【正文】 粒徑 … … … 8 4 2 1 … … … Φ 值 … n … 3 2 1 0 1 2 3 … n … 18 25 水利工程界分類 表 22 泥沙顆粒分級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 泥沙分類 粘粒 粉沙 沙粒 礫石 卵石 漂石 粒徑大?。?mm ） ～ 2 ～ 20 ～ 2 200 ～ 20 200 19 167。 23 泥沙的幾何特性 三、 球度 ——反映沙粒形狀的特征系數(shù) 沃德?tīng)?(wadell)定義： 與顆粒體積的球體直徑（等容粒徑）和顆粒外接球直徑之比。 23 泥沙的幾何特性 泥沙顆粒的形狀及其成因 ?泥沙顆粒的 最初形狀取決于巖石母質(zhì)和風(fēng)化作用 ，隨后在輸運(yùn)過(guò)程中因繼續(xù)受到物理、化學(xué)及生物作用而不斷改變其形狀，改變的程度或最終形成的形狀取決于 搬運(yùn)介質(zhì) （ 水、空氣和冰川運(yùn)動(dòng) ）和 搬運(yùn)方式（ 滑動(dòng)、滾動(dòng)、跳動(dòng)、懸浮或顆粒流 等） ?圓度在流水搬運(yùn) 初期迅速增加 ，然后增加速度變緩，直至完全變圓為止。 粒配曲線 ： 表示天然沙顆粒組成的曲線。 ⒉ 可直接查出小于某粒徑的泥沙在總沙樣中所占的重量百分?jǐn)?shù)；也可查出總沙樣中某重量百分?jǐn)?shù)泥沙的上限粒徑。 d組成很均勻，變化范圍小。 ?D50——中值粒徑，小于該粒徑和大于該粒徑的泥沙顆粒各占 50%。 反映沙樣的代表粒徑 因 ： （ 27） ? 均方差 ? ： 表示泥沙組成的非均勻程度 ,＝ 0均勻，越大越不均勻，反映沙樣粒徑的變化范圍大小。 23 泥沙的幾何特性 四、 泥沙的粒配曲線（級(jí)配曲線） ?雖然泥沙中值粒徑與幾何平均粒徑并不完全相等，但其差別一般 不大，所以可以用泥沙中值粒徑近似代替幾何平均粒徑。 e=V孔隙 /(V總 V孔隙 ) 167。 24 泥沙的重力特性 一、 泥沙的一般重力特性 ? （ 1）密度 密度 ——顆粒單位體積內(nèi)所含的質(zhì)量。 167。 符號(hào)： ，單位： N/m3 ， tf/m3， kgf/m3； sγ??干容重 ： 單位松散體積的重量 ， ?s’ ＝ ~?干密度 ： 單位松散體積的質(zhì)量 ， ?s’ ＝ ~ ye )1()1(nn ssss?????? ?????㈡ 干容重與孔隙率 n的關(guān)系 ?㈢ 影響干容重的主要因素 ： ?⑴ 泥沙顆粒大小的影響 ：顆粒越大， ?s’越大，變化范圍小； 顆粒越小， ?s’越小，變化范圍大。 167。對(duì)于淤泥來(lái)說(shuō)，還與其密實(shí)程度（含泥濃度）有關(guān)。 24 泥沙的重力特性 一、 泥沙的一般重力特性 ?（ 9） 水下摩擦系數(shù) ——泥沙的水下休止角的正切值。167。 167。 阻力： 55 (2) 泥沙的沉速 球體沉降阻力 牛頓繞流阻力的一般表達(dá)式 圓球沉降時(shí)，水體對(duì)球體施加的阻力為 (114) WFgVACFD 22??gDCFD 2422 ???? 167。 167。 顆粒盤(pán)旋下沉，附近水體產(chǎn)生強(qiáng)烈的擾動(dòng)和渦動(dòng)。 66 （ 5）球體沉速的一般表達(dá)式 列出圓球沉降時(shí)力的平衡方程 可得球體在靜水中沉速的一般表達(dá)式 ? ? gDCD Ds 246 223 ?????? ??gDCsD ???? ??3467 （ 6）層流區(qū)、紊流區(qū)和過(guò)渡區(qū)圓球沉速公式 ①、層流區(qū)圓球沉速公式（ ） 將 代入球體在靜水中沉速的一般表達(dá)式 此式即為層流區(qū)的球體沉速公式，又稱 Stokes公式。 解：①假定處于層流狀態(tài)：則 ?????2181 Dgs??＝＝6210)100 0/(1181?????＝ ( m/ s) Red=?? d= 6= 38500 ，假定不符，不屬層流 ②假定處于紊流狀態(tài)：則 gDs?????＝＝1000/1 ???＝ 0. 41( m / s) Red=?? d= 1 3 .5/ 1000/ 1 0 6= 10 00 ，假定符合，屬紊流 167。 泥沙在層流區(qū)的崗恰洛夫沉速公式為 mmD ?????? 2181 gDs ??????????? 2224118 gDgD ss ?????※ 泥沙并非球體，沉速應(yīng)有所不同，目前存在多家公式 。 24 泥沙的重力特性 二、 泥沙的沉降速度 層流區(qū)，采用 Stokes公式； 過(guò)渡區(qū)，采用沙玉清的過(guò)渡區(qū)公式； 紊流區(qū)，采用崗恰洛夫紊流區(qū)公式； 在實(shí)際工作中，常采用張瑞瑾各區(qū)統(tǒng)一公式計(jì)算沉速。 ※ 目前有一定研究成果，主要研究 形狀 、 水質(zhì) 、 含水量 對(duì)沉速的影響，但不很成熟。 ?① 泥沙難以量測(cè)形狀 ， 但礫 、 卵 、 塊石等存在 a、b、 c三軸； ?② 方位不同 ， 下沉受阻面積及阻力不一樣 ， 自然?不一樣；但通常會(huì)自動(dòng)調(diào)整到與短軸 c方向一致 ，即阻力最大的方向； ?③ 目前有研究成果： 167。 24 泥沙的重力特性 二、 泥沙的沉降速度 ?（ 7）影響泥沙沉速其它因素 167。 ?非粘性均勻粗顆粒泥沙的群體沉速。 ?細(xì)顆粒泥沙因物理化學(xué)作用而具有粘性，又稱為粘性泥沙，簡(jiǎn)稱粘粒。 98 泥沙顆粒周?chē)碾p電層 ++++++++++++++++++++++++++++++++++++ +++++++++ +++++++++++++++ ++ + ++ ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++擴(kuò)散層吸附層雙電層泥沙顆粒 中性水層內(nèi)外層2 雙電層的外層 ①、吸附層 ②、擴(kuò)散層 泥沙顆粒表面（所帶）的離子層（負(fù)電荷）及其（所吸引）周?chē)姆措x子層構(gòu)成（了泥沙顆粒）的雙電層。 ++++++++++++++++++++++++++++++++++++ +++++++++ +++++++++++++++ ++ + ++ ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++粘滯水水結(jié)粘束縛水吸附水膜自由水水合結(jié)（）擴(kuò)散層吸附層雙電層泥沙顆粒 中性水層內(nèi)外層3 泥沙顆粒周?chē)奈剿? 顆粒表面不僅吸附反離子，也吸引水分子。它沒(méi)有傳遞靜水壓力的能力。 ++++++++++++++++++++++++++++++++++++ +++++++++ +++++++++++++++ ++ + ++ ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++粘滯水 擴(kuò)散層吸附層水結(jié)粘雙電層束縛水吸附水膜自由水 泥沙顆粒中性水層內(nèi)外層水合結(jié)（）4 106 （ 3）束縛水與自由水 ? 粘結(jié)水和粘滯水統(tǒng)稱束縛水。 束縛水 吸附水膜 5 ++++++++++++++++++++++++++++++++++++ +++++++++ +++++++++++++++ ++ + ++ ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++粘滯水 擴(kuò)散層吸附層水結(jié)粘雙電層束縛水吸附水膜自由水 泥沙顆粒中性水層內(nèi)外層水合結(jié)（）108 （ 4）吸附水膜 吸附水膜的厚度 ? 雙電層的厚度就是束縛水的厚度，也就是吸附水膜的厚度。 ? 細(xì)顆粒泥沙，水膜不但和泥沙顆粒不可分離，而且重要性超過(guò)了泥沙顆粒，這就是極細(xì)的泥沙顆粒的性質(zhì)常因礦物組成和水中電解質(zhì)的改變而有很大不同的緣故。 ? 它表示吸附層表面與自由溶液之間的電位差，也就是粘粒上的負(fù)電荷經(jīng)吸附層中的陽(yáng)離子抵消后，所剩余的