基于杭州軟土的電滲遷移過(guò)程試驗(yàn)研究

陶燕麗，周建，龔曉南，祝行

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基于杭州軟土的電滲遷移過(guò)程試驗(yàn)研究

陶燕麗1, 2, 3，周建2，龔曉南2，祝行1

(1. 浙江科技學(xué)院 土木與建筑工程學(xué)院，浙江 杭州，310023；2. 浙江大學(xué) 濱海和城市巖土工程研究中心，浙江 杭州，310058；3. 浙江大學(xué) 軟弱土與環(huán)境土工教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州，310058)

為研究電滲遷移過(guò)程，進(jìn)一步揭示電滲機(jī)理，基于杭州軟土和自制電滲模型箱，分別采用鐵和石墨電極開(kāi)展室內(nèi)電滲試驗(yàn)，監(jiān)測(cè)重力排水、電滲排水以及電滲前后土壤中多種金屬元素含量的變化；監(jiān)測(cè)電流和排水量數(shù)據(jù)并據(jù)此計(jì)算電滲運(yùn)移量。研究結(jié)果表明：在電滲排水過(guò)程中，鈉離子和鉀離子質(zhì)量濃度比重力排水過(guò)程中的大得多，鎂離子和鈣離子質(zhì)量濃度則比重力排水過(guò)程中的小得多，說(shuō)明電滲法依賴(lài)雙電層中低階、小原子量反離子對(duì)水分的轉(zhuǎn)移作用，土壤本身物理力學(xué)性質(zhì)對(duì)電滲過(guò)程的影響主要通過(guò)雙電層體現(xiàn)。電滲運(yùn)移量對(duì)土壤含水率的敏感性與土壤類(lèi)型密切相關(guān)，而對(duì)同一類(lèi)土壤，其敏感性也可能會(huì)隨著含水率范圍的不同而呈現(xiàn)較大差異。在1.58 V/cm的電勢(shì)梯度下，杭州軟土電滲處理后的最終含水率為35%左右，說(shuō)明對(duì)于含水率小于35%的杭州軟土，電滲法效果不明顯，不推薦采用電滲法進(jìn)行處理。

杭州軟土，重力排水；電滲排水；離子遷移；電滲運(yùn)移量；含水率

電滲法是通過(guò)在插入土體的電極上施加低壓直流電，使得土體滲透排水、加速固結(jié)的一種地基處理方法[1?2]。電滲法中排水速率與土顆粒粒徑無(wú)關(guān)，相對(duì)傳統(tǒng)的地基處理方法，對(duì)于滲透性較小的軟土地基可在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到較好的處理效果，因此，電滲法曾一度引起人們的廣泛關(guān)注和研究，但其至今仍未得到推廣應(yīng)用。分析其原因，可能是對(duì)電滲加固機(jī)理研究不夠深入，導(dǎo)致該方法耗能較高，實(shí)踐效果不理想[3]。關(guān)于電滲機(jī)理，目前公認(rèn)的觀點(diǎn)是：離子在電場(chǎng)作用下拖拽周?chē)肿佣ㄏ蛞苿?dòng)，黏土顆粒負(fù)電性使得雙電層中陽(yáng)離子占多數(shù)，這就意味著黏土中陽(yáng)離子轉(zhuǎn)移的水分子比陰離子要多，宏觀上表現(xiàn)為在陽(yáng)離子遷移方向產(chǎn)生凈滲流，即電滲[4?5]。不同土壤類(lèi)型含有不同的離子成分，不同離子的遷移過(guò)程和對(duì)水分子的拖拽能力也可能千差萬(wàn)別[6]，這些都會(huì)對(duì)電滲效果產(chǎn)生較大影響，也意味著應(yīng)用電滲法時(shí)應(yīng)根據(jù)場(chǎng)地土壤類(lèi)型因地制宜，區(qū)別對(duì)待。因此，有必要對(duì)電滲中離子的遷移過(guò)程并進(jìn)而對(duì)電滲機(jī)理展開(kāi)深入研究，但目前這方面的文獻(xiàn)報(bào)道較少。GRAY 等[4]指出電滲運(yùn)移量(即單位電荷移動(dòng)時(shí)所轉(zhuǎn)移水的體積)是決定電滲效率和經(jīng)濟(jì)成本以及電滲適宜性評(píng)價(jià)的關(guān)鍵因素，并通過(guò)對(duì)室內(nèi)試驗(yàn)和已有文獻(xiàn)成果的分析總結(jié)得到不同土壤類(lèi)型和電解質(zhì)濃度下電滲運(yùn)移量與含水量的關(guān)系曲線，進(jìn)而提出可根據(jù)土壤含水量、離子交換力和孔隙水電解質(zhì)濃度開(kāi)展電滲適宜性評(píng)價(jià)。LOCKHART[7]分別采用鋁質(zhì)黏土和鈉質(zhì)黏土在不同電源電壓下開(kāi)展電滲試驗(yàn)，結(jié)果表明黏土顆粒對(duì)高階陽(yáng)離子的約束更強(qiáng)，也就是說(shuō)電滲中高階陽(yáng)離子的遷移能力較弱。SHANG[8]通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)監(jiān)測(cè)了電滲排水中離子成分的變化，發(fā)現(xiàn)電滲后Na+，K+和Ca2+的濃度明顯升高，SO42?和Cl?的濃度降低，其試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了上述電滲中離子的定向移動(dòng)規(guī)律。王協(xié)群等[9]監(jiān)測(cè)了電滲處理前后排出的水中Fe2+/Fe3+，Ca2+，SO42?和CO32?的含量變化，其結(jié)果表明電滲處理后陰極排水中各種金屬離子的濃度均比處理前的高。TUAN等[10]監(jiān)測(cè)了電滲中Na+和K+濃度變化，發(fā)現(xiàn)在電滲初期二者濃度不斷上升，到達(dá)峰值后下降直至試驗(yàn)終止。WU等[11]通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)電滲后采用銅電極時(shí)的陽(yáng)極土壤中的銅元素質(zhì)量濃度和采用鐵電極時(shí)鐵元素質(zhì)量濃度均比電滲前的顯著提高。WU等[6]指出Na+遷移是電滲排水的主要原因。前期研究[12?13]表明，不同電極材料的電滲效果會(huì)因采用土樣的不同而存在差異，這是不同的土樣礦物成分或離子組分不同所造成的，但其具體影響過(guò)程及作用機(jī)理還有待進(jìn)一步研究。以上研究表明，人們對(duì)電滲中離子遷移過(guò)程的研究還不夠深入。為此，本文作者分別采用金屬電極(鐵)和惰性電極(石墨)開(kāi)展室內(nèi)電滲試驗(yàn)，研究電滲中多種金屬離子的遷移過(guò)程，以期進(jìn)一步揭示電滲機(jī)理，為不同類(lèi)型土壤的電滲適用性評(píng)價(jià)和設(shè)計(jì)施工提供參考。

1 試驗(yàn)方案

1.1 試驗(yàn)裝置

圖1所示為試驗(yàn)裝置圖。試驗(yàn)?zāi)Ｐ拖渲饕稍嚇硬酆图劢M成。試樣槽用于裝載土樣，其長(zhǎng)×寬×高分別為190 mm×100 mm×100 mm，集水槽底部中央有1個(gè)小孔，匯聚在陰極的水通過(guò)該孔流到下面燒杯中，稱(chēng)燒杯質(zhì)量即可得到排水量隨時(shí)間的變化情況。其他試驗(yàn)裝置還有：穩(wěn)壓直流電源GW SPD?3606；電感耦合等離子質(zhì)譜儀(Agilent 7500a型，美國(guó)安捷倫公司生產(chǎn)，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于5%)，用于測(cè)量土壤和排水中金屬元素的質(zhì)量濃度(g/L)及質(zhì)量分?jǐn)?shù)(g/kg)，其中土壤需用標(biāo)定溶液稀釋后測(cè)量；電極板(厚度為 3 mm，長(zhǎng)×寬分別為100 mm×98 mm)，用作電勢(shì)的傳導(dǎo)體；土工布，用于過(guò)濾陰極排水。

試驗(yàn)土樣取自杭州董家路某一基坑工程，為典型杭州地區(qū)淤泥質(zhì)黏土。原狀土的基本物理力學(xué)性質(zhì)如表1所示。將原狀土與水充分拌合，制成試驗(yàn)所需含水量約為100%的飽和重塑土樣。

(a) 剖面圖；(b) 平面圖

表1 原狀土的基本物理參數(shù)

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)采用穩(wěn)壓輸出模式，電源、電壓參考文獻(xiàn)[6?14]，取值為30 V(電勢(shì)梯度為1.58 V/cm)。為確定合理的通電時(shí)間，本文作者開(kāi)展了預(yù)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)通電26~29h時(shí)每小時(shí)排水量低于總排水量的3%，故設(shè)置本試驗(yàn)通電時(shí)間為29 h。另外，為從離子遷移角度比較金屬電極和惰性電極電滲過(guò)程的差異并驗(yàn)證本試驗(yàn)規(guī)律的可重復(fù)性，分別采用鐵板(金屬電極)和石墨板(惰性電極)作為電極材料開(kāi)展2組電滲試驗(yàn)。

試驗(yàn)時(shí)，先取適量原狀土和水用電動(dòng)攪拌機(jī)充分?jǐn)嚢杈鶆?，制成重塑土樣，連接導(dǎo)線、電流表、電源和電極，在陰極包裹土工布，并且將兩電極適當(dāng)潤(rùn)濕后放入模型箱兩端，然后分層裝填土樣以消除土樣中的氣泡。將已裝填好的模型箱靜置24 h，讓土樣在自重下排水。24 h后，調(diào)節(jié)電源輸出至30 V，接通電路。此時(shí)稱(chēng)空燒杯質(zhì)量后將其置于集水槽出水口下，之后每隔1 h讀取電流表讀數(shù)并稱(chēng)量燒杯總質(zhì)量，每隔一定時(shí)間從燒杯中取適量水進(jìn)行元素質(zhì)量濃度測(cè)試。通電29 h后，停止試驗(yàn)，斷開(kāi)電源，分別在陰極和陽(yáng)極附近取適量土壤烘干后進(jìn)行元素質(zhì)量濃度測(cè)試。另外，還設(shè)置1組控制試驗(yàn)，其中土體僅在重力作用下排水，收集重力排水，并對(duì)其中的元素質(zhì)量濃度進(jìn)行測(cè)試。

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

土壤中常見(jiàn)的金屬陽(yáng)離子有Na+，K+，Mg2+，Ca2+，F(xiàn)e3+/Fe2+，Al3+和Cu2+，測(cè)量排水和土壤中這些元素的質(zhì)量濃度變化，而元素質(zhì)量濃度的變化即為離子遷移的結(jié)果，據(jù)此可分析相應(yīng)離子在電滲過(guò)程中的遷移規(guī)律，從而進(jìn)一步揭示電滲機(jī)理。

2.1 電滲排水與重力排水

為揭示電滲法和傳統(tǒng)地基處理方法所能轉(zhuǎn)移的土壤水類(lèi)型，又因試驗(yàn)中2種電極材料各時(shí)刻的元素質(zhì)量濃度在數(shù)量級(jí)上呈現(xiàn)出較好的一致性，故選取石墨電極通電6 h時(shí)測(cè)得的電滲排水中各元素質(zhì)量濃度與重力排水中的進(jìn)行比較，如圖2所示。從圖2可以看出：電滲排水中Na和K質(zhì)量濃度比重力排水中的大，其中前者的Na質(zhì)量濃度為后者的7.3倍，而電滲排水中的Mg和Ca質(zhì)量濃度與重力排水中的相比小3個(gè)數(shù)量級(jí)；對(duì)于Fe，Al以及Cu，在電滲和重力排水中三者的質(zhì)量濃度均很少?？梢?jiàn)，電滲排水和重力排水中各離子質(zhì)量濃度差異較大，電滲排水中Na+和K+質(zhì)量濃度比重力排水的大得多，Mg2+和Ca2+質(zhì)量濃度則比重力排水的小得多，但整體來(lái)看，電滲排水中總陽(yáng)離子質(zhì)量濃度比重力排水的要高。

上述試驗(yàn)結(jié)果可用黏土的雙電層結(jié)構(gòu)解釋。黏土顆粒的負(fù)電性使得極性水分子和反離子(如Na+，K+，Mg2+和Ca2+等)吸附在其周?chē)⒍ㄏ蚺帕?，形成雙電層結(jié)構(gòu)；越靠近土顆粒表面，水分子和反離子(陽(yáng)離子)排列得越緊密和整齊，活動(dòng)性也越小[2]，使得強(qiáng)結(jié)合水和弱結(jié)合水中的反離子濃度比重力水以及毛細(xì)水中的要高。重力式排水只能排出土壤中的重力水和少量毛細(xì)水，無(wú)法排出結(jié)合水，因而其離子質(zhì)量濃度較低。在電滲過(guò)程中，電場(chǎng)作用打破了雙電層的既有平衡，使得反離子發(fā)生重分布運(yùn)動(dòng)，并拖拽周?chē)乃肿赢a(chǎn)生定向遷移，因而電滲排水中勢(shì)必存在較多的反離子。這些試驗(yàn)結(jié)果從微觀離子遷移角度有力地驗(yàn)證了電滲機(jī)理，即電滲法依賴(lài)雙電層中反離子對(duì)水分的轉(zhuǎn)移 作用。

圖2 排出的水中各元素質(zhì)量濃度

圖3 電滲后土壤中Mg質(zhì)量分?jǐn)?shù)

圖4 電滲后土壤中Ca質(zhì)量分?jǐn)?shù)

另外還需指出的是，雙電層中陽(yáng)離子原子階和原子量越高，它與土顆粒之間的靜電引力越強(qiáng)，就越不易移動(dòng)，因而階數(shù)較低、原子量較小的離子遷移能力較強(qiáng)。程程[15]的研究結(jié)果表明黃棕壤膠體表面電導(dǎo)率隨陽(yáng)離子的變化由大至小為單價(jià)離子、二價(jià)離子、三價(jià)離子(Cu2+除外)。本文試驗(yàn)結(jié)果也顯示，電滲排水中Na+和K+質(zhì)量濃度大幅度增加。圖3~4所示分別為電滲試驗(yàn)后土壤中Mg和Ca的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。從圖3~4可以看出：鐵和石墨陰極附近土壤中Mg質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別是陽(yáng)極的5.2和1.6倍，相應(yīng)Ca的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為陽(yáng)極的4.1和1.9倍。不管是在電滲排水還是陰極附近土壤中其他元素(如Fe，Cu和Al)含量并未顯著增加，這說(shuō)明對(duì)于杭州軟土，電滲排水主要依賴(lài)于Na+，K+，Mg2+和Ca2+等離子，尤其是Na+和K+，而Fe3+/Fe2+，Cu2+和Al3+遷移能力較弱，對(duì)電滲效果貢獻(xiàn)較小。由此可見(jiàn)，低階、小原子量離子帶動(dòng)水分子的遷移是決定電滲法效果的關(guān)鍵。

關(guān)于Mg2+和Ca2+的試驗(yàn)結(jié)果，是因?yàn)殛帢O反應(yīng)形成的堿性環(huán)境使得其生成沉淀滯留在陰極，無(wú)法隨水排出，這一點(diǎn)從圖3~4也可以看出，即陰極附近土壤的Mg和Ca的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均比陽(yáng)極附近的高。

2.2 電滲運(yùn)移能力

由前述分析可知，電滲排水主要依賴(lài)于Na+和K+等低階、小原子量離子帶動(dòng)水分子遷移。為研究電滲中離子對(duì)水分的運(yùn)移能力，測(cè)量電滲排水中Na和K元素質(zhì)量濃度隨時(shí)間的變化，如圖5所示。其中鐵電極部分Na質(zhì)量濃度太高，超出儀器的最大限值 (800 g/L)，故只作超限說(shuō)明，并未標(biāo)示。從圖5可以看出：在初始階段，Na和K質(zhì)量濃度迅速上升，之后基本維持在恒定值，最后略有上升。Na和K質(zhì)量濃度初始迅速增加是因?yàn)榕懦龅乃袣埩粲胁糠种亓ε潘?，之后維持恒定則表明電滲排水中Na+和K+質(zhì)量濃度基本不變，也就意味著單位離子轉(zhuǎn)移的水分子數(shù)相當(dāng)，電滲后期Na+和K+對(duì)水分的運(yùn)移能力減弱，但減弱并不顯著。

由此可見(jiàn)，電滲過(guò)程中Na+和K+對(duì)水分的遷移能力變化較小，但這僅是基于單個(gè)離子的分析結(jié)果，不能完全代表總的電滲運(yùn)移情況。電滲運(yùn)移量是單位電荷移動(dòng)時(shí)所轉(zhuǎn)移水的體積，反映電滲過(guò)程中總的電滲運(yùn)移情況，宏觀上表現(xiàn)為排水速率與電流的比值。圖6所示為排水速率隨電流的變化情況，其中各點(diǎn)縱、橫坐標(biāo)的比值即為電滲運(yùn)移量。由圖6可知：試驗(yàn)前半段(＜17 h)，排水速率隨電流呈線性變化(圖中也給出了擬合直線，其斜率約為0.42 mL/(mA?h))，后半段(≥17 h)排水速率迅速下降。排水量的試驗(yàn)結(jié)果表明前半段鐵和石墨電極排水占總量分別為85.2%和81.9%，也就是說(shuō)，在電滲效果最為顯著的前半段，土體中的水不斷被排出，而其電滲運(yùn)移量并未隨之發(fā)生較大變化，反而在電滲效率較低的后半段電滲運(yùn)移量下降顯著。

1—石墨電極，Na；2—鐵電極，K；3—石墨電極，K。

圖6 排水速率隨電流的變化

不管是單個(gè)離子還是總的電滲運(yùn)移量的分析結(jié)果均表明，在排水效率和含水率較高的電滲主體階段，單個(gè)電荷對(duì)水分的轉(zhuǎn)移能力變化不大，而排水速率和含水率較低的后期階段電滲運(yùn)移量顯著下降。

3 討論

比較電滲排水和重力排水中離子濃度可知電滲法依賴(lài)于擴(kuò)散層中反離子對(duì)水分的轉(zhuǎn)移作用，而反離子存在于雙電層中，因此，可認(rèn)為對(duì)于特定土壤，其雙電層結(jié)構(gòu)是決定電滲法效率和最終效果的本質(zhì)因素，土壤本身工程性質(zhì)對(duì)電滲過(guò)程的影響也是通過(guò)雙電層結(jié)構(gòu)體現(xiàn)。例如土壤pH的降低會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)電位絕對(duì)值減小[17]，意味著擴(kuò)散層厚度減少，因而，低pH環(huán)境不利于電滲開(kāi)展。再如黏土礦物類(lèi)型，3種常見(jiàn)黏土礦物陽(yáng)離子交換容量(表示黏土礦物帶電性)排序由大至小依次為蒙脫石、伊利石、高嶺石，蒙脫石所帶負(fù)電荷最多，吸附較多陽(yáng)離子，雙電層中陽(yáng)離子濃度最大，因而，蒙脫土電滲運(yùn)移量最小。

另外，在排水效果最為明顯的試驗(yàn)前期，土體含水率較高，隨著電滲的開(kāi)展，土體含水率勢(shì)必不斷減少，其電滲運(yùn)移量變化較?。欢谠囼?yàn)后期，土體含水率較低，排水量也很少，電滲運(yùn)移量顯著下降。分析其原因，可能是在不同含水率范圍下，杭州軟土電滲運(yùn)移量對(duì)含水率變化的敏感性存在差異。在本試驗(yàn)前期土體含水率下，電滲運(yùn)移量對(duì)含水率的變化不太敏感，而當(dāng)含水率小于某一限值時(shí)，電滲運(yùn)移量會(huì)因含水率的降低而大幅度減少。GRAY等[4]還發(fā)現(xiàn)電滲運(yùn)移量對(duì)含水率變化的敏感性會(huì)因土壤類(lèi)型的不同而不同，例如對(duì)于同樣的含水率增量，伊利黏土的電滲運(yùn)移量增幅要比蒙脫土的大得多。由此可見(jiàn)，電滲運(yùn)移量對(duì)土壤含水率變化的敏感性與土壤類(lèi)型密切相關(guān)，對(duì)同一類(lèi)土壤，其敏感性也可能會(huì)隨著含水率范圍的不同而呈現(xiàn)較大差異。

圖7所示為軟黏土的導(dǎo)電機(jī)制[17]。采用土壤的導(dǎo)電機(jī)制可解釋電滲運(yùn)移量與含水率之間的關(guān)系。FRIEDMAN[17]提出軟黏土的導(dǎo)電路徑主要有3種(見(jiàn)圖7)：固?液串聯(lián)而成(途徑1)、孔隙水(途徑2)以及土顆粒(途徑3)。在電滲初期，土體含水率較高，處于飽和狀態(tài)或接近飽和狀態(tài)，主要通過(guò)途徑2傳遞電荷，水分相對(duì)移動(dòng)電荷是充足的，即各移動(dòng)電荷都能物盡其用；而隨著排水量增大，土體含水率不斷下降，電荷逐漸依賴(lài)土?水體系共同傳遞(途徑1)，其攜帶水分的能力下降，導(dǎo)致通電后期電滲運(yùn)移量降低。不同土壤類(lèi)型中途徑2與途徑1的分界含水率不一致。本文試驗(yàn)結(jié)果表明：在1.58 V/cm的電勢(shì)梯度下，電滲后土體平均含水率約為35%。在此含水率下，杭州黏土由途徑2轉(zhuǎn)為途徑1導(dǎo)電，繼續(xù)通電時(shí)土體幾乎不再有水排出，電滲運(yùn)移量較低。因此，可認(rèn)為杭州軟土的分界含水率約為35%。而對(duì)于含水率小于35%的杭州黏土，不宜采用電滲法進(jìn)行處理。

圖7 軟黏土的導(dǎo)電機(jī)制[17]

4 結(jié)論

1) 電滲排水中各元素質(zhì)量濃度遠(yuǎn)比重力排水中各元素質(zhì)量濃度高，說(shuō)明電滲排水依賴(lài)擴(kuò)散層中反離子(主要為低階、小原子量離子)對(duì)水分的轉(zhuǎn)移作用，雙電層結(jié)構(gòu)是決定電滲法效率和最終效果的本質(zhì)因素，土壤本身工程性質(zhì)對(duì)電滲過(guò)程的影響也是通過(guò)雙電層結(jié)構(gòu)體現(xiàn)的。

2) 在一定含水率范圍內(nèi)，杭州黏土電滲運(yùn)移量對(duì)含水率的變化并不敏感。電滲運(yùn)移量對(duì)土壤含水率變化的敏感性與土壤類(lèi)型以及含水率范圍密切相關(guān)。

3) 在1.58 V/cm的電勢(shì)梯度下，杭州軟土電滲處理后的最終含水率為35%左右，說(shuō)明當(dāng)杭州黏土含水率小于35%時(shí)，電滲法幾乎沒(méi)有效果。對(duì)于含水率小于35%的杭州黏土不宜采用電滲法進(jìn)行處理。

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(編輯 伍錦花)

Experimental study on transport process of electro-osmosis based on Hangzhou soft soil

TAO Yanli1, 2, 3, ZHOU Jian2, GONG Xiaonan2, ZHU Hang1

(1. School of Civil Engineering and Architecture, Zhejiang University of Science and Technology, Hangzhou 310023, China;2. Research Center of Coastal and Urban Geotechnical Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310058, China; 3. MOE Key Laboratory of Soft Soils and Geoenvironmental Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310058, China)

To study transport process of electro-osmosis and reveal electro-osmotic mechanism, laboratory electro-osmotic tests were conducted using a self-made model box and Hangzhou soft soil, with ferrum and graphite being the electrode materials. Mass concentrations of selected elements in the electro-osmotic drainage, gravity drainage as well as soil mass were monitored. Current and electro-osmotic dewatering were also monitored during the experiments to calculate electro-osmotic water transport per unit charge. The results show that mass concentrations of Na and K ions are much higher in electro-osmotic drainage than those in gravity drainage, while opposite results are obtained for Mg and Ca ions, which indicates that electro-osmosis technique has a dependency on the transferring of water by counters of low order and small atomic mass. Double layer constitutes the primary refection of the influence of soil physical and mechanical properties on electro-osmotic process. Sensitivity of the electro-osmotic water transport per unit charge to water content is closely related to the soil type, while for a given type of soil, this sensitivity may differ for varied range of water content. Under the potential of 1.58 V/cm, the ultimate water content of the deposed Hangzhou soft soil is 35%, indicating that the electro-osmosis technique is ineffective for Hangzhou clay with water content below 35%. It is thus not recommended to adopt the above technique to dispose Hangzhou clay with water content lower than 35%.

Hangzhou soft soil; gravity drainage; electro-osmotic drainage; ion migration; electro-osmotic water transport per unit charge; water content

10.11817/j.issn.1672?7207.2018.02.025

TU411

A

1672?7207(2018)02?0448?06

2017?03?25；

2017?05?28

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(41427802，41572299，51478425，41602308，51708507)；浙江省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(LQ17E090001，LZ13D020001，LQ13D020001)；教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計(jì)劃項(xiàng)目(NCET-11-1080)；浙江省“新世紀(jì)151人才工程”資助項(xiàng)目(12-1-076)；浙江省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院資助項(xiàng)目(2013W03)；軟弱土與環(huán)境土工教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(浙江大學(xué))開(kāi)放基金資助項(xiàng)目(2016P01)；浙江科技學(xué)院人才建設(shè)經(jīng)費(fèi)資助項(xiàng)目(F701104F05)(Projects(41427802, 41572299, 51478425, 41602308, 51708507) supported by the National Natural Science Foundation of China; Projects(LQ17E090001, LZ13D020001, LQ13D020001) supported by the Natural Science Foundation of Zhejiang Province; Project(NCET-11-1080) supported by the Program for New Century Excellent Talents in University; Project(12-1-076) supported by the “Program for 151 New Century Excellent Talents” in Zhejiang Province; Project(2013W03) supported by the Zhejiang Provincial Institute of Communications Planning, Design & Research; Project(2016P01) supported by the Open Fund of MOE Key Laboratory of Soft Soils and Geoenvironmental Engineering; Project(F701104F05) supported by the Scientific Research Staring Foundation of Zhejiang University of Science and Technology)

周建，博士，教授，從事軟黏土力學(xué)及地基處理等研究；E-mail：zjelim@zju.edu.cn