Đây là tài liệu của các bạn sinh viện hiện tại đang học tại Đại học Bách Khoa TP HCM. Đồng thời cũng là giáo án của giảng viên tại Đại học Bách Khoa. Nó sẽ rất hữu ích cho công việc học tập của các Bạn. Chúc Bạn thành công.
CHƯƠNG NƯỚC DƯỚI ĐẤT Khi chuyển động lỗ rỗng, nước đất gây trở ngại cho việc thi cơng điều kiện làm việc cơng trình: gây ngập hố móng, đẩy trồi gây ổn định hố đào, cáy chảy, Các chất hóa học nước đất gây ăn mòn phá hoại cấu kiện bê tông Chỉ tiêu đặc trưng cho khả thoát nước đất đá độ nước µ: µ = Vwr / V Vwr Thể tích nước tự tác dụng trọng lực V Thể tích đất đá bão hòa nước Đối với đất sét µ ≈ 0; đất cát, cuội sỏi µ ≈ n (độ rỗng) Hệ tầng đất đá bở rời nứt nẻ chứa đầy nước trọng lực gọi tầng chứa nước lớp chứa nước Hệ tầng đất đá thấm nước yếu không thấm gọi tầng cách nước Ngoài lớp đá cứng, lớp sét cứng, nửa cứng xem tầng không thấm nước 5.1 CÁC TÍNH CHẤT CHỨA NƯỚC CỦA ĐẤT ĐÁ Thực tế việc chia tầng chứa – cách nước tương đối, quy ước theo độ dẫn: Km x mm ≥ 20 Ky x my Km, mm hệ số thấm bề dày tầng thấm mạnh (chứa nước) Ky, my hệ số thấm bề dày tầng thấm yếu (cách nước) Đất đá cứng độ ẩm nhỏ độ ẩm (độ chứa nước) không ảnh hưởng đến tính chất xây dựng Đất đá mềm rời (sét), độ ẩm tiêu trạng thái: WL, WP, WS 5.1 CÁC TÍNH CHẤT CHỨA NƯỚC CỦA ĐẤT ĐÁ Tính chất vật lý: Tỷ trọng: phụ thuộc muối hòa tan Nhiệt độ: xuống sâu nhiệt độ tăng ổn định Độ suốt: phụ thuộc lượng khống hòa tan, hợp chất hóa học, hữu cơ, keo nước… Màu nước: phụ thuộc thành phần hóa học, tạp chất Nước cứng màu nhạt, Fe H2S lục… Mùi: vi khuẩn, khí nguồn gốc hóa học vd H2S Vị: Ca(HCO3)2 ngọt, NaCl mặn, MgSO4 đắng… Tính dẫn điện Tính phóng xạ 5.2.1 Chất lượng nước đất Tính chất hóa học thể thơng qua ion có nước Các ngun tố ion đóng vai trò chủ yếu: Cl-, HCO3-, SO42-, CO32-, Ca2+, Mg2+, Na+, K+,… Vi nguyên tố (Zn, Br, Mn, Cu, Pb…), siêu nguyên tố (Hg,Au, Rb…) Ion Cl-: NaCl, nước vị mặn, ion trội ion khác tầng nước sâu Ion HCO3-: gặp nước nhạt, hòa tan đá carbonat Liên quan ăn mòn bê tơng Ion SO42-: nước tiếp xúc thạch cao, có chứa H2S, có vị chát Ion Ca2+:trội ước nơng độ khống Ion Mg2+ 5.2.1 Chất lượng nước đất Ion Na+: thường có nồng độ cao (10-100g/l) Vùng nước gần mặt đất hàm lượng tăng cao: nhiễm bẩn Ion sắt…: có vị kim loại, dễ vẩn đục nước Khí nước đất: CO2, O2, H2S, CH4…CO2 H2S có độ hòa tan lớn Khí CO2: có nhiều nước axit, CO32- có nhiều nước pH>8.5 Khí O2: có nước uống, hàm lượng giảm dần theo độ sâu Khí H2S: có nước gần đầm hồ bùn, mùi khó chịu, khơng dùng ăn uống, tăng tính ăn mòn nước 5.2.1 Chất lượng nước đất Độ pH: H2O ↔H++OHHằng số phân ly: [H + ][OH − ] K = = 1,8.10−16 [H 2O] pH = - lg[H+] Ở đây: [H+] – nồng độ ion H+ Trung tính: pH=7 Axit: pH7 5.2.1 Chất lượng nước đất Độ cứng tính chất nước có chứa hợp chất hòa tan Ca2+ Mg2+ cách đánh giá độ cứng: -Biểu diễn độ Đức: H=0.1a+0.14b Với H: độ cứng tính theo độ Đức a: lượng mg CaO 1l nước B: lượng mg MgO 1l nước 5.2.1 Chất lượng nước đất -Biểu diễn hàm lượng meq/l Ca2+ Mg2+ Số mg đương lượng tỷ số nguyên tử lượng (phân tử lượng) hóa trị Vd: Ca2+=40/2=20mg Mg2+=24/2=12mg Hàm lượng meq/l (miligam đương lượng/lít) tỷ số hàm lượng mg/l số mg đương lượng Lưu ý: 1meq/l=2,80 Đức 1+ Đức=0,357 meq/l Rất mềm 25,20 5.2.1 Chất lượng nước đất Độ khống hóa: tổng số ion, phân tử hợp chất khác chứa nước hợp thành lượng khống hóa nước, biểu diễn hàm lượng g/l Lưu ý thành phần cacbonic gây ăn mòn bê tơng CaCO3+H2O+CO2→Ca2++2HCO3- 5.2.1 Chất lượng nước đất Số mg đương lượng tỷ số nguyên tử lượng (phân tử lượng) hoá trị Để chuyển kết phân tích dạng mg/l thành dạng đương lượng mg, người ta chia lượng mg/l cho số mg đương lượng chúng 5.3 CÁC HÌNH THỨC HỆ THỐNG HĨA KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM NƯỚC Tính tốn kết thí nghiệm thành % đương lượng Ion Na+ Ca2+ Mg2+ mg/l 190,9 24,0 4,8 Cl – SO42HCO3- 213,0 14,4 219,6 Ví dụ meq/l % đương lượng Ion Na+ Ca2+ Mg2+ mg/l 190,9 24,0 4,8 Cl – SO42HCO3- 213,0 14,4 219,6 meq/l 8,3 1,2 0,4 9,9 6,0 0,3 3,6 9,9 % đương lượng 83,8 12,1 4,0 100 60,6 3,0 36,4 100 Công thức Courlov tên nước Công thức Courlov tổng quát có dạng: A K M T pH C K - ký hiệu chất khí chứa nước (mg/l) M - tổng khống hóa nước (g/l) A - anion hàm lượng >10% xếp giảm dần hàm lượng % chúng C - cation hàm lượng >10% xếp giảm dần hàm lượng % chúng T - nhiệt độ nước điểm lấy mẫu pH - độ pH Ví dụ Kết phân tích mẫu nước theo ví dụ biểu diễn sau: Cl − (60,6% )HCO3− (36,4% ) CO2 (87 mg / l )M (0,667 g / l ) pH (7,1) + 2+ Na (83,8% )Ca (12,1% ) Gọi tên nước: Tên nước gọi theo tên anion cation có hàm lượng 25% xếp giảm dần Ví dụ là: Clorua – Bicarbonat – Natri Ví dụ 5.4.1 Đánh giá chất lượng nước dùng sinh hoạt 5.4.2 Đánh giá chất lượng nước dùng xây dựng (xem bảng tài liệu) Theo ví dụ nêu: tổng hàm lượng Cl- SO42trong khoảng 201-400, hàm lượng HCO3- 3,6meq/l, theo bảng tra: a = 0,17; b = 23 Do đó: a[Ca2+] + b = 0,17x 24 + 23 = 27