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研究生: 張家嘉
Chia-chia Chang
論文名稱: 以固定電流方式對高嶺土進行電滲透化學灌漿之行為探討
A Study of Electro-Osmotic Chemical Treatment for Kaolinite Using Constant Electric Current
指導教授: 歐章煜
Chang-yu Ou
口試委員: 林宏達
Horn-da Lin
簡紹琦
Shao-chi Chien
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 營建工程系
Department of Civil and Construction Engineering
論文出版年: 2009
畢業學年度: 97
語文別: 中文
論文頁數: 188
中文關鍵詞: 電滲透化學灌漿高嶺土鈣離子
外文關鍵詞: electro-osmotic chemical grouting, Kaolinite, Calcium
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  • 電滲透化學灌漿是一種針對黏性土壤的地盤改良工法,可增加軟弱黏土的強度。根據早期許多有效應用在地盤改良的電滲透化學灌漿試驗,得知陽離子交換以及產生沉積物對於強度有很大的影響,於是本研究首先嘗試使用固定電流的方式進行電滲透化學灌漿試驗,希望藉由統一試驗過程中所施予的總電量,來找出鈣離子在高嶺土中分布的情形、高嶺土含水量之變化及強度改良的真正原因。
    於是本研究設定以試驗時間的長短以及不同濃度的氯化鈣溶液作為試驗的變數,並對試驗的結果進行研究。結果顯示,以固定電流的方式進行電滲透試驗,電流量的大小將成為驅動土壤內部化學反應非常關鍵的因素。而土壤中的含水量與鈣離子含量為影響土壤強度的主要原因,當鈣離子含量增加的情況不劇烈時,土壤強度主要受到含水量下降而增強。


    Electro-osmotic chemical treatment is one of improvement techniques to improve the strength of soft soils. The purpose of this study is to find the calcium distribution in kaolinite, water content and point resistance from over the whole sample under the influence of constant current. Several concentrations of CaCl2 are injected from anode with different time durations to achieve the purpose mentioned above. The study has concluded that the volume of current would be a critical factor to drive the chemical reaction inside the soil. The water content and calcium distribution are the primary elements to determine the strength of the soil.

    中文摘要 I 英文摘要 II 目錄 III 表目錄 VI 圖目錄 VII 附錄 XII 第一章 緒論 1 1.1 研究動機與目的 1 1.2 研究方法 2 1.3 論文內容 2 第二章 文獻回顧 3 2.1 電滲透化學灌漿之發展歷史 3 2.2 電雙層理論 5 2.2.1 Helmholtz 電雙層理論 5 2.2.2 Gouy-Chapman 電雙層理論 6 2.2.3 Stern 電雙層理論 8 2.3 電力滲透現象 9 2.4 電力滲透理論 10 2.4.1 電力滲透流量理論 10 2.4.2 電力滲透壓密理論 11 2.5 電化學反應 13 2.6 電滲透化學灌漿之影響因子 15 2.6.1 電壓對改良強度之影響 15 2.6.2 覆土應力對改良強度之影響 15 2.6.3 化學藥劑之影響 16 2.6.4 土壤種類之影響 18 2.6.5 pH值之影響 19 2.6.6 電流種類之影響 20 2.7 電滲透化學灌漿相關研究 21 2.8 電滲化學灌漿之優缺點 22 2.8.1 電滲透化學灌漿之優點 23 2.8.2 電滲透化學灌漿之缺點 23 第三章 室內試驗計劃、儀器設備及試驗方法 25 3.1 試驗目的與計畫 25 3.1.1 第一類試驗之目的與計畫 25 3.1.2 第二類試驗之目的與計畫 26 3.2 土樣描述 26 3.3 小型電滲透化學試驗儀主體設備 27 3.3.1 第一類試驗的電滲透化學試驗儀主體設備 27 3.3.2 第二類試驗橫向電滲透化學試驗儀主體設備 28 3.4 加壓設備 28 3.5 電力系統 29 3.6 灌漿設備 29 3.7 即時監測計讀設備 30 3.8 儀器系統校正 31 3.9 試驗程序 31 3.9.1 第一類試驗之試驗程序 31 3.9.2 第二類試驗之試驗程序 33 3.10 電滲透化學灌漿試驗內容 35 3.10.1 第一類試驗之電滲透化學灌漿試驗內容 35 3.10.2 第二類試驗之電滲透化學灌漿試驗內容 36 3.11 強度改良效果評估試驗 37 3.11.1 試驗室圓錐貫入試驗 37 3.11.2 含水量試驗 38 3.11.3 感應耦合電漿原子發射光譜儀(ICP-AES) 39 3.11.4 pH量測法 41 第四章 試驗結果與分析 43 4.1 土樣基本物理性質 43 4.2 第一類試驗各項結果說明 43 4.2.1 試驗符號說明 43 4.2.2 試驗初始條件 44 4.2.3 電壓於試驗過程中之變化 45 4.2.4 高嶺土中鈣離子含量之分布情形 45 4.2.5 含水量隨時間的變化 49 4.2.6 改良強度分布情形 51 4.2.7 pH值分布情形 53 4.2.8 綜合說明 56 4.3 第二類試驗結果說明 58 4.3.1 試驗符號說明 58 4.3.2 試驗初始條件 58 4.3.3 電壓於試驗過程中之變化 59 4.3.4 高嶺土中鈣離子含量之分布情形 60 4.3.5 含水量隨時間的變化 62 4.3.6 改良強度分布情形 64 4.3.7 pH值分布情形 66 4.3.8 綜合說明 68 第五章 結論與建議 71 5.1 結論 71 5.2 建議 74 參考文獻 76

    1.王永華,「沈泥質黏土電滲透化學灌漿地盤改良之模型試驗」,碩士論文,國立台灣科技大學營建工程系,台北(2003)。
    2.王翊光,「沈泥質黏土電滲透化學灌漿改良之研究」,碩士論文,國立台灣科技大學營建工程系,台北(2002)。
    3.林智偉,「電滲透化學灌漿試驗程序之研究」,碩士論文,國立台灣科技大學營建工程系,台北(2006)。
    4.李盈瑲,「改良式電滲透化學灌漿模型試驗之研究」,碩士論文,國立台灣科技大學營建工程系,台北(2004)。
    5.李咸亨,「台北市區工程地質分區」,地工技術,第54期,第25-34頁,台北(1996)。
    6.吳偉特,「台北盆地地盤分區土壤之工程特性」,地工技術雜誌,第22期,第5-27頁,台北(1988)。
    7.張皓為,「電滲透化學灌漿高嶺土鈣離子分布之研究」,碩士論文,國立台灣科技大學營建工程系,台北(2008)。
    8.張絢翔,「沉泥質黏土電滲透化學灌漿地盤改良之現地試驗」,碩士論文,國立台灣科技大學營建系,台北(2003)。
    9.國地工程顧問有限公司,「台北市立龍門國民中學校地地質鑽探工程暨基地調查工作報告書」,台北(2000)。
    10.陸一民,「以電滲透法去除土壤中之重金屬與旋轉流動式電鍍試驗槽之研究」,博士論文,國立台灣大學環工所,台北(1995)。
    11.雄厚金,林天健,李寧,「岩土工程化學」,科學出版社,第391-399頁,北京(2001)。
    12.葉向陽, 「電誘滲透」,現代營建雜誌,第29期,第62-65頁(1982)。
    13.蔡青林, 「直流諧波電壓應用於電滲透化學灌漿地盤改良之研究」,碩士論文,國立台灣科技大學營建工程系,台北(2005)。
    14.歐章煜,「深開挖工程-分析設計理論與實務」,科技圖書,第44-48頁,台北(2002)。
    15.謝博庭,「高嶺土與氯化鈣在電場作用下之行為探討」,碩士論文,國立台灣科技大學營建工程系,台北(2007)。
    16.鍾春富,「軟弱土層電力滲透穩定分析」,碩士論文,國立成功大學土木系,台南(1995)。
    17.簡紹琦,「電滲透化學灌漿地盤改良之研究」,博士論文,國立台灣科技大學營建系,台北(2003)。
    18.簡紹琦,歐章煜,「電滲化學灌漿影響因子之探討」,第九屆大地工程學術研討會論文集,第A088-1至A088-7頁,桃園(2001)。
    19.簡紹琦、歐章煜,「電滲透地盤改良強度預測模式與行為機制之探討」,中國土木水利工程學刊,第十五卷,第三期,第93-106頁,(2003)。
    20.Bjerrum, L., Moum, J. and Eide, O. (1967). Application of electro osmosis on a foundation Problem in Norwegian quick clay. Géotechnique, pp. 214-235.
    21.Bergado, D.T., Balasubramaniam, A.S., Patawaran, and Kwunpreuk, W. (2000). Electro-osmotic consolidation of soft Bangkok clay with prefabricated vertical drains Ground Improvement, 4 (4), pp. 153-163.
    22.Burnotte, F., Lefebvre, G., and Grondin, G. (2004). A case record of electroosmotic consolidation of soft clay with improved soil-electrode contact. Canadian Geotechnical Journal, pp. 1038–1053.
    23.Casagrade, L. Loughney, R. and Matrich, M. A. (1961). Electro osmotic stabilization of a high slope in loose saturated silt. In Proceedings of the International Conference on Soil Mechanics and Foundation 19th Engineering. Parts, pp. 555-561.
    24.Chien, S. C. (2003). A Study of Ground Improvement Using Electroosmotic Chemical Grouting. Ph.D. Thesis, Department of Construction Engineering, National Taiwan University of Science and Technology, Taipei, Taiwan.
    25.Chen, M. and Ma, L. (2001). Comparison of Three Aqua Regia igestion Methods for Twenty Florida Soils. Soil Sci. Soc. Am. J. 491-499.
    26.Ei Naggar, M. H., Routledge, S. A. (2004). Effect of electro-osmotic treatment on piles Ground Improvement, 8 (1), pp. 17-31.
    27.Fetzer, C.A. (1967). Electro-osmotic stabilization of west branch dam. Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division, ASCE, 93(SM4), pp. 85-106.
    28.Fukue, M., Nakamura, T., and Kato, Y. (1999). Cementation of soils due to calcium carbonate. Soils and Foundations, Vol. 39, No. 6, pp. 55-64.
    29.Gray, D. H. (1970). Electrochemical hardening of clay soils. Géotechnique, 20, pp. 81-93.
    30.Helmholtz, H. (1879). Wiedemanns Annalen d. Physik. Vol. 7, pp. 137.
    31.Katti, R. K. (1967). Stabilization of Bombay marine clay with various inorganic additives. Proceedings of the 2nd South East Asian Confence on Soil Engineering, pp. 589-599.
    32.Lefebvre, G., and Burnotte, F. (2002). Improvement of electroosmotic consolidation of soft clays by minimizing power loss at electrodes. Canadian Geotechnical Journal, 39, pp. 399-408.
    33.Lo, K. Y., and Ho, K. S. (1991). Field test of electroosmotic strengthening of soft sensitive clay. Canadian Geotechnical Journal, 28, pp. 74-83.
    34.Mohamedelhassan, E. and Shang, J. (2003). Electrokinetics-generated pore fluid and ionic transport in an offshore calcareous soil. Canadian Geotechnical Journal, 40, pp. 1185-1199.
    35.Ozkan, S., Seals, K., and Gale, R. (1999). Electrokinetic stabilization of kaolinite by injection of Al and PO43 - ions. Ground Improvement, 3, pp. 135-144.
    36.Nobuaki O., Wanchai Y., and Takahiro N. (2007). Feasibility study on soil improvement using electrochemical technique. Construction and Building Materials 21, pp. 1046-1051.
    37.Paczkowska, B. (2005). Electroosmotic introduction of methacrylate polycations to dehydrate clayey soil. Canadian Geotechnical Journal, 42, pp. 780-786.
    38.Reuss, F. F. (1809). Mem.Soc.Imperiale Naturalistes de Moscow, 2, pp. 327.
    39.Rahimi, H., Mirzaii, F. Electro-osmosis irrigation (1997). Agricultural Mechanization in Asia, Africa and Latin America, 28 (2), pp. 9-14.
    40.Richard E. S., Krishna R. R. (2003). Effect of pH control at the anode for the electrokinrtic removal of phenanthrene from kaolin soil. Chemosphere 51, pp. 273-287.
    41.Srinivasaraghavan R. and Rajasekaran G. (1994). Electro-osmotic stabilization of marine clay with chemical piles. Journal of Ocean Engineering, 21, pp. 207-219.

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