关于软粘土电渗加固机理的再探讨

本文是对《上海地质》1983年第4期刊载之“电渗机理的探讨”一文中存在的若干问题的讨论。主要有以下几方面:一、粘土颗粒吸附水膜的性质与电渗的关系带负电荷的粘土颗粒表面吸附着一层带正电荷的水膜组成双电层,水膜外层电位低于“大电动电位”的扩散层(即弱束缚水层)基本上是由静电作用形成的极性水分子组成。在有一定强度的直流电场中使其间的静电引力遭到破坏而转化成自由水分子被井点抽汲排出。同时铁制正极在水中也以低电位的二价离子溶出并置换了水分子中的氢,其作用可以电离方程表达为:[Fe~(2 )] [H~ ]~2[OH~-][Fe~(2 )][OH~-]~2 [H~ ]~2这两个氢离子各与一个     

电渗的电荷累积理论

基于模型试验中所观测到的电荷累积现象,提出了电渗的电荷累积理论。该理论以电荷守恒原理代替电流连续性原理,建立了电荷累积模型的微分方程。微分方程的解析解表明：电势在空间的分布是线性函数和三角函数的叠加,该分布最终趋近于Esrig理论所假定的线形分布。电势梯度随时间以指数形式消减,最终稳定于一个常数,电流和土体电导率随时间的消减形式与能级梯度理论近似一致。最后,通过观测电渗电流随时间的变化过程,对电荷累积理论进行了试验验证。     

电渗的二维固结理论

在Esrig一维固结理论的基础上,采用分块处理的办法,就阴极排水,阳极不排水;阴极不排水,阳极排水;阴极排水,阳极排水三种情况进行了二维固结理论的解析,证明了电渗最终产生的超孔隙压力可正、可负,其极值决定于两极所加电压大小,其分布与电压的分布和边界条件有关,和初始条件无关。     

岫玉染色机理的探讨

岫玉亦称岫岩玉,产于辽宁省岫岩县北瓦沟、刘家堡等地的白云岩中,颜色主要为深绿色、黄绿色、淡绿白色、黄色、红色及其他杂色,具有油脂光泽,微透明至不透明的致密块体。染色原料采用的是淡绿白色和黄绿色岫玉,只进行了一种褐色的染色。两种岫玉的染色效果相同,结果比较理想。     

缝合线形成机理的探讨

在概述缝合线特征的基础上,应用热力学原理论述了缝合线的形成机理,阐明了缝合线形成的温度、压力、深度等条件及其在地质工作中的应用。     

电渗固结中的界面电阻问题

结合试验对电渗固结中的界面电阻问题进行了详细的分析和探讨,提出了界面电压降假定,在该假定的基础上,经过一系列理论推导,给出了一个简洁的界面电阻表达式,这将有助于我们对电渗固结的电流以及能耗做出更为准确的估计。     

黄铁矿含金机理探讨

在大多数金矿床中,黄铁矿是金的主要载体矿物之一.本文从黄铁矿的晶体结构化学角度出发,分析了黄铁矿的晶体结构特点;探讨了金以An+和An-离子形式分别替代Fe2+离子和S2-离子的形成机理以及以可见金方式在黄铁矿中的赋存机制.通过分析,认为金在黄铁矿中的富集主要与黄铁矿的晶体结构有关,特别是与黄铁矿中的Fe-S、S-S、An-S和Fe-Au键的电子结构特点有关.     

室内水平电渗排水试验研究

根据多次室内试验,大致掌握了不同电势梯度下非饱和黏性土的水平电渗排水规律,从电渗排水量、排水速率、土体电阻、能量消耗、电渗透系数、耗能系数等方面对电渗进行曲线分析,通过分析大致判断电渗排水的终止条件,可以对未来电渗法的实际操作给出一定的理论依据.试验结果表明:随着通电时间的增加,土体的电阻增大,其电流减小,导致电渗排水的速率降低,出于节能的考虑,可以在电渗末期停止通电,这样做既节能又有利于电渗排水的效果.     

锡矿山锑矿成矿机理的探讨

矿田硫同位素特征反映成矿物质主要来源于地壳深部,可能与岩浆(混合岩浆)有关.区域地层的含矿性、包体成分、锑的地球化学性质和锑的动力学研究成果表明成矿热液是一种富含硅的碱性真溶液.运用热力学计算和趋势面分析方法,较系统地分析了成矿物质迁移、沉淀的动力学条件和物理化学环境.总结了成矿规律,并提出了在F_(75)与东部断裂之问,剪切带南,北两端延伸方向及其深部进一步找矿的建议.     

铀成矿机理的统一性探讨

为探讨不同类型铀矿床是否可能本质上都是地幔柱作用的产物,在“全球热液铀矿成因理论”和“热点铀成矿理论”等前人研究基础之上,结合岩浆岩锆石铀、钍含量研究初步揭示了：（1）铀、钍主要富集于外地核;（2）洋岛玄武岩、板内玄武岩、高分异花岗岩及伟晶岩型铀矿可能为地幔柱产物。对比国内多种类型铀矿床科研成果,总结发现有一定数量的铀矿床与洋岛玄武岩、板内玄武岩、A型花岗岩以及高分异花岗岩紧密伴生,成矿与成岩时空基本耦合。如四川攀枝花大田混合岩型铀矿和松辽盆地钱家店–白兴吐砂岩型铀矿伴生两类玄武岩;甘肃芨岭钠交代型铀矿和陕西商丹伟晶岩型铀矿区伴生两类花岗岩;粤北诸广–贵东花岗岩型铀矿区、赣南多类型铀矿区和江西相山、新疆白杨河火山岩型铀矿区伴生以上四类岩石类型。分析认为上述岩石类型可能是由地幔柱生成并起着导矿或导矿兼储矿的关键作用,据此提出铀矿“核源–地幔柱”成因认识,即：外地核是铀元素的主要发源地,地幔柱是铀运移的统一通道,铀成矿过程可能是外地核中的金属铀呈铀氢化物或铀合金氢化物等形式沿地幔柱上升迁移,直至在浅部地质体氧化聚集成固态铀矿物的过程。

     

煤的变形产气机理探讨

对煤在不同变形机制作用下的化学结构变化与产气等方面的研究成果进行了调研分析,对比总结了国内外有关煤的高温高压实验,提出了一些新的认识和研究方向。①研究表明,不同的变形作用,如脆性变形和韧性变形对煤分子的结构演化趋势和影响机理明显不同;②在煤的高温高压实验方面,许多实验过程都发现了气体的产生,但因实验设计温度过高,超过实验煤的热解甚至裂解温度,因此造成对产气机理的多解性,即气体是煤热解甚至高温裂解产生的,还是由于煤发生变形作用产生的,或者两者均有贡献。利用次高温高压实验探讨变形作用能否促使气体的产生是可行的。综合前人的研究成果认为,煤在构造应力作用下发生变形时能够产生气体,这可能是超量煤层气的来源之一。同时,产出的超量煤层气的赋存状态可能并非仅仅是传统观念的物理吸附,而可能是以低键能的化学键形式存在于煤体结构中。     

煤的变形产气机理探讨

对煤在不同变形机制作用下的化学结构变化与产气等方面的研究成果进行了调研分析,对比总结了国内外有关煤的高温高压实验,提出了一些新的认识和研究方向。①研究表明,不同的变形作用,如脆性变形和韧性变形对煤分子的结构演化趋势和影响机理明显不同;②在煤的高温高压实验方面,许多实验过程都发现了气体的产生,但因实验设计温度过高,超过实验煤的热解甚至裂解温度,因此造成对产气机理的多解性,即气体是煤热解甚至高温裂解产生的,还是由于煤发生变形作用产生的,或者两者均有贡献。利用次高温高压实验探讨变形作用能否促使气体的产生是可行的。综合前人的研究成果认为,煤在构造应力作用下发生变形时能够产生气体,这可能是超量煤层气的来源之一。同时,产出的超量煤层气的赋存状态可能并非仅仅是传统观念的物理吸附,而可能是以低键能的化学键形式存在于煤体结构中。     

SH固沙机理的微观探讨

SH是新型高分子固化材料,可用于广大沙漠区固沙,为环境修复材料。采用红外光谱,扫描电镜结合电子能谱等现代分析方法,初步揭示了SH固沙的本质,从微观上探讨了SH固沙强度形成的机理。研究结果表明,SH与沙子结合以后,SH本身的官能团对沙子没有化学键的结合,只表现出微弱的氢键及范得华力的影响;固沙强度主要是物理化学作用而形成的。氢键作用、吸附作用和絮凝作用等赋予了沙子很好的机械强度和优良的耐水性能而达到固沙的目的。     

石英含金体机理探讨

简要介绍了金在石英中的赋存状态和金的迁移形式；论述了金的电子结构及性质、二氧化硅的电子结构特点和石英晶体表面特征，并应用稳定配合物的18电子规则和晶体生长的界面相模型来分析和认识石英含金机理，通过分析研究后认为，石英含金不仅与石英的表面结构、内部缺陷和表面特征有关，还与石英生长的环境有关，尤其是与石英的表面键电子结构特点有关，并主要受石英晶体生长过程中的界面相控制；我们在寻找石英脉型金矿床和研究石英含金机理时，不仅要注意成矿流体特征，更要重视石英晶体生长过程中的界面相。     

电渗—强夯综合法加固软弱地基的实践

以珠海市红旗１１万Ｖ变电站场地软土加固处理工程为例，阐述了电渗－强夯综合法对软土的加固机理，即电渗快速静态降水，静力固结与强夯振协冲击动态疏干，动力固结密实有机结合，提高软土的抗剪力和承载力，剖析了凿井质量对固效果的影响，提出了保证施工质量的技术措施。     

电压对一维电渗排水影响的试验研究

在自制的模型箱中进行一维电渗排水试验,通过监测排水量、电势分布、含水率和电流来研究不同电源电压对电渗排水的影响。试验结果表明：较大的电压会导致排出单位体积水所需的能量消耗较高;较大的电压和较短的电渗时间会导致土体含水率分布异常,两极中间最高,阳极附近最低;排水量的逐渐减小是因为电极接触电阻的增大和电渗渗透系数的减小;电极和土体接触面上存在的接触电阻使得实际用于电渗的电压小于电源输出电压,而且电源电压越大,阳极接触电阻随电渗时间增加的速率越快,但是阴极接触电阻在高电压时缓慢增长,在低电压时迅速增大,而这与电渗排水速率有关。     

电渗法加固土体技术的探究与展望

总结并分析湛江港海淤电化加固试验,梳理电渗法加固土体技术发展,针对当前发展现状,提出电渗法加固土体技术的创新与发展应立足于推动地基处理技术进步和顺应时代发展需求,电渗法及其联合法加固土体技术应秉持跨专业共享发展理念,创新生态模式,建立土体处理+电渗的土体处理技术实用体系,使之在地基处理和环保领域获得广泛应用。     

电渗排水固结中电极材料的对比试验

采用辽宁沿海地区淤泥质软土对铁、铜、铝和新型复合电极等不同电极材料进行室内电渗排水固结试验,从有效电势、电流、排水量与排水速率、能耗、电渗后土体含水率和承载力等对电渗效果进行分析。新型复合电极材料是由碳纤维、塑料排水板与铁片组成,其充分利用各种材料的优点,既解决了铁与碳纤维直接相连通电后易断的问题,又解决了电极腐蚀严重的问题。多组试验结果表明：新型复合电极材料的电渗排水固结使土体的加固强度提升较高,且相对均匀,加固强度达到160 kPa以上的土体面积占加固总面积的75%,说明新型复合电极材料的优越性。金属电极的腐蚀较为严重,且主要发生在阳极。根据电渗后阳极的腐蚀比,新型复合电极的腐蚀量明显低于金属电极,且新型复合电极可提高加固效果,节约电极材料成本。