电渗法是一种通过在土体中插入电极驱动土体中水体自阳极往阴极渗流来加快土体排水的有效地基加固方法，但同样存在电极腐蚀、能耗大、成本高等缺点，导致其无法在工程中广泛推广应用。为此，近年来提出了真空预压、堆载预压与电渗联合作用的加固方法，并在现场试验中获得了成功。然而，电渗与其他工法联合作用机理目前尚未探明，缺乏相关的计算理论，同样制约了联合地基加固方法的应用。因此，在已有电渗加固法研究的基础上，本项目采用室内试验、理论推导和数值模拟相结合的方法，对电渗与其他工法联合使用的效果进行了评价，同时探讨了其相互作用机理，在此基础上开展了计算方法研究。主要成果包括：通过真空电渗联合振动挤密的室内模型试验，探讨了真空-电渗-动力机密三者的联合作用机制，表明动力挤密具有增大渗流路径水头差、闭合电渗产生的裂隙、以及降低单位排水量的电渗能耗等作用；推导出考虑真空预压联合电渗加固过程中有效电势衰减与井阻效应的二维平面解析解，研究了有效电势衰减速率、残余电势以及真空度沿排水板的折减率对真空预压联合电渗加固效果的影响；同时考虑水平和竖向渗流、涂抹效应、加载速率以及附加地基应力分布等影响因素，提出了真空堆载预压联合电渗加固法的轴对称解析解；考虑土体容水度及渗透系数随饱和度的变化，推导出非饱和土的一维电渗排水解析理论，给出了电渗过程中土体排水量和含水率变化的直接计算公式；考虑电渗过程中土体的产热效应及其对土体渗流和变形的影响，建立了基于水-热-力耦合作用的真空堆载预压联合电渗固结排水的多场耦合数学模型，开发了相应的有限元计算程序，表明忽略温度的影响将低估电渗产生的地基沉降和排水量。本项目研究成果尽可能考虑了电渗加固过程中的影响因素以及存在的参数非线性问题，为真空堆载预压联合电渗加固工程以及土壤修复工程的设计提供了更简便、更符合实际的计算方法。 2100433B

真空堆载预压联合电渗处理软黏土地基的方法是近年来新提出的地基加固方法，通过结合真空堆载联合预压法和电渗法的优势，不仅能够加快地基固结速率，还能显著提高土体强度，但目前对其加固机理和计算理论缺乏研究。本项目拟通过物理模型试验，揭示真空堆载预压联合电渗法的加固机理及影响因素；在砂井固结理论和电渗固结理论的基础上，推导出复杂边界条件下的真空堆载预压联合电渗法的饱和固结解析理论；基于多相孔隙介质理论建立真空堆载预压联合电渗法的非饱和水气二相流固结理论，并对其数值计算方法进行研究，开发相应的计算程序；之后，对真空堆载预压联合电渗法处理软黏土地基进行理论分析及数值模拟，评价其加固效果。本项目研究可为真空堆载预压联合电渗法的推广应用提供理论依据，并进一步提高地基处理的计算理论水平。

随着社会经济发展和基础建设的要求，电渗固结逐渐成为有巨大潜力的软土固结脱水高效处理技术。本项目通过一维土柱电渗试验，分析土体物理力学、水力学、电学性质的相关关系；研制二维物理模型试验系统，进行电渗固结试验，研究电场、流场和位移场耦合效应；建立非线性多场耦合电渗固结数学模型，开发有限元数值计算软件，模拟电渗固结过程中的电场、渗流、孔压变化和土体变形规律，与模型试验成果和现场实测数据对比分析，深入认识电渗固结机理，具有重要的学术价值。采用开发的有限元分析软件，结合模型试验和现场试验成果，分析复杂边界条件下电渗固结过程中土体物理力学参数和电场参数的变化规律，预测孔隙水压力、土体变形和工程性质变化过程，研究电渗固结效率的主要影响因素，提出电渗固结技术的优化设计方案，应用于软土地基处理等工程实践，有广泛的工程实用价值。

随着社会经济发展和基础建设的要求，电渗固结逐渐成为有巨大潜力的软土固结脱水高效处理技术。本项目通过一维土柱电渗试验，分析土体物理力学、水力学、电学性质的相关关系，提出了电渗参数随土体孔隙比变化的非线性经验公式；研制轴对称物理模型试验系统，可以进行电渗固结与其它处理技术耦合的模型试验，实时监测电压、孔隙水压力、土体位移等物理量的变化特征，研究电场、流场和位移场耦合效应；建立三维非线性多场耦合电渗固结数学模型，采用土体位移、总水头和电势作为基本未知量，并针对常见工程实际情况对理论模型进行简化，推导了不同边界条件下的孔隙水压力和固结度时空变化过程的解析解；开发有限元数值计算软件，模拟电渗固结过程中的电场、渗流、孔压变化和土体变形规律，与模型试验成果和现场实测数据吻合良好，表明软件可以合理描述电渗固结过程。本项目研究深入认识电渗固结机理，提出非线性多场耦合电渗固结了理论模型，具有重要的学术价值。采用开发的有限元分析软件，结合模型试验和现场试验成果，分析复杂边界条件下电渗固结过程中土体物理力学参数和电场参数的变化规律，预测孔隙水压力、土体变形和工程性质变化过程，研究电渗固结效率的主要影响因素，提出电渗固结技术的优化设计方案，应用于软土地基处理等工程实践，有广泛的工程实用价值。 2100433B