Bài giảng môn Ðịa chất công trình - Chương 5: Nước dưới đất
CHƯƠNG 5.
NƯỚC DƯỚI ĐẤT
Khi chuyển động trong cá c lỗ rỗng, nước dưới đất gâ y
trở ngại cho việc thi cô ng và điều kiện làm việc cô ng
trì nh: gâ y ngập hố mó ng, đẩy trồi và gâ y mất ổn định
hố đào, cá y chảy,...
Cá c chất hó a học trong nước dưới đất có thể gâ y ăn
mò n và phá hoại cá c cấu kiện bê tô ng.
Chỉ tiêu đặc trưng cho khả năng thoát nước của đất
đá là độ thoát nước :
= Vwr / V
Với: Vwr – thể nước có thể thoá t ra tự do khỏi lỗ rỗng của
đất; V- thể tí ch đất.
Đối với đất sé t: 0; đối với đất cá t, cuội sỏi: n.
Hệ tầng đất đá bở rời hoặc nứt nẻ chứa đầy nước
trọng lực được gọi là tầng chứa nước hoặc lớp
chứa nước.
Hệ tầng đất đá thấm nước yếu hoặc khô ng thấm
được gọi là tầng cá ch nước. Ngoài cá c lớp đá cứng,
cá c lớp sé t cứng, nửa cứng được xem là tầng
khô ng thấm nước.
5.1. CÁC TÍNH CHẤT CHỨA NƯỚC CỦA ĐẤT ĐÁ
Tính chất hóa học của nước thể hiện thông qua các
ion có trong nước.
-
Các nguyên tố và ion đóng vai trò chủ yếu: Cl-, HCO3 ,
2-
2-
SO4 , CO3 , Ca2+, Mg2+, Na+, K+.
Độ pH:
pH = - lg[H+]
Ở đây: [H+] – nồng độ của ion H+.
Độ cứng là tính chất của nước có chứa những hợp chất
hòa tan của Ca2+ và Mg2+.
Độ khoáng hóa là tổng số các ion, các phân tử và các hợp
chất khác với hàm lượng g/l.
5.2.1. Chất lượng nước dưới đất
Trữ lượng tĩnh: Qt = V
Trữ lượng động: Qd = K A J = K H J B.
Trong đó: K – Hệ số thấm của đất đá;
A – tiết diện dòng thấm;
H – chiều cao dòng thấm;
B – bề rộng dòng thấm;
J – gradient thấm tự nhiên.
- Trữ lượng khai thác Qkt.
5.2.2. Trữ lượng nước dưới đất
Số mg của một đương lượng là tỷ số của nguyên tử
lượng (phâ n tử lượng) và hoá trị.
Để chuyển cá c kết quả phâ n tí ch dưới dạng mg/l thành
dạng đương lượng mg, chia lượng mg/l cho số mg của
đương lượng của chúng.
5.3. CÁC HÌNH THỨC HỆ THỐNG HÓA KẾT
QUẢ THÍ NGHIỆM NƯỚC
Tính toán kết quả thí nghiệm thành % đương lượng.
Ion mg/l
meq/l % đương lượng
Na+
190,9
24,0
4,8
Ca2+
Mg2+
Cl –
SO4
HCO3
213,0
14,4
219,6
2-
-
Ví dụ
Ion mg/l
meq/l % đương lượng
Na+
190,9
24,0
4,8
8,3
1,2
0,4
9,9
6,0
0,3
3,6
9,9
83,8
12,1
4,0
100
60,6
3,0
Ca2+
Mg2+
Cl –
SO4
HCO3
213,0
14,4
219,6
2-
-
36,4
100
Công thức Courlov và tên nước
Công thức Courlov tổng quát có dạng:
A
K.M. .T.pH
C
K - ký hiệu chất khí chứa trong nước (mg/l)
M - tổng khoáng hóa của nước (g/l)
A - các anion hàm lượng >10% xếp giảm dần và hàm lượng % của chúng.
C - các cation hàm lượng >10% xếp giảm dần và hàm lượng % của chúng.
T - nhiệt độ của nước ở điểm lấy mẫu.
pH - độ pH
Ví dụ
Kết quả phân tích mẫu nước theo ví dụ được biểu diễn
như sau:
Cl−
(
60,6%
)
HCO3−
Ca2+
(
36,4%
)
pH
CO2
(
87mg /l
)
M
(
0,667g /l
)
(
7,1
)
Na+
83,8%
12,1%
Gọi tên nước: Tên nước được gọi theo tên các
anion và cation có hàm lượng trên 25% xếp giảm
dần.
Ví dụ: Clorua – Bicarbonat – Natri.
Ví dụ
5.4.1. Đánh giá chất lượng nước dùng trong sinh
hoạt
5.4.2. Đánh giá chất lượng nước dùng trong xây
dựng (xem bảng trong tài liệu)
2-
Theo ví dụ đã nêu: tổng hàm lượng Cl- và SO4
-
trong khoảng 201-400, hàm lượng HCO3 là
3,6meq/l, theo bảng tra: a = 0,17; b = 23. Do đó:
a[Ca2+] + b = 0,17x 24 + 23 = 27<87mg/l.
Vậy mẫu nước có tính ăn mòn CO2.
5.4. ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC ĐỐI VỚI
XÂY DỰNG
Dấu hiệu ăn mòn của nước môi
trường
Công trình không chịu cột nước ép
Môi trường bao quanh
Cô ng trì nh chịu
cột nước é p
Số
TT
Nơi chứa nước lộ thiên Đất thấm nước yếu Nước
bao
hoặc đất thấm nước (K<0,1m/ngày đêm)
trung bì nh và mạnh
(K0,1m/ngày đêm)
quanh bê tô ng
trong điều kiện
bất kỳ
1
Độ kiềm bicacbonat (tí nh ăn mò n
khử kiềm) tí nh theo mgeq/l hoặc
theo độ nhỏ hơn
1,5 (4o)
Không qui định
2 (6o)
2
3
Chỉ số hydro (tí nh ăn mò n axit), nó i
chung pH nhỏ hơn
6,5
5
6,5
Lượng chứa cacbonit tự do (tí nh ăn
mò n cacbonit) tí nh theo mg/l lớn
hơn
a[Ca2+] + b
a[Ca2+] + b + 40
a[Ca2+] + b
2-
2-
2-
4
Lượng chứa muối Mg (tí nh ăn mò n
manhê) được đổi ra ion Mg2+ đo
bằng mg/l có tí nh cả lượng chứa ion
SO42- đo bằng mg/l lớn hơn.
1000 – [SO4 ]
6000 – [SO4 ]
4000 – [SO4 ]
1000
2000
1000
Lượng chứa ion Mg2+ trong mọi
trường hợp lớn hơn
5
Lượng chứa sunfat (tí nh ăn mò n
sunfat) được tí nh đổi ra ion
300
150 + 0,15[Cl-]
1000
300
150 + 0,15[Cl-]
1000
250
100 + 0,15[Cl-]
1000
2-
SO4 đo bằng mg/l – khi
lượng chứa ion Cl- nhỏ hơn
1000mg/l - lớn hơn.
Lượng chứa sunfat khi lượng
chứa ion Cl- lớn hơn 1000mg/l
- lớn hơn
2-
Lượng chứa ion SO4 trong mọi
trường hợp khô ng lớn hơn
6
7
8
Lượng chứa muối amoniac (tí nh
ăn mò n amoniac) tí nh theo
mg/l – lớn hơn
1000
50
1000
80
1000
30
Lượng chứa kiềm ăn da (tí nh ăn
mò n kiềm) tí nh theo mg/l lớn
hơn
Lượng chứa Clorua sunfat, nitrat
và cá c muối khá c cũng như
điều kiện khí hậu nó ng (khi có
cá c bề mặt bay hơi) tí nh theo
mg/l – lớn hơn
10
10
Theo nghiên
cứu
chuyên
mô n
-
HCO3
Tổng hàm lượng Cl- + SO42- (mg/l)
401 - 600 601 - 800
mgeq/l
độ
0 - 200
201 - 400
801 - 1000
> 1000
b
a
b
a
b
a
b
a
b
a
b
a
1.4
1.8
2.1
2.5
2.9
3.2
3.6
4.0
4.3
4.7
5.0
5.4
4
5
0.01
0.04
0.07
0.10
0.13
0.16
0.20
0.24
0.28
0.32
0.36
0.40
16
17
19
21
23
25
27
29
32
34
36
38
0.01
0.04
0.06
0.08
0.11
0.14
0.17
0.20
0.24
0.28
0.32
0.36
17
18
19
20
21
22
23
24
26
27
29
30
0.01
0.03
0.05
0.07
0.09
0.11
0.14
0.16
0.19
0.22
0.25
0.29
17
17
18
19
19
20
21
22
23
24
26
27
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
0.15
0.17
0.20
0.23
0.26
17
18
18
18
18
19
19
20
21
22
23
24
0.00
0.02
0.04
0.06
0.07
0.09
0.11
0.13
0.16
0.19
0.22
0.24
17
18
18
18
18
18
18
19
20
21
22
23
0.00
0.02
0.04
0.05
0.07
0.08
0.10
0.12
0.14
0.17
0.19
0.22
17
18
18
18
18
18
18
19
20
21
22
23
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
h
z
Maët chuaån
Sơ đồ tầng chứa nước không áp theo mặt cắt.
5.5. CÁC LOẠI NƯỚC DƯỚI ĐẤT
c
a
b
H
z
Sơ đồ tầng áp lực và sự hình thành giếng phun (artezi)
a- miền cung cấp; b- miền tàng trữ; c-miền thoát nước.
5.5. CÁC LOẠI NƯỚC DƯỚI ĐẤT
Xác định hướng dòng ngầm theo phương pháp tam
giá c.
40
B
Từ cao độ mực nước, bằng
pp vẽ, có thể xác định
hớng dòng thấm
39
38
37
A
36
36
35
D
Hướng
dòng
C
34
thấm
5.5. CÁC LOẠI NƯỚC DƯỚI ĐẤT
Nước thổ nhưỡng
Nước thấu kính (tầng nước trên)
Ñôùi thoâng khí
Thaáu kính seùt
Ñôùi baõo hoøa
5.5.2. Các tầng chứa nước phân chia theo
điều kiện phân bố
Sơ đồ quan hệ giữa nước mặn và nước nhạt ở bờ biển
1. Mực nước biển; 2. Bề mặt thoáng của nước nhạt; 3. Đường cân
bằng giữa nước mặn và nước ngọt
2
h
1
H - h
H - h
H
bieån
3
5.5.2. Các tầng chứa nước phân chia theo
điều kiện phân bố
Tầng chứa nước kẹp giữa hai tầng cách nước.
điều kiện để cho đáy hố mó ng khô ng bị đẩy trồi là trọng
lượng của tầng cá ch nước phải bằng hoặc lớn hơn á p
lực đẩy ngược của nước á p lực:
t w (h + t)
h
t
Nước áp lực (artezi)
18 trang
28/04/2022
5340
Bạn đang xem tài liệu "Bài giảng môn Ðịa chất công trình - Chương 5: Nước dưới đất", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_mon_ia_chat_cong_trinh_chuong_5_nuoc_duoi_dat.ppt
