电渗-化学溶液协同作用下黄土水分迁移与物理性质演变规律

来源：水资源与水工程学报杂志2025年第6期北京时间：

作者：朱显荣，胡文乐

单位：1.西部建筑抗震勘察设计研究院有限公司,2.洛阳理工学院智能建造与土木工程学院,3.西安建筑科技大学土木工程学院

摘要：黄土作为典型的弱胶结多孔介质，其水分迁移与微观结构稳定性直接影响电渗加固与场地治理的效果。通过自主设计的电渗试验装置，系统探讨了电场强度与化学溶液对黄土水分迁移、电导率分布及Zeta电位变化的调控作用。结果表明：电场强度对电渗效应有显著影响，当电场强度为1.5 V/cm时，除阴极局部剖面因离子聚集导致含水率略有上升外，其余剖面含水率均明显降低，显示出最强的水分迁移效应，同时，阳极pH值下降至小于6.0，阴极pH值上升至大于8.0，形成显著酸碱梯度，表明高电场可加速电化学反应，但亦可能加剧土体结构劣化。不同化学溶液作用下试样含水率分布具有相似的规律性，而电导率分布差异显著：在NaCl溶液作用下，试样中部电导率超过2 500 μS/cm，表现为“中间高、两端低”的不均匀格局；在NaOH溶液作用下，电导率维持在160~1 350 μS/cm，并伴随着阴极附近Zeta电位下降至-16.5 mV，显示出稳定的迁移能力；在CaCl2溶液作用下，S4剖面含水率最高，整体电导率维持在500 μS/cm附近，主要受Ca2+缓慢迁移及其与 OH-生成沉淀堵塞孔隙的双重作用所致。综合分析表明，NaCl溶液适用于快速增强局部离子迁移，NaOH溶液兼顾了迁移效率与分布均衡性，展现出最佳调控潜力，而CaCl2溶液虽能改善局部含水率，但沉淀作用限制了水分整体迁移效率。不同化学溶液在含水率、电导率及Zeta电位上的差异性响应，揭示了电渗-化学溶液耦合作用下的水分与离子传输机理。

关键词：黄土,水分迁移,电渗,化学溶液,电场强度,电导率,Zeta电位,耦合作用

基金资助：河南省高等学校重点科研项目（26A560016）； 国家自然科学基金面上项目（52378367）； 河南省自然科学基金项目（242300421255）