Giới thiệu về môn học ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH · Web...

Khoa Công Trình Tài liệu Địa chất công trìnhBộ Môn Kỹ thuật cơ sở GV: Phạm Thị Thùy An

CHƯƠNG I : MỞ ĐẦU

I.1. Địa chất công trình và nhiệm vụ của nó I.1.1 Định nghĩa :

- Địa chất công trình là môn học nghiên cứu điều kiện địa chất để xây dựng các công trình khác nhau và đưa vào sử dụng có hiệu quả và ổn định.

- Các điều kiện ĐCCT1. Điều kiện địa mạo. 2. Điều kiện cấu trúc địa chất3. Điều kiện các tác động địa chất 4. Điều kiện địa chất thủy văn 5. Điều kiện vật liệu xây dựng.

I.1.2 Nhiệm vụ của địa chất công trình :

- Xác định các điều kiện địa chất của khu vực xây dựng, so sánh, lựa chọn vị trí thích hợp cho công trình.

- Nêu lên các điều kiện thi công, dự đoán các hiện tượng địa chất có thể xảy ra khi thi công hay sử dụng công trình.

- Đề ra các biện pháp phòng ngừa và cải tạo các điều kiện địa chất không có lợi cho công trình.

- Cho biết khả năng cung cấp vật liệu xây dựng tại địa phương phục vụ cho xây dựng công trình.

I.2. Nội dung của Địa chất công trình

Địa chất công trình nghiên cứu những vấn đề cơ bản sau : - Nghiên cứu đất đá làm nền thiên nhiên, môi trường và vật liệu xây dựng cho các công trình - Nghiên cứu các hoạt động địa chất hiện đại (hiện tượng trượt đất, đất chảy, xói mòn, cactơ,

phong hóa…) ,tìm hiểu nguyên nhân phát sinh và điều kiện phát triển để đề ra biện pháp xử lý trong khi xây dựng, sử dụng và khai thác công trình.

- Nghiên cứu nước dưới đất để khắc phục các khó khăn do nước gây ra trong khi thiết kế và thi công các công trình

- Nghiên cứu các phương pháp khảo sát ĐCCT.- Nghiên cứu địa chất công trình xây dựng để lập quy hoạch các khu vực xây dựng các công

trình khác nhau như dân dụng công nghiệp, cầu dường, các công trình thủy lợi…

I.3. Phương pháp nghiên cứu địa chất công trình

Mỗi môn học được phân biệt không những bởi đối tượng nghiên cứu mà còn bởi các phương pháp mà môn học đó sử dụng để thực hiện nhiệm vụ của nó đã đặt ra. Khi nghiên cứu ĐCCT người ta thường sử dụng tổng hợp 3 loại phương pháp chủ yếu sau đây :

1. Phương pháp địa chất học

- Đây là phương pháp quan trọng nhất và cho kết quả sát thực nhất trong việc nghiên cứu ĐCCT

- Tìm hiểu sự phát triển các hiện tượng địa chất trong quá khứ có liên quan đến sự thành tạo các dạng địa hình, tính chất của đất đá và quy luật phân bố sắp xếp của nó ở trong khu vực.

Trang 1/68


Từ đó có thể đánh giá đúng đắn những điều kiện địa chất của khu vực xây dựng công trình và dự báo sự thay đổi những điều kiện đó dưới tác dụng của công trình, địa chất công trình

- Khi thực hiện pp này ngoài việc phải thực hiện các công tác khoan đào vào các tầng đá để thu thập các tài liệu về các điều kiện địa chất mà còn phải tiến hành thí nghiệm trong phòng và ngoài trời để xác định các đặc trưng cơ lý của đất đá.

2. Phương pháp tính toán lý thuyết

- Lập các phương trình toán học để thể hiện bản chất vật lý của các hiện tượng địa chất, các đặc trưng vật lý, cơ học của đất đá.

- Vì không phải lúc nào cũng có thể quan trắc hay dùng các phương pháp thực nghiệm để xác định bản chất vật lý – cơ học của đất đá ở những khu vực có địa hình phức tạp. Pp này có thể cho kết quả nhanh chóng và khá chính xác. Người ta thường dùng pp này để tính toán mức độ ổn định, độ lún của công trình, lượng nứơc chảy vào hố móng, mức độ ổn định của mái dốc, tốc độ tái tạo bờ …

3. Phương pháp thí nghiệm mô hình và tương tự địa chất

- Được áp dụng trong trường hợp liên quan đến qui mô của công trình thiết kế hoặc tính chất phức tạp của điều kiện địa chất.

- Pp thí nghiệm mô hình là lập mô hình trong phòng thí nghiệm hoặc ngoài trời dựa trên sự tương đồng giữa môi trường địa chất tự nhiên của khu vực xây dựng và môi trường vật lý có điều kiện tương tự. Pp này giúp ta nghiên cứu được chuẩn xác hơn các hiện tượng địa chất sẽ xảy ra trong quá trình thi công và khai thác …

- Pp tương tự địa chất là sử dụng các tài liệu địa chất của khu vực đã được nghiên cứu đầy đủ cho khu vực có điểu kiện địa chất tương tự. Pp này có tính chất kinh nghiệm dựa trên nguyên lý “đất đá được hình thành trong cùng điều kiện, trải qua các quá trình địa chất như nhau thì có các đặc trưng vật lý, cơ học … tương tự nhau.

Trang 2/68


CHƯƠNG II : ĐẤT ĐÁ

II.1. Vỏ quả đất và các hiện tượng địa chất diễn ra trong đó II.1.1 Cấu trúc bên trong của Trái đất

- Quả đất có hình cầu, ở xích đạo phình ra, 2 cực hơi dẹt đi, do tốc độ quay của quả đất quanh trục bắc-nam khá lớn.

- Bề mặt quả đất lồi lõm bất thường, nơi nhô lên tạo thành các dãy núi, và nơi lõm sâu tạo thành các đại dương. Nơi lồi nhất là đỉnh Chomolungma của dãy Hymalaya cao 8890m, nơi lõm nhất là là hố đại dương Marian sâu khoảng 11.034m.

o Khí quyển Trái Đất : là lớp các chất khí bao quanh hành tinh Trái Đất và được giữ lại bởi lực hấp dẫn của Trái Đất.

o Thủy quyển : bao gồm các biển, đại dương, hồ, sông suối, chiếm ¾ bề mặt quả đất. Ngoài ra còn nước trong các lỗ rỗng và khe nứt của đất đá – nước dưới đất.

- Vỏ Trái đất được chia thành các quyển đồng tâm. o Quyển ngoài cùng của quả đất là quyển đất đá, hay còn gọi là vỏ quả đất, có bề dày

trung bình khoảng 35km. Ở quyển này chủ yếu là đá macma rồi đến đá biến chất, đá trầm tích. Vỏ TĐ chiếm khoảng 1% thể tích và 0.5% khối lượng của TĐ. Bề dày vỏ quả đất thay đổi như sau :

Ở đáy đại dương : vỏ quả đất có bề dày từ 8-10km Ở các vùng đồng bằng : vỏ quả đất có bề dày thay đổi từ 30-40km Ở các vùng núi cao : vỏ quả đất có bề dày thay đổi từ 55-75km

o Dưới đó là quyển manti phân bố từ lớp vỏ đến độ sâu 2900km. Quyển này chiếm 83% thể tích và 67% khối lượng TĐ.Quyển manti ở thể rắn, vật chất là các dạng hợp chất oxit silic, oxit mangan và oxit sắt. Manti được phân ra 2 loại như sau :

Manti trên : phân bố từ lớp vỏ quả đất đến độ sâu 800km, đây chính là nguồn nhiệt lớn bên trong của vỏ quả đất do lượng nguyên tố phóng xạ phân hủy lớn.

Manti dưới : phân bố ở độ sâu từ 800-2900km, do lớp vật chất này phân bố sâu và ở trạng thái nén chặt nên có nhiệt độ cao (2800-38000C) và áp lực lớn (100.000-1.300.000at)

o Nhân quả đất nằm ở trung tâm có độ sâu trên 2900km. Nhân quả đất được cấu tạo chủ yếu từ các hợp chất của sắt và niken. Áp suất ở trung tâm quả đất rất cao (từ 3,5triệu at) và nhiệt độ rất lớn (40000C). Hiện nay, người ta vẫn chưa có nghiên cứu chính xác về nhân quả đất.

II.1.2 Các trườngvật lý đang hoạt động của trái đất

Trang 3/68

http://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90%E1%BB%8Ba_C%E1%BA%A7u

http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Ch%E1%BA%A5t_kh%C3%AD&action=edit


- Do sự vận động, sự phân bố và thuộc tính của các vật chất trong và ngoài quả đất mà hình thành nên các trường vật lý cơ bản như trọng trường, từ trường, trường nhiệt …

o Trường nhiệt : TĐ nhận được 2 nguồn nhiệt chủ yếu, một từ mặt trời (ngoại nhiệt) và một nguồn từ lòng TĐ toả ra (nội nhiệt).

Ngoại nhiệt chủ yếu sinh ra do ánh sáng mặt trời hun nóng phần bên trên vỏ trái đất. Nó thay đổi theo thời gian và không gian. Ảnh hưởng của nhiệt mặt trời không sâu lắm, khoảng vài chục mét về chiều sâu.

Vào sâu trong lòng trái đất là chịu ảnh hưởng của nội nhiệt. Nguồn nhiệt này sinh ra do các phản ứng hóa học, hạt nhân…. (các nguyên tố phóng xạ khi hoạt động sẽ ở nhiệt độ rất cao)

o Trường từ : Quả đất là một nam châm khổng lồ có 2 cực Bắc Nam gần trùng với 2 địa

cực. Hiện tại địa cực từ gần trùng với cực địa lý. Ở những vùng phân bố đá hay quặng từ tính cao sẽ hình thành từ tính bất thường.

Nguyên nhân của từ trường Trái đất : sự đối lưu của lớp nhân ngoài và sự tự quay của TĐ đã tạo ra từ trường TĐ. Và phần nhân nóng để duy trì từ trường và ổn định từ trường sinh ra bởi lớp lõi ngoài lỏng.

o Trọng trường Một vật trên mặt đất chịu sự tác động của 2 lực : lực hút của TĐ, lực ly tâm

sinh ra do sự tự quay của TĐ. Trọng lực chính là tập hợp của 2 lực đó, do bán kính của TĐ ở cực ngắn hơn ở xích đạo nên trọng lực tăng dần từ cực đến xích đạo.

Với

Trong đó F : lực hấp dẫn giữa hai vật thểM, m : khối lượng R : khoảng cách giữa 2 vật G : hằng số hấp dẫn vũ trụ

II.1.3 Các hiện tượng địa chất đang xảy ra trong TĐ

- Hiện tượng mắcma : là hiện tượng các khối dung nham nóng chảy ở sâu trong lòng đất theo các khe nứt dâng lên xâm nhập vào phần trên của vỏ trái đất hay phun trào lên trên mặt đất.

- Hiện tượng kiến tạo : là hiện tượng xảy ra do nội động lực phát sinh trong vỏ trái đất làm thay đổi cấu trúc các lớp đất đá cấu tạo nên vỏ trái đất, tách vỏ trái đất thành nhiều mảng và các mảng này tương tác với nhau để tạo nên các dạng địa hình trên trái đất.

- Hiện tượng xâm thực : các hoạt động địa chất - địa lí ngoại sinh làm mất đi một phần hay toàn bộ đất đá trên bề mặt, dẫn tới sự hạ thấp địa hình. Quá trình xâm thực diễn ra do các tác nhân chủ yếu sau:

1) Tác nhân cơ học - lực của dòng chảy phá huỷ, xói lở, mài mòn đá và cuốn trôi đá vụn theo dòng nước;

2) Tác nhân hoá học - nước hoà tan đá và các sản phẩm phong hoá rồi cuốn trôi đi, do đó đá gốc cũng bị mòn nhanh chóng.

- Hiện tượng trầm tích : là sự phá huỷ cơ học và hoá học các đá do tác dụng của các nhân tố khác nhau trên mặt hoặc ở phần trên cùng của vỏ TĐ tạo ra các sản phẩm phá huỷ. Sản phẩm này được gió, nước, băng hà mang đi và tích đọng lại ở biển, hồ và 1 phần lắng đọng trên đường vận chuyển gọi là hiện tượng trầm tích.

Trang 4/68


II.2. Khoáng vật và khoáng vật tạo đá II.2.1 Khái niệm

- Khoáng vật là những hợp chất hóa học hoặc các nguyên tố tự sinh được hình thành trong quá trình lý-hóa xảy ra bên trong hay phía trên của vỏ trái đất.

- Khoáng vật trong thiên nhiên có ở thể khí (khí H2S, CO2…), thể lỏng (nước, thuỷ ngân…), thể rắn (thạch anh, fenpat, mica…). Khoáng vật rắn hầu hết ở trạng thái kết tinh (tinh thể).

- Trong số 3000 khoáng vật, chỉ có hơn 50 khoáng vật tham gia tạo đá. Các khoáng vật này gọi là khoáng vật tạo đá.

- Tùy thuộc vào vai trò của các nguyên tố cấu tạo nên khoáng vật ta có thể chia ra khoáng vật chính và khoáng vật phụ.

o Khoáng vật chính đóng vai trò chủ yếu trong việc cấu tạo nên đất đá. Cường độ và tính chất của đất đá chủ yếu do cường độ và tính chất của loại khoáng vật này quyết định

o Khoáng vật phụ chiếm hàm lượng nhỏ hơn (có một số khoáng vật là khóang vật chính của đá này nhưng có khi là khóang vật phụ của đá khác)

- Theo nguồn gốc hình thành, khoáng vật được chia ra khoáng vật nguyên sinh và khoáng vật thứ sinh.

o Khoáng vật nguyên sinh : được thành tạo do sự nguội lạnh của macma hoặc do kết tủa từ dung dịch.

o Khoáng vật thứ sinh : được thành tạo từ những khoáng vật khác (do phản ứng hóa học của nước với khoáng vật nguyên sinh, do tác dụng của áp suất, do nhiệt độ cao …)

- Theo mục đích xây dựng, khoáng vật được phân loại dựa trên các dạng liên kết hóa học của nó. Bởi vì đặc trưng cấu tạo tinh thể và bản chất mối liên kết hóa học giữa các nguyên tử quyết định nhiều tính chất vật lý và cơ học rất quan trọng.

II.2.2 Một số đặc tính của khoáng vật

a. Hình dạng tinh thể của khoáng vật - Dạng tinh thể của khoáng vật : tinh thể là những vật rắn trong đó các phần tử nhỏ sắp xếp

theo 1 quy luật đều đặn tạo thành dạng không gian- Tính ñoái xöùng cuûa tinh theå bao goàm:

o Tâm đối xứng: (C) là một điểm tưởng tượng nằm trong tinh thể, mà tại điểm đó mọi đường thẳng đi qua nó, nằm trong giới hạn tinh thể được chia làm hai phần bằng nhau

o Trục đối xứng: (L) là một trục tưởng tượng đi qua tinh thể để khi quay tinh thể theo một góc cố định xung quanh trục thì lặp lại tất cả các yếu tố của tinh thể như vị trí ban đầu.

o Mặt phẳng đối xứng: (P) là mặt phẳng tưởng tượng đi qua tinh thể, chia đôi tinh thể ra hai phần bằng nhau, mọi yếu tố của tinh thể ở hai phần đều đối xứng nhau qua mặt phẳng đối xứng tựa như ảnh của một vật qua gương.

Trang 5/68


- Bảng phân loại hệ thống tinh thể

b. Màu của khoáng vật - Màu của khoáng vật chủ yếu do thành phần hóa học và các tạp chất trong nó quyết định. - Khi quan sát màu khoáng vật cần chú ý đến điều kiện ánh sáng, trạng thái của khoáng vật

Trang 6/68


- Tuy nhiên, dấu hiệu đáng tin cậy hơn nhận biết màu của khoáng vật là màu của bột khoáng vật. Chỉ cần vạch một khoáng vật trên một tấm sứ nhám, chúng sẽ để lại một vệt dài có màu đặc trưng cho bột khoáng vật ấy.

c. Độ trong suốt và ánh của khoáng vật - Độ trong suốt là khả năng của vật thể khi cho ánh sáng đi xuyên qua.- Khi ánh sáng chiếu vào môi trường khác nhau sẽ bị khúc xạ, thay đổi tốc độ và tiêu hao

năng lượng. Một phần ánh sáng chiếu lên khoáng vật sẽ bị phản xạ trở lại trên mặt khoáng vật để tạo thành ánh của khoáng vật.

- Các loại ánh đặc trưng của khoáng vật : o Ánh kim : khi sự phản xạ của ánh sáng trên bề mặt cao, đó là các khoáng vật mờ đục,

có khả năng hấp thụ ánh sáng mạnh. Ví dụ : những kim loại trong tự nhiên như vàng, bạc, …có các biểu hiện liên quan đến kim loại vì chúng có ánh kim.

o Ánh phi kim : trên các khoáng vật còn lại có nhiều dạng ánh phi kim khác nhau. Ánh phản xạ lấp lánh của kim cương gọi là ánh kim cương; thủy tinh thông thường, thạch anh có ánh thủy tinh; một số khoáng vật khác được mô tả như là ánh mỡ, ánh đất, ánh tơ … d. Tính cát khai và vết vỡ

- Tính cát khai (dễ tách) của khoáng vật là khả năng bị tách ra của các hạt tinh thể hay hạt kết tinh theo các mặt song song. Có các mức độ dễ tách như sau :

o Cát khai rất hoàn toàn : tinh thể có khả năng tách ra rất dễ dàng bằng tay o Cát khai hoàn toàn : dùng các loại vật dụng (như búa …) tác dụng vào tinh thể và nó

sẽ vỡ ra theo các mặt tách tương đối bằng phẳng o Cát khai trung bình : trên những mặt vỡ của tinh thể, vừa thấy các mặt tách tương đối

hoàn chỉnh, vừa thấy vết vỡ không bằng phẳng theo các phương khác nhauo Cát khai không hoàn toàn : tinh thể khó tách ra, thường thấy các vết vỡ không có quy

tắc - Vết vỡ : là các mặt vỡ không theo quy tắc của khoáng vật khi bị đập vỡ. Phần lớn các vết vỡ

tương đối gồ ghề và bất quy tắc. Dựa theo hình dạng vết vỡ có thể chia ra :o Vết vỡ phẳng : vỡ theo các mặt dễ tách.o Vết vỡ dạng vỏ sò : vết vỡ của thạch anho Vết vỡ dạng đất : vết vỡ tựa như đất bột, ví dụ như vết vỡ của Kaolinit.o Vết vỡ sần sùi : bề mặt vết vỡ sần sùi như vết vỡ của thạch anh dạng trụ.

e. Độ cứng của khoáng vật - Độ cứng là khả năng chống lại tác dụng cơ học bên ngoài lên bề mặt của khoáng vật. Tính

chất này có liên quan đến kiến trúc và sự liên kết giữa các chất điểm của khoáng vật. Sự liên kết này cáng chắc thì độ cứng càng cao.

- Để đánh giá độ cứng tương đối của khoáng vật, người ta dùng thang độ cứng Mohs gồm 10 cấp độ, sắp xếp theo chiều tăng độ cứng, mỗi cấp độ được đại diện bằng một khoáng vật phổ biến.

1. Tan Mg3[Si4O10][OH]2

2. Thạch cao CaSO4.2H2O3. Canxit CaCO3

4. Flourit CaF2

5. Apatit Ca3[PO4]3(F,Cl,OH)6. Octocla K[AlSi3O8]7. Thạch anh SiO2

8. Topaz Al2[SiO4][F,OH]2

9. Corindon Al2O3

10. Kim cương C

Trang 7/68


- Độ cứng tuyệt đối được xác định bằng máy rất khó khăn (độ cứng tuyệt đối của Tan - 2,4kG/mm2; Canxit - 109 kG/mm2; Thạch anh - 1120 kG/mm2; Kim cương - 10060 kG/mm2).

- Những điều cần chú ý :o Không dùng thang Mohs để so sánh độ cứng A hơn độ cứng B mấy lần. Để xác định

được phải dùng độ cứng tuyệt đối.o Hầu như các khoáng vật có độ cứng từ 2-7. Các khoáng vật tạo đá thường có độ cứng

nhỏ hơn 7. Đá chứa khoáng vật có độ cứng cao thì thường có cường độ lớn.f. Tỷ trọng của khoáng vật

- Tỷ trọng của khoáng vật được biểu diễn bằng tỉ số giữa trong lượng khoáng vật chia cho trọng lượng của thể tích nước tương đương.

- Tỷ trọng của khoáng vật thay đổi trong phạm vi tương đối lớn và được chia thành 3 nhóm : nhẹ (<2,5); trung bình (2,5<<4); nặng ( >4).

- Ta có bảng sau biểu thị tỷ trọng của một số khoáng vật tạo đá chính Khoáng vật Tỷ trọng Khoáng vật Tỷ trọng

Thạch anhCanxitĐolomitAnđihitThạch caoOctocla

2,65-2,662,71-2,722,80-2,902,50-2,702,30-2,402,50-2,62

PlagioclaMuscovitBiotitPiroxenAmbifonOlivin

2,60-2,782,50-3,102,69-3,403,20-3,602,99-3,473,18-3,45

- Tỷ trọng phụ thuộc vào thành phần hóa học và cấu trúc của tinh thể. Tỷ trọng lớn khi khoáng vật chứa nguyên tố nặng và có sự sắp xếp nguyên tử chặt.

g. Các tính chất khác - Có một số tính chất khác có thể hữu ích trong việc nhận biết một số khoáng vật đặc biệt. Ví

dụ như : từ tính, tính phóng xạ, vị, mùi, hoặc xúc giác. - Manhetit là một khoáng vật chứa sắt nên có từ tính cao, gọi là nam châm tự nhiên.

II.2.3 Phân loại khoáng vật

a. Phân loại khoáng vật theo kiểu liên kết hóa học: - Các liên kết thường gặp trong chất kết tinh

o Liên kết cộng hóa trị : o Liên kết ion : o Liên kết Hydro o Liên kết Vandecvan

b. Phân loại khoáng vật theo thành phần hóa học : - Thành phần của hầu hết các khoáng vật tạo đá phổ biến được giới hạn bởi sự phong phú của

các nguyên tố trong vỏ trái đất- Thực tế chỉ có 8 nguyên tố cấu tạo nên khoảng 98% trọng lượng của vỏ trái đất. Lượng chứa

các nguyên tố trong vỏ trái đất như sau : Oxy (O)_46,6%; Silic (Si)_ 27,27%; Nhôm (Al)_8,13%; Sắt (Fe)_5%; Canxi (Ca)_3,63%; Natri (Na)_2,83%; Kali (K)_2,59%; Manhê (Mg)_2,09%. Các khoáng vật là thành viên của nhóm được đặc trưng bởi những kết hợp của các nguyên tố trên.

- Khoáng vật được phân loại thành các lớp và các lớp này được phân nhỏ thành các nhóm dựa vào cấu trúc bên trong của nó. Gồm 9 lớp như sau :

1. Lớp nguyên tố tự sinh : Cu, Au …2. Lớp oxit và hydroxit : Fe3O4, SiO2, FeOH …3. Lớp cacbonat (muối của axit cacbonic) : CaCO3, Dolomit (Ca,Mg)[CO3]2 …

Trang 8/68


4. Lớp sunfat (muối của axit sunfuric) : thạch cao CaSO4.2H2O …5. Lớp sunfua (hợp chất của lưu huỳnh) : pirit sắt FeS2 …6. Lớp halogenua (muối của các axit halogenhidric): halit NaCl …7. Lớp photphat (muối của axit phophoric) : photphat CaP2O5 …8. Lớp silicat (muối của axit silicic) : octocla K[AlSi3O8]9. Hợp chất hữu cơ : metan CH4 …

- Sau đây là mô tả một số khoáng vật tạo đá chủ yếu : Lớp silicat : đây là lớp khoáng vật quan trọng, có số lượng lớn nhất và phổ biến

trong tự nhiên, là khoáng vật tạo đá macma, đá biến chất trao đổi và cả đá trầm tích. Trong các silicat mỗi ion Si+4 bao giờ cũng nằm giữa 4 ion O-2 ở các góc của mỗi tứ diện. Tứ diện [SiO4]-4 là đơn vị kiến trúc cơ sở của silicat. Các nhóm được phân biệt bởi sự sắp xếp của khối tứ diện cơ sở này.

1. Khối tứ diện độc lập với nhau Nhóm olivin : (Mg,Fe)2SiO4 được đặc trưng bởi khối tứ diện silic độc lập và

các ion Mg+2 (hoặc Fe+2) cách đều nhau2. Khối tứ diện độc lập và oxi tham gia liên kết tạo thành chuỗi

Nhóm piroxen (chuỗi đơn) : Ca(Mg,Fe,Al)[(SiAl)2O6] : chuỗi đơn các khối tứ diện silic được ràng buộc với nhau bởi các ion Ca+2 và Mg+2.

Nhóm amfibon (chuỗi kép) : Ca2Na(Mg,Fe)4(Al,Fe)[(Si,Al)4O11]2[OH]2 3. Khối tứ diện liên kết theo 2 phương (silicat tấm) :

Tấm tứ diện : là các tấm mỏng gồm các khối tứ diện silic mà trong đó 3 ion oxi được chia sẻ với các khối tứ diện lân cận.

Tấm bát diện : là các tấm mỏng chứa các cation nhôm, manhê, hoặc các cation được tạo nên bởi 6 ion oxi của các nhóm hydroxit.

Nhóm khoáng vật sét : thành phần chủ yếu là đất sét và đất loại sét. Phổ biến và đặc trưng nhất trong nhóm này là

o Kaolinit : Al4[Si4O10][OH]6

o Monmorilonit : (Al,Mg)2[Si4O10][OH]2.nH2Oo Ilit : [(Si,Al)4O10][OH].nH2O

Nhóm khoáng vật mica : có thành phần hóa học phức tạp và có đặc điểm là dễ tách hoàn toàn .

o Biotit : K(Mg,Fe)3[AlSi3O10][OH]2

o Muscovit : KAl2[AlSi3O10][OH]2

4. Khối tứ diện liên kết theo 3 phương (silicat khung) Nhóm fenspat : trong thành phần hóa học của khối tứ diện, các ion Al3+ thay

thế cho Si4+. Plagiocla : các khoáng vật gồm hỗn hợp Na[AlSi3O8] và Ca[Al2Si2O8] Octocla : KAlSi3O8

Lớp oxit và hydroxit : các khoáng vật thuộc lớp này có độ hòa tan trong nước thấp, trường hợp quá trình oxi hóa rất mạnh sẽ tạo thành các dung dịch quá bão hòa và thành tạo các khối ẩn tinh và keo. Các khoáng vật này hầu hết là các hợp chất có kiến trúc tinh thể với kiểu liên kết ion. Trong kiến trúc tinh thể các anion và cation đều bao bọc lấy ion O2- hoặc ion OH-.

Thạch anh SiO2

Limonit Fe2O3.nH2O Opan SiO2.nH2O

Lớp cacbonat : gồm các muối trung tính, rất phổ biến trong tự nhiên. Chúng tồn tại ở dạng các muối kép, các hợp chất muối phức tạp nhưng là những hợp chất có thành

Trang 9/68


phần xác định. Trong nhóm [CO3]2- các cation nằm ở trung tâm có bán kính ion nỏ, có điện lượng cao và mối liên kết cộng hóa trị với ion oxicó tính kém bền vững, tham gia vào cấu tạo inh thể như những đơn vị cấu tạo độc lập.

Canxit CaCO3

Dolomit CaCO3.MgCO3

Lớp sunfat : gồm các khoáng vật có khối lượng riêng thấp, độ cứng không lớn, có tính hòa tan cao. Lưu huỳnh (S) khi bị oxi hóa tạo thành SO và ở dạng ion phức tạp [SO3]-2 trong dung dịch, khi bị oxi hóa mạnh tạo thành [SO4]-2 trong đó có S+4 và S+6.

Anhydrid CaSO4

Gip (thạch cao) CaSO4.2H2O Lớp sunfua

Pirit FeS2

Lớp halogenua : các khoáng vật có có liên kết ion điển hình, có kiến trúc tinh thể của các hợp chất không nước. Khoáng vật lớp halogenua có các cation kim loại nhẹ, điện lượng nhỏ, bán kính ion lớn, khả năng phân cực rất yếu thì khoáng vật trong suốt, không màu hoặc ngoại sắc, khối lượng riêng nhỏ, dễ tan trong nước.

Muối mỏ Halit NaCl.

II.3. Đá macma II.3.1 Nguồn gốc đá macma

- Đá macma được hình thành do sự nguội lạnh và kết tinh từ dung dịch nóng chảy macma. Nếu sự nguội lạnh xảy ra dưới đất thì tạo đá macma xâm nhập. Nếu các dòng chảy trào lên mặt đất thì được gọi là dung nham, sau đó nguội lạnh trên mặt đất thì tạo đá macma phun trào.

II.3.2 Thành phần khoáng vật của đá macma

- Thành phần khoáng vật của đá macma biến đổi rất rộng lớn, các khoáng vật kết tinh nối tiếp nhau khi nhiệt độ hạ thấp và tác động lẫn nhau để tạo thành các khoáng vật mới.

- Khi nhiệt độ của macma giảm, có 2 quá trình kết tinho Các khoáng vật có cấu trúc bên trong không thay đổi trong suốt quá trình kết tinh,

gọi là dãy phản ứng liên tục.o Các khoáng vật Fe, Mg, các khoáng vật sau có cấu trúc bên trong thay đổi so với các

khoáng vật trước, gọi là dãy phản ứng không liên tục- Dãy phản ứng Bowen trình bày thứ tự kết tinh các khoáng vật từ bazan nóng chảy

Trang 10/68


II.3.3 Kiến trúc và cấu tạo của đá macma

- Kiến trúc là đề cập đến kích thước, hình dạng và sự phân bố của các hạt khoáng vật trong đá.- Theo mức độ kết tinh, có thể chia ra 4 loại kiến trúc chính như sau :

1. Kiến trúc ẩn tinh : o Các tinh thể quá nhỏ không thể quan sát được bằng mắt thường và thường gặp ở các loại

đá phun trào.Các loại đá hạt cực nhỏ này thường liên quan với quá trình núi lửa, vì sự nguội lạnh tương đối nhanh xảy ra khi dung dịch nóng chảy trào lên mặt đất.

2. Kiến trúc hiển tinh o Các tinh thể có thể nhìn thấy được và phân biệt được mức độ kết tinh bằng mắt thường.

Các đá xâm nhâp thường có kiến trúc loại này.3. Kiến trúc pocfia

o Đá được tạo bởi các tinh thể có 2 kích cỡ khác nhau, tinh thể có kích cỡ lớn được bao quanh bởi khối nền tinh thể hạt mịn.

4. Kiến trúc lỗ rỗngo Bề mặt đá khi dung nham đông cứng có nhiều lỗ rỗng.

II.3.4 Thế nằm của đá macma

- Thế nằm của đá cho biết hình dạng, kích thước và tư thế của khối đá trong không gian cũng như mối quan hệ của các khối đá đó với nhau.

- Các dạng thế nằm của đá macma xâm nhập o Dạng nền : khi khối đá có hình dạng không có qui tắc nhưng kích thước rất rộng lớn,

diện tích phân bố từ hàng trăm đến hàng ngàn km2 và giới hạn dưới thường không xác định được. Đá vây quanh tiếp xúc với dạng nền có đăc trưng là không bị biến đổi về thế nằm.

Trang 11/68


o Dạng nấm : khi khối đá macma có hình nấm hoặc thấu kính dày, diện tích phân bố rộng khoảng vài chục km2, các đá vây quanh nhất là ở phía trên bị uốn nếp theo hình dạng nấm.

o Dạng lớp : để chỉ các khối đá được hình thành do các khe nứt của đá có độ dày nhỏ, thường từ vài đến vài chục mét nhưng phạm vi phân bố rộng lớn, có thể tới vài trăm mét.

o Dạng mạch : được hình thành do macma xâm nhập và lấp đầy khe nứt giữa các mặt tầng đá. Bề dày thay đổi từ vài centimét đến vài chục mét. Đá dạng mạch có nhiều nhánh, chỗ tiếp xúc với đá vây quanh thường có khe nứt làm tăng tính thấm nước của đất đá.

- Các dạng thế nằm của đá macma phun tràoo Dạng lớp phủ : là dạng đá phun trào trên 1 diện tích rất rộng có thể tới hàng ngàn km 2,

thường được hình thành do dung nham trào lên trên mặt đất theo các khe nứt kéo dài của vỏ trái đất. sự trào dung nham thàh nhiều đợt có thể tạo lớp phủ làm nhiều tầng với bề dày lớn.

o Dạng dòng chảy : hình thành do macma trào lên qua miệng núi lửa lấp đầy các khe nứt và các khe rãnh của thung lũng. Đặc trưng của nó là chiều dài lớn hơn nhiều so với chiều rộng và tùy thuộc vào độ nhớt của dung nham và hình dạng thung lũng.

II.3.5 Phân loại đá macma

- Dựa vào kiến trúc của đá macma người ta phân loại như sau : o Khoáng vật sáng màu : các khoáng vật được thành tạo từ dãy phản ứng liên tục (feenspat

natri, fenspat canxi, octocla, thạch anh)o Khoáng vật tối màu : các khoáng vật được thành tạo từ dãy phản ứng không liên tục –

khoáng vật Fe-Mg (olivin, augit …)- Dựa vào thành phần khoáng vật người ta phân loại đá macma như sau :

o Đá axit : SiO2 có thành phần chiếm đến 65-70%.o Đá trung tính : SiO2 có thành phần chiếm từ 52-65%.o Đá bazơ : SiO2 có thành phần chiếm từ 40-50%, nhưng chứa nhiều Fe và Mgo Đá siêu bazơ : SiO2 có thành phần rất ít, không quá 40%, nhưng lượng Fe và Mg rất

nhiều.

II.4. Đá trầm tích II.4.1 Nguồn gốc đá trầm tích

- Đá trầm tích là những thể địa chất phát sinh ở bề mặt quả đất, thành tạo từ các sản phẩm phong hóa, trải qua quá trình tích tụ lâu dài, phức tạp, chịu nhiều ảnh hưởng của các yếu tố ngoại và nội động lực trong môi trường nước hoặc trong môi trường không khí.o Quá trình hình thành vật liệu trầm tích : bao gồm 2 hình thức

Phá hủy cơ học : do tác dụng của sự chênh lệch nhiệt độ, quá trình bào mòn và xâm thực làm cho các đá bị vỡ vụn và có đặc điểm là không biến đổi về thành phần hóa học của khoáng vật.

Phá hủy sinh hóa : khi các đá biến đổi thành các hạt, phần nhỏ hơn bị phá hủy cơ học nhưng thành phần hóa hcọ bị biến đổi, hình thcứ phá hủy này thường do tác dụng hóa học của nước H2O, cacbonic CO2, oxi hay axit hữu cơ.

Vật liệu trầm tích → trầm tích → gắn ép → gắn kết → đá trầm tícho Quá trình trầm tích : là quá trình khi vật liệu di chuyển đến một nơi khác sau đó lắng

đọng lại phụ thuộc vào loại vật liệu và phương thức vận chuyển (trọng lực, nước, gió…)

Trang 12/68


o Quá trình nén ép : xảy ra sau khi lắng đọng do tác dụng của các lớp ở phía trên nó làm cho nó mất nước và giảm độ lỗ rỗng, những thay đổi này ban đầu ngay sau khi vật liệu trầm tích lắng đọng cho tới khi vật liệu bắt đầu gắn kết lại tạo thành đá trầm tích.

o Quá trình tạo đá : là quá trình mà vật liệu được gắn kết lại do các vật liệu hòa tan ở các lỗ rỗng của các vật liệu hay từ nơi khác chuyển đến khoảng trống giữa các hạt làm cho chúng kết tủa ngưng keo gọi là xi măng. Ngoài ra dưới tác dụng của nhiệt độ và áp suất, các tinh thể khoáng vật sẽ lớn dần lên gọi là quá trình kết tinh.

- Quá trình co dãn của đá do nhiệt độ thay đổi, do nước chảy phá vỡ và mọi hoạt động khác làm cho đá vỡ vụn, các vật liệu này được nước mang ra lắng đọng ở sông suối, ở biển. Sau quá trình trầm nén của lớp trên, sự kết gắn của các keo kết thiên nhiên sẽ thành tạo nên đá trầm tích. Mặt khác, đá trầm tích còn được thành tạo do các quá trình lắng đọng của các muối hòa tan.

II.4.2 Thành phần khoáng vật của đá trầm tích

- Thành phần vật chất của các sản phẩm phong hóa khác nhau tạo ra các đá trầm tích khác nhau. Tuy nhiên, so với đá macma, thành phần hóa học và khoáng vật trong một số loại đá trầm tích rất đơn giản.

- Thành phần khoáng vật chủ yếu o Khoáng vật nguyên sinh : bao gồm các mảnh đá cũ hay các khoáng vật có được trong

quá trình phá hủy cơ học các đá cũ, phổ biến là thạch anh, fenspat, ziacon, tuamalin…o Khoáng vật thứ sinh : là các khoáng vật đựoc hình thành từ các khoáng vật nguyên sinh

bị phân hủy hóa học như các khoáng vật sét.o Khoáng vật tự sinh : bao gồm các khoáng vật được hình thành từ các dung dịch keo và

dung dịch thật, phần lớn các khoáng vật tự sinh là thành phần chính của các đá trầm tích sinh hóa hoặc xi măng gắn kết phổ biến trong nhiều đá trầm tích vụn.

- Đối với đá trầm tích, ngoài thành phần khoáng vật ta cần chú ý tới các tạp chất và ximăng. Sự có mặt của tạp chất có ý nghĩa quan trọng đối với trầm tích cacbonat, còn thành phần ximăng có ý nghĩa lớn đối với trầm tích vụn

II.4.3 Kiến trúc và cấu tạo của đá trầm tích

a. Kiến trúc của đá trầm tích - Kiến trúc của các hạt vụn* Kích thước : >200mmm : kiến trúc đá hộc, đá dăm

200-20mmm : đá dăm, đá cuội20-2mm : sỏi, sạn2-0.05mm : cát 0.05-0.005mm : bụi<0.005mm : sét

* Hình dạng : Góc cạnh : khi các hạt mới bị phá vỡ, chưa bị vận chuyển nên không bị tác động mài

mòn Nửa góc cạnh : là các hạt mới bị mài mòn ở sát góc do vận chuyển chưa xa Tròn cạnh : là các hạt bị dịch chuyển tương đối xa không còn góc ở các cạnh Rất tròn cạnh : khi mức độ mài mòn lớn do vận chuyển 1 khoảng rất xa hoặc do bị tái

trầm tích nhiều lần.- Kiến trúc của ximăng gắn kết

Xi măng lấp đầy : khi thành phần xi măng chiếm hết thể tích các lỗ rỗng các đá

Trang 13/68


Xi măng tiếp xúc : phần xi măng gắn kết chỉ có ở nơi tiếp xúc giữa các hạt với nhau. Kiểu xi măng này do sự rửa trôi các thành phần xi măng ở trong lỗ rỗng và loại đá này gắn kết thiếu.

Xi măng cơ sở : do thành phần xi măng trầm tích đồng thời cùng với hạt vụn nằm rời rạc nhau và tỉ lệ ximăng lơn hơn hạt vụn nhiều lần. Kiểu xi măng này làm đá rất rắn chắc.

- Kiến trúc của đá trầm tích sinh hóa Kiến trúc của đá trầm tích sinh hoá ở dạng kiến trúc tinh thể do kết tủa từ môi trường

nước nên thường có kích thước rất nhỏ và các tinh thể sẽ lớn lên dưới tác dụng của áp suất của các tầng bên trên.

Trên cơ sở hình dạng của hạt có thể chia ra các loại : kiến trúc vô định hình, kiến trúc ẩn tinh, kiến trúc tha hình, kiến trúc tự hình ..

b. Cấu tạo của đá trầm tích Cấu tạo khối : theo các phương, thành phần của các khoáng vật sắp xếp 1 cách đồng nhất Cấu tạo dòng : khi các hạt sắp xếp định hướng theo phương dòng chảy hoặc hướng gió Cấu tạo lớp (phổ biến) : là cấu tạo đặc trưng nhất của đá trầm tích. Các lớp có thành

phần (thành phần vật chất, độ hạt, cấu trúc, màu sắc) khác nhau và sắp xếp lên nhau thường ở giữa các mặt lớp có liên kết yếu, có độ dày không đồng đều từ vài mét đến hàng trăm mét. Trong tự nhiên thường gặp các kiểu phân lớp như : phân lớp nằm ngang, phân lớp lượn sóng….

II.4.4 Thế nằm của đá trầm tích

- Thế nằm ngang của các lớp : thế nằm ban đầu của đá trầm tích là thế nằm ngang. Thế nằm ngang thường gặp ở các lớp đá hình thành ở miền nền tức là những miền mà chuyển động kiến tạo của vỏ TĐ yếu hoặc các lớp đá trầm tích trẻ vì các lớp đá này chưa trải qua chuyển động kiến tạo đáng kể.

- Thế nằm nghiêng của lớp đá trầm tích có thể là thế nằm nguyên sinh tức là thế nằm nghiêng được hình thành cùng với quá trình trầm tích. Do các lớp nằm nghiêng theo bề mặt địa hình nghiêng sẵn ở nơi trầm tích, hoặc do các lớp trầm tích được hình thành đồng thời với quá trình nâng lên hạ xuống của đáy trầm tích.

- Các yếu tố xác định thế nằm nghiêngo Đường phương : là đường giao tuyến của mặt phẳng nằm ngang và bề mặt lớp đá, bề

mặt nằm ngang này là bề mặt tưởng tượng. Do có nhiều mặt nằm ngang nên sẽ có vô số đường phương song song với nhau và ở các cao độ khác nhau.

o Góc phương vị đường phương : là góc hợp bởi phương Bắc cảu im địa từ và đường phương theo thuận chiếu kim đồng hồ (hình vẽ)

o Đường dốc : là đường thẳng nằm trong bề mặt lớp đá vuông góc với đường phương có chiều hướng về phía chân dốc của lớp đá

o Đường hướng dốc : là hình chiếu của đường dốc lên mặt phẳng nằm ngang và được xác định bằng góc phương vị hướng dốc.

o Góc phương vị hướng dốc (hd) : là góc hợp bởi hướng Bắc của kim địa từ và hương 1dốc theo chiều thuận kim đồng hồ

o Góc dốc : là góc hợp bởi đường dốc và hướng dốc.

II.4.5 Phân loại đá trầm tích

Vật liệu vụn → đá trầm tích vụnVật liệu keo Vật liệu hoà tan

Trang 14/68

→ đá trầm tích sinh hoá


1. Đá trầm tích vụn gồm những vật liệu lắng đọng tại chỗ hoặc vận chuyển đi đến 1 nơi khác, sau đó được gắn kết lại bằng các loại ximăng gắn kết (Fe, Ca)

Trên cơ sở yếu tố độ hạt, người ta chia làm 3 nhóm vụn Đá vụn thô d>2mm : cuội kết, sỏi kết Đá vụn trung bình d=2-0.5mm : cát kết Đá vụn nhỏ d<0.05mm : bột kết

2. Đá trầm tích sét : Là sản phẩm của quá trình phong hoá các đá giàu khoáng vật allumosilicat và chuyển thành các khoáng vật hoàn toàn mới. Trầm tích sét không phải là sản phẩm của quá trình phong hoá cơ học cũng như không được lắng đọng từ dung dịch thật hay do sự ngưng keo mà chúng thành tạo bằng con đường khác. Đá sét chứa chủ yếu là các khoáng vật sét Đá sét Kaolint Đá sét Momonolit Đá sét Illit

3. Đá trầm tích sinh hoá : được thành tạo từ dung dịch thật hoặc dung dịch keo đôi khi có sự tham gia trực tiếp hoặc gián tiếp của sinh vật. Phân loại dựa vào thành phần hoá học của đá : Đá trầm tích cacbonat : đá vôi, đá đôlomit Đá trầm tích nhôm, silic

II.5. Đá biến chất II.5.1 Nguồn gốc đá biến chất

- Đá biến chất được hình thành từ sự biến tính của đá mácma, đá trầm tích, thậm chí từ các đá biến chất trẻ, do sự tác động của áp lực, áp suất cao và các chất có hoạt tính hoá học (nước và axit cacbonic). Dưới sự tác động của các tác nhân biến chất, các thành phần của đá có thể tái kết tinh ở trạng thái rắn và sắp xếp lại. Tác dụng biến chất không những có thể cải biến cấu trúc của đá mà còn làm thay đổi thành phần khoáng vật của nó.

- Quá trình biến chất : có 3 tác nhân chính o Nhiệt độ : là tác nhân cơ bản nhất của quá trình biến chất, tác dụng của nó là gây nên

những phản ứng giữa các khoáng vật, nâng cao hoạt tính hoá học của các khoáng vật cũng như làm thay đổi tính chất vật lý của đá

o Áp suất : tác động của áp suất thì thay đổi tại các độ sâu khác nhau trong vỏ trái đất. Tại độ sâu nhỏ, đá tương đối lạnh và giòn nên chúng có thể bị nứt nẻ và nghiền nhỏ khi chịu áp suất cao. Tại độ sâu lớn hơn, đá mềm hơn nhiều do nhiệt độ cao. Dưới tác dụng của áp suất, đá có xu hướng biến dạng do dòng dẻo. Trong vùng biến dạng dẻo, áp suất có ảnh hưởng tới các loại khoáng vật mới hình thành. Điển hình là các nguyên tử bên trong cấu trúc khoáng vật được sắp xếp chặt hơn khi khoáng vật kết tinh dưới áp suất cao.

o Dung dịch biến chất : trong quá trình biến chất thường có sự tham gia của các dung dịch biến chất vì luôn thấy trong đá biến chất có nước và cacbonic, dung dịch này phân bố trong khe nứt hoặc lỗ rỗng của khoáng vật có tác dụng mang đến hoặc mang đi các thành phần vật chất làm cho hiện tượng biến chất xảy ra nhanh hơn.

- Các kiểu đá biến chất : Biến chất tiếp xúc : là sự biến đổi của các đá vây quanh khi tiếp xúc với khối macma

xâm nhập trong vỏ trái đất. Biến chất khu vực : là loại biến chất có đặc trưng là vùng đá biến đổi rộng hơn.

- Các nghiên cứu địa chất về đá biến chất cho biết hàm lượng khoáng vật của đá trong vùng biến chất khu vực biến đổi một cách có hệ thống. Cùng đá ban đầu nhưng ở các múc độ biến chất khác nhau có thể tạo ra các khoáng vật biến chất khác nhau

Trang 15/68

http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Axit_cacbonic&action=edit

http://vi.wikipedia.org/wiki/N%C6%B0%E1%BB%9Bc

http://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90%C3%A1_tr%E1%BA%A7m_t%C3%ADch


II.5.2 Thành phần khoáng vật của đá biến chất

- Thành phần khoáng vật của đá biến chất gần giống với thành phần khoáng vật của đá mac ma. Trong chúng cũng phổ biến các loại khoáng vật như : piroxen, thạch anh, fenpat....Ngoài ra, có thể gặp các khoáng vật mà trong đá macma rất hiếm hoặc không có : granat, disten…

- Trong đá biến chất, đóng vai trò lớn là những khoáng vật mà ở trong đá macma là khoáng vật thứ sinh như clorit, cacbonat…Các khoáng vật chứa nước, các hydrat keo sẽ bị mất nước tạo thành các hợp chất đơn giản hơn, nó có xu hướng giảm thể tích (mất nước) vì vậytrọng lượng riêng lớn hơn

- Nhìn chung các khoáng vật của đá biến chất có cường độ cao, nhưng không ổn định đối với tác dụng phong hoá, một số khoáng vật do có tinh thể dạng tấm, dạng vảy hoặc có tính trơn trợt đã làm giảm nhiều cường độ của đá biến chất.

II.5.3 Kiến trúc và cấu tạo của đá biến chất

- Kiến trúc kết tinh : ẩn tinh và hiển tinh. Các khoáng vật của đá ban đầu có thể được kết tinh (trường hợp biến chất từ đá trầm tích gắn kết) hoặc tái kết tinh (đối với đá macma và trầm tích hoá học).

- Kiến trúc milonit : do các đá cũ bị nghiền nát thành bột và sau đó được các khoáng vật khác gắn kết lại. Loại kiến trúc này thường không ổn định với nước, khi gặp nước rất mau bị tan rửa.

- Kiến trúc phiến : có khoáng vật trong đá biến chất định hướng song song nhau. Phân phiến làm cho đá biến chất có đặc điểm dải hay lớp,và vì thế nó có hình thức giống với phân lớp của đá trầm tích.

- Các loại cấu tạo của đá biến chất o cấu tạo phân phiến : là cấu tạo khi khoáng vật sắp xếp theo dãy hay lớp có hình thức

giống như phân lớp của đá trầm tích. Cấu tão5 phân phiến thường liên quan đến biến chất khu vực.

cấu tạo phiến : là cấu tạo khi khoáng vật dạng vảy được sắp xếp theo phương kéo dài của tinh thể vuông góc với phương áp lực

cấu tạo gơnai : các khoáng vật dạng trụ, dạng tấm , dạng phiến được sắp xếp thành các dãy riêng biệt, xen kẽ các dãy này có các khoáng vật dạng hạt.

o cấu tạo không phân phiến (khối) : đặc điểm của cấu tạo này là các khoáng vật phân bố đồng đều không định hướng. Các khoáng vật này có ở kiểu biến chất khu vực do thiếu các thành phần hoá học cần thiết làm cho các khoáng vật không thề kết tinh

II.5.4 Thế nằm của đá biến chất

Đá biến chất có dạng thế nằm giống với đá ban đầu đã tạo nên nó (dạng lớp của đá trầm tích, dạng nấm, dạng mạch của đá macma…)Đá biến chất tiếp xúc có dạng thế nằm riêng, nó thường ở dạng các vành đai có các múc độ biến chất khác nhau bao quanh khối mac ma gây ra biến chất. Do đó nó có thể gây ra sự không đồng nhất về tính chất vật lý và cơ học.

II.5.5 Phân loại đá biến chất

Dựa vào cấu tạo của đá và các thành phần khoáng vật, người ta phân ra các loại đá biến chất sau :

- Đá biến chất có cấu tạo phiến : Đá phiến : đá phiếm biotit

Trang 16/68


Đá gơnai : đá gơnai clorit - Đá biến chất có cấu tạo khối :

Đá quaczit : đá cát kết thạch anh biến chất tạo ra Đá hoa : đá vôi, dolomit biến chất tạothành

Trang 17/68


CHƯƠNG III : KIẾN TẠO VÀ ĐỊA MẠO

III.1. Các phương pháp xác định tuổi của đất đá III.1.1 Thời gian địa chất

- Thời gian địa chất (tuổi của đất đá) : là khoảng thời gian từ khi đất đá được hình thành cho đến nay

o Tuổi của đá macma : được tính từ khi dung nham nguội lạnh và đông cứng lại o Tuổi của đá trầm tích : tính từ khi có sự trầm tích xảy ra (vì vậy đá trầm tích có tuổi trẻ

hơn khoáng vật tạo ra nó)o Tuổi của đá biến chất : tính từ lúc các tác nhân biến chất bặt đầu tác dụng o Đối với các hiện tượng địa chất : tuổi được tính từ khi các hiện tượng địa chất (thăng

trầm, uốn nếp, đứt gãy) đó bắt đầu tác dụng.- Thời gian địa chất có thể được xác định trên 2 chỉ tiêu :

o Tuổi tuyệt đối : là số tuổi được xác định một cách chính xác thông qua các phương pháp vật lý, hoá học, thí nghiệm các tính chất của đất đá để xác địh tuổi. Thực tế, việc xác định tuổi tuyệt đối rất khó khăn và tốn kém

o Tuổi tương đối : là xét sự tương quan, quan hệ già trẻ giữa các đá với nhau bẳng việc xét thế nằm cũng như mối quan hệ trước sau của các tầng đá và các hiện tượng địa chất. Việc xác định tuổi tương đối của đất đá đơn giản và hiệu quả hơn

III.1.2 Phương pháp xác định tuổi tương đối

* Phương pháp đồng vị phóng xạ - Cơ sở xác định : mỗi đơn vị phóng xạ phân huỷ theo một tốc độ không đổi. Tốc độ phân huỷ

phóng xạ được mô tả bằng chu kỳ bán rã (bán phân huỷ) tức là thời gian để phân huỷ ½ đối với bất kì 1 đồng vị nhất định nào.

- Nguyên tắc : dựa vào sự có mặt của các nguyên tố phóng xạ hay các đồng vị phóng xạ của nó để từ đó xác định thời gian phóng xạ, thời gian phá huỷ của nó. Người ta xét chu kỳ bán rã của các nguyên tố phóng xạ đó, đồng thời là tuổi của đất đá. Đối với các loại đá cồ thì dùng các nguyên tố phóng xạ có chu kì bán rã dài (Thori, Uran …), còn đối với các loại đá trẻ hơn thì dùng các nguyên tố phóng xạ có chu kì bán rã ngắn hơn (Cacbon)

- Chu kì bán rã của các nguyên tố phóng xạ có trong đất đá : K40 Pb87 U235 U238 C14 (đồng vị mẹ)1.3 tỷ năm 4.7 tỷ năm 0.7 tỷ năm 4.5 tỷ năm 5730 năm

Ar40 Sr87 Pb207 Pb206 N14 (đồng vị con)- Để xác định tuổi của đất đá cần phải đo được lượng đồng vị mẹ và lượng đồng vị con. Từ đó

xác định được thời gian bán rã. Để xác định được tuổi tuyệt đối người ta thực hiện công việc đo lượng đồng vị bằng phổ kế khối lượng

- Quá trình phóng xạ của các nguyên tố phóng xạ trong tự nhiên với 1 tốc độ rất đều đặn và không phụ thuộc vào điều kiện ngoại cảnh.

III.1.3 Phương pháp xác định tuổi tuyệt đối

* Phương pháp cổ sinh - Là phương pháp xác định tuổi đất đá dựa vào các hoá thạch của sinh vật có trong đất đá

Trang 18/68


- Hoá thạch là các di tích (di thể) của các sinh vật sau khi chết, xác hoặc những dấu vết của các hoạt động sống là những chứng cứ được lưu giữ lại , theo một thời gian xác của chúng bị phân huỷ, chỉ những bộ phận cứng như vỏ cây, xương … được bao bọc bởi các trầm tích và trải qua quá trình hoá thạch để trở thành đá, nhưng vẫn giữ lại những hình thái kết cấu hay các dấu vết hoạt động của những sinh vật thời kì đó được bảo lưu.

- Phức hệ hoá thạch : 1 tổ hợp tự nhiên của tất cả các loại hoá thạch đặc trưng hoặc của một nhóm hoá thạch riêng biệt gặp trong 1 phần hay toàn bộ 1 phân vị địa tầng.

- Phân vị địa tầng là 1 lớp địa tầng không bị gián đoạn và liên tục với nhau (có tính đồng nhất). Trong mỗi phức hệ, hoá thạch thu được trong 1 địa tầng sẽ có những khoảng thời gian xuất hiện và mất đi khác nhau. Dựa vào tập hợp các hoá thạch này để xác định tuổi tương đối của đất đá

- Pp này thường áp dụng đối với các đá trầm tích vì các đá macma không hoá thạch (do đá macma thành tạo trong điều kiện nhiệt độ cao nên các sinh vật không thể tồn tại bên trong được), còn đá biến chất hay các đá trầm tích cổ thì các hoá thạch đã bị phân huỷ

* Phương pháp thạch học- Cơ sở : so sánh thành phần thạch học (thành phần khoáng vật, thành phần hoá học, kiến trúc,

cấu tạo, thế nằm, …) ở các khu vực khác nhau. Nếu khu vực đó có đất đá giống nhau về thành phần kiến trúc, cấu tạo và các đặc điểm khác thì có cùng 1 tuổi

- Pp này sử dụng hiệu quả nếu trong mặt cắt địa tầng chuẩn có các địa tầng được nghiên cứu kỹ và để làm cơ sở cho việc so sánh với các tầng đá khác ở các mặt cắt khác nhau

- tầng đá chuẩn (mặt cắt địa tầng chuẩn) là 1 tập hợp đá phân tầng có những đặc trưng rõ ràng về thạch học, khoáng vật … ổn định trong vùng địa lý và dễ dàng nhận biết trong mặt cắt địa chất

- pp ngày thường áp dụng cho đá macma và đá biến chất. tuy nhiên đối với đá trầm tích chưa tìm thấy hoá thạch cũng có thể xác định tuổi bằng cách liên hệ với các tầng đá tương tự đã được xác định tuổi ở nơi khác

* Phương pháp địa tầng- Pp này dựa trên quan hệ thế nằm của các tầng đá với nhau để xác định tuổi tương đối của đất

đá và các hiện tượng địa chất khác- Nguyên lý xếp chồng của đất đá : các tầng đá hình thành sau có tuổi ít hơn và nằm trên các

tầng đá hình thành trước - Nguyên lý cắt nhau của đất đá : bất kì đá nào cắt hoặc xuyên qua tập đá thứ 2 thì cũng trẻ hơn

đá bị cắt (dùng hữu ích để xác định tuổi của đá macma và đá biến chất)- Đầu tiên, ta phải phân chia địa tầng. Tức là nghiên cứu, mô tả các đặc trưng của các lớp đá,

các tầng đá và mối quan hệ của chúng trong mặt cắt đang xét. Sau đó, chúng ta sẽ đối chiếu trình tự địa tầng ở các mặt cắt khác nhau để xác lập mối quan hệ địa tầng

- Đối với đá trầm tích, khi chưa bị đảo lộn thế nằm, các tầng đá thành tạo sau sẽ nằm trên các tầng đá thành tạo trước

- Đối với đá macma phun trào cũng xác định giống như các đá trầm tích- Đối với đá macma xâm nhập, có thể dựa vào mối quan hệ với đá trầm tích vây quanh để xác

định tuổi. Đá xâm nhập cắt tầng đá trầm tích hoặc làm biến chất đá vây quanh thì có tuổi nhỏ hơn. Nếu không có các hiện tượng trên thì đá macma xâm nhập có tuổi cổ hơn

- Đối với các hiện tượng địa chất như uốn nếp, đứt gãy, phong hoá … thì thông qua việc phân tích mặt cắt địa chất , phân tích mối quan hệ của chúng đối với các tầng đá sẽ xác định được giới hạn tuổi của chúng

III.1.4 Niên biểu địa chất

- Là 1 niên biểu thể hiện lịch sử phát triển địa chất, cổ sinh vật từ khi TĐ được hình thành cho đến nay

Trang 19/68


- Niên biểu được chia thành các đại, kỷ, thế … tương ứng của các tập được hình thành trong đại, kỷ, thế … là các giới, hệ , thống …

- Lịch sử phát triển của vỏ TĐ được chia ra làm 5 đại : đại Thái cổ, đại Nguyên sinh, đại Cổ sinh, đại Trung sinh và đại Tân sinh

- Niên biểu địa chất không xác định chính xác tuổi địa chất bằng đơn vị thời gian mà chỉ nêu lên trình tự già trẻ của các tầng địa chất

Thời gian bắt đầu cách ngày nay (tr.năm)

Đại Kỷ Thế Kéo dài (tr.năm)

Tân Sinh Đệ tứ Holoxen 0.011.6 Pleitoxen 1.6

Neôgen Plioxen 3.923.9 Mioxen 18.4

Paleogen Oligoxen 12.9 Eoxen 21.2

66.6 Paleoxen 8.6

144Trung sinh Kreta 77

208 Jura 64245 Trias 37286 Cổ sinh Permi 41360 Cacbon 74408 Devon 48438 Silur 30505 Ordovic 67545 Cambri 40

900Nguyên sinh

nguyên sinh muộn 355

1600 nguyên sinh trung 700

2500 nguyên sinh sớm 900

3900 Thái cổ 1400

III.2. Các giả thiết địa kiến tạo và ảnh hưởng của nó đến xây dựng công trình

- Hiện tượng kiến tạo : là hiện tượng xảy ra do nội động lực phát sinh trong vỏ trái đất làm thay đổi cấu trúc các lớp đất đá cấu tạo nên vỏ trái đất, tách vỏ trái đất thành nhiều mảng và các mảng này tương tác với nhau để tạo nên các dạng địa hình trên trái đất.

Trang 20/68


- Giả thiết địa kiến tạo : nêu lên nguồn gốc của các chuyển động kiến tạo, tác động của chúng đối với sự hình thành và phát triển các biến dạng cấu tạo của TĐ trong không gian và thời gian. Nguồn gốc các chuyển động kiến tạo có liên quan chủ yếu với các nhân tố và quá trình lý hoá xảy ra bên trong TĐ mà khoa học chưa trực tiếp nghiên cứu được.

- Có thể đưa ra 2 giả thiết lớn : giả thiết động và giả thiết tĩnh* Nhóm giả thiết tĩnh

Nhóm giả thiết tĩnh (các dao động theo phương thẳng đứng) gọi là chuyển động thăng trầm của vỏ TĐ. Dạng chuyển động này thường xảy ra dưới dạng các dao động nhẹ nhàng trên 1 phạm vi rộng của vỏ TĐ, và kết quả của nó làm biến đổi vị trí các lục địa và đại dương

Khi bề mặt vỏ TĐ được nâng lên, biển rút ra nên lục địa được mở rộng. Ngược lại khi bề mặt vỏ TĐ hạ thấp xuống, biển tràn vào lục địa làm thu hẹp phạm vi lục địa do vậy vị trí của lục địa và đại dương từ trước đến nay đều cố định và không thay đổi

* Nhóm giả thiết động Cơ sở của giả thiết động là vỏ TĐ có khả năng trượt tự do trên móng của chúng. Vận động

của vỏ TĐ xảy ra chủ yếu theo phương nằm ngang và theo phương đứng chỉ là biến dị của phương ngang.

Lực tác dụng của theo phương ngang với cường độ mạnh làm cho đất đá trên bề mặt vỏ TĐ bị xô đẩy theo phương ngang làm cho đất đá bị nếp gấp hoặc bị đứt ra và dịch chuyển thay đổi vị trí đi nơi khác. Kết quả của vận động ngang này thường tạo ra các dãy núi lớn của thế giới.

III.2.1 Kiến tạo mảng

* Mô hình kiến tạo mảng: - Thuyết kiến tạo mảng là một học thuyết theo cơ chế động. Thạch quyển của Trái đất được

phân ra 1 số mảng mà ranh giới giữa chúng là các đới tách giãn đại dương, nơi có hoạt động kiến tạo, động đất, núi lửa mạnh nhất. Dọc theo ranh giới này xuất hiện các đứt gãy toác, đứt gãy chờm, hoặc những dịch chuyển ngang.

* Mảng kiến tạo : - Là một phần của thạch quyển. - Bề mặt Trái Đất có thể chia ra thành bảy mảng kiến tạo chính và nhiều mảng kiến tạo nhỏ.

1. Mảng Thái Bình Dương 2. Mảng Âu - Á 3. Mảng Ấn - Úc 4. Mảng châu Phi 5. Mảng Bắc Mỹ 6. Mảng Nam Mỹ 7. Mảng Nam Cực

- Các mảng kiến tạo có độ dày khoảng 100 km (60 dặm) và bao gồm hai loại vật liệu cơ bản: lớp vỏ đại dương và lớp vỏ lục địa. Nằm dưới chúng là một lớp tương đối dẻo của lớp phủ được gọi là quyển mềm chuyển động liên tục. Lớp này trong lượt của mình lại có một lớp rắn chắc hơn của lớp phủ nằm dưới nó.

- Thành phần của hai dạng lớp vỏ khác nhau một cách đáng kể. Lớp vỏ đại dương chủ yếu chứa các loại đá bazan, trong khi lớp vỏ lục địa chủ yếu chứa các loại đá granit với tỷ trọng thấp có chứa nhiều nhôm và điôxít silic (SiO2). Hai dạng này của lớp vỏ cũng khác nhau về độ dày, trong đó lớp vỏ lục địa dày hơn một cách đáng kể.

- Sự chuyển động của quyển mềm làm cho các mảng kiến tạo bị chuyển động theo một tiến trình gọi là sự trôi dạt lục địa, nó được giải thích bằng thuyết kiến tạo mảng. Sự tương tác giữa các mảng kiến tạo đã tạo ra các dãy núi và núi lửa, cũng như tạo ra các trận động đất và các hiện tượng địa chất khác.

Trang 21/68

http://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90%E1%BB%99ng_%C4%91%E1%BA%A5t

http://vi.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAi_l%E1%BB%ADa

http://vi.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAi

http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Ki%E1%BA%BFn_t%E1%BA%A1o_m%E1%BA%A3ng&action=edit

http://vi.wikipedia.org/wiki/Tr%C3%B4i_d%E1%BA%A1t_l%E1%BB%A5c_%C4%91%E1%BB%8Ba

http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=%C4%90i%C3%B4x%C3%ADt_silic&action=edit

http://vi.wikipedia.org/wiki/Nh%C3%B4m

http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Granit&action=edit

http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=L%E1%BB%9Bp_v%E1%BB%8F_l%E1%BB%A5c_%C4%91%E1%BB%8Ba&action=edit

http://vi.wikipedia.org/wiki/Bazan

http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=L%E1%BB%9Bp_v%E1%BB%8F_%C4%91%E1%BA%A1i_d%C6%B0%C6%A1ng&action=edit

http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Quy%E1%BB%83n_m%E1%BB%81m_(%C4%91%E1%BB%8Ba_ch%E1%BA%A5t)&action=edit

http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=L%E1%BB%9Bp_ph%E1%BB%A7_(%C4%91%E1%BB%8Ba_ch%E1%BA%A5t)&action=edit


- Ranh giới giữa các mảng kiến tạo không trùng với ranh giới các châu lục. Hiện nay người ta biết rằng Trái Đất là hành tinh duy nhất trong hệ Mặt Trời có hiện tượng kiến tạo mảng, mặc dù có một số giả thuyết cho rằng Hỏa Tinh có thể cũng đã từng có các mảng kiến tạo trong quá khứ trước khi lớp vỏ của nó bị đông cứng lại tại chỗ.

III.3. Địa mạo, ảnh hưởng của địa mạo đến xây dựng công trình

- Địa mạo là địa hình của 1 khu vực xét trên các mặt nguồn gốc, hình thái và là 1 bộ phận cần thiết của nghiên cứu ĐCCT

- Địa hình là 1 khái niệm được sử dụng để mô tả diện mạo bề mặt lớp vỏ cừng của TĐ. Nó là tập hợp của các dạng địa hình như : đồi, sông, suối,….Và nhiệm vụ của địa mạo là phải giải thích và phân loại các dạng địa hình và các tập hợp của chúng. Ngoài việc mô tả diện mạo của bề mặt TĐ còn phải tìm hiểu nguồn gốc phát sinh và lịch sử ohát triển của nó.

- Dạng địa hình có thể nhô cao lên so với mặt ngang gọi là địa hình dương, hoặc có thể lõm xuống gọi là địa hình âm.

- Các dạng địa hình cũng là những thành tạo có phát sinh, phát triển và cuối cùng thoái hoá để tạo ra những dạng địa hình khác. Sự phát sinh, phát triển này phụ thuộc chặt chẽ vào 2 nhóm động lực chủ yếu : nội lực và ngoại lực Nội lực : quá trình vận động kiến tạo của vỏ TĐ, các quá trình lý hoá trng lòng đất, hoạt

động của núi lửa, động đất và cấu trúc địa chất Ngoại lực : các tác nhân như gió, dòng chảy, sóng biển … cũng làm bào mòn và tạo nên

các dạng địa hình trên bề mặt TĐ- Tuy là 2 quá trình luôn xảy ra song song nhau nhưng vai trò của nội lực mang tính chủ động, bởi

vì chính nội lực làm cho địa hình mấp mô không bằng phẳng, tạo ra những khối trồi lên hay mảng hạ xuống (vực thẳm), trên đó quá trình chịu ảnh hưởng của nội lực sẽ phụ thuộc vào điều kiện khí hậuđẩ giảm bớt dần sự mấp mô đó

III.4. Các dạng biến vị của vỏ TĐ

- Ta đã biết các dạng thế nằm của đất đá bao gồm thế nằm ngang, thế nằm nghiêng … Do các chuyển động kiến tạo của vỏ TĐ, các đá trầm tích sau khi được hình thành đã bị thay đổi thế nằm, từ thế nằm ngang chuyển sang thế nằm nghiêng, uốn nếp, đứt gãy

- Thế nằm ngang : thế nằm ban đầu của đất đá. Thế nằm ngang thường gặp ở những miền mà các chuyển động kiến tạo của vỏ TĐ yếu hoặc lớp đá chưa trải qua các quá trình chuyển động kiến tạo nào đáng kể

- Thế nằm nghiêng : thế nằm nghiêng của lớp đá có thể là thế nằm nguyên sinh (được hình thành ngay từ ban đầu theo địa hình dốc). Để thể hiện vị trí của một lớp đá nằm nghiêng, cần xác định các yếu tố thế nằm nghiêng của lớp đó đường phương – góc phương vị đường phương đường dốc – góc dốc đường hướng dốc – góc phương vị hướng dốc * Thế nằm uốn nếp của lớp đá :

- Nếp uốn là những dạng uốn cong của các đá trầm tích hay đá phun trào chủ yếu sinh ra do kết quả biến dạng dẻo của đá dưới tác dụng cảu các lực kiến tạo (chủ yếu là ép đẩy ngang)

- Nếp uốn được chia thành 2 dạng chính : Nếp uốn lồi : là dạng uốn cong của các lớp đá, hướng bề lồi lên phía trên. Vì thế ở phần

trong (phần nhân của nếp uốn lồi có các đá cổ nhất) Nếp uốn lõm : là dạng uốn cong của các lớp đá, hướng bề lồi về phía dưới nên nhân của

nếp uốn lõm có các đá trẻ nhất- Cấu trúc của uốn nếp

Trang 22/68

http://vi.wikipedia.org/wiki/H%E1%BB%8Fa_Tinh

http://vi.wikipedia.org/wiki/H%E1%BB%87_M%E1%BA%B7t_Tr%E1%BB%9Di

http://vi.wikipedia.org/wiki/Tr%C3%A1i_%C4%90%E1%BA%A5t


Sườn của nếp uốn gọi là cánh (chú ý : đối với nhiều loại nếp uốn, cánh của nếp uốn vừa thuộc nếp uốn lõm vừa thuộc nếp uốn lồi phía bên cạnh)

Nơi uốn cong nhất tạo nên nếp lồi hay nếp lõm được coi là vòm của nếp uốn và đường nối các điểm uốn cong đó gọi là đỉnh của nếp uốn (vì nơi đó có cao độ lớn nhất)

Mặt phẳng chứa đỉnh của nếp uốn và phân nếp uốn thành 2 phần bằng nhau gọi là mặt trục - Các dạng nếp uốn : (dựa vào độ dốc của cánh và của mặt trục nếp uốn so với mp nằm ngang)

Nếp uốn thẳng đứng (nếp uốn cân) : các cánh của nếp uốn đều dốc về 2 phía. cả 2 cánh đều có cùng độ dốc và mặt trục của nếp uốn hợp với phương ngang 1 goc vuông

Nếp uốn nghiêng (nếp uốn không đối xứng) các cánh của nếp uốn cũng dốc về 2 phía nhưng với góc dốc khác nhau. Do vậy, mặt trục nếp uốn cũng nghiêng 1góc <900 so với mp nằm ngang.

Nếp uốn nằm : các cánh và mặt trục của nếp uốn hầu như nằm ngang Nếp uốn đổ : các cánh và mặt trục của nếp uốn đều dốc về 1 phía Nếp uốn chúi đầu : thứ tự địa tầng bị đảo ngược

- Nguyên nhân : Khi lực ngang của chuyển động kiến tạo các lớp bị trượt theo bề mặt các lớp Tập hợp các đá bị dòn, nứt nẻ các đá ở vòm cũng tạo ra nếp uốn Trường hợp thành tạo nếp uốn cong có kèm theo sự chảy dẻo

* Thế nằm đứt gãy- Dưới các lực tác dụng kiến tạo, trong đá xuất hiện các ứng suất vượt quá giới hạn bền của nó

làm cho các đá bị phá huỷ dòn hoặc dẻo. Khi phá huỷ dòn thì trong đá xuất hiện các mặt nứt căng, các khối đá bị các mặt nứt phân chia có thể bị dịch chuyển dọc theo các mặt nứt

- Trường hợp các đá bị nứt và bị dịch chuyển các mặt nứt gọi là hiện tượng đứt gãy. Đứt gãy thuận : là những đứt gãy rong đá, mặt đứt gãy dốc về phía đá trượt xuống (đứt gãy

trượt theo hướng dốc có cánh trên có khuynh hướng di chuyển xuống dưới và cánh dưới trồi lên )

Đứt gãy nghịch : đứt gãy trượt theo hướng dốc có cánh trên di chuyển lên phía trên còn cánh dưới dịch chuyển xuống dưới

Trang 23/68


CHƯƠNG IV : CÁC TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA ĐẤT ĐÁ

IV.1. Tính chất nước của đất đá IV.1.1 Tính thấm

- Là sự vận động của chất lỏng trong môi trường lỗ rỗng hoặc khe nứt bảo hoà nước.- Tính thấm của đất đá được xác định bằng hệ số thấm K (m/s, m/ngđ)

o Không thấm : sét, đá cứng không nứt nẻ (K < 0,001m/ngđ)o Thấm yếu : sét pha cát, cát pha sét, cát mịn (K = 0,1 – 1 m/ngđ)o Thấm tốt : cát nhỏ đến thô, sỏi, sạn (K = 1 – >100 m/ngđ)

IV.1.2 Tính mao dẫn

- Là hiện tượng nước dâng lên trong các lỗ rỗng nhỏ của đất đá do lực căng bề mặt tác động ở những bề mặt phân cách giữa vật chất có trạng thái vật lý khác nhau (như giữa chất lỏng – khí, rắn - lỏng)

- Biểu hiện của tính chất mao dẫn của đất : chiều cao cột nước có thể giữ được bởi lực mao dẫn (sức căng bề mặt) và lực dính do mao dẫn. Sức căng bề mặt (lực căng trên 1 đơn vị chiều dài cắt ngang bề mặt) có phương tiếp tuyến với mặt căng nước.: góc ướt (đặc trưng phân tử giữa nước và hạt rắn)Lực kéo căng mặt nước 2r (do 2 lực tác dụng 2 bên thành của ống), chiếu lên phương thẳng đứng có P = 2rcos=> chính lực kéo căng P này làm nước dâng lên trong ốngTrọng lực của cột nước trong ống làm kéo nước hạ xuống G = r2 .Hmd . gr : bán kính ống mao dẫnHmd : chiều cao mao dẫn khi cân bằngg : gia tốc trọng trường : khối lượng riêng của nướcchiều cao mao dẫn đạt giá trị cực đại khi P = G

=> 2rcos = r2 .Hmd . g => chiều cao mao dẫn

Từ công thức trên ta nhận thấy chiều cao mao dẫn phụ thuộc vào bán kính ống, khối lượng riêng của chất lỏng và vật liệu làm ống (vì góc ướt chịu ảnh hưởng của vật liệu làm ống và loại chất lỏng)độ cao mao dẫn của một số đất đá

Trang 24/68


đất đá Hmd

cát trung 15-35cát mịn 35-160cát pha sét 100-150sét pha cát 150-400sét 400-500

Trang 25/68

Khoa Công Trình Tài liệu Địa chất công trìnhBộ Môn Kỹ thuật cơ sở Chương I : Mở đầu

- Ảnh hưởng của mao dẫn : gây ẩm ướt cho công trình, tính chất cơ lý của đất đá giảm xuống

- Nguyên nhân: lực tương tác của nước và khí với các hạt đất, thể hiện ở sự tẩm ướt các hạt đất, tạo nên trong các lỗ rỗng những mặt khum và một số hiện tượng khác. Chiều cao dâng mao dẫn tỉ lệ nghịch, còn tốc độ dâng thì tỉ lệ thuận với đường kính các mao quản. Trong đất sét dâng tới hàng mét, trong những loại đất khác, hàng centimét đến vài mét.

IV.1.3 Tính chứa nước của đất đá

+ Đất đá là một tập hợp các hạt khóang vật ở thể rắn, các lỗ rỗng chứa nước và không khí - Thể rắn gồm các hạt khóang vật thường gọi là hạt đất. Tính chất của đất phần lớn phụ

thuộc vào độ lớn, hình dạng hạt và các thành phần khoáng vật khác của chúng- Trong đất đá ở điều kiện tự nhiên lúc nào cũng chứa 1 lượng nước nhất định. Lượng

nước này là pha lỏng ở trong đất. Nước có tác dụng mạnh với các hạt khoáng vật trong đất.

- Nếu các lỗ rỗng trong đất đá không chứa đầy nước thì không khí sẽ lấp đầy các chỗ đó. Và không khí này chính là pha khí của đất đá.

+ Do vậy, để thuận tiện, người ta đưa ra mô hình đất gồm 3pha được tách rời ra với các lượng riêng biệt nhưng vẫn giữ được tỉ lệ chuẩn xác giữa chúng

Mô hình đất chi tiết biểu thị các lượng thể tích và khối lượng khác nhau.

* Tính chất nước của đất đá được đánh giá bởi 2 chỉ tiêu a/ Độ ẩm tự nhiên (W) : Độ ẩm tự nhiên của đất đá được biểu thị bằng tỉ số giữa khối lượng nước chứa trong đất đá ở điểu kiện tự nhiên với khối lượng của hạt đất

Qn : khối lượng nước có trong đất đáQh : khối lượng phần hạt rắn b/ Độ bão hoà (G) : là tỉ số giữa độ ẩm tự nhiên và độ ẩm bão hoà (bão hoà khi nước chiếm toàn bộ lỗ rỗng)

Dựa vào độ bão hoà nước để phân chia đất loại cát làm 3 loại : đất hơi ẩm đất ẩm đất bão hòa

IV.1.4 Tính không ổn định với nước của đất đá (trương nở và co ngót)

a/ Tính trương nở :- Tính trương nở là hiện tượng tăng thể tích của đất khi tác dụng tương hỗ với nước hay

dung dịch

Trang 26 / 68


- Các đặc trưng của đất trương nở + Biến dạng trương nở : độ biến dạng của đất đá trước và sau khi đất trương nở (có thể so sánh về chiều cao mẫu đất hoặc thể tích mẫu đất trước và sau khi trương nở)

Vtn , htn : thể tích và chiều cao của đất khi trương nởVs , hs : thể tích và chiều cao của của mẫu đất

+ Áp lực trương nở : là áp lực phát sinh trong quá trình trương nở. Áp lực này được đo bằng lực tác dụng lên mẫu đất khi làm ướt và nén không nở hông, và có biến dạng trương nở bằng không.+ Độ ẩm trương nở : là độ ẩm ứng với trạng thái mà ở đó quá trình hấp thụ nước hay dung dịch lóng khác của đất ngừng lại (khi sự trương nở kết thúc)

mtn : trọng lượng mẫu đất sau khi trương nởms : trọng lượng đất khô tuyệt đối

- Đất trương nở đặc biệt là đất trương nở không đều không những chỉ làm giảm cường độ của đất đá thông qua sự phá vỡ nối liên kết giữa các hạt mà nhiều khi còn phá hoại cả khối đất thông qua hệ thống các khe nứt phát sinh trong quá trình trương nở.b/ Tính co ngót

- Ngược với trương nở là co ngót, do đất bị thoát nước - Tính co ngót của đất đá là sự giảm thể tích của đất đá khi bị hong khô- Trong xây dựng công trình, đặc biệt là khi thi công hố móng, đất nền có thể nở, có thể co

làm cho tính chất vật lý, cơ học của đất nền bị thay đổi, không còn phù hợp với thiết kế và là nguyên nhân gây ra hư hỏng công trình

IV.2. Tính chất vật lý của đất đá IV.2.1 Tính lỗ rỗng và khe nứt

a. Tính lỗ rỗng của đất đá : đặc trưng bởi các chỉ tiêu sau : Độ rỗng : là tỷ số giữa thể tích phần rỗng của đất đá với thể tích toàn bộ đất đá.

Vr : thể tích phần rỗng (thể tích của phần không khí và nước trong đất đá) [m3]V : thể tích tòan bộ đất đá bao gồm phần rắn, không khí và nước trong đất đá). [m3]

- Độ rỗng thay đổi trong cùng 1 loại đất ở các trạng thái kết cấu khác nhau (xem qua bảng sau) Độ rỗng (%)

ĐấtKết cấu

Chặt Chặt vừa Chặt ít

Cát lẫn sỏi, cát hạt to và hạt vừa < 35 35 – 40 > 40Cát hạt nhỏ và hạt mịn, cát pha sét nhẹ

< 38 38 – 44 > 44

Sét, sét pha cát, cát pha sét nặng < 30 30 – 45 > 45

Hệ số rỗng : là tỷ số giữa thể tích phần rỗng và thể tích của phần hạt đất đá

Trang 27 / 68


Vr : thể tích phần rỗng (thể tích của phần không khí và nước trong đất đá) [m3]Vh : thể tích phần hạt rắn trong đất đá [m3]

- Hệ số rỗng là 1 chỉ tiêu có thể cho biết sơ bộ đặc tính cường độ của đất do đó dùng để đánh giá độ chặt của đất (xem bảng phân loại theo độ chặt)

Hệ số rỗng

Đất

Độ chặtChặt Chặt vừa Chặt ít

Cát lẫn sỏi, cát hạt to và hạt vừa < 0.55 0.55 – 0.7 > 0.7Cát hạt nhỏ và hạt mịn, cát pha sét nhẹ

< 0.6 0.6 – 0.75 > 0.75

Cát bột (cát bụi) < 0.6 0.6 – 0.8 > 0.8Sét, sét pha cát, cát pha sét nặng < 0.4 0.4 – 0.8 > 0.8

*** Trong thực tế đối với đất loại cát và đất loại sét , việc dùng độ rỗng và hệ số rỗng chưa đủ để thể hiện trạng thái lỗ rỗng của đất mà còn phải dùng các chỉ tiêu tương đối Đối với đất loại cát thì phải xác định độ chặt tương đối D :

emax : hệ số rỗng của cát khi kết cấu xốp nhất (trạng thái rỗng nhất)emin : hệ số rỗng của cát khi kết cấu chặt nhất e : hệ số rỗng của cát ở trạng thái tự nhiên

Dựa vào độ chặt tương đối D, người ta chia ra 3 trạng thái như sau : : trạng thái rời xốp

: trạng thái chặt vừa : trạng thái chặt nhất

0.33 0.67 D0 1

rôøi xoáp chaët vöøa chaët nhaát

Đối với đất loại sét thì dùng chỉ tiêu độ đặc của đất dính. Ta so sánh độ đặc của đất sét có kết cấu tự nhiên với độ đặc ứng với kết cấu ở trạng thái chảy và dẻo

W ≥ Wch : đất ở trạng thái chảy Wd > W ≥Wch : đất ở trạng thái dẻoW ≤ Wd : đất ở trạng thái cứng

Wd Wch Wcöùng deûo chaûy

Chỉ tiêu độ đặc tương đối B như sau :

Wch : độ ẩm giới hạn khi đất chuyển từ trạng thái dẻo sang trạng thái chảyWd : độ ẩm giới hạn khi đất chuyển từ trạng thái cứng sang trạng thái dẻo W : độ ẩm giới hạn của đất ở trạng thái tự nhiên

Dựa vào độ đặc tương đối B có thể biết được trạng thái vật lý của đất sét : : trạng thái chảy

: trạng thái dẻo

Trang 28 / 68


: trạng thái rắn*** Trong thực tế, đất ở trạng thái tự nhiên không hoàn toàn là đất cát hoặc đất sét. Có sự pha trộn giữa các loại cát và sét với nhau nên việc đánh giá độ đặc của đất dính cần phải xét trong các trường hợp này.- Để phân biệt các trạng thái trộn lẫn giữa đất cát và đất sét ta xét đến chỉ số dẻo I d =

Wch – Wd ñaát rôøi caùt pha seùt seùt pha caùt seùt

Id1 7 17- Đối với cát pha và sét pha thì phạm vi biến đổi của độ ẩm từ hạn sệt đến hạn dẻo lớn,

nên việc đánh giá các trạng thái được phân nhỏ thành một số trạng thái khác như sau :

Cát pha sét : : trạng thái cứng

: trạng thái dẻo : trạng thái chảy

Sét pha cát : : trạng thái cứng

: trạng thái nửa cứng : trạng thái dẻo cứng : trạng thái dẻo mềm

: trạng thái dẻo chảy : trạng thái chảy

b. Độ nứt nẻ của đất đá - Nứt nẻ là hiện tượng đá bị phá hoại về mặt cấu tạo cũng như thành phần làm cho

chúng không còn có tính liên tục nữa- Tính nứt nẻ của đá được đánh giá qua 2 chỉ tiêu sau :

Độ nứt nẻ: là số lượng khe nứt của đá trên 1 đơn vị chiều dài (mét) Độ khe hở: độ khe hở là tỷ số giữa diện tích khe hở tạo bởi các khe nứt và

diện tích đá kể cả khe nứt trên 1 mặt cắt nào đó - Độ khe hở thường được xác định trên sườn dốc, vách hố đào, nóc đường hầm …

với diện tích khe từ 4-8m2.- Phân loại độ nứt nẻ của đá :

Kk ≤ 2% : nứt nẻ yếu 2% < Kk ≤ 5% : nứt nẻ vừa 5% < Kk ≤ 10% : nứt nẻ mạnh 10% < Kk ≤ 20% : nứt nẻ rất mạnh

IV.2.2 Dung trọng của đất đá

- Dung trọng của đất là khối lượng của 1 đơn vị thể tích đất.- Tùy theo lượng chứa tương đối của các pha trong đất, có thể phân dung trọng ra

thành các loại như sau :a. Dung trọng tự nhiên (dung trọng ướt) : là khối lượng của một đơn vị thể tích đất

đá ở trạng thái tự nhiên - Dung trọng tự nhiên là tỷ số giữa khối lượng đất đá ở trạng thái tự nhiên và thể tích

của nó

Trang 29 / 68


Qh : khối lượng phần hạt của đất đá (g)Qn : khối lượng phần nước trong đất đá (g)Vh : thể tích phần hạt trong đất đá (cm3)Vr : thể tích phần nước và không khí trong đất đá (cm3)

- Dung trọng tự nhiên của đất thay đổi trong phạm vi 1,5-2,0 g/cm3, đối với đá cứng chắc thì dung trọng tự nhiên xấp xỉ bằng dung trọng hạt.

- Dung trọng tự nhiên đặc trưng độ chặt kết cấu của đất vì vậy cho phép nhận xét gián tiếp về độ bền, tính biến dạng và độ ổn định. Ngoài ra, dung trọng tự nhiên còn được sử dụng trực tiếp trong tính tóan công trình.

- Dung trọng bão hòa nước là dung trọng tự nhiên lớn nhất, là khối lượng 1 đơn vị thể tích đất ở trạng thái no nước (tức là toàn bộ lỗ hổng của đất đều chứa đầy nước)

Qh : khối lượng phần hạt của đất đá (g)Qr : khối lượng phần nước trong đất đá – kể cả phần không khí bị nước chiếm chỗ (g)V : thể tích đất đá tự nhiên (cm3)

b. Dung trọng khô : là khối lượng khô (cốt đất đá) của một đơn vị thể tích đất đá tự nhiên.

- Dung trọng khô là tỷ số giữa khối lượng đất đá ở trạng thái khô chia cho thể tích toàn bộ đất đá.

Qh : trọng lượng phần hạt của đất đá (g)Vh : thể tích phần hạt trong đất đá (cm3)Vr : thể tích phần nước và không khí (phần rỗng) trong đất đá (cm3)

- Dung trọng khô tương đối ổn định vì nó không phụ thuộc vào độ ẩm. Độ lỗ rỗng càng nhỏ(mức độ nén chặt càng cao), đất đá chứa nhiều khoáng vật nặng thì dung trọng khô càng cao.

- Dung trọng khô được dùng làm chỉ tiêu kiểm tra chủ yếu về mức độ nén chặt của đất trong thân công trình bằng đất (đập, đê, nền đường…). Một số công trình đập đất ở nước ta đã thiết kế với dung trọng khô gk=1,45-1,70 g/cm3

c. Dung trọng hạt : là khối lượng của 1 đơn vị thể tích hạt rắn của đất đá.- Dung trọng hạt là tỷ số giữa khối lượng hạt rắn và thể tích của phần hạt

Qh : trọng lượng phần hạt của đất đá (g)Vh : thể tích phần hạt trong đất đá (cm3)

- Dung trọng hạt chỉ phụ thuộc vào thành phần khóang vật, không phụ thuộc vào kiến trúc, cấu tạo, độ ẩm. Dung trọng hạt của đất đá thông thường thay đổi trong phạm vi 2,0-3,0 g/m3. Các đá bazơ có dung trọng hạt lớn hơn từ 3,0-3,3 g/cm3.

- Dung trọng hạt còn phụ thuộc vào sự có mặt các tạp chất trong thành phần đất đá. Vì vậy mỗi loại đất đá có thể có một số giới hạn biến đổi dung trọng.

d. Dung trọng đẩy nổi : là khối lượng ở trong nước của đơn vị thể tích đất đá ở trạng thái tự nhiên

Trang 30 / 68


- Dung trọng đẩy nổi hay dung trọng của nước nằm dưới mực nước ngầm được tính bằng khối lượng của đơn vị thể tích đất đá có kể đến lực đẩy nổi của nước

gbh : dung trọng bão hòa của đất đá (g/cm3)gn : dung trọng nước (g/cm3)

IV.2.3 Tỷ trọng của đất đá

- Là tỉ số giữa khối lượng đất đá và khối lượng nước có cùng thể tích.

- Công thức : (là đại lượng không có thứ nguyên)

h : dung trọng hạt của đất đá (g/cm3)n : dung trọng nước (g/cm3)

IV.2.4 Bảng liên hệ các chỉ tiêu vật lý của đất đá

Chæ tieâu caàn xaùc ñònh

Coâng thöùc

Heä soá roãng e

Ñoä roãng n (%)

Ñoä baõo hoøa G Dung troïng haït (g/cm3) Dung troïng khoâ (g/cm3)â Dung troïng ñaåy noåi (g/cm3)

IV.3. Tính chất cơ học của đất đá IV.3.1 Tính biến dạng trong đất đá

- Dưới tác dụng của tải trọng , thì đất đá bị co ép lại và thay đổi hình dạng cũng như kích thước. Thể tích các lỗ hổng trong đất bị giảm nhỏ do các hạt khoáng vật dịch chuyển tương đối tương đối với nhau, do biến dạng của chính các hạt đất và do nước hay khí chứa trong các lỗ rỗng

- Đất thông thường được nén chặt chủ yếu do thể tích lỗ rỗng giảm, nên biến dạng nén của đất được biểu hiện qua trị số biến đổi của hệ số rỗng, còn đối với đất bão hoà nước thì được biểu hiện thông qua trị số biến đổi của độ ẩm.

- Tính biến dạng của đất thường đánh giá bằng các chỉ tiêu nén lún. Các chỉ tiêu đặc trưng của biến dạng như : hệ số nén lún, modun biến dạng … cho phép ta dự tính độ lún, độ ổn định và khả năng chịu tải lớn nhất của nền đất

Trang 31 / 68


IV.3.2 Độ bền của đất đá

- Độ bền của đất được thể hiện bằng sức chống cắt thông qua lực dính kết và góc ma sát trong . Các chỉ tiêu này giúp ta có thể thiết kế độ nghiêng của mái dốc đất đắp sao cho hợp lý, đánh giá khả năng ổn định của mái dốc, tính áp lực đất sau lưng tường chắn, sức chịu tải của nền đất ….

- Độ bền của đất đá thường được đánh giá qua các chỉ tiêu : cường độ chống nén và kéo, cường độ chống trượt…

- Đối với đá : trong đá cứng lực chống trượt phụ thuộc vào độ bền liên kết giữa các hạt. Trong đất đá, lực chống trượt rất lớn và các hạt khoáng liên kết chặt với nhau. Lực chống trượt trong đá cứng đảm bảo ổn định cho công trình xây dựng lên nó.

- Đối với đất rời : lực chống trượt trong đất đá rời rạc chủ yếu phụ thuộc vào lực ma sát xuất hiện khi các hạt dịch chuyển lên nhau.

- Đối với đất loại sét (đất dính) sức chống cắt không chỉ phụ thuộc vào lực ma sát trong mà còn phụ thuộc vào lực dính của các hạt. Vì các hạt đất được liên kết với nhau bằng các loại keo kết dính nên chịu tác dụng của lực dính. Các hạt sắp xếp theo các góc cạnh và có khả năng trựơt lên nhau khi chịu tải trọng ngoài, do vậy nó cũng chịu ảnh hưỡng của lực ma sát giữa các hạt với nhau tạo nên góc ma sát trong..

IV.4. Phân loại đất đá IV.4.1 Phân loại đất đá theo quan điểm ĐCCT

a. Nhóm đá cứng - Các loại đá macma, biến chất, trầm tích hóa học và trầm tích gắn kết chắc chưa bị

phong hóa- Nhóm đá này có tỉ trọng lớn (2.65 – 3.1 g/cm3), độ rỗng nhỏ (khoảng vài phần

trăm), hầu như không thấm nước, cường độ chịu nén cao (500 – 4000kG/cm2),sức chống cắt lớn (200 – 4000 kG/cm2)

- Đây là loại đá hoàn hảo nhất về mặt xây dựng công trình. Chúng được phân biệt bởi độ bền và độ ổn định cao, độ biến dạng bé và độ ngấm nước yếu. Các khoảnh phân bố các loại đá như vậy là thuận lợi để xây dựng bất cứ công trình nào mà không gặp những hạn chế đáng kể, và thường không phải áp dụng các biện pháp để đảm bảo ổn định của công trình.

b. Nhóm đá nửa cứng - Bao gồm các loại đá cứng đã bị phong hóa, nứt nẻ mạnh, các đá trầm tích gắn kết

yếu- Tính chất xây dựng của nhóm đá này phụ thuộc vào mức độ phong hóa, thành phần

khoáng vật và mức độ gắn kết của đá- Tỉ trọng đá từ 2.2 – 2.65, độ rỗng khoảng 10-15%, có khả năng chứa nước và thấm

nước nhiều. Đá dễ bị nước phá hoại.- Khác với đá cứng bởi độ bền và độ ổn định thấp, độ biến dạng lớn, độ ngấm nước

đáng kể hoặc cao. Chúng thường bị nứt nẻ nhiều, còn các đá bị hòa tan thì thường có hang hốc, tuy vẫn có độ bền cao ở mẫu thí nghiệm.

- Trong nhiều trường hợp, những khoảnh phân bố đá nửa cứng đều là thuận lợi cho việc xây dựng các công trình khác nhau, kể cả những công trình quan trọng, nhưng đều phải tuân thủ những điều hạn chế nhất định và phải áp dụng những biện pháp công trình phức tạp để đảm bảo độ ổn định và khai thác bình thường của công trình

c. Nhóm đất đá rời rạc - So với đá cứng và đá nửa cứng được đặc trưng bởi độ bền, độ ổn định thấp và độ

biến dạng lớn. Một số loại đất thuộc các nhóm này đều ngấm nước mạnh. Những

Trang 32 / 68


nhóm đất rời xốp và đất mềm dính bao gồm các kiểu nguồn gốc khác nhau của đất trầm tích. Chúng có đặc điểm là trạng thái vật lý và tính chất biến đổi nhiều. Điều kiện xây dựng công trình trên những loại đất đó thường kèm theo nhiều hạn chế lớn.

- Nhóm này bao gồm : dăm, cuội, sỏi, cát.- Đặc tính chung là không có liên kết kiến trúc giữa các hạt, tỉ trọng nhỏ 1.4-1.9, độ

rỗng lớn 25-40%, có khả năng chứa nước và thấm nước cao. Tính ổn định của đất đá phụ thuộc vào độ chặt của chúng.

d. Nhóm đất mềm dính - Bao gồm : sét, sét pha, cát pha.

e. Nhóm đất có tính chất đặc biệt - Bao gồm : bùn, than bùn, đất muối hóa, cát chảy, thổ nhưỡng.- Các loại đất này thường yếu về mặt xây dựng

IV.4.2 Phân loại đất theo TCVN

Dựa vào chỉ số dẻo người ta phân ra loại đất dính (Id ≥ 1) và đất rời (Id <1)a. Đất dính : dựa vào chỉ số dẻo, người ta phân đất dính ra 3 loại :

Cát pha (á cát) 1 ≤ Id ≤ 7 Sét pha (á sét) 7 < Id ≤ 17 Sét Id >17

b. Đất rời Dựa vào hàm lượng hạt chiếm ưu thế có đường kính >2mm

- Hàm lượng hạt chiếm trên 50% : đất hòn lớn (đá dăm, cuội, sạn, sỏi)- Hàm lượng hạt chiếm nhỏ hơn 50% : đất cát- Dựa vào hàm lượng và đường kính hạt mà phân loại đất rời như sau :

0.1 0.25 0.5 2 10 d(mm)≥ 75%Cát nhỏ

> 50%Cát vừa

>50% Cát thô

>50%Sỏi

>50% Dăm cuội

< 75%Cát bột

>25%Cát sỏi

c. Đất bùn Đất bùn khi thỏa các điều kiện sau đây : W > Wch và e > egh

Loại bùn Hệ số rỗng eBùn á cát e ≥ 0,9Bùn á sét e ≥ 1Bùn sét e ≥ 1,5

d. Đất chứa tàn tích thực vật

Tên đất chứa tàn tích thực vật q (độ than bùn) Đất có chứa tàn tích thực vật

Đất cát có chứa tàn tích thực vật 0,03 < q ≤ 0,1Đất dính có chứa tàn tích thực vật 0,05 < q ≤ 0,1

Đất dạng than bùnĐất có ít than bùn 0,1 < q ≤ 0,25Đất có than bùn vừa 025 < q ≤ 0,4Đất có nhiều than bùn 0,4 < q ≤ 0,6

Trang 33 / 68


Đất than bùn 0,6 < qq : tỷ số khối lượng của tàn tích thực vật trong mẫu đất sấy ở 100o – 105oC và khối lượng của phần hạt rắn của mẫu đất.

IV.4.3 Phân loại đất theo USCS

a. Nguyên tắc phân loại :- Dựa trên thành phần kích thước hạt chiếm ưu thế có đường kính 0,074mm trong đất

để phân chia thành 2 nhóm : hạt thô và hạt mịn- Đối với nhóm hạt thô : dựa trên các hạt có đường kính 4,76mm để phân chia thành

các phụ nhóm- Đối với nhóm hạt mịn : dựa trên các giá trị giới hạn chảy, giới hạn dẻo, chỉ số dẻo

để phân chia thành các phụ nhóm- Tên của các loại đất được kết hợp 2 nhóm ký tự sau :

Tên đất Ký hiệu Cấp phối Ký hiệuCuội, sỏi G (gravel) Tốt W (well graded)Cát S (sand) Kém P (poor graded)Bụi M (silt) Dẻo cao H (high plasticity)Sét C (clay) Dẻo thấp L (low plasticity)Hữu cơ O (organic) Than bùn Pt (peat)

b. Tóm tắt phân loạiDựa vào hàm lượng hạt có kích thước 0,074mm (rây No200) phân thành 2 nhóm lớn như sau :* Đất hạt thô: Hàm lượng các hạt có kích thước từ 0,074mm trở lên chiếm trên 50%. Gồm 2 nhóm là cuội sỏi (G) và đất cát (S)

- Đất cuội sỏi (G) : hàm lượng hạt có kích thước lớn hơn 4,76mm chiếm trên 50%- Đất cát (S) : hàm lượng hạt có kích thước lớn hơn 4,76mm chiếm nhỏ hơn 50%Mỗi loại được chia thành 4 nhóm :- Đất chứa ít hoặc không chứa hạt mịn, không có loại hạt nào chiếm ưu thế về hàm

lượng, cấp phối tốt, được kết hợp bằng chữ WKết hợp với hai chữ cái của tên đất có GW và SW khi hàm lượng hạt mịn chiếm ít hơn 5% tổng trọng lượng đất và thỏa điều kiện về cấp phối: Cu > 4 (đối với sỏi sạn), Cu > 6 (đối với cát) & Cc =1-3

Hệ số không đều : - đánh giá độ đồng đều của các hạt đất

Hệ số phân loại :

da : đường kính mà hạt có kích thước bằng hoặc nhỏ hơn chiếm a% tổng khối lượng đất khô.

- Đất chứa ít hoặc không chứa hạt mịn, có một loại hạt chiếm ưu thế về hàm lượng, cấp phối kém, được ký hiệu bằng chữ P

Kết hợp với hai chữ cái của tên đất có GP và SP khi hàm lượng hạt mịn chiếm ít hơn 5% tổng trọng lượng đất và không thỏa điều kiện về cấp phối đất.

- Đất hạt thô chứa một lượng đáng kể hạt mịn (chủ yếu là hạt bụi) không có tính dẻo, được ký hiệu bằng chữ M

Kết hợp với chữ cái của tên đất có GM và SM khi hàm lượng hạt mịn chiếm hơn 12% tổng trọng lượng đất

Trang 34 / 68


- Đất hạt thô có chứa một lượng đáng kể hạt sét ký hiệu bằng chữ CKết hợp với chữ cái của tên đất có GC và SC khi hàm lượng hạt mịn chiếm hơn 12% tổng trọng lượng đất và chỉ số dẻo phần hạt mịn >7

- Đối với đất hạt thô có lượng hạt mịn chiếm từ 5% đến 12% tổng trọng lượng đất hoặc không thuộc hẳn nhóm nào thì dùng ký hiệu kép như GP-GC, GW-SW, …

Hàm lượng hạt mịn trong tổng trọng lượng đất

< 5% (chứa ít hoặc không chứa hạt mịn)

5% - 12% >12% (chứa nhiều hat mịn)

Cấp phối tốt

Cấp phối kém

s Hạt bụi (không có tính dẻo)

Hạt sét (có tính dẻo)

GW,SW GP,SP GP-GC… GM,SM GC,SC

* Đất hạt mịn

Trang 35 / 68


Chöông V NÖÔÙC DÖÔÙI ÑAÁT

V.1. Khaùi nieäm cô baûn veà nöôùc döôùi ñaát

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

- Lượng nước ngấm dưới đất nhiều hay ít tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể của từng nơi (địa hình, thành phần đất đá, lượng mưa …)

- Nước dưới đất có ảnh hưởng rất mạnh đến tính chất vật lý và cơ học của đất đá : o Chúng làm thay đổi trạng thái, độ bền và tính biến dạng, tính ổn định của khối đấto Gây ra các tác dụng hoà tan, ăn mòn hoặc cuốn trôi các hạt đất theo dòng thấmo Là một trong những nguyên nhân quan trọng gây ra hiện tượng lún, trượt đất đá ở

mái dốc, hiện tượng cát chảy hoặc xói ngầm…o Gây khó khăn cho việc thi công hố móng, làm mất ổn định nền móng công trình.

- Nước dưới đất là nguồn tài nguyên rất quý giá, phục vụ đời sống cho con người, cho sự tồn tại và phát triển nền công nghiệp và nông lâm nghiệp…

1. Nguồn gốc hình thành nước dưới đất

o Nước có 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 hơi nước xâm nhập từ không khí rồi ngưng tụ lại- Quá trình cơ bản quyết định thành phần hoá học của nước có nguồn gốc thấm là sự hoà

tan và rửa lũa đất đá, sự hoà lẫn với nước có nguồn gốc biển, sự trầm đọng muối; sự cô đặc do bốc hơi, quá trình hoá lí hoá keo và hoạt động của vi sinh vật

o Nước có nguồn gốc biển (nước trầm tích)- Được hình thành trong quá trình thành tạo đất đá trầm tích ở biển. Vì vậy, thành phần

hoá học rất phức tạp. - 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 nước bị ép đẩy ra từ các đá bị nén chặt (sét kết, cát kết) thúc đẩy quá trình thay thế nước có nguồn gốc thấm đã có từ trước, sự pha trộn và trao đổi cation …

o Nước có nguồn gốc macma (nước nguyên sinh)- Là nước nguyên sinh được tách ra trong quá trình tạo vỏ trái đất và quá trình hoạt động

của thể macma xâm nhập và phun trào- Nước nguyên sinh thuộc quá trình sau macma chỉ chiếm khoảng 5-10% nước dưới đất

o Nước có nguồn gốc biến chất (nước thứ sinh) - Là nước tái sinh hoặc tách được ra từ vỏ hydrat của hạt đất, trong quá trình biến đổi nhiệt

hoặc biến chất động lực (do áp suất lớn).- Nước thứ sinh cũng có thể được hình thành do các phản ứng hoá học khi điều kiện hoá lí

của môi trường trong đất thay đổi các phản ứng hoá học có sự tách nước.→ Thực tế rất khó xác định nguồn gốc nước dưới đất vì các loại nước có thành phần hoá học giống nhau, nhưng lại có nguồn gốc khác nhau. Tuy nhiên, có thể dựa vào đặc điểm của thành phần nguyên tố vi lượng, các chất hoà tan hoặc các chất đồng vị ổn định của từng loại nước dưới đất để phân biệt.

2. Các dạng nước tồn tại trong đất đá

Trang 36 / 68


- Trong tự nhiên, đất đá thường chứa một lượng nước nhất định và tồn tại ở các dạng : thể hơi, nước kết tinh (thường xuất hiện ở vùng ôn đới và hàn đới – tuyết), nước liên kết hóa học, nước liên kết vật lý, nước mao dẫn và nước trọng lực (nước tự do).

1. Nước liên kết hóa học : nằm trong thành phần cấu tạo mạng tinh thể của khoáng vật.

o Lượng nước liên kết hóa học thay đổi phá vỡ tính đồng nhất của vật chất, còn các tính chất vật lý thì thay đổi từ từ (độ trong suốt, chiết suất, tỉ trọng …)

o Trong thực tế xem như nước thuộc phần hạt rắn của đất đá và loại nước này không ảnh hưởng trực tiếp đến tính chất của đất đá.

2. Nước liên kết vật lý : nước liên kết mặt ngoài của hạt đất do lực tương tác giữa các phân tử nước với bề mặt hạt đất, chủ yếu là lực hút tĩnh điện. Lượng nước liên kết vật lý thay đổi tùy thuộc vào tính ưa nước của khoáng vật, độ phân tán mịn của hạt đất, thành phần và hàm lượng của các chất hòa tan trong nước lỗ rỗng của đất …

3. Nước mao dẫn (là 1 dạng nước tự do): tồn tại trong các lỗ rỗng và khe nứt nhỏ (khe nứt có bề rộng <2mm) của đất đá dưới sức căng của bề mặt – lực mao dẫn.

4. Nước trọng lực : không liên kết với bề mặt hạt và không chịu lực căng bề mặt. Nó có khả năng di chuyển dưới tác dụng của trọng lực tức là dưới ảnh hưởng của sự chênh lệch áp lực.

V.2. Chaát löôïng nöôùc döôùi ñaát 1. Thành phần hóa học của nước dưới đất

- Thành phần hóa học của nước dưới đất là một hệ thống rất đa dạng và phức tạp, luôn luôn ở trạng thái động do hoạt tính hóa học của các hợp chất có trong nước và do các điều kiện nhiệt động học trong đất. Tuy vậy tính chất cơ bản của nước không biến đổi.

- Quá trình hình thành thành phần hóa học của nước dưới đất o Quá trình rửa lũa và hòa tan : tác dụng là chuyển vào dung dịch thành phần từ các

khoáng vật nhưng không phá vỡ mạng tinh thể của khoáng vật o Quá trình hỗn hợp nước của các loại nước dưới đất có độ khoáng hoá và thành

phần hoá học khác nhau và rất phổ biến trong thiên nhiên.o Quá trình lắng đọng các muối do các loại nước hỗn hợp với nhau gây ra hiện

tượng kết tủao Quá trình cô đặc nước làm tăng lượng các chất dễ hòa tan, do sự bốc hơi và dễ

phát tán ..o Quá trình khuếch tán làm di chuyển các chất hoà tan, làm đồng đều nồng độ trong

toàn bộ hệ thống o Quá trình trao đổi cation trong nước o Quá trình hoạt động của các vi sinh vật làm cho thành phần khí và muối hòa tan

trong nước thay đổi.o Ngoài ra còn một số quá trình khác cũng ảnh hưởng đến thành phần hóa học của

nước dưới đất.

a. Các thành phần hóa học chính trong nước

- Do nước tiếp xúc trực tiếp với đất đá, nên nó chứa hầu hết các nguyên tố có trong vỏ trái đất.. Cho đến nay người ta mới phát hiện được 62 nguyên tố trong nước thiên nhiên

Trang 37 / 68


- Độ khoáng hoá của nước là tổng hàm lượng các chất khoáng thu được khi phâhn tích hoá học một lít nước. Ta có thể xác định trị số lượng khoáng hoá bằng lượng cặn khô khi đun cạn khô 1 lít nước ( 105-110o)

- Kiểu hoá học và tính chất cơ bản của nước dưới đất do các hợp phần sau quyết định : Cl -, SO4

2-, HCO3-, CO3

2-, Na+, Ca2+, Mg2+. Các hợp chất của nitơ và các nguyên tố khác như K,Si,Fe,Al là những nguyên tố phổ biến rộng rãi trong vỏ TĐ và trong những điều kiện thiên nhiên quyết định sẽ tạo thành các kiểu nước dưới đất đặc biệt .

- Ion Cl- (clorua) : trong vỏ TĐ thường chứa 1 ít clorua và Cl- này là 1 hợp phần (nguyên tố) cơ bản chỉ tồn tại trong các khoáng vật của đá macma và đá biến chất. Tuy nhiên lượng Cl tích tụ lớn trong nước đại dương chủ yếu là từ các khí núi lửa.

- Ion SO42- (sunfat) : tương đối phổ biến trong nước dưới đất, đặc biệt trong nước khoáng

hoá yếu. Hàm lượng của SO42- bị giới hạn khi có mặt của ion Ca2+, vì chúng dễ tạo thành

muối CaSO4 hoà tan yếu. Nước sunfat thường chứa H2S (hydrosunfua). Ở trong các tầng chứa nước nóng, ion này sinh ra do sự phân huỷ của các chất hữu cơ là nguyên nhân gây ra sự nhiễm bẩn của nước.

- Ion HCO3- (bicacbonat) , CO3

2- (cacbonat) : hàm lượng của chúng trong nước không cao lắm, nguyên nhân chủ yếu la do sự rửa lũa của đá vôi, đá sét vôi khi trong nước có chứa khí CO2.

- Ion Na+ : phổ biến rộng rãi trong nước dưới đất. Nguồn cung cấp natri trong nước dưới đất là nước biển và các đại dương, quá trình phong hoá các đá xâm nhập, sự hoà tan các tinh thể muối phân tán trong đất đá, các phản ứng taro đổi ion …

- Ion K+ : thường rất ít gặp trong nước dưới đất mặc dù các muối của nó có độ hoà tan lớn. Điều này đựơc giải thích là do kali tham gia vao quá trình thành tạo các khoáng vật thứ sinh (không hoà tan trong nước). Nguồn cung cấp kali của nước dưới đất là do các quá trình phong hoá các đá xâm nhập và các khoáng vật có chứa kali hoặc do sự hoà tan các muối kali

- Ion Mg2+ : thường gặp trong nước dưới đất với hàm lượng không lớn lắm. Sự có mặt của các ion magiê chủ yếu liên quan đến nước biển hoặc từ khí quyển.

- Ion Ca2+ : thường gặp trong nước dưới đất có độ khoáng hoá khác nhau. Ion canxi đi vào nước dưới đất do quá trình phong hoá các đá xâm nhập, đặc biệt là sự rữa lũa các đá vôi …

- Ngoài các thành phần chủ yếu kể trên, trong nước dưới đất còn có mặt một số thành phần đóng vai trò thứ yếu trong thành phần hoá học tạo nên nước dưới đất, đó là các hợp chất nitơ, silic, alumin

b. Biểu diễn kết quả phân tích thành phần hóa học của nước

- Cách chuyển đổi từ mg/l sang mg đương lượng/l

Vd : tìm của 20,04mg/l Ca2+.

- Biểu diễn kết quả phân tích thành phần hoá học của nước bằng công thức cuốc lốp

Trang 38 / 68


Phía trước phân số ghi độ khoáng hoá M, các chất khí, và các nguyên tố vi lượngPhía sau phân số ghi nhiệt độ T, độ PH, và lưu lượng Q (m3/ngđ)A : hàm lượng % các anion theo thứ tự giảm dầnC : hàm lượng % các cation theo thứ tự giảm dầnĐọc tên nước chỉ gồm anion và cation có hàm lượng lớn hơn 20% theo thứ tự từ trái qua phải, từ anion đến các cation

Vd :

Đọc tên : bicacbonat canxi natri

2. Chất lượng nước trong sinh hoạt

- Nước dùng trong sinh hoạt chủ yếu phục vụ cho nhu cầu ăn uống và sinh hoạt nên loại nước không chứa các nguyên tố độc hại đối với cơ thể và các vi khuẩn gây bệnh.

- Yêu cầu của nước dùng trong sinh hoạt :o Yêu cầu về mỹ thuật : Nước phải trong suốt, không màu, không có mùi,vị lạo Yêu cầu về các độc hại : nước phải sạch về mặt hoá học, không chứa các chất

nguy hiểm như axit, kiềm và các chất độc khác, không chứa nhiều các chất khó hoà tan, không được quá cứng và không có các chất phóng xạ

o Yêu cầu về vi sinh vật : hàm lượng vi sinh vật gây bệnh đường ruột không cao và không gây nguy hại đến sức khoẻ người sử dụng. Về mặt này thường được đánh giá theo các chỉ tiêu gián tiếp. Dựa vào sự có mặt của vi khuẩn coli để đánh giá vê sự nhiễm bẩn của nước. Vi khuẩn này không gây bệnh nhưng sự có mặt của nó chứng tỏ có mặt của các vi trùng gây bệnh (thương hàn, kiết lị …) . Thông thường người ta đánh giá trên 2 chỉ tiêu :

Côli khuẩn độ : là lượng nước tính theo cm3 có chứa 1 vi khuẩn coli Côli đơn vị : là lượng coli có mặt trong 1 lit nước

3. Chất lượng nước trong xây dựng công trình

** Phân tích đánh giá thành phần hoá học của nước trên 2 chỉ tiêu sau :a. Độ PH : Độ PH của nước được tính theo hàm lượng H+ có trong nước PH = -lg[H+]

- Dựa vào độ PH người ta có thể đánh giá tính chất (hoạt tính) của nước dưới đất. Nước dưới đất thường có độ PH = 5-8. Độ PH càng cao thì tính axit của nước càng mạnh, gây ra các quá trình hoà tan hoặc ăn mòn VLXD và đất đá

b. Độ cứng của nước dưới đất : - Được xác định theo hàm lượng Ca2+ và Mg2+ trong 1 lít nước. Độ cứng toàn phần là tổng

hàm lượng các ion Ca2+ và Mg2+ tính cho 1 lít nước

- Độ cứng toàn phần

- Để đánh giá độ cứng của nước người ta phân biệt ra hai loại độ cứng như sau: o Độ cứng tạm thời : là hàm lượng Ca,Mg, lắng đọng (kết tủa) ở dạng muối

cacbonat ( CaCO3, MgCO3) sau khi đun sôi nước và được tính ra đơn vị độ cứng.

Trang 39 / 68


o Độ cứng vĩnh cửu : là hàm lượng Ca2+ và Mg2+ còn tồn tại trong nước sau khi nước đã đun sôi và được tính ra đơn vị độ cứng

- Làm mềm nước bằng phương pháp hoá học là đưa các hoá chất có khả năng kết hợp với các ion Ca2+ và Mg2+ có trong nước tạo ra các kết tủa CaCO3, MgCO3, Mg(OH)2, và loại trừ chúng ra khỏi nước bằng biện pháp lắng đọng. Các hoá chất được sử dụng có thể là vôi Ca(OH)2, xođa Na2CO3, xút Na(OH).

c. Độ ăn mòn - Sự ăn mòn phụ thuộc vào nồng độ ion hydro cũng như các khí hoà tan trong nước như

oxi, H2S, CO2 và một số các muối khác. - Tác dụng ăn mòn của nước dưới đất thể hiện qua thời gian ăn mòn và phá hỏng các ống

chống bằng thép của hố khoan, các bộ phận bằng kim loại của thiết bị phục vụ cho công trình, hay ăn mòn bê tông đối với các công trình dưới nước.

- Tác dụng ăn mòn của nước được biểu hiện ở sự phá hoại bê tông do sự kết tinh của các chất mới, kèm theo sự tăng thể tích và rửa lủa khỏi bêtông một số thành phần của nó, đặc biệt là cacbonat canxi

- Các chất sinh ra trong quá trình thuỷ hóa thường bị hoà tan mạnh. Một số chất mới sinh ra trong quá trình thuỷ hoá có thể kết hợp với các chất có trong nước dưới đất để hình thành các chất khác hoặc bị hoà tan hoặc làm tăng thể tích khối bêtông …

- Các dạng ăn mòn thường gặp : o Dạng ăn mòn rửa trôi : Nước hoà tan Ca(OH)2 là thành phần tự do có trong xi

măng hay do silicat tri canxit bi thuỷ hoá sinh ra. Độ hoà tan của Ca(OH)2 không lớn lắm nhưng trải qua quá trình nhiều năm tiếp xúc với nước hoặc môi trường nước luôn thay đổi thì cấu kiện bê tông bị rỗng đi nhanh chóng. Khi đó nước có khả năng chui vào bên trong và hoà tan thành phần Ca(OH)2 rồi cuốn đi mất tính dính kết nội bộ làm giảm cường độ của ximăng. Hiện tượng ăn mòn này càng tăng khi nước có áp lực càng lớn.

o Các dạng ăn mòn muối : nước dưới đất thường chứa các thành phần có dạng muối như MgSO4, CaSO4, NaCl, MgCl2. Các muối này sẽ phản ứng với các thành phần khoáng do ximăng thuỷ hoá sinh ra.

3CaSO4 + 3CaO.Al2O3.31H2O → 3CaO.Al2O3.3CaSO4.31H2OMgSO4 + Ca(OH)2 +H2O → CaSO4.2H2O + Mg(OH)2

MgCl2 + Ca(OH)2 → CaCl2 + Mg(OH)2 Các chất mới tạo thành có tính nở thể tích và làm mất cường độ của bê tông

o Dạng ăn mòn axit : nước dưới đất thường chứa một số loại axit : HCl, H2SO4 … Các axit này phản ứng với Ca(OH)2 tạo thành các sản phẩm có khả năng tăng thể tích và dễ hoà tan với nước.

o Dạng ăn mòn cacbonic : nước có chứa nhiều CO2 hoà tan khi tác dụng với ximăng sẽ có các phản ứng sau :

Ca(OH)2 +CO2 = CaCO3 + H2OCaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2

Ca(HCO3)2 là chất dễ bị hoà tan trong nước nên sau phản ứng thì Ca(OH)2 do xi măng thuỷ hoá sinh ra đều hoà tan biến mất và do đó cấu kiện bê tông ngày càng rỗng.

- Phân loại nước dưới đất theo điều kiện tàng trữ1. Nước trong đới thông khí (Nước thượng tầng)

- Đới thông khí là lớp đất đá giới hạn từ mặt đất đến bề mặt nước ngầm thấm nước nhưng không thường xuyên bão hoà nước.

Trang 40 / 68


- Trong đới này không khí có thể tự do lưu thông nên gọi là đới thông khí nhưng không hoàn toàn bão hoà nước. Bề dày và cấu tạo của đới thông khí phụ thuộc vào cấu tạo và đặc điểm địa phương, cấu trúc và thành phần thạch học của đá trong đới.

- Nước trong đới thông khí (nước thượng tầng) là loại nước dưới đất nằm gần mặt đất nhất, nằm trên những thấu kính cách nước không lớn trong đới thông khí.

- Do nằm trong đới thông khí nên nước thượng tầng bị dao động rất mãnh liệt theo các điều kiện khí tượng thuỷ văn của khu vực cho nên vào mùa khô chúng có thể hoàn toàn bị khô kiệt.

a. Nước lầy- Là một loại nước thượng tầng, chứa trong đất lầy và có quan hệ mật thiết với nước mưa,

nước mặt và nước ngầm - Có nhiều nguyên nhân sinh ra nước lầy, ví dụ chúng được hình thành khi những cánh

rừng bị lầy lội, những nơi bị cháy rừng, những đồng cỏ lầy lội hay những vũng nước có mọc cây và sinh than bùn.

b. Nước thổ nhưỡng- Lớp trên cùng của đới thông khí có liên quan đến đời sống thực vật trên mặt đất gọi là

lớp thổ nhưỡng. Nước trong lớp thổ nhưỡng gọi là nước thổ nhưỡng. Nước thổ nhưỡng chứa một lượng rất lớn hợp chất hữu cơ và vi sinh vật. Nó đóng vai trò rất quan trọng trong việc làm tăng độ phì nhiêu của đất.

- Nước thổ nhưỡng là đối tượng nghiên cứu của các chuyên gia nông nghiệp và thổ nhưỡng học.

c. Nước thấu kính- Dòng nước ngầm trong đới thông khí khi gặp đất đá cách nước hoặc thấm nước kém bị

giữ lại tạo thành lớp nước có bề dày không lớn và phân bố hạn chế trên bề mặt của thấu kính cách nước, được gọi là nước thấu kính.

- Động thái của nước thấu kính phụ thuộc vào lượng nước ngấm của mưa, lượng ngấm của nước thải. Ngoài ra nó còn phụ thuộc vào bề dày, quy mô phân bố và độ sâu của thấu kính cách nước.

- Nước thấu kính thường tồn tại theo mùa, lượng không lớn, động thái của nó biến đổi rất mạnh nên không có ý nghĩa lớn đối với cung cấp nước. Nước thấu kính có ảnh hưởng đến công trình xây dựng : nước cản trở quá trình thi công hay do động thái thay đổi mạnh làm ảnh hưởng đến sự ổn định của công trình xây dựng.

2. Nước ngầm có mặt thoáng tự do

a. Khái niệm

- Nước ngầm là loại nước trọng lực dưới đất ở trong tầng chứa nứơc thứ nhất kể từ trên mặt xuống. Phía trên tầng nứơc ngầm thường không có lớp cách nước bao phủ và nước trọng lực không chiếm toàn bộ bề dày của đất đá thấm nước, nên bề mặt của nước ngầm là 1 mặt thoáng tự do

- Điều này quyết định tính chất không áp của nước ngầm. Trong 1 số trường hợp, trong đới thông khí có thấu kính cách nước nằm đè lên bề mặt nước ngầm sẽ làm cho nước ngầm chịu áp lực cục bộ.

- Khi khoan hay đào vào tầng chứa nước sẽ gặp mực nước ngầm. Mực nước này gọi là mực nước xuất hiện và cũng chính là mực nước ổn định. Nếu ta nối các mực nước ngầm trên một mặt cắt nào đó lại ta sẽ được đường mực nước ngầm của mặt cắt tương ứng.

- Phạm vi phân bố nước ngầm phụ thuộc vào điều kiện địa lý tự nhiên, điều kiện đại hình, địa mạo, địa chất của khu vực.

b. Đặc tính

Trang 41 / 68


- Nước ngầm vận động dưới tác dụng của chênh lệch mực nước, nó chảy từ nơi có mực nước ngầm cao hơn đến nơi có mực nước ngầm thấp hơn.

- Do không có tầng cách nước phía trên nên nước mưa, nước mặt ở trên có thể dễ dàng tấm qua đới thông khí cuống cung cấp cho nước ngầm trên toàn bộ diện tích miền phân bố của nó. Chính đặc điểm này làm cho động thái nước ngầm (tức là sự biến đổi mực nước, lưu lượng, nhiệt độ, thành phần của nước theo thời gian) biến đổi mạnh mẽ theo các yếu tố khí tượng thuỷ văn

- Trong mùa mưa, nước mưa ngầm xuống cung cấp cho nước ngầm làm mực nước ngầm dâng lên cao. Do vậy bề dày tầng chứa nước tăng lên. Mùa khô thì ngược lại.

- Về nguồn gốc của nước ngầm, thường là nguồn gốc ngấm, tức là do nước mưa, nước mặt ngấm xuống. Trong 1 số trường hợp có nguồn gốc ngưng tụ và khá phổ biến là nguồn gốc hỗn hợp từ nước ngấm và nước dưới sâu đi lên theo các đứt gãy kiến tạo.

3. Nước ngầm có áp (Nước Actêzi)

a. Khái niệm - Tầng chứa nước nằm giữa 2 đáy cách nước, có cột áp lực cao hơn đáy cách nước trên và

vận động thấm do chênh lệch cột áp. Do bị lớp cách nước hoặc lớp đất có tính thấm kém phủ liên tục bên trên, tạo ra áp lực và không có mặt thoáng tự do.

- Nước actêzi có áp lực do bị lớp cách nước liên tục che phủ ở phía trên. Do vậy, khi khoan đào đến tầng chứa nước thì mực nước dưới đất dâng lên trong giếng khoan hoặc lỗ khoan. Khi điều kiện địa chất và địa chất thuỷ văn thuận lợi thì nước sẽ tràn lên hoặc phun ra thành giếng hoặc lỗ khoan tự chảy.

b. Đặc tính

- Nó thường nằm sâu hơn nước ngầm và ở trên bị che phủ bởi 1 lớp cách nước hoặc tương đối cách nước liên tục. Lớp cách nước ở trên gọi làđỉnh cách nước, còn lớp cách nước ở dưới gọi là đáy cách nước.

- Khoảng cách của đất đá chứa nước kẹp giữa đỉnh và đáy cách nước gọi là bề dày tầng chứa nước.

- Một trong những đặc điểm cơ bản của nước actezi là có áp lực, nên khi khoan đào đến tầng chứa nước thì mực nước sẽ dâng lên trong lỗ khoan cao hơn đỉnh của tầng chứa nước. Mực nước áp lực phát hiện được khi khoan thủng vào đáy cách nước trên gọi là mực nước xuất hiện. Mực nước xác định được ở vị tri trong hố khoan sau 24h là mực nước ổn định. Nghĩa là vị trí xuất hiện nước dưới đất luôn sâu hơn mực nước ổn định trong lỗ khoan.

- Khi khai thác nước, nó thể hiện động thái đàn hồi và ít bị nhiễm bẩn do có các tầng cách nước bên trên.

Trang 42 / 68


CHƯƠNG VI : TÍNH TOÁN THẤM NƯỚC DƯỚI ĐẤT

VI.1. Cơ sở động lực học của dòng thấm VI.1.1. Quy luật cơ bản về vận động thấm của nước dưới đất

- Ta đã đề cập đến 3 loại tầng chứa nước :o Tầng chứa nước thượng tầng (đới thông khí)o Tầng chứa nước không ápo Tầng chứa nước có áp (actezi)

- Trong thủy lực, sự vận động của nước được xác định dựa vào hệ số Reynolds

: khối lượng riêng đơn vị của chất lỏng (kg/m3)v : vận tốc dòng thấm (m/s): hệ số nhớt động họcd : đường kính ống (mặt cắt kênh chảy)

o Dòng chảy tầng (Re <2300) : là dòng chảy với các tia đường dòng song song với nhau và có vận tốc không lớn

o Dòng chảy rối (Re>2300) : là dòng chảy với các tia đường dòng có vận tốc lớn, xen cuốn vào nhau và tạo thành xoáy

→ Đa số nước dưới đất vận động thấm có dạng chảy tầng (phân tích vì sao chảy tầng)

VI.1.2. Cơ sở động lực học của dòng thấm

- Nước dưới đất chỉ vận động theo lỗ rỗng và khe nứt của đất đá. Nhưng khi đưa vào tính toán thấm, người ta giả thiết dòng nước dưới đất chiếm toàn bộ tầng chứa nước (gồm lỗ rỗng và phần hạt rắn)

a) Tốc độ dòng thấm - Tốc độ thấm là cường độ của dòng nước dưới đất hay thể tích nước chảy qua

trong một đơn vị thời gian, trên một đơn vị diện tích mặt cắt ngang của dòng nước đó.

Trong đó: v – tốc độ thấm (m/s) Q – cường độ dòng chảy (m3/s) F – diện tích mặt cắt (m2)

b) Độ cao thủy lực - Độ cao thủy lực ở một điểm của dòng nước dưới đất là tổng độ cao của điểm cho

trước, trên mực quy ước và độ cao áp lực tại điểm đó, biểu thị bằng cột nước

H – độ cao thủy lực; Z – độ cao của điểm M nằm trên mực so sánh mức chuẩn 0 – 0.gn - trọng lượng riêng của nước dưới đất; u/gn - cột nước áp lực do áp lực nước lỗ rỗngg – gia tốc trọng trường

Trang 43 / 68


- Dòng thấm chịu sức cản lớn nên vận tốc của dòng chảy trong đất thường rất nhỏ vì vậy thường bỏ qua cột nước vận tốc trong các bài toán thấm. Cột nước gây ra dòng thấm trong khối đất chỉ gồm hai thành phần đầu.

- Độ chênh cột áp trên chiều dài dòng thấm L:

- Gradient thủy lực I (tổn thất áp lực)

L: chiều dài dòng thấm mà có độ chênh áp lực trong khoảng chiều dài đó.c) Hệ số thấm - Hệ số thấm K là số đo độ dẫn nước của đất đá, mà theo định luật thấm tuyến tính

Dacxi, nó xác định mối liên hệ giữa độ giảm thủy lực và tốc độ thấm của nước dưới đất. Nó đồng thời phụ thuộc vào tính chất của đất đá (kích thước lỗ rỗng, kích thước hạt, hình dạng, thành phần độ mài tròn của hạt, v.v…), cũng như tính chất của nước dưới đất (độ nhớt, độ khoáng hóa, nhiệt độ v.v…). Hệ số thấm có số đo của tốc độ. Về số lượng nó bằng tốc độ thấm khi độ giảm thủy lực bằng một.

d) Thấm ổn định và thấm không ổn định - Chuyển động của nước dưới đất có thể ổn định hoặc không ổn định theo thời gian.- Thấm ổn định được hiểu là quá trình thấm có các thông số dòng ngầm (độ cao

thủy lực, tốc độ thấm, v.v), không thay đổi theo thời gian. Trong tự nhiên điều kiện như thế rất ít xảy ra.

- Thực tế thì mỗi chuyển động của nước dưới đất đều không ổn định hoặc ít nhất là ổn định giả. Trong trường hợp chuyển động ổn định, ta giả thiết chung rằng, các đường dòng xác định được đường chuyển động thực tế của các phần tử nước.

e) Thấm tầng - Thấm tầng là chuyển động của nước dưới đất mà ở đó tồn tại quan hệ tuyến tính

giữa tốc độ thấm và độ giảm thủy lực theo định luật Dacxi. Thấm tầng là chuyển động thực của nước không có sự xáo trộn các phần tử nước giữa các lớp và không có bất kỳ một sự dao động nào.

f) Thấm rối - Thấm rối là sự thấm của nước dưới đất với tốc độ vượt quá tốc độ cực hạn, mà ở

đó các phần tử nước chuyển động không phân lớp, lộn xộn. Khi thấm rối, các phần tử nước dao động ngang rất mạnh và cũng có thể ngược với hướng của dòng nước. Tốc độ thấm rối tỷ lệ thuận với căn bậc hai của độ giảm thủy lực.

Trang 44 / 68


g) Thấm chuyển tiếp và thấm hỗn hợp - Giữa thấm tầng và thấm rối là thấm chuyển tiếp (độ giảm thủy lực có số mũ nhỏ

hơn 1 và lớn hơn ½. Trong điều kiện tự nhiên, thấm chuyển tiếp rất ít xảy ra. Song do tính không đồng nhất của đất đá, người ta lại gặp thấm hỗn hợp.

VI.1.3. Cấu trúc dòng thấm

Cấu trúc dòng thấm được đặc trưng bởi 2 yếu tố:- Đường dòng (y): Là đường mà nước vận động dọc theo nó. Trong chảy tầng

đường dòng là đường thẳng có thể song song hoặc không.- Đường thế (f): Là đường mà tại mọi điểm trên nó áp lực giống nhau. Đường thế

vuông góc với đường dòng.- Trong tính toán thấm, dòng thấm cơ bản, phổ biến gồm:

o Dòng thấm phẳng đứng: Dòng thấm qua đập, kênh... Đường dòng biến dạng theo mặt phẳng đứng, theo mặt bằng chúng song song với nhau.

o Dòng thấm phẳng ngang: Tầng chứa không bị xuyên cắt... Đường dòng biến dạng theo mặt bằng, trên mặt phẳng đứng chúng song song với nhau.

VI.1.4. Định luật thấm Darcy - Nước dưới đất hầu như vận động thấm là dòng chảy tầng do vậy, lưu lượng dòng

thấm cũng được xem là lưu lượng dòng thấm ổn định - Dòng thấm ổn định là dòng thấm có lưu lượng không đổi theo thời gian a) Đối với đất rời - Vận tốc dòng thấm tỉ lệ nghịch với gradien thủy lực.

vt = kt . i- Trong đó: kt : hệ số thấm (m/s) là vận tốc thấm khi i = 1, i : gradien thủy lực – độ

dốc thủy lực.

- Để đơn giản, coi rằng nước thấm ở lỗ rỗng mà cả tiết diện của hạt đất, nhưng thực tế nước chỉ thấm ở lỗ rỗng đất đá.

F = Fr + Fh

- Trong đó: F là tiết diện thấm, Fr là tiết diện lỗ rỗng, Fh là tiết diện hạt đất

mà

Trang 45 / 68


- Vậy vận tốc nước thấm thực tế lớn hơn lý thuyết. Về mặt an toàn, người ta thường sử dụng vt.

b) Đối với đất dính

- Hiện tượng đất thấm xảy ra trong đất dính khác với đất rời. : i biến đổi từ 0 → i0 : vt = 0 : Hiện tượng thấm chưa xảy ra : i0 < i < i2 : vt ≠ 0 : Hiện tượng thấm xảy ra nhưng mối quan hệ giữa v t và i là phi

tuyến.: i > i2 : tuyến tính : Quan hệ giữa vt và i giống như trong đất rời.- Trong xây dựng, thực tế chủ yếu xảy ra trong đoạn từ 2-3, do đó để sử dụng trong

đất dính, định luật Darcy có dạng:vt = kr (i – i’0) với i’0: gradien thủy lực ban đầu tính toán.

VI.2. Xác định lưu lượng cho dòng thấm phẳng ổn định VI.2.1. Lưu lượng thấm ổn định cho tầng chứa nước không áp

a) Đáy cách nước nằm ngang

Xét một đơn vị tiết diện thấm có bề rộng là 1m.q = K.F.I = K.h.I (F = 1m x h)

Trang 46 / 68


Xác lập hệ trục tọa độ: (giá trị của h giảm còn giá trị của x tăng)

Thay vào hay

Lấy tích phân từ tiết diện (1) đến tiết diện (2)

Nếu x2 – x1 = L ( khoảng cách giữa 2 hố khoan)

Chọn điểm M bất kì, cách tiết diện (1) một khoảng là x

Tại tiết diện (1) : ; Tại tiết diện qua M :

Dòng chảy ổn định nên q1 = qM:

b) Đáy cách nước nằm nghiêng

Xét một đơn vị tiết diện thấm có bề rộng là 1m.

q = K.F.I = K.htb.I

với hay



Trang 47 / 68


Tại tiết diện (1) :

Tại tiết diện qua M :

Dòng chảy ổn định nên q1 = qM :

Với hx = Hx – z

VI.2.2. Lưu lượng thấm ổn định cho tầng chứa nước có áp

a) Đáy cách nước nằm ngang

Xét một đơn vị tiết diện thấm có bề rộng là 1m.q = K.F.I = K.M.I (F = 1m x M)M : chiều su của tầng chứa nước có áp

với hay


Vậy



Dòng chảy ổn định nên q1 = qx:

b) Đáy cách nước nằm nghiêng

Trang 48 / 68


- Cách giải quyết Xét một đơn vị tiết diện thấm có bề rộng là 1m.

q = K.F.I với F = 1m x M = và

(1)

đặt hay


(1)

x1 = 0 u1 = M1 ; x2 = L u2 = M2



Dòng chảy ổn định nên q1 = qx :

Trang 49 / 68


VI.2.3. Trường hợp tầng chứa nước gồm nhiều lớp

a) Dòng chảy song song với mặt phân lớp (i) Tầng chứa nước gồm 2 lớp với hệ số thấm lớp trên kém hơn lớp dưới

Tầng dưới có hệ số thấm nhỏ hơn tầng trên, chịu áp lực tầng nước bên trên tầng dưới được coi là tầng có áp.

q1 : lưu lượng đơn vị của tầng trên, có mặt thoáng tự do.q2 : lưu lượng đơn vị của tầng dưới, nước có áp

Với x2 – x1 = L

(ii) Tầng chứa nước gồm nhiều lớp

Trang 50 / 68


Trong trường hợp này ta có:q = q1 + q2 + q3 + ………+ qn ; h = h1 = h2 = h3 = ………= hn

do đó: i = i1 = i2 = i3 = …… = in

Lưu lượng qua mỗi tầng:q1 = F1 . k1 .i với F1 = B.d1 q2 = F1 . k2 . i với F2 = B.d2 q3 = F1 . k3 . i với F3 = B.d3 ……………qn = F1 . kn . i với Fn = B.dn Tổng lưu lượng:q = q1 + q2 + ... + qn = (k1.d1 + k2.d2 + k3.d3 + ….+ kn.dn)B.ILưu lượng dịng thấm l q = K.F.I (với B =1m) q = K.H.IH = d1 + d2 + d3 + … + dn

Như vậy ta có: b) Dòng chảy vuông góc với mặt phân lớp

(i) Tầng chứa nước gồm 2 lớp có hệ số thấm thay đổi đột ngột theo phương của dòng thấm

Lưu lượng thấm qua thềm bậc 2 :

Lưu lượng thấm qua thềm bậc 1 :

Trang 51 / 68


Từ đó suy ra :

Tính chiều cao hs :

(ii) Tầng chứa nước gồm nhiều lớp

Trong trường hợp này ta có:q = q1 = q2 = q3 =………= qn ; h = h1 + h2 + h3 + ………+ hn

do đó: i = i1 + i2 + i3 + …… + in

Lưu lượng qua mỗi tầng :q1 = F1 . K1 . i1 với F1 = d1 . Bq2 = F2 . K2 . i2 với F2 = d2 . Bq3 = F3 . K3 . i3 với F3 = d3 . B…….qn = Fn . Kn . in với Fn = dn . B

Như vậy ta có :

VI.3. Xác định lưu lượng cho dòng thấm gần giếng khoan đứng VI.3.1. Các đặc trưng dòng thấm gần giếng khoan thẳng đứng

- Để đơn giản trong tính toán, chỉ tính toán giếng với điều kiện: giếng khoan thẳng đứng vuông góc với tầng chứa nước, tầng chứa nước đồng nhất, dòng chảy ổn định.

- Khi bơm hút nước từ giếng khoan thì mực nước trong giếng bị hạ thấp xuống và tạo ra xung quanh giếng phiễu hạ thấp mực nước hay mực áp lực. Tùy theo độ đồng nhất của tầng chứa nước mà phiễu hạ thấp có thể đối xứng hoặc không đối xứng. Bán kính phiễu hạ thấp mực nước là bán kính ảnh hưởng R.

- Khi giếng không khai thác thì mực nước trong giếng khoan là mực nước tĩnh. Khi khai thác với lưu lượng Q không đổi mực nước sẽ hạ thấp ổn định được gọi là mực nước động.

- Dòng thấm có liên quan mật thiết với cấu tạo ống lọc của giếng. Tùy theo kết cấu của ống lọc, giếng khai thác nước được chia làm hai loại:

Trang 52 / 68


- Giếng hoàn chỉnh: Là giếng có chiều sâu xuyên qua toàn bộ chiều dày tầng chứa nước. Nước vận động vào giếng chỉ qua phần ống lọc xung quanh giếng.

- Giếng không hoàn chỉnh: Là giếng có chiều sâu không xuyên qua toàn bộ chiều dày tầng chứa nước, và nước vận động vào giếng qua phần ống lọc xung quanh giếng, đồng thời có thể vận động từ đáy giếng vào.

- Trong tính toán lưu lượng khai thác nước của giếng cần thiết phải biết bán kính ảnh hưởng R. Ở mức độ chính xác cho phép, người ta có thể dùng các công thức kinh nghiệm sau đây để tính toán giá trị của bán kính ảnh hưởng R:

- CT I.Sulxe : không xét đến lưu lượng bơm hút nước, chỉ quan tâm đến thời gian bơm hút nước (không phụ thuộc vào S – độ hạ thấp mực nước khi bơm hút)

a : 47 ÷74; t: thời gian bơm hút (giờ)m: hệ số thoát nước (tùy theo loại đất)Cuội sỏi sạch: 0,35 ÷ 0,3; đất cát: 0,15 ÷0,10; sét pha: 0,1 ÷ 0,01H : chiều dày tầng chứa nước (m)t : thời gian bơm hút (h)K : hệ số thấm

- CT Coden : - có xét đến lưu lượng bơm hút

- CT Kusakin : với qui mô khai thác nhỏ và trong tầng chứa nước không ápK(m/ngđ)K(m/s)

- CT Zikhard : với tầng chứa nước có ápK(m/ngđ)K(m/s)

VI.3.2. Xác định lưu lượng thấm vào giếng khoan hoàn chỉnh

a) Trường hợp tầng chứa nước không áp

- Lưu lượng thấm của giếng khoan Q = K.F.ITiết diện là hình trụ tròn

Gradien thủy lực

Trang 53 / 68


Tích phân 2 vế r = ro h = ho = H – S r = R h = H

Nếu có 1 giếng quan trắc


- Xác định chiều cao mực nước tại 1 điểm bất kì Nếu chỉ có 1 giếng khai thác (với H=Hx và R=x)

Nếu có 1 giếng quan trắc (với h=h1 và r=r1)

b) Trường hợp tầng chứa nước có áp

- Lưu lượng thấm của giếng khoan Q = K.F.ITiết diện là hình trụ tròn

Gradien thủy lực

Trang 54 / 68




- Xác định chiều cao mực nước tại 1 điểm bất kì Nếu chỉ có 1 giếng khai thác (với H=Hx và R=x)

Nếu có 1 giếng quan trắc (với h=h1 và r=r1)

VI.3.3. Xác định lưu lượng thấm vào giếng khoan không hoàn chỉnh

a) Phương pháp Focgeimer - Do dòng chảy vào giếng không hoàn chỉnh bị uốn cong nhiều hơn so với giếng hòan

chỉnh chho nên dòng thấm bị sức cản lớn hơn khi nước chảy vào giếng, do đó lưu lượng thấm bị giảm đi 1 lượng nhất định

- Tầng chứa nước không áp : Qkhc = Qh.c . ak

- Tầng chứa nước có áp : Qkhc = Qh.c . ac

l : chiều dài ống lọch : bề dày tầng chứa nước không ápM : bề dày tầng chứa nước có áp

b) Phương pháp Zamarin - Khi tầng chứa nước có bề dày lớn hơn so với chiều dài phần công tác của ống lọc,

phải xác định chiều sâu của đới ảnh hường (Ha) tính từ mực nước tĩnh trở xuống và giá trị của L = S + l

- Xác định độ giảm mực nước trong giếng S và chiều dài phần công tác của ống lọc l - Bảng xác định Ha = S + ha

L = f(S) Ha = f(L)L = 5SL = 3,3SL = 2,0S

→ Ha = 1,3L→ Ha = 1,5L→ Ha =

Trang 55 / 68


L = 1,25SL = S

1,7L→ Ha – 1,8L→ Ha = 2L

c) Phương pháp Gerinski-Vavuski (i) Trường hợp tầng chứa nước vô hạn (coi như là dòng điểm)

- Xung quanh dòng điểm của mặt nước là mặt cầu đồng tâm. Các tia đường dòng hội tụ vào tâm. Vận tốc tại 1 điểm A bất kỳ trên mặt cầu:

với bán kính mặt cầu , Q : lưu lượng thấm

- Theo định luật Dacxi

dS : độ giảm áp lực trên phân tố độ dài dòng thấm

Lấy tích phân 2 vế

(ii) Khi xem ống lọc có chiều dài l (dòng chảy được xem là 1 đường)- Xét 1 phân tố nhỏ dz, phân tố coi như 1 điểm

- Lưu lượng qua phân tố

lấy tích phân ta có

VI.3.4. Tính toán hệ thống giếng khoan có ảnh hưởng lẫn nhau

- Khi khai thác nước dùng cho sinh hoạt hoặc công nghiệp, cần bố trí khoảng cách giữa các giếng ít gây ảnh hưởng nhau là hợp lý nhất → l ≥2R.

Trang 56 / 68


- Để tháo khô hố móng hoặc hạ thấp mực nước ngầm đôi khi các giếng có ảnh hưởng lẫn nhau _ phễu hạ thấp mực nước của các giếng gây ra hiện tượng giao thoa mực nước, lưu lượng nhỏ hơn tổng lưu lượng các giếng bơm hoạt động riêng biệt.

a) Tính toán hệ thống giếng khoan hoàn chỉnh trong tầng chứa nước không áp - Giả sử có n giếng khoan sắp xếp xung quanh điểm A và cách nó những khoảng x1, x2,

…, xn

- Trường hợp có giếng HK1 hoạt động

- Trường hợp có giếng HK2 hoạt động

- Trường hợp có giếng HKn hoạt động

- Khi tất cả các giếng cùng hoạt động, ta có như sau:

h : chiều cao mực nước tại A khi các giếng cùng hoạt độngQ = Q1+Q2+…+Qn

R=R1=R2 = … = Rn

- Trường hợp bố trí các giếng cách đều điểm A (xem như bố trí trên đường tròn bán kính xo) với x1= x2 = … = xo

Trang 57 / 68


- Trường hợp giếng bố trí trên chu vi hình vuông hoặc hình chữ nhật thì coi các giếng

này được bố trí trên đường tròn có bán kính

b) Tính toán hệ thống giếng khoan hoàn chỉnh trong tầng chứa nước có áp

- Tính toán tương tự

- Tổng lưu lượng của hệ thống giếng khoan hoàn chỉnh

- Tương tự như đối với tầng không áp trong trường hợp bố trí theo hình tròn, hình vuông hay hình chữ nhật

VI.3.5. Trình tự thiết kế hạ thấp mực nước của 1 hệ thống giếng khoan

- Xác định bán kính ảnh hưởng của hệ thống giếng để hạ thấp mực nước cần thiết.- Xác định bán kính giếng lớn.- Xác định tổng lưu lượng của hệ thống giếng.- Xác định khả năng thu nước của 1m ống lọc.- Tính tổng chiều dài ống lọc cần thiết cho cả hệ thống.- Tìm số lượng giếng n.- Chọn cách bố trí và khoảng cách giữa các giếng.- Kiểm tra lưu lượng của một giếng đảm nhận và năng lực thực tế của một giếng riêng

biệt.- Tiến hành kiểm tra chiều cao mực nước tại các điểm bất kỳ, nếu không thỏa yêu cầu

tháo khô hố móng thì phải thiết kế tính toán lại.VI.4. Các phương pháp xác định hệ số thấm K

VI.4.1. Phương pháp bơm nước thí nghiệm trong giếng khoan

a) Đặc điểm của phương pháp

- So với thí nghiệm trong phòng thì thiết bị và thao tác phức tạp hơn, tốn nhiều thời gian và chi phí cao hơn nhưng chính xác hơn.

- Sử dụng giếng khoan thăm dò và giếng quan trắc để đo lưu lượng và độ giảm mực nước trong quá trình thí nghiệm.

- Quá trình thí nghiệm gồm ít nhất 3 giai đoạn cho đến ổn định và được trình bày bằng đồ thị quan hệ Q = f(S).

b) Thí nghiệm bơm hút trong tầng chứa nước có áp

(i) Phương pháp xử lý số liệu theo R.Whitlow

- Bố trí một giếng thí nghiệm và 2 giếng quan trắc và đo độ giảm mực nước 10’–30’/lần. Nếu 3 lần đo liên tiếp có Sn-2 = Sn-1 = Sn = const coi như ổn định.

Khi giếng thí nghiệm là giếng quan trắc:r 1,2r do hút nước xung quanh giếng bị xáo động.h h1 = H – 0,8S1 do ma sát dẫn đến có bước nhảy mực nước.

Trang 58 / 68


(ii) Phương pháp xử lý số liệu theo phương trình Thesis

Phương trình cơ bản của Thesis

Trong đó: T: hệ số dẫn nước (m2/ngđêm); a: hệ số truyền áp (đối với nước có áp) hay hệ số truyền mực nước (đối với nước không áp) đặc trưng cho tốc độ phát triển phễu hạ thấp.

(μ : hệ số nhả nước) hay

Biến đổi phương trình trên ta được

Đặt và S = A + Clgt

Đo được độ giảm mực nước S1, S2, S3 ... tại các thời điểm t1, t2, t3 … và vẽ đồ thị

S = f(lgt)

Giá trị A : khoảng cách từ gốc Q đến giao điểm của đồ thị và trục tungGiá trị C : C = tg

c) Thí nghiệm bơm hút trong tầng chứa nước không áp

(i) Phương pháp xử lý theo R.Whitlow

Bố trí 1 giếng thí nghiệm và 2 giếng quan trắcvà đo độ giảm mực nước

Quan hệ giữa độ giảm mực nước và lưu lượng như sau :

Trang 59 / 68


Từ phương trình trên ta được :

Trường hợp coi giếng thí nghiệm là giếng quan trắc :

(ii) Phương pháp xử lý theo phương trình Thesis

Phương trình Thesis cho tầng nước không áp có dạng

Đặt và

(2H – S)S = A + Clgt

Độ giảm mực nước S1, S2, S3 … tại các thời điểm t1, t2, t3 … và vẽ đồ thị.

VI.4.2. Phương pháp xác định trong phòng thí nghiệm

a) Thí nghiệm bằng dụng cụ gradient áp lực không đổi

Thí nghiệm cột nước cố định được dùng để xác định hệ số thấm của đất hạt thô như cát và cuội có K > 10-4m/s. Thiết bị thấm có sơ đồ như sau:

Trang 60 / 68


Tổng lưu lượng nước thu được :

Q = A.v.t = A(k.i)t

Q : lưu lượng nước thu được trong thời gian t(s)

A : Diện tích mặt cắt ngang của mẫu đất

Thay gradient thủy lực vào công thức trên hoặc

b) Thí nghiệm bằng dụng cụ gradient áp lực thay đổi

Thí nghiệm với cột nước giảm dần dùng để xác định hệ số thấm của đất hạt mịn như cát mịn, bụi và đất sét có tính thấm kém K = 10-4 ÷ 10-7 m/s.

Khi cho nước thấm qua mẫu đất. Tại thời điểm t = t1 tương ứng với độ chênh lệch cột nước h1. Tại thời điểm t = t2 tương ứng với chênh lệch cột nước h2, một lượng nước đã thấm qua mẫu đất.

Trang 61 / 68


Lưu lượng nước chảy qua mẫu đất tại thời điểm t :

Trong đó : q : lưu lượng dòng chảy a : diện tích mặt cắt ngang của ống đo ápA : diện tích mặt cắt ngang của mẫu đất

Phương trình trên được viết lại :

Sắp xếp lại rồi tích phân theo phương trình trên, ta được :

hay

Trang 62 / 68


CHƯƠNG VII : CÁC HIỆN TƯỢNG ĐỊA CHẤT LIÊN QUAN ĐẾN XÂY DỰNG

VII.1. Hiện tượng phong hóa đất đá VII.1.1. Khái niệm phong hóa

- Tác dụng phong hóa là tác dụng phá hủy đá do các nhân tố trong khí quyển, thủy quyển và sinh quyển. Các đá được tạo thành dưới sâu trong điều kiện giống như điều kiện lúc hình thành nghĩa là tồn tại cũng ở sâu trong điều kiện nhiệt độ và áp lực cao thì chúng sẽ ở trạng thái cân bằng. Nhưng nếu vì một lý do nào đó, các đá ấy bị phơi ra bề mặt đất để chịu những điều kiện mới: điều kiện về nhiệt độ và áp lực thấp và các điều kiện vật lý của môi trường xung quanh khác hẳn môi trường khi chúng còn nằm ở sâu thì các đá dần dần bị biến đổi. Quá trình biến đổi đó gọi là quá trình phong hóa.

- Khi phong hóa, các đá bị biến đổi về thành phần, kiến trúc và cả về tính chất vật lý và cơ học của đá. Các đá phong hóa có hệ số thấm thay đổi, dung trọng đá phong hóa thường giảm, độ rỗng n tăng lên, độ bền giảm xuống. Nói chung các tính chất vật lý và cơ học có chiều hướng xấu đi so với đá gốc.

VII.1.2. Các kiểu phong hóa đất đá

a) Phong hóa vật lý Là quá trình làm các đá bị biến đổi mà không kèm theo sự biến đổi về thành phần

khoáng vật mà chỉ biến đổi về kiến trúc, cấu tạo của đá và biến đá từ nguyên khối thành cục, vụn, hạt.

Có thể phân biệt 4 kiểu phong hóa vật lý.

(i) Phong hóa nhiệt Động lực thúc đẩy các quá trình phong hóa nhiệt là sự nung nóng bởi bức xạ mặt

trời: các lớp đất đá ở những độ sâu khác nhau có nhiệt độ khác nhau, do đó bị giãn nở khác nhau, khiến cho độ liên kết giữa các lớp bị phá hủy dần rồi vỡ thành nhiều mảnh vụn.

Các loại đá có cấu tạo tinh thể, ví dụ granit hoặc đá có dạng cấu tạo hạt như cát kết, cuội kết, v.v…, có các hạt với thành phần khoáng vật khác nhau, do đó có độ hấp phụ năng lượng mặt trời và độ giãn nở khác nhau, dẫn đến sự phá hủy các khối đá cứng chắc thành những hạt vụn, như trong trường hợp thành tạo cát kết acko ở các vùng khô nóng.

Nhìn chung, các loại đá có màu sẫm và có thành phần đa khoáng bị phong hóa mãnh liệt hơn cả.

Mặt khác, trong những điều kiện đất đá giống nhau thì khi dao động nhiệt độ càng đột ngột và có biên độ càng lớn, hiệu ứng phong hóa nhiệt càng mạnh.

Như vậy, đối với loại phong hóa này, dao động nhiệt độ giữa ngày và đêm đáng chú ý hơn cả. Phong hóa nhiệt hoạt động rất mạnh ở các khí hậu khô nóng – các vùng sa mạc và bán sa mạc, ở các vùng ẩm ướt, do lớp phủ thực vật và thổ nhưỡng phát triển mạnh, bề mặt đá gốc được che phủ, biên độ dao động nhiệt độ giữa ngày và đêm nhỏ, nên quá trình xảy ra yếu hơn.

(ii) Phong hóa băng giá Về thực chất, đây cũng là một hiện tượng phong hóa nhiệt, nhưng chỉ xảy ra ở

những vùng lạnh có dao động nhiệt độ qua điểm 0, nham thạch bị phá hủy chủ yếu do thể tích nước thay đổi khi chuyển hóa từ trạng thái lỏng sang trạng thái đóng băng.

Trang 63 / 68


Trong đá bao giờ cũng có ít nhiều lổ hổng và khe nứt, nơi có thể lưu giữ nước và hơi nước.

Khi nhiệt độ hạ thấp tới 00, nước trong khe nứt đóng băng, đồng thời thể tích của nó tăng thêm, do đó tác động lên thành khe nứt những áp lực rất lớn.

Vì vậy, sau mỗi lần nước trong khe nứt hóa băng, bản thân khe nứt lại bị giãn ra thêm một chút.

Nếu hiện tượng hóa băng – tan băng xảy ra nhiều lần, khối đá bị phong hóa băng giá có thể bị vỡ thành nhiều những tảng và mảnh vụn.

(iii) Phong hóa cơ học do muối khoáng kết tinh Trong các miền khí hậu khô khan, do hiện tượng bốc hơi rất mạnh mà luôn xảy ra

vận chuyển nước mao dẫn lên mặt đất. Trên đường di chuyển, nước mao dẫn có thể hòa tan các loại muối khoáng và khi nước bốc hơi, muối khoáng sẽ đọng lại. Trong quá trình muối khoáng kết tinh, thành mạch mao dẫn cũng phải chịu áp lực lớn khiến cho bề mặt đất đá bị rạn nứt và vỡ vụn.

Do hiện tượng này mà nhiều mảnh đá trong sa mạc tuy bề ngoài có vẻ cứng chắc nhưng lại có thể bị bóp vụn dễ dàng.

Trong các miền khí hậu khô khan, do hiện tượng bốc hơi rất mạnh mà luôn xảy ra vận chuyển nước mao dẫn lên mặt đất. Trên đường di chuyển, nước mao dẫn có thể hòa tan các loại muối khoáng và khi nước bốc hơi, muối khoáng sẽ đọng lại. Trong quá trình muối khoáng kết tinh, thành mạch mao dẫn cũng phải chịu áp lực lớn khiến cho bề mặt đất đá bị rạn nứt và vỡ vụn.

Do hiện tượng này mà nhiều mảnh đá trong sa mạc tuy bề ngoài có vẻ cứng chắc nhưng lại có thể bị bóp vụn dễ dàng.

(iv)Phong hóa cơ học do sinh vật Trong quá trình sống của mình, các sinh vật, và nhất là hệ thống rễ cây, cũng gây tác

dụng phá hủy đất đá. Rễ cây cắm sâu vào khe nứt, lớn dần lên và cũng làm cho các khe nứt này ngày càng mở rộng. Hiện tượng này còn có thể quan sát rất rõ trên vách đá vôi.b) Phong hóa hóa học

- Phong hóa hóa học là quá trình phá hủy đá có kèm theo sự biến đổi thành phần hóa học và khoáng vật.

- Những tác nhân chủ yếu của phong hóa hóa học là hoạt động hóa học của nước và các hợp chất hòa tan trong nước, của một số hợp chất hòa tan trong nước, của một số hợp phần không khí, như CO2, O2 và tác dụng hóa sinh của sinh vật.

- Nước tự nhiên có khả năng hoạt động hóa học của nước là vì nó có bộ phận phân li thành các ion H+ và OH-. Đặc biệt khi trong nước có CO2 hòa tan thì khả năng hoạt động hóa học của nó càng rõ rệt.

- Vì những lẽ đó, tác dụng phong hóa của nước thể hiện mạnh hơn tại các vùng nóng ẩm, còn 101 ở các vùng khí hậu lạnh, khả năng ấy kém dần và khi nhiệt độ hạ xuống dưới 00C thì hầu như không còn nữa.

- Những hiện tượng phong hóa hóa học thường gặp là các quá trình hòa tan, thủy phân, oxy hóa, hydrat hóa, v.v..

(i) Quá trình thủy phân Trong quá trình thủy phân xảy ra hiện tượng thay thế các ion kim loại kiềm và kiềm

thổ của các alumosilicat bằng các ion H+ của nước và sinh ra các hydrosilicat nhôm và giải phóng các oxyt kiềm và kiềm thổ ngậm nước.

Ví dụ: octocla tạo thành hydrosilicat nhômK2Al2Si6O16 + 2H2O = H2Al2Si6O16

(ii) Quá trình hydrat hóa

Trang 64 / 68


Quá trình hydrat hóa là quá trình trong đó các phân tử nước kết hợp với các khoáng vật không chứa nước để biến chúng thành các hydrat.

Ví dụ: Fe2O3 + 2H2O → Fe2O3 . H2O (Hematide Limonite) CaSO4 + 2H2O → CaSO4 . H2O (Anhydrite Thạch cao)

(iii) Quá trình oxy hóa Các khoáng vật tạo đá thường được thành tạo trong môi trường thiếu oxy ở dưới sâu,

nên hoặc là không có chứa oxy, hoặc chỉ kết hợp với nó thành những hợp chất hóa trị thấp.

Khi bị đưa lên bề mặt, nên chúng tác dụng dễ dàng với các chất oxy hóa trong khí quyển và trong lớp vỏ phong hóa để trở thành hợp chất chứa oxy ở dạng hóa trị cao hơn, bền vững hơn trong môi trường mặt đất giàu oxy.

Ví dụ : Pyrite Limonite(FeS2) Fe2O3 . 2H2O

(iv)Hiện tượng hòa tan Đối với một số khoáng vật và đá như muối mỏ (NaCl), thạch cao, nước có khả năng

hòa tan rất mạnh, đối với một vài đất đá khác như đá vôi, đá đolomit nước cũng gây tác dụng hòa tan nhưng với tốc độ nhỏ.

Cường độ và mức độ phong hóa hóa học phụ thuộc vào thành phần đất đá, ngoài ra vai trò khí hậu có ý nghĩa rất lớn, chẳng hạn trong điều kiện khí hậu nhiệt đới ẩm, quá trình này còn có thể tiến tới giai đoạn tận cùng, đó là giai đoạn laterít, còn trong điều kiện ôn đới ẩm thì nó chỉ dừng lại ở giai đoạn sét, trong điều kiện khô – nóng của các sa mạc và bán sa mạc, phong hóa hóa học phát triển rất kém, vỏ phong hóa chứa chủ yếu thành phần mảnh vụn.

Các vi sinh vật cũng đóng vai trò quan trọng trong quá trình phong hóa hóa học. Khi còn sống cũng như khi đã chết đi, cơ thể sinh vật, nấm tảo xanh, tảo diatomit, địa y tiết ra nhiều axit cacbonit và các axit hữu cơ khác có tác dụng phá hũy đất đá.

VII.1.3. Đặc điểm tầng tàn tích

- Quá trình mà làm cho đá bị biến đổi trên bề mặt hình thành lớp khác lớp đá gốc gọi là vỏ phong hóa.

- Phong hóa càng xuống sâu càng giảm đi, do đó mức độ biến đổi của đá cũng giảm đi theo chiều sâu.

- Dựa vào mức độ lấp đầy các chất nhét trong khe nứt của đá, dựa vào mức độ dễ khó khi bóp vụn đá, dựa vào sự biến đổi thành phần khoáng vật của đá, dựa vào sự thay đổi các tính chất vật lý và cơ học của đá, thường vỏ phong hóa được chia thành 4 đới:

Đới vụn bột (Đới hạt mịn) : Ở đới này các đá mẹ hoàn toàn biến thành đất, hoàn toàn không còn thấy những vụn nhỏ của đá mẹ nửa, còn trong đất thì bao gồm các khoáng vật được hình thành do quá trình phong hóa, hệ số thấm rất nhỏ, hầu như bằng 0, độ nén lún lớn, sức chống cắt nhỏ, đất có tính dính và có khả năng trương nở khi gặp nước.

Đới vụn nhỏ (Đới hạt vụn) : Bề ngoài khác xa với đá mẹ. Đất đá bao gồm các vụn nhỏ hoặc các hạt riêng biệt, các mẫu nhỏ của đới phong hóa thường bao gồm các khoáng vật của đá mẹ và một số lớn khoáng vật được hình thành do quá trình phong hóa. Ở đới này khả năng thấm nước tăng hơn đá vụn bột, sức chống cắt của đới này cao hơn đới vụn bột và độ nén lún nhỏ hơn.

Đới dạng tảng : Ở đới này có xuất hiện khe nứt phong hóa, thành phần khoáng vật cơ bản chưa thay đổi mấy so với đá mẹ và một số khoáng vật được hình thành do

Trang 65 / 68


quá trình phong hóa chỉ phân bố ở vách các khe nứt mà thôi. Các tính chất của đất đá ở đây có tăng lên so với đới vụn nhỏ.

Đới nguyên khối : Bề mặt giống đá mẹ chưa phong hóa nhưng sức liên kết giữa các hạt cũng đã giảm nhiều. Trong đá xuất hiện các khe nứt kín mà mắt thường khó nhìn thấy được, các tính chất cơ lý của đá hầu như không khác mấy so với đá mẹ.

VII.1.4. Điều tra nghiên cứu và xử lý tầng đá phong hóa trong xây dựng

Chọn vị trí xây dựng công trình (vì vỏ phong hóa không đều nhau theo chiều ngang hay thẳng đứng).

Xác định chiều dày đá phong hóa cần phải bóc bỏ. Chọn được biện pháp ngăn ngừa phong hóa (nhưng phải biết tốc độ phong hóa và

tác nhân gây phong hóa).

VII.2. Hiện tượng đất chảy VII.2.1. Khái niệm

- Những dấu hiệu đặc trưng của cát chảy: Ở trạng thái tự nhiên, cát chảy thực có màu xám sáng, xám lục, xám xanh, với các

sắc thái đậm hoặc nhạt, tùy theo lượng chứa các tạp chất hữu cơ và các thành phần khác. Ra ngoài không khí, màu của chúng thay đổi nhanh và không đồng đều.

Chúng trở thành sáng hơn, phớt vàng, đôi chỗ phớt hồng do sự oxy hóa. Khi bị bóc lộ bởi công trình khoan đào hoặc các hố móng, cát chảy bắt đầu chảy như

một chất lỏng nhớt. Nếu như trạng thái ứng suất chỉ do trọng lượng bản thân, thì cát chảy chảy chậm,

còn nếu như do tác dụng của áp lực thủy động hoặc áp lực thủy tĩnh có giá trị lớn và rất lớn, thì chúng sẽ vận động nhanh hoặc rất nhanh và đùn đẩy lên.

Đặc điểm tiêu biểu là khuynh hướng biến đổi xúc biến, tức là hóa lỏng khi bị rung và chấn động do tác động cơ học, rồi sau khi tác động đó chấm dứt, chúng tự khôi phục lại một phần hoặc toàn phần trạng thái ban đầu với tốc độ nào đó.

Khi bị hong khô, cát chảy trở thành loại đất dính khá cứng sáng màu hơn so với trạng thái ban đầu và khó có thể bóp vụn bằng tay.

Điều này chứng tỏ cát chảy không chỉ chứa hạt bụi mà còn chứa một lượng hạt sét nhất định.

VII.2.2. Điều kiện phát sinh cát chảy

- Điều kiện về kết cấu của đất:

dễ phát sinh cát chảy.

- Điều kiện về dòng thấm:Igh = (D – 1)(1 – n)

- Trong đó: D là tỷ trọng của cát, n là độ rỗng của cát.- Nếu Ithực tế > Igiới hạn xảy ra cát chảy

VII.2.3. Biện pháp ngăn ngừa

- Khi xây dựng trong khu vực có cát chảy cần phải xác định: Sự phân bố và điều kiện thế nằm của chúng. Điều kiện địa mạo ở khu vực phân bố cát chảy. Thành phần tính chất cơ lý của cát chảy, đặc biệt là độ chặt kết cấu.

Trang 66 / 68


Đặc điểm địa chất thủy văn của khu vực có cát chảy, chiều sâu mực nước.- Một số biện pháp ngăn ngừa như hạ thấp mực nước ngầm, giảm áp lực thủy động. Có thể

dùng một hệ thống giếng, hố khoan, rãnh…; bảo vệ mái dốc, mái hố đất không bị nước chảy làm trôi đất.

VII.3. Hiện tượng xói ngầm đất đá VII.3.1. Khái niệm

- Hiện tượng xói mòn ngầm chủ yếu xảy ra trong cát rời rạc dưới tác dụng của dòng thấm làm cho những hạt nhỏ trong khối đất bị cuốn trôi đi khỏi lỗ rỗng giữa các hạt lớn, còn các hạt lớn thì vẫn giữ nguyên vị trí. Hiện tượng này làm cho bề mặt đất tụt xuống thành các hố giống như cái phễu.

- Hiện tượng xói ngầm này gây nguy hiểm cho các công trình thủy công. Nó thường phát sinh ở hạ lưu các cống, phát sinh trong bản thân đê, đập đất, khi các công trình làm việc với đầu nước cao, làm cho công trình bị rò rỉ dẫn đến hiện tượng trôi đất mãnh liệt, làm sụp đổ công trình. Ở các mái dốc thiên nhiên cũng có thể phát sinh xói ngầm và là một trong những nguyên nhân phát sinh dốc trượt.

VII.3.2. Điều kiện phát sinh xói ngầm

- Điều kiện về kết cấu của đất: Thành phần cấp phối hạt. Trong đất phải có 2 loại đường kính

hạt chiếm ưu thế và hay để phát sinh xói ngầm.

- Điều kiện về dòng thấm: Độ dốc giới hạn để các hạt cát bắt đầu bị đẩy đi được xác định theo công thức: Igh = (D – 1)(1 – n) + 0,5n

- Trong đó: D là tỷ trọng của cát, n là độ rỗng.Nếu Ithực tế > Igiới hạn xảy ra xói ngầm.

VII.3.3. Biện pháp ngăn ngừa

- Điều tiết dòng chảy, làm cho các công trình tiêu thoát nước, ngăn ngừa không cho nước chảy trong các tầng đất đá.

- Thiết bị tầng lọc đề phòng các hạt bị cuốn trôi. - Thay đổi kết cấu công trình để làm giảm tốc độ dòng ngầm dưới nền hay trong bản thân

công trình. - Dùng các biện pháp nhân tạo nhưng phương pháp keo kết bằng chất silic, nhựa đường để cải

tạo tính chất của đất đá.

VII.4. Hiện tượng các tơ VII.4.1. Khái niệm

- Cáctơ là hiện tượng địa chất tự nhiên sinh ra do tác dụng hòa tan của nước dưới đất và nước trên mặt trong các đá dễ hòa tan để tạo ra trên bề mặt và bên trong khối đá những hình thái đặc biệt như: hang động ngầm, sông ngầm, những hố trũng dạng phễu hoặc những giếng dạng phẳng bên trong khối đá.

- Do đó, làm kết cấu của đá thay đổi : khả năng thấm nước tăng và khả năng chịu lực của đá giảm.

- Đó là 2 vấn đề mà Địa chất công trình cần phải giải quyết khi xây dựng công trình trên vùng Cactơ.

Trang 67 / 68


VII.4.2. Điều kiện hình thành và phát triển cáctơ

- Gồm 4 điều kiện :o Các đá phải có tính hòa tan: bao gồm các muối khoáng NaCl, KCl, CaSO4, CaSO4.2H2O,

CaCO3, CaMg(CO3)2, v.v…o Hiện tượng cactơ phổ biến nhất trong các đá carbonate (đá vôi) vì loại đá này phổ biến nhất

trong vỏ Trái đất.o Các đá nứt nẽ: nhờ có các khe nứt nên nước mới vận động được và tạo được hình thái cactơ.o Nước phải có khả năng ăn mòn.Nước phải vận động: sự vận động của nước quyết định hình

thái và mức độ phát triển cactơ.- Nước vận động trong cactơ làm cho hình thái Cactơ khác nhau theo chiều sâu và thường

được chia làm 4 đới:o • Đới I: Đới bão hòa khí

Nước vận động chủ yếu theo phương thẳng đứng. Do đó hình thái cactơ là những giếng hình phễu hoặc thẳng đứng.

o • Đới II: Đới vận động theo mùa Về mùa khô, nước vận động theo phương thẳng đứng. Về mùa mưa, nước vận động

theo phương nằm ngang. Do đó hình thái cactơ là những giếng thẳng đứng hoặc những con sông ngầm.

o • Đới III: Đới bão hòa nước Nước vận động theo phương nằm ngang. Hình thái cactơ là những con sông ngầm.

Ở khu vực đáy sông nước vận động đi lên.o Đới IV: Đới vận động sâu

Nước vận động theo phương nằm ngang, hình thái cáctơ là những con sông ngầm. Càng về phía sông mức độ phát triển Karst càng tăng vì có sự hỗn hợp giữa 2 loại nước: nước ngầm và nước sông tạo ra một loại nước có khả năng ăn mòn.

VII.4.3. Điều tra nghiên cứu và xử lý tầng các tơ trong xây dựng

- Dùng biện pháp điều tiết dòng chảy và thiết bị tiêu nước để ngăn chặn không cho nước trên mặt và nước dưới đất chảy vào tầng đá bị Karst hóa nhằm hạn chế ngăn ngừa Karst phát triển.

- Phá vỡ đỉnh các hang hốc Karst. Đắp đá và đất sét vào những hang hốc Karst để ngăn nước chảy ra.

- Xây các tường chắn nước để ngăn nước từ các rảnh Karst.- Dùng xi măng keo kết đá ở nền công trình, phụt xi măng qua các hố khoan bịt kín các kẻ nứt

và hang hốc Karst tạo thành một màng không thấm tăng thêm cường độ của đá.

Trang 68 / 68

Giới thiệu về môn học ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH · Web...

Documents

Transcript of Giới thiệu về môn học ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH · Web...