Bài giảng ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH - Chương 4 docx

HIỆN TƯỢNG PHONG HÓA
HIỆN TƯỢNG PHONG HÓA
ĐẤT ĐÁ
ĐẤT ĐÁ
Khái niệm
Khái niệm
Phong hóa đất đá là hiện tượng
Phong hóa đất đá là hiện tượng
biến đổi,
biến đổi,


phá hủy
phá hủy


tại
tại
chỗ
chỗ


đất đá
đất đá
ở phần trên cùng của vỏ Trái đất
ở phần trên cùng của vỏ Trái đất
do các
do các
tác nhân bên ngoài
tác nhân bên ngoài

(không khí, nước, sự biến đổi
(không khí, nước, sự biến đổi
nhiệt độ và hoạt động của sinh vật) làm đất đá thay đổi
nhiệt độ và hoạt động của sinh vật) làm đất đá thay đổi
thành phần, cấu trúc và trạng thái (thường cũng suy
thành phần, cấu trúc và trạng thái (thường cũng suy
giảm tính chất xây dựng).
giảm tính chất xây dựng).

Các tác nhân phong hóa
Các tác nhân phong hóa

Nước và chất hòa tan trong nước,
Nước và chất hòa tan trong nước,

Không khí (đặc biệt là oxi)
Không khí (đặc biệt là oxi)

Sự thay đổi nhiệt độ
Sự thay đổi nhiệt độ

Các quá trình kết tinh
Các quá trình kết tinh

Do sinh vật
Do sinh vật

I. Các kiểu phong hóa
I. Các kiểu phong hóa
Theo tác nhân gây ra phong hóa

Theo tác nhân gây ra phong hóa
và đặc điểm biến đổi đá gốc:
và đặc điểm biến đổi đá gốc:

Phong hóa vật lý
Phong hóa vật lý

Phong hóa hóa học
Phong hóa hóa học

Phong hóa sinh vật
Phong hóa sinh vật

1. Phong hóa vật lý
1. Phong hóa vật lý

Là sự phá huỷ đất đá dưới tác động vật
Là sự phá huỷ đất đá dưới tác động vật
lý, đá bị vỡ vụn nhưng không thay đổi
lý, đá bị vỡ vụn nhưng không thay đổi
thành phần hoá học và khoáng vật.
thành phần hoá học và khoáng vật.

Chủ yếu do dao động nhiệt độ, nước
Chủ yếu do dao động nhiệt độ, nước
đóng băng hoặc tan chảy, muối kết
đóng băng hoặc tan chảy, muối kết
tinh trong các khe nứt của đá.
tinh trong các khe nứt của đá.

Dưới tác dụng vật lý
Đá bị phá hủy, phân vụn
Không bị thay đổi thành phần hóa học, khoáng vật
dao động t
o
quá trình
đóng băng
quá trình tẩm
ướt, khô đi
muối kết
tinh
1. Phong hóa vật lý
1. Phong hóa vật lý

2. Phong hóa hóa học
2. Phong hóa hóa học

Là quá trình phá hủy đất đá do tác dụng hoá
Là quá trình phá hủy đất đá do tác dụng hoá
học giữa các khoáng vật của đất đá với
học giữa các khoáng vật của đất đá với
nước, không khí, các chất hóa học chứa
nước, không khí, các chất hóa học chứa
trong nước. Đất đá bị biến đổi về thành phần
trong nước. Đất đá bị biến đổi về thành phần
khoáng vật và hoá học.
khoáng vật và hoá học.

Các hình thức:
Các hình thức:


Hòa tan
Hòa tan

Ôxy hóa
Ôxy hóa

Thủy phân
Thủy phân

Thủy hóa
Thủy hóa

Tác dụng hóa học:
khí, nước, các chất hóa học
biến đổi đá:
Thành phần khoáng vật và hóa học biến đổi
Hòa tan ô xy hóa thủy phân thủy hóa
2. Phong hóa hóa học
2. Phong hóa hóa học

Tác dụng hòa tan
Nước có tính xâm thực: CO
2
, axit
hòa tan (rửa trôi) các khoáng vật dễ
hoà tan
23223
)HCO(CaCOOHCaCO ↔++

Tác dụng ô xy hóa
Phản ứng ô xy hóa làm thay đổi thành
phần hóa học của nhiều loại khoáng
vật thuộc tạo thành các ôxit
( )
O.nHOFeSOFeFeSO
232
3
424
→→
442222
FeSOSOHOnHnOFeS +→++
Limonit
Pyrit

Tác dụng thủy phân
Khoáng vật (lớp silicat, alumosilicat) dưới tác
dụng phân giải của nước  thành khoáng
vật mới
[ ]
( )
[ ]
3222104
8
42283
COKOnHSiOOSiOHAlOnHCOOAlSiK ++→++
cường độ thấp
hơn, ổn định với
phong hóa hơn
Orthorlas

Kaolinit Opal Potat

Tác dụng thủy hóa
Khoáng vật hấp thụ nước  khoáng vật mới
O.2HCaSOO2HCaSO
2424
=+
Thạch cao
khan
Thạch cao

Phong hóa hóa học
Phong hóa vật lý
Do thế giới sinh vật
3. Phong hóa sinh vật
3. Phong hóa sinh vật

III. Tầng tàn tích và các
III. Tầng tàn tích và các
đặc điểm ĐCCT của nó
đặc điểm ĐCCT của nó

Tầng tàn tích: do quá trình phong
Tầng tàn tích: do quá trình phong
hóa, đá bị biến đổi thành đất, sau khi
hóa, đá bị biến đổi thành đất, sau khi
hình thành chưa bị di rời mà nằm tại
hình thành chưa bị di rời mà nằm tại
chỗ trên mặt đá gốc.
chỗ trên mặt đá gốc.


Vỏ phong hóa: càng xuống sâu, mức
Vỏ phong hóa: càng xuống sâu, mức
độ phong hóa càng yếu
độ phong hóa càng yếu


hình thành
hình thành
các tầng tàn tích (phân đới)
các tầng tàn tích (phân đới)

1. Đới thổ nhưỡng
2. Đới vỡ mịn
3. Đới vỡ dăm
4. Đới dạng khối
5. Đới nguyên thể
Đá mác ma Đá trầm tích
III. Tầng tàn tích và các
III. Tầng tàn tích và các
đặc điểm ĐCCT của nó
đặc điểm ĐCCT của nó

Một vài hình ảnh ví dụ
Một vài hình ảnh ví dụ




1.

1.
Những vấn đề cần nghiên cứu
Những vấn đề cần nghiên cứu

Mức độ phong hóa
Mức độ phong hóa
Dùng hệ số phong hoá k
Dùng hệ số phong hoá k
ph
ph


k
k
ph
ph
= 1
= 1
®¸ kh«ng bÞ phong ho¸
®¸ kh«ng bÞ phong ho¸
k
k
ph
ph
= 1 - 0,9
= 1 - 0,9
®¸ phong ho¸ nhÑ
®¸ phong ho¸ nhÑ
k
k

ph
ph
= 0,9 - 0,8
= 0,9 - 0,8
®¸ phong ho¸ võa
®¸ phong ho¸ võa
k
k
ph
ph
<0,8
<0,8
®¸ phong ho¸ m¹nh
®¸ phong ho¸ m¹nh

Tốc độ phong hóa: dựa vào bề dày, mức độ biến đổi,
Tốc độ phong hóa: dựa vào bề dày, mức độ biến đổi,
thời gian.
thời gian.

Tác nhân gây phong hóa
Tác nhân gây phong hóa
IV. Nghiên cứu và xử lý phong hoá trong xây dựng
IV. Nghiên cứu và xử lý phong hoá trong xây dựng
dg
ph
ph
k
γ
γ

=

2.
2.
Các biện pháp xử lý hiện tượng phong hoá
Các biện pháp xử lý hiện tượng phong hoá

Chọn địa điểm xây dựng
Chọn địa điểm xây dựng

Bóc bỏ toàn bộ hoặc một phần tầng phong hóa
Bóc bỏ toàn bộ hoặc một phần tầng phong hóa

Bảo vệ đất đá khỏi các tác nhân phong hóa bằng
Bảo vệ đất đá khỏi các tác nhân phong hóa bằng
cách che phủ bằng VL chống phong hoá.
cách che phủ bằng VL chống phong hoá.

Cải tạo tầng phong hóa bằng các biện pháp: phun xi
Cải tạo tầng phong hóa bằng các biện pháp: phun xi
măng, phun dung dịch sét…
măng, phun dung dịch sét…

Trung hòa các nhân tố gây phong hóa
Trung hòa các nhân tố gây phong hóa
IV. Nghiên cứu và xử lý phong hoá trong
IV. Nghiên cứu và xử lý phong hoá trong
xây dựng
xây dựng