2012年二级建造师《机电工程》讲义复习(4)
第二讲 电力工程技术基础知识(2)
一、 内容提示 这一讲主要介绍2G311000电力工程技术基础知识的2G311030土的基本性质和工程分类和2G311040火力发电厂(燃煤)主要生产设备的基本知识 二、 重点难点 土的基本性质、土的工程分类;汽轮机本体的类型及其主要设备;锅炉的类型及其主要设备
三、 大纲要求 掌握土的基本性质和工程分类;掌握汽轮机本体的类型及其主要设备;掌握锅炉的类型及其主要设备
四、 内容讲解 2G311030 掌握土的基本性质和工程分类 2G311031 土的三相组成及其物理性质
1、土的三相组成土由固体矿物、液体水和气体三部分组成，称为土的三相组成。土中的固体矿物构成骨架，骨架之间贯穿着孔隙，孔隙中充填着水和空气。随着环境的变化，会引起土的三相比例的变化。土的三相比例不同，土的状态和工程性质也不相同。例如：固体+气体(液体=0)为干土，干黏土坚硬，干砂松散;固体十液体+气体为湿土，湿的黏土多为可塑状态;固体十液体(气体=0)为饱和土，饱和粉细砂受振动可能产生液化，饱和黏土地基沉降需很长时间才能稳定。由此可见，研究土的工程性质，首先从最基本的组成土的三相，即固体、水和气体本身开始研究。 (1)土的固体颗粒土的三项组成中，土的固体颗粒是决定土的工程性质的主要成分。 ①土粒的矿物成分
● 原生矿物：由岩石经物理风化而成，其成分与母岩相同。包括：单矿物颗粒——如常见的石英、长石、云母、角闪石与辉石等，砂土为单矿物颗粒。多矿物颗粒——母岩碎屑，如漂石、卵石与砾石等颗粒为多矿物颗粒.
● 次生矿物：岩屑经化学风化而成，其成分与母岩不同，为一种新矿物，颗粒细。主要是黏土矿物，肉眼看不清，用电子显微镜观察为鳞片状。黏矿物的微观结构由两种原子层(晶片)构成：一种是由四面体构成的硅氧晶片;另一种是由八面体构成的铝氢氧晶片。因这两种晶片结合的情况不同，形成三种黏土矿物：蒙脱石——两结构单元之间没有氢键，联结弱，水分子可以进入两晶胞之间。因此，蒙脱石亲水性大，胀缩性剧烈。伊利石(水云母)——部分四面体中的硅为铝、铁所取代，损失的原子价由阳离子钾补偿。因而晶格层组之间具结合力，亲水性低于蒙脱石。高岭石——晶胞之间有氢键，联结力较强，晶胞之间距离不易改变，水分子不能进入。因此亲水性最小。次生矿物还有次生二氧化硅、难溶盐等。
●腐殖质：土中腐殖质含量多，使土的压缩性增大。
例1：土的三相组成包括( )。
A、 液体水 B、气体 C、固态 D. 固体矿物 E、液态
答案：A、B、D
② 土颗粒的大小与形状土的大颗粒漂石，颗粒大小不同的土，其工程性质也各异。为便于研究，把土的粒径按性质相近原则，划分为粒组。
③ 土的粒径级配 自然界里的天然土往往由几种粒组混合而成，颗粒有粗有细。通常，用土中各粒组的相对含量，占总重的百分数来表示，称为土的粒径级配。这是决定无黏性土工程性质的主要因素，以此作为土分类定名的标准。
粒径分析方法，工程中常用两种方法，配合使用。
1、 筛分法：用一套标准筛，将粗粒土进行筛分。
2、 比重计法：根据土粒直径大小不同，在水中沉降的速度也不同的特性，用特制的比重计进行测定分析。
(2)土中水
土中水可分为：
① 结合水
● 强结合水(吸着水)，紧靠土粒表面，厚度只有几个水分子厚。强结合水性质接近固体，不传递静水压力，具有很大的黏滞性、弹性和抗剪强度。黏土只含强结合水时，呈固体坚硬状态;砂土只含强结合水时，呈散粒状态。
● 弱结合水：也叫薄膜水，不传递静水压力，呈黏滞体状态。此部分水对黏性土影响最大。
② 自由水
离土粒较远，在电场作用以外的水分子自由排列，为自由水。
● 重力水：位于地下水位以下，受重力作用而运动，有浮力作用。
● 毛细水：位于地下水位以上，受毛细作用而上升，粉土毛细水上升高。在寒冷地区要注意基础因毛细水上升产生的冻胀，地下室要采取防潮措施。
③ 气态水 气态水即水汽，对土的性质影响不大。
④ 固态水 当气温降至0℃以下时，液态水结冰为固态水。由于水的密度在4℃时最大，低于0℃的冰，体积膨胀，使基础产生冻胀。寒冷地区基础埋置深度要注意冻胀问题。
(3) 土中气体 土的孔隙中没有被水占据的部分都是气体，可分为：
① 自由气体 自由气体指土孔隙中的气体与大气连通的气体。通常在土层受力压缩时逸出，对工程无影响。
② 封闭气泡 封闭气泡与大气隔绝，存在黏性土中。当土层受荷载作用时，封闭气泡缩小。土中封闭气泡多时增加土的压缩性，减小土的渗透性。
2.土的物理性质
(1) 三项基本物理性指标表示土的三项组成比例关系的指标，称为土的三项比例指标。
此三项基本物理性指标，由实验室直接测定其数值。
① 土的天然容重，即天然重度 物理意义：土的天然密度与重力加速度的乘积。即天然状态下土的重力密度。
② 土粒相对密度 物理意义：相对密度以4℃时的蒸馏水为标准，进行对比的比值。
③ 土的含水量 物理意义：土中含水的数量，水重与固体重之比值。
(2) 反映土的松密程度的指标
① 土的孔隙比 物理意义：土中孔隙与固体的体积比。
② 土的孔隙度 物理意义：土中孔隙占总体积的百分比，表示孔隙大小的程度。
(3) 反映土中含水程度的指标
① 含水量
② 土的饱和度
(4) 特定条件下的重度
① 干重度
② 饱和重度
③ 有效重度
3.土的物理状态指标
(1) 无黏性土的密实度
① 用孔隙比作为划分密实度的标准;
② 以相对密度作密实度的标准;
③ 用标准贯人试验划分密实度。
(2) 黏性土的物理性质
① 液限 黏性土液态与塑态之间的分界含水量称为液限。
② 塑限 黏性土塑态与半固态的分界含水量称为塑限。
③ 缩限 黏性土固态与半固态的分界含水量称为缩限。
④ 塑性指数 黏性土处于可塑状态的含水量变化范围，即液限与塑限之差，称为塑性指数。
⑤ 液性指数 天然含水量与塑限之差除以塑性指数，是判别黏性土软硬状态的指标。
⑥ 活动度 活动度反映黏性土中所含矿物的活动性。
⑦ 灵敏度 灵敏度反映黏性土结构性的强弱。
例2：土的三项组成中，土的( )是决定土的工程性质的主要成分
A、 结合水 B、原生矿物 C、 腐殖质 D、 固体颗粒
答案：D 2G311032 土的工程分类 1、土的生成与特性 (1) 土的生成地壳中原来整体坚硬的岩石，经风化、剥蚀、搬运、沉积，形成固体矿物、水和气体的集合体称为土。不同的风化作用，形成不同性质的土。风化作用有下列三种：
① 物理风化岩石受风、霜、雨、雪的侵蚀，温度、湿度的变化，不均匀的膨胀与收缩，使岩石产生裂隙，崩解为碎块。这种风化作用，只改变颗粒的大小与形状，不改变矿物成分，称为物理风化。由物理风化生成的为粗颗粒土，如碎石、卵石、砾石、砂土等，呈松散状态，总称无黏性土。
② 化学风化岩石碎屑与水、氧气和二氧化碳等物质接触，使岩石碎屑发生化学变化，改变了原来组成矿物的成分，产生一种新的成分——次生矿物，土的颗粒变得很细，具粘结力，如黏土、粉质黏土，总称为黏性土。
③ 生物风化由动、植物和人类活动对岩体的破坏，称生物风化。例如开山、打隧道等活动形成的土，其矿物成分没有变化。
例3：岩石碎屑与水、氧气和二氧化碳等物质接触，使岩石碎屑发生化学变化，改变了原来组成矿物的成分，产生一种新的成分——次生矿物，土的颗粒变得很细，具粘结力，这是土的( )。 A、 物理风化 B、 化学风化 C、 生物风化 D、 植物风化 答案：B
(2) 土的结构和构造 ① 土的结构土颗粒之间的相互排列和联结形式，称为土的结构，有下列三种：
● 单粒结构：粗颗粒土，如卵石、砂等，在沉积过程中，每一个颗粒在自重作用下，单独下沉，达到稳定状态。
● 蜂窝结构：当土颗粒较细，在水中单个下沉，碰到已沉积的土粒，由于土粒之间的分子引力大于颗粒自重，则下沉土粒被吸引不再下沉，形成很大孔隙的蜂窝状结构。
● 絮状结构：在水中长期悬浮并在水中运动时，形成小链环状的土集粒而下沉。这种小链环碰到另一小链环被吸引，形成大链环状的絮状结构。上述三种结构中，以密实的单粒结构土的工程性质最好，蜂窝结构其次，絮状结构最差。后两种结构土，如因扰动破坏天然结构，则强度低、压缩性大，不可用作天然地基。 ② 土的构造同一土层中，土颗粒之间相互关系的特征称为土的构造，常见的有下列几种：
● 层状构造：土层由不同颜色、不同粒径的土组成层理，平原地区的层理通常为水平方向。层状构造是细粒土的一个重要特征。
● 分散构造：土层中土粒分布均匀，性质相近，如砂、卵石层为分散构造。
● 结核状构造：在细粒土中掺有粗颗粒或各种结核，如含礓石的亚黏土、含砾石的冰碛黏土等均属结核状构造，其工程性质取决于细粒土部分。
● 裂隙状构造：土体中有很多不连续的小裂隙，有的硬塑与坚硬状态的黏土为此种构造。裂隙强度低，渗透性高，工程性质差。
例：土有三种结构密实单粒结构、蜂窝结构、絮状结构，按土的工程性质由好到差排列的顺序是( )。
A、 蜂窝结构、密实单粒结构、絮状结构
B、 絮状结构、密实单粒结构、蜂窝结构
C、 密实单粒结构、蜂窝结构、絮状结构
D、 密实单粒结构、絮状结构、蜂窝结构
答案：C
