3　試驗結果分析

在進行電滲法和真空預壓聯合電滲法加固超軟土地基室內試驗時，對土體的孔隙水壓力、地基沉降進行監測；加固結束后，對土體進行十字板試驗，以測定加固后地基土體的十字板強度確定兩種方法的加固效果，通過計算耗電量分析兩種方法的經濟性。

3.1　土體加固過程中孔隙水壓力的變化

選用GKB-4500滲壓儀監測孔隙水壓力，使用前，將測頭煮沸半小時，并一直浸泡在水里，測頭在埋設前，外包兩層無紡布，無紡布和測頭之間為清洗的中粗砂，埋設時應帶著浸泡水放到埋設土體表面處，并迅速插入到土體內的設計標高點。電滲法加固超軟土地基時，孔隙水壓力的監測點布置，如圖2所示。

圖2中C1～C4為均勻布置的電極，C1、C3排為陰極，C2、C4排為陽極，17d后進行電極轉換，模型槽內共布設5個孔壓監測點，監測得到的地基土體孔隙水壓力變化如圖3所示。

由圖3可知，加固前，土體的初始孔壓與埋深成正比，埋深越大初始孔壓越大，0.6m深度處的初始孔隙水壓力小于1.1m深度處的孔隙水壓力，其數值呈2倍關系。電滲法加固軟土地基過程中，測得的孔隙水壓力波動較小，說明電滲加固過程中產生的超孔隙水壓力較小。

真空預壓聯合電滲法加固超軟土地基時，孔隙水壓力的監測點布置如圖4所示。加固超軟土地基的過程中監測的孔隙水壓力變化如圖5所示。

由圖5可知，加固前，土體的初始孔壓與埋深成正比，埋深越大初始孔壓越大，1.1m深度處的初始孔隙水壓力大于0.6m深度處的孔隙水壓力。在真空預壓聯合電滲法加固過程中土體產生的孔隙水壓力值波動較大，先產生負的超孔隙水壓力，當負孔壓達到峰值后，再產生正的超孔隙水壓力。

3.2　土體加固過程中沉降的變化

土體加固過程中的沉降監測裝置由鋼板條、沉降底盤、沉降桿及百分表四部分組成。鋼板條寬20cm厚10mm，為沉降監測的固定點；沉降底盤為10cm×10cm的鋁板；沉降桿為?=10mm的鋁管，沉降桿插入鋼板條的孔眼中；百分表固定在鋼板條上，以測定土體沉降，如圖6所示。

電滲法加固超軟土地基時，沉降監測點布置如圖7所示。監測得到的地基土體沉降變化如圖8所示。

由圖8可知，各測點沉降的一致性較好，沉降速率前期較大，后期有所減緩。電極轉換前，即通電17d后停電3d時，地基的沉降速率顯著減小。電極轉換之后，即20d時，地基的沉降速率顯著小于前17d的沉降速率。加固過程中，測得的地基平均沉降量為46.3mm。

真空預壓聯合電滲法加固超軟土地基時，沉降監測點布置如圖9所示。監測地基土體的沉降變化如圖10～圖12所示。

由監測得到的地基土體的沉降變化結果可知，沉降速率前期較大，后期有所減緩，真空預壓聯合電滲加固完成時的最終沉降量為149.6mm。

一般條件下用雙曲線法推算土體的固結度。本文選用的計算見式（1）：

由式（1）可得到式（2）：

式中　t——從滿載開始的時間；

S0——滿載時，即t=0（假定）時的地基沉降量；

S∞——地基的最終沉降量；

α、β——與地基及荷載有關的常數，圖解中實測線直線漸近線的截距和斜率。

對于實測沉降曲線，式中的t、St、S0均為已知數，僅α、β未知。由監測沉降結果，可根據圖解法求α、β值。

對平均沉降進行擬合得到的擬合曲線如圖13所示。

由平均沉降結果，推算電滲開始前土體的固結度為81.0%，真空預壓聯合電滲加固完成時的最終固結度為83.8%。

3.3　現場原位十字板剪切試驗強度分析

為了驗證兩種方法的加固效果，加固完成后對地基土體進行十字板剪切試驗，以測定不同位置不同深度處地基土體的強度。為了測定模型槽不同位置土體的加固效果，分別選用電極旁、異性電極間、同性電極間和四電極中心點位置進行十字板測點布置如圖14所示。土體的加固深度為1.2m，為了探究不同深度土體的加固效果，每個測孔沿深度方向作3個十字板強度測試點，其深度位置大約位于0.4m、0.7m和1.1m處，由于0.4m處的測試點入土深度太淺，不能反映真實的土體強度，因此選用0.7m和1.1m兩處的測試點作為最能反映土體十字板強度的測試點進行分析。

電滲法加固地基后十字板試驗測得電極旁、異性電極間、同性電極間和四電極中心點位置土體的強度如圖15～圖19所示。

由圖15～圖19可知，經電滲法加固后，超軟土地基土體的十字板強度均有所提高，但相對電極的位置不同，土體的加固效果不同，加固后電極旁V1、V6測點的十字板強度為9.21kPa、異性電極間V7、V8測點的強度為10.73kPa、同性電極間V2、V5測點的強度為7.52kPa、四電極中心點V3、V4測點的強度為8.42kPa。由此可知，當采用排間隔布置電極時，電滲法加固超軟土地基的效果與土體相對電極的位置有關，并呈現不均勻性，基本上異性電極間和電極旁土體的加固效果最為顯著，四電極中心點處加固效果次之，同性電極間土體的加固效果最弱，因此建議今后采用點間隔布置，有利于提高加固的均勻性。

由圖19可知，加固后0.45m以下土層十字板強度平均值由加固前的4.46kPa增長至加固后的8.97kPa，強度有所增長，但其增長幅度不大，這也與初始含水率過大有關。由于初始含水率較高，加固時間有限，雖然含水率有所降低，但幅度有限，而土體在較高含水率時，其含水率的降低對強度影響并不十分敏感。

真空預壓聯合電滲法加固地基后十字板試驗測得電極旁、異性電極間、同性電極間和四電極中心點位置土體的強度如圖20～圖24所示。

從圖20～圖24看出，經真空預壓聯合電滲法加固后，超軟土地基土體的十字板強度均有所提高，且相對電極的位置不同，除同性電極間的十字板強度最低外（平均為19.84kPa），其他位置的十字板強度在26.78～33.4之間，表現較好的均勻性，說明真空聯合電滲加固后，兩同性電極的中點附近強度較低，其他處強度較高。從深度上看，本次電極深度1.2m，最上端測點入土深度0.2m，因入土太淺，不能反映實際強度，所以此高程的十字板強度未記入，但檢測得到的深度0.4m、0.7m和1.2m處測點的十字板強度均表現較好的均勻性，說明真空預壓聯合電滲法沿土體深度的加固效果較均勻。

對比圖10和圖24兩種方法加固前后土體強度的變化可知，經真空預壓聯合電滲法加固后的地基強度高于純電滲法加固的地基；真空預壓聯合電滲法加固后地基提高的強度是純電滲法加固后地基提高強度的7倍；真空預壓聯合電滲法加固超軟土地基后，表層0.5m厚度范圍內的土體強度增長是純電滲法加固后的3倍，說明真空預壓聯合電滲法對于含水量過大的表層土具有顯著的加固效果，其加固效果受地基土體含水量的影響較小，從上、中、下三個部分來看，真空預壓聯合電滲法的加固效果明顯，且在測試范圍內土體加固效果較均勻，從圖中還可以看出，真空預壓聯合電滲法加固土體后，深度為0.4m和0.7m處土體強度較高，1.1m深度處強度略低，總體來看，相對于純電滲加固，真空預壓聯合電滲加固后土體的均勻性較好。

3.4　用電量分析對比

根據試驗過程中消耗的電流和電壓，可以推算出地基加固所消耗的電能。

根據公式（3），推算出采用純電滲法和真空預壓聯合電滲法加固超軟土地基時，消耗的總電量、土體總體積和平均能耗量見表2。

由表2可知，采用純電滲法加固超軟土地基的總耗電量為78.55kW·h，平均能耗量為21.12kW·h/m3；采用真空預壓聯合電滲法加固超軟土地基的總耗電量為157kW·h，其中電滲耗電量為105kW·h，抽真空耗電量為52kW·h，平均能耗量為42.20kW·h/m3，真空預壓聯合電滲法中電滲耗電量是純電滲法中電滲耗電量的1.33倍，真空預壓聯合電滲法土體加固后的強度提高值是純電滲法的7倍，說明在電滲加固前對土體進行真空預壓不但有利于電滲加固的順利進行而且還會極大的提高土體的加固效果，起到事半功倍的效果。