giáo trình địa chất công trình

giáo trình địa chất công trình

LỜI NÓI ĐẦU

Địa chất công trình là môn khoa học nghiên cứu những kiến thức cơ bản về đặc tính vật lý, các chỉ tiêu vật lý của đất nhằm cung cấp thông tin cần thiết phục

vụ quá trình tính toán thiết kế và thi công các công trình giao thông, xây dựng, thủy lợi

Môn học này đã được đưa vào chương trình đào tạo kỹ thuật công trình của nước ta từ lâu Những hiểu biết về địa chất công trình đã giúp ích rất nhiều cho sinh viên trong việc tìm hiểu, nghiên cứu các hiện tượng địa chất thường gặp và tích luỹ kiến thức quan trọng cho công việc sau khi ra trường

Để phục vụ công tác giảng dạy cho sinh viên – học sinh chuyên ngành Xây dựng cầu đường bộ và ngành Xây dựng dân dụng và công nghiệp, trường Cao đẳng giao thông vận tải Miền Trung chủ trương biên soạn và in ấn tập tài liệu Giáo trình địa chất công trình.

Nội dụng giáo trình được viết gọn trong 5 chương:

Chương 1: Một số khái niệm về Trái đất

Chương 2: Đất đá.

Chương 3: Nước dưới đất.

Chương 4: Các hiện tượng địa chất hiện đại liên quan đến xây dựng công trình.

Chương 5: Các phương pháp khảo sát địa chất

Trong quá trình biên soạn, tác giả đã nhận được rất nhiều ý kiến của tập thể cán bộ giảng viên giảng dạy của trường

Giáo trình Địa chất công trình phục vụ công tác giảng dạy cho sinh viên – học sinh chuyên ngành Xây dựng cầu đường bộ, Xây dựng dân dụng của trường, ngoài ra còn là tài liệu tham khảo cho các cán bộ làm công tác khác.

Tuy đã cố gắng biên soạn, nhưng do trình độ và kiến thức chuyên môn có hạn chắc chắn tập tài liệu này còn rất nhiều khiếm khuyết Kính mong bạn đọc góp

ý kiến để lần tái bản cuốn sách sẽ hoàn thiện hơn.

Ý kiến góp ý xin gửi về Tổ cơ sở - Khoa Công Trình – Trường Cao đẳng GTVT Miền Trung.

Xin chân thành cảm ơn.

Tác giả

Chương 1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM VỀ TRÁI ĐẤT

1.1 MỞ ĐẦU

1.1.1 Nhiệm vụ, đối tượng nghiên cứu của môn học địa chất công trình

1.1.1.1 Nhiệm vụ nghiên cứu

Xác định điều kiện địa chất công trình của khu vực xây dựng, so sánh lựa chọn vị trí bố trí công trình thích hợp Kiến nghị về các biện pháp công trình

Nêu lên các điều kiện thi công dự đoán các hiện tượng địa chất xảy ra trong thi công và trong sử dụng công trình

Đề ra các biện pháp phòng ngừa và cải tạo các điều kiện địa chất không có lợi cho công trình

Cho biết khả năng cung cấp vật liệu xây dựng thiên nhiên của địa phương phục vụ cho xây dựng công trình

1.1.1.2 Đối tượng nghiên cứu

Nghiên cứu đất đá dùng làm nền, làm môi trường và làm vật liệu xây dựng công trình Nội dung chủ yếu là nghiên cứu sự phân bố và sắp xếp của đất đá, ảnh hưởng của nguồn gốc, điều kiện thành tạo cũng như môi trường xung quanh đến các tính chất vật lý và cơ học của đất đá Nghiên cứu các phương pháp cải thiện tính chất xây dựng của đất đá

Nghiên cứu các hiện tượng địa chất: trượt, cát chảy, xói ngầm, Karst, phong hóa Tìm hiểu nguyên nhân phát sinh và điều kiện phát triển của chúng để đề ra các biện pháp xử lý khi xây dựng các công trình

Nghiên cứu nước dưới đất để khắc phục các khó khăn do nước gây ra khi thi công và sử dụng công trình, hoặc dùng nó để phục vụ cho sinh hoạt, công nông nghiệp

Nghiên cứu các phương pháp khảo sát địa chất công trình nhằm thăm dò đánh giá các điều kiện địa chất công trình của khu vực được đầy đủ, chính xác, nhanh chóng và tiết kiệm

Nghiên cứu địa chất công trình để lập ra quy hoạch các khu vực xây dựng công nghiệp và dân dụng hay để quy hoạch thủy lợi, giao thông

1.1.2 Các phương pháp nghiên cứu địa chất công trình

1.1.2.1 Phương pháp địa chất học

Đây là phương pháp quan trọng nhất để nghiên cứu địa chất Nội dung là tìm hiểu sự phát triển các hiện tượng địa chất trong quá khứ có liên quan đến sự tạo thành các dạng địa hình, tính chất, sự phân bố, sắp xếp của đất đá trong khu vực

Từ đó, đánh giá điều kiện địa chất của khu vực và dự đoán các hiện tượng địa chất

sẽ xảy ra

Để làm được điều này phải dùng các biện pháp thăm dò, khảo sát, thí nghiệm…

1.1.2.2 Phương pháp thí nghiệm mô hình và tương tự địa chất

Phương pháp thí nghiệm mô hình: giúp ta nghiên cứu các hiện tượng địa chất xảy ra ở nền công trình khi thi công, khai thác, sử dụng dưới tác động của môi trường bên ngoài

Nội dung: dựa vào sự tương tác giữa các trường vật lý khác nhau

Phương pháp tương tự địa chất: là phương pháp kinh nghiệm dựa trên nguyên lý: đất đá trải qua các quá trình địa chất như nhau thì có các đặc trưng vật

lý, cơ học tương tự nhau

1.1.2.3 Phương pháp tính toán lý thuyết

Từ các đặc trưng đã biết, dùng các lý thuyết tính toán để tìm ra các đặc trưng

đã biết: thường dùng khi tính lún, ổn định đất nền, lượng nước chảy vào hố móng…

1.2 MỘT SỐ KHÁI NIỆM VỀ TRÁI ĐẤT

1.2.1 Cấu tạo của Trái Đất

Trái đất có dạng hình cầu, phình to ở xích đạo và hơi dẹt ở hai cực, bán kính vào khoảng 6377,296km và độ dẹt là 1/300.8

Do quá trình thành tạo và hoạt động kiến tạo mà vỏ trái đất có dạng xù xì, lồi lõm mạnh Nơi cao nhất là đỉnh Everest trong dãy Hymalaya ở Trung Quốc với độ cao 8864m so với mực nước biển Nơi thấp nhất là vực Marian ở Thái Bình Dương với độ sâu 11034m

Cấu tạo Trái đất: theo các kết quả nghiên cứu đất đá trong lòng đất bằng phương pháp địa chấn, người ta cho rằng trong lòng đất, đất đá được sắp xếp thành nhiều lớp

Lớp vỏ Trái đất: với chiều dày từ 5-70 Km, trung bình khoảng 35Km Trong lớp

này gồm các lớp đất đá trầm tích và bazan có khối lượng thể tích từ 2.5-2.9 g/cm3 Thành phần chủ yếu, ngoài oxy là silic và nhôm

Lớp giữa: Bề dày từ 70-2900 Km

Nhân Trái đất: Từ độ sâu 2900 km đến tâm Trái đất, thành phần chủ yếu là Niken

và Sắt

1.2.2 Cấu tạo bên ngoài của vỏ Trái Đất

Bên ngoài Trái đất chia thành các quyển sau:

Khí quyển: Là lớp vỏ không khí của Trái đất, phân bố từ mặt đất đến khoảng độ

cao 3000 Km Khí quyển được chia ra làm 3 tầng: tầng đối lưu, tầng giữa, tầng ozon

Thủy quyển: Là phần vỏ nước không liên tục của Trái Đất, chiếm 70,8% diện tích

bề mặt

Thạch quyển: Là lớp vỏ Trái đất, chủ yếu là đá mắc ma và đá biến chất

Sinh quyển: bao gồm những vùng khí quyển và thủy quyển mà sinh vật có thể sinh

sống được

1.2.3 Các đặc điểm vật lý của Trái Đất

Khối lượng thể tích và áp lực bên trong lòng đất tăng dần theo chiều sâu

Nhiệt độ của Trái đất được tạo ra từ hai nguồn nhiệt là bức xạ mặt trời và nguồn nhiệt sinh ra trong lòng đất do các phản ứng hóa học và hạt nhân.

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 1

I Câu hỏi lý thuyết

1 Trình bày nhiệm vụ và đối tượng nghiên cứu môn học địa chất công trình

2 Trình bày đặc điểm cấu tạo của trái đất

Chương 2 ĐẤT ĐÁ

2.1 KHOÁNG VẬT

2.1.1 Khoáng vật

Đất đá là đối tượng nghiên cứu đầu tiên của địa chất công trình Nó là tập hợp của một hay nhiều khoáng vật khác nhau Vì vậy, trước khi nghiên cứu về đất

đá, người ta phải nghiên cứu về khoáng vật

Khoáng vật: Khoáng vật là hợp chất của các nguyên tố hóa học tự nhiên hay các nguyên tố tự sinh được hình thành do các quá trình lý hóa khác nhau trong vỏ Trái đất hay trên nền mặt đất

Khoáng vật có thể ở thể khí (CO2, H2S ), thể lỏng ( thủy ngân, nước…), thể rắn (thạch anh, fenspat, mica…) Đa số khoáng vật ở thể rắn và có dạng kết tinh

Ý nghĩa của việc nghiên cứu khoáng vật

Khoáng vật là những thành phần cấu tạo nên đá, quyết định tính chất xây dựng của đá Do vậy nghiên cứu khoáng vật ta hiểu biết được nguồn gốc và điều kiện hình thành đá

Nghiên cứu khoáng vật giúp ta nhận xét khả năng sử dụng của đất đá trong xây dựng công trình

2.1.2.2 Hình dáng tinh thể

Theo hình dạng phát triển của khoáng vật trong không gian chia thành:

- Loại hình phát triển theo 1 phương: hình lăng trụ, hình kim, hình que…VD:

Màu của KV do thành phần hoá học và các tạp chất trong nó quyết định KV

có chứa Fe, Mg thường có màu sẫm, KV chứa Si, Al có màu nhạt VD: KV chứa

Fe2+ thường có màu lục, Fe3+ có màu nâu đỏ,…Khi lẫn tạp chất KV có thể có nhiều màu khác nhau Tuy nhiên một màu nào đó có thể đặc trưng cho một KV nhất định

Ví dụ: Màu xanh – azurit

Màu lục – malachit

Màu nâu – limonitMàu đen sắt – magnesit (manhezit)Màu vàng đồng – calcopyrit

Màu vàng kim – vàng tự nhiên,…

Vết vạch: Để thử vết vạch, người ta vạch KV lên 1 tấm sứ nhám màu trắng, bột KV để lại trên tấm sứ gọi là vết vạch Nhìn chung KV có màu và vết vạch giống nhau, VD: màu của KV malachit và màu vết vạch của nó đều có màu lục Một số KV màu của nó và màu vết vạch khác nhau, VD: hematit màu gần như đen nhưng vết vạch có màu đỏ máu; pyrit có màu vàng thau nhưng vết vạch màu đen

2.1.2.4 Độ trong suốt và ánh

Độ trong suốt là khă năng KV cho ánh sáng xuyên qua Dựa vào độ trong suốt người ta chia ra:

- KV trong suốt: topaz, thạch anh, muscovit,…

- KV nửa trong suốt: thạch cao, sphalerit, thần sa,…

- KV không trong suốt: pyrit, magnesit, graphit,…

Ánh là khả năng phản xạ màu sắc của KV khi ánh sáng chiếu qua, có một số loại ánh đặc trưng:

- Ánh thuỷ tinh: thạch anh, calcit,…

- Ánh xà cừ: mica,…

- Ánh kim cương, còn gọi là ánh ađamantin: kim cương, zircon, sphalerit,…

- Ánh kim: là ánh của các kim loại điển hình như: pyrit, calcopyrit,…

Ngoài ra còn có ánh mỡ: opal, talc,…

2.1.2.5 Tính cát khai

Là tính chất đặc biệt của vật chất kết tinh Tính cát khai là khả năng tinh thể

KV hay hạt KV tách theo những mặt phẳng rất nhẵn theo phương hướng kết tinh nhất định khi chịu tác dụng của ngoại lực, mặt phẳng đó gọi là mặt cát khai

- Cát khai rất hoàn toàn KV dễ tách theo những phương hướng nhất định

thành những lá mỏng, mặt cát khai trơn nhẵn, VD: mica, clorit,

- Cát khai hoàn toàn lấy búa đập nhẹ lên KV chúng bị tách ra thành những

mảnh nhỏ giống tinh thể mẹ, mặt cát khai tương đối nhẵn: calcit, galen,…

- Cát khai trung bình khi bị tác dụng ngoại lực khó tách ra thành những mặt

phẳng nhất định Trên mặt vỡ của KV vừa thấy mặt cát khai vừa thấy vết vỡ, VD: pyroxen, amphybol,…

- Cát khai không hoàn toàn KV vỡ không theo quy tắc nào, VD: thạch anh, …

2.1.2.6 Vết vỡ

Dưới tác dụng của ngoại lực KV bị vỡ ra không theo bất kỳ phương hướng kết tinh nào mà thành vết lồi lõm trên bề mặt KV

- Vết vỡ phẳng: theo các mặt dễ tách.

- Vết vỡ vỏ sò: trên mặt vết vỡ thường có những vòng đồng tâm giống vỏ sò,

VD: thạch anh, opal, magnesit,…

- Vết vỡ nham nhở (vết vỡ răng cưa) bề mặt vết vỡ lởm chởm, VD: đồng, bạc

- Vết vỡ dạng đất: Trên mặt vết vỡ có bột mịn như đất, VD: kaolinit

- Vết vỡ dạng sợi: Vết vỡ có dạng mảnh như sợi, VD: asbest (albet),…

2.1.2.7 Độ cứng

Là khả năng chống lại những tác dụng cơ học bên ngoài của KV Có nhiều phương pháp đo độ cứng của KV như: khắc, vạch lên bề mặt KV Để so sánh độ cứng của KV khác nhau, người ta thường dùng thang độ cứng tương đối của F Mohs

Trong thang độ cứng Mohs, đầu nhọn của KV đứng sau có thể vạch lên tất

cả KV đứng trước nó Ngoài ra trong thực tế, khi đi thực địa có thể dùng mảnh kính độ cứng 5,5, lưỡi dao thép 6,5, móng tay 2,5,… để xác định nhanh chóng độ cứng của KV

10 KV chuẩn trong thang độ cứng Mohs theo thứ tự từ mềm nhất (độ cứng 1) đến cứng nhất (độ cứng 10)

Tỷ trọng của KV rất khác nhau, thông thường KV chia 3 loại

- Loại nhẹ: có tỷ trọng < 2,5 như: thạch cao, graphit,…

- Loại trung bình: tỷ trọng từ 2,5 – 4 như: calcit, thạch anh, corindon,…

- Loại nặng: tỷ trọng > 4 như: pyrit, magnetit,…

Ngoài những tính chất trên, KV còn có một số tính chất khác như sủi bọt với HCl 10%, tính đàn hồi, khả năng uốn cong hay dát mỏng,… Dựa vào những tính chất này người ta nhận biệt KV

2.1.3 Một số khoáng vật tạo đá chính.

Theo thành phần hóa học: chia thành 8 lớp:

Lớp 1 (silicat): Plagioclas (Na2O.Al2O3.6SiO2), orthoclas (K2O.Al2O3.6SiO2) …Lớp 2 (oxyt và hydroxyt): Thạch anh (SiO2), Coridon (Al2O3 )…

Lớp 3 (carbonat): Calcit (CaCO3), dolomit (CaMg(CO3)2)…

Lớp 4 (sulfat): Thạch cao (CaSO4.2H2O), Anhydrit (CaSO4)…

Lớp 5 (sulfur): Pyrit (FeS2), Calcopyrit (CuFeS2), galenit (PbS)

Lớp 6 (phosphat): Apatit Ca5(F, Cl)(PO4)3 …

Lớp 7 (halogenur): Halit (NaCl), Fluorit (CaF2) …

Lớp 8 (nguyên tố tự sinh): Vàng (Au), kim cương (C) …

2.2 ĐÁ MẮC MA

2.2.1 Điều kiện thành tạo.

Đá mắc ma được thành tạo do sự đông cứng của dòng dung nham mắc ma

nóng chảy Dung nham này là dung dịch silicat phun trào lên từ lòng đất

Dựa vào đặc điểm phun trào và nguội lạnh, người ta chia ra:

Đá mắc ma xâm nhập: được thành tạo trong điều kiện áp suất cao, đông

cứng từ từ nên các khoáng vật dễ dàng kết tinh, tạo nên đá kết tinh hoàn toàn ở dạng khối, chặt xít (đá granit,…)

Đá mắc ma phun trào: được thành tạo ngay trên mặt đất, trong điều kiện

nhiệt độ và áp suất thấp, nhiệt thoát nhanh, nên không thuận lợi cho việc kết tinh của các khoáng vật, do vậy đá thường ở dạng vô định hình, có nhiều lỗ rỗng như đá bazan, đá bọt

2.2.2 Thành phần khoáng vật và tính chất xây dựng

2.2.2.1 Thành phần khoáng vật

Thành phần khoáng vật của đá mắc ma gồm felspat (60%), Amphibol và Pyroxen (17%), thạch anh (12%), mica (4%)

Dựa vào hàm lượng SiO2 người ta chia ra:

- Mắc ma axit: hàm lượng SiO2 >65% như đá granít, libarit…

- Mắc ma trung tính : hàm lượng 55% < SiO2 <65% như đá ddiorrit, syenit…

- Mắc ma bazơ: hàm lượng 45% < SiO2 < 55% như đá gabro, bazan…

- Mắc ma siêu bazơ: hàm lượng SiO2 < 45% như đá peridotit, dunit…

2.2.2.2 Tính chất xây dựng của đá mắc ma

Đá magma gặp ở Điện Biên, Hoà Bình, Nghệ An, Kon Tum, Bình Định,…Các loại đá magma xâm nhập ít bị biến đổi, có độ bền lớn, khả năng chống thấm nước cao, thích hợp cho việc xây dựng các hồ chứa, đường hầm,…

Các đá phun trào khả năng chịu lực kém hơn đá xâm nhập, dễ thấm nước hơn, nên không thích hợp cho việc làm nền các hồ chứa hay xây dựng các đường hầm

Trong đá magma có các khe nứt nguyên sinh làm tăng mức độ phong hoá, giảm độ bền, tăng tính biến dạng, tăng thấm nước, vì vậy dùng đá magma làm nền công trình phải xem xét đến mức độ nứt nẻ, mức độ phong hoá của đá,… để tránh những sự cố có thể xảy ra đảm bảo cho công trình được ổn định khai thác lâu dài.

Nhìn chung, đá magma thường có độ bền cao, dễ khai thác, dễ gia công nên được sử dụng rộng rãi làm nền, môi trường, vật liệu xây dựng, đá ốp lát, điêu khắc, một số làm vật liệu chịu lửa, chịu axit

2.3 ĐÁ TRẦM TÍCH

2.3.1 Điều kiện thành tạo

Các sản phẩm đất đá bị phá hủy do quá trình phong hóa, được gió vận chuyển đến nơi khác thấp hơn Các sản phẩm này sẽ tích tụ, lắng đọng lại rồi được nén chặt hoặc được gắn kết với nhau, tạo thành đá trầm tích

2.3.2 Thành phần khoáng vật và tính chất xây dựng

2.3.2.1 Thành phần khoáng vật

Khoáng vật: ngoài các khoáng vật của đá gốc như thạch anh, mica, felspat…

trong đá trầm tích còn có các khoáng vật thứ sinh

Chất gắn kết: các chất gắn kết đã gắn kết các mảnh vụn lại với nhau để tạo

thành đá trầm tích Thành phần và kiểu gắn kết ảnh hưởng rất lớn đến tính chất cơ học của đá

2.3.2.2 Tính chất xây dựng

Đá trầm tích chỉ chiếm 5% khối lượng vỏ Trái đất, nhưng nó bao phủ 75% diện tích bề mặt Trái đất nên ảnh hưởng nhiều đến các công trình xây dựng

Đá trầm tích cơ học có khả năng chịu lực lớn, tuy nhiên đá phân lớp và

trong đá thường có khe nứt sinh ra do sự vận động của Trái đất, do tác dụng của phong hoá, làm ảnh hưởng đến sức chịu tải của đá Vì vậy, khi xây dựng công trình trên đá này cần phải nghiên cứu trạng thái, kiến trúc và cấu tạo của đá

Đá trầm tích hóa học có độ bền cơ học cao thích hợp cho việc làm nền công

trình, nhưng một số đá có tính hoà tan, nứt nẻ, hang hốc do hoạt động karst nên khi xây dựng công trình phải quan tâm đến sự hình thành và phát triển karst trong quá trình xây dựng và khai thác công trình

Đá trầm tích hữu cơ thường yếu, dễ bị tan rã khi gặp nước, không thuận lợi

để làm nền công trình

Như vậy, đá trầm tích có thể sử dụng làm vật liệu xây dựng như đá vôi (đá

ốp lát, đá hộc, đá dăm, nung vôi, xi măng), đá cát kết, bột kết, sét kết (đá hộc, đá dăm), một số loại đá trầm tích hoá học và hữu cơ được khai thác sử dụng như khoáng sản (thạch cao, muối mỏ, điatomit, than đá,…)

2.4 ĐÁ BIẾN CHẤT

2.4.1 Điều kiện thành tạo

Đá biến chất được thành tạo do sự biến đổi sâu sắc đá mắc ma, đá trầm tích dưới tác dụng của nhiệt đô cao, áp suất lớn và các chất có hoạt tính hóa học

Dựa vào các nhân tố tác động chủ yếu, người ta chia ra:

- Biến chất tiếp xúc: xảy ra ở khu vực tiếp giáp giữa khối mắc ma nóng chảy

và đá vây quanh Nhiệt độ cao làm thay đổi thành phần và tính chất của đất đá Càng xa khối mắc ma, mức độ biến chất càng giảm dần

- Biến chất động lực: xảy ra dưới tác động của áp lực cao do trọng lượng của

các lớp đất đá nằm trên và hoạt động tạo núi

- Biến chất khu vực: thường xảy ra dưới sâu do tác dụng đồng thời của nhiệt

độ cao và áp suất lớn

2.4.2 Thành phần khoáng vật và tính chất xây dựng

2.4.2.1 Thành phần khoáng vật

Khoáng vật nguyên sinh: khoáng vật của đá ban đầu không bị biến đổi trong

quá trình biến chất VD như: thạch anh, felspat, pyroxen, mica …

Khoáng vật thứ sinh: hình thành trong quá trình biến chất – là các khoáng

vật nội sinh VD như: clorit, disthen, granat …

Nhìn chung các khoáng vật của đá biến chất có thành phần khoáng vật của

đá biến chất gần giống với thành phần khoáng vật của đá mắc ma, như thạch anh, mica, felspat, pyroxene

Các khoáng vật của đá biến chất thường có cường độ cao nhưng không ổn định với tác dụng của phong hóa

2.4.2.2 Tính chất xây dựng

Đá biến chất có cường độ đủ cao đáp ứng yêu cầu xây dựng Các đá biến chất không phân phiến có các tính chất xây dựng tương tự như đá magma xâm nhập Các đá phân phiến thì giống đá trầm tích cơ học

Khả năng ổn định của khối đá biến chất phụ thuộc vào mức độ phong hoá, mức độ nứt nẻ Vì vậy, khi xây dựng công trình cần nghiên cứu đặc điểm của đá biến chất trong khu vực để đảm bảo an toàn cho công trình

Làm vật liệu có đá hoa được sử dụng rộng rãi làm tượng đài, điêu khắc, đá

ốp lát, làm bột đá Các đá khác chủ yếu làm đá hộc để kè bờ dốc, bờ sông và đá dăm trong cốt liệu bê tông, bê tông cốt thép Tính phân phiến làm khó khai thác được khối đá kích thước đủ lớn

2.5 ĐẤT

2.5.1 Sự hình thành đất

Đất được tạo thành do quá trình phong hóa vật lý và phong hóa hóa học của các loại đá gốc Chúng là những mảnh hạt vụn chưa được gắn kết lại với nhau trong quá trình trầm tích

- Nước trong đất: nước trong đất tồn tại dưới nhiều dạng khác nhau, mỗi

dạng đều có ảnh hưởng đến tính chất của đất Có các dạng nước trong đất như sau:

+ Nước trong các hạt khoáng vật: đây là loại nước nằm trong tinh thể khoáng vật của hạt đất dưới dạng phân tử H2O, chúng không thể tách rời ra khỏi

đất bằng các biện pháp cơ học và cũng ít ảnh hưởng đến tính chất của đất.

+ Nước kết hợp ở mặt ngoài hạt đất: Đây là loại nước được giữ lại trên bề mặt hạt đất do tác dụng hóa học, hóa – lý và điện phân tử

Được chia làm 2 loại: Nước kết hợp mạnh: bám tương đối chắc vào hạt, khó tách được ra khỏi hạt bằng lực ly tâm, nước này có thể hòa tan muối Thông thường, tồn tại trong đất khi đất ở trạng thái nửa cứng

Nước kết hợp yếu: bao bọc bên ngoài lớp nước kết hợp mạnh, trong đất tự nhiên chứa nước kết hợp yếu, khi kết cấu đã bị phá hoại thì thường xuất hiện tính dẻo

+ Nước tự do: nước tự do là loại nước nằm ngoài phạm vi tác động của lực điện, có 2 loại là nước trong các lỗ rỗng và nước mao dẫn

2.5.3 Các loại đất

- Đất rời

+ cuội sỏi: đại bộ phận là những mảnh vỡ vụn của đá mắc ma, đá biến chất

và đá trầm tích Chúng có nhiều hình dạng khác nhau và đã được mài tròn cạnh Dùng làm vật liệu xây dựng

+ Cát: thành phần khoáng vật chủ yếu là thạch anh, ngoài ra có mica,

felspat… tùy theo kích thước các hạt cát, chia ra các loại là cát sỏi, cát thô, cát vừa, cát nhỏ, cát mịn

+ Đất sét: phân bố rộng rãi trên mặt đất, lượng hạt sét >30%, khoáng vật sét

là chủ yếu, độ rỗng lớn (50-70%) có tính dẻo và tính trương nở mạnh Coi như đất không thấm nước

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 2

I Câu hỏi lý thuyết

1 Trình bày quá trình hình thành và tính chất xây dựng của đá mắc ma?

2 Trình bày quá trình hình thành và tính chất xây dựng của đá trầm tích

3 Trình bày quá trình hình thành và tính chất xây dựng của đá biến chất

II Câu hỏi thảo luận

1 Đất đá dùng làm nền đường hiện nay là những loại nào?

Chương 3 NƯỚC DƯỚI ĐẤT

3.1 KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ NƯỚC DƯỚI ĐẤT

3.1.1 Nguồn gốc hình thành

Nước dưới đất có thể hình thành ngay khi thành tạo đất đá, như nước trong các lỗ rỗng của tầng cuội sỏi lòng song, tầng cát ven biển Đó là nguồn gốc trầm tích hay nước chôn vùi

Một số loại nước khác lại được hình thành do hơi nước ngưng tụ trong các khe rỗng của đất đá gọi là nước nguồn gốc sơ sinh

Phổ biến và dễ thấy hơn cả là nước nguồn gốc thấm khi mưa, khi tưới Tuy nhiên nguồn gốc của nước dưới đất chưa phản ánh đặc tính ủa tầng chứa nước Trong quá trình tồn tại, nước dưới đất bị thay đỏi về thành phần và các đặc tính về động thái Quá trình đó gọi là lịch sử hình thành nước dưới đất Mỗi loại nước dưới đất có một nguồn gốc hình thành, một lịch sử tồn tại riêng biệt, nó phản ánh qan thành phần và tính chất của nước

Do thành phần thạch học và cấu trúc địa chất mà có tầng đất đá thấm nước yếu, hình thành tầng cách nước Người ta quy ước rằng: mọi tầng cách nước cho một tầng thấm nước khi độ dẫn nước của nó nhỏ hơn độ dẫn nước của tầng kia 20 lần

3.1.2 Các loại tầng chứa nước phổ biến

3.1.2.3 Tầng nước ngầm

Là tầng nước không áp lực thứ nhất kể từ mặt đất, cũng như nước tầng trên, phía trên nó không có tầng cách nước nhưng khác là diện tích phân bố lớn, phía dưới nó thong thường là các tầng khôn thâm liên tục, ngăn cách nước ngầm với nước giữa tầng

Trong xây dựng, tầng nước ngầm thường ở độ sâu đặt móng công trình nên

nó thường gây trở ngại cho việc thiết kế, thi công và bảo vệ móng công trình Thi công móng nên tranh thủ thời gian mực nước ngầm thấp nhất

3.1.2.4 Tầng nước áp lực

Hình thành trong tầng thấm nước kẹp giữa hai tầng cách nước

Nước áp lực có thể gây ra bục đáy móng công trình khi thi công do áp lực nước đáy móng và tạo áp lực lên vỏ các công trình ngầm

Khi thi công, điều kiện để cho dá hố móng không bị bục là trọng lượng của tầng cách nước ở đáy hố móng phải bằng hoặc lớn hơn lực đẩy ngược của nước áp lực

3.1.2.5 Tầng nước khe nứt

Là tầng chứa hình thành trong đá cứng nứt nẻ có độ hang hốc lớn như đá vôi karst hóa, đá chịu phong hóa mạnh đã bị các tác dụng kiến tạo (đứt gãy hoặc uốn nếp lồi)

Nước khe nứt có thể có áp lực hoặc không có áp lực Do điều kiện khe hở lớn mà nước vận động nhanh thường ở dạng chảy rối và mang đặc trưng của dòng chảy hơn là dòng thấm

Trong xây dựng nước khe nứt không chỉ gây trở ngại cho thi công hố móng thi công các công trình ngầm mà khi nó phát triển mạnh mẽ sẽ gây hiện tượng mất nước của hồ chứa, kênh rãnh, sông đào

3.2 CÁC YẾU TỐ THỦY ĐỘNG CỦA DÒNG THẤM VÀ ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN CỦA DÒNG THẤM

3.2.1 Các yếu tố thủy động của dòng thấm

3.2.1.1 Tổng cột nước áp lực

Tầng nước dưới đất muốn chảy từ khu vực này sang khu vực khác phải có

sự chênh cao về áp lực

Áp lực nước tại một điểm nào đó trên dòng nước ngầm được tính xuất phát

từ phương trình cơ bản của Bernoulli:

g

v z

p H

2

2

+ +

= γTrong đó: H – Tổng chiều cao cột nước áp lực

p – áp lực tại điểm đang xét

γ trong lượng thể tích nước.

z – Chiều sâu từ đáy cách nước đến mực thủy chuẩn (mực đại dương)

γ là chiều dày tầng chứa nước tại điểm đó.

Từ đó, tổng chiều cao cột nước áp lực: H =h+z

Cột nước ỏp lực tại một điểm nào đú trờn dũng thấm chớnh là cao độ tuyệt đối của đường mực nước (nước ngầm) hoặc củ đường ỏp lực (đối với nước ỏp lực).

tuyến của đường cong với

phương ngang tại điểm đú

2 1

x x

H H x

y I

u, phần nước chảy qua bỡnh quõn trờn toàn

bộ mặt cắt là v Lưu lượng Q = u.Fr

Trong đú: Fr – diện tớch phần lỗ rỗng trờn mặt cắt

v = r

theo định nghĩa độ rỗng n = Fr/F, nờn v = n.u

Trong thực tế tớnh toỏn nước dưới đất, người ta thường sử dụng vận tốc thấm bỡnh quõn v

3.2.1.4 Áp lực thủy động của dũng nước ngầm

Hỡnh 3.1 Sơ đồ tớnh toỏn Gradien thuỷ lực

Lỗ rỗng thấm nướcQ

Định luật thấm Darcy: Lưu lượng nước thấm qua một mặt cắt trong một đơn

vị thời gian, tỷ lệ bậc nhất với gradient thủy lực và diện tích mặt cắt thấm

F I k

Q = Mặt khác vận tốc thấm

Sỏi lẫn cát 150-7 m/ngđ

Cát vừa 25-10 m/ngđCát nhỏ 10-2 m/ngđBụi và cát pha 2-0.1 m/ngđ

Sét pha 0.4-0.005 m/ngđSét <0.005 m/ngđ

Đá ít thấm <10 m/ngđ

Đá thấm vừa <500 m/ngđ

Đá thấm mạnh >500 m/ngđ

3.3 TÍNH TOÁN CHO DÒNG THẤM DƯỚI ĐẤT

3.3.1 Tính toán lượng nước chảy vào công trình tập trung, nước nằm ngang

Khi đào hố móng vào trong đất ổn định cần biết lưu lượng nước chảy vào hố móng Có các trường hợp sau:

/ lg lg

366 , 1

2 2

F R

h H k

hm q q

Trong đó, Qhm – tổng lượng nước chảy vào hố móng

qpt – lượng nước chảy từ đường phân thủy

qs – lượng nước chảy từ sông đến





 +

=

L

H R

H k B

hm

2 2 5 , 0

Trong đó, HS – bề dày tầng chứa nước gần sông

L – khoảng cách từ hố móng đến mép nước sông

Phần dưới đáy móng chịu một áp lực p n =(t +h).γn

Khi đào hố móng sẽ bóc bỏ phần đất trên, phần bên dưới còn lại một lớp đất

Nếu bỏ qua lực khỏng cắt của đất, cho cõn bằng ỏp lực tac dụng của nước và của phần đất, sẽ được:

γ

)

(t h t p

p n = đ = + n =

γγ

γ h t

t n + n = =>h.γn =t.(γ −γn)

Hay: = .( − ) = ( −1)

n n

t h

γγ

γ γγ

)1.( −

=

n

t h

γγ : đỏy múng ở trạng thỏi cõn bằng

)1.( −

>

n

t h

γ

γ

: đỏy múng khụng ổn định)

1.( −

<

n

t h

γ

γ

: đỏy múng ổn định

3.5 VÍ DỤ MẪU

Bài 1: Hố múng cho như hỡnh vẽ.Tớnh lưu lượng thấm (m3/h cho mỗi một cừ nếu k

= 6,5x10-4m/s)Tớnh hệ số an toàn đối với sự phỏ hoại đỏy hố múng do đẩy trồi (trọng lượng đơn vị bóo hũa của

đất là 20,4 kN/m3)

Bài giải

Lưu lượng nước thấm được

tớnh theo cụng thức của định luật

thấm Darcy:

t F I k

2

55,

++

Đối với sự phỏ hoại đỏy hố múng do đẩy trồi:Điều kiện để hố đào khụng bị đẩy trồi

là : ứng suất hiệu quả của phõn tố đất γđnlớn hơn ỏp lực thủy động P tđ = I.γn

6.5

Mực nước trên

Mực nước dưới

đường thấm ngắn nhất

n bh

4,10.γ

γ

 Vậy hệ số an toàn để hố móng không bị đẩy trồi là n = 1,87

Bài 2: Địa tầng của nền đất gồm 3 lớp Trên cùng là lớp sét không thấm nước dày

5,5m có trọng lượng riêng γ =21,05kN /m3 Lớp thứ hai là cát hạt trung, dày 3m Dưới cùng là tầng đá không thấm nước

n n tn

t h h

t

γ

γ γ

m

t h

n

tn

γγTrong đó h là chiều cao cột nước áp lực dâng lên trong ống

Bài 3 Mặt cắt ngang của hố móng dào dọc theo sông như hình vẽ Hãy viết biểu

thức tính ứng suất hiệu quả tị mức A-A và dùng nó để xác định độ sâu H là nước trong hố móng có thể giảm xuống trước khi gây ra sự mất ổn định Giả thiết tổn thất áp lực thấm là 30% tại mức A-A của lớp cuội

=

−

≥

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 3

I.Câu hỏi lý thuyết

1 Trình bày các tầng chứa nước phổ biến?

2 Trình bày khái niệm về áp lực thủy động? Các yếu tố chủ yếu của dòng thấm?

II Câu hỏi thảo luận

1 Việc sử dụng tường cừ, cọc vây khi thi công các hố đào tại những khu vực ngập nước như lòng sông, bờ sông, lòng hồ… liên quan thế nào đến nước dưới đất?

III Bài tập

Bài 1

Hố móng cho như hình vẽ Biết hệ số thấm của đất k = 6,5x10-4m/s Trọng lượng đơn vị bão hòa của đất là 20,4 kN/m3, trọng lượng riêng của nước là 10kN/m3

1 Tính lưu lượng thấm (m3/h cho mỗi mét cừ)

2 Kiểm tra sự ổn định của đáy hố móng do đẩy trồi

18 KN m

tn =

γ2-6m: cát bụi γh = 19 , 6KN/m3

3

/ 4 ,

18 KN m

tn =

γ6-21m đất sét nặngγh = 21 , 8KN/m3

3

/ 5 ,

18 KN m

tn =

γDưới 21m là đá cát kết thấm nước

Mực nước ngầm ở cách mặt đất 1,5m và áp lực tầng nước có áp trong đá cát kết tương ứng với cột nước tĩnh nằm cao hơn mặt đất 5m

a Tính ứng suất hiệu quả ban đầu tại đỉnh và đáy lớp sét

b Có thể tiến hành bơm hút đến độ sâu nào mà đáy hố móng chư bị vỡ bục

c Nếu hố móng cần sâu tới 10m và hệ số an toàn là 1,5 thì để chống hiện tượng bục vỡ đáy hố móng, hãy tính độ giảm cột nước tương đương cần cho tấng đá cát kết (bằng cách giảm nhẹ bơm hút)

Chương 4 CÁC HIỆN TƯỢNG ĐỊA CHẤT HIỆN ĐẠI LIÊN QUAN ĐẾN XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH

4.1 HIỆN TƯỢNG PHONG HÓA

4.1.1 Khái niệm

Là quá trình đất đá gốc bị biến đổi về thành phần, cấu tạo, tính chất… dưới tác dụng của các nhân tố khí tượng (sự thay đổi nhiệt độ, không khí, độ ẩm, gió, mưa,….) tạo ra loại đất mới từ đất đá gốc có tính chất cơ học hoàn toàn khác (chủ yếu là giảm cường độ)

Tác nhân gây phong hoá:

- Sự thay đổi nhiệt độ: chu kỳ nhiệt độ khác nhau giữa ngày và đêm, giữa

các mùa,… mỗi khoáng vật có mạng tinh thể khoáng vật khác nhau, hệ số giãn nở

về nhiệt khác nhau,… sẽ bị phá huỷ Tinh thể càng nhiều khoáng vật càng dễ bị phá huỷ

- Sự đông kết và tan rã của nước: những khe nứt của đá chứa đầy nước, khi

nước đóng băng, thể tích tăng lên, khe nứt mở rộng thêm, phá huỷ đá

- Do sự kết tinh của muối trong các khe nứt của đất đá,…

Quá trình phong hoá phát triển mạnh ở đới đá có nhiều khe nứt Tốc độ phá huỷ phụ thuộc vào đặc tính đất đá, đá có kiến trúc hạt lớn, có chứa nhiều loại khoáng vật, màu sẫm bị phá huỷ nhanh hơn

4.1.2.2 Phong hóa hóa học

Là quá trình phá hủy đất đá do tác dụng hóa học của tác nhân khí quyển (khí

CO2, nước) trong đó nước có chứa các thành phần hóa học là tác nhân quan trọng nhất

Tác dụng phong hóa hóa học diễn ra dưới các hình thức hòa tan, oxy hóa, thủy phân, thủy hóa

Tác nhân phong hoá là các hợp chất hoặc nguyên tố hoá học có trong không khí và nước hoà tan khoáng vật tạo đá làm đá bị biến đổi dần diễn ra dưới các phản ứng:

- Hoà tan: xảy ra do nước có tính xâm thực (nước CO2, HCO3-), hoà tan các khoáng vật dễ hoà tan, còn gọi là quá trình rửa trôi.

CaCO3 + CO2 + H2O ⇒ Ca(HCO3)2

- Oxy hoá: làm thay đổi thành phần hoá học của nhiều loại khoáng vật thuộc

lớp sulfur, ôxit, silicat

FeS2 (pyrit) + nO2 +mH2O⇒ H2SO4 + FeSO4FeSO4⇒ Fe2( SO4)3 ⇒Fe2O3.nH2O (limolit)Tạo ra H2SO4 gây tác dụng phá huỷ đất đá, ăn mòn bê tông, thép

- Thuỷ phân: thường thấy trong các khoáng vật thuộc lớp silicat, dưới tác

dụng phân giải của nước, các khoáng vật mới được thành tạo, có cường độ thấp nhưng ổn định hơn với phong hoá

2KalSi3O8 (orthorclas)+CO2 +nH2O ⇒ Al4(OH)8[Si4O10] (kaolinit)+SiO2.nH2O

(opal)+K2CO3

- Thuỷ hoá: là quá trình thành tạo các hợp chất chứa nước

CaSO4 (thạch cao khan) + 2H2O ⇒ CaSO4.2H2O (thạch cao có thể tích tăng 33%)Tốc độ phong hoá phụ thuộc vào thành phần khoáng vật, nồng độ dung dịch

và diện tiếp xúc của nó với đất đá

Phong hoá vật lý và hoá học diễn ra song song và hỗ trợ lẫn nhau Ở vùng khí hậu khô lạnh diễn ra phong hoá vật lý là chủ yếu, còn vùng nóng ẩm phát triển phong hoá hoá học

4.1.2.3 Phong hóa sinh vật

Là phong hóa vật lý và hóa học do hoạt động của thế giới sinh vật Các sinh vật có tác dụng phong hóa mạnh: địa y, rêu, giun, kiến, chuột và đặc biệt là các vi khuẩn Các rễ cây không chỉ có tác dụng gây phong hóa vật lý ( tách vỡ đá) mà còn

có thể phá hủy hóa học đá bằng axit hữu cơ

4.1.3 Tầng tàn tích và các đặc điểm địa chất công trình của nó

Sản phẩm phong hoá nằm tại chỗ bên trên đá gốc (đá mẹ) gọi là tàn tích đã khác xa với đá gốc Ở gần mặt đất sự khác biệt đó rõ rệt nhất, càng xuống sâu do cường độ phong hoá giảm đi, sự khác biệt giảm dần Trên quan điểm xây dựng có thể chia ra các đới phong hoá cơ bản sau:

Đới thổ nhưỡng

Là lớp đất sét hoặc các loại cát lẫn di tích sinh vật chưa bị phân huỷ hoặc phân huỷ chưa hoàn toàn, vì vậy lớp đất này thường có màu xám đenn, độ dày từ vài đến vài chục centimet Đặc biệt có chứa nhiều muối khoáng và sinh vật

Đới vỡ vụn

Nằm dưới đới thổ nhưỡng, có mức độ vụn nát rất cao, xuất hiện nhiều khoáng vật thứ sinh thường là đất sét, đất thịt hay đất cát, cát pha lẫn dăm sạn với thành phần khoáng vật không đồng nhất Đất đá đới này có tính thấm yếu, dễ co ngót, có tính dính dẻo và trương nở, có thể làm vật liệu đắp, không nên dùng làm nền công trình

Đới vỡ dăm

Nằm kề ngay dưới đới vỡ vụn, khác với đá gốc ở vẻ ngoài, gồm các hạt rời rạc đường kính từ vài đến vài chục centimet và bên trong các hạt khoáng vật đã bị biến đổi rất nhiều Cường độ giảm nhiều so với đá gốc, liên kết giữa các hạt rất yếu, cường độ chống cắt, chống nén nhỏ Sản phẩm phong hoá của đới này có thể dùng làm vật liệu đắp rải đường

Đới dạng khối

Là vùng đá bị phân cắt bởi nhiều khe nứt, các khoáng vật ở trên mặt, ở vách khe nứt đã biến đổi Kích thước các khối đá tăng dần từ trên xuống dưới, từ vài chục centimet đến vài mét Đới này thấm nước lớn nhưng cường độ cao hơn các đới trên

Đới nguyên thể

Là vùng đá khó phân biệt với đá gốc vì trong đá chỉ xuất hiện các khe nứt nhỏ kín Đới nguyên thể có thể dùng làm nền công trình rất tốt

Hình 4.1: Các đới phong hoá

4.1.4 Nghiên cứu và xử lý phong hóa trong xây dựng

4.1.4.1 Nghiên cứu

Sự xuất hiện các khe nứt cũng như sự thay đổi thành phần vật chất do phong hoá đã làm giảm chất lượng xây dựng của đá Đá phong hoá thường có cường độ chịu lực nhỏ, tính thấm nước lớn Do đó khi xây dựng công trình trong vùng đá bị phong hoá cần nghiên cứu kỹ các vấn đề sau đây khi đưa ra giải pháp xử lý phong hóa:

- Mức độ phong hoá: tại địa điểm nghiên cứu, bố trí các hố đào, tiến hành

mô tả thành phần hạt, thành phần khoáng vật, màu sắc, lấy mẫu thí nghiệm các lớp

từ trên xuống để làm cơ sở phân chia các đới phong hoá, xác định bề dày, đặc trưng của mỗi đới

Để đặc trưng cho mức độ phong hoá, dùng hệ số phong hoá kph là tỷ số giữa trọng lượng thể tích của đá đã bị phong hoá và đá chưa bị phong hoá Theo đó:

kph = 1 đá không bị phong hoá

kph = 1 – 0,9 đá phong hoá nhẹ

kph = 0,9 – 0,8 đá phong hoá vừa

kph <0,8 đá phong hoá mạnh

- Tốc độ phong hoá: Đo tốc dộ phong hoá, người ta lợi dụng hố đào,

đường ngầm, đường hào có sẵn Căn cứ vào bề dày, mức độ biến đổi của tầng đá phong hoá sau thời gian nào đó từ ngày khai đào xác định được tốc độ phong hoá

- Nhân tố gây phong hoá: có thể là nhiệt độ, nước,… Mỗi loại nhân tố, có

biện pháp xử lý khác nhau

4.1.4.2 Xử lý hiện tượng phóng hóa

Sau khi thu thập các tài liệu ở nhiều vị trí khác nhau ta đã có cơ sở để chọn địa điểm xây dựng ít tốn kém, đó là vùng có bề dày tầng phong hoá mỏng, tính chất khác với đất đá gốc không nhiều Tuỳ theo bề dày cảu tầng đá phong hoá, loại nhân tốt gây ra phong hoá và yêu cầu của công trình (về cường độ, độ thấm nước…) mà ta có thể chọn biện pháp xử lý phong hoá sau:

- Bóc bỏ lớp phong hoá thường dùng khi công trình nhỏ, bề dày tầng phong

hoá không lớn, khối lượng đào bỏ đất đá không nhiều

- Che phủ bằng vật liệu chống phong hoá nhằm giảm tốc độ phong hoá Tuỳ

thuộc vào nhân tố gây phong hoá có thể dùng silicat, bitum, xi măng, đất sét Căn

cứ vào tốc độ phong hoá và thời gian làm việc của lớp phủ bảo vệ, ta xác định được bề dày của mỗi lớp vật liệu Trong trường hợp có thể thì dùng lớp phủ thiên nhiên bằng cách để lại lớp đất đá ở trên cao trình thiết kế

- Trung hoà các nhân tố gây ra phong hoá VD cho thêm các loại muối vào

nước để giảm khả năng hoà tan đá Biện pháp này không thuận lợi, không kinh tế

- Cải tạo tính chất của đá bị phong hoá bằng phương pháp phụt vữa cố kết

và chống thấm làm giảm khả năng thấm, tăng cường độ của đá, vữa có thể là xi

măng, bitum Biện pháp này dùng cả khi xử lý các tầng phong hoá ở sâu, mặt cắt phong hoá phức tạp và khi xây dựng công trình ngầm.

4.2 HOẠT ĐỘNG ĐỊA CHẤT CỦA DÒNG SÔNG

4.2.1 Tác dụng địa chất của dòng sông

Tác dụng địa chất của dòng sông thể hiện ở việc phá hủy đất đá, vận chuyển sản phẩm bị phá hủy và lắng đọng trầm tích Kết quả làm cho hình thái của dòng sông thay đổi, ảnh hưởng trực tiếp đến việc khai thác, ổn định các công trình lấy nước như cống, đập xả nước, các công trình giao thông như cầu, cống, bến bãi

- Tác dụng phá huỷ: gồm có xâm thực thẳng đứng (đào sâu lòng sông) xảy

ra khi tốc độ đáy sông tương đối lớn và xâm thực ngang (xói lở bờ) để mở rộng lòng sông xảy ra khi tốc độ đáy sông nhỏ Khi đáy sông đạt đến mặt cắt cân bằng thì tác dụng xâm thực tạm thời chấm dứt Khi dòng sông chảy qua vùng đất đá khác nhau, đất yếu dễ bị xâm thực đào sâu, đá cứng ở lại tạo nên thác ghềnh

Xâm thực dọc được bắt đầu từ hạ lưu lên phía thượng lưu, mặt cắt cân bằng

có dạng hyperbol

Xâm thực ngang làm cho lòng sông mở rộng, uốn cong gây sụt lở bờ sông, thay đổi luồng lạch trên dòng sông, gây trở ngại cho giao thông thuỷ, hư hỏng công trình, đường xá ven sông Để ngăn ngừa xâm thực bờ sông có thể xây dựng kè ngang để giảm tốc độ dòng chảy, nắn dòng

- Tác dụng vận chuyển sản phẩm phá huỷ được sông vận chuyển đi có thể ở

dạng hoà tan, lơ lửng hay kéo lê dưới đáy Khả năng vận chuyển phụ thuộc vào vận tốc dòng nước Vận tốc 0,3m/s vận chuyển được cát mịn; 2m/s vận chuyển được đá cục có d=10cm; vận tốc 2,4m/s vật liệu vận chuyển có d=20cm

- Tác dụng lắng đọng khi tốc độ dòng nước giảm đi, một cỡ hạt nào đó bắt

đầu lắng xuống Động năng của dòng nước:

2 2

4.2.2 Các loại trầm tích của dòng sông

Các loại trầm tích của dòng sông chính là sản phẩm do hoạt động địa chất của dòng sông (phá hủy,vận chuyển và lắng đọng trầm tích)

Trầm tích lòng sông

Miền núi: thường là đá hộc, đá tảng, được các hạt nhỏ lấp đầy Xuất hiện ở vùng đáy sông có độ dốc lớn Khi độ dốc nhỏ hơn, thành phần của nó là cuội, sỏi,

cát Các hạt nói chung trơn nhẵn, độ ép co của trầm tích nhỏ, cường độ chống cắt, chống nén tương đối cao, thấm nước mạnh, hệ số thấm có thể lên tới 100m/ngày đêm.

Đồng bằng: rất đa dạng, sỏi hạt to, cát, cho đến bùn sét Chúng có sự tuyển lựa hạt rất rõ rệt, thường có cấu tạo theo hình nhịp (cát và bùn xen kẽ nhau tương ứng với mùa mưa và mùa khô) phân lớp nghiên hay dạng thấu kính không có quy tắc Khi xây dựng cần lưu ý sự thay đổi các đặc điểm địa chất công trình theo không gian, sự xuất hiện cát chảy, xói ngầm và lún không đều

Trầm tích bãi bỗi

Thường có cấu tạo 2 tầng, tầng dưới hạt tương đối thô, thường là trầm tích lòng sông, tầng trên hạt mịn hơn, được bồi đắp do vật liệu của sông mang tới, thường có chứa một lượng vật chất hữu cơ Chiều dày tích tụ của vật liệu sau một cơn lũ không lớn, khoảng vài milimet đến vài centimet Hay chứa các thấu kính và lớp kẹp Do vây nước trong bãi bồi dễ phát sinh các hiện tượng địa chất xấu như cát chảy, xói ngầm, nén quá,

Trầm tích hồ sừng trâu là loại bão hoà nước, ở trạng thái dẻo mềm yếu, có tính ép co lớn, cường độ chống cắt nhỏ, không thấm nước hoặc thấm nước yếu Khi xây dựng phải chú ý đến trượt, lún nhiều và lún theo thời gian

Trầm tích cửa sông

Hình thành do sông mang vật liệu đến tích đọng ở vùng cửa sông Trầm tích

cửa sông thường có cấu tạo 3 tầng: Trầm tích đáy, là loại rất mịn (bùn sét) nằm ngang, phủ lên đáy biển Trầm tích giữa hạt thô hơn thường ở dạng lớp xiên, nghiêng về phía biển Trầm tích trên cũng hầu như nằm ngang phủ lên trầm tích

giữa và có hạt thô hơn cả

Trầm tích cửa sông phần nhiều thuộc loại cát mịn, cát pha và sét Độ dày và diện tích phân bố rất lớn Đặc điểm của nó là có độ rỗng lớn, chứa nhiều muối Thường có các tầng kẹp sét, vì vậy tính chất vật lý, cơ học thay đổi rất mạnh theo không gian Khi xây dựng thường gây ra lún nhiều, lún lâu dài nên công trình và

Hình 4.2: Sự hình thành hồ sừng trâu