ĐỊA CHẤT THỦY VĂN ĐẠI CƯƠNG - CHƯƠNG 4 ppt

Độ lổ hổng, phụ thuộc vào thành phần độ hạt của đất đá; Độ khe nứt, phụ thuộc vào mức độ phá hủy kiến tạo của các loại đá... Thành phần độ hạt số lượng và kích thước hạt có ảnh hưởng r

CÁC ĐIỀU KIỆN TÀNG TRỮ CỦA NƯỚC DƯỚI ĐẤT

CHƯƠNG 4

THỦY TÍNH CỦA VẬT LIỆU

I- CẤU TRÚC CỦA ĐẤT ĐÁ

Ở đây ta chỉ xét cấu trúc của đất đá theo quan điểm địa chất thủy văn, nghĩa là xét khía cạnh cấu trúc của đất, đá, tạo nên những điều kiện tàng trữ nước

Đặc điểm cấu trúc của đất đá về mặt này

là độ lỗ hổng và độ khe nứt

Độ lổ hổng, phụ thuộc vào thành

phần độ hạt của đất đá;

Độ khe nứt, phụ thuộc vào mức

độ phá hủy kiến tạo của các loại đá

1- Thành phần độ hạt của đất đá :

Đứng về ý nghĩa thực tế, ta cần chú ý nhất đến 3 tổ hạt : cát, bụi và sét Trong tự nhiên 3 loại hạt này chiếm tuyệt đại đa số và thường pha lẫn với nhau theo những tỉ lệ khác nhau

Vì vậy, để dễ hệ thống hóa trong khi nghiên cứu, V.A Pri-clôn-ski đề nghị một bảng phân loại 3 thành phần Thành phần độ hạt (số lượng và kích thước hạt) có ảnh hưởng rất lớn đến độ lỗ hổng và thủy tính của đất đá.

Thành phần độ hạt (số lượng và kích thước hạt) có ảnh hưởng rất lớn đến độ lỗ hổng và thủy tính của

đất đá.

2- Độ lỗ hổng và độ khe nứt :

Độ khe nứt

Độ lổ hỗng

trung bình

Kích thước hình dạng lổ hỗng trong thực tế

Căn cứ vào kích thước lỗ hổng và khe nứt, người ta chia ra :

1) Độ mao dẫn, khi đường kính lỗ hổng nhỏ hơn 1mm (d < 1mm) hay chiều rộng khe nứt nhỏ hơn 0,25mm.

2) Độ hang hốc và độ khe nứt nhỏ.

3) Độ cacstơ và độ khe nứt lớn.

Trong các lỗ hổng và khe nứt loại thứ 2 và 3, nước di chuyển dưới tác dụng của trọng lực.

Độ lỗ hổng là thuộc tính của các loại đá macma, trầm tích và biến chất Chỉ có nguồn gốc của các lỗ hổng là khác nhau.

II- THỦY TÍNH CỦA ĐẤT ĐÁ

1- Tính thấm nước :

Tính thấm nước là tính chất của đất đá cho nước thấm qua Mức độ thấm nước của đất, đá, không quyết định bởi độ lỗ hổng, mà chỉ

phụ thuộc vào kích thước các khe lỗ Đất đá

có độ lỗ hổng lớn có thể không thấm nước, và ngược lại đất đá có độ lỗ hổng bé có thể thấm nước tốt.

Dựa vào mức độ có độ thấm nước của đất đá, có thể chia ra 3 nhóm :

1) Thấm nước: trầm tích vụn, rời rạc

(cuội, sỏi, cát) và cả đá khối nhưng nứt nẻ

2) Nửa thấm nước: á cát, hoàng thổ, than

bùn, cát kết xốp, đá vôi và đá macma ít bị lỗ hổng, granit bị phong hóa

3) Không thấm nước: đá trầm tích và đá

kết tinh toàn khối (nếu chúng không bị nứt nẻ), sét

Độ thấm nước được đo bằng hệ số thấm lọc K, có thứ nguyên của vận tốc (độ dài(L)/thời gian(t))

CHƯƠNG 4 – Tiếp

MẶT CẮT ĐỊA CHẤT THỦY VĂN

KHU VỰC KHU CÔNG NGHIỆP SÓNG THẦN (BÌNH DƯƠNG)

2- Độ ẩm :

• Trong những điều kiện tự nhiên, đất đá luôn luôn chứa một lượng nước nào đó Trong thổ nhưỡng và các đá nằm trên mặt nước ngầm, lượng nước thay đổi trong suốt cả năm phụ thuộc vào sự thay đổi nhiệt độ từng mùa, áp suất và độ ẩm không khí, sự bốc hơi nước, mưa,… dưới mực nước ngầm, độ ẩm thực tế của đá coi như không thay đổi.

Các loạt độ ẩm

3- Độ chứa nước :

• Độ chứa nước là khả năng của đất, đá thu nhậnvà giữ lại một lượng nước nhất định Tính chất này

do các lực : hấp phụ bề mặtï, độ ẩm phân tử tối đavà lực mao dẫn

• Tùy theo mức độ chứa nước, người taphân biệt 3 cấp :

• - Chứa nước tốt (than bùn, á sét, sét)

• - Chứa nước kém (đá phấn, catù kết xốp, các loại sét nhẹ, cát loại nhỏ, hoàng thổ)

• - Không chứa nước (đá macma khối, đábiến chất và cuội, sỏi, cát kết)

Ứng với các dạng nước chứa trong đất đá, người ta phân biệt các độ chứa nước sau :

• 1) Độ chứa nước mao dẫn, là khả năng của đá giữ trong lỗ mao dẫn một lượng nước nhất định.

• 2) Độ chứa nước phân tử tối đa, là lượng nước hấp phụ cực đại được đất đá hút từ khí quyển kèm theo sự phóng nhiệt.

• Khi toàn bộ lỗ hổng và khe nứt chứa đầy nước, ta có độ chứa nước bão hòa.

• Ví dụ về độ chứa nước bão hòa của một số đá :

• 1m 3 granit có thể chứa > 0 – 0,5 lít nước

4- Lượng phóng thích nước (µ)

• Lượng phóng thích nước là hiệu số giữa độ chứa nước bão hòa và độ chứa nước phân tử tối đa, tức lượng nước trong đất đá có thể phóng thích ra, dưới tác dụng của trọng lực.

• Đơn vị lượng nước phóng thích là (%)

• Lượng phóng thích nước được đặc trưng bởi hệ số phóng thích µ

• µ = Wbh - Wnf (%)

• Wbh – độ chứa nước bão hòa

• Wnf – độ chứa nước phân tử tối đa.

• Lượng phóng thích nước của cát, cuội khoảng 27,4% Sét và than bùn thực tế không phóng thích nước Do đó, không thể khai thác nước trong các lớp than bùn, sét và các loại đá khối khác.

• Lượng phóng thích nước giữ vai trò rất lớn trong việc hình thành các tầng chứa nước khác nhau.

5- Độ mao dẫn :

• a) Hiện tượng mao dẫn

• Nếu nhúng một ống mao dẫn (có đường kính

d < 1mm) vào nước thì trong ống dâng lên một cột

nước với độ cao H K

• Trong đất đá, độ cao Hk mao dẫn phụ thuộc vào

• - Kích thước hạt

• - Độ đồng nhất

• - Thành phần hóa học NaCl > H2O > NaOH

5- Độ mao dẫn(tt.)

• σ - Sức căng bề mặt của dung dịch

• b – Lực thành phần bị triệt tiêu bởi phản lực của

thành ống.

• c – Lực thành phần tạo nên lực mao dẫn P.

• Độ cao ấy được tính theo công thức :

•

• σ - Sức căng bề mặt dung dịch (dyn/cm).

• θ – Góc thấm ướt,

• r – Bán kính ống mao dẫn (cm)

• g – Gia tốc trọng trường (cm/s)

• γ – Tỷ trọng dung dịch (g /cm 3 )

γ

θ

σ rg

cos 2

QUÁ TRÌNH KARST HOÁ

• Nên hiểu rằng độ ẩm là điều kiện cần thiết để

tính thấm của vật liệu tạo điều kiện cho quá trình

tác động của nước bề mặt và nước ngầm

• Nếu môi trường của chúng ta là một khối đặc xít, không có lỗ hổng, khe nứt, thì nước không thể chuisâu vào bên trong của khối, gây ra quá trình karsthoá được

• Từ lỗ hổng và độ khe nứt sẽ phát triển thành

hang động có kích thước ngày càng lớn Do đó, độ

chứa nước và độ mao dẫn được xem như là những

tác nhân gián tiếp của quá trình karst hóa.

HANG ĐỘNG KARST Ở HÀ TIÊN

(KIÊNGIANG-VIỆTNAM)

HANG ĐỘNG KARST Ở HÀ TIÊN

(KIÊNGIANG-VIỆTNAM)

QUÁ TRÌNH KARST HOÁ(tt.)

• Do sự thay đổi gốc xói mòn (gây ra bởi sự chuyển

động thăng trầm của vỏ trái đất) mà trong các khốiđá vôi thường tạo thành nhiều tầng hang động Mỗitầng hang động ứng với một vị trí của gốc xói mòn

• Cấu tạo địa chất cũng ảnh hưởng không

nhỏ đến quá trình karst hoá Nếu khối đá vôi bị baophủ bởi những lớp trầm tích lục nguyên dày, thì quátrình karst hoá trong khối đá vôi ấy sẽ bị ngăn chặnlại rất nhiều, đôi khi nó không xảy ra Ngược lại, nếu khối đá vôi không bị trầm tích lục nguyên baophủ thì quá trình karst hoá có điều kiện phát triểnmạnh