ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH - CHƯƠNG 4- NƯỚC DƯỚI ĐẤT pptx

CHƯƠNG 4- NƯỚC DƯỚI ĐẤT
4.1 Nguồn gốc nước dưới đất :
Có 3 nguồn gốc
+ Do khí quyển (thấm) : Đây là nguồn gốc chủ yếu .
Mưa (hàm lượng khoáng hóa thấp) nước mặt
(sông, hồ . . ) hòa tan (khoáng vật), phản ứng hóa
học, phân hủy sinh vật . . . . thành phần hóa học đa
dạng.
+ Do trầm tích (biển, vịnh . .) :
Biển, vịnh . . . (nhiều nước) tích đọng (theo
đất đá) thành phần chứa nhiều Na
+
, Cl
-
, Mg
2+
,
SO
4
2-
và các nguyên tố khác.
CHƯƠNG 4- NƯỚC DƯỚI ĐẤT
4.1 Nguồn gốc nước dưới đất :
+ Do macma (nguyên sinh) : thứ yếu
Macma nguội lanh nhả nước, cung cấp cho NDĐ
+ Do biến chất (thứ sinh) :
Đất đá có trước (giàu nước) nhiệt độ cao, áp lực lớn
(quá trình biến chất) nhả nước, cung cấp cho NDĐ
CHƯƠNG 4- NƯỚC DƯỚI ĐẤT
4.2 Một số đặc tính của nước dưới đất :
4.2.1 Tính chất vật lý :

* Trọng lượng riêng : Thông thường có trọng lượng
riêng 
n
> 1 (g/cm
3
), giá trị này thường thể hiện mức độ
khoáng hóa của nước dưới đất.
* Màu : Thể hiện sự có mặt của các ion hòa tan có
chỉ thị màu, các tạp chất
Nước có độ cứng cao màu xanh da trời
Nước giàu Fe
2+
, Fe
3+
màu xanh lục.
Nước chứa nhiều hữu cơ (tạp chất) phớt vàng.
CHƯƠNG 4- NƯỚC DƯỚI ĐẤT
4.2 Một số đặc tính của nước dưới đất :
4.2.1 Tính chất vật lý :
* Mùi : Thể hiện các chất khí hòa tan có chỉ thị mùi.
Khí H
2
S mùi đặc trưng (hơi thối)
* Vị : Do các ion có chỉ thị vị :
Fe
2+
, Fe
3+
tanh.
Cl

-
mặn
* Nhiệt độ : Thường thể hiện độ sâu tồn tại của tầng chứa
nước.
Ngoài ra, còn có một số tính chất khác : Dẫn điện, phóng xạ . . . .
CHƯƠNG 4- NƯỚC DƯỚI ĐẤT
4.2 Một số đặc tính của nước dưới đất :
4.2.2 Tính chất hóa học :
* Các đơn vị thể hiện thành phần hóa học :
+ Đơn vị trọng lượng ion- g/l, mg/l.
+ Đơn vị đương lượng ion- gđl/l (geq/l), mgđl/l
(mgeq/l)
+ Đơn vị phần trăm đương lượng- %đl (%eq)
CHƯƠNG 4- NƯỚC DƯỚI ĐẤT
4.2 Một số đặc tính của nước dưới đất :
4.2.2 Tính chất hóa học :
* Các đơn vị thể hiện thành phần hóa học :
+ Đơn vị trọng lượng ion- g/l, mg/l.
+ Đơn vị đương lượng ion- gđl/l (geq/l), mgđl/l
(mgeq/l)
+ Đơn vị phần trăm đương lượng- %đl (%eq)
CHƯƠNG 4- NƯỚC DƯỚI ĐẤT
4.2 Một số đặc tính của nước dưới đất :
4.2.2 Tính chất hóa học :
* Biểu diễn thành phần hóa học dưới dạng công
thức Cuốc-lốp (Kurlov) :
Với :
K : Khí hòa tan (g/l) theo thứ tự giảm dần.
M : Độ tổng khoáng hóa (g/l)
A : Các ion âm (-) ≥ 10% đl, theo thứ tự giảm dần.

B : Các ion dương (+) ≥ 10% đl, theo thứ tự giảm dần.
T : Nhiệt độ mẫu nước (
0
C)
pH : Độ pH
pHT
B
A
MK
CHƯƠNG 4- NƯỚC DƯỚI ĐẤT
4.2 Một số đặc tính của nước dưới đất :
4.2.2 Tính chất hóa học :
* Biểu diễn thành phần hóa học dưới dạng công thức
Cuốc-lốp (Kurlov) :
Tên của mẫu nước được gọi theo ion
từ âm đến dương, hàm lượng giảm đần và các ion có
hàm lượng <25%đl thì sẽ không được gọi.
Ví dụ :
pHT
B
A
MK
2
0
4
2 2
2
48 24
0.21 0.16 1.3 32 6
54 31

Cl SO
CO H S M T pH
Na Ca
 
 
Tên nước : Nước thuộc loại : Clorua-Natri-Canxi
CHƯƠNG 4- NƯỚC DƯỚI ĐẤT
4.2 Một số đặc tính của nước dưới đất :
4.2.2 Tính chất hóa học :
* Độ pH : pH = - lg[H
+
]
Nước trung tính : mức độ phân ly
[H
+
] = [OH
-
] = 10
-7
pH = 7
pH < 5 : Nước có tính axit mạnh.
pH = (5-7) : Nước có tính axit.
pH = (7-9) : Nước có tính kiềm.
pH > 9 : Nước có tính kiềm mạnh
CHƯƠNG 4- NƯỚC DƯỚI ĐẤT
4.2 Một số đặc tính của nước dưới đất :
4.2.2 Tính chất hóa học :
* Độ cứng :
Độ cứng tổng cộng : Tổng hàm lượng các ion Ca
2+

và
Mg
2+
có trong mẫu nước, trong xây dựng, thông thường
đánh giá theo độ cứng này :
- Nước rất mềm : độ cứng < 1.5 mgđl/l (mgeq/l)
- Nước mềm : độ cứng = (1.5 - 3) mgđl/l (mgeq/l)
- Nước hơi mềm : độ cứng = (3 - 6) mgđl/l (mgeq/l)
- Nước cứng : độ cứng = (6 - 9) mgđl/l (mgeq/l)
- Nước rất cứng : độ cứng > 9 mgđl/l (mgeq/l)
CHƯƠNG 4- NƯỚC DƯỚI ĐẤT
4.2 Một số đặc tính của nước dưới đất :
4.2.2 Tính chất hóa học :
* Độ tổng khoáng hóa (M) :
Là tổng các chất hòa tan trong nước, thông thường xác
định bằng lượng căn khô sao khi chưng khô mẫu nước
(lượng cặn khô)
Nước siêu nhạt : M < 0.2 g/l
Nước nhạt : M = (0.2 - 1.0) g/l
Nước lợ : M = (1 - 3) g/l
Nước hơi mặn : M = (3 - 10) g/l
Nước mặn : M = (10 - 35) g/l
Nước muối : M > 35 g/l
CHƯƠNG 4- NƯỚC DƯỚI ĐẤT
4.2 Một số đặc tính của nước dưới đất :
4.2.2 Tính chất hóa học :
* Tính ăn mòn :
+ Ăn mòn ion SO
4
2-

:
SO
4
2-
< 50 mg/l : Ăn mòn rất yếu (bỏ qua)
SO
4
2-
= (50-250) mg/l : Ăn mòn yếu
SO
4
2-
= (250-300) mg/l : Ăn mòn trung bình
SO
4
2-
> 300 mg/l : Ăn mòn mạnh
CHƯƠNG 4- NƯỚC DƯỚI ĐẤT
4.2 Một số đặc tính của nước dưới đất :
4.2.2 Tính chất hóa học :
* Tính ăn mòn :
+ Ăn mòn khí CO
2
:
Lượng khí CO
2
hòa tan trong nước (tổng cộng) có thể
bao gồm : CO
2
ăn mòn và CO

2
cân bằng.
Việc xác định CO
2
cân bằng là dựa vào hàm lượng CO
3
-
trong mẫu nước
Việc xác định CO
2
ăn mòn bằng cách lấy CO
2
tổng cộng
trừ CO
2
cân bằng.
Sự có mặt CO
2
ăn mòn (>0) nói lên khả năng ăn mòn
CHƯƠNG 4- NƯỚC DƯỚI ĐẤT
4.2 Một số đặc tính của nước dưới đất :
4.2.3 Các dạng tồn tại :
Nước trong nền đất đá có thể ở cả 3 trạng thái : rắn,
lỏng và hơi.
Nước có thể được liên kết với các hạt đất đá ở dưới
các dạng : liên kết trong mạng tinh thể các khoáng vật
(mặt trong) với số lượng tùy thuộc vào loại khoáng vật.
Nước liên kết trên bề mặt của các hạt keo
(d<0.002mm) (nước liên kết vật lý- do lực hút tĩnh điện)
Nước mao dẫn, nước tự do (vận động theo thế

năng của trọng lực
CHƯƠNG 4- NƯỚC DƯỚI ĐẤT
4.2 Một số đặc tính của nước dưới đất :
4.2.3 Các dạng tồn tại :
Nước liên kết mặt trong : Nước này không tính trong độ
ẩm của nền đất đá ( CaSO
4
.2H
2
O; Fe
2
O
3
.nH2O)
Nước liên kết mặt ngoài : Chủ yếu do sự phân cực bề
mặt của hạt keo tạo nên lực hút tĩnh điện.
+
+
+
+
-
-
-
OH
-
H+
H+ OH
-
Hạt keo
Hạt

keo
CHƯƠNG 4- NƯỚC DƯỚI ĐẤT
4.2 Một số đặc tính của nước dưới đất :
4.2.3 Các dạng tồn tại :
Nước liên kết mặt ngoài : được chia thành 2 loại : liên
kết mạnh (nước hấp phụ) và liên kết yếu (nước màng
mỏng).
Nước liên kết mạnh được hấp phụ ngay sát bề mặt của
các hạt keo, với bề dày
từ 11 đến 23 phân tử.Đối với
đất sét chiếm vào khoảng (10-20)%,
đất sét pha (5-7)%, cát khoảng 0.5%
Nước này được tính vào độ ẩm của đất.
Hạt
keo
Yếu
Mạnh
CHƯƠNG 4- NƯỚC DƯỚI ĐẤT
4.2 Một số đặc tính của nước dưới đất :
4.2.3 Các dạng tồn tại :
Nước liên kết mặt ngoài : được chia thành 2 loại : liên
kết mạnh (nước hấp phụ) và liên kết yếu (nước màng
mỏng).
Nước liên kết yếu được hấp phụ ngay sát bề mặt ngoài
của lớp nước hấp phụ, khi các hạt có
bề dày màng mỏng khác nhau mà
chúng tiếp xúc nhau thì các phân tử
nước có khả năng dịch chuyển sang
màng mỏng hơn (truyền màng)
Hạt

keo
Yếu
Mạnh
CHƯƠNG 4- NƯỚC DƯỚI ĐẤT
4.2 Một số đặc tính của nước dưới đất :
4.2.3 Các dạng tồn tại :
Sự có mặt của loại nước liên kết vật lý (mặt
ngoài) là cho đất (đất dính) có các tính chất đặc biệt :
trương nở, dính, dẻo, khả năng thấm kém . . .
Trương nở
Giảm kích thước
hiệu quả của lổ
hổng nên làm giảm
khả năng thấm của
đất
CHƯƠNG 4- NƯỚC DƯỚI ĐẤT
4.2 Một số đặc tính của nước dưới đất :
4.2.4 Phân loại nước dưới đất :
Trong xây dựng, thông thường phân loại nước dưới
đất theo điều kiện thế nằm (đặc điểm phân bố)
4.2.4.1 Các tầng chứa nước
Trong nền đất đá, việc các tầng có khả năng cho
phép nước tự do đi qua nó mà chia ra : tầng chứa nước
(cát, sỏi, đá cứng nứt nẻ . . .) và tầng cách nước (sét
cứng, sét pha, đá cứng nguyên khối . . . )
CHƯƠNG 4- NƯỚC DƯỚI ĐẤT
4.2 Một số đặc tính của nước dưới đất :
4.2.4 Phân loại nước dưới đất :
4.2.4.1 Các tầng chứa nước
Đới thông khí

Tầng chứa nước không áp
Tầng chứa nước có áp
Tầng
cách
nước
Mực nước ngầm
Mực áp lực
CHƯƠNG 4- NƯỚC DƯỚI ĐẤT
4.2 Một số đặc tính của nước dưới đất :
4.2.4 Phân loại nước dưới đất :
4.2.4.2 Phân loại nước dưới đất theo điều kiện phân bố
Đới thông khí
Tầng chứa nước không áp
Tầng chứa nước có áp
Tầng
cách
nước
Nước thổ nhưỡng Nước thượng tầng
Nước không áp
Nước có áp
CHƯƠNG 4- NƯỚC DƯỚI ĐẤT
4.2 Một số đặc tính của nước dưới đất :
4.2.4 Phân loại nước dưới đất :
4.2.4.2 Phân loại nước dưới đất theo điều kiện phân bố
Đới thông khí
Tầng
cách
nước
Nước thổ nhưỡng Nước thượng tầng
Nước không áp

Nước có áp
1- Nước thổ nhưỡng :
Nước tồn tại trong đới thổ
nhưỡng do sinh vật giữ
lại, nước mao dẫn treo . .
Chất lượng thường
nhiễm bẩn, trữ lượng
không ổn định . . .
CHƯƠNG 4- NƯỚC DƯỚI ĐẤT
4.2 Một số đặc tính của nước dưới đất :
4.2.4 Phân loại nước dưới đất :
4.2.4.2 Phân loại nước dưới đất theo điều kiện phân bố
Đới thông khí
Tầng
cách
nước
Nước thổ nhưỡng Nước thượng tầng
Nước không áp
Nước có áp
2- Nước thượng tầng :
Nước tồn tại do đặc điểm
của các thấu kính cách
nước nằm trên mực nước
ngầm, chất lượng và trữ
lượng không ổn định, gây
khó khăn cho việc đánh
giá đặc điểm nền
CHƯƠNG 4- NƯỚC DƯỚI ĐẤT
4.2 Một số đặc tính của nước dưới đất :
4.2.4 Phân loại nước dưới đất :

4.2.4.2 Phân loại nước dưới đất theo điều kiện phân bố
Đới thông khí
Tầng
cách
nước
Nước không áp
Nước có áp
3- Nước không áp :
Chứa trong tầng có giới
hạn dưới là đáy cách
nước, giới hạn trên là mặt
thoáng (áp lực thủy tĩnh
bằng 0), bề dày từ vài m
đến hơn vài chục m.
CHƯƠNG 4- NƯỚC DƯỚI ĐẤT
4.2 Một số đặc tính của nước dưới đất :
4.2.4 Phân loại nước dưới đất :
4.2.4.2 Phân loại nước dưới đất theo điều kiện phân bố
Đới thông khí
Tầng
cách
nước
Nước có áp
4- Nước có áp (actêzi) :
Chứa trong tầng có giới
hạn dưới và trên là tầng
cách nước (áp lực thủy
tĩnh ở giới hạn trên khác
0), chất lượng và trữ
lượng nước ổn định