第二章粘性土的物理化学性质优秀课件.ppt

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1、第二章粘性土的物理化学性质第1页，本讲稿共13页11键力的基本概念力的基本概念22粘土粘土矿物的物的结晶晶结构构33粘土粘土颗粒的胶体化学性粒的胶体化学性质44粘土工程性粘土工程性质的利用与改良的利用与改良主主要要内内容容第2页，本讲稿共13页键力：原子与原子或分子与分子之间的一种联结力键力：原子与原子或分子与分子之间的一种联结力第一节第一节 键力的基本概念键力的基本概念定定义影响范影响范围键能能化学化学键原子与原子原子与原子间的的联结力力0.10.20.10.2m m8.484J/kmol8.484J/kmol分子分子键分子与分子分子与分子间的的联结力力0.3100.310m m2.121J

2、/kmol2.121J/kmol氢键X-HX-H.Y.Y极性共价极性共价键氢键0.20.30.20.3m m2142J/kmol2142J/kmol粘性土土粒粘性土土粒土粒内部：土粒内部：化学键化学键土粒之间土粒之间土粒与水分子土粒与水分子分子键或氢键分子键或氢键粒间联结力粒间联结力第5页，本讲稿共13页第三节第三节 粘土颗粒的胶体化学性质粘土颗粒的胶体化学性质一一.粘土颗粒表面带电的成因粘土颗粒表面带电的成因1.1.边缘破键造成电荷不平衡边缘破键造成电荷不平衡2.2.同晶置换作用同晶置换作用置置换或其他低价阳离子或其他低价阳离子四面体：四面体：置置换八面体：八面体：3.3.水化离解作用水化离

3、解作用4.4.选择性吸附选择性吸附颗粒只吸附与其本身晶格中离子成分相同或相近的离子颗粒只吸附与其本身晶格中离子成分相同或相近的离子 研究表明，片状粘土颗粒表面常带有电荷，净电荷通常为负电荷研究表明，片状粘土颗粒表面常带有电荷，净电荷通常为负电荷-+粘土粘土颗粒粒水分子水分子阳离子阳离子第6页，本讲稿共13页-强结合水：强结合水：排列致密，密度排列致密，密度1g/cm1g/cm3 3 冰点处于零下几十度冰点处于零下几十度 完全不能移动，具有固体的特性完全不能移动，具有固体的特性 温度略高于温度略高于100C100C时可蒸发时可蒸发-弱结合水：弱结合水：受电场引力作用，为粘滞水膜受电场引力作用，为

4、粘滞水膜 外力作用下可以移动外力作用下可以移动 不因重力而流动，有粘滞性不因重力而流动，有粘滞性粘土粘土颗粒粒-+引力引力d d水分子水分子阳离子阳离子强结合水合水弱弱结合水合水自由水自由水n结合水：合水：受受颗粒表面粒表面电场作用力吸引而包作用力吸引而包围在在颗粒四周，不粒四周，不传递静水静水压力，不能力，不能任意流任意流动的水的水二二.双双电层的概念的概念第7页，本讲稿共13页扩散散层（弱（弱结合水合水层）厚度的影响因素）厚度的影响因素当内当内层热力力电位一定位一定时，扩散散层受到下列因素的影响：受到下列因素的影响：（1 1）阳离子的原子价高，）阳离子的原子价高，扩散散层的厚度的厚度变薄薄

5、（2 2）阳离子的）阳离子的浓度大，度大，扩散散层的厚度的厚度变薄薄（3 3）阳离子的直径大，）阳离子的直径大，扩散散层变厚厚（4 4）阳离子的交）阳离子的交换能力能力高价离子高价离子 低价离子低价离子同价位同价位：半径大：半径大 半径小半径小第8页，本讲稿共13页一一.电渗排水和渗排水和电化学加固化学加固第四节第四节 粘土工程性质的利用与改良粘土工程性质的利用与改良电渗：渗：在在电场力的作用下水分子及水化阳离子向阴极移力的作用下水分子及水化阳离子向阴极移动的的现象象电泳：泳：在在电场力的作用力的作用带负电荷的粘土荷的粘土颗粒向阳极移粒向阳极移动的的现象象验证：列依斯：列依斯试验2.2.工程运

6、用工程运用（1 1）电渗排水：基坑降水、渗排水：基坑降水、稳定滑坡、定滑坡、软基基处理理（2 2）电化学加固化学加固玻璃筒玻璃筒玻璃皿玻璃皿水位水位升高升高粘土粒粘土粒粘土膏粘土膏+-1.1.定定义第9页，本讲稿共13页工程工程实例例佛山市一佛山市一环工程工程一、设计参数一、设计参数（一一）采采用用2222钢钢筋筋作作为为阳阳极极，482.0482.0钢钢花花管管作作为为阴阴极极，电电极极深深10m,10m,以以穿穿透透软软土土层层、进进入入硬硬土土层层0.2m0.2m为为准准。电电极极间间距距2m-3m2m-3m，阴阴极极（阳极）间距（阳极）间距4m4m。如图：。如图：二二.结论1.1.电渗

7、渗时地下水位普遍下降地下水位普遍下降1.52.5m1.52.5m，路基中，路基中间下降下降较多。多。2.2.电渗渗1 1个月个月时，电渗区的沉降与渗区的沉降与1m1m厚的填土厚的填土产生的沉降相当。生的沉降相当。3.3.电渗渗4040后（后（电渗能量不足渗能量不足设计能量的能量的1/31/3）软土抗剪土抗剪强度比初始度比初始强度度提高提高1/31/21/31/2倍，靠近阳极倍，靠近阳极强度增度增长较多多第10页，本讲稿共13页粘性土的结构性与灵敏度粘性土的结构性与灵敏度1.1.粘性土的结构性粘性土的结构性分散分散结构构絮凝絮凝结构构重塑重塑结构构面对面接触面对面接触边对面接触边对面接触密度密度

8、较大，大，各向异性各向异性具有具有较大孔隙，大孔隙，结构不构不稳定，定，各向同性各向同性第11页，本讲稿共13页重塑：指在含水量不变条件下使土的结构彻底破坏重塑：指在含水量不变条件下使土的结构彻底破坏2.2.灵敏度灵敏度原状土的原状土的强度度重塑土的重塑土的强度度一般粘土一般粘土灵敏性粘土灵敏性粘土特别灵敏性粘土特别灵敏性粘土避免避免对土的土的结构构进行行扰动第12页，本讲稿共13页粘性土的触粘性土的触变性性1.1.定定义2.2.实质：3.3.工程运用工程运用粘性土中打粘性土中打桩堤堤坝、路基工程中、路基工程中压实粘性土的粘性土的强度会在度会在压实结束后逐束后逐渐提高提高触触变性性强的粘土制的粘土制护壁泥壁泥浆扰动强度时间强度扰动造成粒造成粒间静静电引力、分子引力引力、分子引力联结及水胶及水胶联结被破坏，被破坏，当外力去除后，上述粒当外力去除后，上述粒间连结又在一定程度上重新恢复又在一定程度上重新恢复第13页，本讲稿共13页