土力学 第二章课件

粘性土的物理化学性质第二章对粘性土进行详细解释和定量描述本章特点:与前一章内容紧密相关学习要点:

理清内容间联系§2粘性土的物理化学性质

§2.1键力的基本概念§2.2粘土矿物颗粒的结晶结构§2.3粘土颗粒的胶体化学性质§2.4粘性土工程性质的利用和改良

§2粘性土的物理化学性质键力是指原子与原子之间或分子与分子之间的一种联结力。键力主要有化学键、分子键和氢键三种。

§2.1键力的基本概念§2.1键力的基本概念§2.1键力的基本概念§2粘性土的物理化学性质原子间的化学键(也称主键或高能键)包括离子键、共价键和金属键三种。一种元素的原子失去其最外电子层中的一个成多个电子，成为阳离子，而另一种元素的原于则获得一个或多个电子，成为阴离子。阳离子与阴离子间的静电引力所形成的键力即离于键。离子键无方向性。一、化学键1.离于键原子与原子之间的联结称为化学键。是一种化学联结。§2粘性土的物理化学性质§2.1键力的基本概念2.共价键是两个原子以共有的外层电子构成联结两个氢原子联结构成一个氢分子两个氯原子联结构成一个氯分子共价键是有方向性的，方向角称为键角§2粘性土的物理化学性质§2.1键力的基本概念3.金键金用键是由金属的自由电子与金属原子及离子组成的结晶格架之间的相互作用构成。二、分子键§2粘性土的物理化学性质§2.1键力的基本概念分子键也称范德华键，该键力的出现与定向作用、诱导作用与分散作用有关。由中性(正负电荷相等)分子的正电荷与负电荷的分布不对称形成极性分子，在极性分子间相反电荷的偶极端相互接近时的相互吸引力，即定向作用的范德华键力。其能量与温度有关，当温度升高，其能量就减小。§2粘性土的物理化学性质

§2.2键力的基本概念§2.2粘土矿物颗粒的结晶结构§2.3粘土颗粒的胶体化学性质§2.4粘性土工程性质的利用和改良

硅片的结构§2粘性土的物理化学性质§2.2粘土矿物颗粒的结晶结构粘土矿物的晶格构造高岭石蒙脱石伊利石粒径比表面积胀缩性渗透性强度压缩性大20-20m2/g小大大小中80-200m2/g中中中中小800m2/g大小小大比表面积：单位质量土颗粒所拥有的总表面积9克蒙脱土的总表面积大约与一个足球场一样大§2粘性土的物理化学性质§2.2粘土矿物颗粒的结晶结构

颗粒形状次生矿物

针状、片状、扁平状§2粘性土的物理化学性质§2.2粘土矿物颗粒的结晶结构§2粘性土的物理化学性质

§2.2键力的基本概念§2.2粘土矿物颗粒的结晶结构

§2.3粘土颗粒的胶体化学性质

§2.4粘性土工程性质的利用和改良

§2.3粘土颗粒的胶体化学性质§2粘性土的物理化学性质粘土矿物的带电性质研究表明：粘土颗粒的表面电荷，净电荷通常为负电荷结晶水矿物内部的水

结合水吸附在土颗粒表面的水自由水电场引力作用范围之外的水土中冰由自由水冻成，冻胀融陷土中水§2粘性土的物理化学性质§2.3粘土颗粒的胶体化学性质自由水重力水毛细水在重力作用下可在土中自由流动存在于固气之间在重力与表面张力作用下可在土粒间空隙中自由移动§2粘性土的物理化学性质§2.3粘土颗粒的胶体化学性质土中毛细现象上升高度:πr2hcγw=2πrTcosα毛细水分布在土粒内部相互贯通的孔隙可以看成许多形状不一、直径互异、彼此连通的毛细管毛细升高与孔径成反比粘土粉土砂土砾石分析对象:

水柱§2.3粘土颗粒的胶体化学性质§2粘性土的物理化学性质§2.1键力的基本概念§2.2粘土矿物颗粒的结晶结构§2.3粘土颗粒的胶体化学性质§2.4粘性土工程性质的利用和改良

§2粘性土的物理化学性质§2粘性土的物理化学性质§2.4粘性土工程性质的利用和改良一、电渗排水和化学加固二、利用离子交换改良粘土的工程性质三.粘土的结构性粒间作用力形成环境排列形式矿物成分表面力、胶结力（斥力减小引力增加）片架结构(凝聚结构)片堆结构(分散结构)示意图表面力、胶结力（粒间斥力占优势）淡水中沉积海水中沉积次生矿物次生矿物天然条件下，可能是多种组合，或者由一种结构过渡向另一种结构。面与面边、角与面边、角与边§2粘性土的物理化学性质§2.4粘性土工程性质的利用和改良

反映粘性土结构性的指标相同含水量、密度2.

粘性土的灵敏度—

St

=原状土结构性相同含水量密度粉碎重塑重塑土强度降低St22-22-44-88-26>26粘性土不灵敏低灵敏中等灵敏灵敏很灵敏流动原状土的无侧限抗压强度重塑土的无侧限抗压强度§2.4粘性土工