Процесс электроосмоса отчетливо наблюдается в грунтах при влажности не ниже границы раскатывания, т. е. в условиях образования непрерывного потока жидкости от анода к катоду. Очевидно, что электрокинетические и электрохимические процессы могут протекать тоже только при этих условиях. Таким образом, взаимодействие между электроосмотическим переносом жидкости, электрохимическими процессами и структурообразованием грунта осуществляется через дисперсионную среду, так как передвижение ионов, изменение толщины диффузного слоя, реакции обмена и химические процессы активно протекают только при наличии единой электрической и физико-химической цепи, которой является электропроводная водная среда. Как только в результате осушения (хотя бы в одной из зон) влажность грунта приблизится к пределу раскатывания, то начнет заметно увеличиваться электросопротивление грунтовой среды и уменьшаться сила проходящего по ней тока. Уменьшение силы тока ослабит интенсивность всех физико-химических и химических процессов.
Наибольший эффект от электроосмоса наблюдается в глинах, суглинках, а также илистых грунтах, поскольку с возрастанием дисперсности грунта коэффициент электроосмотической эффективности увеличивается. Электроосмотическое осушение наиболее эффективно в грунтах,- имеющих коэффициент фильтрации менее 0,05 м/сутки, а электроуплотнение и электрохимическое закрепление — менее 0,01 м/сутки. Кроме гранулометрического состава, на электроосмотическую фильтрацию оказывает влияние минералогический состав глинистых минералов. Чем гидрофильнее грунт, тем больше коэффициент электроосмотической эффективности (кэф).
Для монтморилонитовой глины кэф больше, чем для коалинитовой. Электроосмотическая фильтрация грунтов уменьшается с увеличением концентрации солей в дисперсионной среде. При повышении минерализации грунтового раствора ионная электропроводность увеличивается, а электроосмотический перенос воды ослабевает. Этим объясняется большой расход электроэнергии и слабый эффект электроосмоса в засоленных грунтах. Электроосмос облегчает введение в грунт (через анодные электроды) различных растворов, ускоряет обменные процессы и способствует образованию новых химических соединений, цементирующих грунт.
Он играет главную роль при электроводопонижении и электроуплотнении глинистых грунтов, а также имеет существенное значение при электрохимическом закреплении. Электроосмос, являясь не только основным процессом электрокинетической группы, но и главным процессом электрохимического закрепления, как уже говорилось, находится в тесной взаимосвязи с остальными процессами электрокинетической и, в особенности, электрохимической группы. Это дает нам основание, сопоставляя его с отдельными процессами, условно разделить их на следующие три вида:
1). Процессы, которые зависят в основном от электроосмоса и протекают по его закономерностям.
2). Процессы, которые зависят в основном от природы коллоидной части грунта (электроосмос здесь имеет второстепенное значение).
3). Процессы, которые протекают во встречном электроосмосу направлении и непосредственно от коллоидной части грунта не зависят.
Для выяснения основных закономерностей, ведущих к упрочнению грунта, большое значение имеет изучение указанных процессов в начальный период электроосмоса, так как в это время возникают и формируются основные вещества, обуславливающие закрепление грунта. К процессам, протекающим в глинистом грунте в основном по прямолинейной функции во времени (так же, как и электроосмос), относятся изменение рН водной вытяжки и концентрация ионов в воде, выделяющейся из катодного электрода.
Изменение концентрации водородных ионов в анодной и катодной зонах во времени происходит пропорционально количеству затраченного электричества. Поскольку режим электрообработки в первый период пропускания тока сохраняется неизменным и влажность грунта меняется сравнительно мало, то закономерность изменения рН в этот период будет прямолинейной. В дальнейшем степень измерения рН будет уменьшаться, это произойдет сначала в анодной зоне, а затем и в катодной.
Изменение концентрации ионов в воде, собирающейся в катодном электроде, является следствием передвижения ионов и электроосмотического переноса воды. В указанный выше период электрохимической обработки перенос ионов происходит также пропорционально затраченному количеству электричества. В отличие от других процессов изменение концентрации щелочных ионов во времени мало зависит от свойств дисперсной фазы. Важную роль в этих процессах играет электроосмос.
Некоторые процессы протекают в грунте в тесной взаимосвязи с коллоидно-активной частью дисперсной фазы, имеющей высокую свободную поверхностную энергию, в результате чего прямолинейной зависимости во времени здесь не наблюдается. К таким процессам относятся: образование слаборастворимых и нерастворимых солей кальция и магния, образование в грунте гидратов окисей кальция, железа и алюминия, обменные реакции, электролиз и др. Роль электроосмоса в этих процессах не является основной. Их начало совпадает с началом воздействия на грунт постоянного электрического тока, а дальнейшее развитие идет в тесной взаимосвязи с электроосмосом и минеральными коллоидными частицами. Постепенные количественные изменения приводят к качественно новым образованиям. Длительный характер преобразований позволяет объединить эти процессы в самостоятельную группу.
Помимо указанных двух видов процессов, существует третий вид. Процессы этого вида протекают во встречном электроосмосу направлении. К их числу относится, например, передвижение иона хлора в поле постоянного электрического тока; согласно электрохимическим законам ионы хлора перемещаются к аноду и там скапливаются, то же относится и к аниону ОН'. Однако такое передвижение ионов во влажном глинистом грунте происходит замедленно, так как ему препятствует электроосмотический перенос воды, происходящий во встречном направлении.
Закономерности перемещения таких ионов, как ОН', более сложны, поскольку на процесс их электролитического переноса во встречном электроосмотическом потоке накладывается процесс диссоциации воды с образованием количества ионов ОН', необходимого для равновесия в зависимости от реакции среды данной зоны закрепления. Что касается сравнительно часто встречающегося в грунтах аниона S04", то он в поле постоянного электрического тока активно вступает в реакции со щелочно-земельными металлами и коллоидными частицами грунта, образуя труднорастворимые соединения, вследствие чего этот ион в электролитическом передвижении почти не участвует.
Электрокинетические процессы, как уже отмечалось, находятся в тесной взаимосвязи с электрохимическими процессами которые также обуславливают достижение закрепления грунтов, влияя в основном на процессы, ведущие к необратимому упрочению.