Đề cương địa chất công trình có lời giải

Riêng đối với đá sét, việc phân loại và định tên dựa trên thành phần các khoáng vật sét - Đá trầm tích hoá học Loại đá này được tạo thành do các chất hoà tan trong nước lắng đọng xuống r

TRÁI ĐẤT VÀ VỎ TRÁI ĐẤT Câu 1

Trình bày các đặc điểm về điều kiện thành tạo, kiến trúc, cấu tạo của đá magma? Từ đó nêu cácđặc tính xây dựng cơ bản của nó?

Đá magma là loại đá được thành tạo do sự đông cứng của dòng dung nham magma nóng chảyphun nên từ trong lòng đất Dòng dung nham này là dung dịch silicat nóng chảy có thành phần phứctạp và chứa các loại khí, hơi nước khác nhau

Dựa vào vị trí thành tạo, người ta chia đá magma thành 3 loại:

- Đá magma xâm nhập sâu: Vị trí thành tạo ở độ sâu hơn 3 km;

- Đá magma xâm nhập nông: Được tạo thành ở độ sâu từ từ 0 đến 3 km;

- Đá magma phun trào: Được thành tạo trên mặt đất

Các loại đá magma thành tạo ở những vị trí khác nhau sẽ có các đặc điểm khác nhau về thànhphần, cấu trúc, tính chất,…

b, Kiến trúc

khi nghiên cứu đá magma, mức độ kết tinh, tức là độ lớn và hình dạng của tinh thể khoáng vật vàmức độ đồng đều của nó là cơ sở đặc trưng cho kiến trúc của đá.Kiến trúc của đá phản ánh nguồn gốccủa chúng và trên một mức độ nhất định đoán biết điều kiện thế nằm

+ Theo mức độ kết tinh có các loại kiến trúc:

- Kiến trúc toàn tinh: tất cả các khoáng vật trong đá đều kết tinh, ranh giới phân cách giữa chúng

rõ rệt có thể nhìn thấy bằng mắt thường Kiến trúc này đặc trưng cho đá xâm nhập

- Kiến trúc pocfia: chỉ tháy bằng mắt thường một số tinh thể lớn rải rác trên nền tinh thể rất nhỏ (tinh vi ) hay thủy tinh Kiến trúc này thấy ở đá phun trào, trong các mạch đá

- Kiến trúc ẩn tinh: tinh thể rất nhỏ không phân biệt được bằng mắt thường chỉ thấy dưới kính hiển vi

- Kiến trúc thủy tinh: các khoáng vật trong đá ở dạng thủy tinh

+ Theo kích thước hạt có các loại kiến trúc :

+ Theo sự định hướng của khoáng vật trong đá chia ra:

- Cấu tạo khối ( cấu tạo đồng nhất ): các khoáng vật tạo đá sắp xếp không theo một sự định hướng nào, theo các hướng bất kì thành phần của khoáng vật đều như nhau;

- Cấu tạo dải ( cấu tạo dòng): các khoáng vật trong đá tập hợp thành từng dải theo phương dịch chuyển của dòng dung nham

+ Theo mức độ sắp xếp chặt sít chia ra:

- Cấu tạo đặc sít: khi trong đá không có lỗ rỗng;

- Cấu tạo lỗ rỗng: khi trong đá có các lỗ rỗng được tạo thành do sự thoát khí và hơi nước từ dòngdung nham

Cấu tạo khối đảm bảo sự đẳng hướng về các tính chất vật lý, cơ học của đá.Các lọa cấu tạo dải, cấutạo lỗ hổng tạo ra tính định hướng cũng như làm giảm cường độ, sự ổn định đối với phong hóa

d, Tính chất xây dựng

Nhìn chung, hầu hết các khoáng vật tạo thành đá magma liên kết với nhau bằng mối liên kết hóatrị bền vững và được tạo thành ở điều kiện nhiệt độ cao Do vậy, các đá magma thường có độ bền cao,không hòa tan trong nước Độ lỗ rỗng của đá rất nhỏ (<1%), riêng đá phun trào có lỗ rỗng thay đổi lớn

từ 19 – 60% ở tuf núi lửa ( loại đá phun trào chứa vật liệu núi lửa ), dung làm nền thiên nhiên chonhiều công trình đều rất ổn định Nhưng cần lưu ý đến mức độ phong hóa và nứt nẻ của đá vì chúnglàm cho độ bền của đá giảm đi đáng kể, ảnh hưởng đến độ ổn định của công trình trên nó

Câu 2

Từ điều kiện hình thành, hãy phân tích đặc tính xây dựng cơ bản của các loại đá magma?

Câu 3

Trình bày nội dung phân loại đất đá theo mục đích xây dựng?

Đất đá được phân thành 5 nhóm chủ yếu :

Đá cứng- đá rắn chắc : Là loại hoàn hảo nhất về mặt xây dựng công trình Chúng được phân biệtbởi độ bền và độ ổn định cao, độ biến dạng bé và độ ngấm nước yếu Loại đá như vậy thuận lợicho xấy dựng bất cứ công trình nào và thường không phải áp dụng các biện pháp để đảm bảo sự ổnđịnh của công trình

Đá nửa cúng – đsa tương đối rắn chắc : có độ bền và độ ổn định thấp hơn đá cứng, độ biến dạnglớn hơn, độ ngấm nước đáng kể hoặc cao Chúng thường nứt nẻ nhiều, còn các đá bị hoà tan thìhay có hang hốc thuy vẫn có độ bền cao khi thí nghiệm mẫu Thường được phân biệt bởi tínhkhông đồng nhất và tính dị hướng rõ rệt Không thuận lợi cho việc xây dựng bằng đá cứng

Đất rời xốp : cát, cuột, sỏi, dăm, sạn không gắn kết và hoàng thổ, giữ ẩm nhiều, thấm nước kém,

có tính dính, độ bền phụ thuộc độ chặt kết cấu

Đất mềm dính : sét, sét pha, cát pha và hoàng thổ, giữ ẩm nhiều, thấm nước kém, có tính dính, độbền phụ thuộc độ chặt và độ ẩm

Điều kiện xây dựng trên hai loại đất này thường kèm nhiều hạn chế lớn

Đất đá có thành phần, trạng thái và tính chất đặc biệt : đá vôi bị karst hoá mạnh, đất nhiễm mặn,đất lún ướt, than bùn… Đặc trưng của chúng là rất yếu về mặt xây dựng,

Câu 4

Phân loại đất đá trên vỏ Trái Đất theo nguồn gốc thành tạo?

Đất đá được phân loại thành 3 nhóm : đá magma, đất đá trầm tích, đá biến chất

Đá magma : Đá magma được thành tạo do sự nguội lạnh và đông cứng của dòng dung nham nóng chảyphun lên từ lòng đất

Dựa vào vị trí thành tạo, người ta chia đá magma làm 3 loại :

Đá magma xâm nhập sâu

Đá magma xâm nhập nông

Nêu tên các nhóm đá trầm tích chủ yếu và cho biết chúng được phân chia theo nguyên tắc nào?

Căn cứ vào điều kiện tạo thành, đá trầm tích được chia làm 3 loại:

- Đá trầm tích cơ học

Đá trầm tích cơ học được hình thành từ sản phẩm phong hoá của nhiều loại đá, thành phần khoángvật rất phức tạp Có loại hạt rời phân tán như cát sỏi, đất sét; có loại các hạt rời bị gắn với nhau bằngchất gắn kết thiên nhiên như sa thạch, cuội kết Đá trầm tích cơ học được phân loại chi tiết hơn dựatrên thành phần độ hạt (xemkích thước hạt) cả độ hạt trung bình và khoảng dao động của độ hạt đểphân loại và thành phần xi măng gắn kết chúng, và được định tên từ loại đá hạt thô cho đến đá sét.Theo các thang phân chia độ hạt khác nhau mà việc phân chia đá trầm tích cũng như tên gọi của đátrầm tích cơ học cũng khác nhau

 Các loại đá hạt thô dựa trên độ mài tròn được chia thành loại tròn cạnh (cuội, sỏi kết) và loại sắc cạnh (dăm kết)

 Các loại đá có độ hạt vừa là cát (nếu rời rạc) hay cát kết (nếu gắn kết)

 Loại đá hạt mịn được gọi là bột hay bột kết

 Loại nhỏ nhất là đá sét Riêng đối với đá sét, việc phân loại và định tên dựa trên thành phần các khoáng vật sét

- Đá trầm tích hoá học

Loại đá này được tạo thành do các chất hoà tan trong nước lắng đọng xuống rồi kết lại Đặc điểm là hạtrất nhỏ, thành phần khoáng vật tương đối đơn giản và đều hơn đá trầm tích cơ học Loại này phổ biếnnhất là đôlômit, manhezit, túp đá vôi, thạch cao, anhydrit và muối mỏ

Điều kiện tạo thành đá trầm tích :

Được tạo thành do quá trình tích tụ và biến đổi tiếp theo của các trầm tích có nguồn gốc khác nhauCấu trúc đá trầm tích :

Cấu trúc đá trầm tích rất đa dạng, phức tạp, trong đá trầm tích có đủ các loại các liên kết : liên kếttinh, liên kết xi măng, liên kết nước

Cấu trúc xi măng kiểu cơ sở

Cấu trúc xi măng kiểu tiếp xúc

Cấu trúc xi măng kiểu lấp đầy

Dựa vào tác nhân biến chất chủ yếu, người ta chia ra 3 kiểu biến chất cơ bản sau:

+ Biến chất tiếp xúc: xảy ra dưới tác dụng của khối dung dịch magma nóng chảy xâm nhập vào cáckhối đá có trước

+ Biến chất động lực (cà nát): Loại này xảy ra dưới áp lực cao

+ Biến chất khu vực: Là loại biến chất xảy ra ở dưới sâu dưới tác dụng đồng thời của áp lực lớn vànhiệt độ cao  Kiến trúc: - Kiến trúc biến tinh: các tinh thể khoáng vật tái nóng chảy kết tinh lại ở cácmức độ khác nhau - Kiến trúc milonit: do tác dụng của lực ép kiến tạo, các tinh thể bị miết, nghiềnnát và có thể được các khoáng vật khác gắn kết lại - Kiến trúc vẩy: thể hiện trong quá trình biến chấthình thành các khoáng vật dạng vảy, dạng phiến, định hướng dưới tác dụng của áp lực * cấu tạo :

- Cấu tạo khối: các khoáng vật phân bố đều đặn trong đá, không có sự định hướng, thường xảy ra trong

* đặc tính chủ yếu xây dựng của đá biến chất : Đá biến chất không thấm nước, không hoà tan trongnước, nó có đặc trưng biến dạng dưới tác dụng ngoại lực như vật thể giả đàn hồi Khi sử dụng đá phânphiến làm nền công trình, cần chú ý đến tính dị hướng của chúng

TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA ĐẤT ĐÁ Câu 1

Phân loại đất đá theo ĐCCT?

Câu 2

Trình bày Tính chất vật lý của đất?

Câu 3

Trình bày tính ổn định của đất đá đối với nước?

Được đặc trưng bằng độ hóa mềm và được đánh giá bằng hệ số hóa mềm Hệ số hóa mềm là tỷ số giữasức chống nén tức thời một trục của mẫu đá sau khi bão hòa nước và độ bền nén tức thời một trụctrước khi bão hòa nước:

Km = Rnbh / Rnk

+ Rnbh : độ bền kháng nén tức thời của mẫu đá ở trạng thái bão hòa

+ Rnk : độ bền kháng nén tức thời của mẫu đá ở trạng thái khô

Km phụ thuộc vào loại đá : Đá cứng Km > 0,9 với đá chịu nước ; 0,7 – 0,8 với đá kém chịu nước ; đánửa cứng Km < 0,5; với đá không chịu nước ( khi bão hòa nước thì đá bở, tách lớp) thì Km = 0

Nguyên nhân gây hóa mềm là do :

-Khi bão hòa nước, đá chịu tác dụng của một cột nước mạnh, cột nước gây ra ứng xuất bên

trong làm giảm độ bền cơ học của đá

-Hơi nước khi xâm nhập vào vi khe nứt và lỗ rỗng gây ra áp lực chèn của các mành mỏng, có

thể đạt tới hàng chục hàng trăm kG/cm2 và lớn hơn làm giảm độ bền của đá

-Do sự hòa tan, rửa lũa của các vật liệu gắn kết của đá trầm tích Cũng có thể do nước ngấm

không đều, sinh ra áp lực cục bộ trong đá, gây ra sự nứt nẻ và làm giảm độ bền của đá

- Sự bão hòa, được làm khô, co ngót, lặp đi lặp lại nhiề lần gây ra ứng suất phs hủy đá, làm giảmkhả năng ổn định của các loại nước của các loại đá

Thế nào là điều kiện thế nằm của một tầng chứa nước? Phân loại nước dưới đất theo điều kiện thếnằm? Vẽ hình minh họa?

Câu 2

Trình bày đặc điểm của các tầng chứa nước theo điều kiện thế nằm của chúng?

a) Tầng chứa nước thượng tầng

Là tầng chứa nước nằm trên một thấu kính sét ở đới thông khí , thường gặp trong tầng đất rời, đới phong hoá nứt nẻ và đá bị karst hoá Địa hình thành tạo nước thượng tầng thuận lợi là nơi địa hình bằng phẳng hoặc hơi hơi trũng, ở thềm sông, Ở nước ta gặp phổ biến trong đất đá vỏ phòng hóa vùng gò đồi miền trung du

Hình 3.1: Nước thượng tầng

1-Tầng chứa nước thượng tầng;

2-Thấu kính sét; 3-Tầng chứa nước không áp

Động thái nước thượng tầng phụ thuộc vào lượng mưa và nước thải ngấm xuống; phụ thuộcchiều dày, quy mô và chiều sâu của thấu kính cách nước

- Nước thượng tầng có thể gây ảnh hưởng đến trạng thái, độ ổn định của nền đất dưới công trình, gây khó khăn cho công tác thi công hố móng, đường hầm,

b) Tầng chứa nước không áp (nước ngầm)

- Là tầng chứa nước thứ nhất kể từ mặt đất, có liên hệ với đới thông khí Phía trên nó không có tầng cách nước (nếu có chỉ là tầng cách nước cục bộ), phía dưới thường có tầng cách nước liên tục (hình 3.2)

Hình 3.2: Mặt cắt, cấu tạo tầng nước không áp1-Tầng nước không áp; 2-Đới thông khí; 3-Mực nước; 4-Chiều dòng thấm;

5-Đáy cách nước; 6-Nước áp cục bộ; 7-Nước thượng tầng; 8-Mạch nước;

A-Miền cung cấp; B-Miền thoát

- Nước ngầm thường chứa trong trầm tích xốp rời, đá nứt nẻ hoặc đá bị karst hoá

- Khoảng cách từ mực nước ngầm đến đáy cách nước là chiều dày tầng chứa nước, nó thường nhỏ, thay đổi từ vài mét đến trên dưới chục mét, nhưng diện phân bố lại rất lớn, từ vài trăm métđến vài nghìn mét Do đó có thể khai thác sử dụng trong sinh hoạt

- Động thái của nước ngầm (tức là sự biến đổi của mực nước, lưu lượng, nhiệt độ, thành phần của của nước theo thời gian) thay đổi theo mùa và phụ thuộc vào nước mưa, nước mặt ngấm xuống; miền cung cấp và tàng trữ trùng nhau; nước ngầm có quan hệ mật thiết với các bồn nước mặt

- Trong xây dựng, tầng nước ngầm thường ở vào độ sâu đặt móng công trình, nên nó thường gây trở ngại cho thi công và bảo vệ móng công trình ở vùng sườn dốc, mái kênh, nước ngầm dao động gây xói ngầm và sạt lở mái dốc

b) Tầng chứa nước áp lực (nước actezi)

Hình 3.3: Mặt cắt, cấu tạo tầng nước áp lực (actezi)

1-Tầng nước có áp; 2, 3-Tầng cách nước; 4-Mực áp lực; 5-Giếng phun;

M-Chiều dày tầng chứa nước; H-Chiều cao cột áp lực;

A-Miền cung cấp; B-Miền tàng trữ; C-Miền thoát

- Là tầng chứa nước nằm giữa 2 tầng cách nước liên tục, có mực áp lực cao hơn nóc tầng chứa nước - đáy tầng cách nước bên trên, do đó tạo ra áp lực và không có mặt thoáng tự do (hình 3.3) Tầng chứa nước này thường được hình thành ở vùng đất trũng dạng nếp lõm hoặc cấu tạo đơn nghiêng, hình thành trước đệ tứ

- Miền cung cấp của tầng chứa nước áp lực thường rất xa và tầng chứa nước ở sâu nên nước có

độ sạch cao, lưu lượng khá ổn định, động thái ít thay đổi theo mùa Chúng là đối tượng tìm kiếm, khai thác phục vụ sinh hoạt và công nghiệp

- Nước áp lực có thể gây ra hiện tượng bục đáy hố móng khi thi công, tạo áp lực nước ở đáy móng, áp lực lên vỏ áo các công trình ngầm

Hình 3.4: Ảnh hưởng của nước áp lực tới hố móng

Khi thi công, điều kiện để cho đáy hố móng không bị bục là trọng lượng của tầng cách nước ởđáy hố móng phải bằng hoặc lớn hơn áp lực đẩy ngược của nước áp lực (hình 3.4), tức là:

γwt  γn(h + t) (3.1)trong đó:

γw là khối lượng thể tích của đất ở tầng cách nước;

t là bề dày tầng cách nước ở đáy hố móng;

γn là khối lượng riêng của nước;

h là độ cao mực nước áp lực trên đáy hố móng

Câu 3

Các thành phần hóa học chủ yếu của nước dưới đất? Phương pháp biểu diễn thành phần hóa họccủa nước dưới đất theo công thức Kurlov (Cuốc - lốp)?

Thành phần hóa học: Trong thành phần hóa học của nước dưới đất có đến hơn 60 nguyên tố trong

bảng tuần hoàn Men-đê-lê-ép Các nguyên tố này chứa trong nước dưới các dạng:

- Ion: Na+, Ca2+, Mg2+ , Fe2+ , Cl- , HCO3-, SO42-, …

- Phân tử: O2, CO2, H2S , CH4, N2,…

- Keo: H2SiO3, Fe(OH)3,…

Ngoài ra trong nước còn có các chất hữu cơ như: humin, bitum, phê-nôn,…

1 Các chất khí trong nước

Trong nước chủ yếu có các loại khí:

* Khí O2: hòa tan trong nước, cung cấp bởi oxy từ không khí và từ phản ứng quang hợp của TV Hàmlượng giảm dần theo chiều sâu, nước có hàm lượng O2 cao sẽ làm tăng phản ứng oxy hóa gây ăn mònđối với kim loại

* Khí CO2: cung cấp cho NDĐ từ không khí và khí quyển, bởi quá trình tách CO2 từ phản ứng hóa

học và sinh học xảy ra trong các lớp đất đá trong vỏ Trái đất Hàm lượng thường từ 15 ~ 40mg/L (ítkhi vượt quá 150 mg/L) Sự có mặt của CO2 làm tăng khả năng ăn mòn của NDĐ đối với bê tông.

* Khí H2S (sunfua hydro): tồn tại trong NDĐ phân bố ở độ sâu lớn (kết quả của quá trình khử sunfattrong môi trường Clorua hydro) và ở khu vực đầm lầy (các chất hữu cơ phân hủy trong MT thiếu ôxy) Có tính ăn mòn đối với bê tông nên khi XD trong khu vực đầm lầy cần chú ý phân tích thành phầnhóa học của NDĐ

* Các khí khác: ngoài ra trong nước còn có các chất khí khác như Mêtan (CH4), Nitơ (N2), các khíhiếm (Hêli, Neon, Argon )

- Mặc dù chiếm hàm lượng không đáng kể, tuy nhiên sự có mặt của các chất khí trong NDĐ lại là mộtdấu hiệu quan trọng trong việc phản ánh môi trường địa hóa mà nó tồn tại, hàm lượng của một số chấtkhí ảnh hưởng đến mức độ hòa tan các muối trong NDĐ, đồng thời nó còn là chỉ tiêu quan trọng đểđánh giá giá trị sử dụng của nước dưới đất

hàm lượng biến thiên rộng từ một vài mmg/l đến vài chục g/l

K+ Ít gặp trong NDĐ, thường biến đổi do trao đổi chất của sinh vật và hấp phụ của sétCa2+ Gặp trong NDĐ có độ khoáng hóa cao, phụ thuộc vào hòa tan muối chứa Ca,

trao đổi hấp phụ với NaMg2+ Hàm lượng không đáng kể

HCO3, CO32- Phân bố phổ biến trong nước nhạt và nước hơi mặn, hàm lượng không đáng kể

Nguồn cung cấp là do sự rữa lũa đá vôi,Đá đôlomit

Biểu diễn kết quả phân tích nước bằng công thức Kurlov

-Để biểu diễn thành phần hóa học của nước dưới đất, hiện nay người ta thường dùng công thức

của M.G Kurlov, công thức này biểu diễn dưới dạng một phân số: tử số và mẫu số lần lượt ghihàm lượng các ion âm (anion) và ion dương (cation) có hàm lượng lớn hơn 10% theo thứ tự giảm dần Phía trước phân số theo thứ tự từ trái sang phải, ghi độ khoáng hóa (kí hiệu chữ M(g/l) các thành phần đặc biệt gồm cả thành phần khí và các vi nguyên tố (biểu diễn bằng g/l).Phía sau phân số ghi lần lượt nhiệt độ (ToC), độ pH và lưu lượng nước (Q - m3/ngày)

-Nhìn vào công thức Kurlov có thể gọi tên của nước theo thứ tự từ trái sang phải, từ trên

xuống dưới và bỏ qua các hàm lượng < 20%mgdl

- Ví dụ mẫu nước lấy tại Vĩnh Tuy vào tháng 8/2000 ở độ sâu 15m cho kết quả:

Tên nước là: Bicacbonat - natri, canxi

Câu 4

Nêu các kiểu nguồn gốc chủ yếu của nước dưới đất?

Khái niệm: Nước dưới đất bao gồm các loại nước có trong lỗ rỗng, khe nứt và các hang hốc của cáclớp đất đá Nước còn tham gia vào thành phần cấu tạo mạng tinh thể của khoáng vật tạo ra các đá

1 Nước co nguồn gốc khí quyển (nước thấm)

-Được thành tạo do nước khí quyển ngấm vào trong đất đá, do nước sông hồ…,chảy theo các

khe nứt, lỗ hổng của đất đá hoặc nơi xâm nhập từ không khí rồi ngưng tụ lại

-Nước được thành tạo trong quá trình trầm đọng các trầm tích trong các bồn chứa nước ngọt

cũng được xếp vào nguồn gốc này Tuy nhiên sự thấm của nước mưa, nước mặt có ý nghĩa quan trọng nhất trong việc thành tạo nước có nguồn gốc khí quyển vì vậy người ta gọi nước

có nguồn gốc khí quyển cong gọi là nước thấm

- Quá trình cơ bản quyết định thành phần hóa học của nước có nguồn gốc thấm là sự hòa tan và rửa lũa đất đá, sự hòa lẫn với nước có nguồn gốc khác nhau, sự trầm đọng muối, sự cô đặc do bốc hơi, do quá trình hóa lí hóa keo và hoạt động của vi sinh vật

2 Nước có nguồn gốc biển(nước trầm tích)

-Nước được hình thành trong quá trình thành tạo đất đá trầm tích ở đại dương, biển, vũng vịnh

Khác với nước mưa, nước sông, nước đại dương hiện đại có thành phần clorua natri, chứa một hàm lượng ion sunfat và magie cao

-Sự biến đổi thành phần hóa học của nước đại dương bắt đầu trong các loại bùn ở đáy Do sự

vận động kiến tạo, sự thành tạo các tầng trầm tích ở bên trên, quá trình biến đổi của nước có nguồn gốc biển xâm nhập từ đại dương, biển, vũng vịnh vào các đá đã được thành tạo hoặc bị nước ép đẩy ra từ các đá bị nén chặt ( sét kết, cát kết ) thúc đẩy quá trình thay thế cho nước có nguồn gốc thấm đã có từ trước , sự pha trộn và trao đổi cation…

3 Nước có nguồn gốc macma (nước nguyên sinh )

-Là nước nguyên sinh được tách ra từ các thể nóng chảy macma rong quá trình hoạt động núi

lửa hay quá trình hoạt động của thể macma xâm nhập và phun trào

Nước được hình thành do kết hợp giữa oxy và hydro dưới nhiệt độ cao và áp suất lownstrong quá trìnhphun trào hoặc phun nghẹn của núi lửa dưới dạng hơi và ngưng đọng, được tàng trữ trong các đới nứt

nẻ, hang hốc Thành phần nước bao gồm nước nhạt tinh khiết, hoặc nước khoáng, hoặc nước nóngnhưng luôn không bị nhiễm khuẩn.Loại nước ngầm này phân bố ở khắp nơi có hoạt động núi lửa: miềnnúi, trung du, ven biển,đáy biển,trong hang, trên sa mạc,…

4 Nước có ngồn gốc biến chất ( nước thứ sinh)

-Là nước tái sinh hoặc được tách ra từ vỏ hydrat của hạt đất, khoáng vật, trong quá trình biến

chất nhiệt hoặc biến chất động lự( do áp suất lớn).Trước khi trở thành thành phần của các mạng tinh thể hay đất đá chúng tham gia vào vòng tuần hoàn chung của nước và theo nguồn gốc có thể là nước có nguồn gốc thấm hay nguồn gốc trầm tích

-Nước thứ sinh hình thành mãnh liệt nhất trong quá trình khử hydrat các khoáng vật, đất đá

trong các khu vực hoạt động núi lửa hiện đại hay mới tắt và cả trong những độ sâu lớn trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao

-Nước thứ sinh cũng có thể được hình thành do các phản ứng hóa học khi điều kiện hóa lí của

môi trường trong đất thay đổi các phản ứng hóa học có sự tách nước Quá trình này xảy ra trong điều kiện nhiệt độ và áp suất thấp

Tên : Nước Clorua sunfat canxi magie

Đặc tính lý hoá của nước dưới đất

Hàm lượng anion : Cl- :50%, SO4 : 26%, CO3 : 15%

Hàm lượng cation : Ca2+ : 45%, Mg2+ : 28%, Na+ : 10.5%

Giới hạn áp dụng định luật Darcy

Trong thực tế định luật Darcy chỉ đúng khi vận tốc dòng thấm nhỏ (thấm tầng) Ngoài phạm vi ứngdụng định luật Dacxy Quan hệ giữa I và v còn được thể hiện bằng định luật Proni: "Gradien áp lực làmột hàm bậc 2 của vận tốc thấm"

Câu 7

Trình bày các dạng tồn tại của nước dưới đất trong đất đá?

1Nước kết hợp bên trong khoáng vật

-Nước kết cấu : là loại nước tồn tại ở những vị trí nhất định trog mạng inh thể khoáng vật dưới

dạng ion H+ và OH- ( như trong tầng 8 mặt Al-O-OH), ở điều kiện nhiệt độ 300-1300oC thì nước này mới bị tách ra khỏi khoáng vật làm mạng tinh thể khoáng vật phá hủy chuyển sang khoáng vật mới

-Nước kết tinh : Là loại nước nằm trong mạng tinh thể khoáng vật với một ssoos lượng nhất

định ( ví dụ CaSO4.2H2O – thạch cao ), lực liên kết yếu hơn so với lực kết cấu.ở khoảng 250 –

3000C nó bị tách ra khỏi mạng tinh thể khoáng vật làm khoáng vật bị phá hủy chuyển sang khoáng vật mới

-Nước zeolit : tồn tại dưới dạng phân tử , nằm giữa các mạng tinh thể khoáng vật với khối

lượng không cố định ( ví dụ SiO2.nH2O ) Khi bị tách ra ở nhệt độ 2000C thì nó không làm phá

vỡ khoáng vật

2.Nước kết hợp mặt ngoài ( nước liên kết vật lý )

-Nước có cấu tạo phân tử lưỡng cực , khi gặp các ion có hóa trị tự do trong nước thì chúng bị

hút và sắp xếp chặt xít xung quanh các ion; các ion này cùng các phân tử nước bị hút chặt lên

bề mặt hạt sét ( thường mang điện tích âm ) tạo thành các màng nước kết hợp mặt ngoài Dựa vào lực liên kết với mặt hạt, người ta chia thành nước kết hợp mạnh và nước kết hợp yếu

+ Nước kết hợp mạnh : loại nước này nằm sát bề mặt hạt đất, bị hút chặt đất và tương đươngvới tầng ion cố định Nó gồm nhiều lớp phân tử nước và độ dày thay đổi tùy theo vị tríbeefmawtj hạt, lực hút giữa mặt hạt khoáng vật và phân tử nước đạt tới hàng vạn atmotphe Do

đó nó có đặc điểm khác nước thường : tỷ trọng 1.2-1.4 , tính chất cơ học giống như các vật thểrắn, tính chống cắt, tính đàn hồi lớn không truyền áp lực thủy tĩnh, thoatsra ở nhiệt độ 100-

1200C , đóng băng ở - 180C

+ Nước kết hợp yếu: Nươc kết hợp yếu phủ bên ngoài nước kết hợp manhjchieems phần chủyếu của nước kết hợp mặt ngoài tương đương với tầng khuyech tán Nó được giữ lại trên mặtcác hạt bởi lực hút hàng chục đến hàng trăm at Khi chịu tác dụng của lực ngoài lớn hơn lựchút thì nó bị ép thoát chậm chạp ra khỏi đất đá Nước kết hợp yếu có độ nhớt cao, tỷ trọng lớnhơn 1, đóng băng ở nhiệt độ nhỏ hơn 00C , khả năng hòa tan hơi thấp, có tính đàn hồi và khôngchịu tác dụng của trọng lực

3.Nước tự do

-Nước trọng lực : Phân bố chủ yếu trong các lỗ rỗng, khe nứt của đất đá, chịu tác dụng của

trọng lực , có thể vận động hoặc nằm tại chỗ Đặc điểm của nước trọng lực :

+ Có khả năng hòa tan và phân giải ( có tính xâm thực và ăn mòn đất đá)

+ Có khả năng truyền áp lực thủy tĩnh trong điều kiện bình thường ( áp lực thủy tĩnh làm giảmtrọng lượng đất đá và đẩy nổi đất đá )

+ Có khả năng gây tác dụng cơ học khi nước vận động

-Nước mao dẫn

+ Là nước nằm ở vị trí trung gian giữa nước kết hợp và nước trọng lực, nó vừa chịu tác dụngcủa trọng lực vừa chịu lực hút của hạt đất Nó không hoàn toàn tự do như nước trọng lựcnhưng khi tác dụng một lực cắt nhỏ thì nó thoát ra như nước trọng lực và chảy tầng Trong đấtcát nói chung chỉ có nước mao dẫn và nước kết hợp; nước mao dẫn là chủ yếu Trong đất sétchỉ có nước kết hợp là chủ yếu, nước mao dẫn không đáng kể

+ Nước mao dẫn thường có trong đất đá bị ẩm nhiều và vừa, nó chỉ choán các lỗ rỗng và khenứt mao dẫn

Câu 8

Một khu vực xây dựng có cấu trúc địa chất như hình vẽ:

a) Dựa vào hình vẽ hãy cho biết tại khu vực này có thể tồn tại những tầng chứa nước dưới đất nào? b) Thể hiện chiều dày và mực nước (mực áp lực) giả định của chúng trên hình vẽ? Mô tả điều kiện thếnằm và đặc điểm của các tầng chứa nước đó?

Trong khu vực này có thể tồn tại 2 tầng chứa nước :

Tầng chứa nước không áp

Tầng chứa nước áp lực

Hình vẽ :

Tầng chứa nước không áp :

Là tầng chứa nước thứ nhất kể từ mặt đất, có liên hệ với đới thông khí Phía trên nó là tầngcách nước liên tục, phía dưới thường có tầng cách nước liên tục

Thường có chiều dày nhỏ, thay đổi từ vài mét đến vài chục mét, nhưng diện phân bố lại rất lớn

từ vài trăm mét đến vài nghìn mét Do đó, trữ lượng khá lớn có thể khai thác sử dụng trong sinhhoạt

Nguồn cung cấp chủ yếu là nước mưa và nước mặt ngấm xuống, các loại nước này đã dichuyển qua một quãng đường, làm chất lượng nguồn nước khá tốt

Động thái nước ngầm thay đổi theo mùa và phụ thuộc vào nước mưa

Trong xây dựng, tầng nước ngầm thường ở độ sâu đặt móng công trình, nên nó thường gây cản trởcho thi công và bảo vệ móng công trình

Miền cung cấp nước của tầng chứa nước áp lực thường rất xa và tầng chứa nước ở sâu nênnước có độ sạch cao, động thái ít thay đổi theo mùa.

Chiều dày tầng chứa nước thường khá lớn nên lưu lượng thường khá nhiều, có thể khai thác,

sử dụng trong sinh hoạt Nước áp lực có thể gây ra hiện tượng bục đáy hố móng khi thi công,tạo áp lực nước ở đáy móng, áp lực lên vỏ áo các công trình ngầm

a) Tầng chứa nước thượng tầng

Là tầng chứa nước nằm trên một thấu kính sét ở đới thông khí (hình 3.1), thường gặp trong tầngđất rời, đới phong hoá nứt nẻ và đá bị karst hoá Địa hình thành tạo nước thượng tầng thuận lợi là nơiđịa hình bằng phẳng hoặc hơi hơi trũng, ở thềm sông, Ở nước ta gặp phổ biến trong đất đá vỏ phònghóa vùng gò đồi miền trung du

2-Thấu kính sét; 3-Tầng chứa nước không áp

Động thái nước thượng tầng phụ thuộc vào lượng mưa và nước thải ngấm xuống; phụ thuộc chiều dày,quy mô và chiều sâu của thấu kính cách nước

Nước thượng tầng có thể gây ảnh hưởng đến trạng thái, độ ổn định của nền đất dưới công trình, gâykhó khăn cho công tác thi công hố móng, đường hầm,

b) Tầng chứa nước không áp (nước ngầm)

Là tầng chứa nước thứ nhất kể từ mặt đất, có liên hệ với đới thông khí Phía trên nó không có tầngcách nước (nếu có chỉ là tầng cách nước cục bộ), phía dưới thường có tầng cách nước liên tục (hình3.2)

Hình 3.2: Mặt cắt, cấu tạo tầng nước không áp

1-Tầng nước không áp; 2-Đới thông khí; 3-Mực nước; 4-Chiều dòng thấm;

5-Đáy cách nước; 6-Nước áp cục bộ; 7-Nước thượng tầng; 8-Mạch nước;

A-Miền cung cấp; B-Miền thoát

Nước ngầm thường chứa trong trầm tích xốp rời, đá nứt nẻ hoặc đá bị karst hoá

Khoảng cách từ mực nước ngầm đến đáy cách nước là chiều dày tầng chứa nước, nó thườngnhỏ, thay đổi từ vài mét đến trên dưới chục mét, nhưng diện phân bố lại rất lớn, từ vài trăm mét đếnvài nghìn mét Do đó có thể khai thác sử dụng trong sinh hoạt

Động thái của nước ngầm (tức là sự biến đổi của mực nước, lưu lượng, nhiệt độ, thành phần của củanước theo thời gian) thay đổi theo mùa và phụ thuộc vào nước mưa, nước mặt ngấm xuống; miền cungcấp và tàng trữ trùng nhau; nước ngầm có quan hệ mật thiết với các bồn nước mặt

Trong xây dựng, tầng nước ngầm thường ở vào độ sâu đặt móng công trình, nên nó thường gây trởngại cho thi công và bảo vệ móng công trình ở vùng sườn dốc, mái kênh, nước ngầm dao động gâyxói ngầm và sạt lở mái dốc

a) Tầng chứa nước áp lực (nước actezi)

Hình 3.3: Mặt cắt, cấu tạo tầng nước áp lực (actezi)

1-Tầng nước có áp; 2, 3-Tầng cách nước; 4-Mực áp lực; 5-Giếng phun;

M-Chiều dày tầng chứa nước; H-Chiều cao cột áp lực;

A-Miền cung cấp; B-Miền tàng trữ; C-Miền thoát

Là tầng chứa nước nằm giữa 2 tầng cách nước liên tục, có mực áp lực cao hơn nóc tầng chứa nước - đáy tầng cách nước bên trên, do đó tạo ra áp lực và không có mặt thoáng tự do (hình 3.3) Tầng chứa nước này thường được hình thành ở vùng đất trũng dạng nếp lõm hoặc cấu tạo đơn nghiêng, hình thành trước đệ tứ

Miền cung cấp của tầng chứa nước áp lực thường rất xa và tầng chứa nước ở sâu nên nước có độsạch cao, lưu lượng khá ổn định, động thái ít thay đổi theo mùa Chúng là đối tượng tìm kiếm, khaithác phục vụ sinh hoạt và công nghiệp

Nước áp lực có thể gây ra hiện tượng bục đáy hố móng khi thi công, tạo áp lực nước ở đáy móng, áp lực lên vỏ áo các công trình ngầm.

Hình 3.4: Ảnh hưởng của nước áp lực tới hố móng

Khi thi công, điều kiện để cho đáy hố móng không bị bục là trọng lượng của tầng cách nước ở đáy

hố móng phải bằng hoặc lớn hơn áp lực đẩy ngược của nước áp lực (hình 3.4), tức là:

trong đó: γw là khối lượng thể tích của đất ở tầng cách nước;

t là bề dày tầng cách nước ở đáy hố móng;

γn là khối lượng riêng của nước;

h là độ cao mực nước áp lực trên đáy hố móng

Câu 10

Thành phần hóa học chủ yếu của nước dưới đất Trong các thành phần đó, thành phần nào có ảnhhưởng đến tính chất ăn mòn của nước đối với bê tông, vì sao?

Câu 11

Phân biệt sự khác nhau giữa nước ngầm và nước có áp?

Tầng chứa nước không áp (nước ngầm)

Là tầng chứa nước thứ nhất kể từ mặt đất, có liên hệ với đới thông khí Phía trên nó không có tầngcách nước (nếu có chỉ là tầng cách nước cục bộ), phía dưới thường có tầng cách nước liên tục (hình3.2)

Hình 3.2: Mặt cắt, cấu tạo tầng nước không áp

1-Tầng nước không áp; 2-Đới thông khí; 3-Mực nước; 4-Chiều dòng thấm;

5-Đáy cách nước; 6-Nước áp cục bộ; 7-Nước thượng tầng; 8-Mạch nước;

A-Miền cung cấp; B-Miền thoát

Nước ngầm thường chứa trong trầm tích xốp rời, đá nứt nẻ hoặc đá bị karst hoá

Khoảng cách từ mực nước ngầm đến đáy cách nước là chiều dày tầng chứa nước, nó thườngnhỏ, thay đổi từ vài mét đến trên dưới chục mét, nhưng diện phân bố lại rất lớn, từ vài trăm mét đếnvài nghìn mét Do đó có thể khai thác sử dụng trong sinh hoạt

Động thái của nước ngầm (tức là sự biến đổi của mực nước, lưu lượng, nhiệt độ, thành phần của củanước theo thời gian) thay đổi theo mùa và phụ thuộc vào nước mưa, nước mặt ngấm xuống; miền cungcấp và tàng trữ trùng nhau; nước ngầm có quan hệ mật thiết với các bồn nước mặt

Trong xây dựng, tầng nước ngầm thường ở vào độ sâu đặt móng công trình, nên nó thường gây trởngại cho thi công và bảo vệ móng công trình ở vùng sườn dốc, mái kênh, nước ngầm dao động gâyxói ngầm và sạt lở mái dốc

a) Tầng chứa nước áp lực (nước actezi)

Hình 3.3: Mặt cắt, cấu tạo tầng nước áp lực (actezi)

1-Tầng nước có áp; 2, 3-Tầng cách nước; 4-Mực áp lực; 5-Giếng phun;

M-Chiều dày tầng chứa nước; H-Chiều cao cột áp lực;

A-Miền cung cấp; B-Miền tàng trữ; C-Miền thoát

Là tầng chứa nước nằm giữa 2 tầng cách nước liên tục, có mực áp lực cao hơn nóc tầng chứa nước - đáy tầng cách nước bên trên, do đó tạo ra áp lực và không có mặt thoáng tự do Tầng chứa nước này thường được hình thành ở vùng đất trũng dạng nếp lõm hoặc cấu tạo đơn nghiêng, hình thành trước đệ tứ

Miền cung cấp của tầng chứa nước áp lực thường rất xa và tầng chứa nước ở sâu nên nước có độsạch cao, lưu lượng khá ổn định, động thái ít thay đổi theo mùa Chúng là đối tượng tìm kiếm, khaithác phục vụ sinh hoạt và công nghiệp

Nước áp lực có thể gây ra hiện tượng bục đáy hố móng khi thi công, tạo áp lực nước ở đáy móng, áp lực lên vỏ áo các công trình ngầm.

Khi thi công, điều kiện để cho đáy hố móng không bị bục là trọng lượng của tầng cách nước ở đáy hố móng phải bằng hoặc lớn hơn áp lực đẩy ngược của nước áp lực.

- Do bị lớp cách nước liên tục che phủ ở phía trên nên khi khoan hay đào vào tầng chứa nước thìmực nước dưới đất sẽ dâng lên trong giếng hoặc lỗ khoan tự chảy

- Nước có áp thường được phát hiện trong các vùng trũng có cấu tạo dạng bồn ở miền nền, ở miềnvõng hố sụt ven rìa, miền võng giữa núi,…

CÁC QUÁ TRÌNH VÀ HIỆN TƯỢNG ĐỊA CHẤT Câu 1

Nêu các nguyên nhân gây ra hiện tượng trượt đất? Nêu và giải thích các biện pháp phòng chống trượtđất chủ yếu?

- Khái niệm

Trượt đất đá là hiện tượng khối đất đá trên sườn dốc hay mái dốc dưới tác dụng của trọng lực, nướcmưa và nước dưới đất, của địa chấn và tác động nhân tạo, bị mất trạng thái cân bằng vốn có và dịchchuyển chậm chạp hoặc đột ngột xuống chân dốc

Trượt có thể phá huỷ các công trình dân dụng, giao thông, thuỷ lợi, gây trở ngại cho công tác thi công

hố móng và khai thác mỏ lộ thiên,

- Nguyên nhân

Có rất nhiều nguyên nhân gây trượt, nhưng có thể gộp lại thành các nhóm sau:

- Nhóm nguyên nhân làm thay đổi hình dạng, kích thước sườn dốc: cắt xén sườn dốc, khai đào hoặc xói

lở khi thi công,

- Nhóm nguyên nhân làm giảm độ bền của đất đá sườn dốc: do biến đổi trạng thái vật lý khi ẩm ướt,trương nở, phong hoá,

- Nhóm nguyên nhân gây tải trọng phụ lên sườn dốc: nổ mìn, xây dựng công trình, áp lực thuỷ động,

- Các biện pháp phòng, chống trượt

Để giữ ổn định mái dốc, khi thực hiện các biện pháp phòng chống trượt, cần chú ý các nguyên tắc sau:

- Biện pháp phòng chống trượt phải xuất phát từ nguyên nhân gây ra trượt và các yếu tố ảnh hưởng chủyếu tới quá trình phát triển trượt

- Phải xác định được cấu trúc khối trượt, hình dạng, thế nằm mặt trượt, đặc điểm địa chất công trìnhcủa khối trượt, để từ đó bố trí các công trình phòng chống trượt thích hợp

- Sử dụng đồng thời nhiều phương pháp phòng chống trượt, sau khi đã luận chứng khả năng kỹ thuật vàkinh tế để chọn phương án hợp lý

Dưới đây là các giải pháp phòng chống trượt được áp dụng:

- Điều tiết dòng mặt:

- Tháo khô đất đá bị sũng nước:

- Bảo vệ chân sườn dốc khỏi bị rửa xói:

- Gia cố khối đất đá bằng công trình neo giữ, chắn đỡ:

- Cải tạo tính chất của đất đá:

- Trồng cây, cỏ bảo vệ:

- Giảm độ dốc của sườn dốc: