4.2土中水的形态及其对土性的影响.pptVIP

4.2 土中水的形态及其对土性的影响 ;4.2.1土与水间的物理化学作用粘土颗粒表面的双电层 ; 1. 粘土颗粒表面带负电，其上吸附有阳离 子云或水分子偶极子。水分子偶极子在粘土 表面形成强结合水，其厚度约10?（三个水 分子层），强结合水比重大于1，冰点低于 零度，不能象自由水那样流动。 2. 粘土颗粒对水的特性的影响，随与粘粒 表面距离的增加作用力按指数关系衰减，相 互作用在大约100?以内是明显的。 一般讲，达西定律基本上也适用于高塑性粘 土。; 3. 土的塑性是粘性土的主要特性，颗粒间靠结合水连结，因而表现出塑性。粘土矿物的片状结构及矿物特性，使其具有较厚的扩散层 4. 絮凝结构或分散作用取决于悬液中离子的浓度和价数，从而决定了扩散层的厚度 ;4.2.2 毛细水与土中毛细力;图4－5 不同情况下毛细水上升高度;土中的情况十分复杂，不能形成完???“毛细饱和”;吸力;非饱和土中基质吸力可表示为： ;土-水特征曲线;吸力的测定;4.2.3 土的冻胀和冻融作用 ; 水—冰：大约体胀9％。 1928至1929年冬季，卡萨格兰德（Casagrande）在美国新罕布什尔州的公路进行了实地量测。当地秋季时地下水位深2m，冬季当冻层深度为45cm时，地表总冻胀量达13cm。冻层中冻结前含水量为8％～12％，冻结后含水量达到60％～110％。开挖后发现冻层中分布大量的冰晶、冰透镜体、冰夹层，平均冰厚度为13cm。 可见地基中水分的转移才是地基冻胀的基本原因。 ;图4－9 冻胀过程中的水分转移 ;冻胀的机理与过程;Ts为 地表面气温 T0为多年平均气温;吸力/100kPa; 不同土的冻胀性 粉砂：孔隙多、大，土中水冻结温度接近0度，潜热多。在吸力下渗透系数急剧下降，无水供给－非冻胀土。 粘土：渗透系数太小，随吸力变化不大。无法供给水量形成透镜体，只有在比自然界结冻速率慢得多时，可能有较大冻胀。 粉土：在40kPa吸力下开始排水，在很大吸力下仍有一定的含水量－强冻胀土。;图4－ 某桥冻拔成非对称罗锅形;冻胀丘（Pingo）;融化作用