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Zhuo, Z., Wei, J., Lin, J., Li, X., Jiang, F., Huang, Y., & Zhang, Y. (2024). Effects of electrokinetic stabilization combined with addition of calcium ions on soil shear strength characteristics in the hilly granitic region of southern China. Quarterly Journal of Engineering Geology and Hydrogeology, 57(4). https://doi.org/10.1144/qjegh2023-090
研究亮点
● 电动稳定技术显著提高土壤抗剪强度：研究表明，在中国南方丘陵花岗岩地区应用电动稳定技术显著增强了土壤的抗剪强度。通过引入电场，钙离子在土壤中得到有效迁移和分布，从而改善了土壤结构，提升了抗剪性能。
● 钙离子添加优化了电动稳定效果：实验结果显示，钙离子的引入在电动稳定过程中起到关键作用。钙离子能够有效填充土壤颗粒间隙，增强土壤的内聚力和稳定性，使得土壤的力学特性得到进一步优化。
● 电动稳定技术的适用性验证：研究验证了电动稳定技术在南方花岗岩风化土壤中的有效性。该技术特别适用于丘陵地带易滑坡、易沉降的土壤，能为土壤稳定提供有效解决方案。
● 实验方法创新：本研究在电动稳定实验中引入了定量的钙离子添加方式，并结合剪切试验与微观结构分析，综合评估了土壤在不同条件下的强度变化。该方法为后续相关研究提供了参考。
● 工程应用潜力：电动稳定技术结合钙离子添加可在道路建设、边坡加固等工程中应用，为改善不稳定土壤的强度提供了新的思路，具有较大的工程应用潜力。
编者按：今天我们讨论的这篇文章，可以说是土壤稳定研究中的一次创新。在丘陵花岗岩地区，土壤容易受到侵蚀和坍塌的威胁。面对这种环境，如何在不改变地形的前提下增强土壤的抗剪强度？本文提供了一条颇具创意的解决之道：电动稳定技术（EKS）+钙离子（Ca²⁺）添加。
EKS技术本身并不新鲜，但加上钙离子，这个“升级版”操作，让钙离子在电场的推动下快速迁移，从而有效地填补土壤颗粒间的缝隙，大幅提高土壤内聚力——这个内聚力就像是土壤颗粒间的“黏合剂”，让土壤在面对压力时更“团结”。这篇文章不仅仅是土壤力学的实验，还为未来的土壤加固方案带来了一种新思路。
摘要：增强土壤抗剪强度在防止中国南方丘陵花岗岩地区土壤坍塌和侵蚀中具有重要意义。然而，针对崩岗区土壤抗剪强度改良的研究相对有限。电动稳定技术（EKS）通过向土体中施加电流，促进化学物质从注入点迁移，从而改变处理土壤的化学成分，改善其物理性质。在本研究中，我们探讨了添加氯化钙（CaCl₂）和使用EKS技术对崩岗区三种不同土层的抗剪特性（抗剪强度及其两个组成部分：内聚力和内摩擦角）的影响。
结果表明，EKS技术显著促进了钙离子从电源设备中阳极向阴极区域的迁移。单独使用EKS过程并未提高甚至降低了土壤的抗剪强度，但将EKS与CaCl₂注入（Ca-EKS）结合后显著提高了土壤的抗剪强度，且这一提高主要源于土壤内聚力的增加。与未经处理的土壤（CK）相比，Ca-EKS处理后红壤、沙质土和碎屑土的土壤内聚力分别平均增加了49.84%、83.11%和100.36%。然而，仅通过CaCl₂添加、水-电动稳定（Water-EKS）或Ca-EKS处理并未提高土壤内摩擦角。研究结果表明，Ca-EKS可用于改善丘陵花岗岩地区崩岗墙体的土壤抗剪强度和稳定性。
背景：该研究聚焦于中国南方丘陵花岗岩地区，特别是在崩岗区域内，土壤抗剪强度的提升对防止土壤坍塌和侵蚀具有重要意义。然而，目前针对崩岗区土壤抗剪强度改良的研究仍然相对较少。研究希望通过引入电动稳定技术（EKS），结合钙离子的应用，来提高这些区域的土壤抗剪性能，以更好地保障坡地的稳定性。
结果解读：研究结果表明，单独使用EKS过程并未显著增加土壤的抗剪强度，甚至在某些情况下可能有所降低；然而，将EKS与钙离子注入相结合（Ca-EKS）后，土壤抗剪强度显著提高。这一提升主要体现在土壤内聚力的增加上，处理后的红壤、沙质土和碎屑土内聚力平均分别增加了49.84%、83.11%和100.36%。然而，Ca-EKS处理并未对土壤的内摩擦角产生显著影响，表明钙离子主要影响的是土壤的内聚性，而非摩擦特性。
要点问答
原文请查阅 Quarterly Journal of Engineering Geology and Hydrogeology。
原文链接：https://doi.org/10.1144/qjegh2023-090
■ QJEGH 目录：2024年第2期（Volume 57, Issue 2, May 2024）
