黏土中含有較多的黏土礦物。黏土礦顆粒表面帶電使黏土顆粒表現(xiàn)出活潑的水理性質(zhì),這種性質(zhì)會使土體表面形成雙電層。因此,黏土顆粒在沉積過程中受各種力的作用而相互堆疊形成孤孔、盲孔之類的非連通孔隙結(jié)構(gòu)。實(shí)際上在黏土的滲流過程中,流體不能流過非連通孔,只能流過連通孔隙表面。而Kozeny-Carman方程（K-C方程）計(jì)算時(shí)將顆粒的比表面積作為滲流的過流比表面積,所以K-C方程在計(jì)算黏土滲透系數(shù)時(shí)會出現(xiàn)偏差。因此,允許流體流過的連通孔隙的比表面積作為滲流有效比表面積,進(jìn)而對K-C方程中的顆粒比表面積進(jìn)行修正。相關(guān)試驗(yàn)表明,修正后的K-C方程較未修正的K-C方程在描述黏土滲流規(guī)律時(shí)具有明顯的優(yōu)勢。 

【文章來源】：巖土力學(xué). 2020年08期 北大核心

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

土體孔隙簡化流管示意圖Figu.3DiagramofsimplifiedflowtubeofsoilporesL

及伊利石等黏土礦物組成。大多數(shù)黏土礦物會發(fā)生同晶置換而使得黏土顆粒表面出現(xiàn)多余的負(fù)電荷。這些負(fù)電荷會吸附周圍的陽離子以及極性水分子，進(jìn)而形成雙電層[19]。土體顆粒受到電場力，重力以及范德華力之間的相互作用而堆疊形成結(jié)構(gòu)。黏土顆粒多為細(xì)小的片狀體，受表面電荷的影響更明顯，因此，顆粒堆疊時(shí)黏土內(nèi)部更容易形成復(fù)雜的孔隙結(jié)構(gòu)。受黏土顆粒表面雙電層的影響，液體不能從片狀體接觸面間隙流過而只能從較大孔隙流過，因此黏土中的有些孔隙可以被認(rèn)為是不連通的，對滲流是無效的，如孤孔、盲孔等。圖4展示了幾種常見的黏土沉積結(jié)構(gòu)形式，同時(shí)圖5展示了由環(huán)境掃描電鏡得到的黏土絮凝狀的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。圖4常見黏土結(jié)構(gòu)Fig.4Classicstructureofclay圖5黏土結(jié)構(gòu)掃描電鏡Fig.5StructureofclaybySEM2.2滲流有效比表面積effS綜上可見，由于黏土礦物出現(xiàn)同晶置換而產(chǎn)生多余負(fù)電荷，多余電荷在顆粒間形成電場，進(jìn)而形成雙電層。黏土礦物帶電屬性和黏土顆粒之間的聚集特征使得黏土具有獨(dú)特的孔隙特性：孔隙曲折、孔隙性質(zhì)各異，同時(shí)有大量的盲孔和孤孔，所以流體在黏土中流過時(shí)會表現(xiàn)出與砂石土明顯不同的性質(zhì)。目前K-C方程中使用的比表面積通常采用試驗(yàn)測試確定或通過經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算得到。其中經(jīng)驗(yàn)公式主要是根據(jù)土體顆粒的級配、形狀以及塑限進(jìn)行計(jì)算，而試驗(yàn)測試方法主要有乙二醇乙醚吸附法（EGME）和氮?dú)馕椒ǎ˙ET）[20-25]。黏土顆粒粒徑較小積聚效應(yīng)明顯，所以經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式不再適用。實(shí)際上EGME方法是通過分散的黏土顆粒外表面以及礦物晶體內(nèi)表面對乙醇乙二醚和氮的吸附量換算而得到，而BET方法是通過黏土顆粒外表面對氮?dú)獾奈搅繐Q算得到。?

?е沒歡?溝?黏土顆粒表面出現(xiàn)多余的負(fù)電荷。這些負(fù)電荷會吸附周圍的陽離子以及極性水分子，進(jìn)而形成雙電層[19]。土體顆粒受到電場力，重力以及范德華力之間的相互作用而堆疊形成結(jié)構(gòu)。黏土顆粒多為細(xì)小的片狀體，受表面電荷的影響更明顯，因此，顆粒堆疊時(shí)黏土內(nèi)部更容易形成復(fù)雜的孔隙結(jié)構(gòu)。受黏土顆粒表面雙電層的影響，液體不能從片狀體接觸面間隙流過而只能從較大孔隙流過，因此黏土中的有些孔隙可以被認(rèn)為是不連通的，對滲流是無效的，如孤孔、盲孔等。圖4展示了幾種常見的黏土沉積結(jié)構(gòu)形式，同時(shí)圖5展示了由環(huán)境掃描電鏡得到的黏土絮凝狀的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。圖4常見黏土結(jié)構(gòu)Fig.4Classicstructureofclay圖5黏土結(jié)構(gòu)掃描電鏡Fig.5StructureofclaybySEM2.2滲流有效比表面積effS綜上可見，由于黏土礦物出現(xiàn)同晶置換而產(chǎn)生多余負(fù)電荷，多余電荷在顆粒間形成電場，進(jìn)而形成雙電層。黏土礦物帶電屬性和黏土顆粒之間的聚集特征使得黏土具有獨(dú)特的孔隙特性：孔隙曲折、孔隙性質(zhì)各異，同時(shí)有大量的盲孔和孤孔，所以流體在黏土中流過時(shí)會表現(xiàn)出與砂石土明顯不同的性質(zhì)。目前K-C方程中使用的比表面積通常采用試驗(yàn)測試確定或通過經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算得到。其中經(jīng)驗(yàn)公式主要是根據(jù)土體顆粒的級配、形狀以及塑限進(jìn)行計(jì)算，而試驗(yàn)測試方法主要有乙二醇乙醚吸附法（EGME）和氮?dú)馕椒ǎ˙ET）[20-25]。黏土顆粒粒徑較小積聚效應(yīng)明顯，所以經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式不再適用。實(shí)際上EGME方法是通過分散的黏土顆粒外表面以及礦物晶體內(nèi)表面對乙醇乙二醚和氮的吸附量換算而得到，而BET方法是通過黏土顆粒外表面對氮?dú)獾奈搅繐Q算得到�？梢�，這兩種方法分別測試的是黏土顆粒的總比表面


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