西土基本物理性質(zhì)指標(biāo)

2.3 試驗(yàn)方案

筆者開展了25 V電壓下，每15 min轉(zhuǎn)換一次電極的電滲試驗(yàn)。由于前人在選擇電極轉(zhuǎn)換周期以及電極轉(zhuǎn)換開始時(shí)間上均無理論依據(jù)，如王協(xié)群等采用45 cm×45 cm×60 cm的模型，并自行設(shè)定電極轉(zhuǎn)換周期為12 h，所以筆者在開展電極轉(zhuǎn)換試驗(yàn)之前進(jìn)行了若干次試探試驗(yàn)，以探求適用于本試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷碾姌O轉(zhuǎn)換周期。從非電極轉(zhuǎn)換試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，由于試驗(yàn)所用模型較小，2 h電滲后期幾乎無水排出，故又嘗試分別以5、10、15、20、30、60 min為電極轉(zhuǎn)換周期的電滲試驗(yàn)。總結(jié)發(fā)現(xiàn)時(shí)間越長的電極轉(zhuǎn)換周期越不利于本試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛢?nèi)土體的電滲排水，而時(shí)間過短，則初始幾次電極轉(zhuǎn)換過程中有水排出而后期無水排出，所以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)每10～30 min進(jìn)行一次電極轉(zhuǎn)換將可使排水進(jìn)行較長時(shí)間，并且不會(huì)顯著影響排水速率。本文便選取以15 min為電極轉(zhuǎn)換周期的試驗(yàn)為例進(jìn)行分析。

試驗(yàn)過程中觀察電流即時(shí)變化，定期量測(cè)兩個(gè)排水口的出水量。每小時(shí)排水低于1 mL時(shí)終止試驗(yàn)。

2.4 試驗(yàn)結(jié)果與分析

電滲開始后，陰極中有電子流出到土體中，土體內(nèi)部水分子接受了電子，發(fā)生如下還原反應(yīng)：

2H2O+2e-=2OH-+H2

陰極OH-增多，就會(huì)吸引土體內(nèi)部的陽離子Ca2+、Mg2+、Na+等從遠(yuǎn)離陰極的地方移動(dòng)過來，一部分隨水體排出，另一部分則生成沉淀：

Ca2++2OH-=Ca(OH)2

或

Mg2++2OH-=Mg(OH)2

故在試驗(yàn)結(jié)束后土體兩側(cè)電極表面均覆蓋有薄薄一層白色物質(zhì)，或?yàn)殁}鎂的氫氧化物，或?yàn)殁}鎂的碳酸鹽固體。

“我們的初衷就是要培訓(xùn)‘精品’，讓學(xué)員成為‘星星之火’，回到社區(qū)發(fā)揮帶頭引領(lǐng)的作用。他們回到社區(qū)服務(wù)中心，利用學(xué)習(xí)到的知識(shí)，組織自己社區(qū)的醫(yī)護(hù)人員，再進(jìn)行慢病規(guī)范化診療學(xué)習(xí)?！?/p>

同樣，陽極附近會(huì)發(fā)生相反的反應(yīng)和運(yùn)動(dòng)：

2H2O-4e-=4H++O2

或

4OH--4e-=2H2O+O2[10]

從化學(xué)理論的角度分析，帶電粒子半徑越小，電荷量越大，其攜帶的水分子會(huì)越多，Ca2+、Mg2+、Na+攜帶水分子的能力明顯要強(qiáng)于OH-、Cl-、SO42-，因此電滲總是陽極向陰極排水。但隨著單向的持續(xù)通電，Ca2+、Mg2+、Na+在陰極聚集，而OH-、Cl-、SO42-向陽極匯集，陰陽離子間會(huì)產(chǎn)生與電場(chǎng)方向相反電勢(shì)，影響電滲的效率，產(chǎn)生一定影響，而電極轉(zhuǎn)換可以使土中離子重新分布[11]，但這種重新分布是否會(huì)產(chǎn)生其他影響，可以通過觀察電極轉(zhuǎn)換電流曲線來分析。

圖3為整個(gè)試驗(yàn)過程中的電流總趨勢(shì)曲線，由于采取的15 min短時(shí)間間隔電極轉(zhuǎn)換，所以數(shù)據(jù)量較多，整體圖僅可看出電流主要呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，后文會(huì)將電流曲線圖細(xì)部拆分放大，便于分析。

圖3 電極轉(zhuǎn)換總電流曲線

分析細(xì)部電流曲線，能耗是分析的重點(diǎn)，通常能耗系數(shù)C[12]如下式所示：

(1)

(2)

式中：E表示通電t1時(shí)刻至t2時(shí)刻電滲所消耗的電量；Qt1-t2表示通電t1時(shí)刻至t2時(shí)刻的電滲排水量；V為土樣的初始體積；U和I分別表示電源的輸出電壓和在通電后t時(shí)刻土體中的電流；當(dāng)t1無限逼近t2時(shí)，C就能表示電滲中任意時(shí)刻從單位體積土中排出單位體積水所消耗的能量。

圖4為電極轉(zhuǎn)換開始后0～4 h電流隨時(shí)間變化曲線，從圖中大致可看出每15 min進(jìn)行一次電極轉(zhuǎn)換。設(shè)模型盒左側(cè)電滲排水板為電極1，右側(cè)電滲排水板為電極2，第一次電極轉(zhuǎn)換周期內(nèi)切換電極之前電極1做陽極，此階段稱為P1；第一次電極轉(zhuǎn)換周期內(nèi)，從15 min時(shí)刻開始切換電極，電極2做陽極，此階段稱之為P2。因此0～15 min為P1階段，15～30 min為P2段，30～45 min又為P1段，以此向后推移，圖4中整個(gè)電滲即P1—P2—P1—P2階段的不斷循環(huán)。

圖4 電極轉(zhuǎn)換0～4 h電流曲線

根據(jù)能耗系數(shù)公式(2)，某一時(shí)間段內(nèi)電滲消耗的電能即為此段時(shí)間內(nèi)電流曲線與坐標(biāo)軸所包圍區(qū)域的面積。通過積分計(jì)算得出：

E1∶E2=1.6

(3)

而在0～4 h內(nèi)電極1排水120 mL，電極2排水30 mL，即：

Q1∶Q2=4

(4)

根據(jù)能耗系數(shù)公式(1)，模型盒內(nèi)土體體積V不變，則有：

C1∶C2=0.4

(5)

可見P1階段單位體積排水能耗僅為P2階段單位體積排水能耗的40%，所以電極轉(zhuǎn)換能夠降低電滲時(shí)的能耗系數(shù)，實(shí)際就表現(xiàn)為節(jié)約電能。從圖中也可看出，通過電極轉(zhuǎn)換后，在P1階段電流升高并能夠持續(xù)一段時(shí)間，能耗系數(shù)小而電流高，電滲會(huì)產(chǎn)生更好的效果。

由于試驗(yàn)采用的土樣持水性較好，在50%含水率的條件下，無附加應(yīng)力作用時(shí)，土樣中的重力水無法自由排出，所以試驗(yàn)過程中所排出的水均可看作是在電滲作用下排出的。若采用大于55%含水率的土樣進(jìn)行試驗(yàn)，重力排水將對(duì)試驗(yàn)分析產(chǎn)生干擾，故在以測(cè)試軟土電滲電極轉(zhuǎn)換試驗(yàn)裝置為目的的初探試驗(yàn)中避免了采用較大含水率的土樣，以減少試驗(yàn)分析時(shí)重力排水這一因素的干擾。

圖5為電極轉(zhuǎn)換7.5～12.5 h電流曲線，此階段與前一階段電流變化趨勢(shì)基本相同，P2—P1電流會(huì)上升，P1—P2電流會(huì)下降。

圖5 電極轉(zhuǎn)換7.5～10 h電流曲線

如圖5所示，P1階段電流曲線與坐標(biāo)軸所包圍區(qū)域面積與P2階段面積的比值為1.3，但此期間排水非常緩慢，電極轉(zhuǎn)換的效果已不明顯。隨著不斷的排水，模型盒中土體的含水率不斷降低，土體逐漸固結(jié)，能夠在較短時(shí)間內(nèi)排出土體的水份越來越少。而轉(zhuǎn)換電極后電流逆向，由于電極轉(zhuǎn)換的頻率過快，土中水需在下一次電極轉(zhuǎn)換之前穿過固結(jié)區(qū)域排出，一旦含水率降低到某個(gè)程度，土中水在電極轉(zhuǎn)換時(shí)間內(nèi)來不及排出，此后的電極轉(zhuǎn)換就失去意義，反而更加浪費(fèi)電能，不會(huì)對(duì)電滲排水做任何貢獻(xiàn)。

從離子角度推斷，由于電極轉(zhuǎn)換，初始電滲階段陰陽極聚集的離子在反向電勢(shì)和正向電勢(shì)間不斷轉(zhuǎn)換角色，P2—P1電流依然會(huì)突升，P1—P2電流依然會(huì)突降。因?yàn)樗肿有枰獏R聚到一定量才能排出，否則只會(huì)粘在土體表面。由于之前的排水作用，土體中的離子不斷減少，每次電極轉(zhuǎn)換陽離子帶至陰極的水分子量已經(jīng)達(dá)不到能夠排水的臨界值。

由于模型盒7.5～15 h內(nèi)一直沒有水排出，所以在15～16 h之間將電壓從25 V升至30 V，電流曲線如圖6所示。電流經(jīng)過一段時(shí)間陡增之后開始陡降，原電流最小值保持在0.05 A之上。但此次電壓升高后，電流最小值降至0.025 A左右。而且盡管升高電壓至30 V，模型盒內(nèi)仍未出現(xiàn)排水。由此可見，在排水減少的情況下升高電壓對(duì)增大排水沒有效果，反而會(huì)造成電流的降低。

圖6 電極轉(zhuǎn)換15～19 h電流曲線

為驗(yàn)證在以等時(shí)間為周期的電極轉(zhuǎn)換試驗(yàn)后期采用增大電壓方式反而引起電流下降這一現(xiàn)象，筆者又進(jìn)行了一次以10、20、30 min為等時(shí)間周期的電極轉(zhuǎn)換試驗(yàn)，得到類似效果。以10 min為例，在排水趨于斷流的情況下(圖7中約13 h附近時(shí))將電壓由25 V升為30 V，電流經(jīng)歷了與首次試驗(yàn)類似的變化。

圖7 補(bǔ)充電極轉(zhuǎn)換試驗(yàn)電流曲線

從離子角度推斷，電壓的升高會(huì)加快土體中離子運(yùn)動(dòng)的速度，同時(shí)，一些靠近帶負(fù)電荷的黏土顆粒表面的陽離子在靜電引力作用下原本處于較穩(wěn)定狀態(tài)，但會(huì)由于電壓升高而遷移。土體無法立刻排水，這部分陽離子聚集在陰極附近，形成的反向電勢(shì)超過原電壓下產(chǎn)生的反向電勢(shì)，土體間的電壓反而降低，造成電流的降低。

3 結(jié)論與展望

本文運(yùn)用自主研制的電極轉(zhuǎn)換試驗(yàn)裝置進(jìn)行試驗(yàn)研究，對(duì)電滲試驗(yàn)裝置進(jìn)行了較為詳細(xì)的介紹，對(duì)電極轉(zhuǎn)換試驗(yàn)的電流曲線進(jìn)行了詳細(xì)分析與探討，得到了如下結(jié)論：

(1)在排水暢通階段進(jìn)行電極轉(zhuǎn)換會(huì)使電流升高，推斷是由于電極轉(zhuǎn)換后原來陰陽極離子產(chǎn)生的反向電勢(shì)變?yōu)檎螂妱?shì)，土體間的電壓突然增大，且能夠持續(xù)一段時(shí)間。因此在電滲排水板工程初期進(jìn)行電極轉(zhuǎn)換是可行的，可加快電滲的效率。

(2)在電滲后期排水不暢階段采用等時(shí)間周期的電極轉(zhuǎn)換效果不明顯，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整電極轉(zhuǎn)換時(shí)間周期。

(3)隨著土中離子含量的不斷減少，電極轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的電流提升導(dǎo)致來不及有效排水，此階段的電極轉(zhuǎn)換不僅毫無作用還會(huì)造成能耗的浪費(fèi)。同時(shí)，在此期間升高電壓反而會(huì)造成電流的下降，卻無水排出，進(jìn)一步浪費(fèi)能耗，因此不建議在電極轉(zhuǎn)換后期采取升高電壓的措施。

從本文的研究中發(fā)現(xiàn)等時(shí)間周期的電極轉(zhuǎn)換并不利于電滲后期排水，所以今后將對(duì)試驗(yàn)方案進(jìn)行改進(jìn)，進(jìn)行更深入的探究，以探求一種可長久促進(jìn)電滲排水的電極轉(zhuǎn)換方案。

[1] Kalumba D, Glendinning S, Rogers C D F, et al. Dewatering of tunneling slurry waste using electrokinetic geosynthetics[J]. Journal of Environmental Engineering(ASCE), 2009, 135(11): 1227-1236.

[2] 曹永華，高志義，劉愛民.地基處理的電滲法及其進(jìn)展[J]．水運(yùn)工程，2008，(4)： 92-95．

[3] Wan T Y, Mitchell J K. Electro-osmotic consolidation of soil[J]. Journal of the Geotechnical Engineering Division( ASCE), 1976, 102(5): 473-491.

[4] Gray D H, Somogyi F. Electro-osmotic dewatering with polarity reversals[J]. Journal of the Geotechnical Engineering Division(ASCE), 1977, 103(l): 51-54.

[5] Lo K Y, Inculet I I, Ho K S. Electro-osmotic strengthening of soft sensitive clays[J]. Canadian Geotechnical Journal, 199l, 28(l): 62-73.

[6] Yoshida H, Nakajyo, Nakayama M. Electro-osmotic dewatering under A C electric field with periodic reversals of electrode polarity[J]. Drying Technology, 1999, 17(3): 539-554.

[7] 王協(xié)群，鄒維列．電滲排水法加固湖相軟粘土的試驗(yàn)研究[J]．武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，29(2)：95-99．

[8] 奚正修．電滲噴射井點(diǎn)對(duì)淤泥質(zhì)粘土深層降水的作用[J]．施工技術(shù)，1983，(2)：7-12．

[9] 陳 卓，周 建，溫曉貴，等．電極反轉(zhuǎn)對(duì)電滲加固效果的試驗(yàn)研究[J]．浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版)，2012，47(9)：1579-1584．

[10]陸建偉．電滲中電化學(xué)現(xiàn)象的試驗(yàn)研究[D]．武漢：武漢理工大學(xué)，2011．

[11]李 瑛．軟黏土地基電滲固結(jié)試驗(yàn)和理論研究[D]．杭州：浙江大學(xué)，2011．

[12]李 瑛，龔曉南，焦 丹，等．軟黏土二維電滲固結(jié)性狀的試驗(yàn)研究[J]．巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2009，28(s2)：4034-4039．

Development of Soft Soil Electrode Conversion Device and Experimental Study of Equal Time Cycle Electrode Conversion

SHENYang,XUHai-dong,HUANGWen-jun,DUWen-han

(a.Key Laboratory of Ministry of Education for Geomechanics and Embankment Engineering；b.Geotechnical Research Institute, Hohai University, Nanjing 210098, China)

Electrode conversion can ease current decline in electro-osmosis and uneven strength. Choosing appropriate electrode conversion cycle time can get satisfying electro-osmosis treatment effect, but it’s difficult to find proper cycle time. To solve this problem, a test device was developed and an electrode conversion test was carried out to study equal time cycle electrode conversion with this device. Through the experiment it shows that: current increased in electrode conversion initial stage and could last for a period of time.The efficiency was not obvious in the late of equal time cycle electrode conversion.Taking up voltage in the late of electrode conversion when poor drainage did not change the effect and consumed more energy .So it wasn’t recommended to taking up voltage during this period.

electro-osmosis; electrode conversion; test device; equal time cycle

2014-06-04

2014-09-01

沈 揚(yáng)(1980-)，男，浙江杭州人，博士，副教授，研究方向?yàn)橥馏w本構(gòu)理論和地基處理(Email：shenyang1998@163.com)

長江學(xué)者和創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)發(fā)展計(jì)劃(IRT1125)

TU411

A

2095-0985(2014)04-0007-05