Một số vấn đề địa kỹ thuật liên quan đến các thành tạo sét- vôi ở Việt Nam

Claystone - đá silit có chứa vôi khá phổ biến tại nhiều vùng ở Việt Nam. Nó thường chứa đất sét khoáng, canxit và pyrit. Anhydrite và thạch cao thường trong các sản phẩm của đá sét phong hóa - đá sa thạch. Những khoáng chất này có thể được chuyển đổi theo cả hai hướng và đi kèm với hiện tượng giãn nở và co ngót, giải thể hiện tượng, từ đó họ có thể ảnh hưởng đến sự ổn định của dự án.

Một số vấn đề địa kỹ thuật liên quan đến thành tạo sét- vôi Việt Nam Đặng Hữu Diệp* Liên Hiệp Địa Chất Cơng Trình – Xây Dựng Môi Trường 34/31 cư xá Lữ Gia, Phường 15, Quận 11, TP HCM Tel/Fax: 08.8654321; E-mai: ugce@vnn.vn Some geotechnical problems concern with clay– lime form in Vietnam Abstract: Claystone – siltstone rock that contains lime is rather popular at many regions in Viet Nam It usually contains mineral clay, calcite and pyrite Anhydrite and gypsum are often in products of weathered claystone – siltstone rock These minerals can be transition in both direction and accompany with expansion and shrinkage phenomenon, dissolution phenomenon, from there they can effect on stability of project I- Mở đầu Tại xã Hố Nai thuộc hun Thống Nhất, tỉnh Đồng Nai nhiều cơng trình dân dụng nhà nhân dân xuất nhiều vết nứt ngang dọc, cá biệt có vài cơng trình bị nứt nghiêm trọng (hình 1) Hiện tượng nứt xảy nhiều cơng trình xây dựng 10 năm cơng trình xây dựng vòng vài năm trở lại Vết nứt xuất tường xây vật liệu gạch bê tơng, móng xây thiên nhiên, kể cơng trình đặt móng, đà kiềng bê tơng cốt thép; vết nứt xuất nhà phủ vật liệu xi măng Các cơng trình bị nứt phần lớn nhà khơng có lầu, số nhà – lầu xuất vết nứt Hiện tượng gây tâm lý lo lắng hoang mang cho nhân dân địa phương, gây ý dư luận quan quyền địa phương Sở Khoa Học Công Nghệ tỉnh Đồng Nai có dự án nghiên cứu tìm hiểu ngun nhân với kinh phí lên tới 500 triệu đồng Hình 1: Hình ảnh nhà dân dụng bị nứt khu vực ấp Lộ Đức II- Đặc điểm địa chất cơng trình khu vực xã Hố Nai Xã Hố Nai nằm bậc thềm có cao độ 5-15 mét, cấu tạo đá phiến sét bột kết chứa vôi Kết phân tích khống vật cho thấy đá có chứa 87% khoáng vậ t canxit, 6% hạt vụn thạch anh 7% khóang vật khác (hình 2) Hình 2: Lõi khoan trầm tích đá sét – bột kết chứa vôi thuộc hệ tầng Dray Linh Nước dới đất nước khe nứt hệ tầng Drayling Kết phân tích nước cho thấy lọai hình nước bicacbonat canxi, kali, natri, có sunfat thành phần nước đất ion sắt (Fe++ Fe+++) CO3 - có hàm lượng khơng đáng kể, hàm lượng HCO3 - ngược lại cao, lượng CO2 tự chiếm 28,63 mg/l, CO2 kết hợp HCO3 - chiếm 167,20 mg/l Nước đất đun sôi tạo kết tủa cacbonat kết tủa sunfat Trên bề mặt đá gốc hình thành lớp phong hóa phủ bên với bề dày mét tầng phong hóa mãnh liệt Thành phần sản phẩm phong hóa có hàm lượng SiO2 đạt 56,68%, Al2O3 đạt 17,01%, Fe2O3 đạt 15,38%, TiO2 đạt 0,85%, lượng MKN đạt 7,87%, thành phần khống vật sét chứa vỏ phong hóa khơng có mặt khống monmorinlonite III- Q trình phong hóa đá sét – bột kết chứa vôi pyrit Theo kết nghiên cứu địa chất nhiều vùng nước ta thường gặp tập đá sét kết chứa vôi Tây Nguyên, tỉnh thuộc Đông Nam Bộ, tỉnh thuộc Trung trung Bộ, tỉnh phía Bắc Lạng Sơn, Quảng Ninh,… số vùng có phân bố đá sét kết chứa vôi xảy tượng tương tự Hố Nai tỉnh Đồng Nai, điển hình vùng Nà Dương tỉnh Lạng Sơn vùng Cà Giây thuộc tỉnh Bình Thuận có mặt hệ tầng Dray Linh trầm tích Jura hạ - trung thuộc hệ tầng Bản Đôn mà theo Vũ Khúc số nhà địa chất khác [3] có chứa đá bột kết chứa vôi đá phiến vôi màu xám đen Tại có tượng tương tự Hố Nai Đá sét bột kết chứa vơi phiến sét chứa vơi thường chứa khóang vật sét kaolinit, monmorinlonit, smectit…, chúng cịn chứa khống vật thạch anh, canxit, đặc biệt tập đá thường có mặt khống vật chứa sunfua thường dạng tinh thể nhỏ xâm tán, đặc biệt pyrit (FeS2) Các khống vật sét thường có tính ưa nước lọai khống vật sét có mức độ ưa nước khác nhau, đặc biệt khống monmorinlonit có tính ưa nước mạnh nhất, biểu tính trương nở mạnh, gặp nứơc thể tích khống vật tăng lên nhiều, đồng thời gây áp lực trương nở lớn Vì đá sét bột kết chứa vôi sau đ ã phong hóa có chứa hàm lượng nhiều khống vật monmorinlonit smectit tính trương nở thể Trong đá sét bột kết chứa vôi vùng Việt Nam chưa phát có mặt khống monmorinlonit smectit Tuy nhiên có mặt khống sunfua, đặc biệt khoáng pyrit đá sét – bột kết chứa vôi điều cần quan tâm Khi tiếp xúc với nớc ma khí khống sunfua bị oxyt hóa tạo axit sunfuarit Phản ứng oxyt hóa thủy phân mơ tả phản ứng hóa học sau: 2MeS(S) + 7/2O2 + H2O ( 2Me+ + + 2SO4-2 + + 2H+ (1) Đối với pyrit q trình oxyt hóa thủy phân chia nhiều giai đọan (theo Fergusson Erickson – 1987): Giai đọan I II: FeS2 + 7/2O2 + H2O ( Fe+2 + SO4-2 + + 2H+ (2) Fe+ + 1/2O2 + H+ ( Fe+3 + 1/2H2O (3) Khi pH > Fe+3 + 3H2O ( Fe(OH)3 + 3H+ (4) giai đọan I II phản ứng xảy môi trường axit yếu (pH > 4,5), tốc độ phản ứng xảy chậm Pyrit bị oxyt hóa tạo ta sắt hóa trị (Fe+2) ion H+ (phương trình 2) làm cho mơi trường tăng tính axit Một giá trị pH giảm thuận lợi cho phản ứng theo (3) (4), pH mơi trường cao 4,5 sắt hóa trị (Fe+3) kết tủa dới dạng hydroxyd sắt [Fe(OH)3] nh phương trình (4) Nhng pH mơi trường thấp 3,5 sắt hóa trị (Fe+3) bị hòa tan dung dịch khống pyrit trực tiếp bị oxyd hóa theo phương trình (5), đồng thời cho nhiều ion H+ Giai đọan III: FeS2 + 14Fe+3 + 8H2O ( 15Fe+2 + + 2SO4-2 + 16 H+ (5) Ngoài pH thấp (pH