CHƯƠNG 5 nước dưới đất và những ảnh hưởng của nó tới công trình

Chương 5
NƯỚC DƯỚI ĐẤT VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA
NÓ ĐẾN XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH


N ội 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
với xây dựng công trình

4


⁄ 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
mặt đất

Mực nước
dưới 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 OH5. Nước kết tinh - tham gia vào thành phần hạt dưới
dạng phân tử nước


v Nước tự do, nước liên kết vật lý nằm ngoài hạt, bị
đẩy ra khỏi đất đá khi nung đến 1050C
v Các loại nước này là thành phần gây nên độ ẩm
của đất đá
v Sự có mặt và lượng chứa của các loại nước này
làm thay đổi tính chất xây dựng của đất đá
v Nước trọng lực vận động trong đất đá gây nên các
hiện tượng địa chất bất lợi cho xây dựng công
trình


v Nước kết tinh và nước kết hợp hoá học nằm bên
trong hạt, tức là tham gia vào thành phần của hạt

đất đá.
v Nước kết tinh tham gia dưới dạng phân tử nước, ví
dụ: CaSO4.2H2O, Na2CO3.10H2O, bị đẩy ra khỏi
hạt khi nung đến 250 - 3000C
v Nước kết hợp hoá học tham gia vào mạng tinh thể
khoáng vật của đất đá dưới dạng gốc OH-, ví dụ,
Al2(OH)3, Al2(OH)2SiO3, bị đẩy ra khỏi hạt khi
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


Yê u cầu k hi học

v Các 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)
v Hiểu 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
v Hiểu 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

v Tầng 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

v Tầng 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 = Vn/V
•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
v Là nước chứa trong tầng đất thổ nhưỡng,
phân bố ngay sát mặt đất
v Bản chất là nước mao dẫn
v Trữ lượng không nhiều và chất lượng xấu
v Không khai thác sử dụng, không ảnh
hưởng đến xây dựng công trình, ngoại trừ
có thể gây ăn mòn móng


2. Tầng nước ngầm
v Là nước trọng lực
v Phân 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
v Động thái thay đổi theo mùa
v Được cung cấp do mưa, nước mặt thấm xuống; tiêu
thoát ra các sông hồ, bốc hơi
v Miền cung cấp, miền phân bố, miền thoát trùng
nhau.

v Trữ 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
v Là nước trọng lực chứa trên các thấu kính cách
nước cục bộ trong đới thông khí
v Động thái thay đổi theo mùa
v Được cung cấp do mưa, nước mặt thấm xuống;
tiêu thoát do thấm xuống tầng nước ngầm, bốc
hơi
v Miền cung cấp, miền phân bố, miền thoát trùng
nhau
v Trữ lượng nhỏ, chất lượng xấu, không khai thác
sử dụng; có thể gây bất lợi cho xây dựng công
trình


4. Nước giữa tầng
v Là nước trọng lực, có thể có áp hoặc không áp
v Phân bố trong tầng chứa nước kẹp giữa hai
tầng cách nước
v Động thái năm
v Miền cung cấp, miền phân bố, miền thoát
không trùng nhau
v Trữ 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
v Là nước trọng lực phân bố trong các hang và
đứt gãy có hình dạng bất định
v Vận động không có quy luật nhất định nên
được xếp vào chung một loại
v Động thái có thể theo mùa hoặc theo ngày
v Được cung cấp do mưa, nước mặt thấm xuống;
tiêu thoát ra các sông hồ
v Trữ 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


Cá c yê u cầu k hi học

v Hiểu được tầng đất đá chứa nước, tầng cách nước,
tầng nước dưới đất, các đặc trưng tính chất của
tầng chứa nước, các thông số địa chất thuỷ văn
của tầng nước dưới đất
v Phân biệt được thông số địa chất thuỷ văn của
tầng nước dưới đất và đại lượng đặc trưng tính
chất của tầng chứa nước
v Đối với mỗi tầng chứa nước phải hiểu:
- Loại nước gì
- Đặc điểm phân bố
- Động thái
- Trữ lượng, chất lượng
- Khả năng khai thác - Ảnh hưởng đến XDCT


⁄ 5.3. VẬN ĐỘNG CỦA NƯỚC
DƯỚI ĐẤT


1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM LIÊN QUAN ĐẾN THẤM

v Sự thấm: Sự di chuyển của nước dưới đất trong các
khe nứt, lỗ hổng ở đới bão hòa của đất đá
v Môi trường thấm: các khe nứt, lỗ hổng của đất đá

mà nước thấm qua được
§ Môi trường thấm đồng nhất
§ Môi trường thấm không đồng nhất
v Đường dòng: là đường mà theo đó nước vận động.
Đường dòng có thể song song hoặc không song song
v Đường đẳng áp: là họ các đường vuông góc với các
đường dòng. Hệ thống các đường đẳng áp và đường
dòng tạo thành lưới thủy động lực học của nước dưới
đất


v Dòng thấm phẳng: Các đường dòng song song với
nhau và song song với mặt phẳng nào đó.
v Dòng thấm tầng: Các đường dòng song song với
nhau tạo thành một dòng liên kết.
• Khi vận tốc không lớn
• Phần lớn nước dưới đất vận động theo quy luật
này
v Dòng thấm rối: Dòng thấm có các đường dòng rối
loại, đứt đoạn, cắt nhau, dòng thấm bị xáo trộn, tính
liên kết dòng bị phá hủy
• Khi vận tốc lớn
• Nước trong các khe nứt, hang động lớn có áp
lực cột nước cao


v Dòng thấm ổn định: Các yếu tố đặc trưng của
dòng thấm (vận tốc, lưu lượng, mực nước,
gradient thủy lực…) không biến đổi theo thời
gian.

v Dòng thấm không định: Các yếu tố đặc trưng
của dòng thấm biến đổi theo thời gian.
v Lưu lượng thấm Q: lượng chất lỏng thấm qua
tiết diện ướt của dòng thấm trong một đơn vị thời
gian.
v Lưu lượng đơn vị q: lưu lượng qua tiết diện có
chiều rộng là đơn vị là 1m.