可液化砂沉积物对反复电解引起的脱饱和作用的深度依赖性响应

《Scientific Reports》：Depth-dependent response of a liquefiable sand deposit to repeated electrolysis-induced desaturation

　　

摘要

将离散的气相引入饱和的沙土中会降低孔隙流体的体积模量，但深层沉积物对反复电解除饱和（EID）过程的响应在野外研究中的评估较为有限。此次野外试验持续了45天，包括三个每次12小时的通电周期，电流强度为3安培（A），周期间隔为15天，试验地点的细砂沉积物被认定为可液化类型。在深度分别为10米、15米和20米的位置安装了九个时域反射仪探头，用于测量经过温度校正后的体积电导率；另外三个观测井则用于监测地下水位的变化。利用现场砂土进行电阻率校准后得出：在第一个至第三个周期中，10米处的饱和度最低值分别为96.33%、95.50%和94.71%；15米处的相应值分别为97.66%、97.37%和97.15%；20米处的饱和度最低值分别为98.14%、97.94%和97.75%。相对于参考井，地下水位峰值从9.67毫米上升至14.63毫米。随着实验的进行，等效电路电阻逐渐增加，整个试验过程中消耗的总能量为46.26千瓦时。根据法拉第定律计算，每个周期的最大产气量上限为1.007摩尔。在整个试验过程中，体积电阻率和地下水位的变化具有重复性，其中电极上部的脱饱和程度最为显著。