Sự phổ biến của khoáng vật Illit trong đất ảnh hưởng tới tính dẻo, tính trương nở và biến dạng của đất cũng như ảnh hưởng xấu tới khả năng cải tạo đất bằng chất kết dính vô cơ. Đ[r]
(1)NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN VẬT CHẤT CỦA ĐẤT LOẠI SÉT YẾU
HỆ TẦNG PHÚ VANG (ambQ22-3pv) PHÂN BỐ Ở VÙNG ĐỒNG BẰNG
QUẢNG TRỊ - THỪA THIÊN HUẾ
Hoàng Thị Sinh Hương*, Trần Thanh Nhàn, Trần Hữu Tuyên
Khoa Địa lý – Địa chất, Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế *Email: sinhhuonghht@gmail.com
Ngày nhận bài: 29/7/2019; ngày hoàn thành phản biện: 02/8/2019; ngày duyệt đăng: 02/10/2019 TÓM TẮT
Kết nghiên cứu thành phần vật chất đất loại sét yếu ambQ22-3pv phân bố vùng đồng Quảng Trị - Thừa Thiên Huế cho thấy đất có hàm lượng nhóm hạt cát (15,9-73%) hạt bụi (9,7-52,5%) chiếm ưu Phần khoáng vật phân tán mịn chủ yếu khoáng vật sét, phổ biến Illit (12-31%), Kaolinit (4-19%) Clorit (5-8%), phần phân tán thô chủ yếu Thạch anh (24-61%) Đất có chứa vật chất hữu với hàm lượng phân tích mẫu thay đổi từ 4,9-10,32% Thành phần hóa học đất chủ yếu oxit SiO2, Al2O3, Fe2O3, FeO, MnO, CaO, MgO, Na2O, K2O Trong SiO2 (52,63-67,81%) Al2O3(13,99-20,93%) chiếm tỉ lệ cao thành phần hóa học đất loại sét yếu ambQ22-3pv
Từ khóa: Đất yếu, thành phần vật chất, thành phần hạt, thành phần khoáng vật, thành phần hóa học
1 MỞ ĐẦU
(2)Ý) Phân tích thành phần hóa học Viện địa chất, Hà Nội phịng thí nghiệm khoa Khoa học trái đất vật lý - Trường đại học Bách khoa Ferrara (Ý) Địa điểm lấy
mẫu lựa chọn khu vực có phân bố thành tạo đất yếu ambQ22-3pv vùng
đồng Quảng Trị - Thừa Thiên Huế Mẫu lấy đất yếu loại bùn sét, bùn sét pha địa điểm: Khách sạn Century - Huế (4), đường Phú Mỹ Thuận An - Phú Vang (5), đường chợ Mai Tân Mỹ - Phú Vang (4), Thanh Tiên - Phú Vang (4), Vĩnh Tu - Quảng Điền (3), Hải Thọ, Hải Thiện - Hải Lăng (7), sông Hiếu - Đông Hà (5)
2 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN VẬT CHẤT 2.1 Thành phần hạt đất
Thành phần hạt đất loại sét yếu ambQ22-3pv có biến đổi phụ thuộc vào
điều kiện thủy động lực môi trường trầm tích Q trình hình thành trầm tích đất
loại sét yếu ambQ22-3pv khu vực nghiên cứu có mối quan hệ chặt chẽ với chu kỳ dao
động mực nước biển Holocen Do đó, thành phần nhóm hạt có tính chu kỳ theo thời gian thành tạo Kết phân tích 15 mẫu đất bùn sét 14 mẫu đất bùn sét pha thành phần nhóm hạt trình bày bảng
Bảng 1. Thành phần nhóm hạt đất loại sét yếu ambQ22-3pv
Thành phần hạt, % Bùn sét (15 mẫu) Bùn sét pha (14 mẫu)
Hạt sét (<0,005mm)
30,8÷38,2 34,76
14,9÷30,8 22,85 Hạt bụi
(0,05- 0,005mm)
28,5÷52,5 40,5
9,7÷32,9 21,3 Hạt cát
(2-0,05mm)
15,9÷40,0 29,75
52,8÷73,0 62,9 Hạt sạn, sỏi
(>2mm) 0
Kết phân tích thành phần hạt cho thấy:
+ Hàm lượng hạt >2 mm trầm tích Holocen - muộn hệ tầng Phú Vang không bắt gặp
+ Hàm lượng hạt cát thay đổi phạm vi rộng, thấp bùn sét (29,75%) cao bùn sét pha (62,9%)
+ Do đất loại sét yếu Holocen - muộn hệ tầng Phú Vang khu vực nghiên cứu có nguồn gốc sơng - biển - đầm lầy nên hàm lượng hạt bụi đất cao Đặc biệt hàm lượng hạt bụi có phạm vi biến đổi rộng từ 21,3% đến 40,5%
(3)của trầm tích ambQ22-3pv Đây thành tạo trẻ phân bố bàu nước trảng cát dọc theo hai bên bờ sông
Độ
sâ
u,
m
Hàm lượng, %
Độ
sâ
u,
m
Hàm lượng, %
a) Bùn sét b) Bùn sét pha
Hình 1. Hàm lượng nhóm hạt theo chiều sâu đất loại sét yếu ambQ22-3pv
Nhìn chung, đất loại sét yếu ambQ22-3pv khu vực nghiên cứu có hàm
lượng hạt sét nhỏ, hàm lượng nhóm hạt cát bụi chiếm ưu phù hợp với quy luật trầm tích vùng đồng hẹp, dốc ven biển có điều kiện mơi trường biến đổi nhanh theo phương từ rìa đồng biển Ở ven rìa đồng sơng ngắn, dốc khơng có điều kiện tích tụ sét, cịn ven biển động lực sóng chiếm vai trị tích tụ cát chủ yếu Theo chiều sâu hàm lượng nhóm hạt cát, hạt bụi hạt sét khơng có thay đổi rõ rệt Sự chiếm ưu hàm lượng nhóm hạt sét bụi đất bùn sét làm giảm tính thấm, kéo dài thời gian lún cơng trình Sự giảm nhóm hạt sét, bụi tăng nhóm hạt cát làm cho bùn sét pha có tính thấm hệ số cố kết lớn so với bùn sét Mặt khác, xử lý chất kết dính vơ (xi măng - đất, vơi/xi măng - đất) gia tăng hàm lượng hạt sét làm giảm khả trộn chất kết dính vơ vào đất, giảm cường độ xi măng - đất hạt sét có kích thước nhỏ, diện tích bề mặt tiếp xúc lớn yêu cầu hàm lượng xi măng lớn để liên kết xi măng đất
2.2 Thành phần khoáng vật vật chất hữu
2.2.1 Thành phần khoáng vật
(4)trong đất đến cường độ đất gia cố nghiên cứu Hilt nnk (1965)[4] Đối với đất loại sét yếu, thành phần khống vật đóng vai trò quan trọng, định chiều dày độ nhớt lớp nước màng mỏng bao quanh hạt đất, ảnh hưởng đến tính chất học, đặc biệt sức kháng cắt, tính cố kết thấm đất yếu [4] Kết phân tích thành phần khống vật thể bảng hình
Bảng 2. Kết xác định thành phần khoáng vật đất loại sét yếu ambQ22-3pv
T TT
Thành phần
khoáng vật Đơn vị
Loại đất
Bùn sét (10 mẫu) Bùn sét pha (10 mẫu)
1 Illit
%
29-31
12 - 14
2 Kaolinit 17-19 -
3 Clorit 6-8 -
4 Thạch anh 24-26 59 - 61
5 Felspat 2-4 -
6 Gơtit 3-5 -
7 Pyrit 7-9 -
8 K.vật khác Tcao;Gip Canxit
Ghi chú: Hàm lượng thấp – cao
H
àm l
ượn
g
kh
oá
n
g vậ
t,
%
Hình 2. Hàm lượng khống vật đất loại sét yếu ambQ22-3pv
(5)phân tán thô chủ yếu Thạch anh (24-61%) Hàm lượng khoáng vật Illit đất chiếm ưu cho thấy ảnh hưởng nước biển tăng cao thời kỳ chứng tỏ có đợt biển tiến cực đại vào lục địa [2] Sự phổ biến khoáng vật Illit đất ảnh hưởng tới tính dẻo, tính trương nở biến dạng đất ảnh hưởng xấu tới khả cải tạo đất chất kết dính vơ *4+ Do vậy, nghiên cứu thành
phần khoáng vật đất loại sét yếu ambQ22-3pv sở khoa học quan trọng để đánh
giá đắn tính chất xây dựng đất lựa chọn giải pháp xử lý hợp lý, nhằm mang lại hiệu kinh tế - kỹ thuật vùng nghiên cứu
2.2.2 Vật chất hữu
Q trình thành đá trầm tích chứa hữu thành tạo môi trường nước gắn liền với trình thành đá trầm tích sét Trong đó, vai trò vật liệu hữu cơ, đặc biệt tác dụng vi khuẩn quan trọng N.M Xt'rakhov cho rằng, ảnh hưởng chủ yếu đến trình thành đá vi khuẩn điều kiện hóa lý mơi trường Sinh vật có khả trực tiếp làm biến đổi thành phần trầm tích Ở giai đoạn đầu trình thành đá phần trầm tích hoạt động sinh vật nhân tố chủ yếu (N.M Xt'rakhov), nơi sâu hoạt động sinh vật giảm dần không đáng kể Một số nhà khoa học Nga (N.M Xt'rakhov; N.G.Broski, L.M.Knhiazava & nnk ,1954; O.V.Xixkinia, 1959) cho rằng, vật chất hữu yếu tố quan trọng gây q trình hoạt động sinh hóa mạnh mẽ giai đoạn diagenez sớm trầm tích biển Đối với trầm tích giàu vật chất hữu cơ, tái tạo thành phần hóa học khống vật pha cứng pha lỏng diễn mạnh so với trầm tích chứa vật chất hữu Bên cạnh đó, vật chất hữu có trầm tích thường liên quan mật thiết với độ hạt Hàm lượng hữu có nhiều sét đen, bột, cịn cát hơn, cuội nghèo vật chất hữu Anh hưởng vật chất hữu loại trầm tích khác [3]
Đất loại sét yếu ambQ22-3pv khu vực nghiên cứu có chứa vật chất hữu với hàm
lượng phân tích mẫu thay đổi từ 6,40-10,3% bùn sét 4,9-5,29% bùn sét pha (bảng 3)
Bảng 3. Hàm lượng hữu thành tạo đất loại sét yếu ambQ22-3pv
Thành tạo Bùn sét (10 mẫu) Bùn sét pha (10 mẫu)
Hàm lượng, % 6,40-10,32 4,9-5,28
Ghi chú: Giá trị nhỏ – lớn nhất
(6)của môi trường tới giải pháp cải tạo, nghiên cứu độ bền biến dạng hỗn hợp gia cố với đất có hàm lượng hữu khác nhau, cường độ mơ đun biến dạng hỗn hợp đất gia cố giảm hàm lượng hữu tăng Bên cạnh đó, chất hữu đất có xu hướng hấp phụ ion canxi chất kết dính đưa vào đất, làm giảm hiệu giải pháp, để tăng hiệu cho thêm hàm lượng CaO thạch cao vào cải tạo đất Do vậy, đất yếu chứa hữu 5% gây bất lợi cho việc cải tạo đất chất kết dính vơ Các thành tạo đất yếu khu vực nghiên cứu có hàm lượng hữu cao, đặc biệt thành tạo sông - biển - đầm lầy hệ tầng Phú Vang hình thành tầng than bùn dày có giá trị cơng nghiệp, sử dụng giải pháp chất kết dính vơ để cải tạo đất [4], [5], [6]
2.3 Thành phần hóa học
Do đất loại sét yếu ambQ22-3pv hình thành mơi trường sông - biển -
đầm lầy nên thành phần hóa học đất bùn sét, bùn sét pha chủ yếu oxit
chính SiO2, Al2O3, Fe2O3, FeO, MnO, CaO, MgO, Na2O, K2O (bảng 4, hình 3) Trong
đó SiO2, Al2O3 oxit chiếm tỉ lệ cao thành phần hóa học đất Thành
phần hóa học đất loại sét yếu ambQ22-3pv thể xu biển đổi có tính chu kỳ,
kết phân tích bảng
Bảng 4 Kết xác định thành phần hóa học đất loại sét yếu ambQ22-3pv
TT Chỉ tiêu phân tích Đơn vị Bùn sét (10 mẫu) Bùn sét pha (10 mẫu)
1 SiO2
%
52,63-53,22 66,94-67,81
2 TiO2 0,76-0,80 0,88-0,94
3 Al2O3 20,73-20,93 13,99-16,11
4 T-Fe2O3 6,37-6,77 4,52-5,17
5 MnO 0,08-0,09 0,04-0,05
6 MgO 1,36-1,73 1,74-2,25
7 CaO 0,44-0,62 0,49-0,69
8 Na2O 0,65-0,71 0,31-0,42
9 K2O 2,72-2,74 2,25-2,27
10 P2O5 0,07-0,08 0,05
11 SO3 6,19 5,10
12 MKN 12,32-14,17 6,08-6,46
(7)T
h
àn
h
p
h
ần
h
óa
h
ọc, %
Hình 3. Thành phần hóa học đất loại sét yếu ambQ22-3pv
Hàm lượng oxit SiO2, Al2O3 đất chiếm tỉ lệ cao Ở điều kiện bình
thường hồ tan SiO2 Al2O3 kém, mơi trường kiềm có độ pH cao
oxit dễ bị hòa tan dẫn đến phá hủy khoáng vật thứ sinh đất, đặc biệt khoáng vật sét (Illit, Kaolinit Clorit), điều cải thiện đặc tính biến dạng - cố kết thấm sức kháng cắt đất, đồng thời nâng cao hiệu cải tạo đất
khi sử dụng giải pháp tiêu thoát nước thẳng đứng Bên cạnh đó, SiO2 Al2O3
dạng hịa tan yếu tố tạo nên phần vật liệu gắn kết đông cứng, làm tăng cường độ hỗn hợp đất - xi măng xử lý chất kết dính vơ
3 KẾT LUẬN
1 Hàm lượng nhóm hạt sét bụi đất bùn sét pha thấp so với bùn sét (nhóm hạt sét từ 34,76% giảm cịn 22,85% nhóm hạt bụi từ 40,5% giảm cịn 21,3%) tăng nhóm hạt cát (từ 29,75% tăng lên 62,9%) làm cho bùn sét pha có tính thấm hệ số cố kết lớn so với bùn sét
2 Đất loại sét yếu ambQ22-3pv khu vực nghiên cứu có phần phân tán mịn chủ