水文地質(zhì)學(xué)-毛細(xì)現(xiàn)象與包氣帶水的運(yùn)動(dòng)

第五章毛細(xì)現(xiàn)象與包氣帶水的運(yùn)動(dòng)5.1毛細(xì)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)5.2毛細(xì)負(fù)壓5.3包氣帶水水分分布及運(yùn)動(dòng)5.3.1土層中的毛細(xì)水帶5.3.2包氣帶中水的滲透討論5.4毛細(xì)水上升高度與土的物理特性的關(guān)系5.5毛細(xì)現(xiàn)象與災(zāi)害5.5.1鹽漬土與路基5.5.2毛細(xì)現(xiàn)象、凍融、季節(jié)性凍土與路基第五章毛細(xì)現(xiàn)象與包氣帶水的運(yùn)動(dòng)液體外表張力是分子間相互作用的結(jié)果。就水來說，內(nèi)部的水分子處于其他水分子的包圍之中，各個(gè)方向分子的引力會(huì)相互抵消。但是表層水分子受到的內(nèi)部水分子引力遠(yuǎn)大于外部空氣分子的引力。所以，外表的水分子永遠(yuǎn)受到指向液體內(nèi)部的力，總是趨向向內(nèi)部移動(dòng)。這樣，液體總是會(huì)力圖縮小其外表積。而同樣體積的物體，總是以球體的外表積最小。荷葉外表對水的不浸潤和外表張力共同作用，使水在荷葉上收縮為晶瑩的露珠。雨滴在外表張力和重力的共同作用下呈現(xiàn)為淚滴形。第五章毛細(xì)現(xiàn)象與包氣帶水的運(yùn)動(dòng)外表張力不僅液體有，固體也有，只是因?yàn)楣腆w分子排列的非常緊密，表層的分子不容易“縮回〞到固體的內(nèi)部，這種收縮力表現(xiàn)的不明顯罷了。如果固體和液體不存在外表張力，就會(huì)像氣體一樣沒有形狀和體積，世界上所有的一切，都是虛無飄渺的了。第五章毛細(xì)現(xiàn)象與包氣帶水的運(yùn)動(dòng)5.1毛細(xì)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)將細(xì)小的玻璃管插入水中，水會(huì)在管中上升到一定高度才停止，這便是固、液、氣三相界面上產(chǎn)生的毛細(xì)現(xiàn)象。水水銀第五章毛細(xì)現(xiàn)象與包氣帶水的運(yùn)動(dòng)水與空氣的分界面上存在著外表張力：液體總是力圖縮小自己的外表積，以使外表自由能變得最小，這也就是一滴水珠總是成為球狀的原因。外表張力的計(jì)算：毛細(xì)管管壁的分子和水分子之間有引力作用，這個(gè)引力使與管壁接觸局部的水面呈向上的彎曲狀，這種現(xiàn)象稱為濕潤現(xiàn)象。這種內(nèi)凹的彎液面說明管壁和液體是互相吸引的〔即可濕潤的〕。如果管壁和液體之間不互相吸引，稱為不可濕潤的，那么毛細(xì)管內(nèi)液體彎液面的形狀是外凸的，如毛細(xì)管內(nèi)的水銀柱面就是這樣。——外表張力系數(shù)，單位為dyn/cm〔1dyn=10-5N，達(dá)因〕第五章毛細(xì)現(xiàn)象與包氣帶水的運(yùn)動(dòng)切取一個(gè)半徑為R的半圓球形液面此時(shí)彎液面下的液體實(shí)際承受到的外表壓強(qiáng)任何形狀的彎液面所產(chǎn)生的附加外表壓強(qiáng)Pc都可以用拉普拉斯公式表示——液體外表的兩個(gè)主要曲率半徑第五章毛細(xì)現(xiàn)象與包氣帶水的運(yùn)動(dòng)①當(dāng)液面為凸形時(shí)，附加外表壓強(qiáng)是正的。此時(shí)，實(shí)際外表壓強(qiáng)拉普拉斯公式的涵義：彎曲的液面將產(chǎn)生一個(gè)指向液面凹側(cè)的附加外表壓強(qiáng)，附加外表壓強(qiáng)與外表張力系數(shù)成正比，與外表的曲率半徑成反比。第五章毛細(xì)現(xiàn)象與包氣帶水的運(yùn)動(dòng)②如液面為凹形時(shí)，附加外表壓強(qiáng)是負(fù)的，實(shí)際外表壓強(qiáng)③平的液面不產(chǎn)生附加外表壓強(qiáng)，實(shí)際外表壓強(qiáng)第五章毛細(xì)現(xiàn)象與包氣帶水的運(yùn)動(dòng)5.2毛細(xì)負(fù)壓凹形彎液面產(chǎn)生的附加壓強(qiáng)Pc是個(gè)負(fù)壓強(qiáng)，稱為毛細(xì)負(fù)壓凹形彎液面的人由于外表張力的作用，要比平的液面小一個(gè)相當(dāng)于Pc的壓強(qiáng)；或者說，凹形彎液面下的水存在一個(gè)相當(dāng)于Pc的真空值。毛細(xì)負(fù)壓換算成水柱高度：茹林公式第二章巖石中的空隙與水分2.3.2含水量含水量說明松散巖石實(shí)際保存水分的狀況。重量含水量：松散巖石孔隙中所含的水量〔Gw〕與枯燥巖石重〔Gs〕的比值體積含水量：含水體積〔Vw〕與包括孔隙在內(nèi)的巖石體積〔V〕的比值假設(shè)水的比重為1，巖石的干容重〔單位體積干土的重〕為重量含水量與體積含水量的關(guān)系第二章巖石中的空隙與水分2.3.2含水量飽和含水量Ws：孔隙充分飽水時(shí)的含水量飽和差：飽和含水量與實(shí)際含水量之間的差值飽和度：實(shí)際含水量與飽和含水量之比→比重：也稱相對密度，固體和液體的比重是該物質(zhì)的密度與在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，3.98℃時(shí)純H2O的密度〔999.972kg/m3〕的比值。氣體的比重是指該氣體的密度與標(biāo)準(zhǔn)狀況下空氣密度的比值。液體或固體的比重說明了它們在另一種流體中是下沉還是漂浮。比重是無量綱量，即比重是無單位的值，一般情形下隨溫度、壓力而變。密度是有量綱的量，比重是無量綱的量。第五章毛細(xì)現(xiàn)象與包氣帶水的運(yùn)動(dòng)5.3包氣帶水水分分布及運(yùn)動(dòng)打井出水5.3.1土層中的毛細(xì)水帶上層毛細(xì)水帶支持毛細(xì)水帶毛細(xì)飽和帶第五章毛細(xì)現(xiàn)象與包氣帶水的運(yùn)動(dòng)5.3.1土層中的毛細(xì)水帶在理想條件下，即包氣帶由均質(zhì)土構(gòu)成，無蒸發(fā)與下滲，包氣帶水水分分布穩(wěn)定時(shí)，含水量的垂向分布如圖〔c〕所示。②支持毛細(xì)水帶:由此往下，進(jìn)入支持毛細(xì)水帶，含水量隨著接近潛水面而增高〔圖a—②〕。①上層毛細(xì)水帶:由地表向下某一深度內(nèi)含水量為一定值，相當(dāng)于殘留含水量〔Wc〕。構(gòu)成殘留含水量的包括結(jié)合水、孔隙毛細(xì)水與局部懸掛毛細(xì)水〔圖a—①〕，是對抗重力保持于土中的最大持水度。這局部水與其下的支持毛細(xì)水及潛水不發(fā)生水力聯(lián)系。第五章毛細(xì)現(xiàn)象與包氣帶水的運(yùn)動(dòng)5.3.1土層中的毛細(xì)水帶③毛細(xì)飽和帶:在潛水面之上有一個(gè)含水量飽和〔體積含水量等于孔隙度〕的帶，稱為毛細(xì)飽和帶〔圖a—③〕。

毛細(xì)飽和帶由潛水面直接上升而形成，受地下水位季節(jié)性升降變化的影響很大，會(huì)隨著地下水位的升降作相應(yīng)的移動(dòng)。

為什么含水量飽和帶接近潛水？細(xì)小的孔道毛細(xì)水上升高，最寬大的孔隙通道也被支持毛細(xì)水充滿的范圍。地下水位急劇下降時(shí)，它也隨著急速下降；其中的水可以在外表張力和重力作用下移動(dòng)第五章毛細(xì)現(xiàn)象與包氣帶水的運(yùn)動(dòng)5.3.2包氣帶中水的滲透討論1〕毛細(xì)負(fù)壓包氣帶中毛細(xì)負(fù)壓隨著含水量的變小而負(fù)值變大。這是因?yàn)?，隨著含水量降低，毛細(xì)水退縮到孔隙度更加細(xì)小處，彎液面的曲率增加〔曲率半徑變小〕，造成毛細(xì)負(fù)壓的負(fù)值更大，因此，毛細(xì)負(fù)壓是含水量的函數(shù)：2〕滲透系數(shù)飽水帶中，任一特定的均質(zhì)土層，滲透系數(shù)K是常數(shù)；但在包氣帶中，滲透系數(shù)K隨含水量降低而迅速變小，K也是含水量的函數(shù)：K=K〔W〕，原因是：第五章毛細(xì)現(xiàn)象與包氣帶水的運(yùn)動(dòng)5.3.2包氣帶中水的滲透討論①含水量降低，實(shí)際過水?dāng)嗝骐S之減少；②含水量降低，水流實(shí)際流動(dòng)途徑的彎曲程度增加；③含水量降低，水流在更窄小的孔角通道及孔隙中流動(dòng)，阻力增加。K=K〔W〕3〕達(dá)西定律包氣帶水的非飽和流動(dòng)，仍可用達(dá)西定律描述。作一維垂直下滲運(yùn)動(dòng)時(shí)，滲透流速可表示為：第五章毛細(xì)現(xiàn)象與包氣帶水的運(yùn)動(dòng)5.3.2包氣帶中水的滲透討論綜上所述，包氣帶水的運(yùn)動(dòng)，同樣可以用達(dá)西定律描述，但與飽水帶的運(yùn)動(dòng)相比，有以下三點(diǎn)不同：①飽水帶只存在重力勢，包氣帶同時(shí)存在重力勢與毛細(xì)勢；②飽水帶任一點(diǎn)的壓力水頭是個(gè)定值，包氣帶的壓力水頭那么是含水量的函數(shù)；③飽水帶的滲透系數(shù)是個(gè)定值，包氣帶的滲透系數(shù)隨含水量的降低而變小。第五章毛細(xì)現(xiàn)象與包氣帶水的運(yùn)動(dòng)5.4毛細(xì)水上升高度與土的物理特性的關(guān)系一、不同粒組毛細(xì)水上升的特征

土的顆粒愈細(xì)，毛細(xì)水上升高度愈大，但其上升的速度在毛細(xì)水上升整個(gè)過程中，并不是簡單地土顆粒愈細(xì)上升速度愈快、愈粗速度愈慢。

圖1為分別由粗、中、細(xì)、極細(xì)4種粒組所組成的4組試樣，其毛細(xì)水上升高度與時(shí)間的關(guān)系曲線。

粒徑分別為：1~0.5mm；0.5~0.25mm；0.25~0.1mm；<0.1mm第四章土的物理性質(zhì)和工程分類粒組名稱分界粒徑（mm）巨粒組漂石（塊石）組d＞200卵石（碎石）組200≥d＞60粗粒組礫（角礫）粒粗礫60≥d＞20中礫20≥d＞5細(xì)礫5≥d＞2砂粒粗砂2≥d＞0.5中砂0.5≥d＞0.25細(xì)砂0.25≥d＞0.075細(xì)粒組粉粒0.075≥d＞0.005粘粒d≤0.005粒組劃分第五章毛細(xì)現(xiàn)象與包氣帶水的運(yùn)動(dòng)

為了更清晰地反映毛細(xì)水初期上升速度的變化規(guī)律，圖2為上面粗、中、細(xì)、極細(xì)4組試樣前1000s內(nèi)毛細(xì)水上升高度與時(shí)間的關(guān)系曲線。第五章毛細(xì)現(xiàn)象與包氣帶水的運(yùn)動(dòng)通過曲線和試驗(yàn)觀測得出：在開始階段由中粒組成的試樣上升速度最大，而中、細(xì)、極細(xì)粒3組試樣比較，是隨著顆粒愈細(xì)上升速度愈慢。隨著時(shí)間的推移，顆粒愈細(xì)上升的速度相對加快，粗顆粒到達(dá)最大高度所需的時(shí)間比細(xì)顆粒短。二、同一類土級配不同其毛細(xì)水上升的特征

下表是由粒徑0.5~0.25mm和小于0.1mm的2種粒組所組成的5組中砂試樣，其2種顆粒含量的比例不同，在138.9小時(shí)內(nèi)毛細(xì)水上升高度變化情況；試樣以中砂為代表。第五章毛細(xì)現(xiàn)象與包氣帶水的運(yùn)動(dòng)含量不同兩種粒組組成的中砂138.9h毛細(xì)水上升高度第五章毛細(xì)現(xiàn)象與包氣帶水的運(yùn)動(dòng)

表2為4種粒組所組成的中砂，其4種顆粒含量的比例不同在138.9h毛細(xì)水上升高度。表2不同顆粒級配的中砂138.9h毛細(xì)水上升高度第五章毛細(xì)現(xiàn)象與包氣帶水的運(yùn)動(dòng)從表1、表2和圖3中可以看出：1〕同一類土隨著細(xì)顆粒含量的增多毛細(xì)水上升高度增大對毛細(xì)水上升高度影響較大的是細(xì)粒組的含量。2〕對于同一類土但其顆粒級配不同毛細(xì)水上升的規(guī)律與前面討論的不同粒組上升的特征是一致的。在毛細(xì)水上升的初期細(xì)顆粒含量愈多上升速度愈慢；隨著時(shí)間的推移，毛細(xì)水上升的速度細(xì)顆粒含量愈多上升速度相對加快。同一類土隨著細(xì)顆粒含量的增大，毛細(xì)水上升最大高度增大，并且主要取決于其極細(xì)粒粒組含量。第五章毛細(xì)現(xiàn)象與包氣帶水的運(yùn)動(dòng)三、不同壓實(shí)度下毛細(xì)水升高與時(shí)間關(guān)系壓實(shí)度：土或其他筑路材料壓實(shí)后的干密度與標(biāo)準(zhǔn)最大干密度之比，以百分率表示。第五章毛細(xì)現(xiàn)象與包氣帶水的運(yùn)動(dòng)三、不同壓實(shí)度下毛細(xì)水升高與時(shí)間關(guān)系壓實(shí)度是路基路面施工質(zhì)量檢測的關(guān)鍵指標(biāo)之一，表征現(xiàn)場壓實(shí)后的密度狀況，壓實(shí)度越高，密度越大，材料整體性能越好。第五章毛細(xì)現(xiàn)象與包氣帶水的運(yùn)動(dòng)四、不同含水量下毛細(xì)水升高與時(shí)間關(guān)系第五章毛細(xì)現(xiàn)象與包氣帶水的運(yùn)動(dòng)四、不同含水量下毛細(xì)水升高與時(shí)間關(guān)系第五章毛細(xì)現(xiàn)象與包氣帶水的運(yùn)動(dòng)五、不同含鹽量下毛細(xì)水升高與時(shí)間關(guān)系第五章毛細(xì)現(xiàn)象與包氣帶水的運(yùn)動(dòng)五、不同含鹽量下毛細(xì)水升高與時(shí)間關(guān)系第五章毛細(xì)現(xiàn)象與包氣帶水的運(yùn)動(dòng)5.4毛細(xì)水上升高度與土的物理特性的關(guān)系1〕粗粒土①對粗粒土，毛細(xì)上升高度隨顆粒變細(xì)〔可用平均粒徑衡量〕而增加；2〕細(xì)粒土③對同種土料，毛細(xì)上升高度隨壓實(shí)度增大而增大。②對同類土料，毛細(xì)上升隨含泥量增多而變大；液限：黏質(zhì)土流動(dòng)狀態(tài)與可塑狀態(tài)間的界限含水率塑限：黏質(zhì)土可塑狀態(tài)與半固體狀態(tài)間的界限含水率流動(dòng)狀態(tài)可塑狀態(tài)半固體狀態(tài)第五章毛細(xì)現(xiàn)象與包氣帶水的運(yùn)動(dòng)對低液限粉土，仍遵循粗粒土規(guī)律。比方粉土中毛細(xì)水上升高度比粉砂大。對高液限黏土，隨著壓實(shí)度的增加，毛細(xì)水的上升速度明顯降低。原因：壓實(shí)度的增加，使得毛細(xì)孔隙變小。高液限黏土中細(xì)粒含量高，塑性指數(shù)大，土粒的結(jié)合水可形成較厚的結(jié)合水膜，結(jié)合水膜中重合比較多，使得原本變小的局部孔隙被結(jié)合水阻斷，形成使水分不能流動(dòng)的死端孔隙，沒有阻斷的空襲也變得更加細(xì)小，水分遷移迂回度增加，毛細(xì)上升阻力變得更大，上升速度變得更慢，高度更小。第五章毛細(xì)現(xiàn)象與包氣帶水的運(yùn)動(dòng)5.5毛細(xì)現(xiàn)象與災(zāi)害5.5.1土的毛細(xì)現(xiàn)象對工程有影響4〕毛細(xì)水的上升是引起路基凍害的因素之一。2〕對于房屋建筑，毛細(xì)水的上升會(huì)引起地下室過分潮濕；1〕毛細(xì)水的上升可能引起土的沼澤化和鹽漬化，對路基與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)都有很大影響；3〕當(dāng)?shù)叵滤薪g性時(shí)，毛細(xì)水上升對建筑物和構(gòu)筑物的根底中的混凝土、鋼筋等形成浸蝕作用；第五章毛細(xì)現(xiàn)象與包氣帶水的運(yùn)動(dòng)5.5.1鹽漬土與路基1〕鹽滯土的危害對作物：由于土壤鹽分過高，使土壤溶液濃度增加，導(dǎo)致滲透壓不斷提高，植物從土壤中吸收水分的能力減小，外表缺水，植物不能吸收土壤中的水分而死亡。即使是能生存下來的，也由于土壤板結(jié)影響了氧氣進(jìn)入根部，不能有效地進(jìn)行呼吸作用，從而變得稀疏、枯萎。〔滲透壓即當(dāng)兩種水溶液的濃度不同時(shí)，會(huì)在它們之間產(chǎn)生一種壓力差，使?jié)舛容^小溶液中的水向濃度較大的溶液滲入〕第五章毛細(xì)現(xiàn)象與包氣帶水的運(yùn)動(dòng)5.5.1鹽漬土與路基1〕鹽滯土的危害對路基：具有溶陷性、膨脹性和腐蝕性，地基承載力變化大。枯燥時(shí)：鹽分呈結(jié)晶狀態(tài)，地基承載力較高；浸水后：晶體溶解變?yōu)橐后w，承載力降低，壓縮性增大；土中含硫酸鹽類結(jié)晶，體積膨脹，溶解后體積縮小，易使地基土的結(jié)構(gòu)破壞，強(qiáng)度降低并形成松脹鹽土；由于鹽類遇水溶解，使地基容易產(chǎn)生溶蝕現(xiàn)象，降低地基的穩(wěn)定性。第五章毛細(xì)現(xiàn)象與包氣帶水的運(yùn)動(dòng)2〕克服鹽漬土地區(qū)公路的病害①分析路基設(shè)計(jì)條件

了解鹽漬土地區(qū)不同類型的鹽漬土分布范圍，含鹽特征及地下水、地面水等情況；鹽漬土地區(qū)的公路應(yīng)保證排水暢通，不致因積水使土中的鹽分發(fā)生不利的變化；在鹽漬土地段修筑公路，宜以填土路基通過，便于設(shè)置封閉性的隔斷層后，回填非鹽漬土。②預(yù)防鹽漬土的病害預(yù)防鹽漬土的病害應(yīng)該圍繞解決毛細(xì)水?dāng)y鹽上聚問題，其措施：A〕B〕C〕第五章毛細(xì)現(xiàn)象與包氣帶水的運(yùn)動(dòng)A〕降低地下水位，迅速疏干土中的水，做砂礫隔斷層，最大限度提高路基，加厚砂礫墊層，排擋地表水侵入路基等等，視情況采用單獨(dú)和綜合處理措施來減小道路病害。從理論分析，這些方法都不能從根本上切斷水的毛細(xì)管道：切斷上下土層的聯(lián)接，要做到這一點(diǎn)只有采取封閉性的隔斷層，用來隔斷毛細(xì)水?dāng)y鹽上升。第五章毛細(xì)現(xiàn)象與包氣帶水的運(yùn)動(dòng)a〕從環(huán)保的角度來講，目前社會(huì)上有大量廢棄塑料編織袋b〕從經(jīng)濟(jì)上分析，塑料編織袋是廢棄的東西c〕從原材料分析，塑料編織袋的主要化學(xué)成分是聚丙烯，其具有極強(qiáng)的抗腐蝕能力，一條二級公路的使用年限是二十年，而聚丙烯的編織物埋在土里上百年也不會(huì)被腐蝕掉，所以它足已伴隨著一條公路完成它的使命。d〕其它方面，聚丙烯編織袋具有極強(qiáng)的延展性，當(dāng)其材料鋪在路基下受到鹽脹頂推時(shí)，它可以隨意變形而不被頂爛，經(jīng)緯強(qiáng)度高,從而可以到達(dá)阻止毛細(xì)水?dāng)y鹽上升的目的。B〕為了阻止毛細(xì)水上升攜鹽積聚，設(shè)置封閉型隔斷層：隨著高科技材料出現(xiàn)，選用一種抗老化，防腐蝕，高強(qiáng)度,柔性好的薄膜；建議利用廢棄的尿素袋，它的優(yōu)勢在于：第五章毛細(xì)現(xiàn)象與包氣帶水的運(yùn)動(dòng)下層土的鹽脹力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于上層土的壓力，隔斷膜受土的壓力，盡管下層土被脹力壓縮凹凸不平，防滲膜有相當(dāng)?shù)捻g性，抗拉強(qiáng)度大，這樣就可以到達(dá)隔水、隔氣、隔土粒間的聯(lián)接，即使下部土鹽脹也不會(huì)影響路面結(jié)構(gòu)。采取封閉性隔斷措施，解決了鹽分上聚和上層非鹽漬土的次生鹽漬化問題，從而保證路基的穩(wěn)定。這一設(shè)想具有可行性。C〕種植鹽生植物，使之成為路基被鹽漬土侵害的防護(hù)墻。鹽漬化土壤是對栽培植物的有害環(huán)境，但對許多鹽生植物卻是適生環(huán)境由于次生鹽漬化的發(fā)生與地下水位關(guān)系密切，鹽生植物耗水量少，所以可充分利用高礦化度水源。西北鹽堿沙地上有羅布麻、駱駝刺、黑果枸杞等植物生長。因此，在公路建設(shè)中，應(yīng)加大種植鹽生植物的投入，在距公路路基兩邊一定寬度種植紅柳或其它鹽生植物，植物的根系將地下水吸收，使土壤的含鹽量降低，蒸發(fā)水減少，不但保護(hù)了路基的穩(wěn)定，而且有利于生態(tài)環(huán)境。第五章毛細(xì)現(xiàn)象與包氣帶水的運(yùn)動(dòng)5.5.2毛細(xì)現(xiàn)象、凍融、季節(jié)性凍土與路基1〕土的毛細(xì)水與土凍融特性的關(guān)系土的凍脹現(xiàn)象和融陷現(xiàn)象是季節(jié)性凍土的特性，亦即土的凍融特性。凍脹和融陷對工程都將產(chǎn)生不利影響。特別是高寒地區(qū)，發(fā)生凍脹時(shí)，使路基隆起，路面凍脹、開裂、錯(cuò)縫或折斷；發(fā)生融陷后，路基土強(qiáng)度降低，重者產(chǎn)生翻漿。地面下一定深度的水溫，隨大氣溫度的改變而改變。當(dāng)大氣負(fù)溫傳人土中時(shí)，土中的自由水首先結(jié)合成冰晶體，隨著溫度繼續(xù)下降，弱結(jié)合水的最外層也開始凍結(jié)，使冰晶體逐漸擴(kuò)大。凍融過程第五章毛細(xì)現(xiàn)象與包氣帶水的運(yùn)動(dòng)

由于結(jié)合水膜的減薄，使得水膜中的離子濃度增加，產(chǎn)生了滲透壓力在這兩種引力的作用下，下臥未凍結(jié)區(qū)水膜較厚處的弱結(jié)合水，被吸引到水膜較薄的凍結(jié)區(qū)，并參與凍結(jié)，使冰晶體增大，而不平衡引力卻繼續(xù)存在。假使下臥未凍結(jié)區(qū)存在著水源〔如地下水距凍結(jié)區(qū)很近〕及適當(dāng)?shù)乃囱a(bǔ)給通道〔如毛細(xì)通道〕，水能夠源源不斷地補(bǔ)充到凍結(jié)區(qū)來，那么，未凍結(jié)區(qū)的水分〔包括弱結(jié)合水和自由水〕就會(huì)不斷地向凍結(jié)區(qū)遷移和積聚，使冰晶體不斷擴(kuò)大，在土層中形成冰夾層，土體隨之發(fā)生隆起，即凍脹現(xiàn)象。

這樣使冰晶體周圍土粒的結(jié)合水膜減薄，土粒就產(chǎn)生剩余的分子引力。當(dāng)土層解凍時(shí)，土中積聚的冰晶體融化，土體隨之下陷，即出現(xiàn)融陷現(xiàn)象。第五章毛細(xì)現(xiàn)象與包氣帶水的運(yùn)動(dòng)2〕影響凍脹的三個(gè)因素①土的因素→通常發(fā)生在細(xì)粒土中，特別是粉砂、粉土、粉質(zhì)粘土等，凍結(jié)時(shí)水分遷移積聚最為強(qiáng)烈，凍脹現(xiàn)象嚴(yán)重。這類土具有效顯著的毛細(xì)現(xiàn)象，毛細(xì)水上升高度大，上升速度快，具有較通暢的水源補(bǔ)給通道。同時(shí)，這類土的顆粒較細(xì)，外表能大，土粒礦物成分親水性強(qiáng)，能持有較多的結(jié)合水，從而能使大量結(jié)合水遷移和積囊?！喾?，粘土雖有較厚的結(jié)合水膜，但毛細(xì)孔隙很小，對水分遷移的阻力很大，沒有通暢的水源補(bǔ)給通道，所以其凍脹性較上述土類為小?！暗[等粗顆粒土，沒有或具有很少量的結(jié)合水，孔隙中自由水凍結(jié)后，不會(huì)發(fā)生水分的遷移積聚，同時(shí)由于砂礫無毛細(xì)現(xiàn)象，因而不會(huì)發(fā)生凍脹。所以在工程實(shí)踐中常在地基或路基中換填砂土，以防治凍脹。第五章毛細(xì)現(xiàn)象與包氣帶水的運(yùn)動(dòng)②水的因素土層發(fā)生凍脹的原因是水分的遷移和積聚所致。因此，當(dāng)凍結(jié)區(qū)附近地下水位較高，毛細(xì)水上升高度能夠到達(dá)或接近凍結(jié)線，使凍結(jié)區(qū)能得到外部水源的補(bǔ)給時(shí)，將發(fā)生比較強(qiáng)烈的凍脹現(xiàn)象。③溫度的因素當(dāng)氣溫驟降且冷卻強(qiáng)度很大時(shí)，土的凍結(jié)面迅速向下推移，即凍結(jié)速度很快。這時(shí)，土中弱結(jié)合水及毛細(xì)水還來不及向凍結(jié)區(qū)遷移就在原地凍結(jié)成冰，毛細(xì)通道也被冰晶體所堵塞。這樣，水分的遷移和積聚不會(huì)發(fā)生，在土層中看不到冰夾層，只有散布于土孔隙中的冰晶體，這時(shí)形成的凍土一般無明顯的凍脹。如氣溫緩慢下降，冷卻強(qiáng)度小，但負(fù)溫持續(xù)的時(shí)間較長，那么就能促使未凍結(jié)區(qū)水分不斷地向凍結(jié)區(qū)遷移積聚，在土中形成冰夾層，出現(xiàn)明顯的凍脹現(xiàn)象。第五章毛細(xì)現(xiàn)象與包氣帶水的運(yùn)動(dòng)3〕季節(jié)性凍土對公路工程危害及防凍措施防治季節(jié)性凍土對公路工程的危害，一般采取以下幾種方法：①②③④①設(shè)置砂礫墊層A〕能起隔離層的作用，當(dāng)?shù)叵滤ㄟ^路基土毛細(xì)管上升到砂礫墊層時(shí)，因砂礫墊層孔隙較大，形成的毛細(xì)管少，控制了地下水的上升數(shù)量；B〕路基設(shè)置在寒冷地區(qū)冰凍線以上，基底還有不同深度的路基土受凍，如果在基底設(shè)置砂礫墊層，可減少凍脹路基土的厚度從而減輕凍土的膨脹程度，削弱凍脹土的抬拱力。第五章毛細(xì)現(xiàn)象與包氣帶水的運(yùn)動(dòng)②提高路基填筑高度選擇高路基，提高路基填筑高度，使路基高度超過冰凍線的深度，防止路基上中的毛細(xì)水受凍結(jié)冰，保證基底不凍。③基底鋪設(shè)土工織物在基地鋪設(shè)土工織物，使地下水與路基土隔離，并阻斷毛細(xì)水④設(shè)置排水溝、截水溝路基兩側(cè)邊內(nèi)底部低于地下水水位處，設(shè)置排水溝和截水溝，降低地下水位，排出地表水，減少路基土含水率，做到防治凍土危害的目的。低面背景簡約商務(wù)風(fēng)PPT模板2021LOGO所涉及提供的PPT模板、PPT圖片、PPT圖表等PPT素材大多來自PPT設(shè)計(jì)大師〔PPT原創(chuàng)作者個(gè)人〕授權(quán)發(fā)布作品、PPT設(shè)計(jì)公司免費(fèi)作品、互聯(lián)網(wǎng)免費(fèi)共享資源精選以及局部原創(chuàng)作品，分享給PPT愛好者交流學(xué)習(xí)之用，我們并未授權(quán)您將這些PPT模板、素材、圖片用于任何商業(yè)及其他用途，如果要使用請聯(lián)系原作者并征求作者同意。49為什么要進(jìn)行事故分析？502021年1~5月份各類事故比照月份安全、環(huán)保事故生產(chǎn)事故未遂事故事故總數(shù)事故總損失（元）一月321639028二月32167100三月1471210590四月21694128五月44111930200合計(jì)1313265291046分析說明：1月TZB酯化崗位員工在分層提取時(shí)，未關(guān)閉通往排污池的排污閥，導(dǎo)致500L料液跑掉，直接經(jīng)濟(jì)損失30000元，占總損失77%。3月份TZB員工白班交接班不到位，導(dǎo)致在回收車間的回收酒精操作一晚無人管，致玻璃冷凝器次日破裂，冰鹽損失16公分，乙醇損失500kg，直接經(jīng)濟(jì)損失6000元，占總損失85%。5月份回收車間員工燒傷〔6222元〕、倉儲(chǔ)員工手壓傷〔3448元〕、SBA車間員工腦部受傷〔7330元〕，PLA跑料〔5000元〕、回收車間跑冰鹽〔5000元〕、中試車間跑冰鹽〔5000元〕。因員工操作馬虎、工作不負(fù)責(zé)，造成的生產(chǎn)事故有12起，直接損失65200元，占總損失72%。512021年國內(nèi)事故摘錄1、2021年5月28日晚上9點(diǎn)31分，位于淄博市桓臺(tái)縣唐山鎮(zhèn)境內(nèi)的山東寶源化工股份一車間發(fā)生爆燃事故，造成2人死亡，8人受傷。2、2021年5月12日1時(shí)40分，位于山西運(yùn)城市鹽湖區(qū)龍居鄉(xiāng)二十里店村的山西三維豐?；ぐl(fā)生火災(zāi)并伴隨小規(guī)模的爆炸。3、2021年5月10日13時(shí)許，位于廣州市黃埔區(qū)的中石化廣州分公司203號汽油罐灌頂呼吸閥著火爆炸。據(jù)介紹，爆炸事故是由氣泄漏發(fā)生閃燃所致，導(dǎo)致7名施工人員受傷，其中3人傷勢嚴(yán)重。4、2021年5月2日中午12時(shí)52分，位于浙江省衢州市的巨化集團(tuán)北二道的錦綸廠發(fā)生火災(zāi)，熊熊的火光借著風(fēng)勢躥到空中達(dá)數(shù)十米之高。衢州消防支隊(duì)接到報(bào)警后，立即調(diào)集市區(qū)三個(gè)消防中隊(duì)以及巨化集團(tuán)專職消防隊(duì)共13輛消防車100多名官兵展開滅火戰(zhàn)斗。5、2021年4月13日22時(shí)12分，黑龍江省大慶市讓胡路區(qū)喇嘛甸鎮(zhèn)富鑫化工廠非法生產(chǎn)偶氮二異丁腈過程中發(fā)生爆炸燃燒?，F(xiàn)場作業(yè)人員共計(jì)14人，9人當(dāng)場死亡〔6男3女〕。6、2021年4月12日凌晨5時(shí)47分，位于榆林錦界工業(yè)園區(qū)的神木化學(xué)工業(yè)公司一期20萬噸甲醇裝置因一處管線開裂，氫氣泄露，引發(fā)閃爆并起火，事故未造成人員傷亡。522021年國內(nèi)事故摘錄7、2021年4月1日晚上20時(shí)35分，位于縉云縣東渡鎮(zhèn)的浙江宏威車業(yè)一車間發(fā)生一起爆炸事故，造成現(xiàn)場作業(yè)工人3人當(dāng)場死亡，3人受傷。其中2名傷者經(jīng)醫(yī)院搶救無效死亡，1人仍在救治中。8、2021年3月31日下午17時(shí)，位于武漢市東西湖區(qū)京港澳高速往港澳方向1147公里處，一輛裝載危險(xiǎn)化學(xué)品的貨車在等