第二章粘性土的物理化学性质精选文档.ppt

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1、第二章粘性土的物理化学性质本讲稿第一页，共十三页1 1 键力的基本概念键力的基本概念2 2 粘土矿物的结晶结构粘土矿物的结晶结构3 3 粘土颗粒的胶体化学性质粘土颗粒的胶体化学性质4 4 粘土工程性质的利用与改良粘土工程性质的利用与改良主主 要要 内内 容容本讲稿第二页，共十三页键力：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 义义影响范围影响范围键能键能化学键化学键原子与原子间的联结力原子与原子间的联结力0.10.20.10.2m m8.484J/kmol8.484J/kmol分子键分子键分子与分子间的联

2、结力分子与分子间的联结力0.3100.310m m2.121J/kmol2.121J/kmol氢氢 键键X-HX-H.Y.Y极性共价键极性共价键 氢键氢键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本讲稿第五页，共十三页第三节第三节 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换置换或其他低价阳离子或

3、其他低价阳离子四面体：四面体：置换置换八面体：八面体：3.3.水化离解作用水化离解作用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-+粘土颗粒粘土颗粒水分子水分子阳离子阳离子本讲稿第六页，共十三页-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

4、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颗粒-+引力引力d d水分子水分子阳离子阳离子强结合水强结合水弱结合水弱结合水自由水自由水n结合水：结合水：受颗粒表面电场作用力吸引而包围受颗粒表面电场作用力吸引而包围在颗粒四周，不传递静水压力，不能任意流动在颗粒四周，不传递静水压力，不能任意流动的水的水二二.双电层的概念双电层的概念本讲稿第七页，共十三页扩散层（弱结合水层）厚度的影响因素扩散层（弱结合水层）厚度的影响因素当内层热力电位一定时，扩散层受到下

5、列因素的影响：当内层热力电位一定时，扩散层受到下列因素的影响：（1 1）阳离子的原子价高，扩散层的厚度变薄）阳离子的原子价高，扩散层的厚度变薄（2 2）阳离子的浓度大，扩散层的厚度变薄）阳离子的浓度大，扩散层的厚度变薄（3 3）阳离子的直径大，扩散层变厚）阳离子的直径大，扩散层变厚（4 4）阳离子的交换能力）阳离子的交换能力 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 半径小半径小本讲稿第八页，共十三页一一.电渗排水和电化学加固电渗排水和电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：电渗：在电场力的作用下水分子及水化阳离子向阴极移动的现象

6、在电场力的作用下水分子及水化阳离子向阴极移动的现象电泳：电泳：在电场力的作用带负电荷的粘土颗粒向阳极移动的现象在电场力的作用带负电荷的粘土颗粒向阳极移动的现象验证：列依斯试验验证：列依斯试验2.2.工程运用工程运用（1 1）电渗排水：基坑降水、）电渗排水：基坑降水、稳定滑坡、软基处理稳定滑坡、软基处理（2 2）电化学加固）电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.定义定义本讲稿第九页，共十三页工程实例工程实例佛山市一环工程佛山市一环工程一、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

7、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.结论结论1.1.电渗时地下水位普遍下降电渗时地下水位普遍下降1.52.5m1.52.5m，路基中间下降较多。，路基中间下降较多。2.2.电渗电渗1 1个月时，电渗区的沉降与个月时，电渗区的沉降与1m1m厚的填土产生的沉降相当。厚的填土产生的沉降相当。3.3.电渗电渗4040后（电渗能量不足设计能量的后（电渗能量不足设计能量的1/31/3）软土抗剪强度比初始强度）软土抗剪强度比初始强度 提高

8、提高1/31/21/31/2倍，靠近阳极强度增长较多倍，靠近阳极强度增长较多本讲稿第十页，共十三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结构分散结构絮凝结构絮凝结构重塑结构重塑结构面对面接触面对面接触边对面接触边对面接触密度较大，密度较大，各向异性各向异性具有较大孔隙，具有较大孔隙，结构不稳定，结构不稳定，各向同性各向同性本讲稿第十一页，共十三页重塑：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强度原状土的强度重塑土的强度重塑土的强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对土的结避免对土的结构进行扰动构进行扰动本讲稿第十二页，共十三页粘性土的触变性粘性土的触变性1.1.定义定义2.2.实质：实质：3.3.工程运用工程运用粘性土中打桩粘性土中打桩堤坝、路基工程中压实粘性土的强度会在压实结束后逐渐提高堤坝、路基工程中压实粘性土的强度会在压实结束后逐渐提高触变性强的粘土制护壁泥浆触变性强的粘土制护壁泥浆扰动强度时间强度扰动造成粒间静电引力、分子引力联结及水胶联结被破坏，扰动造成粒间静电引力、分子引力联结及水胶联结被破坏，当外力去除后，上述粒间连结又在一定程度上重新恢复当外力去除后，上述粒间连结又在一定程度上重新恢复本讲稿第十三页，共十三页