đại chất công trình chương 5

CHƯƠNG 5.
NƯỚC DƯỚI ĐẤT
Khi chuyển động trong các lỗ rỗng, nước dưới đất gây
trở ngại cho việc thi công và điều kiện làm việc công
trình: gây ngập hố móng, đẩy trồi và gây mất ổn định
hố đào, cáy chảy,...
Các chất hóa học trong nước dưới đất có thể gây ăn
mòn và phá hoại các cấu kiện bê tông.


 Chỉ

tiêu đặc trưng cho khả năng thoát nước của đất
đá là độ thoát nước :
 = Vwr / V
Với: Vwr – thể nước có thể thoát ra tự do khỏi lỗ rỗng của
đất; V- thể tích đất.
Đối với đất sét:   0; đối với đất cát, cuội sỏi:   n.
 Hệ tầng đất đá bở rời hoặc nứt nẻ chứa đầy nước
trọng lực được gọi là tầng chứa nước hoặc lớp
chứa nước.
 Hệ tầng đất đá thấm nước yếu hoặc không thấm
được gọi là tầng cách nước. Ngoài các lớp đá cứng,
các lớp sét cứng, nửa cứng được xem là tầng
không thấm nước.
5.1. CÁC TÍNH CHẤT CHỨA NƯỚC CỦA ĐẤT ĐÁ


 Tính

chất hóa học của nước thể hiện thông qua các

ion có trong nước.
Các nguyên tố và ion đóng vai trò chủ yếu: Cl-, HCO3-,
SO42-, CO32-, Ca2+, Mg2+, Na+, K+.
Độ pH:
pH = - lg[H+]
 Ở đây: [H+] – nồng độ của ion H+.
Độ cứng là tính chất của nước có chứa những hợp chất
hòa tan của Ca2+ và Mg2+.
Độ khoáng hóa là tổng số các ion, các phân tử và các hợp
chất khác với hàm lượng g/l.

5.2.1. Chất lượng nước dưới đất


 Trữ

lượng tĩnh: Qt = V
 Trữ lượng động: Qd = K A J = K H J B.
Trong đó: K – Hệ số thấm của đất đá;
A – tiết diện dòng thấm;
H – chiều cao dòng thấm;
B – bề rộng dòng thấm;
J – gradient thấm tự nhiên.
- Trữ lượng khai thác Qkt.

5.2.2. Trữ lượng nước dưới đất


 Số

mg của một đương lượng là tỷ số của nguyên tử
lượng (phân tử lượng) và hoá trị.

 Để

chuyển các kết quả phân tích dưới dạng mg/l thành
dạng đương lượng mg, chia lượng mg/l cho số mg của
đương lượng của chúng.

5.3. CÁC HÌNH THỨC HỆ THỐNG HÓA KẾT
QUẢ THÍ NGHIỆM NƯỚC


Tính toán kết quả thí nghiệm thành % đương lượng.

Ví dụ


Công thức Courlov và tên nước
Công thức Courlov tổng quát có dạng:

A
K .M . .T . pH
C

K - ký hiệu chất khí chứa trong nước (mg/l)
M - tổng khoáng hóa của nước (g/l)
A - các anion hàm lượng >10% xếp giảm dần và hàm lượng % của chúng.
C - các cation hàm lượng >10% xếp giảm dần và hàm lượng % của chúng.
T - nhiệt độ của nước ở điểm lấy mẫu.

pH - độ pH

Ví dụ


 Kết

quả phân tích mẫu nước theo ví dụ được biểu diễn
như sau:

Cl   60,6%  HCO3  36,4% 
CO2  87mg / l  M  0,667 g / l 
pH  7,1

2
Na  83,8% Ca 12,1% 

Gọi tên nước: Tên nước được gọi theo tên các
anion và cation có hàm lượng trên 25% xếp giảm
dần.
Ví dụ: Clorua – Bicarbonat – Natri.

Ví dụ


 5.4.1.

Đánh giá chất lượng nước dùng trong sinh

hoạt

 5.4.2. Đánh giá chất lượng nước dùng trong xây
dựng (xem bảng trong tài liệu)

Theo ví dụ đã nêu: tổng hàm lượng Cl- và SO42trong khoảng 201-400, hàm lượng HCO3- là
3,6meq/l, theo bảng tra: a = 0,17; b = 23. Do đó:
a[Ca2+] + b = 0,17x 24 + 23 = 27<87mg/l.
Vậy mẫu nước có tính ăn mòn CO2.

5.4. ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC ĐỐI VỚI
XÂY DỰNG


Dấu hiệu ăn mòn của nước môi
trường

Công trình không chịu cột nước ép

Số TT

Công trình chịu
cột nước ép

Môi trường bao quanh
Nơi chứa nước lộ thiên
hoặc đất thấm nước
trung bình và mạnh
(K0,1m/ngày đêm)

Đất thấm nước yếu
(K<0,1m/ngày đêm)

Nước
bao
quanh bê tông
trong điều kiện
bất kỳ

1

Độ kiềm bicacbonat (tính ăn mòn
khử kiềm) tính theo mgeq/l hoặc
theo độ nhỏ hơn

1,5 (4o)

Không qui định

2 (6o)

2

Chỉ số hydro (tính ăn mòn axit), nói
chung pH nhỏ hơn

6,5

5

6,5

3

Lượng chứa cacbonit tự do (tính ăn
mòn cacbonit) tính theo mg/l lớn
hơn

a[Ca2+] + b

a[Ca2+] + b + 40

a[Ca2+] + b

4

Lượng chứa muối Mg (tính ăn mòn
manhê) được đổi ra ion Mg2+ đo
bằng mg/l có tính cả lượng chứa
ion SO42- đo bằng mg/l lớn hơn.
Lượng chứa ion Mg2+ trong mọi
trường hợp lớn hơn

1000 – [SO42-]
1000

6000 – [SO42-]
2000

4000 – [SO42-]
1000

5

Lượng chứa sunfat (tính ăn mòn
sunfat) được tính đổi ra ion
SO42- đo bằng mg/l – khi
lượng chứa ion Cl- nhỏ hơn
1000mg/l - lớn hơn.
Lượng chứa sunfat khi lượng
chứa ion Cl- lớn hơn 1000mg/l
- lớn hơn
Lượng chứa ion SO42- trong mọi
trường hợp không lớn hơn

300
150 + 0,15[Cl-]
1000

300
150 + 0,15[Cl-]
1000

250
100 + 0,15[Cl-]
1000

6

Lượng chứa muối amoniac (tính
ăn mòn amoniac) tính theo

mg/l – lớn hơn

1000

1000

1000

7

Lượng chứa kiềm ăn da (tính ăn
mòn kiềm) tính theo mg/l lớn
hơn

50

80

30

8

Lượng chứa Clorua sunfat, nitrat
và các muối khác cũng như
điều kiện khí hậu nóng (khi có
các bề mặt bay hơi) tính theo
mg/l – lớn hơn

10

10

Theo nghiên
cứu
chuyên
môn


HCO3mgeq/l

1.4
1.8
2.1
2.5
2.9
3.2
3.6
4.0
4.3
4.7
5.0
5.4

Tổng hàm lượng Cl- + SO42- (mg/l)
độ

4
5
6
7

8
9
10
11
12
13
14
15

0 - 200

201 - 400

401 - 600

601 - 800

801 - 1000

> 1000

a

b

a

b

a

b

a

b

a

b

a

b

0.01
0.04
0.07
0.10
0.13
0.16
0.20
0.24
0.28
0.32
0.36
0.40

16
17

19
21
23
25
27
29
32
34
36
38

0.01
0.04
0.06
0.08
0.11
0.14
0.17
0.20
0.24
0.28
0.32
0.36

17
18
19
20
21
22

23
24
26
27
29
30

0.01
0.03
0.05
0.07
0.09
0.11
0.14
0.16
0.19
0.22
0.25
0.29

17
17
18
19
19
20
21
22
23
24

26
27

0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
0.15
0.17
0.20
0.23
0.26

17
18
18
18
18
19
19
20
21
22
23
24

0.00

0.02
0.04
0.06
0.07
0.09
0.11
0.13
0.16
0.19
0.22
0.24

17
18
18
18
18
18
18
19
20
21
22
23

0.00
0.02
0.04
0.05
0.07

0.08
0.10
0.12
0.14
0.17
0.19
0.22

17
18
18
18
18
18
18
19
20
21
22
23

 

 


h

z

Maë
t chuaå
n

Sơ đồ tầng chứa nước không áp theo mặt cắt.

5.5. CÁC LOẠI NƯỚC DƯỚI ĐẤT


a

c

b

H

z

Sơ đồ tầng áp lực và sự hình thành giếng phun (artezi)
a- miền cung cấp; b- miền tàng trữ; c-miền thoát nước.

5.5. CÁC LOẠI NƯỚC DƯỚI ĐẤT


 Xác

định hướng dòng ngầm theo phương pháp tam
giác.
40

B

Từ cao độ mực nước, bằng
pp vẽ, có thể xác định
hớng dòng thấm

39
38
37
A
36

36
D

Hướng
dòng
thấm

35
34

C

5.5. CÁC LOẠI NƯỚC DƯỚI ĐẤT


 Nước

thổ nhưỡng
 Nước thấu kính (tầng nước trên)

Đớ
i thô
ng khí

Thấ
u kính sé
t

Đớ
i bã
o hò
a

5.5.2. Các tầng chứa nước phân chia theo
điều kiện phân bố


Sơ đồ quan hệ giữa nước mặn và nước nhạt ở bờ biển
1. Mực nước biển; 2. Bề mặt thoáng của nước nhạt; 3. Đường cân
bằng giữa nước mặn và nước ngọt
2
h

1

bieå
n

H- h

H- h

H

3

5.5.2. Các tầng chứa nước phân chia theo
điều kiện phân bố


 Tầng

chứa nước kẹp giữa hai tầng cách nước.
 điều kiện để cho đáy hố móng không bị đẩy trồi là trọng
lượng của tầng cách nước phải bằng hoặc lớn hơn áp
lực đẩy ngược của nước áp lực:
t  w (h + t)

h
t

Nước áp lực (artezi)