Tài liệu Chương 3: TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA ĐẤT ĐÁ ppt

Độ lỗ rỗng của đất đá, nĐộ rỗng n của đất đá : là tỷ số giữa thể tích lỗ rỗng trong đất đá và thể tích toàn bộ mẫu đất đá.. Trong thực tế, đối với đất rời xốp và đất mềm dính, độ rỗng v

Chương 3: TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA ĐẤT ĐÁ 3.1 Tính chất vật lý:

V

V k

V w

V h

Q k Qn

Q h

Q

khí nước hạt

3.1.1 Độ lỗ rỗng của đất đá, n

Độ rỗng n của đất đá : là tỷ số giữa thể tích lỗ rỗng trong đất đá và thể

tích toàn bộ mẫu đất đá

Hệ số rỗng : là tỷ số giữa thể tích lổ rỗng (Vr) với thể tích phần hạt rắn

Vh

Trị số thay đổi từ 0 đến 1 đối với đất đá thông thường Đối với sét nhão,

% 100

.

V

Vr

n 

Vh

Vr







Quan hệ toán học giữa độ rỗng (n) với hệ số rỗng (e) có thể suy ra từ các biểu thức (3-1) và (3-2) như sau :







 1

n

n

n



 1



Hiện nay, việc xác định độ rỗng và hệ số rỗng của đất đá thương được tiến hành tính toán từ các chỉ tiêu vật lí khác,vì việc xác định

độ rỗng trực tiếp rất khó khăn, do đó có thể xác định hệ số rỗng theo biểu thức sau

1

) 1

(









tn





k

h







Trong thực tế, đối với đất rời xốp và đất mềm dính, độ rỗng và hệ số rỗng chưa đủ để thể hiện trạng thái lổ rỗng của đất mà còn phải sử dụng các chỉ tiêu “ độ chặt tương đối” :

Đối với đất cát thường phải xác định độ chặt tương đối D:

Dựa vào độ chặt tương đối, người ta chia cát ra các trạng thái sau:

0<D0.33 : trạng thái rời xốp 0.33<D0.67 : trạng thái chặt vừa 0.67<D0.1 :trạng thái chặt nhất

min max

max















D

3.1.2.Tính nứt nẽ của đất đá:

Chỉ tiêu định lượng cho mức độ nứt nẽ của đá là độ nứt nẽ và độ hở của

đá

Độ nứt nẽ: là số lượng khe nứt trên một đơn vị chiều dài (m), thường

thay đổi theo các phương của khối đất đá

Độ khe hở: là tỷ số giữa diện tích khe hở tạo bởi các khe nứt (Fn) và

diện tích đá kể cả khe nứt (F) trên 1 diện tích nào đó

F

b a F

F K

n

i

i

i n

k







Mức độ nứt nẽ Kk (%) Tính chất khe nứt

Nứt nẽ yếu <2 Trong đá phát triển mảnh dạng sợi tóc, chiều rộng

phổ biến (1-2)mm, các khe nứt lớn và vừa hiếm có

Nứt nẽ vừa 2 – 5 Bên cạnh các khe nứt mảnh có xuất hiện các khe

nứt với bề rộng (2-5)mm, cá biệt đến (5-20)mm

Nứt nẽ mạnh 5 – 10 Bên cạnh các khe nứt nhỏ, có các khe nứt lớn với

chiều rộng khoảng (20-100)mm

Nứt nẽ rất mạnh 10 – 20 Bên cạnh những khe nứt nhỏ còn có những khe nứt

lớn và rất lớn có bề rộng có thể > (20-100)mm Nứt nẽ hoàn toàn >20 Đá ở đới cà nát, đá trượt, đá đổ

10 20 30 40 50 60 70 80 90

0; 360 10

20

30 40 50 60 70

80

90

100 110 120 130 140 150 160

170 180

190 200

210 220 230

240

250

260

270

280

290

300

310

320 330

340

350

Biểu đồ hình tròn biểu thị thế nằm khe nứt

3.1.3.Trọng lượng của đất đá

Dung trọng hạt (trọng lượng riêng) của đất đá là trọng lượng của một đơn vị thể tích hạt rắn

Tỷ trọng của hạt đất đá : là tỷ số giữa dung trọng hạt đất đá và dung trọng nước tinh khiết ở 4 độ C

h

h h

V

Q





n h

h

n

h

V

Q







.







Dung trọng tự nhiên của đất đá : là trọng lượng của 1 đơn vị thể tích đất

đá ở trạng thái tự nhiên T/m3; g/cm3

Dung trọng bão hòa nước (gbh) của đất : là dung trọng tự nhiên lớn

nhất của đất đó T/m3; g/cm3

Dung trọng khô của đất đá : là trọng lượng khô của 1 đơn vị thể tích đất

đá tự nhiên T/m3; g/cm3

 n  nn

h

V

Qh

k 



V

Q

tn 



Giá trị dung trọng khô có thể xác định theo độ ẩm W và dung trọng tự nhiên theo biểu thức :

Dung trọng đẩy nổi : là trọng lượng ở trong nước của đơn vị thể tích đất

đá ở trạng thái tự nhiên, nó bằng trọng lượng của đơn vị thể tích đất đá

có tính đến lực đẩy nổi của nước

W

tn k



 1











 k ( 1 )

đn





3.2 Thủy tính của đất đá

3.2.1 Độ ẩm của đất đá

Độ ẩm của đất đá là tỷ số giữa trọng lượng nước có trong đất đá và

trọng lượng đất đá đã sấy khô (thường sấy ở 105độ C, đơn vị độ ẩm được biểu thị %)

Trong đất dính, thường sử dụng các độ ẩm giới hạn tương ứng với

trạng thái của đất

% 100

.

h

n

Q

Q

W 

Wco Giới hạn co

Wd Giới hạn dẻo

Wch Giới hạn chảy

Wl Giới hạn lỏng

Chỉ số dẻo A : là hiệu số độ ẩm giới hạn chảy với giới hạn dẻo,

đặc trưng cho tính dẻo của đất.

A = Wch – Wd

+ Đất cát pha : A = 1 – 7 + Đất sét pha : A = 7-17 + Đất sét : A > 17

dính

A

W

W

B  d



3.2.2.Độ bão hoà

Là tỉ số giữa độ ẩm thực tế và độ ẩm tối đa có thể có (độ ẩm bão hoà)

Đối với đất cát, có thể căn cứ độ bão hòa có thể đánh giá trạng thái của đất như sau

- Đất ít ẩm : 0 <G O 0.5; Đất ẩm : 0.5 <G O 0.8; Đất bão hòa: G>0.8

3.2.3 Độ nhả nước

Là khả năng đất đá bão hòa nước giải phóng một lượng nước bằng

cách tự chảy tự do dưới tác dụng của trọng lực

bh

W

W

G 

ft

bh W

W 





3.2.4 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)

Khi đất đá xem như bị thấm ướt hòan toàn (=00)

thì Hmd có thể tính gần đúng :

n

md

g r

H







.

cos

2



d r

H md 0.15 0.3

3.2.5 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

Thấm yếu

3.2.6 Tính hóa mềm và tan rã

a Tính hóa mềm

Do tiếp xúc với nước, đất đá có thể không bị trương nở nhưng cường độ của chúng có thể giảm đi, tính chất đó còn được gọi là tính hóa mềm của đất đá

Chỉ tiêu để đánh giá mức độ hóa mềm là độ hóa mềm (hệ số hóa mềm) :

Dựa vào hệ số hóa mềm có thể chia đất đá ra làm 3 loại :

- Hóa mềm yếu : hm = 1 I0.9

- Hóa mềm trung bình : hm = 0.9 I0.75

k n

bh n hm





b Tính tan rã

- Thời gian tan rã : Là khoảng thời gian mà ở trong nước mẫu đất đá

mất tính dính kết và phân rã thành các phân tố có kích thước khác nhau

- Đặc điểm tan rã : Phản ảnh hình thức tan rã của đất đá.

3.2.7.Tính trương nở và 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