Bản chất vật lý của đất

CHƯƠNG 1: BẢN CHẤT VẬT LÝ CỦA ĐẤT §1 Sự hình thành đất – Phân loại đất theo nguồn gốc hình thành Sự hình thành đất: Phong hố di chuyển tích tụ Đá gốc → Sản phẩm phong hóa → Đất + Quá trình tạo hạt đất: trình phong hóa (PH) + Q trình di chuyển tích tụ: q trình trầm tích Hai q trình diễn xen kẽ, lẫn lộn → hình thành đất Q trình phong hóa * Định nghĩa: q trình phá hoại làm thay đổi thành phần đá gốc tạo sản phẩm PH tác dụng vật lý, hóa học, sinh học * Phân loại: - Phong hóa vật lý - Phong hóa hóa học - Phong hóa sinh học Theo quan điểm XD: nghiên cứu PH vật lý PH hóa học a Phong hóa vật lý - Định nghĩa: PH vật lý PH thay đổi đột ngột nhiệt độ, áp suất, va chạm gây ra, làm cho đá gốc bị phá hoại vỡ vụn tạo sản phẩm PH vật lý - Đặc điểm sản phẩm PH vật lý: + bề mặt góc cạnh, gồ ghề + kích thước to nhỏ khơng + thành phần khống vật hóa học khơng thay đổi thay đổi so với đá gốc + khơng có khả kết dính → gọi hạt đất rời – thành phần đất rời, đại diện cát b Phong hóa hóa học - Định nghĩa: PH hóa học PH tác động hóa học gây Yếu tố gây PH hóa học: nước, ơxy, axit cacbonic khơng khí Tác động hóa học xảy bề mặt tiếp xúc hạt đất môi trường → biến đổi thành phần khoáng vật gốc hạt → đá bị vỡ vụn thành hạt nhỏ Hạt bé → diện tích bề mặt S / đơn vị khối lượng lớn → tác động hóa học xảy mạnh → hạt dễ bị chia nhỏ - Đặc điểm sản phẩm PH hóa học: + bề mặt “nhẵn nhụi” + kích thước hạt nhỏ, thường có kích thước hạt keo + thành phần khống hóa học thay đổi nhiều so với đá gốc + có khả liên kết với phân tử nước tạo nên tính nhớt có khả tự liên kết hạt với → hạt kích thước bé có tính dính gọi hạt đất dính (hạt sét) – đại diện sét Thực tế: hạt đất rời hạt đất dính thường lẫn lỗn nhau, hạt chiếm ưu gọi tên theo loại - Phân loại theo nguồn gốc phong hóa:  loại: + Đất rời : đá dăm, cuội sỏi, loại cát Đặc điểm: kích thước hạt to rời rạc, khơng dính tính thấm lớn, hút nước + Đất dính: loại đất sét Đặc điểm: kích thước hạt nhỏ, mịn khơ: cứng; ẩm: dẻo tính thấm bé, hút nước lớn Đất pha trộn: cát có sét : cát pha sét có cát : sét pha 2- Q trình trầm tích Q trình trầm tích bao gồm di chuyển tích tụ Sự di chuyển trọng lượng thân hạt đất, nước, gió, băng tuyết a Di chuyển trọng lượng thân hạt đất - Dưới tác dụng trọng lượng thân, hạt đất + nằm nguyên chỗ: đất tàn tích + lăn từ chỗ cao xuống chỗ thấp hơn, dễ ổn định theo sườn dốc: đất sườn tích - Đặc điểm loại trên: + không phân lớp chiều dày lớp đất khơng + thành phần kích thước hạt lộn xộn, không + đất đá gốc có mặt phân cách nghiêng → CT XD khu vực dễ ổn định b Di chuyển nước trơi (bồi tích, sa tích) - Các hạt đất nước trôi bị sàng lọc, phân chia theo kích thước tùy thuộc vào vận tốc dòng chảy - Đặc điểm: + có tính phân lớp đặn thành phần kích thước; + chiều dày lớp thường lớn lớn; + lớp có kích cỡ hạt khác thường xen kẽ chủ yếu nằm ngang gần nằm ngang + tính chất đất lớp thay đổi ranh giới lớp đất thường khó phân biệt rõ rệt - Khi xây dựng CT loại đất cần quan tâm đến biến dạng, đặc biệt biến dạng không dị lớp §2 Các thành phần đất Đất = hạt đất + lỗ rỗng (nước, khí) - Trường hợp thơng thường: đất gồm pha - Trường hợp đặc biệt: đất gồm pha + đất khơ hồn tồn: hạt đất khí + đất bão hồ: hạt đất nước Các thành phần hạt đất – nước – khí có tác động qua lại lẫn ảnh hưởng đến tính chất chung tập hợp (tức đất) I Hạt đất: * Hạt đất thành phần chủ yếu đất, tạo thành khung kết cấu đất (cốt đất) - Hạt đất có đặc trưng bản: kích thước hạt (độ lớn), hình dạng hạt thành phần khống - Hạt đất thường có kích thước từ vài centimet đến vài phần trăm vài phần nghìn milimet Kích thước hạt đất a Định nghĩa kích thước hạt đất (mang tính quy ước hạt đất có kích thước hình dạng đa dạng, bất kỳ) * Nhóm hạt: tập hợp hạt đất có kích thước thay đổi phạm vi VD: Hạt có kích thước d1 < d ≤ d2: nhóm hạt kích thước (d1, d2] Hàm lượng nhóm hạt p(d1, d2]: phần trăm theo trọng lượng nhóm hạt loại đất nghiên cứu (tính theo phần trăm tổng trọng lượng khô) * P(d1 0.7 Cát nhỏ e < 0.6 0.6 ≤ e ≤ 0.75 e> 0.75 Cát bột e < 0.6 0.6 ≤ e ≤ 0.8 e > 0.8 Loại đất Cuội sỏi, cát thô, cát trung Độ sệt đất Đất dính bao gồm phần lớn hạt sét, hạt keo có kích thước nhỏ có trạng thái sau: - Khi khơ đất dính rắn cứng, trạng thái trạng thái cứng - Khi ẩm đất dính dẻo lặn được, trạng thái gọi trạng thái dẻo - Khi ẩm đất nhão bùn, trạng thái gọi trạng thái chảy Các trạng thái biểu diễn qua hình 1-4 Trạng thái cứng Trạng thái dẻo Trạng thái chảy Wd Wch Hình 1.4 Qua hình vẽ đất dính có trạng thái trạng thái cứng, trạng thái dẻo trạng thái chảy Giữa ba trạng thái có giá trị độ ẩm quan trọng: - Độ ẩm làm cho đất chuyển từ trạng thái cứng sang trạng thái dẻo gọi giới hạn dẻo ký hiệu: Wd - Độ ẩm làm cho đất chuyển từ trạng thái dẻo sang trạng thái chảy gọi giới hạn chảy, ký hiệu Wch - Để biết mẫu đất trạng thái người ta dùng tiêu độ sệt (B) công thức xác định độ sệt: Trong : Wch: độ ẩm trạng thái giới hạn chảy W: độ ẩm tự nhiên đất Wd: độ ẩm trạng thái giới hạn dẻo Phân loại trạng thái đất cát pha B1 Đất trạng thái Cứng Đất trạng thái Dẻo Đất trạng thái Chảy Phân loại đất sét,sét: B1 Đất trạng thái Dẻo mềm Đất trạng thái dẻo Chảy Đất trạng thái Chảy §6 Phân loại đất Phân loại đất dính Đất dính có giới hạn dẻo Wd ≥1 phân loại chi tiết theo số dẻo, kí hiệu A: A = Wch-Wd Phân loại đất dính A10mm chiếm 50% Sỏi sạn d>2mm chiếm 50% Cát sạn d>2mm chiếm 25% Cát thô d>0.5mm chiếm 50% Cát vừa d>0.25mm chiếm 50% Cát nhỏ d>0.1mm chiếm 75% Cát bụi d>0.1mm chiếm 75% ... chiếm chỗ * Khí đất có nguồn: - Khí tự nhiên (khí trời): chiếm chủ yếu đất; - Khí gas: chiếm phần nhỏ * Có loại khí đất - Khí hở: khí liên thơng với mơi trường bên ngồi - Khí kín: khí khơng liên... Hạt sét Hình dạng hạt đất - Hình dạng hạt đất đa dạng ảnh hưởng tới tính chất đất - Có dạng chính: + dạng khối chiều + dạng (dạng phiến) chiều + dạng (dạng kim) chiều - Hạt kích thước lớn: hình... nhẵn - Hạt kích thước nhỏ: dạng Hình dạng hạt ảnh hưởng đến tính chất XD đất - Đất rời: dạng khối; đất dính: dạng Thành phần khoáng hạt đất * Thành phần khoáng đất đa dạng phụ thuộc vào - thành