Xem mẫu
- BÀI GIẢNG MÔN
ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH
Chương 2: Tính chất vật lý và
thủy tính của đất đá
- CHƯƠNG 2
TÍNH CHẤT VẬT LÝ VÀ THỦY TÍNH CỦA
ĐẤT ĐÁ
Nền đất đá được xem là 1 hệ được cấu thành từ 3 pha :
Rắn (hạt đất, đá) lỏng (nước), khí (lổ rỗng).
Thể tích Khối lượng
khí Qa
Va
lỏng
Vw Q
Qw
V
rắn
Vs Qs
- 2.1 Tính chất vật lý :
2.1.1 Độ lổ rỗng và nứt nẻ của đất đá :
Cần phân biệt lổ rỗng và khe nứt : Khe nứt là
khoảng trống phát triển theo phương định h ướng nào đó
còn lổ hổng thì không.
Trong đá cứng, sự có mặt các khe nứt sẽ làm m ất đi
tính liền khối của đá, các lổ hổng thì th ường được bịt
kín.
Trong đất mềm rời, ít bắt gặp sự có mặt của khe
nứt mà thường là các lổ hổng do các hạt đất đá tạo nên.
- 2.1 Tính chất vật lý :
2.1.1 Độ lổ rỗng và nứt nẻ của đất đá :
Va
* Độ rỗng : n=
V
Thông thường, n được tính bằng đơn vị %, và thay đổi từ 0-100.
Va
ε=
* Hệ số rỗng :
Vs
Hệ số rỗng của đất thông thường thay đổi từ 0-1, trường hợp
đất đặc biệt như bùn sét, hệ số rông có thể >1.
- 2.1 Tính chất vật lý :
2.1.1 Độ lổ rỗng và nứt nẻ của đất đá :
Trong thực tế, đối với đất rời (cát), còn sử dụng chỉ tiêu
tương đối để đánh giá độ chặt chẽ của đất.
ε max − ε
D=
ε max − ε min
D ≤ 0.33 : Đất ở trạng thái rời xốp
0.33 < D ≤ 0.66 : Đất ở trạng thái chặt vừa.
D > 0.66 : Đất ở trạng thái chặt chẽ
- 2.1 Tính chất vật lý :
2.1.1 Độ lổ rỗng và nứt nẻ của đất đá :
0; 360
350 10
340
20
330 30
320 40
310 50
Để biểu thị phương phát 300 60
triển của khe nứt, trong thực 290 70
tế hay sử dụng đồ thị hình 80
280
tròn khe nứt. 270 90
10 20 30 40 50 60 70 80 90
260 100
110
250
120
240
130
230
140
220
210 150
200 160
190 170
180
- 2.1 Tính chất vật lý :
2.1.1 Độ lổ rỗng và nứt nẻ của đất đá :
Trong thực tế, để đánh giá mức độ nứt nẻ của đá cứng,
thường hay sử dụng hệ số khe hở Kk :
Fn
với : Fn : Diện tích bề mặt của ke nứt
Kk =
F F : Diện tích bề mặt đá xác định Fn
thông thường F = (4-8) m2
: N ứ t n ẻ yếu
Kk ≤ 0.02
: Nứt nẻ trung bình
0.02 < Kk ≤ 0.05
: Nứt nẻ mạnh
0.05 < Kk ≤ 0.1
: Nứt nẻ rất mạnh.
0.1 < Kk ≤ 0.2
: Nứt nẻ hoàn toàn (đặc biệt mạnh)
Kk > 0.2
- 2.1 Tính chất vật lý :
2.1.2 Dung trọng : Qs
γs =
* Dung trọng hạt :
Vs
Qs
∆=
* Tỷ trọng :
Vs .γ n
Q
γw=
* Dung trọng tự nhiên :
V
γ đn = (γ s - γ n)(1-n)
* Dụng trọng đẩy nổi :
Qs
γk =
* Dung trọng khô :
V
- 2.2 Thủy tính của đất đá :
Qw
2.2.1 Độ ẩm : W =
Qs
Trong đất dính, thường sử dụng các độ ẩm giới hạn tương ứng
với trạng thái của đất .
Cứng Nửa cứng Dẻo Chảy Lỏng
W
Wl
Wco Wd Wch
(Giới hạn co) (Giới hạn dẻo) (Giới hạn chảy) (Giới hạn lỏng)
* Chỉ số dẻo : Id = Wch - Wd
W − Wd
B=
* Độ sệt :
Id
- 2.2 Thủy tính của đất đá :
2.2.1 Độ ẩm :
Đối với đất cát, thường sử dụng độ bão hòa (độ ẩm tương
đối) để đánh giá trạng thái của đất
W
với Wbh : Độ ẩm bão hòa của đất.
G=
Wbh
: Đất hơi ẩm
0 < G ≤ 0.5
: Đ ấ t ẩm .
0.5 < G ≤ 0.8
: Đất bão hòa
0.8 < G ≤ 1
- 2.2 Thủy tính của đất đá :
2.2.2 Tính mao dẫn :
Trong đất đá, lổ rỗng do các hạt đất đá tạo ra thường nhỏ do
đó, với ảnh hưởng sức căng bề mặt của nước dưới đất, có thể tạo
dòng thấm ngược với phương trọng lực (nước mao dẫn).
2σ . cos θ
H md =
r.g.γ n
Khi đất đá xem như bị thấm ướt hòan toàn
(θ=00) thì Hmd có thể tính gần đúng :
0.15 0.3
= =
H md
r d nước
- 2.2 Thủy tính của đất đá :
2.2.2 Tính thấm nước :
Nước thấm qua các lổ hổng, khe nứt của đất đá, tính thấm
nước được đặc trưng bằng hệ số thấm (K) là vận tốc thấm của
nước dưới đất trong đất đá khi gradien thủy lực bằng 1 đơn vị.
Đất đá Khả năng thấm
K (m/ngđ)
Đá cứng, sét chặt Không thấm
< 0.001
Sét 0.001 – 0.01
Thấm yếu
Sét pha 0.01 – 0.1
Cát pha 0.1 – 0.5
Cát mịn 0.5 – 1
Cát nhỏ Thấm tốt
1–5
Cát trung đến sỏi 5 - 200
- 2.2 Thủy tính của đất đá :
2.2.3 Tính ngậm nước :
Là khả năng đất đá hấp phụ, giữ lại một lượng nước nhất
định khi nước đó vẫn có khả năng vận động tự do dưới tác dụng
của thế năng trọng lực.
Lượng nước được giữ lại có thể do mao dẫn, nước liên kết
vật lý của đất đá còn gọi là lượng ngậm nước phân tử cực đại .
Đất đá Độ ngậm nước phân tử cực đại (%)
Cát thô 1.57
Cát nhỏ 2.73
Bụi 4.75
Bùn 10.18
Sét 44.85
- 2.2 Thủy tính của đất đá :
2.2.4 Tính nhả nước :
Là khả năng nước trong đất đá được phóng thích bằng cách
chảy tự do dưới tác dụng của thế năng trọng lực .
Khả năng này được biểu thị bằng hệ số nhả nước (µ) là tỷ
số giữa thể tích nước tự do chảy ra khỏi đất đá bão hòa với th ể
tich toàn bộ đất đá
Hệ số nhả nước,µ
Đất đá
Cát thô 0.35 – 0.25
Cát nhỏ 0.2 – 0.15
Cát mịn 0.15 – 0.1
Sét pha, cát pha < 0.1
Than bùn 0.05 – 0.15
- 2.2 Thủy tính của đất đá :
2.2.4 Tính hóa mềm :
Là khả năng nước trong đất đá được phóng thích bằng cách
chảy tự do dưới tác dụng của thế năng trọng lực .
Khả năng này được biểu thị bằng hệ số nhả nước (µ) là tỷ
số giữa thể tích nước tự do chảy ra khỏi đất đá bão hòa với th ể
tich toàn bộ đất đá
Hệ số nhả nước,µ
Đất đá
Cát thô 0.35 – 0.25
Cát nhỏ 0.2 – 0.15
Cát mịn 0.15 – 0.1
Sét pha, cát pha < 0.1
Than bùn 0.05 – 0.15
- 2.2 Thủy tính của đất đá :
2.2.4 Tính trương nở- co ngót :
Khi tiếp xúc với nước, đất dính thường trương nở do bề dày
màng nước liên kết vật lý của các hạt tăng lên, khoảng cách giữa
hạt càng rời xa nhau, ngược lại, khi nhả nước thì đất dính sẽ co
ngót.
Để đánh giá khả năng trương nở, thường sử dụng hệ số
trương nở (Rn) và áp lực trương nở (Pn)
Vn − V H n − H
Rn = =
V H
V,H,Vn,Hn : Thể tích, chiều cao của mẫu đất trước và sau khi
trương nở
- 2.2 Thủy tính của đất đá :
2.2.4 Tính trương nở- co ngót :
Loại đất Rn (%) Pn (mPa)
Không trương nở
- 2.2 Thủy tính của đất đá :
2.2.5 Tính hóa mềm :
Đối với đá cứng, khi tiếp xúc với nước có thể không bị trương
nở mà cường độ của chúng bị giảm đi,
Để đánh giá khả năng đó, thực tế thường sử dụng hệ số hóa
mềm (Khm):
bh
Rn
=k
K hm
Rn
Rnbh , Rnk : Cường độ kháng nén của mẫu đá khi bão hòa
nước và khi khô ráo
: Khả năng hóa mềm yếu.
Khm = (1-0.9]
Khm = (0.9 – 0.75) : Khả năng hóa mềm trung bình.
: Khả năng hóa mềm mạnh
Khm ≤ 0.75
- 2.2 Thủy tính của đất đá :
2.2.6 Tính tan rã :
Một số loại đất đá (nhất là đất xốp rời), khi tiếp xúc với nước,
mối liên kết giữa các hạt bị giảm sút là đất đá bị rã đi một phần
hay hoàn toàn.
Để đánh giá khả năng này, thường xác định thời gian tan rã
và mô tả đặc tính tan rã.
Khả năng tan rã ngoài phụ thuộc vào từng loại đất mà còn
phụ thuộc rất nhiều lượng muối có trong đất.
- CHƯƠNG 2- TÍNH CHẤT VẬT LÝ VÀ THỦ TÍNH CỦA ĐẤT ĐÁ
YÊU CẦU CHƯƠNG 2 :
+ Nắm được các đặc điểm vật lý, thủy tính của đất đá và các
thông số biểu thị.
+ Nắm được mối liên quan giữa các đặc điểm vật lý-thủy tính
của đất đá, các công thức chuyển đổi để biểu thị mối liên
quan này.
+ Nắm được các nhân tố ảnh hưởng đến các đặc điểm vật
lý- thủy tính của đất đá.
nguon tai.lieu . vn
