ESTABILIZACION POR ELECTRO OSMOSIS (1) Amnart Rittirong y Shang Julie Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental, la Universidad de Western Ontario, London, Ontario, Canadá N6A 5B9 RESUMEN Este capítulo es una colección de aplicaciones in situ de electro-ósmosis en el mejoramiento del suelo como ha sido reportado en la literatura en las últimas décadas. Los criterios de selección son: 1. Debe ser un ensayo de campo in situ con el fin de mejorar las propiedades mecánicas del suelo (resistencia, deformación, composición química, etc), 2. Se debe incluir la documentación detallada de las propiedades de ingeniería del sitio, la configuración de la disposición de prueba, los registros de control y evaluaciones de desempeño y el consumo de energía. Los principios científicos de la electrocinética en medios porosos son revisados antes de las presentaciones de los casos. Se espera que este capítulo sirva como una guía para la futura investigación y las aplicaciones de estabilización por electro-osmosis de suelos blandos. 1. MARCO TEÓRICO Electro-ósmosis es una técnica utilizada para la consolidación y el reforzamiento de suelos arcillosos blandos saturados. Como se muestra en la Figura 1 (Shang, 1998), cuando una corriente continua (CC) de voltaje es aplicado al suelo a través de los polos de los electrodos, el agua de los poros del suelo se verán atraídos hacia la dirección del terminal negativo (cátodo) debido a la interacción del campo eléctrico, los iones en el agua de los poros y las partículas del suelo. Si el drenaje se proporciona en el cátodo e impedido (1) El presente texto es una traducción del artículo publicado por Amnart Rittirong and Julie Shang (2005) “Electro-Osmotic Stabilization”, ELSEVIER GEO-ENGINEERING BOOK SERIES VOLUME 3 Ground Improvement — Case Histories edited by EDITED BY BUDDHIMA INDRARATNA and JIAN CHU, como parte de trabajo de investigación para el curso de “Ingenieria de suelos aplicada a obras viales e hidráulicas” en el ánodo, la consolidación se inducida por electroósmosis, resultando en el suelo una disminución del contenido de agua, mayor resistencia al corte y baja compresibilidad. Además, las reacciones electroquímicas asociadas con un proceso de electro-osmosis altera las propiedades físicas y químicas del suelo y conduciendo a un aumento adicional en la resistencia al corte (Mitchell, 1993). Casagrande (1941, 1959) aplicó por primera vez la técnica de electro-ósmosis para fortalecer y estabilizar las arcillas limosas blandas a mediados de los años 1930. Desde entonces, las pruebas de campo exitosas han sido reportados que utilizando la electro-osmosis para fortalecer arcillas limosas y arcillas blandas sensibles, para estabilizar taludes y para reforzar pilotes de acero instalados en los suelos arcillosos (por ejemplo, Bjerrum et al. 1967; Casagrande, 1983; Lo et al, 1991). La consolidación por electro-osmosis ha sido considerada para proyectos que requieren una rápida mejora en las propiedades de los suelos arcillosos blandos. Cuando un cátodo abierto y condición ánodo sellado están presentes, una 4 6 presión negativa de agua de los poros 10 10 es generada en el suelo de la aplicación de un campo eléctrico de corriente continua. En una dimensión, la presión de poro generada por electro-ósmosis, ueo ( x, t ) , en una distancia x(m) para el cátodo está dada por (Esrig,1968) ueo ke wU ( x ) kh (1) Donde Ke (m² / SV) es la permeabilidad de electro-osmótico. Kh (m / s) la conductividad hidráulica γw (9,81 kN/m3) peso unitario de agua U(x) (V), el potencial eléctrico en x distancia al cátodo. La ecuación (1) indica la presión de poro inducida por electro-ósmosis es negativo y proporcional al potencial eléctrico (es decir, tiene una magnitud máxima en el ánodo y cero en el cátodo). Las presiones de poro negativos resulta en un aumento en el tensión efectiva en el suelo, dando lugar a la consolidación, como se describe en la teoría convencional de consolidación. Conocer la presión de poro generada por electro-ósmosis, la velocidad del tiempo de consolidación electro-osmótico puede estimarse por la teoría convencional de consolidación. La permeabilidad electro-osmótico, Ke, regula el flujo de agua en una masa de suelo bajo un gradiente eléctrico en una forma similar a como la conductividad hidráulica regula el flujo en el suelo bajo un gradiente hidráulico. Cuando tanto el ánodo y el cátodo están abiertas para el drenaje y el gradiente hidráulico se establece en cero, Ke se puede determinar midiendo la velocidad de flujo a través de un tapón de suelo mediante una relación empírica (Mitchell, 1993) qe ke E (2) Donde: qe es el vector de flujo de agua debido a un gradiente eléctrico (m / s) E el vector de intensidad del campo eléctrico, que se define como La Tabla 1 resume los rangos típicos de suelo y las propiedades eléctricas que son adecuados y se han utilizado por electro-osmótico consolidación. Es generalmente deseable para minimizar los efectos de calentamiento para reducir el consumo de energía. Los más predominantes electroquímicos efectos durante un proceso de electro-osmótico incluyen el desarrollo de un gradiente de pH. . En consecuencia. La corriente eléctrica también genera calentamiento.E U (3) El consumo de energía por metro cúbico de masa del suelo por hora se calcula a partir p E2 (4) Donde p es el consumo de energía de la unidad (kW/m3) κ la conductividad eléctrica del suelo (1/Ω-m). los ánodos metálicos se corroen en el ánodo. la generación de gases y de calor. Un modelo de consolidación de dos dimensiones electro-osmótico ha sido desarrollado por Shang (1998) que pueden tener los efectos tanto de la precarga y la consolidación de electro-osmótico en cuenta. Se ha encontrado que la aplicación de reversión de polaridad e intermitente (pulso) actual puede reducir gradiente de pH y la corrosión y aumentar la permeabilidad electro-osmótico del suelo. El oxígeno gaseoso es generado en el ánodo y el gas hidrógeno en el cátodo debido a las reacciones hidrolíticas. La ecuación (4) indica que el consumo de energía de tratamiento electroosmótico aumenta con la conductividad eléctrica del suelo y el campo eléctrico aplicado. La gravedad de estos efectos se relaciona directamente con la tensión aplicada y la corriente. El pH de agua del suelo se incrementará rápidamente a tan alto como 11 o 12 en el cátodo y disminuir a casi dos en el ánodo. 1996). Funcionamiento del sistema eléctrico en aplicaciones de campo El sistema de accionamiento eléctrico puede ser diseñado en base a los parámetros obtenidos a partir de pruebas de laboratorio y de la investigación . la conductividad hidráulica. Todos estos parámetros pueden ser determinados a partir de pruebas de laboratorio antes de la aplicación de campo (Shang y Mohamedelhassan. los parámetros necesarios para un análisis de trazabilidad incluyen la permeabilidad electro-osmótico. 2001). 1. intensidad de campo eléctrico E. ke. La Tabla 1 muestra los rangos típicos de los parámetros más importantes para los suelos que son adecuados para electro-osmótico tratamiento.. resistencia al corte. y el coeficiente de consolidación Cv. y el consumo de energía. kv. p.mejorando así la eficiencia de tratamiento electro-osmótico (Shang et al.2. La evaluación de la electro-osmótico consolidación en un suelo específica puede llevarse a cabo de acuerdo con el siguiente procedimiento: 1. κ. Determinación de los parámetros Además de las propiedades del suelo convencionales tales como la granulometría. la presión de pre consolidación. contenido de agua.1. conductividad eléctrica. 1991). Entre la realización más comúnmente utilizado materiales metálicos. 1983). 2001).geotécnica del sitio.. 1996). Mohamedelhassan y Shang. aproximadamente un campo eléctrico uniforme da los mejores resultados (Casagrande. En general. un menor voltaje aplicado a través de menor ánodo-cátodo espaciamiento es deseable para generar el campo eléctrico requerido. Shang et al. La capacidad de suministro de energía se puede estimar sobre la base de la conductividad eléctrica del suelo y electrodo de diseño. Por lo tanto. Se ha encontrado que una caída de tensión más dramático tiene lugar en los contactos sueloelectrodos en un alto voltaje aplicado. La separación típica entre ánodos y cátodos en la literatura osciló entre 1 a 3 m (Casagrande. Típicamente. También se observó que la caída de tensión en el interfaz suelo-electrodo se ve afectada por los materiales de los electrodos (Mohamedelhassan y Shang. 1991). 1983. el espaciado entre las barras de electrodos de la misma polaridad debe ser mucho menos que el espaciamiento de la polaridad opuesta. La profundidad de la inserción del electrodo debe ser igual al espesor de la capa de suelo para ser tratada. 1980. el polos electrodo consisten en varillas metálicas o tubos instalados verticalmente en el suelo a veces se pueden instalar drenajes verticales prefabricado en el cátodo como el canal de drenaje. La porción superior de los electrodos en contacto con la superficie del suelo o capa superior de drenaje debe ser aislada eléctricamente con un recubrimiento dieléctrico para evitar cortocircuitos debido a la presencia de agua superficial (Lo et al. Lo et al. 1983. el diseño y el espaciamiento de los electrodos y la tensión aplicada son de suma importancia para una aplicación en el campo con éxito. Para lograr un campo eléctrico aproximadamente uniforme. Los electrodos hechos de varillas de acero recubiertos de carbono y grafito se han utilizado en el laboratorio estudios para prevenir la corrosión de los electrodos (Lockhart y Stickland. y se debe prestar atención especial . 2001). los mejores resultados se registraron utilizando electrodos hechos de hierro y cobre en lugar de aluminio (Sprute y Kelsh. El material. lo que hizo el tratamiento menos eficaz (Casagrande.. 1984). (2003a. El conducto es de 3. CASOS HISTORICOS 2. 1967) Presa de West Branch es una presa de tierra compactada se encuentra en Río de Mahoning en el nordeste de Ohio.1. estabilización electrocinética química asistida se ha aplicado a suelos calcáreos costeros (limos y arenas) para la estabilización de las plataformas de petróleo (Mohamedelhassan y Shang. Más recientemente.S. Mitchell (1981. Sin embargo. U. el coste de los electrodos y la instalación también debe ser considerado. Shang et al. Van Impe (1989). 2. La presa es de 3000 m de largo y 24 m de altura. La estabilización electrocinético es un híbrido entre electro-ósmosis. 1993). La infusión de los productos químicos cierta estabilización en suelos arenosos y limosos se hace más eficiente por la aplicación de una diferencia de potencial eléctrico a la masa del suelo. El diseño final se basa en un balance del costo de los electrodos y la instalación de electrodos. En este capítulo. Navy (1983).5 m x 7. b). Para obtener información adicional.hecha para los materiales de electrodo y configuraciones.. Estabilización Electro-osmótico de la presa de West Branch (Fetzer. así como la eficiencia del tratamiento. EE. El procedimiento es más eficaz en los suelos limosos que de otro modo son difíciles de lechada ordinariamente.0 m. 2004a. El conducto de salida de hormigón se encuentra en el centro de la presa. Información en esta técnica se puede encontrar en Broms (1979) y Mitchell (1981). Broms (1979). consulte Arman (1978). 2003. Hausmann (1990) y Micic et al. b).UU. y lechada química. varios pruebas de campo bien documentadas usando electroósmosis para estabilizar suelos blandos de arcilla son revisados. Estos casos se han establecido como los ejemplos clásicos de las aplicaciones de la estabilización electro-osmótico. Cada conjunto estaba conectado . la abertura máxima en la junta fue de 22 cm. El relleno en la parte central era construyó rápidamente. el relleno de 4 m se removio para detener el asentamiento y la separación de las juntas. La resistencia del suelo y las presiones de poros de agua fueron investigados. y arena limosa que subyace a la capa de arcilla. La resistencia al corte sin drenaje del suelo era tan baja como 0. El 14 de noviembre. La construcción de la presa comenzó en mayo de 1963. El sitio del proyecto está cubierto por depósitos glaciales. Se encontró que 1 año después de que la construcción se detuvo. Mientras que el relleno se planteó desde El 999 pies (305 m El) a El 1007 pies (El 307 m). Tres juntas cerca del eje se rompieron. Una caída severa del conducto.por un collar de concreto. con un máximo la apertura de aproximadamente 2.2 TSF (19 kPa) y el factor de la seguridad de la pendiente fue de 1. Las grietas se produjeron en el cuerpo central de la presa. Piezómetros se instalaron en la capa de arcilla que subyace a la presa. con el lecho de roca de piedra arenisca en el una profundidad más allá de 32 m. La colocación de relleno fue cesado.0 simplemente lo hubiera sido imposible para elevar la presa de la altura de diseño como el factor de seguridad habría . La tabla 3 resume las propiedades del suelo. con 25 m de espesor de arcilla gris. La capa de arcilla se entremezcla por el cieno gris y arena limosa. la separación de la junta de conducción se detectó en el eje de la presa debido al asentamiento.5 cm. las presiones de poros excesivas por debajo de la presa todavía no estaba completamente disipada debido a la baja conductividad-hidráulico de la arcilla capa. 5 m se considera . los análisis preliminares indican que las bermas sería excesivamente amplia y bloquearia los canales de entrada y salida. la instalación drenajes de arena podría causar la inestabilidad temporal de la fundación. estabilización . El diámetro de 30 cm de drenes de arena con una separación de 1. Sin embargo. fueron considerados. Eventualmente. Medidas de remediación.sido 0. Sin embargo.62. como como bermas y drenes de arena. Cada cátodo consiste en un electrodo y un bombeo sistema que entren en un 35.electroosmótica fue seleccionado para estabilizar la presa como el mejor enfoque. Para reducir el presión artesiana en la capa de arena inferior. Las aguas abajo cátodos se deja abierta para aliviar la presión artesiana en la arena limosa inferior. Se utilizaron acero de los rieles del ferrocarril en las proximidades del conducto. fue de 3 3.0 x105 a 6. Los ánodos y cátodos se instala a través de agujeros taladrados 40cm de diámetro. El diseño de electrodos constaba de tres tiras de ánodos y cátodos más de un 230 x 300 m de area. Llegó a la conclusión de que la fundación de la presa puede ser estabilizado por proceso electro-osmótico. Antes de la represa fuera cerrado. . Una tira de 8 filas de 6 m de separación se ha instalado a lo largo del eje de la presa y una tira de 6 filas a 6 m de espaciamiento se instaló en el borde exterior de cada berma. Los ánodos se hicieron de 6. Casagrande de La Universidad de Harvard. Total de 660 ánodos y cátodos se han instalado 320.5 cm de diámetro. los cátodos de aguas arriba fueron sellados. La sección esquemática de la instalación se muestra en la Figura 5. La conductividad electro-osmótico. los cátodos de las bermas se han instalado en la arena capa. Los electrodos de cátodo constaba de 5 cm de diámetro tubos de acero.2 x105 cm / s computado sobre la base de 1 V / cm.5-cm de diametro doble extra-fuertes tuberías de acero negro con un tapón en la punta. ke. La viabilidad de la estabilización electro-osmótico fue investigado por L. La tensión en las proximidades de piezómetro 3DC varió de 40 a 56 V. Por lo tanto. El terraplén fue levantado a la cresta diseñado (El 1012 pies o El m 308) entre junio y agosto de 1966. El 10 de agosto de 1965. los niveles piezométricos en la franja reducida tanto como 6. 200 kW diez y dos generadores de 90 kW utilizado en la operación con capacidades de 11. el tratamiento se llevó a cabo en varios pasos. Después de la presión de poro por debajo de disminución de la berma aguas abajo. El 18 de septiembre. los generadores de energía se han instalado en la berma de la corriente. de alimentación continua con 50 a 70 V se aplica a la tira de aguas abajo. Dado que la potencia era insuficiente para abastecer a 150 V de todas las tiras de electrodos como se recomienda por L. el poder se trasladó a la cresta y las tiras de aguas arriba.000 A a 150 V. las vibraciones de los generadores aumentó significativamente el exceso de presión de poro por debajo la presa. Reducción significativa en los niveles de piezometricos se llevó a cabo durante el proceso de electro-osmótico. Los cambios de niveles piezométricos en El 890 pies (271 m El) se muestran en la Figura 6. 2500 A a 140 V y 950 A a 60 V.0 m en un mes cuando se aplicó 100 V. Casagrande. En la berma aguas arriba. En la franja de cresta. Desafortunadamente. se mueve aguas abajo. El 13 de febrero de 1966.0 m por mes.Inicialmente. el nivel piezométrico se redujo con un promedio de 2. El tratamiento en la cresta de la tira se completó en mayo de 1966. respectivamente. la tensión se incrementó a 150 V que . se aplicó energía a la banda cerca de la cresta bajo el conducto de salida para aliviar la presión de poro en esta área. Había dos de 300 kW. 1966. el recuperación de los niveles piezométricos fue relativamente baja. la tasa media de asentamiento fue 20 mm por mes. Después de retirar el relleno de 4 m de espesor en noviembre de 1964. Un factor de seguridad 1. respectivamente. todo el poder y el bombeo se detiene. De 30 abril-9 mayo 1966.inducen el aumento de los el nivel piezométrico en la vecindad de los cátodos en marzo de 1966. el análisis de estabilidad se llevó a cabo. Durante la estabilización electroosmótico.16 se logró a . La presion de poro aumento un poco. el terraplén fue levantado de El 995 pies (El 303) a El 1012 pies (El 308). la tasa promedio de asentamiento fue de 43 mm por mes. Después de la construcción se completó. luego disminuyó a 18 mm por mes. Esto indicó que el tratamiento se aceleró la consolidación de la fundación. Se encontró que el presiones de poro eran muy baja y muy alta en la vecindad de los ánodos y cátodos. Durante el período del 1 de junio 5 de agosto. El suelo más problemática era una capa de limo suelta y sensitiva justo por encima del lecho de roca en toda la zona cámara de carga. El diseño del tratamiento formado por cinco hileras dobles de electrodos instalados a lo largo de la pendiente tubería y dos dobles filas en la ladera de la cámara de carga.8 km parcialmente forrado.5:1 (horizontal: vertical) para alcanzar un factor de unidad de seguridad. 1976) El Canal Kootenay del proyecto hidroeléctrica se encuentra en el río en el sur de Kootenay British Columbia. El análisis de estabilidad de los taludes de la zona indicaron que la tubería de carga pendiente tuvo que ser excavada a 3. Cada fila doble consistía en una sola fila de ánodos y una sola fila de cátodos en un espacio de 3 m.partir del análisis en esfuerzos totales. El espesor del depósito varía de 16 m en el área de cámara de carga a 33 m en el área de la tubería de carga. Para el análisis de tensión efectiva. Las filas de ánodo se han instalado cerca de la . En general. el nivel freático se encontraba en torno a media profundidad de la capa de suelo.2. Las propiedades de los sedimentos sensibles se resumen en la Tabla 4. tubería de carga. La caída neta en la operación completa es de unos 75 m. En ensayos triaxiales consolidados no drenados. un canal de 4. Por lo tanto. suponiendo que el ángulo de fricción de 18°. algunas muestras eran tan suaves que cayó por sí mismos. cámara de carga una y cuatro compuertas de acero de la superficie partida hasta la central eléctrica con cuatro unidades de 125 MW. con encaramado agua en algunos lugares. 2. El proyecto consiste en una estructura de canal de toma cerrada cerca de Presa de Corra Linn. se decidió aplicar electroósmosis para aumentar la resistencia al corte y para reducir el contenido de agua del suelo. Canadá. el factor de la seguridad se calcula como 1. La secuencia de instalación del electrodo se muestra en la Figura 7.56. Este sedimento fue acostado plana con el espesor variable desde 2 hasta 12 m. Estabilización de talud por electro-ósmosis (Wade. Este depósito consistía en limo y limo arcilloso con intercalaciones de arena fina con un espesor hasta 2 m. superficie pendiente con el fin de inducir fuerza filtración hacia la pendiente. El agua subterránea se bombea desde el cátodo. La potencia se aplicó durante otros 7 días antes de la excavación se procedió al siguiente nivel. Los electrodos fueron instalados en el banco primero y el poder se aplicó durante 7 días. El agujero era lleno de arena. De cinco centímetros de diámetro de la tubería de acero fue utilizado para los electrodos. el suelo fue excavado con el nivel del banco de segundo para instalar los electrodos y los pozos de bombeo.5 cm se instaló en el cátodo con chorros de agua. Entonces. Una carcasa de 30. El tratamiento electro-osmótico se llevó a cabo en los pasos antes de la excavación. Un tubo eductor (bombeo tubo) y una perforada fueron colocados en la carcasa. La secuencia era continuó hasta el fondo de la pendiente. . No hay movimiento del talud significativa se registró en los marcadores instalado en la superficie del suelo. el movimiento del suelo se midió utilizando un sismógrafo portátil. Voladura de roca en el área de potencia causada las vibraciones en el limo. Debido a problemas operacionales y equipo. Para evaluar la eficacia del tratamiento electro-osmótico.67 x10 kWh. causadas por la alta resistencia eléctrica debido a la sequedad excesiva y la base efectos de cambio.000 m3. Caídas significativas en el nivel piezométrico se observaron en todos los piezómetros dentro de 3 días después de la tensión se aplicó. La velocidad de descarga del agua extraída fue de 270 l / min en las primeras semanas de tratamiento a cerca de 45 l / min antes de que el reproductor se apago. el nivel freático estaba a menos de 3 m por encima del lecho de roca y se mantuvo a ese nivel desde entonces. la . No hay movimiento de las paredes de la zanja se observó durante este período. Las velocidades más partículas registrados estaba en el intervalo de 5 cm / s. con el poder consumo de 2.El tratamiento se llevó a cabo durante un período de 9 meses. Las trincheras no se deformaron durante 3-4 semanas después de la excavación.4 millones de m3. El voltaje variaciones se ilustra en la Figura 8. el voltaje aplicado varía desde aproximadamente 95 a 175 V durante el tratamiento. Las muestras fueron tomadas de pozos y dos profundas fosas fueron excavadas. Después de 2 semanas del tratamiento. con el valor máximo de aproximadamente 9 cm / s y una aceleración máxima de 2. El caudal medio fue de 70 l / min con el total volumen de agua de 27. lo que indica que el tratamiento de electro-osmótico desempeñado un papel importante en la mejora de la resistencia al corte del suelo.8 g. Durante la operación de chorreado. El volumen de limo tratado fue de 6 aproximadamente 0. Después de que el talud fue cortado y cubierto por rocas de relleno. La caída de tensión significativa se encontró en los electrodos. La tensión de 120 V promedio fue de más de 9 meses. de septiembre de 1972 a finales de mayo de 1973. que fue llenado por limo vertiendo dragado del fondo marino en el agua. La inestabilidad fue causada principalmente por la suspensión de sedimentos 4 6 de baja permeabilidad ( 10 10 cm/s).000 toneladas de peso muerto. 2. Un terraplén de 8 m de alto y 60m de largo fue construido en la zona de la costa.filtración de las aguas subterráneas se midió en el pie de la pendiente. Consolidada-no drenada (CU) ensayos triaxiales se realizaron en muestras de tomado de las trincheras de prueba. Para estabilizar el talud. Por lo tanto.3. las tablaestacas se han instalado a través de la cresta para reducir las filtraciones y la punta para reducir la movimiento del terraplén. como se muestra en la Figura 9. El muelle se encuentra en parte en alta mar detrás de una ataguía celular de gran tamaño. El caudal máximo era aproximadamente 23 l / min ocurriendo durante la primavera. fue construido en Singapur. Sin embargo. incluyendo grandes grietas longitudinales apareció en el pendiente. ambos enfoques no podía detener el movimiento. Los resultados mostraron que el ángulo de fricción residual del limo aumentó de 2732 a 35 ° después del tratamiento. Las propiedades del suelo del subsuelo se muestran en la Tabla 5. Electro-osmosis aplicado a un terraplén inestable (Chappell y Burton. La inestabilidad desarrolló en el terraplén durante la deshidratación de la ataguía. . se decidió aplicar electro-osmótico estabilización. 1975) Un muelle con una capacidad de manejo de un buque de 400. En el sudeste de Asia. hay que reconocer que el poderconsumo está relacionada con la conductividad eléctrica del suelo.El consumo de energía es una cuestión principal en el análisis de viabilidad del tratamiento electroosmótico. Se tenía la impresión de que los consumos de energía para el tratamiento electro-osmótico eran relativamente elevados. el contenido de sal en . Sin embargo. 5 cm hechos de barras de refuerzo. en comparación con no más de 1% como informó que en algunos casos en Europa y América del Norte. La permeabilidad de electroosmótico. La profundidad de estabilización fue de 5 m (16. El voltaje aplicado fue de 90 V.5 pies) para incluir el terraplén y parte de la cimentacion. El espaciamiento entre los electrodos fue 3 m. se midió como 0.5x10-4 cm/sV. Ke. Un generador de soldadura portátil se utiliza como una fuente de . Por lo tanto. Antes de tratar el terraplén. En la prueba de campo. se perforó agujeros de 10 cm de diámetro a una profundidad de 5 m para ánodos y cátodos de diámetro de 2. Un flujo aproximado de 180 l/día fue obtenido. una prueba de campo ensayo fue realizado con el propósito de estudio preliminar.limos y arcillas está típicamente en el rango de 3-5%. Se estima que una tasa mínima deshidratación de 140 l / día era suficiente para secar el limo y retirar el agua se filtre en el suelo. el consumo de energía para el suelo en esta región podría ser mucho menor debido a la mayor conductividad eléctrica del suelo. Los electrodos fueron espaciados 3 m aparte. y la tasa de extracción de agua fue de 550 l / día. El diseño de la disposición de electrodos se muestra en la Figura 10. Se encontró que el suelo que rodea el ánodo se endureció irreversible debido al proceso electroquímica. la distancia entre el ánodo y el cátodo se incrementó. Cuatro grupos de electrodos fueron instalados.alimentación para suministrar un voltaje de 40 V y una corriente de 25-30 A. sólo dos grupos podría ser operado al mismo tiempo. Estos pares fueron operados alternativamente en intervalos de 1 día en las primeras etapas. El tratamiento se hizo funcionar durante 24 h. Cuando el movimiento de terraplen era más lento. Después de la eficiencia del tratamiento de electro-osmótico fue demostrado por la prueba de campo . que fue relativamente baja. la disposición de electrodos adoptado con un patrón de 4-6 ánodos en un semicírculo que rodea un centro cátodo en un radio de 12 m. Se encontró que se emitia gas hidrógeno en el cátodo cuando se extrae agua a la superficie. El consumo de energía fue solamente de 0.5 kWh/m3 del suelo. Debido a que la tasa de flujo fue de aproximadamente cuatro veces mayor que el valor de diseño. el movimiento del terraplén reducido de hasta 1 m /día a menos de 1 cm/día. . Como tabulan en la Tabla 5. a pesar de que no había dren de arena o tubería de plástico Después de 9 días del tratamiento electro-osmótico. la resistencia al corte de suelo tratado es más del doble y el contenido de agua disminuye de manera significativa. el intervalo se cambió a 3 días. Debido a la limitación de la fuente de alimentación. El sitio se encuentra a 21 km al sureste de Ottawa. El suelo blando se trató de las profundidades de 1. obviamente. Lo y Ho. 1980). pronunciandose una sensibilidad muy alta. 1991) Una prueba de campo se llevó a cabo en julio-agosto de 1989 para evaluar la eficacia de la estabilización electroosmótico en una arcilla blanda sensible en Valle de Ottawa.5 a 5. Las propiedades del suelo se presentan en la Tabla 7.2.5 m. Canadá. muchos deslizamientos de tierra han ocurrido en esta área. donde la resistencia al corte de veleta fue inferior a 20 kPa. La resistencia al corte remoldeados fue prácticamente cero. Prueba de campo de la electro-osmótico fortalecimiento de la arcilla blanda sensible (Lo et al. Las pruebas de corte de veleta in situ las y las pruebas de contenido de humedad se realizaron antes del tratamiento. sobre la unidad. El contenido promedio de humedad fue del 80%.4. El arcilla del mar de Champlain en esta región es bien conocido por su alta sensibilidad (Quigley. .. El índice de liquidez fue. Gloucester es un relleno de pruebas situado en Estación (SFC) en el que un terraplén de Canadá Fuerzas prueba fue construido en 1967. 1991. resistencia al corte de veleta. Los electrodos fueron limpiadas por lavado con agua.22 m de la corteza se considera de conductividad relativa. la fila A y la fila C fueron anódica . Los instrumentos fueron instalados para medir el asentamiento. Un tubo de cobre de 60. Para evitar cortocircuitos.3 mm de diámetro y fue utilizado como el electrodo. Por lo tanto.El detalle de los electrodos se muestra en la Figura 15. El electrodo fue diseñado en la forma en que el agua podía fluir a través el propio electrodo. En un principio. distribución de la tensión durante el tratamiento . El diseño de la instalación del electrodo se muestra en la Figura 16. la parte superior de 0. Durante la instalación de los electrodos. Nueve electrodos fueron instalados. el electrodo estaba aislado en la parte superior.3 m estaba aislado también. de arcilla se convirtió en lodo y lleno los electrodos. La parte superior 1. y para evitar cortocircuitos debido a las lluvias y las inundaciones. No fue perforado en el agujero en la porción de aislamiento . El electrodo se introduce en el suelo por una plataforma de perforación. el tubo fue perforado con el zapato de acero en forma de cono para facilitar penetración. la corriente disminuyó posteriormente. el agua comenzó a fluir de los cátodos. Debido a un aumento de la resistencia eléctrica del suelo. un voltaje de 25 V se aplica. Antes del tratamiento. y completado el 25 de agosto de 1989. mientras que la línea B era catódica (negativo). La instalación se completó en 2 semanas. El tratamiento se inició el 24 de julio de 1989.(positiva). que duró 32 días. Inicialmente. También fueron observado burbujas de gas hidrógeno. El voltaje se ajusta periódicamente para mantener la corriente de 40 A. La polaridad se invirtió a mitad del período de tratamiento. y luego la polaridad invertida se mantuvo durante 15 días. pero el el tratamiento. La polaridad inicial se prolongó durante 17 días. Aproximadamente 50 minutos después el tratamiento. el ánodo se llenó con agua. agua no se encontró durante . El oleaje reducido a acuerdo después de la inversión de polaridad. Puesto que la polaridad se invierte en el día 18. no significativo asentamientos aparecieron. El máximo asentamiento fue en el día 18 con 62 mm. En el cátodo.Los registros de asentamiento del terreno se muestran en la Figura 17. lo que hizo el asentamiento relativamente uniforme. un red de oleaje vertical antes de la inversión de polaridad era de 18 mm registrada en el indicador S4 . Al . 1 m rejillas cuadrados. La resistencia al corte se incrementó significativamente el plazo de 32 días. como se muestra en la Figura 18.05 m electrodo con 16% de aumento en el día 3. esta prueba de campo demostró que con el electrodo de diseño mejorado la resistencia al corte en la zona inactiva puede ser eficientemente mejorado.1 m de separación fue del 36%. la solución fue 38-68 mm. Aunque las aplicaciones anteriores se informó que el centro de la cuadrícula estuvo inactivo por un tratamiento electro-osmótico. A mitad de camino entre un par de electrodos de espaciamiento 3.05 m. respectivamente. la resistencia al esfuerzo cortante promedio fue de 50% y que de 6. Las variaciones de la resistencia al corte en diferentes lugares se muestran en las Figuras 18 y 19. . Sin embargo.final del tratamiento. Cuando la polaridad era invertida.05 y 6. Bjerrum et al. Se encontró que en los centros de 3. (1967) informaron que el tratamiento de una masa de suelo era no uniforme y que no se se incrementa la resistencia al corte en las proximidades del cátodo. el inversión de la polaridad mejorar la uniformidad de aumento de resistencia al corte. resistencia al corte aumentó de nuevo como se muestra en la Figura 19. Un aumento rápido en la resistencia al corte se produjo en el espaciamiento de 3. la resistencia al corte promedio del suelo después del tratamiento aumento a 24% y 23%. con un promedio solución de 51 mm. La acumulación de gas disminuye la eficiencia del tratamiento. (1967). No corte se observó reducción de la resistencia al corte. . Sin embargo. El gas en la parte inferior parte no podría ser liberado a la atmósfera. pero la resistencia al corte del suelo por debajo de una profundidad de 6 m no se ha mejorado. con electrodos perforados. Los perfiles de resistencia al corte en esta prueba de campo fueron diferentes de los reportados por Bjerrum et al.6 m. que embebido el electrodo hasta 9. las pruebas de corte de veleta se llevaron a cabo 43 días y 10 meses después del tratamiento. esta prueba de campo resultó en aumento de la resistencia al corte a lo largo de las profundidades de electrodos.Para investigar los efectos a largo plazo. La mejora de la resistencia al corte tiende a ser permanente. . mientras que el voltaje gradualmente se redujo a la mitad entre los electrodos. Los pozos de sondeo (EOS1 y EOS2) estaban en la mitad de camino entre los electrodos de 3.2 . Las muestras fueron recuperados a mediados de Octubre o alrededor de 11. este proyecto fue eficiente y económica. El tratamiento se interrumpió el 25 de agosto de 1989. Vale la pena señalar que no se requiere el bombeo de agua extraída. muestras fueron recuperados después del tratamiento hasta una profundidad de 6 m. Para investigar el cambio en las propiedades geotécnicas.De acuerdo con el registro de variación de voltaje. aproximadamente el 1% del coste total del proyecto de tratamiento. dos pozos fueron perforados y 127 mm de diámetro de tubo Osterberg. la caída de tensión en las proximidades del ánodo fue alta. El consumo de energía total fue de 2136 kWh.1 m espaciamiento.05 y 6. Esto es ventajoso en términos de ahorro de energía. Este indica que el consumo de energía en la vecindad de un ánodo es relativamente alto. Teniendo en cuenta el aumento de la resistencia al corte y el consumo de energía. . la presión pre aumentó hasta 50% y 30% para EOS1 y EOS2.y post-tratamiento de muestras son fusionado en una línea recta. La disminución en el contenido de agua es bastante uniforme con la profundidad. las envolventes de falla de pre. El cambio en el comportamiento al corte de la arcilla se ilustra en la Figura 20.5 m de profundidad. En 2.5 m. A 4.meses de suspender el tratamiento. Después del tratamiento. El cambio en la sensibilidad fue encuentra entre las profundidades de 3. Se concluyó que la resistencia al corte mejorada por proceso electro-osmótico es permanente debido al aumento de presión de preconsolidacion. la presión de preconsolidación aumentó hasta 85-70%. Las envolventes de falla en esfuerzos efectivos para el esfuerzo medio menor se expande significativamente debido a un aumento de la presión de preconsolidación. En el esfuerzo medio mayor. Los resultados de las pruebas de consolidación unidimensionales se muestran en la Figura 21. Ensayos triaxiales CU con medición de presión de poro se realizaron sobre muestras de suelo entre 3 y 4 m de profundidad.5 y 5 m. relación de vacios se redujo sustancialmente con un aumento de la presiónde preconsolidación. Pruebas de consolidación Unidimensionales se llevaron a cabo sobre las muestras a profundidades de entre 2.5 y 4. respectivamente. El contenido de agua disminuye aproximadamente 10%.5 m de profundidad. Se redujo de 100 a alrededor de 60. respectivamente. En consecuencia.3-2. El pH rápidamente aumentado en 1 día después de iniciar el tratamiento.5 y luego aumenta gradualmente a 10. Se encontró que los límites líquidos aumentó a un promedio de 50%. La salinidad del suelo después de tratamiento aumentó desde un valor inicial de 1.18 g / l. El valor aumenta con el incremento del potencial aplicado .5 antes de la interrupción del tratamiento. Después de la inversión de polaridad. el pH se redujo a 7. el aumento del indice plástico alrededor del 8%. o aproximadamente 70% de aumento. . mientras que el aumento del límite plástico fue insignificante.Algunos efectos sobre las propiedades físicas y químicas se investigaron también. El pH de agua expulsada desde el cátodo se ensayó inmediatamente en el campo. Esta se pueden adoptar para muchas aplicaciones de ingeniería geotécnica en la estabilización y el reforzamiento de una presa. terraplen.3. CONCLUSIONES Los casos historicos demuestran que el tratamiento de electro-osmótico es una técnica de estabilización de vital importancia. La reacción electroquímica aumenta el límite líquido. cimentacion y taludes. El proceso electro-osmótico induce cambios en las propiedades físicas y químicas del suelo. produce . El tratamiento se extrae agua del suelo e induce la presión de poro negativa. con costo efectivo para arcilla limosa blanda y de limo arcilloso blando. lo que resulta en asentamiento por consolidación y disminución del contenido de agua. (1959) Review of Past and Current Work on Electro-Osmotic Stabilization of Soils. Eng.cementación y la sensibilidad disminuye.. Moum. (1979) Problems and Solutions to Construction in Soft Clay. REFERENCES Arman. (1949) Electro-osmosis in soils. Casagrande. 733–740. p 30–51. pp. B. la estabilización de electro-osmótico debe dar contribución significativa a la ingeniería geotécnica. Div. La eficacia del tratamiento puede ser mejorar el diseño adecuado de los electrodos y por el esquema de polaridad eléctrica.A.B. Deutsche Wasserwirtschaft. II. (1967) Application of electro-osmosis to a foundation problem in a Norwegian Quick Clay. 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