CHƯƠNG 5: NƯỚC DƯỚI ĐẤT Nước dưới đất là nước tự do chứa trong lỗ rỗng và khe nứt của đất đá. Khi chuyển động trong các lỗ rỗng, nước dưới đất sẽ gây trở ngại cho việc thi công và điều kiện làm việc công trình: gây ngập hố móng, xói ngầm, cáy chảy, 5.1. CÁC TÍNH CHẤT CHỨA NƯỚC CỦA ĐẤT ĐÁ Độ chứa nước của đất đá là độ ẩm (W). 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 không thấm được gọi là tầng cách nước. Ngoài các lớp đá cứng, các lớp sét cứng, nửa cứng được xem là tầng không thấm nước. Chỉ tiêu đặc trưng cho khả năng thoát nước của đất đá là độ thoát nước :  = V wr / V Đối với đất sét thì   0; đối với đất cát, cuội sỏi thì   n (độ rỗng). 5.2. CHẤT LƯỢNG VÀ TRỮ LƯỢNG CỦA NƯỚC DƯỚI ĐẤT 5.2.1.Chất lượng nước dưới đất 5.2.1.1.Tính chất vật lý 5.2.1.2.Tính chất hóa học Các nguyên tố và ion đóng vai trò chủ yếu: Cl - , HCO 3 - , SO 4 2- , CO 3 2- , Ca 2+ , Mg 2+ , Na + , K + ,… *Khí trong nước dưới đất * Phản ứng hoạt tính của nước (pH) Nước dưới đất bị phân ly: H 2 O  H + + OH - Trị số pH: pH = - lg[H + ] Nước có phản ứng trung hòa: [H + ] = [OH - ] = 10 -7  pH = -lg10 -7 = 7 pH < 7 : tính axit pH > 7 : tính kiềm * Độ cứng: là tính chất của nước có chứa những hợp chất hòa tan của Ca 2+ và Mg 2+ . - Độ cứng cacbonat chỉ tính cho HCO 3 - Độ cứng được biểu diễn bằng meq hoặc độ Đức (1meq=2,8 độ Đức) Độ khoáng hóa: Tổng số các ion, các phân tử và các hợp chất khác chứa trong nước hợp thành lượng khoáng hoá của nước. Nước dưới đất có thể có tính chất ăn mòn bê tông. Khả năng hòa tan của nước đối với CaCO 3 được xác định trước hết bởi cacbonic ăn mòn có trong nước. Khi có cacbonic tự do, ion CO 3 2- không thể có với lượng đáng kể vì nó sẽ phản ứng với cacbonic tạo thành HCO 3 - CaCO 3 + H 2 O + CO 2  Ca 2+ + 2HCO 3 - Cacbonic ở dạng ion CO 3 2- gọi là cacbonic liên kết, còn ở dạng HCO 3 - - cacbonic bán liên kết. Một phần CO 2 tự do chứa trong nước tham gia hòa tan CaCO 3 ; còn phần kia gọi là CO 2 cân bằng thì ở lại trong dung dịch và duy trì bicacbonat canxi trong dung dịch. Lượng cacbonic cân bằng xác định theo phương trình:   34 2 ketlien 2 bangcân 2 CO CO  5.2.2.Trữ lượng nước dưới đất 5.3. CÁC HÌNH THỨC HỆ THỐNG HÓA KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM NƯỚC - Ion là dạng cơ bản biểu diễn kết quả phân tích nước. Các ion này tác dụng tương hỗ với nhau theo các tỷ số đương lượng nhất định vì vậy các kết quả phân tích có thể biểu diễn dưới dạng đương lượng. Xác định số mg của một đương lượng bằng cách lấy nguyên tử lượng chia cho hoá trị. Hàm lượng các ion trong nước thường được biểu diễn dưới dạng mg/l. Xác định số meq/l bằng cách lấy số mg/l chia cho số mg của một đương lượng. công thức Courlov: pHT C A MK Tên nước được gọi theo tên các anion và cation có hàm lượng trên 25% xếp giảm dần. IonIon mg/lmg/l mgeq/lmgeq/l % đương % đương lượnglượng CationCation NaNa ++ CaCa 2+2+ MgMg 2+2+ 4646 9090 8484 AnionAnion ClCl SOSO 44 22 HCOHCO 33 7070 216216 427427 IonIon mg/lmg/l mgeq/lmgeq/l % đương % đương lượnglượng CationCation NaNa ++ CaCa 2+2+ MgMg 2+2+ 4646 9090 8484 22 4,54,5 77 14,8114,81 33,3333,33 51,8651,86 13,513,5 100100 AnionAnion ClCl SOSO 44 22 HCOHCO 33 7070 216216 427427 22 4,54,5 77 14,8114,81 33,3333,33 51,8651,86 13,513,5 100100 5.4. ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC ĐỐI VỚI XÂY DỰNG 5.4.1. Đánh giá chất lượng nước dùng trong sinh hoạt 5.4.2. Đánh giá chất lượng nước dùng trong xây dựng )8,6(.25 )8,14()3,33()9,51( )8,14()3,33()9,51( )933,0()038,0( 0 22 2 43 2 pHT NaCaMg ClSOHCO gMCO    Số TT Dấu hiệu ăn mòn của nước môi trường Công trình không chịu cột nước ép Công trình chịu cột nước ép Môi trường bao quanh Nơi chứa nước lộ thiên hoặc đất thấm nước trung bình và mạnh (K0,1m/ngày đêm) Đất thấm nước yếu (K<0,1m/ngày đêm) Nước bao quanh bê tông trong điều kiện bất kỳ 1 Độ kiềm bicacbonat (tính ăn mòn khử kiềm) tính theo mgeq/l hoặc theo độ nhỏ hơn 1,5 (4 o ) Không qui định 2 (6 o ) 2 Chỉ số hydro (tính ăn mòn axit), nói chung pH nhỏ hơn 6,5 5 6,5 3 Lượng chứa cacbonit tự do (tính ăn mòn cacbonit) tính theo mg/l lớn hơn a[Ca 2+ ] + b a[Ca 2+ ] + b + 40 a[Ca 2+ ] + b 4 Lượng chứa muối Mg (tính ăn mòn manhê) được đổi ra ion Mg 2+ đo bằng mg/l có tính cả lượng chứa ion SO 4 2- đo bằng mg/l lớn hơn. Lượng chứa ion Mg 2+ trong mọi trường hợp lớn hơn 1000 – [SO 4 2- ] 1000 6000 – [SO 4 2- ] 2000 4000 – [SO 4 2- ] 1000 5 Lượng chứa sunfat (tính ăn mòn sunfat) được tính đổi ra ion SO 4 2- 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 Lượng chứa ion SO 4 2- trong mọi trường hợp không lớn hơn 300 150 + 0,15[Cl - ] 1000 300 150 + 0,15[Cl - ] 1000 250 100 + 0,15[Cl - ] 1000 6 Lượng chứa muối amoniac (tính ăn mòn amoniac) tính theo mg/l – lớn hơn 1000 1000 1000 7 Lượng chứa kiềm ăn da (tính ăn mòn kiềm) tính theo mg/l lớn hơn 50 80 30 8 Lượng chứa Clorua sunfat, nitrat và các muối khác cũng như điều kiện khí hậu nóng (khi có các bề mặt bay hơi) tính theo mg/l – lớn hơn 10 10 Theo nghiên cứu chuyên môn [...]... 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 5. 5.CÁC LOẠI NƯỚC DƯỚI ĐẤT 5. 5.1 Nguồn gốc sinh thành nước dưới đất, ... A sẽ bằng: PA = (H – h)mặn.g Ở điểm B trong lục địa trên đường ranh giới giữa nước mặn và nước nhạt cũng ở độ cao H - h Áp lực thủy tĩnh do nước nhạt gây ra sẽ bằng: PB = (H – h)nhạt.g + hnhạt.g 2 h 1 biể n H-h H-h 3  man  man   nhat  nhat H h h  man   nhat H h H ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH CHƯƠNG 5: NƯỚC DƯỚI ĐẤT Nước áp lực có thể gây bục đáy hố móng khi thi cơng Điều kiện an tồn đáy hố móng:... nước cao trình z và cột nước áp suất hp hp h z Trong tính tốn những bài tốn thấm, để thuận tiện, người ta hay so sánh với một mặt chuẩn thường lấy là đáy cách nước và xem như giá trị z = 0 Phương pháp đơn giản nhất để xác định hướng dòng ngầm là 40 B phương pháp tam giác 39 38 37 A 36 D 36 35 34 C 5. 5.2 Các tầng chứa nước phân chia theo điều kiện phân bố 1 .Nước thổ nhưỡng 2 .Nước thấu kính (tầng nước trên)... sinh thành nước dưới đất, cột nước thủy lực và hướng chảy dòng ngầm Phổ biến và dễ thấy hơn cả là nước nguồn gốc do thấm từ nước mặt Tầng chứa nước có mái và tường là hai tầng cách nước thì tồn tại và vận động như nước trong ống áp lực, gọi là tầng nước áp lực Ngược lại, tầng chứa nước có mái là một mặt thống tự do thì gọi là tầng nước khơng áp a c b h H z z Mặchuẩ t n Phương trình Bernulli thể hiện tổng... nước dưới đất: v2 P Etm   gz  2 w Nếu dòng được xem như khơng có ma sát và khơng chịu nén theo phương vận động thì tổng 3 thành phần là hằng số, hay: v2 P  gz   const 2 2 w v P Hoặc: 2g z g w  const Có thể bỏ qua thành phần v2/2g, tổng cột nước thủy lực h sẽ là: P h z g w Từ đó: h = z + hp Tổng cột nước thủy lực bằng tổng cột nước cao trình và cột nước áp suất Tổng cột nước h, cột nước. .. nước trên) 3 Nước đụn cát 4 Nước ngầm 5 Nước áp lực (actezi) 6 Nước nằm trong khe nứt của đá cứng: Do điều kiện khe hở lớn mà nước khe nứt vận động nhanh, thường ở dạng chảy rối và mang đặc tính của dòng chảy hơn là dòng thấm Đớthô g khí i n Thấ kính sé u t Đớbã hò i o a Lấy điểm A ở độ sâu H - h dưới mực nước biển Áp lực thủy tĩnh tại điểm A sẽ bằng: PA = (H – h)mặn.g Ở điểm B trong lục địa trên đường... + SO42- (mg/l) độ 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 201 - 400 401 - 600 601 - 800 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 0 - 200 801 - 1000 > 1000 b a b a b a b a b a b 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 . CHƯƠNG 5: NƯỚC DƯỚI ĐẤT Nước dưới đất là nước tự do chứa trong lỗ rỗng và khe nứt của đất đá. Khi chuyển động trong các lỗ rỗng, nước dưới đất sẽ gây trở ngại cho việc thi công và điều. b 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 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 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 5. 5.CÁC LOẠI NƯỚC DƯỚI ĐẤT 5. 5.1. Nguồn gốc sinh thành nước dưới đất, cột nước thủy lực và hướng chảy dòng ngầm Phổ biến và dễ thấy hơn cả là nước nguồn gốc do thấm từ nước mặt. Tầng chứa nước. lượnglượng CationCation NaNa ++ CaCa 2+2+ MgMg 2+2+ 4646 9090 8484 22 4 ,54 ,5 77 14,8114,81 33,3333,33 51 ,8 651 ,86 13 ,51 3 ,5 100100 AnionAnion ClCl SOSO 44 22 HCOHCO 33 7070 216216 427427 22 4 ,54 ,5 77 14,8114,81 33,3333,33 51 ,8 651 ,86 13 ,51 3 ,5 100100 5. 4. ĐÁNH