Bài giảng Địa chất công trình: Chương 2.1 Phong hóa cung cấp cho người học những kiến thức như: Khái niệm phong hóa; Các hình thức phong hoá đá; Tầng tàn tích và các đặc trưng địa chất công trình của nó; Các vấn đề cần điều tra và biện pháp xử lý tầng phong hóa trong xây dựng. Mời các bạn cùng tham khảo!
Trường Đại học Thủy lợi Bộ môn Địa kỹ thuật Bài giảng mơn học Địa chất cơng trình Chương CÁC HIỆN TƯỢNG ĐỊA CHẤT NGOẠI SINH Giảng viên: Dr.-Ing Nguyễn Quang Tuấn Các tượng: Phong hoá Trượt mái dốc Karst (các tơ) Hoạt động địa chất dịng nước tạm thời Hoạt động địa chất sơng Bài PHONG HÓA Nội dung: Khái niệm phong hóa Các hình thức phong hố đá Tầng tàn tích đặc trưng địa chất cơng trình Các vấn đề cần điều tra biện pháp xử lý tầng phong hóa xây dựng Phong hóa – Khái niệm Phong hóa trình đất đá bị vỡ vụn biến đổi thành phần tác nhân khác (VD: dao động nhiệt độ, ẩm, nước chất hóa học nước, sinh vật) đất đá tiếp xúc với khí quyển, thủy giới sinh vật Phong hóa xảy phần vỏ trái đất làm đất đá thay đổi thành phần, cấu trúc trạng thái, thường làm suy giảm tính chất xây dựng đất đá 2 Các hình thức phong hố đá Theo tác nhân gây phong hóa, có hình thức phong hố: a Phong hoá vật lý b.Phong hoá hoá học c Phong hoá sinh học a Phong hóa vật lý Phong hóa vật lý hình thức phá hủy đá tác động vật lý, làm vỡ vụn đá mà không thay đổi thành phần Nguyên nhân: Do dao động nhiệt độ đá (nguyên nhân chủ yếu), khoáng vật giãn nở khác nhau, dẫn tới liên kết hạt khoáng vật bị phá hủy Do nước đóng băng kẽ nứt, hay thành phần muối đất đá kết tinh tạo áp lực lên vách khe nứt khe nứt mở rộng ăn sâu thêm Do dỡ tải (các tầng đá phía bị bóc bỏ) làm đá bị tróc vỡ ứng suất giải phóng Do đá bị tẩm ướt, khô nhiều lần làm đá bị nứt vỡ, tan rã b Phong hóa hố học Phong hóa hóa học hình thức phá hủy đá tác dụng hóa học, làm biến đổi thành phần đất đá • Tác nhân: Nước chất hóa học nước • Các hình thức phản ứng hố học làm biến đổi thành phần đá: – – – – Hồ tan, oxy hố, thuỷ phân thuỷ hố Tác dụng hịa tan Nước có tính xâm thực: CO2, axit hịa tan (rửa trơi) khống vật dễ tan Ví dụ: CaCO3 H 2O CO2 Ca (HCO3 ) Tác dụng xy hóa Phản ứng ô xy hóa làm thay đổi thành phần hóa học nhiều loại khống vật tạo thành ơxit Ví dụ: FeS nO nH O H SO FeSO 2 2 4 Pyrit FeSO Fe2 SO 3 Fe2O3 nH2O Limonit 3Fe2SiO O2 Fe3O4 3SiO Pyroxen magnetit Thạch anh Tác dụng thủy phân Khoáng vật (lớp silicat, alumosilicat) tác dụng phân giải nước thành khống vật Ví dụ: KAlSi 3O8 CO2 nH2O Al4 OH8 Si 4O10 SiO 2nH2O K 2CO3 Octocla (feldpar) Kaolinit cường độ thấp hơn, ổn định với phong hóa Tác dụng thủy hóa Khống vật hấp thụ nước khống vật VD: CaSO 2H O CaSO 2H O Anhydrit (thạch cao khan) thạch cao Opan Đá granite tươi Đá granite phong hóa nhẹ Đá granite phong hóa vừa Đá granite phong hóa mạnh Đá granite phong hóa hồn tồn c Phong hố sinh vật • Do giới sinh vật địa y, rêu, giun, kiến, chuột, vi khuẩn … gây phá huỷ đá, chất sinh vật làm phong hóa đá hình thức (phong hóa vật lý phong hóa hóa học) • Ví dụ: Rễ phát triển gây phá huỷ học đồng thời tiết chất hữu làm đá biến đổi hóa học Phong hóa vật lý làm vỡ vụn đá, tăng diện tiếp xúc đá với tác nhân môi trường .thúc đẩy phong hố hố học Tầng tàn tích đặc trưng địa chất cơng trình • Tầng tàn tích sản phẩm q trình phong hóa nằm chỗ mặt đá gốc • Đặc điểm: mức độ phong hóa giảm theo chiều sâu, phân thành đới có tính chất khác Càng xuống sâu thành phần, tính chất gần với đá gốc Giữa đới phong hóa khơng có bề mặt ranh giới rõ ràng, mặt cắt phong hóa có nhiều dạng phức tạp Các đới mặt cắt phong hoá đầy đủ Đá magma Đới thổ nhưỡng Đới vỡ mịn Đới vỡ nhỡ Đới dạng khối Đới nguyên thể Sinh viên tự đọc giáo trình đặc điểm đới Đá trầm tích Ví dụ: Đá vơi bị phong hóa hóa học mức độ khác nhau, từ phong hóa yếu đến phong hóa mạnh Nguồn: https://en.wikipedia.org/wiki/Weathering#/media/File:Weathered_limestone_cores.jpg Ví dụ mặt cắt phong hóa Phong hóa hồn tồn Phong hóa mạnh đến phong hóa vừa Phong hóa vừa Phong hóa nhẹ đến đá tươi Các dạng mặt cắt phong hóa thường gặp Các vấn đề cần điều tra biện pháp xử lý tầng phong hóa xây dựng Những vấn đề cần điều tra: • Mức độ phong hóa: dựa đặc điểm tính chất vật liệu phong hóa để chia đới phong hóa, cần xác bề dày tính chất xây dựng đới phong hóa • Tốc độ phong hóa: cần đánh giá khả phong hóa nhanh hay chậm • Hình thức phong hóa, tác nhân gây phong hóa Các biện pháp xử lý tầng phong hóa • Chọn địa điểm xây dựng hợp lý • Bóc bỏ tồn phần tầng phong hóa • Làm hệ thống thoát nước hạn chế xâm nhập nước vào đá • Che phủ bảo vệ đá khỏi tác nhân phong hóa • Cải tạo tầng phong hóa biện pháp phun xi măng, phun dung dịch sét… • Chọn giải pháp cơng trình hợp lý Câu hỏi ôn tập Thế tượng phong hóa? Các hình thức phong hóa đá? Tầng tàn tích? Các đặc điểm chung tầng tàn tích? Sự phân chia đới phong hóa? Vẽ hình minh họa mặt cắt đới phong hóa Các vấn đề cần điều tra tượng phong hóa xây dựng cơng trình? Các biện pháp xử lý tầng phong hóa? ... Karst (các tơ) Hoạt động địa chất dòng nước tạm thời Hoạt động địa chất sơng Bài PHONG HĨA Nội dung: Khái niệm phong hóa Các hình thức phong hố đá Tầng tàn tích đặc trưng địa chất cơng trình Các vấn... địa y, rêu, giun, kiến, chuột, vi khuẩn … gây phá huỷ đá, chất sinh vật làm phong hóa đá hình thức (phong hóa vật lý phong hóa hóa học) • Ví dụ: Rễ phát triển gây phá huỷ học đồng thời tiết chất. .. tàn tích đặc trưng địa chất cơng trình • Tầng tàn tích sản phẩm q trình phong hóa nằm chỗ mặt đá gốc • Đặc điểm: mức độ phong hóa giảm theo chiều sâu, phân thành đới có tính chất khác Càng xuống