河流动力学-C1泥沙特性.ppt

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1、1第一章泥沙特性本章内容简介2泥沙的几何特性细颗粒泥沙的物化特性泥沙的重力特性泥沙的水力特性以上各特性的计算方法1.1.01.1泥沙的几何特性几何特性：形状、大小、群体性、xe第一章泥沙特性1.1.11.1泥沙的几何特性一、泥沙的粒径※泥沙颗粒的大小通常采样粒径D来表示。xe第一章泥沙特性㈠等容粒径定义：体积与泥沙颗粒容积相等的球体直径。公式：常用单位：mm㈡算术平均粒径定义：长、中、短轴的算术平均值。公式：1.1.11.1泥沙的几何特性一、泥沙的粒径㈢几何平均粒径xe第一章泥沙特性定义：长、中、短轴的几何平均值，相当于椭球体的等容粒径。公式：(椭球

2、体的体积＝球体的体积)㈣筛分粒径定义：通过筛分法获得的粒径近似值1.1.11.1泥沙的几何特性一、泥沙的粒径㈤泥沙粒径分级法xe第一章泥沙特性f值与粒径D的关系f-3-2-101234567D(mm)8.004.002.001.000.500.250.1250.0630.0320.0160.008常用：f-分级法，由Krumbein(克伦宾)提出；公式：原因：泥沙粒经分布大致呈现对数正态分布的特特性特点：可用小的f值变化表示相当大的粒径变化范围1.1.11.1泥沙的几何特性一、泥沙的粒径㈥泥沙分类分类方式：依据颗粒大小我国水利工程界分类：一第一章泥沙

3、特性泥沙颗粒分类标准(我国水利工程界)粘粒粉沙沙粒砾石卵石漂石粒径(mm)0.0050.05220200

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13、1/2001/20220200泥沙石1.1.21.1泥沙的几何特性二、沙样组成与粒配曲线※河流泥沙具有群体性，颗粒大小不一，含量多少不等，我们如何去充分表示其特性，于是提出了粒配曲线(级配曲线)。xe第一章泥沙特性※粒配曲线：表示天然沙颗粒组成的曲线。1.1.21.1泥沙的几何特性二、沙样组成与粒配曲线㈠粒配曲线的绘制方法和过程㈠第一章泥沙特性⑴取样筛分，获取各粒径组Di泥沙的重量；⑵统计出小于和等于各粒径Di的沙重，并算出其占

14、总重的百分比pi；⑶准备半对数坐标纸(横坐标为对数分格，纵坐标是普通分格)；⑷以粒径Di为横坐标(对数坐标，从大到小)，小于和等于粒径Di的沙重百分比pi为纵坐标(普通坐标)绘制D~p粒配曲线。※实例(粒配曲线实例随PPt.xls)1.1.21.1泥沙的几何特性二、沙样组成与粒配曲线㈡粒配曲线反映的特性⑴可反映沙样颗粒的大小和范围；⑵可反映沙样组成的均匀程度。xe第一章泥沙特性a、b组成较均匀，变化范围窄，但a较粗，b较细。c组成不均匀，变化范围大，各组粒经含量接近。d组成很均匀，变化范围小。1.1.21.1泥沙的几何特性二、沙样组成与粒配曲线㈢粒配

15、曲线反映的定量特征值xe第一章泥沙特性⑴中值粒径D50：表示大于和小于该粒径的泥沙重量各占一半(图)。⑵平均粒径Dm：按粒经组所占重量百分比的加权平均值粒径(例)。⑶均方差s：表示泥沙组成的非均匀程度,＝0均匀，越大越不均匀。1.1.21.1泥沙的几何特性二、沙样组成与粒配曲线㈢粒配曲线反映的定量特征值二第一章泥沙特性均匀沙s=0，Dm＝D50；非均匀沙s>0，Dm>D50。⑷分选系数(非均匀系数)S0：仍表示泥沙组成的非均匀程度，＝1均匀，越大越不均匀。⑸Dm与D50的关系：1.1.31.1泥沙的几何特性三、泥沙的孔隙率㈠孔隙率与孔隙比㈠第一章泥沙

16、特性⑴孔隙率n：沙样中孔隙的体积与沙样总体积之比。n=V孔隙/V总。⑵孔隙比e：沙样中孔隙的体积与沙样颗粒体积之比。e=V孔隙/(V总-V孔隙)1.1.31.1泥沙的几何特性三、泥沙的孔隙率㈡天然沙孔隙率的一般规律三第一章泥沙特性⑴沙样越粗，孔隙率越小；粗砂：39～40％；中沙：41～48％；细沙：44-49％；粘土絮凝后可达90％⑵均匀沙的孔隙率最大；⑶形状圆滑的、棱角不分明的沙样孔隙率较小；⑷沉积时间越长，孔隙率越小。1.1.41.1泥沙的几何特性四、泥沙的比表面积㈠比表面积的定义1.1第一章泥沙特性泥沙颗粒的表面积与其体积之比。㈡比表面积的意义

17、颗粒越小，比表面积越大；反映泥沙颗粒的物化作用与重力作用的相对大小，其值越大，物化作用就越大。1.2.11.2细颗粒泥沙的物理化学特性一、电化学性质㈠颗粒吸附结构ye第一章泥沙特性⑴细颗粒泥沙在含有电解质的水中，周围会形成双电层。吸附层：细颗粒主要成分为粘土矿物，其表面常带有负离子，吸引不纯净水中的正离子，这种牢固吸附在颗粒表面周围的反离子层，称为～。扩散层：吸附层离子电荷不足以平衡颗粒表面的全部电荷，因此在吸附层外还有一层反离子层，即～。双电层：吸附层＋扩散层。1.2.11.2细颗粒泥沙的物理化学特性一、电化学性质㈠颗粒吸附结构㈠第一章泥沙特性粘结

18、水的引力可达到1万个大气压，密度可达1.2~2.4g/cm3，平均2.0g/cm3。粘滞水的密度可达1.3~