工程岩土学－ 第一章.ppt

（2）粘土矿物的表面特性（P13~ P19） a. 动电现象（电泳和电渗） b.粘土矿物的等电PH值 c.粘土矿物颗粒表面的双电层结构 d.离子交换作用，凝聚作用，分散作用 （自学） 颗粒细小，比表面积大 6×104cm－1 6×104cm2 0.001mm（1012个） 是原来的10 4倍 6cm－1 6cm2 1cm3 1cm 比表面积变化 比表面积 总表面积 体积 立方体边长 不同颗粒大小及其比表面积对比 比表面积————单位体积，所有固体颗粒的总表面积 1809年俄国学者列依斯发现：正极玻璃管中出现了粘土颗粒，水慢慢变混浊，而且水面逐渐下降，在负极，水仍保持纯净，但水面却缓慢上升。这种现象称为动电现象。粘土颗粒向正极移动称之为电泳，水向负极移动称之为电渗。电泳现象揭示了粘土颗粒的负电性。 a. 动电现象（电泳和电渗） 注：负电性的来源之一为晶格内部的类质同象替代——低价阳离子替代高价阳离子，使晶胞基面带负电 从粘土矿物基面电性和断面电性的综合表现，引出“粘土矿物的等电PH值” 注意理解：等电PH值是矿物本身的一种属性，但只有通过介质的pH值才能表现出来。 等电PH值：高岭石（5），蒙脱石（2），伊利石介于两者 之间。 b.粘土矿物的等电PH值 解释自然界中粘土矿物都呈负电性 因为粘土矿物颗粒表面一般带负电荷，围绕土粒形成负电场，土粒周围水溶液中的阳离子（Na+ ， Ca2+等）和极性水分子在静电引力和分子引力的共同作用下，被吸附在土粒表面。在靠近土粒表面处，静电引力最强，这些阳离子和水分子被牢固地吸附在颗粒表面，形成“固定层”，在固定层外围，静电引力比较小，阳离子和水分子的活动性比在固定层中大些，直至自由水溶液之间的部分称为“扩散层”。 “固定层” 和“扩散层”共同组成了反离子层（吸附层）,它构成了土粒表面双电层结构的外层，而土颗粒表面的结构负电荷构成双电层结构的内层。 c.粘土矿物颗粒表面的双电层结构（P14图1-8） （土颗粒表面的负电荷） 固定层 内层 外层 （反离子层） （吸附层） { 扩散层 { 双电层结构 粘土矿物颗粒表面的双电层结构 粘土矿物颗粒表面的双电层结构——是由土颗粒表面的负电荷与吸附层中的阳离子所构成的整体。 粘土矿物颗粒表面的双电层结构 （参考 P15图1-9） 热力电位—— 矿物颗粒表面所带负电荷具有的电位与介质电位之差。 动电电位——固定层外缘所剩余的电位。 因为动电电位由扩散层离子平衡，故扩散层的厚度与动电电位的高低密切相关（成正比）；电位增高则扩散层增厚，反之亦然。动电电位=0，则扩散层消失。 （自学内容：参考 P15图1-10自己分析） 影响动电电位的因素 颗粒的热力电位 介质溶液的电解质浓度 扩散层中离子的化合价 溶液的介电常数 反离子的水化程度，半径，介质的PH值等 d.离子交换作用，凝聚作用，分散作用（自学）P16~19 本节只讲土中水的基本类型，而水对土的物理、力学性质的影响以后各章穿插讲述。 土通常是三相体系，但在特殊情况下为两相： 饱水土——土中的全部孔隙完全被水充满； 干土——土中的全部孔隙完全被空气充满。 土中的水和气体（ P21 ） §1.4 * 《单片微机原理及应用》教学课件 一．土的定义 风化，搬运，堆积作用 固结成岩作用 （胶结作用，压实作用，成岩作用） 土，土体 岩石，岩体 土的定义——土是由各种不同成因类型的岩石经风化、搬运，堆积而成的疏松沉积物，它们通常是由相互作用着的固、液、气体三个部分组成的多相体系。 （有时加特殊相—生物） 特殊情况下为“两相”——干土、饱水土 土的基本组成部分 §1.1 注意： a. 砂土，卵石土，漂石（块石）土等，均叫“土”； b. “土” 与“土壤” 不同。 土壤——第四纪（距今2~3百万年）松散物质沉积成土后，再在一个相当长的稳定环境中经受物理化学及生物化学的成壤作用 所形成的土体，统称为土壤。 二．土的基本组成 { 土 固相——矿物颗粒或岩屑 液相——主要是水 气相——主要是空气、水蒸气 土的三相组成不是绝对不变的，其中固相部分随时间、自然环境的变化较小；而土中的水和空气对客观环境的变化非常敏感。 一．粒径和粒组（P33） 1.粒径——土颗粒的大小，通常以其直径(d)来表示，单位一般采用毫米(mm)。 注：土颗粒并非理想的球体，应理解为土粒的平均直径或等效直径。 土的工程地质性质主要取决于固相，特别是土粒的大小和矿物类型。自然界中的土