ЭЛЕКТРООСМОТИЧЕСКИЙ СПОСОБ ВОДОПОНИЖЕНИЯ

Электроосмотическое водолонижение (или, как его иногда называют, электродренаж) применяют при необходимости водопонижения в мелкозернистых, илистых или глинистых грунтах, водоотдача которых столь низка, что обычные способы водопо-нижения становятся неэффективными.

Электродренаж основывается на электроосмосе, физическая сущность которого заключается в следующем. В массиве во­круг частиц грунта имеется слой воды, связанный с его по­верхностью и обычно отрицательно заряженный. На нем ле­жит более толстый слой воды (обычно он заряжен положи­тельно). Свободная незаряженная вода находится между по­ложительно заряженными слоями жидкости. При погружении в грунт электродов и подаче на них напряжения постоянного тока положительно заряженные молекулы подвижного слоя и заряженной свободной воды устремляются к отрицательному электроду.

Этим достигается нарушение состояния равновесия частиц грунта. В результате этого возможно, что под действием капиллярных сил молекулы воды придут в движение. Движение возникнет под действием положительной поляризации жидкой фазы в направлении катода. Это движение жидкой фазы грунта называется электроосмотическим движением. Кроме того, мельчайшие частицы грунта будут перемещаться к аноду. Это движение называется электрофорезом.

Воздействие постоянного электрического тока на грунт, как показывают исследования, приводит к увеличению электроосмотического водоотделения примерно в 100 раз по сравнению с водоотделением под действием гравитационных сил.

Электроосмотическое водопонижение приводит к заметному повышению прочности грунта на срез. Можно констатировать, что в местах расположения анодов несущая способность грун­та значительно повышается. Это упрочнение вызывается диф­фузией ионов металла в грунт и происходящими электрохими­ческими реакциями.

При применении алюминиевых анодов может иметь место упрочнение более рыхлых грунтов. При электролитическом разложении алюминия происходит высвобождение ионов, которые в результате ионной диффузии проникают в грунт. При соот­ветствующей длительности процесса диффузия ионов может происходить весьма далеко в грунт.

Упрочнение грунта происходит вокруг анодов благодаря образованию гидроксида железа или гидроксида алюминия, которые вследствие своих аморфных свойств способствуют об­разованию конгломератов из частиц грунта. Образующееся соединение слабо растворяется водой и приводит к упрочнению грунта вокруг анодов.

Используя этот физический процесс для увеличения водоот­дачи грунтов, обычные иглофильтровые установки оборудуют источником постоянного тока и соответствующей аппаратурой. В качестве положительно заряженных электродов-анодов ис­пользуют трубы. Для этого по периметру сооружаемого объек­та устанавливают два ряда электродов: с внешней стороны иг­лофильтры (катоды), из которых производят откачку воды, а с внутренней — металлические трубы — аноды.

Иглофильтры устанавливают по периметру сооружаемого объекта на расстоянии 0,75—1,5 м друг от друга и на расстоя­нии 1,5м от внешней границы сооружения. Глубина погруже­ния иглофильтров должна быть не менее чем на 3м ниже проектного пониженного уровня грунтовых вод. Электроды, со­стоящие из металлических труб, погружают по периметру объ­екта с внутренней стороны контура иглофильтров на таком же расстоянии друг от друга, как и иглофильтры. Электроды и иглофильтры устанавливают в шахматном порядке. Расстояние между рядами электродов и анодов (иглофильтров и труб) должно быть 0,8 м. Глубина погружения электродов должна соответствовать глубине погружения иглофильтров. Электроды должны выступать на 0,2—0,4 м над поверхностью земли.

Возможны и другие схемы расположения иглофильтров и анодов. На рис. 2.23, а показано двухрядное расположение, а на рис. 2.23, б — однорядное расположение анодов. Иногда аноды (металлические стержни) располагают в один ряд с иглофильтрами на половинном расстоянии между ними. Расстояние между рядами электродов (м)

,

где V — электрическое напряжение, j — плотность тока, А/м²; р — удельное электрическое сопротивление грунта, кото­рое колеблется в пределах 80 — 1500 Ом-м; — коэффициент расширения электрического поля (при B>S β = 2; при В<S,β = 3); S — расстояние между электродами в одном ряду, м.

Опыт показывает, что наиболее эффективно явление электроосмоса проявляется при напряжении электрического тока на электродах 15 — 150 В (по правилам безопасности предпочти­тельно напряжение не более 60 В), токе 10 — 30 А и плотности тока 0,5 — 4 А/м². Расход электроэнергии составляет около 108 МДж на 1м³ осушаемого грунта.

Рабочие, обслуживающие установки, должны работать в ре­зиновых перчатках и резиновых сапогах или галошах.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: