理论教育 工程水文地质学:强结合水与水分子运动

工程水文地质学:强结合水与水分子运动

时间:2023-09-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:强结合水也称吸着水,其厚度一般认为相当于几个水分子直径,也有人认为可达几百个水分子直径。强结合水在重力作用下不产生运动,不传递静水压力,只有当温度高于105°C时,才能转化为气态水向它处运动。它离岩石颗粒表面较远,受静电引力较小,水分子排列不如强结合水紧密,但仍具有较大的密度和一定的抗剪强度。但当所施外力超过抗剪强度时,弱结合水也能脱离岩石颗粒表面,析出成为重力水。

工程水文地质学:强结合水与水分子运动

松散岩石颗粒表面、坚硬岩石空隙壁面均带负电荷,具有静电吸附能力,颗粒越细微,静电吸附能力越大。水分子是带电荷的偶极体,一端带正电,另一端带负电,在岩石颗粒的静电吸附能力的作用下,水分子能牢固地吸附在颗粒表面,形成水分子薄膜,这层水膜就是结合水(图1-4)。

图1-4 结合水与重力水(www.daowen.com)

(a)图中椭圆形小粒代表水分子,结合水部分的水分子带正电荷一端朝向颗粒;(b)图中箭头代表水分子所受合力方向

结合水,根据其受岩石颗粒表面静电吸附能力的强弱,分为强结合水与弱结合水。强结合水也称吸着水,其厚度一般认为相当于几个水分子直径,也有人认为可达几百个水分子直径。它所受到的引力可相当于101325×104Pa。水分子排列紧密,就其性质而言近似于固体,密度很大,平均为2000kg/m3,具有极大的抗剪强度。强结合水在重力作用下不产生运动,不传递静水压力,只有当温度高于105°C时,才能转化为气态水向它处运动。弱结合水也称薄膜水,位于强结合水的外层。其厚度有各种说法,为几十、几百或几千个水分子厚度。它离岩石颗粒表面较远,受静电引力较小,水分子排列不如强结合水紧密,但仍具有较大的密度和一定的抗剪强度。弱结合水同样在重力作用下不产生运动,不传递静水压力,但能以水膜形式极缓慢地由水膜厚的地方向水膜薄的地方运动(图1-4)。但当所施外力超过抗剪强度时,弱结合水也能脱离岩石颗粒表面,析出成为重力水。因此,在开采松散沉积物中的承压含水层时,含水层内的粘性土夹层或限制层[3]中的弱结合水可能转化为重力水,对承压水的水质和水量都会产生影响。

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