Elektroosmotyczne osuszanie gruntu w warunkach pola jednorodnego; próba ujęcia teoretycznego

• Autorzy: Hauryłkiewicz J.

Warianty tytułu

EN

Electroosmotic soil dewatering in homogeneous field conditions; an essay of theoretical approach

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Melioracja geotechniczna jest ulepszaniem podłoża gruntowego, najczęściej ze względu na posadowienie budowli. Jednym z dość skutecznych sposobów jest wykorzystanie zjawiska elektroosmozy. Jest to zjawisko elektrokinetyczne polegające na powodowaniu przepływu wody w gruncie przez pole elektryczne nałożone na określoną część ośrodka gruntowego (por. [2,6,7]). Zazwyczaj pole to ma stały w czasie gradient potencjału, a pod względem geometrii zbliżone jest do jednorodnego lub - rzadziej - do osiowosymetrycznego (por. [8]). Celem niniejszej pracy jest zaproponowanie dość prostego teoretycznego ujęcia elektroosmotycznej melioracji gruntu, które pozwoliłoby na prognozowanie przebiegu i efektów elektroosmozy na podstawie określonych parametrów wejściowych do obliczeń. W dalszych rozdziałach sprecyzuje się założenia przyjęte w rozwiązaniu, przedstawi się model procesu, przeprowadzi się analizy teoretyczne odnoszące się do zagadnienia płaskiego i przedstawi się wyniki teoretycznych obliczeń najważniejszych technologicznych parametrów elektroosmozy w trzech wariantach sieci elektrycznej. Zaproponowany model teoretyczny procesu elektroosmozy w zagadnieniu płaskim jest prosty i pozwala na obliczenie najważniejszych parametrów tego procesu. Podane wzory umożliwiają obliczenie nie tylko parametrów zakończonego procesu, ale także parametrów chwilowych, co jest istotne dla zaplanowania organizacji pracy (m.in. dobór pomp). Poza analizą pozostała kwestia rozstawu elektrod w rzędach zapewniającego dostateczne przybliżenie do modelu płaskiego. Wiele parametrów procesu zależy nie od bezwzględnych wartości oporności właściwej gruntu mokrego w stanie pierwotnym i gruntu osuszonego, ale od relacji między tymi wartościami. Energia zużyta na osuszanie określonej bryły gruntu praktycznie nie zależy od rozstawu rzędów elektrod, jeśli ten rozstaw przekracza 25 średnic katody. Rozstaw rzędów elektrod wpływa bardzo istotnie na czas osuszania gruntu. Otrzymane wyniki teoretyczne dokumentują pierwszy etap pracy nad zagadnieniem tytułowym i wymagają koniecznie sprawdzenia doświadczalnego.

EN

Electroosmosis appears today an efficient and relatively cheap way of fine wet soils improvement. In practice, implementation of electroosmosis bases on the professional skills and experience of the specialized geotechnical firm. In spite of that approach it is very interesting how theoretical findings look related to electroosmosis, because in related literature one hardly can find information regarding many parameters of the electroosmotic process. The aim of the paper is to fill the gap, to give useful theoretical solutions of this topic, which allow to form prognosis about proceeding and effects of electroosmosis process in space and in time basing on the input parameters for calculations. Simple flat case of the process is analyzed here. Firstly, some assumptions are made regarding soil and groundwater properties as well as electrical field imposed on the soil mass. Electric potential gradient is calculated on the base of the electroosmosis range and electric resistance of soil in the wet and in the dry zones. The Darcy's law of water flow through porous medium is used to work out the velocity of flow and the velocity of seepage. It is shown, that simple differential equation (14) governs the relationship between time of the process duration and the range of the improved ground. Volume flow and gathered water volume in the cathode pipes are then defined and rate of the process is formulated as well. Useful equations defining power and work of the electric current are worked out and an example of calculations is shown. Finally, some closing remarks are made, including very important request of the field verification of all theoretical findings. Final conclusions of this paper are: Proposed theoretical model of the electroosmosis process in the flat case is simple and allows to calculate the most important parameters of this process. Equations given in the paper allow to calculate not only the parameters of finished process, but also momentary parameters, which is very important for planning works organization (for example assorting pumps). The issue of distance of electrodes in rows which assures sufficient approximation to the flat model was not analyzed here. Many parameters of the process do not depend on absolute values of specific resistance of wet soil in a primal state and dewatered soil, but they depend on relation between those values. Energy used for dewatering particular soil solid practically does depend on spacing of electrodes rows, if his spacing is bigger than 25 times diameter of cathode. Spacing of electrodes rows influences very strongly time of soil dewatering. Theoretical results document the first stage of the research on the issue given in the title and they require experimental verification.

Słowa kluczowe

PL

osuszanie gruntu; melioracja geotechniczna; zużycie energii; elektroosmoza

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2002
• Tom: Tom 4
• Strony: 291--302
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz.

Twórcy

autor

Hauryłkiewicz J.

• Politechnika Koszalińska