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土工织物和土工膜
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斜坡的电动强化
作者：J. Lamont-Black a, C.J.F.P. Jones b, *, D. Alder
传统的路堤稳定技术可以在施工过程中产生严重的环境影响经常留下一个荒凉的路基不适合野生动物和一个荒凉的遗产不堪入目的对当地居民。电动土工合成材料（EKG）加强坡是一个多元的治疗方法包括电渗透脱水；加固；排水
土壤改良。
该方法提供了经济和环境效益。本文提供了一个简要回顾的电动概念，因为它适用于失败的斜坡和说明了该方法的设计，分析，建设和验证的战略重要和环境敏感的公路路基。在边坡的加固中，在成本降低29%、碳足迹减少40%的同时实现了边坡的加固当与相邻路堤已修复一年前采用常规土钉。修复后的计划被授予土木工程师学会创新奖和绿色苹果奖卓越的可持续发展。
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1介绍：
电动现象对运输水的能力，带电粒子和自由离子通过细粒度的低液流
二百多年前，渗透性土壤被鉴定（罗伊斯，1809）。1939卡氏论证应用高含水量的细粒土的动电力导致在土壤中的有效应力的增加，通过负孔隙水压力的产生（Casagrande，1949，1952，1983）。卡氏采用电渗透增加土壤剪切强度，从而稳定陡峭的岩屑。类似的研究被公司的（1967）Chappell和伯顿（1975）描述，然而，广泛应用的电动稳定的斜坡已被限制，由于三个技术问题：
1。在不适当的岩土工程设置中的应用
2。边界条件无效控制
3。无效的电极
这些技术问题已经明显减少电动土工合成材料的开发（心电图）。
传统的土工合成材料是一种被动的或被动的角色，例如增强提供抗拉力，但只有在初始应变发生土工排水提供通道水，但不导致水流向排水沟。1994据推测，土工合成材料的新应用可能的话，如果他们能够提供一个积极的角色，开始生物，化学或物理变化的矩阵，它是安装以及提供所建立的功能。它显示这是可能的相结合的电动现象电渗透，电泳和相关的电动排水土工合成材料的传统功能，过滤，遏制和加固形成动电力学土工合成材料（心电图）。心电图的概念及其应用已作者描述了一些作者，其中包括（琼斯，1996；琼斯et al.，1997；纳特尔顿et al.，1998；上，1998；abiera et al.，1999；罗和琼斯，2000；Pugh et al.，2000；琼斯，2001；Hamiret al.，2001；琼斯和Pugh，2001；游et al.，2001；lamontblack et al.，2001；B，2002；咀嚼et al.，2004；洛伦佐等人。，2004；格兰丁尼et al.，2005；琼斯等，2005，2008；ritteronget al.，2008；拉蒙特等人，2010；琼斯等人，2011；卡鲁纳拉特纳，2011；庄et al.，2014；布尔日gastand et al.，2015；
拉蒙特布莱克et al.，2015；拉蒙特和琼斯。
电动土工合成材料（EKG）加固边坡是一多组分处理方法。治疗是由一对电动土工合成阵列安装（EKG）阳极和阴极电极（图1）。心电图电极的形成调节流体的多孔管状金属元素可以介绍。阴极是由土工排水用过滤元件来防止堵塞和包含在导电网格。一旦安装了阳极和阴极连接到计算机控制的直流电源供电的一段时间电动处理。电动土工合成材料强化的概念已失败或失败的斜坡描述的功能（2002），琼斯等人。（2005），壮族（2005），壮族等人。（2006），琼斯等。（2008）、琼斯（2011），该和吉里（2014），阿尔德等人。（2015）琼斯和拉蒙特（2015）。琼斯等人已经描述了斜坡的电动强化的经济效益和环境效益。（2014）。本文提供了一个简要回顾电动概念，因为它适用于失败的斜坡和说明的方法对设计、分析、施工和验证的一个获奖案例。
2电动土工合成材料加固边坡
电动土工合成材料的边坡稳定是一个多功能的系统由四个部分组成；脱水
电渗透；加固；排水和土壤改良。
在土壤中的一个外加电压梯度从阳极到阴极的电渗透流。通过排水阴极和阳极防止进水，有孔隙水压力的主要下降，这会导致立即有效应力增加。此外，离子迁移的胶结作用的阳极结果。胶结导致减少在可塑性和凝聚力增加的土壤水电渗法除去水和邻近的间质水。间质水由毛细管力控制。邻水分子由水分子组成的层状粘土颗粒电渗透可去除。把水退给粘土只能用极性的电渗透来实现逆转(Vesilund, 1994; Smith and Vesilund, 1995; Vesilund andHsu, 1997).
虽然大多数土木工程中使用的土壤适合电渗透治疗的接受标准的详细分析
已提供的功能（2002）（表1）。
电动处理离子迁移过程中的强化从阳极可以增强或控制通过选择与可选的阳极的结构和组合物调理液的使用。周围的阳极增加水泥阳极/土壤债券简称界面剪切强度（IFS）。胶结带还提供了改善土壤中的摩擦特性。增强的键增加了拉力的阻力在阳极/土钉和已被证明是永久性的（史帕克，1995）。
在动电处理过程中，水向阴极流动，导致边坡的排水。通过保留阴极为永久性土工排水，润湿了边坡是打击。它已被证明，排水的土壤在提高强度的规定作为有效的（heshmati，1993；琼斯，2010）。可以钻孔排水系统水平安装在斜坡降低孔隙水压力充分消除延迟坍塌的危险（岩土工程咨询集团，1993）。心电图阴极排水提供类似功能后电动治疗，但有附加的优势，包括一个过滤膜，以防止长期堵塞这是一个由哈钦森（1977）确定的关注。这个过滤器是由不锈钢网保护。此外，长度横向排水管可以延长所需的长度。
对于阴极，只有在电的阴极长度导电。
土壤物理化学变化对改变土壤的化学性质有有益的影响，包括胶结，沉淀，阳离子交换，和（在一些土壤）粒度分布的变化。理化效应的行动通常合并（在那里发生）增加土体抗剪强度参数（c0des和f0des），土壤刚度和减少土壤的可塑性（B，2002）。
电动治疗后心电图电极由一个补强筋改为土钉注浆管内。心电图阴极保留永久排水。选择电极的方向优化加固和排水功能（图）
3绿坡
A21干道是来自南方的主要支线英国伦敦。高速公路有斜坡故障的历史（Atkins，2002）。在2005个岩土工程资产检查确定160米路段7米的高路堤支持A21躯干路在个股绿色已经发展出一个支路故障。该网站是分类为高风险。失败是由于增加了水在软区域的压力，表现出降低的剪切强度内的边坡。
绿色是一股建立栖息地的睡鼠（受保护物种），因此，一个特别的关注是保存栖息地，特别是树木。电动土工合成材料加固技术是由英国高速公路局确定为对边坡失稳的经济解，因其使用小装置和低要求的植被清除，提供环境效益。没有需要的广泛的交通管理（车道封闭）的主要交通路线是一个额外的好处。
在进行任何补救工程之前进行实地调查完成了。这包括标准土壤的鉴定
材料的力学性能，但不包括形成斜坡的材料的动电特性（岩土工程有限公司，2009）。对确定材料性能的指标试验结果进行了总结路堤，连同手剪叶片的试验结果边坡上的基坑开挖，如表2所示。
斜坡中段断面的地质剖面图图2。路基材料包括三种材料：
镁（一）表层土壤（软质深棕色砂质粘土）。
镁（Ⅱ）公司橙棕色粘土褐色斑驳的橙色/灰色砂质砾质粘土）。碎石（细到
粗分角圆由火石和含砖碎片。
镁（Ⅲ）公司对硬的浅棕色粘土制成地（硬的光褐色斑驳的灰色砂质略含砾粘土）。碎石（细到粗分角圆由火石和含砖碎片。砾石的比例增加单位基地。
工程地质现场注记路基记录（图）。
测斜仪的读数显示连续运动
1.80米以下的地面水平向上地面匹配顶张力裂纹
与张裂缝和梯田在中间崖坡上
平坡型剖面
滑塌和拉裂的脚趾
地下水监测仪器记录水表
要在0.60-0.76米以下的地面水平。
4电动材料性能
为了进行电动治疗，详细介绍材料的动电特性获得的使用材料从试验坑中得到的每一个材料形成的斜坡。这些措施包括：电导率；电导率；电渗透性；可电渗固结，EO和后处理的可塑性指数，知识产权。
电导率，电子电导率，确定根据学士学位1377（BSI，1990）。来自于的电导率的值测试结果的范围25e54 mS/m（39.5e18.6嗯），这在陆地土壤电导率的范围被认为是适当的电渗处理（Casagrande，1983；米切尔，1993）。图3显示了电的关系含水量。它表示一组数据所制成的地面材料具有较高的导电性比现场威尔德粘土。从这些数据的导电性40毫秒/平方米或25微米的设计，采用了稳定化工作的电动处理阶段。
电渗透渗透系数为在一个适于渗透仪利用电渗流的helmholzsmoluchowski实测模型（斯莫卢霍夫斯基，1914）
（克）测试的结果显示在表3。比较公布的数据结果表明，路堤材料适合电动处理，即电位是在正常的陆地粘土材料的范围内（图4）。图4中的数据表明，可确定的值在股票的绿色材料低于那些记录米切尔和我（2005）。这可能是由于这样的事实后者是对饱和材料的测量。
基于测试结果的设计值电渗透渗透，可作为：
表3显示了电渗透固结试验的结果在罗斯利细胞（Hamir，1997；Hamir et al.，2002；琼斯，2001；肝硬化等，2005）。样品进行序列的电压梯度的应用前的阶段。这个在每个阶段中的空隙率的变化是类似于一个传统的固结试验。表4中的数据表明，在一个合并的电压梯度为50伏/米，在空隙率的变化是常数在0.03左右。在空隙率的变化产生的电渗透固结相当于增加有效压力（表5）。
结果表明，等效附加效应通过电渗在一维场60～80 kPa。这是比通常预计的这个电压一种材料，在接近饱和的材料上的梯度，可能是归因于部分饱和和随之而来的影响，这具有电渗透渗透性的值。
EO固结试验记录了20e50 %电流下降，平均下降36%。接触电阻系数根据设计中采用了0.6的电压折减系数带指示的范围由卡萨格兰德（1983）。
在一维线性电极布局，如在罗斯利细胞的最大孔隙水吸力，由电渗透作用发展通过esrig（1968）和米切尔（2005）。
表6比较了理论和实证的估计负孔隙水压力。这些数据被用于在选择一个代表附加费应适用于合并卸载残余剪切试验。
计算值使用esrig估计方法（1968），类似于与之比较的固结试验，这种差异可能与组合的柯，KH值相关的不确定性的责任，MV电压降（应用五）。一个保守的估计是60 kPa所采用的孔隙水压力达到了所有在EO固结试验材料。
一个设计减少孔隙水压力在电动处理，在股票绿色使用80伏的应用在一个
确定的是1.5e2.0 M电极阵列：
这是一个理论值，这是不可能得到孔隙空间中的水空化。因此一个保守的为100 kPa的负孔隙水压力值（水的空化压力）法（庄士敦，1978）。负孔隙水压力为：
综合卸载残余应力的应用剪切试验。
确定合并金额的价值可以被观察到。
电渗透固结试验结果表明，90%在40小时（表7）中可以实现合并。以
从电极间距50毫米的实验室到1.5米的完整的治疗需要一个系数，1500 /
50frac14;30。
因此，在电动处理阶段的股票，绿色的时间达到90%个巩固：
5.电动设计参数
对股票的环保状况的改善路基材料，可以实现由于电渗是基于电动处理实验室模拟试验的结果确定。五次测试路堤：
测试用的材料样品进行重塑的压缩成一个测试单元（图5）。测试运行15天，他们被拆除后，受到低应变率阳极的拉拔试验和材料进行强度和分类测试。记录阳极的质量损失。表8提供测试结果的摘要。
分类测试。记录阳极的质量损失。表8提供测试结果的摘要。
从实验室细胞测试的数据表明，在大多数情况下，电动治疗减少了可塑性指数，（激电），边坡材料：
镁（Ⅲ）的塑性指数是不受影响的电动治疗，但是引进的护发素显著减少。与F0的塑性指数的相关性图6。材料镁塑性指数的变化（
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