第二章粘性土的物理化学性质

第二章粘性土的物理化学性质第一页，共十三页，编辑于2023年，星期四1键力的基本概念2粘土矿物的结晶结构3粘土颗粒的胶体化学性质4粘土工程性质的利用与改良主要内容第二页，共十三页，编辑于2023年，星期四键力：原子与原子或分子与分子之间的一种联结力第一节键力的基本概念定义影响范围键能化学键原子与原子间的联结力0.1~0.2m8.4~84J/kmol分子键分子与分子间的联结力0.3~10m2.1~21J/kmol氢键X-------H…….Y极性共价键氢键0.2~0.3m21~42J/kmol粘性土土粒土粒内部：化学键土粒之间土粒与水分子分子键或氢键粒间联结力<<土粒本身的强度结论：土体强度取决于土粒间的联结第三页，共十三页，编辑于2023年，星期四SiSi氧离子O2-硅离子Si4+硅-氧四面体硅片的结构硅片简图第二节粘土矿物的结晶结构硅-氧四面体与氢氧化铝八面体OH1-铝离子Al3+铝-氢氧八面体硅片的结构硅片简图AlAl第四页，共十三页，编辑于2023年，星期四蒙脱石伊利石高岭石蒙脱石亲水性>>第五页，共十三页，编辑于2023年，星期四第三节粘土颗粒的胶体化学性质一.粘土颗粒表面带电的成因1.边缘破键造成电荷不平衡2.同晶置换作用置换或其他低价阳离子四面体：置换八面体：3.水化离解作用4.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

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----------------++++粘土颗粒水分子阳离子第六页，共十三页，编辑于2023年，星期四-强结合水：排列致密，密度>1g/cm3冰点处于零下几十度完全不能移动，具有固体的特性温度略高于100°C时可蒸发-弱结合水：受电场引力作用，为粘滞水膜外力作用下可以移动不因重力而流动，有粘滞性粘土颗粒---------------++++引力d水分子阳离子强结合水弱结合水自由水结合水：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，不能任意流动的水二.双电层的概念第七页，共十三页，编辑于2023年，星期四扩散层（弱结合水层）厚度的影响因素当内层热力电位一定时，扩散层受到下列因素的影响：（1）阳离子的原子价高，扩散层的厚度变薄（2）阳离子的浓度大，扩散层的厚度变薄（3）阳离子的直径大，扩散层变厚（4）阳离子的交换能力高价离子>低价离子同价位：半径大>半径小第八页，共十三页，编辑于2023年，星期四一.电渗排水和电化学加固第四节粘土工程性质的利用与改良电渗：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验证：列依斯试验2.工程运用（1）电渗排水：基坑降水、稳定滑坡、软基处理（2）电化学加固玻璃筒玻璃皿水位升高粘土粒粘土膏+-1.定义第九页，共十三页，编辑于2023年，星期四工程实例佛山市一环工程一、设计参数（一）采用Φ22钢筋作为阳极，Φ48δ2.0钢花管作为阴极，电极深10m,以穿透软土层、进入硬土层0.2m为准。电极间距2m-3m，阴极（阳极）间距4m。如图：二.结论1.电渗时地下水位普遍下降1.5~2.5m，路基中间下降较多。2.电渗1个月时，电渗区的沉降与1m厚的填土产生的沉降相当。3.电渗40后（电渗能量不足设计能量的1/3）软土抗剪强度比初始强度提高1/3~1/2倍，靠近阳极强度增长较多第十页，共十三页，编辑于2023年，星期四粘性土的结构性与灵敏度1.粘性土的结构性分散结构絮凝结构重塑结构面对面接触边对面接触密度较大，各向异性具有较大孔隙，结构不稳定，各向同性第十一页，共十三页，编辑于2023年，星期四重塑：指在含水量不变条件下使土的结构彻底破坏2.灵敏度原状土的强度重塑土的强度一般粘土灵敏性粘土特别灵敏性粘土避免对土的结构进行扰动第十二页，共十三页，编辑于2023年，星期四粘性土的触变性1.定义2.实质：3.工程运用粘性土中打桩堤坝、路基工程中压实粘性土的强度会在压实结束后