006Chuong 5 ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH

Các chất hóa học trong nước dưới ñất có thể gây ăn mòn và phá hoại các cấu kiện bê tông... Hệ tầng ñất ñá thấm nước yếu hoặc không thấm ñược gọi là tng cách nư c.. Ngoài các lớp ñá cứng

CHƯƠNG 4.

NƯỚC DƯỚI ðẤT

Khi chuyển ñộng trong các lỗ rỗng, nước dưới ñất gây trở ngại cho việc thi công và ñiều kiện làm việc công trình: gây ngập hố móng, ñẩy trồi và gây mất ổn ñịnh

hố ñào, cáy chảy,

Các chất hóa học trong nước dưới ñất có thể gây ăn mòn và phá hoại các cấu kiện bê tông.

5.1 CÁC TÍNH CHẤT CHỨA NƯỚC CỦA ðẤT ðÁ

Chỉ tiêu ñặc trưng cho khả năng thoát nước của ñất

ñá là ñộ thoát nước µ µ µ:

µ

µ = V wr / V

ðối với ñất sét thì µ ≈ 0; ñối với ñất cát, cuội sỏi thì µ ≈ n (ñộ rỗng).

Hệ tầng ñất ñá bở rời hoặc nứt nẻ chứa ñầy nước

cha nưc

Hệ tầng ñất ñá thấm nước yếu hoặc không thấm

ñược gọi là tng cách nưc Ngoài các lớp ñá cứng,

các lớp sét cứng, nửa cứng ñược xem là tầng không thấm nước.

5.2.1 Chất lượng nước dưới ñất

Tính cht vt lý

Tính cht hóa hc th hin thông qua các ion có

trong nưc.

Các nguyên tố và ion ñóng vai trò chủ yếu: Cl - , HCO 3 - ,

SO 4 2- , CO 3 2- , Ca 2+ , Mg 2+ , Na + , K + ,…

ðộ pH: pH = - lg[H+]

Ở ñây: [H + ] – nồng ñộ của ion H +

ðộ cứng là tính chất của nước có chứa những hợp chất

hòa tan của Ca 2+ và Mg 2+

ðộ khoáng hóa là tổng số các ion, các phân tử và các hợp

chất khác thường ñược biểu diễn với hàm lượng g/l.

5.2.2 Trữ lượng nước dưới ñất

Trữ lượng tĩnh: Q t = µV

Trữ lượng ñộng: Q d = K A J = K H J B.

Trong ñó: K – Hệ số thấm của ñất ñá; A – tiết diện dòng thấm; H – chiều cao dòng thấm; B – bề rộng dòng thấm;

J – gradient thấm tự nhiên

- Trữ lượng khai thác Q kt

5.3 CÁC HÌNH THỨC HỆ THỐNG HÓA

Số mg của một ñương lượng là tỷ số của nguyên tử lượng (phân tử lượng) và hoá trị

ðể chuyển các kết quả phân tích dưới dạng mg/l thành dạng ñương lượng mg, người ta chia lượng mg/l cho số

mg của ñương lượng của chúng

Ví dụ

Ion mg/l meq/l % ñương lượng

Na+

Ca2+

Mg2+

190,9 24,0 4,8

Cl –

SO4

2-HCO3-

213,0 14,4 219,6

Tính toán kết quả thí nghiệm thành % ñương lượng.

Ví dụ

Ion mg/l meq/l % ñương lượng

Na+

Ca2+

Mg2+

190,9 24,0 4,8

8,3 1,2 0,4

83,8 12,1 4,0 9,9 100

Cl –

SO4

2-HCO3-

213,0 14,4 219,6

6,0 0,3 3,6

60,6 3,0 36,4 9,9 100

Công thức Courlov và tên nước

Công thức Courlov tổng quát có dạng: T pH

C

A M

K

K - ký hiệu chất khí chứa trong nước (mg/l)

M - tổng khoáng hóa của nước (g/l)

A - các anion hàm lượng >10% xếp giảm dần và hàm lượng % của chúng.

C - các cation hàm lượng >10% xếp giảm dần và hàm lượng % của chúng.

T - nhiệt ñộ của nước ở ñiểm lấy mẫu.

pH - ñộ pH

Ví dụ

Kết quả phân tích mẫu nước theo ví dụ ñược biểu diễn như sau:

( 83 , 8 % ) ( 12 , 1 % ) ( ) 7 , 1

% 4 , 36

% 6 ,

60 /

667 ,

0 /

Ca Na

HCO

Cl l

g M

l mg

−

−

Gi tên nưc: Tên nước ñược gọi theo tên các

anion và cation có hàm lượng trên 25% xếp giảm

dần Ví dụ trên là: Clorua – Bicarbonat – Natri.

5.4 đÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC đỐI VỚI XÂY DỰNG

5.4.1 đánh giá chất lượng nước dùng trong sinh

hoạt

5.4.2 đánh giá chất lượng nước dùng trong xây

dựng (xem bảng trong tài liệu)

3,6meq/l, theo bảng tra: a = 0,17; b = 23 Do ựó: a[Ca 2+ ] + b = 0,17x 24 + 23 = 27<87mg/l Vậy

4000 – [SO42-] 1000

6000 – [SO42-] 2000

1000 – [SO42-] 1000

Lượng chứa muối Mg (tính ăn mòn

manhê) ñược ñổi ra ion Mg2+ ño

bằng mg/l có tính cả lượng chứa ion

SO42- ño bằng mg/l lớn hơn

Lượng chứa ion Mg2+ trong mọi

trường hợp lớn hơn

4

a[Ca2+] + b a[Ca2+] + b + 40

a[Ca2+] + b Lượng chứa cacbonit tự do (tính ăn

mòn cacbonit) tính theo mg/l lớn

hơn

3

6,5 5

6,5 Chỉ số hydro (tính ăn mòn axit), nói

chung pH nhỏ hơn

2

2 (6o) Không qui ñịnh

1,5 (4o)

ðộ kiềm bicacbonat (tính ăn mòn

khử kiềm) tính theo mgeq/l hoặc

theo ñộ nhỏ hơn

1

Nước bao quanh bê tông trong ñiều kiện bất kỳ

ðất thấm nước yếu (K<0,1m/ngày ñêm)

Nơi chứa nước lộ thiên hoặc ñất thấm nước trung bình và mạnh (K≥0,1m/ngày ñêm)

Môi trường bao quanh

Công trình chịu cột nước ép

Công trình không chịu cột nước ép Dấu hiệu ăn mòn của nước môi

trường

Số TT

Theo nghiên

cứu chuyên môn

10 10

Lượng chứa Clorua sunfat, nitrat

và các muối khác cũng như

ñiều kiện khí hậu nóng (khi có

các bề mặt bay hơi) tính theo

mg/l – lớn hơn

8

30 80

50 Lượng chứa kiềm ăn da (tính ăn

mòn kiềm) tính theo mg/l lớn

hơn

7

1000 1000

1000 Lượng chứa muối amoniac (tính

ăn mòn amoniac) tính theo

mg/l – lớn hơn

6

250

100 + 0,15[Cl-] 1000

300

150 + 0,15[Cl-] 1000

300

150 + 0,15[Cl-] 1000

Lượng chứa sunfat (tính ăn mòn

sunfat) ñược tính ñổi ra ion

SO42- ño bằng mg/l – khi lượng

chứa ion Cl-nhỏ hơn 1000mg/l

- lớn hơn

Lượng chứa sunfat khi lượng chứa

ion Cl- lớn hơn 1000mg/l - lớn

hơn

Lượng chứa ion SO42- trong mọi

trường hợp không lớn hơn

5

17 18 18 18 18 18 18 19 20 21 22 23

0.00 0.02 0.04 0.05 0.07 0.08 0.10 0.12 0.14 0.17 0.19 0.22

17 18 18 18 18 18 18 19 20 21 22 23

0.00 0.02 0.04 0.06 0.07 0.09 0.11 0.13 0.16 0.19 0.22 0.24

17 18 18 18 18 19 19 20 21 22 23 24

0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.15 0.17 0.20 0.23 0.26

17 17 18 19 19 20 21 22 23 24 26 27

0.01 0.03 0.05 0.07 0.09 0.11 0.14 0.16 0.19 0.22 0.25 0.29

17 18 19 20 21 22 23 24 26 27 29 30

0.01 0.04 0.06 0.08 0.11 0.14 0.17 0.20 0.24 0.28 0.32 0.36

16 17 19 21 23 25 27 29 32 34 36 38

0.01 0.04 0.07 0.10 0.13 0.16 0.20 0.24 0.28 0.32 0.36 0.40

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

1.4

1.8

2.1

2.5

2.9

3.2

3.6

4.0

4.3

4.7

5.0

5.4

b a

b a

b a

b a

b a

b a

> 1000

801 - 1000

601 - 800

401 - 600

201 - 400

0 - 200 ñộ

mgeq/l

Tổng hàm lượng Cl-+ SO42-(mg/l) HCO3

-5.5 CÁC LOẠI NƯỚC DƯỚI ðẤT

h

z

Mặt chuẩn

5.5 CÁC LOẠI NƯỚC DƯỚI ðẤT

H

z

Sơ ñ' tng áp l-c và s- hình thành gi1ng phun (artezi) a- mi6n cung cp; b- mi6n tàng tr9; c-mi6n thoát nưc.

5.5 CÁC LOẠI NƯỚC DƯỚI ðẤT

Xác ñịnh hướng dòng ngầm theo phương pháp tam giác.

A

D

C

B

34 36

40

38 37 36 35 39

5.5.2 Các tầng chứa nước phân chia theo điều kiện phân bố

Nước thổ nhưỡng

Nước thấu kính (tầng nước trên)

Thấu kính sét

Đới bão hòa Đới thông khí

5.5.2 Các tầng chứa nước phân chia theo ñiều kiện phân bố

h

H - h

1

2

3

bieån

Nưc áp l-c (artezi)

Tầng chứa nước kẹp giữa hai tầng cách nước.

ñiều kiện ñể cho ñáy hố móng không bị bục là trọng lượng của tầng cách nước phải bằng hoặc lớn hơn áp lực ñẩy ngược của nước áp lực:

γt ≥ γ w (h + t)

h t

Bài tập