Bản chất vật lý của môi trường đất.ThS. Phạm Sơn Tùng

CƠ HỌC ĐẤT Chương Bản chất vật lý mơi trường đất ThS Phạm Sơn Tùng Sự hình thành loại đất Tồn đất có nguồn gốc trực tiếp hay gián tiếp từ đá cứng: 1) Đá macma: thành tạo từ vật liệu nóng chảy 2) Đá trầm tích: thành tạo dạng lớp vật liệu lắng đọng nước 3) Đá biến chất: thành tạo từ đá tồn trước, sau bị biến đổi nóng áp lực cáo Quá trình biến đổi Đá→Đất chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố => loại đất khác Các loại đất hình thành q trình Phong hóa, Chuyển dời Lắng đọng Q trình phong hóa • Là trình đá bị biến đổi thành đất tác dụng tác nhân tự nhiên • Các tác nhân tự nhiên: vật lý, hóa học, hóa sinh • Ví dụ: – Nước → vụn đá sắc, góc cạnh – Gió → hạt trịn – Hóa học → số khống vật bền, khơng bị biến đổi (thạch anh, muxcovit), số khống vật khác khơng bền, bị biến đổi → hình thành loại đất khác Q trình chuyển dời • Q trình hạt đất di chuyển từ nơi sang nơi khác tác dụng gió, nước, sơng băng, trọng lượng thân… • Tác dụng chuyển dời tuyển lựa • Sự chuyển dời kéo theo q trình lắng đọng (nước), trầm đọng (gió, sơng băng) → hình thành trầm tích Các thành phần cấu tạo đất Pha rắn • Các vụn đá, hạt cuội: d > mm • Các hạt khống: mm ≥ d > 1µm – Hạt cát: mm ≥ d > 0,05 mm – Hạt bụi: 0,05 mm ≥ d > 0,005 mm – Hạt sét: 0,005 mm ≥ d > 0,001 mm • Vật chất hữu cơ: đất mùn, thường nằm cùng, không dày 0,5 m Có tính nén lún cao, hấp thụ nhiều nước Nước đất Các đới nước ngầm - Chiều cao mao dẫn với đất cát khoảng từ vài đến vài chục cm - Chiều cao mao dẫn với đất sét lến đến hàng trăm cm Khí đất • Đất khơng hồn tồn khơ hay hồn tồn bão hịa • Thực tế: đất “khơ” chứa nước, đất “hồn tồn bão hịa” có 2% lỗ rỗng khí • Khơng khí chịu nén nước đóng băng nên có ảnh hưởng tới tính chất đất Đất rời Đất dính • Hàm lượng hạt sét chiếm 3% khối lượng đất khơ đất có tính dẻo dính → đất dính • Các hạt sét dạng cấu trúc Kết cấu trúc Phân tán Đầm lăn bánh láng Lăn kết hợp rung Đầm lăn bánh Đầm chân cừu Đầm rung điều khiển tay Tên trạng thái đất dính • Dựa vào số dẻo IP độ sệt B IP = Wnh – Wd B = (W - Wd)/IP • Xác định Wnh Wd : TCVN 4197:1995 Tên trạng thái đất dính • Giới hạn co ngót: hàm lượng nước mẫu mà sau mẫu khơng giảm thể tích cho dù lượng nước có giảm thêm • Giới hạn dẻo: hợp lượng nước thích hợp cho phép hạt trượt qua với mà không xuất vết nứt • Giới hạn chảy: độ ẩm tăng cao tới mức đất khơng cịn khả hút ẩm biểu giống dịch thể (chảy tự trọng lượng thân) Phân loại đất dính theo số dẻo IP Tên đất dính IP Đất pha cát (á cát) Đất pha sét (á sét) Đất sét ≤ IP ≤ 7 < IP ≤ 17 IP > 17 Phân loại đất dính theo độ sệt B Tên trạng thái đất Cát pha: Rắn Dẻo Sệt Sét, pha sét: Rắn Nửa rắn Dẻo Dẻo mềm Dẻo sệt Sệt (nhão) Độ sệt B B1 B1 Bài tập đường cong cấp phối • I-20 Bài tập Khối đất ẩm tích 964 cm3, cân tìm khối lượng 1956 g Độ ẩm xác định 13% tỉ trọng hạt 2,7 g Tính: – Dung trọng tự nhiên dung trọng khô – Độ rỗng hệ số rỗng – Độ bão hòa Bài tập Một mẫu đất ẩm có độ rỗng 42%, tỉ trọng hạt 2,69 độ bão hòa 84% Hãy tính: - Hệ số rỗng - Dung trọng khơ dung trọng tự nhiên - Độ ẩm - Dung trọng tự nhiên bão hịa (no nước) Bài tập • Một ống trụ cắt lõi có đường kính 100 mm, dài 125 mm dùng để lấy mẫu đất Sau gọt hai đầu, khối lượng tổng cộng ống trụ đất 3508 g; khối lượng trụ rỗng 1525 g Sau sấy khô, riêng đất cân 1633 g Nếu tỉ trọng hạt tìm 2,71, tính: – Dung trọng tự nhiên dung trọng khô – Độ ẩm – Hệ số rỗng Bài tập Trong thí nghiệm đầm chặt Proctor, số liệu sau ghi chép: Thể tích khuôn 0,945.10-3 m3 Khối lượng đất ẩm khuôn (kg) 1,791 1,937 2,038 2,050 2,022 1,985 Độ ẩm 8,4 10,6 12,9 14,4 16,6 18,6 Vẽ đường cong quan hệ dung trọng khơ – độ ẩm từ xác định dung trọng khô tối đa độ ẩm tốt cho đất đầm chặt Bài tập • Đất cát có độ rỗng 38% tỉ trọng hạt 2,9 Hãy xác định: – Hệ số rỗng – Trọng lượng đơn vị khô – Trọng lượng đơn vị bão hòa – Trọng lượng đơn vị tự nhiên độ ẩm 27% ... m+n =1 Đất cát: 0,3 ≤ e ≤ 0,8 Đất sét: 0,3 ≤ e ≤ Than bùn: ≤ e ≤ 10 Các cơng thức tính đổi h e  ? ?1 k . n (1  0, 01W ) e ? ?1 w e n(%)  10 0 1? ?? e w k   0, 01W 0, 01W  G e  dn (  1) .... cát tùy thuộc qc, kg/cm2 Chặt Chặt vừa Rời 15 0 15 0 – 50