Chương 5: Nước dưới đất và ảnh hưởng của nó đến xây dựng công trình môn Địa chất công trình | Trường Đại học Thủy Lợi

Chương 5
NƯỚC DƯỚI ĐẤT VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA
NÓ ĐẾN XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH Nội dung 1
Các dạng tồn tại của nước ở trong đất, đá 2
Các tầng chứa nước dưới đất 3
Vận động của nước dưới đất
Các ảnh hưởng xấu của nước dưới đất 4
với xây dựng công trình
¤ 5.1. TRẠNG THÁI VÀ DẠNG TỒN
TẠI CỦA NƯỚC TRONG ĐẤT ĐÁ Nước chứa trong lỗ rỗng và khe nứt của đất đá dưới Mực nước dưới đất mặt đất
1. Nước ở trạng thái hơi, tồn tại trong các lỗ rỗng,
kẽ nứt trong đới thông khí 2. Nước tự do: • Nước mao dẫn • Nước trọng lực • Nước bất động
3. Nước liên kết vật lý - được hút và giữ lại trong
đất đá nhờ lực hút tĩnh điện và lực hút phân tử
4. Nước liên kết hoá học - tham gia vào thành phần hạt dưới dạng gốc OH-
5. Nước kết tinh - tham gia vào thành phần hạt dưới dạng phân tử nước
vNước tự do, nước liên kết vật lý nằm ngoài hạt, bị
đẩy ra khỏi đất đá khi nung đến 1050C
vCác loại nước này là thành phần gây nên độ ẩm của đất đá
vSự có mặt và lượng chứa của các loại nước này
làm thay đổi tính chất xây dựng của đất đá
vNước trọng lực vận động trong đất đá gây nên các
hiện tượng địa chất bất lợi cho xây dựng công trình
vNước kết tinh và nước kết hợp hoá học nằm bên
trong hạt, tức là tham gia vào thành phần của hạt đất đá.
vNước kết tinh tham gia dưới dạng phân tử nước, ví
dụ: CaSO .2H O, Na CO .10H O, bị đẩy ra khỏi 4 2 2 3 2
hạt khi nung đến 250 - 3000C
vNước kết hợp hoá học tham gia vào mạng tinh thể
khoáng vật của đất đá dưới dạng gốc OH-, ví dụ,
Al (OH) , Al (OH) SiO , bị đẩy ra khỏi hạt khi 2 3 2 2 3
nung 300 đến 13000C. Khi đó mạng tinh thể bị phá hủy hoàn toàn Chú ý
Đối với xây dựng công trình chúng ta quan tâm
đến nước liên kết vật lý, nước tự do
Yêu cầu khi học
vCác loại nước tồn tại trong đất đá, vị trí tồn tại
(trong hoặc ngoài hạt) và cách thức tồn tại (lực
hút tĩnh điện và phân tử, trong mạng tinh thể)
vHiểu được loại nước nào ảnh hưởng đến tính
chất của đất, loại nước nào là thành phần độ
ẩm của đất đá, loại nước nào gây nên các hiện
tượng địa chất bất lợi cho xây dựng
vHiểu và nhớ được các mốc nhiệt độ mà các
loại nước bị đẩy ra khỏi đất đá và giải thích
được sự liên quan giữa chúng và các mốc nhiệt độ đó
¤ 5.2. CÁC TẦNG CHỨA NƯỚC DƯỚI ĐẤT
Khái niệm tầng chứa nước và tầng nước dưới đất
vTầng chứa nước - tầng đất đá chứa nước, có các tính chất:
•Tính thấm, đặc trưng bởi hệ số thấm
•Tính nhả nước, đặc trưng bởi hệ số nhả nước
•Tính mao dẫn, đặc trưng bởi chiều cao mao dẫn
Đối ngược với tầng chứa nước là tầng cách nước
vTầng nước dưới đất - tầng phân bố của nước
dưới đất, có các thông số:
•Hệ số thấm, K m/ngđ, m/s
•Hệ số nhả nước, µ = V /V n
•Hệ số dẫn nước, T = Km, m2/ngđ
•Hệ số truyền mực nước; a = Kh/µ
Phân biệt đại lượng đặc trưng tính chất của tầng chứa nước và thông số địa
chất thuỷ văn của tầng nước dưới đất tầng chứa nước treo tầng cách nước tầng chứa nước
Các tầng chứa nước dưới đất
1. Tầng nước thổ nhưỡng 2. Tầng nước ngầm 3. Nước tầng trên
4. Tầng nước giữa tầng
5. Nước trong hang động karst và đứt gãy kiến tạo lớn
1. Tầng nước thổ nhưỡng
vLà nước chứa trong tầng đất thổ nhưỡng,
phân bố ngay sát mặt đất
vBản chất là nước mao dẫn
vTrữ lượng không nhiều và chất lượng xấu
vKhông khai thác sử dụng, không ảnh
hưởng đến xây dựng công trình, ngoại trừ có thể gây ăn mòn móng
2. Tầng nước ngầm vLà nước trọng lực
vPhân bố trên các đáy cách nước liên tục kể từ mặt
đất. Tầng chứa nước ngầm có 3 đới là bão hoà, mao dẫn, thông khí
vĐộng thái thay đổi theo mùa
vĐược cung cấp do mưa, nước mặt thấm xuống; tiêu
thoát ra các sông hồ, bốc hơi
vMiền cung cấp, miền phân bố, miền thoát trùng nhau.
vTrữ lượng lớn, chất lượng tốt, là nguồn khai thác sử
dụng; có thể gây bất lợi cho xây dựng công trình
3. Nước tầng trên
vLà nước trọng lực chứa trên các thấu kính cách
nước cục bộ trong đới thông khí
vĐộng thái thay đổi theo mùa
vĐược cung cấp do mưa, nước mặt thấm xuống;
tiêu thoát do thấm xuống tầng nước ngầm, bốc hơi
vMiền cung cấp, miền phân bố, miền thoát trùng nhau
vTrữ lượng nhỏ, chất lượng xấu, không khai thác
sử dụng; có thể gây bất lợi cho xây dựng công trình
4. Nước giữa tầng
vLà nước trọng lực, có thể có áp hoặc không áp
vPhân bố trong tầng chứa nước kẹp giữa hai tầng cách nước vĐộng thái năm
vMiền cung cấp, miền phân bố, miền thoát không trùng nhau
vTrữ lượng lớn, chất lượng tốt, là nguồn khai
thác sử dụng; có thể gây bất lợi cho công trình nếu khai thác quá mức
5. Nước trong hang kast và đứt gãy kiến tạo
vLà nước trọng lực phân bố trong các hang và
đứt gãy có hình dạng bất định
vVận động không có quy luật nhất định nên
được xếp vào chung một loại
vĐộng thái có thể theo mùa hoặc theo ngày
vĐược cung cấp do mưa, nước mặt thấm xuống;
tiêu thoát ra các sông hồ
vTrữ lượng lớn, chất lượng nước trong đứt gãy
tốt, trong hang karst là nước cứng, có thể khai
thác sử dụng; có thể gây bất lợi cho xây dựng công trình ngầm tầng nước treo tầng nước ngầm tầng cách nước
nước giữa tầng không áp Sông tầng cách nước
nước giữa tầng có áp tầng cách nước phễu karst Suối hố sụt mực nước ngầm