Bài giảng ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH - Chương 3 Nước dưới đất pot

Ch¬ng iIi
NƯỚC DƯỚI ĐẤT
I. Khái niệm cơ bản về nước dưới đất
III. Tính toán cho các dòng thấm NDĐ
II. Các định luật thấm cơ bản của dòng ngầm
IV. Tính toán cho dòng thấm chảy công trình lấy nước tập trung
V. Kiểm tra ổn định đáy móng trong trường hợp nước áp lực
CHƯƠNG III. NƯỚC DƯỚI ĐẤTCHƯƠNG III. NƯỚC DƯỚI ĐẤT
Nước đại dương
Băng nước
Nước dưới đất
Nước hồ, sông, suối,
không khí, độ ẩm đất
Thủy quyển
Nước dưới đất
Nước hồ, hồ chứa
Nước bốc hơi
Nước sông
Nước ngọt trên Trái đất
Nước chứa trong
lỗ rỗng và khe
nứt của đất đá
dưới mặt đất
Khái niệm:
Mực nước
dưới đất
I. KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ NDĐ
1. Nguồn gốc hình thành NDĐ
 Nguồn gốc do thấm (ngấm) từ nước mưa, nước mặt, tưới …
 Nguồn gốc chôn vùi (trầm tích) hình thành ngay từ khi thành
tạo đất đá.

 Nguồn gốc ngưng tụ (sơ sinh) do hơi nước ngưng tụ trong các
lỗ rỗng, khe nứt của đất đá.
Tầng chứa nước là tầng đất đá chứa nước, thấm nước
và giữ được nước: đá nứt nẻ, đất cuội sỏi, đất cát.
Tầng cách nước là tầng đất đá không hoặc ít thấm
nước: đá liền khối, đất sét, đất sét pha.
Khái niệm về tầng chứa nước và tầng cách nước
Tầng nước không áp nằm gần mặt đất, có mặt thoáng
tự do và có đáy là tầng cách nước.
Tầng nước áp lực nằm giữa 2 tầng cách nước.
2. Các tầng chứa nước dưới đất
Tầng nước thổ nhưỡng (1)
Tầng nước trên (nước treo) (2)
Tầng nước ngầm (3)
Tầng nước áp lực (4)
Tầng nước khe nứt,
nước karst (5)
a. Nước thổ nhưỡng
Hình thành và tồn tại trong tầng thổ nhưỡng
Nguồn cung cấp: do hơi nước từ khí quyển, mao dẫn từ
dưới lên
Dạng nước mao dẫn
Chứa nhiều tạp chất, nhiễm bẩn
Động thái không ổn định
Điều hòa độ ẩm của đất
Có thể ăn mòn kết cấu công trình
tầng chứa nước
tầng cách nước
tầng chứa
nước treo

b. Tầng nước trên (nước treo)
Phân bố trên đáy cách nước cục bộ
Nguồn cung cấp: nước mưa, nước mặt thấm xuống hoặc nước
ngầm dâng lên
Trữ lượng nhỏ
Động thái không ổn định, phụ thuộc dòng ngấm, đáy
cách nước
Dễ nhiễm bẩn, gây khó khăn cho thi công
Cung cấp nước sinh hoạt (ở vùng bị nhiễm mặn)
c. Nước ngầm
Nằm trên tầng cách nước liên tục đầu tiên từ trên xuống
Nguồn cung cấp: Nước mưa, nước mặt thấm xuống hoặc từ
dưới sâu đi lên theo khe nứt.
Miền cung cấp và phân bố trùng nhau.
Động thái dao động mạnh
Dễ nhiễm bẩn
Trữ lượng lớn, phân bố rộng
Có thể khai thác sử dụng nhưng cần xử lý
Gây khó khăn cho thi công:
Nằm trong tầng chứa nước bị kẹp bởi 2 tầng cách nước
Nguồn cung cấp: nước mưa, nước mặt ngấm xuống.
Miền cung cấp và phân bố xa nhau.
d. Tầng nước áp lực
Động thái ổn định, ít nhiễm bẩn
Dễ gây bục hố móng công trình
Trữ lượng lớn, sử dụng tốt làm nước sinh hoạt
Tầng nước treo
Tầng nước ngầm
Tầng nước áp lực
Tầng cách nước

Tầng cách nước
Tầng nước khe nứt
Suối
hố sụt
phễu karst
mực nước ngầm
e. Tầng nước khe nứt và nước karst
Nằm trong các khe nứt của đá
• Động thái biến động, trữ lượng thường lớn
• Phụ thuộc nguồn gốc, kích thước khe nứt
• Độ chứa nước phụ thuộc nguồn cấp và mức độ,
đặc điểm khe nứt
• Thành phần hóa học biến đổi
Nước trong các khe nứt
Nằm trong các sông suối ngầm, hang động Karst
• Động thái, mực nước dao động mạnh
• Thành phần hóa học đa dạng
• Là nguồn cung cấp nước phong phú cho miền
núi
• Dễ bị nhiễm bẩn
• Gây trở ngại khi XD, khai mỏ
Nước Karst
Ion Cl
-
• dạng NaCl
Ion CO3
2-
, HCO
3
-

• do hòa tan đá carbonat
2 HCO
3
-
 CO
3
2-
+ CO
2
+H
2
O
3. Thành phần hoá học của NDĐ
Thành phần Ion
Ion SO
4
2-
• dạng H
2
SO
4
, CaSO
4
do hòa tan đá sunfat
Các Ion kim loại kiềm Na
+
, K
+
• thường đi kèm Cl
-

• hàm lượng cao  dấu hiệu nhiễm bẩn
Thành phần ion
• hàm lượng cao  nước chát
Ion kim loại kiềm thổ Ca
2+
, Mg
2+
• do hòa tan các đá giàu canxit, dolomit
CaCO
3
+ CO
2
+H
2
O  Ca
2+
+ 2HCO
3
-
MgCO
3
+ CO
2
+H
2
O  Mg
2+
+ 2HCO
3
-

Thành phần ion
• làm nước cứng
Ion H
+
• do phân li axit H
2
O  H
+
+ OH
-
• làm nước có tính axit
Thành phần ion
Ion NH
4+
, Fe
2+
, Fe
3+
• Độ pH là nồng độ ion H
+
trong nước
• pH = -lg[H
+
]
• Phân loại nước theo trị số pH
có tính axit mạnh < 5
có tính axit 5  7
trung tính 7
có tính kiềm 7  9
có tính kiềm mạnh > 9

Độ pH
Tổng hàm lượng các ion Ca
2+
, Mg
2+
trong nước
• Độ cứng tạm thời = tổng hàm lượng Ca
2+
, Mg
2+
kết tủa khi
đun sôi
• Độ cứng vĩnh cửu = tổng hàm lượng Ca
2+
, Mg
2+
không kết tủa
khi đun sôi
• Phân loại nước theo độ cứng (mgđl)
rất mềm < 1.5
mềm 1.5  3
hơi mềm 3  6
cứng 6  9
rất cứng > 9
Độ cứng
Tổng lượng muối hòa tan trong nước (g/l)
• Phân loại nước theo tổng độ khoáng hóa M (g/l)
nhạt < 1
khoáng hóa thấp 1  10
khoáng hóa cao 10  50

mặn > 50
Độ khoáng hóa (M)
Biểu thị thành phần hóa học nước
CO2
(g/l)
M
(g/l)
T
o
C
Các anion có hàm lượng >10% mgđl
Các cation có hàm lượng >10% mgđl
xếp theo thứ tự giảm dần
xếp theo thứ tự giảm dần
Công thức Kurlov