BÀI GIẢNG ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH

Định nghĩa: Khoáng vật là những chất thiên nhiên đồng nhất theo thành phần và cấu tạo được tạo thành sau những quá trình lý, hoá học khác nhau xảy ra trong hoặctrên vỏ quả đất.. Định ngh

Trang 1

M Ở ĐẦ U

I- Địa chất công trình học

1- Khái niệm:

ĐCCT làkhoa họcứng dụng các tri thức địa chất phục vụ các công tác xây

dựng khác nhau: Quy hoạch, thiết kế, thi công, khai thác và bảo vệ CTXD

2- Đối tượng nghiên cứu:

Đất đá xây dựng, bao gồm:

- Điều kiện địa mạo;

- Điều kiện địa tầng;

- Điều kiện địa chất thuỷ văn;

- Các hiện tượng, quá trình địa chất động lực công trình

2- Dự báo các hiện tượng, quá trình địa chất động lực bất lợi

3- Đề xuất các biện pháp nhằm phòng ngừa và cải tạo điều kiện ĐCCT bấtlợi

4- Xác định khả năng cung cấp VLXD tự nhiên, đề xuất biện pháp khaithác

Iii- Nội dung nghiên cứu1- Điều kiện địa tầng

2- Điều kiện địa chất thuỷ văn

3- Các hiện tượng và quá trình địa chất động lực

4- Các phương pháp thăm dò và khảo sát địa chất công trình

IV- Các phương pháp nghiên cứu

1- Phương pháp địa chất học (phương pháp thực địa)

Là phương pháp quan trọng nhất được tiến hành ở ngoài hiện trường (khoan,

đào thăm dò, các thí nghiệm hiện trường khác …)

2- Phương pháp trong phòng

2.1 Phương pháp phân tích: Quang học, nhuộm màu, phân tích

2.2 Phương pháp tương tự địa chất:

Dựa vào sự hiểu biết rất kỹ một vùng đã nghiên cứu để nhận biết cho vùng

có cấu trúc, kiến tạo tương tự

2.3 Phương pháp mô hình hoá:

Sử dụng vật liệu có tính chất tương tự với đối tượng ta nghiên cứu ở hiện

trường nhưng có kích thước nhỏ hơn nhiều để nghiên cứu

2.4 Phương pháp tính toán lý thuyết:

Sử dụng các công thức toán học, các phương trình toán học

Chương I khái niệm về Khoáng v t v đất đá

I Khoáng vật1- Khái niệm1.1 Định nghĩa:

Khoáng vật là những chất thiên nhiên đồng nhất theo thành phần và cấu tạo

được tạo thành sau những quá trình lý, hoá học khác nhau xảy ra trong hoặctrên vỏ quả đất

Có thể chỉ do 1 hoặc nhiều nguyên tố hóa học tạo thành

1.2 Trạng thái khoáng vật:Khí (Mêtan), lỏng (thủy ngân, dầu mỏ), rắn

1.3 Số lượng:khoảng 2.800;

- Khoáng vật tạo đất đá (thường gặp trong thành phần đất đá): 50

1.4 Biến thể khoáng vật:khoảng 4.000

2- Quá trình thành tạo:

2.1 Quá trình nội động lực

2.2 Quá trình ngoại động lực

2.3 Quá trình biến chất

3- Cấu trúc khoáng vật

3.1 Khái niệm:

Cấu trúc khoáng vật là sự sắp xếp, phân bố một cách có quy luật trong không

gian các ion, nguyên tử hoặc phân tử tạo nên chúng

Hình 1.1 Cấu trúcthan chì(a) vàkim cương(b)

3.2 Vai trò của yếu tố cấu trúc đối với tính chất của khoáng vật

4-Thành phần hoá học của khoáng vật

4.1 Các nguyên tố tự sinh4.2 Các hợp chất hoá học5- Một số tính chất lý học của khoáng vật5.1 Độ cứng

5Apatit

9Coriđon

4Fluorit

8Topaz

3Canxit

7Thạch anh

2Thạch cao

6Octoclaz

1Tank

Độ cứngKhoáng vật

Trang 2

6-Phân loại khoáng vật theo thành phần hoá học

6.1 Lớp Silicat:Khoảng 800 khoáng vật, chiếm 75% khối lượng vỏ quả đất, là

thành phần chủ yếu của đá macma, biến chất và đất sét, như: Thạch anh–

SiO2, Fenspat- (Na,K)[AlSi3O8], Caolinhit-Al4[Si4O10][OH]6 Độ cứng:1-6,5;

không có tính hoà tan

6.2 Lớp Cacbonat: Khoảng 80 khoáng vật, như Canxit-CaCO3,

Dolomit-CaCO3.MgCO3, thành phần chính của đá vôi, đôlômit Độ cứng:3-4; có khả

năng hoà tan trong nước

6.3 Lớp Sunfat:Khoảng 260 khoáng vật, như Anhidrit-CaSO4, Thạch

cao-CaSO4.nH2O Độ cứng:2-3; dễ kết hợp và dễ mất nước

6.4 Lớp Oxyt:Khoảng 200 khoáng vật,như: Hematit-Fe2O3, Manhêtit – Fe3O4

Độ cứng:5-7; không có khả năng hoà tan trong nước

6.5 Lớp Sunfua: Khoảng 200 khoáng vật, nhưPyrit–FeS2,

chancopyrit-CuFeS2, thần sa-HgS Độ cứng:6-6,5; dễ bị ôxy hoá

6.6 Lớp Halogen:Khoảng 100 khoáng vật, nhưHalit- NaCl Độ cứng: 2-2,5; dễ

hoà tan

6.7 Các lớp khác:

Hợp chất hữu cơ (CH4); Nguyên tố tự sinh ( C,Cu, Pb…); Hợp chất volfram

II Đất đá

1- Khái niệm1.1 Định nghĩa:

Đất đá là tổ hợp một lượng khoáng vật có chất lượng, cấu trúc, tính chất lý học

và điều kiện thành tạo nhất định

3- Thành phần của đất đá: Gồm 3 pha (hình 1.3)

Hình 1.3: Mô hình 3 pha của đất đá

Htđt (Solid) Khớ

3.1 Pha rắn: Gồm các khoáng vật ở trạng thái rắn

3.2 Pha lỏng (chủ yếu là nước):theo trạng thái tồn tại chia ra:

* Nước ở trạng thái hơi:

* Nước ở trạng thái lỏng: tùy mức độ ảnh hưởng lực hút các hạt đất:

- Nước tự do: không hoặc ít chịu ảnh hưởng của lực hút hạt, tùy vị trí:

+ Nước trọng lực: nằm ngoài lớp nước mao dẫn, chịu tác dụng hoàn toàn trọnglực Chúng phân bố chủ yếu trong các lỗ rỗng lớn đất, có thể vận động do trọng lực và gradien áp lực Khi vận động có khả năng hoà tan, truyền áp lựcthuỷ tĩnh, gây tác dụng cơ học

+ Nước mao dẫn: nằm ở khoảng trung gian giữa nước kết hợp với nước trọnglực Nó không hoàn toàn tự do như nước trọng lực mà nó có thể bị ảnh hưởnglực hút các hạt đất mà trong điều kiện nhất định nó gây ra hiện tượng maodẫn

- Nước liên kết (kết hợp):

+ Nước liên kết vật lý: bám ở bề mặt vật rắn, chịu tác dụng của lực hút phân tử

tĩnh điện và lực Vandervan các hạt rắn với các phân tử nước

Nước liên kết chặt (nước hấp phụ): chiều dày 11 ữ23 phân tử, chiếm tối

đa 5ữ18% khối lượng đất

Nước liên kết yếu (nước màng mỏng): chiếm tối đa 7 ữ40 % khối lượng

đất

+ Nước liên kết hoá học: loại nước dưới dạng ion, phân tử tham gia vào thành

phần cấu trúc mạng tinh thể của khoáng vật

Nước kết tinh: Dưới dạng nH2O chứa trong mạng tinh thể khoáng vật,

như: CaSO4.nH2O, SiO2.nH2O;

Nước kết cấu: Dưới dạng H3O+, OH-trong mạng tinh thể khoáng vật,

như: Ca(OH)2,Al(OH)3

* Nước ở trạng thái rắn (nước đá):

3.3 Pha khí: CO2, CO, O2, N2, CH4, H2S

4- Kiến trúc của đất đá

4.1 Khái niệm:

Kiến trúc của đất đá là khái niệm tổng hợp về các yếu tố khác nhau, như: Mức

độ liên kết, kết tinh, hình dạng, kích thước của các thành phần khoáng vật tạo nên đất đá

4.2 Các kiểu kiến trúc đặc trưng:

- Kiến trúc rời rạc: đặc trưng chođất hạt rời(cát, cuội, sỏi ), c = 0

- Kiến trúc dính kết: đặc trưng chođất mềm dính(sét, sét pha, cát pha), c > 0, hạt liên kết với nhau yếu bằng mối liên kết vật lý

- Kiến trúc gắn kết: đặc trưng cho đá, c >>0, các hạt liên kết với nhau bằngmối liên kết hoá học

Trang 3

5- Cấu tạo:

5.1 Khái niệm:

Cấu tạo của đất đá là khái niệm về sự phân bố tương đối giữa các thành

phần khoáng vật có trong đất đá

5.2 Các kiểu cấu tạo đặc trưng:

Hình 1.5 Một số kiểu cấu tạo đặc trưng

a-Cấu tạo đặc xít; b-Cấu tạo dạng dải;

c-Cấu tạo phiến; d-Cấu tạo rỗng; e-Cấu tạo mắt

6- Thế nằm của đất đá

6.1 Khái niệm:

Thế nằm của đất đá là khái niệm về hình dạng, kích thước, vị trí phân bố trongkhông gian và quan hệ tiếp xúc của đất đá với môi trường xung quanh

6.2 Các kiểu thế nằm đặc trưng: tùy điều kiện thành tạo và biến đổi

Hình 1.6- Các kiểu thế nằm của đất đá

a- Kiểu khối; b- Kiểu phân lớp; c- Kiểu thấu kính

3.2 Kiến trúc: Đặc trưng bởi kiểu kiến trúc gắn kết

3.3 Cấu tạo:Chủ yếu có cấu tạo đặc xít, chỉ có một số đá macma phún xuất cócấu tạo rỗng

3.4 Thế nằm:Khối macma có thể có các dạng thế nằm khác nhau

Hình 1.6- Sơ đồ các dạng thế nằm của đá macmaa- Đá biến chất và trầm tích; b- Macma xâm nhập; c- Mama phún xuất

1- Dạng nền; 2- Dạng bướu; 3- Dạng nấm; 4- Dạng mạch;

5- Dạng vòm; 6- Dạng lớp phủ; 7- Dạng dòng chảy

4- Tính năng xây dựng

4.1- Đá macma chưa bị phong hoá:

Dung trọng 2,65 - 3 g/cm3, độ rỗng không đáng kể, hầu hết không thấm nước,

không chứa nước, không bị nước tác dụng, cường độ rất cao, khả năng chịu

tải rất lớn( 500 ữ3.800 KG/cm2) Đây là nền lý tưởng cho tất cả các CTXD

4.2- Đá macma phong hoá:

Dung trọng 2,2 - 2,65 g/cm3, độ rỗng trên 10 - 15%, có khả năng thấm nước

và chứa nước, có khả năng nén lún dưới tác dụng của tải trọng công trình

Tính năng xây dựng phụ thuộc mức độ phong hoá của đá

IV Đất đá trầm tích1- Thành tạo: Từ sự trầm đọng và biến đổi tiếp theo của các trầm tích khácnhau: cơ học, hoá học, sinh học

2- Phân loại theo điều kiện thành tạo:

- Pha rắn: ngoài các khoáng vật của đá macma còn có nhiều khoáng vậtkhác, trong đó có các khoáng vật dễ bị nước tác dụng

- Pha nước: có thể có đủ 6 dạng nước khác nhau

- Pha khí: có thể chứa một lượng khí lớn

Trang 4

3.2 Kiến trúc:Có các kiểu kiến trúc khác nhau:

- Kiến trúc rời rạc: đặc trưng cho đất hạt rời;

- Kiến trúc dính kết: đặc trưng cho đất mềm dính;

- Kiến trúc gắn kết: :đặc trưng cho đá trầm tích

3.3 Cấu tạo:Có thể có các kiểu cấu tạo khác nhau: rỗng, dải, đặc xít Nhưng

cấu tạo rỗng là cấu tạo đặc trưng cho đất trầm tích

3.4 Thế nằm:đặc trưng bởi kiểu thế nằm phân lớp và thấu kính

4- Đá trầm tích hoá học

4.1 Thành tạo:do sự kết tủa các hợp chất hoá học từ các phản ứng hoá học

hoặc từ dung dịch nước

Ca(HCO3)2= H2O + CO2+ CaCO3

4.2 Phân loại theo thành phần hoá học

-Đá cacbonat: Đá vôi(CaCO3, ), đolomit(CaCO3.MgCO3)

- Đá sunfat: Anhiđrit ( CaSO4), thạch cao (CaSO4.nH2O)

- Đá Clorua: Halit(NaCl)

4.3 Tính năng xây dựng:

Mặc dù có một số đá có cường độ khá cao nhưng do có khả năng hoà tan trong nước nên trong chúng thường gặp hiện tượng cáctơ

5- Đất đá trầm tích cơ học5.1 Thành tạo:

Từ sự lắng đọng và biến đổi tiếp theo của các mảnh vụn cơ học

6- Đất đá trầm tích sinh học

6.1 Quá trình thành tạo: từ tàn tích thực và động vật

6.2 Phân loại:

-Trầm tích động vật: đá vôi vỏ sò, san hô, đá phấn

- Trầm tích thực vật: đá vôi từ tảo, than bùn, than đá

6.3 Tính năng xây dựng

7- Đất đá trầm tích hỗn hợp

7.1 Quá trình thành tạo: được thành tạo từ sự kết hợp các trầm tích có nguồn

gốc khác nhau

7.2 Một số đá phổ biến: đá mácnơ(vôi sét), đá vôi cát

V Đá biến chất1- Thành tạo: Do tác động của quá trình biến chất (nhiệt độ lớn, áp suất cao) vào đất đá có từ trước

2- Phân loại theo điều kiện thành tạo2.1 Đá biến chất tiếp xúc (hình 1.7)2.2 Đá biến chất khu vực (hình 1.8)

Trang 5

2.3 Đá biến chất động lực

3- Đặc tính

3.1 Thành phần khoáng vật:chủ yếu tan, mica, thạch anh, fenspat Trong đó

các khoáng vật có độ cứng nhỏ có thể chiếm tỉ lệ lớn

3.2 Kiến trúc:đặc trưng bởi kiểu kiến trúc gắn kết

3.3 Cấu tạo:gồm cấu tạo phiến, gnai, đặc xít Trong đó cấu tạo phiếnlà cấu

tạo đặc trưng cho đá biến chất

4- Tính năng xây dựng:chủ yếu phụ thuộc vào cấu tạo của đá

4.1 Đá cấu tạo đặc sít:đá sừng, quacdit, đá hoa…

4.2 Đá cấu tạo dải:đá gnai,

4.3 Đá cấu tạo phiến:đá phiến,

Chương Ii –Một số tính chất v t lý, nước,

hoá lý c a đất đá

I Một số tính chất vật lý

1111 TínhTínhTính rrrrỗỗỗỗngngng xxxxốốốốpppp

n = r

n - 1

n

e =

h

rV

V

e =

e 1

e n

• Đất hạt thô: có thể sử dụng phương pháp bjo hoà nước

• Đất hạt mịn: dựa vào các đại lượng vật lý khác

n = ư

W) (1 1 n

ư

=

ρ ρ

• Phân loại trạng thái chặt của đất cát theo D (Bảng 1.2)

Bảng 1.2- Phân loại trạng thái chặt của đất cát

min max 0 maxe e e e D

2.1

2.1 KhKhKhááááiiii nininiệệệệmmm::::tính chất gây ra do sự có mặt các khe rjnh trong đất đá

2.2

2.2 CCCáááácccc ddddạạạạng ng ng nnnnứứứứtttt nnnnẻẻẻẻ ccccủủủủaaaa đáđáđá::::

- Nứt nẻ kiến tạo: do quá trình vận động kiến tạo;

- Nứt nẻ phong hoá: do quá trình phong hóa;

- Nứt nẻ tạo đá: do quá trình tạo đá

(8)Trong đó : ai, bi - Chiều rộng và chiều dài khe nứt thứ i

(%) F

F

n=

i n 1

Trang 6

V V m m ρ

+ +

m

n))(1ρ(ρ

Là tỉ số giữa khối lượng hạt đất đá với khối lượng của nước có cùng thể tích

(19)

- Nước: ρρρρn= 0,981 g/cm3≈≈≈≈1 g/cm3 ⇒∆∆∆∆= ρρρρh

- Đất đá: ∆∆∆∆= 2,3 ữữữữ3,1 (phần lớn 2,60 ữữữữ2,75)

n h n h

m

∆ ρ ρ

2.4 ứứứngngng dụngdụngdụng: W được xác định để đánh giá trạng thái ẩm của đất và để

tính toán một số chỉ tiêu cơ, lý khác liên quan

3.3

3.3 CCCáááácccc yếuyếuyếu ttttốốốố ảảảảnhnhnh hhhhưởưởưởngngng: Kích thước hạt, độ chặt, mức độ nứt nẻ,

Bảng 2.3 Hệ số thấm của đất đá trầm tích

IV

K=

Trang 7

V Gr n

=

n h e G ρ ωρ

r- Bán kính khe mao dẫnρρρρn- Dung trọng nướcg- Gia tốc trọng trường

5.35.3 XXXáááácccc đđđđịnhịnhịnh::::

5.4

5.4 ứứứngngng dụngdụngdụng::::

g r cos 2 H

n m

ρ θ Τ

1.1 KhKhKhááááiiii nininiệệệệmmm::::là tính chất của đất loại sét thay đổi hình dạng dưới tác dụng

của ngoại lực mà không làm mất đi tính nguyên khối, liên tục và vẫn giữ

nguyên hình dạng đó sau khi chấm dứt ngoại lực tác dụng lên chúng

1.2

1.2 ChChChỉỉỉỉ tititiêêêêuuuu đđđđặặặặcccc trtrtrưưưưngngng::::

Trong đó: Wd- Độ ẩm giới hạn dẻo (độ ẩm làm cho đất chuyển

từ trạng thái rắn qua trạng thái dẻo);

Wc- Độ ẩm giới hạn chảy (độ ẩm làm cho đất chuyển

từ trạng thái dẻo qua trạng thái chảy)

1.4 XXXáááácccc đđđđịnhịnhịnh::::Dựa vào việc xác định

- Độ ẩm giới hạn dẻo quy ước, Wd

- Độ ẩm giới hạn chảy quy ước, Wc

Trang 8

Chương Ii –Một số tính chất v t lý, nước,

hoá lý c a đất đá

1.5

- Chỉ số dẻo, Idxác định để phân loại đất loại sét;

- Chỉ số sệt, Isxác định để phân loại trạng thái đất loại sét:

Trong đó: W- Độ ẩm tự nhiên của đất.c d

d s

W W W W I

Trong đó: V0,Vt - Thể tích đất đá trước và sau khi trương nở;

h0,ht - Chiều cao đất đá trước và sau khi trương nở

- áp lực trương nở, Pt: áp lực đất trương nở tác động vào môi trường xungquanh

V V V

R ==== ưưưư

0 0 th h

Xác định để đánh giá khả năng trương nở của đất đá

2 CCáááácccc tínhtínhtính chấtchấtchất ccccơơơơ hhhhọọọọcccc đđđđặặặặcccc trtrtrưưưưngngng ccccủủủủaaaa đđđđấtấtất đáđáđá::::

2.1 TínhTính biếnbiếnbiến ddddạạạạng:ng:

Pkt< P < Pth (hình 3.1b)Trong đó: Pkt- Lực liên kết cấu trúc giữa các thành phần tạo nênkhoáng vật;

Pth- Ngoại lực làm cho đất đá chuyển từ trạng thái biếndạng qua trạng thái phá hoại

2.2 TínhTính bềnbềnbền::::

P ≥≥≥≥Pth (hình 3.1c)

Chương IiI –tính chất c h c c a đất đá

Hình 3.1- Sơ đồ các trạng thái đất đá dưới tác dụng ngoại lực

3.3 LLLLựựựựcccc ma sma sma sáááát khi ct khi ct khi cáááác hc hc hạạạạt t t dịchdịchdịch chuychuychuyểểểểnnnn

4444 TrTrạạạạng ng ng thththááááiiii ứứứứngngng suấtsuấtsuất ccccủủủủaaaa đđđđấtấtất đáđá::::

Trong điều kiện tự nhiên, cũng như dưới tác động của tải trọng côngtrình đất đá ở trạng thái ứng suất 3 hướng

Hình 3.2- Sơ đồ ứng suất trong đất đá

Trạng thái ứng suất ba hướng; b- Đẳng ứng suất

Trang 9

II Tính biến dạng của đất đá

3.1 ĐĐấtấtất hhhhạạạạt t t rờirờirời:yếu tố ảnh hưởng chủ đạo là đặc tính tải trọng

- Tải trọng tĩnh: tính biến dạng hầu như không phụ thuộc vào độ ẩm;

dưới tác dụng của tải trọng công trình đại lượng nén lún nhỏ, thời gian nénlún nhanh

- Tải trọng động: Tính biến dạng phụ thuộc nhiều vào các yếu tố nêutrên, có thể đạt mức độ lớn

3.2 ĐĐấtấtất mềmmềmmềm dínhdínhdính:Tính biến dạng phụ thuộc vào các yếu tố khác nhau, cóthể đạt mức độ lớn

3.3

3.3 ĐĐĐáááá ccccứứứứngngng chchchưưưưa a a bịbịbị phongphongphong hohohoáááá::::

- Biến dạng có tính chất đàn hồi;

- Biến dạng tổng quát: biến dạng đàn hồi + biến dạng dư; đại lượng biếndạng dư nhỏ

- Dưới tác dụng của tải trọng công trình đá hầu như không bị biến dạng

Hình 3.3- Đường cong nén của đất dưới tác dụng của tải trọng ngoài

1-Đường cong nén; 2- Đường cong dỡ tải

1 2 2 1 2 -

e e a

ưưưư

====

Bảng 3.1- Phân loại đất theo hệ số nén a

4.2 Mo4.2 Mođđđđun un un biếnbiếnbiến ddddạạạạngngng::::

, KG /cm2 (3.2)Trong đó: -àààà: Hệ số Poisson, ; e0- Hệ số rỗng tự nhiên

- : Biến dạng tương đối theo phương ngang;

- : Biến dạng tương đối theo phương thẳng đứng

2 - 1 0 2 2

e 1 ) à 1

2 à (1

o xd

Bảng 3.2- Hệ số Poisson của các loại đất đá

Modun biến dạng của các nhóm đất đá :

Trang 10

2.1

2.1 ĐĐĐáááá ccccứứứứngngng::::Lực chống cắt từ 5 -10 đến 20 - 30 KG/cm2hoặc lớn hơn

2.2

2.2 ĐĐĐấtấtất rờirờirời rrrrạạạạc:c:

- Lực chống cắt của đất hạt rời được xác định bởi (3.3):

ττττ= σσσσ.tgϕϕϕϕ

- Các yếu tố ảnh hưởng:kích thước, độ mài mòn, thành phần hạt, độ

ẩm, độ chặt

Hình 26- Đồ thị quan hệ giữa lực chống cắt và lực pháp tuyến

1- Đất mềm dính ; 2- Đất hạt rời

444 PhPhươươươngngng phphpháááápppp xxxxáááácccc đđđđịnhịnh

Chương IV – phâ loại đất đá xây d ng

4.1 PhPhPhâââânnnn lololoạạạại i i i ttttổổổổngngng quququáááátttt::::

- Đối tượng phân loại bao gồm đất và đá;

- Tiêu chí phân loại: Tính chất vật lý, nước, cơ học của đất đá

4.2

4.2 PhPhPhâââânnnn lololoạạạại chi i chi i chi tiếttiếttiết::::

- Đối tượng phân loại: Chỉ phân loại riêng đất hoặc đá trong

từng bảng phân loại

- Phân loại đất và đá theo các tiêu chí khác nhau

Chương IV – phâ loại đất đá xây d ng

II Phân loại tổng quát đất đá xây dựng

1111 NhómNhómNhóm đáđáđá ccccứứứứngngng::::Đá macma, đá biến chất, đá trầm tích gắn kết chắc

chưa bị phong hoá

2222 NhómNhómNhóm đáđáđá nnnnửửửửaaaa ccccứứứứngngng::::Gồm các đá trên đj bị phong hoá và đá trầm

tích gắn kết yếu( Thạch cao, anhidrit, đá phấn,

đá vôi vỏ sò )

3333 ĐĐấtấtất hhhhạạạạt t t rờirờirời::::Cuội, sỏi, dăm, sạn, cát

4444 ĐĐấtấtất mềmmềmmềm dínhdínhdính::::Bột, cát pha, sét pha, sét

5555 ĐĐĐấtấtất đđđđặặặặcccc bibibiệệệệtttt::::Đất có thành phần, tính chất, trạng thái đặc biệt (bùn, bùn hữu cơ, than bùn, đất chảy, đất muối hoá, thổnhưỡng)

Trang 11

Bảng 3.4- Phân loại tổng quát đất đá xây dựng

I Nguồn gốc của nước dưới đất

1111 NguNguồồồồnnnn ggggốốốốcccc khíkhíkhí quyquyquyểểểểnnnn((((thấmthấmthấm))))2

222 NguNguồồồồnnnn ggggốốốốcccc bibibiểểểểnnnn((((trtrtrầầầầmmm tíchtíchtích))))3

333 NguNguồồồồnnnn ggggốốốốcccc macmamacma((((nguynguynguyêêêênnnn sinhsinhsinh))))4

444 NguNguồồồồnnnn ggggốốốốcccc biếnbiếnbiến chấtchất((((thththứứứứ sinhsinhsinh))))

II Một số đặc tính hoá học nước dưới đất

1111 ĐĐĐộộộộ khokhokhoáááángngng hohohoáááá nnnnướướướcccc ddddướướướiiii đđđđấtất

1.3 PhPhPhâââânnnn lololoạạạại i i i nnnnướướướcccc ddddướướướiiii đđđđấtấtất theotheotheo độđộđộ khokhokhoáááángngng hohohoáááá(bảng 5.1)

Bảng 5.1- Phân loại nước dưới đất theo độ khoáng hoá

1.4

1.4 ứứứngngng dụngdụngdụng::::Xác định để đánh giá chất lượng nước dưới đất

- Nước dùng cho các mục đích xây dựng có M ≤≤≤≤1g/l

(Vùng hiếm nước ≤≤≤≤3g/l )

- Nước càng có M cao càng làm giảm độ bền của đất đá và VLXD

22 ĐĐĐộộộộ pHpH2.1

2.1 ĐĐĐịnhịnhịnh nghnghnghĩĩĩĩaaaa::::Biểu diễn nồng độ ion hydro có trong trong nước

H20 = OH-+ H+

pH = -lgH+

2.2 XXáááácccc đđđđịnhịnhịnh::::

2.3

2.3 PhPhPhâââânnnn lololoạạạại i i i nnnnướướướcccc ddddướướướiiii đđđđấtấtất theotheotheo độđộđộ pHpH(bảng 5.2)

Bảng 5.2- Phân loại nước dưới đất theo độ pH

2.4

2.4 ứứứngngng dụngdụngdụng: : : :

Xác định để đánh giá chất lượng nước dưới đất

- Nước dùng cho các mục đích xây dựng có pH= 6,5-8,5

- Nước siêu axit, siêu bazơ có tính ăn mòn kim loại, phá hoại bê tông

3.3 PhPhPhâââânnnn lololoạạạại i i i nnnnướướướcccc ddddướướướiiii đđđđấtấtất theotheotheo độđộđộ ccccứứứứngng

Bảng 5.3- Phân loại nước dưới đất theo độ cứng

- Độ cứng nước dùng cho các mục đích khác nhau < 7 mg-dl/ l4

444 TínhTínhTính xxxxââââmmm thththựựựựcccc ccccủủủủaaaa nnnnướướướcccc ddddướướướiiii đđđđấtất

4.1

4.1 ĐĐĐịnhịnhịnh nghnghnghĩĩĩĩaaaa::::Là tính chất phá hoại bê tông, kim loại của nước dưới đất

do một số đặc tính hoá học của chúng

Trang 12

Chương V – Nguồ g c và đ c tính nước dưới đất

4.2

4.2 TínhTínhTính xxxxââââmmm thththựựựựcccc bbbbêêêê ttttôôôôngng

Bảng 5.4- Đặc tính hoá học nước dưới đất có tính phá hoại bê tông

4.3

4.3 TínhTínhTính xxxxââââmmm thththựựựựcccc kimkimkim lololoạạạạiiii

Bảng 5.5- Đặc tính hoá học nước dưới đất có tính xâm thực kim loại

III Phân loại nước dưới đất theo điều kiện tàng trữ

1111 KhKhKháááái i i i nininiệệệệmmm vềvềvề đđđđiềuiềuiều kikikiệệệệnnnn ttttààààngngng trtrtrữữữữ nnnnướướướcccc ddddướướướiiii đđđđấtấtGồm: Điều kiện môi trường chứa nước và điều kiện phân bố nước dưới

đất trong đất đá

1.1

1.1 ĐĐĐiềuiềuiều kikikiệệệệnnnn mmmôôôôiiii trtrtrưưưườngờngờng chchchứứứứaaaa nnnnướướướcccc: : : :

- Môi trường Đất đá rỗng, chủ yếu là đất

- Môi trường Đá nứt nẻ

- Môi trường Đá castơ hoá

1.2

1.2 ĐĐĐiềuiềuiều kikikiệệệệnnnn phphphâââânnnn bbbbốốốố nnnnướướướcccc ddddướướướiiii đđđđấtấtất::::

Là các điều kiện về vị trí và quan hệ tiếp xúc giữa nước dưới đất với môitrường xung quanh

2222 PhPhPhâââânnnn lololoạạạại i i i nnnnướướướcccc ddddướướướiiii đđđđấtấtất theotheotheo đđđđiềuiềuiều kikikiệệệệnnnn ttttààààngngng trtrtrữữữữ

2.1

2.1 PhPhPhâââânnnn lololoạạạại i i i theotheotheo mmmôôôôiiii trtrtrưưưườngờngờng chchchứứứứaaaa nnnnướướướcccc ((((bbbbảảảảngngng 5.6) 5.6)

- Nước lỗ rỗng: là nước chứa trong môi trường rỗng (hình 5.1)

Hình 5.1- Sơ đồ tàng trữ nước ngầm trong môi trường lỗ rỗng

1-Mực nước; 2- Cát pha, sét pha xen kẽ; 3- Cát; 4- Sỏi cuội, cát thô;

5- Trầm tích gắn kết không chứa nước 6- Mácma nứt nẻ, phong hoá;

7- Sét kết; 8- Sét

- Nước khe nứt: nước chứa trong môi trường đá nứt nẻ (hình 5.2)

Hình 5.2- Sơ đồ tàng trữ nước trong đá nứt nẻ

1- Giếng khoan; 2- Đá nứt nẻ chứa nước; 3- Đá nứt nẻ không chứa nước

- Nước castơ: Nước chứa trong môi trường đá castơ hoá (hình 5.3)

Hình 5.3 - Sơ đồ tàng trữ nước trong đá castơ hoá

1 Mực nước castơ; 2 Đới castơ bão hoà nước

Trang 13

Hình 5.4- Sơ đồ điều kiện phân bố nước dưới đất

1- Cát; 2- Cát chứa nước; 3- Sét pha; 4- Sét; 5- Mực nước trên thấu kính cách

nước; 6- Mực nước ngầm có mặt thoáng; 7- Mực nước giữa vỉa không áp;

8-Mực nước có áp; 9- Mạch nước; 10- Hướng nước chảy; 11- Giếng khoan;

12-Cột nước áp lực

IV Đặc tính các loại nước dưới đất1- Nước trong đới thông khí

1.1 Khái niệm: gồm các loại nước trong đới thông khí: Nước thổ nhưỡng, nước trên thấu kính cách nước, nước lầy

1.2 Đặc tính:

-Trữ lượng nhỏ;

- Chất lượng kém, rất dễ bị nhiểm bẩn;

- Động thái (sự giao động mực nước, vận tốc, lưu lượng, thành phần hóa họccủa nước dưới đất theo thời gian phụ thuộc trực tiếp vào các yếu tố thuỷ văn, khí tượng, nhân tạo, thay đổi rất mjnh liệt theo mùa

- Môi trường tồn tại: đất rỗng xốp

2 Nước ngầm có mặt thoáng tự do

2.1 Khái niệm:là nước chứa trong tầng chứa nước thường xuyên thứ nhất tính

từ mặt đất trên đáy cách nước (hình 5.4)

2.2 Đặc tính:

- áp lực thuỷ tĩnh tại biên trên tầng chứa nước, P: P = 0 (nước không áp)

- Trữ lượng, chất lượng rất khác nhau, phụ thuộc vào nguồn cấp nước, đất đá

chứa nước, dễ bị nhiễm bẩn

- Động thái phụ thuộc trực tiếp vào các yếu tố thuỷ văn, khí tượng, nhân tạo,

thay đổi mjnh liệt theo mùa

-Môi trường tồn tại: trong cả 3 môi trường đất đá chứa nước dưới các dạng:

áp lực trên tầng chứa nước

3.2 Đặc tính:

- áp lực thuỷ tĩnh tại biên trên tầng chứa nước, p: p > 0

- Trữ lượng có thể rất lớn phụ thuộc vào dạng tầng chứa nước

- Chất lượng phụ thuộc vào nguồn gốc, quan hệ với môi trường xung quanh; khó bịnhiễm bẩn…

-Môi trường tồn tại: Có thể tồn tại trong cả 3 môi trường chứa nước dưới dạng bồnnước áp (H.5.7) và dốc nước áp (H.5.8)

Hình.5.7- Sơ đồ bồn nước giữa vỉa có ápa) Miền cung cấp và tạo áp b) miền phân bố áp lực; c) miền thoát nước;

1- Mực nước không áp; 2- Mực nước áp; 3- Tầng chứa nước; 4- Đất đá cách nước;

5-Hố khoan

Trang 14

Hình5.8- Sơ đồ dốc nước áp1- Tầng chứa nước; 2- Đất đá cách nước; 3,4- Mực nước áp

3.3 Bản đồ thuỷ đẳng áp:

Biểu diễn mực nước áp bằng các đường thuỷ đẳng áp

4 Nước giữa vỉa không áp4.1 Khái niệm: Nước chứa trong tầng chứa nước giữa các vỉa cách nướckhông có cột nước áp lực trên tầng chứa nước

4.2 Đặc tính:

- áp lực thuỷ tĩnh tại biên trên tầng chứa nước, p: p=0

- Môi trường tồn tại: thường trong đất rỗng xốp (hình 5.9)

Hình 5.9- Sơ đồ tàng trữ nước giữa vỉa không áp1- cát; 2- cát chứa nước; 3- sét; 4- mực nước giữa vỉa không áp

1.2 PhPhPhâââânnnn lololoạạạại:i:i:i:

- Theo mức độ đồng nhất về hệ số thấm:

+ Tầng chứa đồng nhất, K = const (hình 6.1)

Hình 6.1- Sơ đồ tầng chứa nước đồng nhất

+ Tầng chứa không đồng nhất, K≠≠≠≠const (hình 6.2)

Hình 6.2 - Sơ đồ tầng chứa nước không đồng nhất gồm hai lớp

2.2 CCCáááácccc ddddạạạạng ng ng ddddòòòòngngng thấmthấmthấm: Được phân theo các yếu tố khác nhau

- Theo sự ổn định của dòng thấm theo thời gian:

+ Dòng thấm ổn định: H (V, Q) = f (x, y, z)

+ Dòng thấm không ổn định: H (V, Q) = f (x,y,z,t)

- Theo đặc tính đường dòng:

+ Dòng thấm phẳng (H.6.3a)

+ Dòng thấm toả tia (H.6.3b)

+ Dòng thấm hội tụ (H.6.3c)

Hình 6.3 - Sơ đồ các yếu tố và các dạng dòng thấm nước dưới đất

1- Đường đẳng áp; 2- Đường dòng a- Dòng thấm phẳng; b- Dòng thấm toả tia; c- Dòng thấm hội tụ

- Theo vận tốc dòng thấm:

+ Thấm tầng: Vận tốc thấm,V nhỏ: V < Vth+ Thấm rối: Vận tốc thấm lớn: V ≥≥≥≥Vth

Trang 15

P z h H

Hình 6.4- Mặt cắt dòng thấm Hình 6.5- Đồ thị đường cong mực nướcnước dưới đất

2g V z g P H H

n v

sin α AB

AC AB AC

∆ x

∆ y

BC AC

I = =

dx

dy x

y lim

Hình 6.8- Dòng thấm không giới hạn Hình 6.9- Dòng thấm giới hạn

vào giếng khoan bởi biên cấp nước (sông) và biên

Ht- Mực nước tĩnh; Hđ- Mực nước động cách nước (đá không thấm)

II Định luật thấm tuyến tính cơ bản Dacxi

1111 ThíThíThí nghinghinghiệệệệmmm thấmthấmthấm DacxiDacxiDacxi ((((hhhhììììnhnhnh 6.10)6.10)

Hình 6.10- Sơ đồ thí nghiệm thấm Dacxi

Trang 16

* V: Vận tốc dòng thấm (lưu lượng dòng thấm qua 1

đơn vị tiết diện ngang dòng thấm)

- Định luật thấm tuyến tính Dacxy: V= K.I (8)

K.I.F F

∆ L H H K

4 Thấm trongThấmtrongtrong đđđđấtấtất sétsét

Vận tốc thấm V trong đất sét được xác định:

2L h h k.B.

2 2 2 1 2 1 x

q ==== 1ưưưư 2

x L ) H (H H

1 x

Định dạng
Số trang	32
Dung lượng	4,66 MB