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1、粘粒与水的相互作用第1页，本讲稿共17页2.1粘粒的胶体特性粘粒的胶体特性1.1.1.1.土粒的表面土粒的表面土粒的表面土粒的表面积积:土粒（分散相）土粒（分散相）土粒（分散相）土粒（分散相）土：分散体系土：分散体系土：分散体系土：分散体系 空隙溶液（分散介空隙溶液（分散介空隙溶液（分散介空隙溶液（分散介质质）比比比比表表表表面面面面积积：表表表表示示示示分分分分散散散散相相相相的的的的分分分分散散散散程程程程度度度度，即即即即每每每每克克克克或或或或每每每每立立立立方方方方厘厘厘厘米米米米的的的的分分分分散散散散相相相相具具具具有有有有的的的的总总表表表表面面面面积积。（。（。（。（单单位：
2、平方厘米）位：平方厘米）位：平方厘米）位：平方厘米）假假假假设设土粒呈球形，土粒呈球形，土粒呈球形，土粒呈球形，d d d d为为直径：直径：直径：直径：第2页，本讲稿共17页l l l l 影响比表面积的因素影响比表面积的因素影响比表面积的因素影响比表面积的因素:土粒的大小土粒的大小土粒的大小土粒的大小 土粒的形状土粒的形状土粒的形状土粒的形状取决于矿物成分。取决于矿物成分。取决于矿物成分。取决于矿物成分。2.2.粘粒的胶体特性：吸附能力粘粒的胶体特性：吸附能力粘粒的胶体特性：吸附能力粘粒的胶体特性：吸附能力 粘粒粘粒粘粒粘粒组组组组包括粘土包括粘土包括粘土包括粘土矿矿矿矿物、游离氧化物、石
3、英、物、游离氧化物、石英、物、游离氧化物、石英、物、游离氧化物、石英、长长长长石、云母等原生残余石、云母等原生残余石、云母等原生残余石、云母等原生残余矿矿矿矿物的物的物的物的细细细细小小小小颗颗颗颗粒以及有机粒以及有机粒以及有机粒以及有机质质质质。粒度成分不同的土，其工程地粒度成分不同的土，其工程地粒度成分不同的土，其工程地粒度成分不同的土，其工程地质质质质性性性性质质质质必有差必有差必有差必有差别别别别。比表面比表面比表面比表面积积积积的大小决定了土的表面能的的大小决定了土的表面能的的大小决定了土的表面能的的大小决定了土的表面能的强强强强弱，而土的表面能弱，而土的表面能弱，而土的表面能弱，而
4、土的表面能对对对对土的一土的一土的一土的一系列特性有重要影响。系列特性有重要影响。系列特性有重要影响。系列特性有重要影响。吸附作用吸附作用吸附作用吸附作用：粘粒表面：粘粒表面：粘粒表面：粘粒表面层层层层上的每个粒子向内的吸引力没有平衡，固体表面上存在着自由上的每个粒子向内的吸引力没有平衡，固体表面上存在着自由上的每个粒子向内的吸引力没有平衡，固体表面上存在着自由上的每个粒子向内的吸引力没有平衡，固体表面上存在着自由场场场场。粘粒表面借助粘粒表面借助粘粒表面借助粘粒表面借助这这这这种种种种场场场场力把它与其周力把它与其周力把它与其周力把它与其周围围围围物物物物质质质质吸引住，就是吸附作用。吸引住
5、，就是吸附作用。吸引住，就是吸附作用。吸引住，就是吸附作用。第3页，本讲稿共17页 1.1.1.1.粘粒表面粘粒表面粘粒表面粘粒表面电电荷的形成：荷的形成：荷的形成：荷的形成：选选选选择择择择性性性性吸吸吸吸附附附附:粘粘粘粘粒粒粒粒吸吸吸吸附附附附溶溶溶溶液液液液中中中中的的的的离离离离子子子子具具具具有有有有一一一一定定定定的的的的规规规规律律律律.它它它它总总总总是是是是选选选选择择择择性性性性地地地地吸吸吸吸附附附附与与与与它它它它本本本本身身身身结结结结晶晶晶晶格格格格架架架架中中中中相相相相同同同同或或或或相相相相似似似似的的的的离离离离子子子子.例例例例:将将将将难难难难溶溶溶溶
6、盐盐盐盐CaCOCaCOCaCOCaCO3 3 3 3组组组组成成成成的的的的粘粘粘粘粒粒粒粒置置置置于于于于氯氯氯氯化化化化钙钙钙钙溶溶溶溶液液液液中，溶液中的中，溶液中的中，溶液中的中，溶液中的CaCaCaCa2+2+2+2+被粘粒表面吸附，使粘粒表面带正电。被粘粒表面吸附，使粘粒表面带正电。被粘粒表面吸附，使粘粒表面带正电。被粘粒表面吸附，使粘粒表面带正电。表表表表面面面面分分分分子子子子解解解解离离离离：若若若若粘粘粘粘粒粒粒粒有有有有许许许许多多多多可可可可解解解解离离离离的的的的小小小小分分分分子子子子缔缔缔缔合合合合而而而而成成成成,则则则则在在在在水水水水作作作作用用用用后后后
7、后生生生生成成成成离离离离子子子子发发发发生基生基生基生基,而后分解而后分解而后分解而后分解,再进行选择性吸附与矿物格架上性质相同的离子再进行选择性吸附与矿物格架上性质相同的离子再进行选择性吸附与矿物格架上性质相同的离子再进行选择性吸附与矿物格架上性质相同的离子,使粘粒表面带电。使粘粒表面带电。使粘粒表面带电。使粘粒表面带电。同同同同晶晶晶晶替替替替代代代代：粘粘粘粘土土土土矿矿矿矿物物物物晶晶晶晶格格格格中中中中的的的的高高高高价价价价正正正正离离离离子子子子被被被被低低低低价价价价离离离离子子子子所所所所替替替替代代代代,从从从从而而而而使使使使整整整整个个个个粘粘粘粘粒粒粒粒带带带带负负
8、负负电电电电.由于同晶替代所产生的负电荷数量不受介质由于同晶替代所产生的负电荷数量不受介质由于同晶替代所产生的负电荷数量不受介质由于同晶替代所产生的负电荷数量不受介质PHPHPHPH值的影响值的影响值的影响值的影响,因此称为因此称为因此称为因此称为“永久负电荷。永久负电荷。永久负电荷。永久负电荷。”2.2 2.2 粘粒的双电层的形成粘粒的双电层的形成第4页，本讲稿共17页粘土矿物的带电性质研究表明：研究表明：粘土颗粒的表面电荷，净电荷通常为负电荷粘土颗粒的表面电荷，净电荷通常为负电荷-+粘土颗粒水分子阳离子第5页，本讲稿共17页 2.2.2.2.粘粒双电层的特征粘粒双电层的特征粘粒双电层的特征
9、粘粒双电层的特征 粘粘粘粘粒粒粒粒双双双双电电层层形形形形成成成成的的的的原原原原因因因因:由由由由于于于于粘粘粘粘粒粒粒粒具具具具有有有有较较大大大大的的的的比比比比表表表表面面面面能能能能，可可可可与与与与空空空空隙隙隙隙溶溶溶溶液液液液相相相相互互互互作作作作用在其表面形成双电层。用在其表面形成双电层。用在其表面形成双电层。用在其表面形成双电层。决定电位离子层决定电位离子层：紧密地吸附在固相表面的离子；紧密地吸附在固相表面的离子；反反号号离离子子层层：带带电电粘粘粒粒在在水水中中吸吸附附极极性性水水分分子子于于颗颗粒粒的的周周围围形形成成水水化化膜膜；与与水水溶溶液液作作用用，由由于于静
10、静电电引引力力的的作作用用，吸吸附附溶溶液液中中与与其其电电荷荷符符号号相相反反的的离离子子聚聚集在其周围，形成反离子层；集在其周围，形成反离子层；固固定定层层：粘粒表面带有一定量负负电电荷荷与与紧紧密密吸附在固相表面上的反号离子形成固定层。(吸附层吸附层)。扩扩散散层层：距颗粒表面较远的反离子分布在颗粒周围，具有扩散到溶液中去的趋势，形成与固定层电荷符号相反的另一个带电层；土土粒粒表表面面带带负负电电荷荷的的固固定定层层(吸吸附附层层)与与受受土土粒粒表表面面影影响响的的阳阳离离子子层层(反反离离子子层层)合合称为称为双电层双电层。第6页，本讲稿共17页7 粘粒双电层的特征粘粒双电层的特征粘
11、粒双电层的特征粘粒双电层的特征 l l l l 双双双双电层电层的的的的结结构：构：构：构：决定决定决定决定电电位离子位离子位离子位离子层层 双电层双电层双电层双电层 构成固定层的部分构成固定层的部分构成固定层的部分构成固定层的部分受粘粒表面的吸着力形成。受粘粒表面的吸着力形成。受粘粒表面的吸着力形成。受粘粒表面的吸着力形成。反号离子反号离子反号离子反号离子层层 构成扩散层构成扩散层构成扩散层构成扩散层受离子本身热运动引起的扩散作用力受离子本身热运动引起的扩散作用力受离子本身热运动引起的扩散作用力受离子本身热运动引起的扩散作用力。l l l l 双电层结构示意图：双电层结构示意图：双电层结构示
12、意图：双电层结构示意图：第7页，本讲稿共17页 现以现以现以现以AlAlAlAl2 2 2 2O O O O3 3 3 3与与与与PH8.1PH8.1PH8.1PH8.1的碱性溶液相互作用为例的碱性溶液相互作用为例的碱性溶液相互作用为例的碱性溶液相互作用为例,写出胶团结构式写出胶团结构式写出胶团结构式写出胶团结构式:双双双双电层电层 固定固定固定固定层层 扩扩散散散散层层 决定决定决定决定电电位离子位离子位离子位离子层层 反号离子反号离子反号离子反号离子层层 (Al (Al (Al (Al2 2 2 2O O O O3 3 3 3)m m m mnAlO(OH)nAlO(OH)nAlO(OH)
13、nAlO(OH)2 2 2 2-(n-x)H(n-x)H(n-x)H(n-x)H+x-x-x-x-xHxHxHxH+胶体胶体胶体胶体颗颗粒粒粒粒 胶核胶核胶核胶核 胶粒胶粒胶粒胶粒 胶胶胶胶团团 第8页，本讲稿共17页l l l l 扩扩散散散散层层厚度：厚度：厚度：厚度：定定定定义义：从固定：从固定：从固定：从固定层层的的的的边缘边缘到到到到扩扩散散散散层层末端的距离。末端的距离。末端的距离。末端的距离。粘粒表面及其周粘粒表面及其周粘粒表面及其周粘粒表面及其周围围正正正正负负离子离子离子离子间总间总的的的的电电位差，称位差，称位差，称位差，称热热力力力力电电位；位；位；位；定量表示方法：通过
14、电动电位（定量表示方法：通过电动电位（定量表示方法：通过电动电位（定量表示方法：通过电动电位（）表示）表示）表示）表示可用电泳实验测得。可用电泳实验测得。可用电泳实验测得。可用电泳实验测得。n n的符号决定于颗粒表面的电荷符号的符号决定于颗粒表面的电荷符号的符号决定于颗粒表面的电荷符号的符号决定于颗粒表面的电荷符号 D D D D介质的介电常数；介质的介电常数；介质的介电常数；介质的介电常数；d d d d扩散层厚度；扩散层厚度；扩散层厚度；扩散层厚度；表面电荷密度表面电荷密度表面电荷密度表面电荷密度 第9页，本讲稿共17页3.3.3.3.影响粘粒扩散层厚度的因素影响粘粒扩散层厚度的因素影响粘
15、粒扩散层厚度的因素影响粘粒扩散层厚度的因素 l l l l 土粒的矿物成分与分散程度土粒的矿物成分与分散程度土粒的矿物成分与分散程度土粒的矿物成分与分散程度.l l l l 溶液的化学成分溶液的化学成分溶液的化学成分溶液的化学成分:如果介质中可被选择吸附的离子浓度愈大如果介质中可被选择吸附的离子浓度愈大如果介质中可被选择吸附的离子浓度愈大如果介质中可被选择吸附的离子浓度愈大,则热力学则热力学则热力学则热力学 电位愈大电位愈大电位愈大电位愈大,扩散层愈厚扩散层愈厚扩散层愈厚扩散层愈厚,反之反之反之反之,扩散层愈薄扩散层愈薄扩散层愈薄扩散层愈薄 。l l l l 溶液的浓度溶液的浓度溶液的浓度溶液
16、的浓度:当溶液中反号离子的浓度增加时当溶液中反号离子的浓度增加时当溶液中反号离子的浓度增加时当溶液中反号离子的浓度增加时,可对扩散层的反号离可对扩散层的反号离可对扩散层的反号离可对扩散层的反号离 子排斥作用子排斥作用子排斥作用子排斥作用,结果使扩散层中的离子进入固定层结果使扩散层中的离子进入固定层结果使扩散层中的离子进入固定层结果使扩散层中的离子进入固定层,扩散层变薄。扩散层变薄。扩散层变薄。扩散层变薄。l l l l 溶液的溶液的溶液的溶液的PHPHPHPH值值值值:由于粘粒的物质组成决定了溶液由于粘粒的物质组成决定了溶液由于粘粒的物质组成决定了溶液由于粘粒的物质组成决定了溶液PHPHPHP
17、H值对其热力学电位的值对其热力学电位的值对其热力学电位的值对其热力学电位的 影响影响影响影响,从而影响到扩散层的厚度。从而影响到扩散层的厚度。从而影响到扩散层的厚度。从而影响到扩散层的厚度。第10页，本讲稿共17页 1.1.1.1.土中的离子交土中的离子交土中的离子交土中的离子交换换:定定定定义义：粘粒与水溶液相互作用后粘粒与水溶液相互作用后粘粒与水溶液相互作用后粘粒与水溶液相互作用后,吸附在其表面的阳离子吸附在其表面的阳离子吸附在其表面的阳离子吸附在其表面的阳离子(阴离阴离阴离阴离子子子子)与溶液中的离子进行交换，这种现象称离子交换。与溶液中的离子进行交换，这种现象称离子交换。与溶液中的离子
18、进行交换，这种现象称离子交换。与溶液中的离子进行交换，这种现象称离子交换。l l l l 细粒土离子交换特性的衡量指标细粒土离子交换特性的衡量指标细粒土离子交换特性的衡量指标细粒土离子交换特性的衡量指标:阳离子交换容量及各种交换性阳离子容量。阳离子交换容量及各种交换性阳离子容量。阳离子交换容量及各种交换性阳离子容量。阳离子交换容量及各种交换性阳离子容量。l l l l 交交交交换换换换容容容容量量量量:在在在在一一一一定定定定条条条条件件件件一一一一定定定定量量量量的的的的土土土土中中中中所所所所有有有有土土土土粒粒粒粒的的的的反反反反离离离离子子子子层层层层内内内内具具具具有有有有交交交交换
19、换换换能能能能力力力力的离子总数，以每百克干土中含有多少毫摩尔的交换阳离子来表示。的离子总数，以每百克干土中含有多少毫摩尔的交换阳离子来表示。的离子总数，以每百克干土中含有多少毫摩尔的交换阳离子来表示。的离子总数，以每百克干土中含有多少毫摩尔的交换阳离子来表示。标标标标准准准准交交交交换换换换容容容容量量量量:由由由由于于于于土土土土的的的的交交交交换换换换容容容容量量量量并并并并非非非非一一一一个个个个常常常常数数数数,它它它它随随随随外外外外界界界界条条条条件件件件的的的的变变变变化化化化而而而而变变变变化化化化,因因因因此此此此，规规规规定定定定以以以以PH=6.5PH=6.5PH=6.
20、5PH=6.5，浓浓浓浓度度度度为为为为0.05mol/dm3BaCl20.05mol/dm3BaCl20.05mol/dm3BaCl20.05mol/dm3BaCl2的的的的溶溶溶溶液液液液反反反反复复复复的的的的作作作作用用用用于于于于1kg1kg1kg1kg土土土土上上上上，测得的交换容量。测得的交换容量。测得的交换容量。测得的交换容量。2.3 2.3 离子交换离子交换第11页，本讲稿共17页l l研究交换容量的意义研究交换容量的意义研究交换容量的意义研究交换容量的意义:有助于判别土的工程地质性质。通过交换容量的测定，人们可有助于判别土的工程地质性质。通过交换容量的测定，人们可有助于判别
21、土的工程地质性质。通过交换容量的测定，人们可有助于判别土的工程地质性质。通过交换容量的测定，人们可以有目的性的改变水溶液的化学成分，以改良细粒土，满足工程建筑的要求。以有目的性的改变水溶液的化学成分，以改良细粒土，满足工程建筑的要求。以有目的性的改变水溶液的化学成分，以改良细粒土，满足工程建筑的要求。以有目的性的改变水溶液的化学成分，以改良细粒土，满足工程建筑的要求。注意：注意：注意：注意：离子交换按等反应进度关系进行，是可逆反应，并服从质量作用定律。离子交换按等反应进度关系进行，是可逆反应，并服从质量作用定律。离子交换按等反应进度关系进行，是可逆反应，并服从质量作用定律。离子交换按等反应进度
22、关系进行，是可逆反应，并服从质量作用定律。离子交换作用发生在反离子层离子交换作用发生在反离子层离子交换作用发生在反离子层离子交换作用发生在反离子层(扩散层扩散层扩散层扩散层)与溶液中相同符号的离子之间。与溶液中相同符号的离子之间。与溶液中相同符号的离子之间。与溶液中相同符号的离子之间。一般胶体与水作用后，或有交换性阳离子，或有阴离子，两者具其一，一般胶体与水作用后，或有交换性阳离子，或有阴离子，两者具其一，一般胶体与水作用后，或有交换性阳离子，或有阴离子，两者具其一，一般胶体与水作用后，或有交换性阳离子，或有阴离子，两者具其一，而粘土矿物则两者兼有，但后者是次要的。而粘土矿物则两者兼有，但后者
23、是次要的。而粘土矿物则两者兼有，但后者是次要的。而粘土矿物则两者兼有，但后者是次要的。第12页，本讲稿共17页2.2.影响离子交换容量的因素：影响离子交换容量的因素：影响离子交换容量的因素：影响离子交换容量的因素：颗粒的矿物成分及分散程度：颗粒的矿物成分及分散程度：颗粒的矿物成分及分散程度：颗粒的矿物成分及分散程度：随着土粒直径的减小，交换容量随之增高。随着土粒直径的减小，交换容量随之增高。随着土粒直径的减小，交换容量随之增高。随着土粒直径的减小，交换容量随之增高。一定量土中粘粒含量与交换容量成正比。一定量土中粘粒含量与交换容量成正比。一定量土中粘粒含量与交换容量成正比。一定量土中粘粒含量与交
24、换容量成正比。一般情况下，交换容量随着粘粒硅铝率的增大而增大。一般情况下，交换容量随着粘粒硅铝率的增大而增大。一般情况下，交换容量随着粘粒硅铝率的增大而增大。一般情况下，交换容量随着粘粒硅铝率的增大而增大。注：硅铝率：某种粘土矿物的二氧化硅与游离氧化物分子数的相对比值：注：硅铝率：某种粘土矿物的二氧化硅与游离氧化物分子数的相对比值：注：硅铝率：某种粘土矿物的二氧化硅与游离氧化物分子数的相对比值：注：硅铝率：某种粘土矿物的二氧化硅与游离氧化物分子数的相对比值：可表示为：可表示为：可表示为：可表示为：k=(x/60.06)/(y/101.94+z/165.7)k=(x/60.06)/(y/101.
25、94+z/165.7)，x,y,zx,y,z分别表示分别表示分别表示分别表示SiO2SiO2，AL2O3,Fe2O3AL2O3,Fe2O3百分含量。百分含量。百分含量。百分含量。溶液的化学成分、浓度与溶液的化学成分、浓度与溶液的化学成分、浓度与溶液的化学成分、浓度与PHPH值：浓度与值：浓度与值：浓度与值：浓度与PHPH值影响着矿物颗粒表面的带电数量，值影响着矿物颗粒表面的带电数量，值影响着矿物颗粒表面的带电数量，值影响着矿物颗粒表面的带电数量，也影响电位，而离子交换是在反离子层与溶液中进行的，所以颗粒表面带电的数量及也影响电位，而离子交换是在反离子层与溶液中进行的，所以颗粒表面带电的数量及也
26、影响电位，而离子交换是在反离子层与溶液中进行的，所以颗粒表面带电的数量及也影响电位，而离子交换是在反离子层与溶液中进行的，所以颗粒表面带电的数量及热力学电位的大小对交换容量有直接影响。热力学电位的大小对交换容量有直接影响。热力学电位的大小对交换容量有直接影响。热力学电位的大小对交换容量有直接影响。第13页，本讲稿共17页 l l l l 聚聚聚聚沉沉沉沉与与与与稳稳稳稳定定定定：聚聚聚聚沉沉沉沉与与与与稳稳稳稳定定定定是是是是土土土土粒粒粒粒间间间间相相相相互互互互作作作作用用用用关关关关系系系系的的的的对对对对立立立立的的的的两两两两个个个个方方方方面面面面。粘粘粘粘粒粒粒粒与与与与水水水水
27、作作作作用用用用后后后后，扩散层的电性与厚度的变化是决定粘粒聚沉与稳定的根本原因。扩散层的电性与厚度的变化是决定粘粒聚沉与稳定的根本原因。扩散层的电性与厚度的变化是决定粘粒聚沉与稳定的根本原因。扩散层的电性与厚度的变化是决定粘粒聚沉与稳定的根本原因。1.1.1.1.聚沉作用（絮凝作用）：聚沉作用（絮凝作用）：聚沉作用（絮凝作用）：聚沉作用（絮凝作用）：定义：相邻粘粒在一定条件下形成集合体的作用。定义：相邻粘粒在一定条件下形成集合体的作用。定义：相邻粘粒在一定条件下形成集合体的作用。定义：相邻粘粒在一定条件下形成集合体的作用。聚沉的类型有：聚沉的类型有：聚沉的类型有：聚沉的类型有：l l l l
28、 电电电电解解解解质质质质聚聚聚聚沉沉沉沉:发发发发生生生生在在在在同同同同性性性性电电电电荷荷荷荷粘粘粘粘粒粒粒粒之之之之间间间间,通通通通过过过过增增增增加加加加电电电电解解解解质质质质浓浓浓浓度度度度或或或或改改改改变变变变其其其其中中中中反反反反离离离离子子子子成成成成分分分分，使颗粒聚沉。使颗粒聚沉。使颗粒聚沉。使颗粒聚沉。理理理理解解解解:当当当当加加加加入入入入电电电电解解解解质质质质,浓浓浓浓度度度度增增增增大大大大,扩扩扩扩散散散散层层层层压压压压缩缩缩缩,电电电电动动动动电电电电位位位位降降降降低低低低,两两两两个个个个颗颗颗颗粒粒粒粒距距距距离离离离相相相相接接接接近近近
29、近,当当当当电电电电动动动动电电电电位位位位降降降降到到到到零零零零时时时时,粘粘粘粘粒粒粒粒最最最最易易易易聚聚聚聚沉沉沉沉,可可可可见见见见，电电电电解解解解质质质质浓浓浓浓度度度度的的的的增增增增加加加加,可可可可使使使使扩扩扩扩散散散散层层层层厚厚厚厚度度度度变变变变薄薄薄薄,从而使粘粒聚沉从而使粘粒聚沉从而使粘粒聚沉从而使粘粒聚沉.2.4 2.4 粘粒的聚沉与稳定粘粒的聚沉与稳定第14页，本讲稿共17页l l l l 相相相相互互互互聚聚聚聚沉沉沉沉:悬悬悬悬液液液液中中中中带带带带电电电电符符符符号号号号相相相相反反反反的的的的两两两两种种种种粘粘粘粘粒粒粒粒,可可可可直直直直接接
30、接接相相相相互互互互吸吸吸吸引引引引而而而而可可可可形形形形成成成成集集集集合合合合体体体体。聚沉的程度与两者含量的比例有关，当两者含量相等时聚沉的程度与两者含量的比例有关，当两者含量相等时聚沉的程度与两者含量的比例有关，当两者含量相等时聚沉的程度与两者含量的比例有关，当两者含量相等时,聚沉最完全。聚沉最完全。聚沉最完全。聚沉最完全。l l l l 干干干干燥燥燥燥聚聚聚聚沉沉沉沉:土土土土在在在在干干干干燥燥燥燥过过过过程程程程中中中中,由由由由于于于于蒸蒸蒸蒸发发发发逐逐逐逐渐渐渐渐失失失失去去去去水水水水分分分分,孔孔孔孔隙隙隙隙溶溶溶溶液液液液的的的的浓浓浓浓度度度度迅迅迅迅速速速速增
31、增增增加加加加,使使使使土粒的扩散层变薄土粒的扩散层变薄土粒的扩散层变薄土粒的扩散层变薄,产生聚沉现象产生聚沉现象产生聚沉现象产生聚沉现象.l l l l 冻结聚沉冻结聚沉冻结聚沉冻结聚沉:在负温条件下在负温条件下在负温条件下在负温条件下,土孔隙中水溶液开始有一部分冻结土孔隙中水溶液开始有一部分冻结土孔隙中水溶液开始有一部分冻结土孔隙中水溶液开始有一部分冻结,使未使未使未使未 冻结的溶液中离子浓度增加冻结的溶液中离子浓度增加冻结的溶液中离子浓度增加冻结的溶液中离子浓度增加,使土粒的扩散层变薄使土粒的扩散层变薄使土粒的扩散层变薄使土粒的扩散层变薄,再加上冰的压力再加上冰的压力再加上冰的压力再加上
32、冰的压力,促促促促 使土粒相互靠近使土粒相互靠近使土粒相互靠近使土粒相互靠近,因而产生聚沉现象因而产生聚沉现象因而产生聚沉现象因而产生聚沉现象.聚沉作用的意聚沉作用的意聚沉作用的意聚沉作用的意义义：在打隧道中在打隧道中在打隧道中在打隧道中,经常用到冻结聚沉原理经常用到冻结聚沉原理经常用到冻结聚沉原理经常用到冻结聚沉原理,来暂时凝固松散颗粒完成工作。来暂时凝固松散颗粒完成工作。来暂时凝固松散颗粒完成工作。来暂时凝固松散颗粒完成工作。对对对对“干燥聚沉干燥聚沉干燥聚沉干燥聚沉”的研究，可以防范假集合体在工程中的应用，避免事的研究，可以防范假集合体在工程中的应用，避免事的研究，可以防范假集合体在工程
33、中的应用，避免事的研究，可以防范假集合体在工程中的应用，避免事 故的发生。故的发生。故的发生。故的发生。人们常利用人们常利用人们常利用人们常利用“相互聚沉相互聚沉相互聚沉相互聚沉”的原理来净化水质。的原理来净化水质。的原理来净化水质。的原理来净化水质。第15页，本讲稿共17页2.2.2.2.稳定作用：稳定作用：稳定作用：稳定作用：定义：原来成为集合体的土粒，由于扩散层变厚（或者使带有相反电荷符号定义：原来成为集合体的土粒，由于扩散层变厚（或者使带有相反电荷符号定义：原来成为集合体的土粒，由于扩散层变厚（或者使带有相反电荷符号定义：原来成为集合体的土粒，由于扩散层变厚（或者使带有相反电荷符号的土
34、粒转为带有同号电荷，也能使扩散层变厚）当粒间排斥力大于吸引力，的土粒转为带有同号电荷，也能使扩散层变厚）当粒间排斥力大于吸引力，的土粒转为带有同号电荷，也能使扩散层变厚）当粒间排斥力大于吸引力，的土粒转为带有同号电荷，也能使扩散层变厚）当粒间排斥力大于吸引力，颗粒从新分离，称为稳定作用。颗粒从新分离，称为稳定作用。颗粒从新分离，称为稳定作用。颗粒从新分离，称为稳定作用。集合体稳定的方法：集合体稳定的方法：集合体稳定的方法：集合体稳定的方法：集合体法集合体法集合体法集合体法:只能破坏部分假集合体。只能破坏部分假集合体。只能破坏部分假集合体。只能破坏部分假集合体。半分散法半分散法半分散法半分散法:
35、破坏假集合体及部分抗水集合体。破坏假集合体及部分抗水集合体。破坏假集合体及部分抗水集合体。破坏假集合体及部分抗水集合体。全分散法全分散法全分散法全分散法:使所有的集合体破坏分散。使所有的集合体破坏分散。使所有的集合体破坏分散。使所有的集合体破坏分散。3.3.3.3.触变与陈化触变与陈化触变与陈化触变与陈化(两者并不是对立的两者并不是对立的两者并不是对立的两者并不是对立的,陈化也会是粘土的胶气体系变化的结果陈化也会是粘土的胶气体系变化的结果陈化也会是粘土的胶气体系变化的结果陈化也会是粘土的胶气体系变化的结果)触变触变触变触变:当粘粒发生聚沉，如果受到外力如振动，搅拌，电流等作用的影响，则当粘粒发
36、生聚沉，如果受到外力如振动，搅拌，电流等作用的影响，则当粘粒发生聚沉，如果受到外力如振动，搅拌，电流等作用的影响，则当粘粒发生聚沉，如果受到外力如振动，搅拌，电流等作用的影响，则往往会往往会往往会往往会“液化液化液化液化”变成溶液或悬液，而当这些外力作用停止后，它们又重新变成溶液或悬液，而当这些外力作用停止后，它们又重新变成溶液或悬液，而当这些外力作用停止后，它们又重新变成溶液或悬液，而当这些外力作用停止后，它们又重新聚沉，这种作用称为聚沉，这种作用称为聚沉，这种作用称为聚沉，这种作用称为“触变触变触变触变”。第16页，本讲稿共17页产生触变的条件：产生触变的条件：产生触变的条件：产生触变的条
37、件：触变性土的颗粒粒径应触变性土的颗粒粒径应触变性土的颗粒粒径应触变性土的颗粒粒径应0.010.01,且小于且小于且小于且小于0.0010.001的土粒为足够的百的土粒为足够的百的土粒为足够的百的土粒为足够的百 分含量。分含量。分含量。分含量。土粒形状必须是片状或长条状，这样才能形成网状结构。如果土土粒形状必须是片状或长条状，这样才能形成网状结构。如果土土粒形状必须是片状或长条状，这样才能形成网状结构。如果土土粒形状必须是片状或长条状，这样才能形成网状结构。如果土粒是浑圆状，则不会发生触变现象。例如粒是浑圆状，则不会发生触变现象。例如粒是浑圆状，则不会发生触变现象。例如粒是浑圆状，则不会发生触
38、变现象。例如:由蒙脱石粘粒组成的土，就具由蒙脱石粘粒组成的土，就具由蒙脱石粘粒组成的土，就具由蒙脱石粘粒组成的土，就具有触变性。由石英颗粒组成的土，则不具有触变性。有触变性。由石英颗粒组成的土，则不具有触变性。有触变性。由石英颗粒组成的土，则不具有触变性。有触变性。由石英颗粒组成的土，则不具有触变性。陈化陈化陈化陈化:有的触变性土，经一定时间就失去了液化的能力，失去了原有有的触变性土，经一定时间就失去了液化的能力，失去了原有有的触变性土，经一定时间就失去了液化的能力，失去了原有有的触变性土，经一定时间就失去了液化的能力，失去了原有 的触变性，这种变化是不可逆的，叫做的触变性，这种变化是不可逆的，叫做的触变性，这种变化是不可逆的，叫做的触变性，这种变化是不可逆的，叫做“陈化陈化陈化陈化”。第17页，本讲稿共17页