intTypePromotion=1
ADSENSE

BÀI GIẢNG - NƯỚC DƯỚI ĐẤT

Chia sẻ: Đỗ TRọng Hậu | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:30

346
lượt xem
65
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Các dạng tồn tại nước dưới đất. Căn cứ vào trạng thái tồn tại mà chia nước trong đất thành 3 loại: Nước thể hơi, nước thể lỏng và nước thể rắn. Nước dạng hơi. Nước thể hơi nằm ở phần trên cùng của vỏ quả đất. Nó di chuyển từ chỗ có áp suất hơi nước cao đến chỗ có áp suất hơi nước thấp. Nó phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất không khí ở trong đất. Nước dạng lỏng. Các phân tử nước ở thể lỏng có thể hoàn toàn tự do hoặc chịu tác dụng lực hút...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: BÀI GIẢNG - NƯỚC DƯỚI ĐẤT

  1. CHƯƠNG 5- NƯỚC DƯỚI ĐẤT 1 Các dạng tồn tại nước dưới đất 1. Nước dạng hơi 2. Nước dạng lỏng Nội dung 3. Nước dạng rắn 2 Một số tính chất hóa học nước dưới đất 1. Độ PH 2. Độ cứng 3. Độ khoáng hóa 4. Tính ăn mòn
  2. CHƯƠNG 5- NƯỚC DƯỚI ĐẤT 3 Phân loại nước dưới đất theo điều kiện thế nằm 1. Nước trong đới thông khí 2. Nước ngầm Nội dung 3. Nước áp lực 4 Biểu diễn kết quả phân tích nước dưới đất 1. Dưới dạng trọng lượng Ion 2. Dưới dạng đương lượng Ion 3. Dưới dạng công thức Kurlov
  3. CHƯƠNG 5- NƯỚC DƯỚI ĐẤT 5.1. Các dạng tồn tại nước dưới đất. Căn cứ vào trạng thái tồn tại mà chia nước trong đất thành 3 loại: Nước thể hơi, nước thể lỏng và nước thể rắn. 5.1.1. Nước dạng hơi.  Nước thể hơi nằm ở phần trên cùng của vỏ quả đất.  Nó di chuyển từ chỗ có áp suất hơi nước cao đến chỗ có áp suất hơi nước thấp.  Nó phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất không khí ở trong đất.
  4. CHƯƠNG 5- NƯỚC DƯỚI ĐẤT 5.1.2. Nước dạng lỏng. Các phân tử nước ở thể lỏng có thể hoàn toàn tự do hoặc chịu tác dụng lực hút của hạt đất. Vì vậy ta có thể chia nước ở thể lỏng thành 2 loại: Nước kết hợp và nước tự do. 5.1.2.1. Nước kết hợp. 1) Nước kết hợp bên trong khoáng vật. a) Nước kết cấu. (Còn gọi là nước kết hợp) Tồn tại ở những vị trí nhất định trong mạng tinh thể của khoáng vật (OH- và H+)
  5. CHƯƠNG 5- NƯỚC DƯỚI ĐẤT  Ví dụ như khoáng vật Mika trắng KAl2[AlSi3O10][OH]2.  Nung nóng 400÷5000C thì nước thoát ra và mạng tinh thể của khoáng vật bị phá hủy và khoáng vật đó sẽ biến thành khoáng vật khác. b) Nước kết tinh. Ở dạng phân tử tham gia vào mạng tinh thể của khoáng vật ở những vị trí cố định và một số lượng nhất định. Nhiệt độ gần 4000C nó bị tách ra và mạng tinh thể của khoáng vật bị phá hủy và biến thành khoáng vật mới. Ví dụ như Thạch cao CaSO4.2H2O.
  6. CHƯƠNG 5- NƯỚC DƯỚI ĐẤT c) Nước Zeolit.  Nước Zeolit nằm giữa các mạng tinh thể của khoáng vật dưới dạng phân tử, lượng nước tham gia không cố định, phụ thuộc vào độ ẩm của không khí, lực liên kết yếu.  Nhiệt độ từ 80÷1200C chúng có thể bị tách ra và không làm thay đổi thành phần khoáng vật.  Ví dụ như khoáng vật Monmorilonit, Kaolin… 2) Nước kết hợp mặt ngoài. Nước kết hợp mặt ngoài ảnh hưởng rất lớn đến tính chất của đất đặc biệt đối với đất loại sét. Màng nước kết hợp càng dày thì sức ma sát, sức chống cắt của đất giảm.
  7. CHƯƠNG 5- NƯỚC DƯỚI ĐẤT a) Nước kết hợp mạnh. Yếu Nước kết hợp mạnh là nước nằm gần Mạnh ngay trên mặt hạt, nó bị hút mạnh nhất vào mặt khoáng vật, muốn tách nước này ra Hạt phải nung nóng từ 1050-1100C. Nó không keo chịu tác dụng của trọng lực và đóng băng ở -780C. b) Nước kết hợp yếu. Nằm ngoài nước kết hợp mạnh, nó là phần chủ yếu trong màng nước kết hợp. Càng xa hạt thì mật độ các phân tử nước càng ít và các phân tử nước này có thể di chuyển từ hạt này sang hạt kia (mà không qua trạng thái bốc hơi). Không chịu tác dụng của trọng lực và đóng băng ở 00C.
  8. CHƯƠNG 5 - NƯỚC DƯỚI ĐẤT Sự có mặt của loại nước liên kết vật lý (mặt ngoài) là cho đất (đất dính) có các tính chất đặc biệt : trương nở, dính, dẻo, khả năng thấm kém . . . Trương nở Giảm kích thước hiệu quả của lổ hổng nên làm giảm khả năng thấm của đất
  9. CHƯƠNG 5- NƯỚC DƯỚI ĐẤT 5.1.2.2. Nước tự do. Nước tự do cũng tùy theo vị trí của chúng mà có thể chịu ảnh hưởng lực hút của hạt đất và của các phân tử nước trong màng kết hợp trong những điều kiện nhất định. 1) Nước mao dẫn. Nước mao dẫn là nước quá độ từ nước kết hợp sang nước trọng lực. Chúng chịu tác dụng của trọng lực đồng thời vừa chịu lực hút của hạt đất. Nước mao dẫn di chuyển dưới tác dụng của lực mao dẫn, tốc độ và chiều cao của cột nước mao dẫn phụ thuộc và độ lỗ rỗng, kích thước hạt đất đá và thành phần khoáng vật của đất đá. Trong địa chất công trình nó làm cho mặt nước ngầm bị dâng cao. Đất dưới nền công trình bị ướt làm giảm tính ổn định của nền móng công trình hoặc mặt đường bị biến dạng.
  10. CHƯƠNG 5- NƯỚC DƯỚI ĐẤT 2) Nước trọng lực. Nước trọng lực là nước vận động dưới tác dụng của trọng lực. Nước trọng lực có một số đặc điểm: Có khả năng hòa tan nhưng nó phụ thuộc vào thành phần hóa học trong nước. Do hiện tượng hòa tan và phân giải mà gây ra hiện tượng xâm thực ăn mòn đá và các vật liệu xây dựng. Có khả năng truyền áp lực thủy tĩnh ngay trong điều kiện thông thường. Áp lực thủy tĩnh làm giảm trọng lượng của đá theo định luật Archimet. Nó gây ra lực đẩy nổi dưới công trình nhất là công trình thủy công. Có khả năng tác dụng cơ học khi nước vận động (Áp lực thủy động). 5.1.3. Nước dạng rắn. Nước thể rắn được hình thành khi nhiệt độ giảm xuống 00C. Nước trong đất bị đóng băng.
  11. CHƯƠNG 5- NƯỚC DƯỚI ĐẤT 5.2. Một số đặc tính hóa học của nước dưới đất. 5.2.1. Độ PH. Nước hóa học thuần chất phân ly yếu theo phương trình sau: H2O  H+ + OH-  Theo định luật tác dụng khối lượng thì quan hệ giữa các Ion và phân tử ta có thể viết:  H   OH   K (Hằng số phân ly) H 2O [H+] = [OH-] = 10-7  Nồng độ [H+] dễ phân tích hơn nên người ta dùng nồng độ ion [H+] để biểu thị tính chất của nước. Nhưng trong thực tế người ta dùng nồng độ PH để biểu thị nồng độ H+ trong nước. (PH = -lg[H+]).
  12. CHƯƠNG 5- NƯỚC DƯỚI ĐẤT Căn cứ vào trị số PH có thể chia nước dưới đất thành 5 loại: PH < 5 : Nước có tính axit mạnh. PH = 5÷7 : Nước có tính axit. PH = 7 : Nước trung tính. PH = 7÷9 : Nước có tính Bazơ. PH > 9 : Nước có tính Bazơ mạnh. Nước dưới đất có PH thường từ 4÷11, nước có độ PH nhỏ thường nằm ở gần vùng công nghiệp, nhà máy luyện kim…Việc xác định độ PH của nước có ý nghĩa quan trọng đối với kỹ thuật. Chẳng hạn như PH nhỏ ăn mòn bê tông theo phản ứng: CaCO3 + 2H+ = Ca+ + H2O + CO2 mà thành phần Canxit (CaCO3) chiếm chủ yếu trong bê tông.
  13. CHƯƠNG 5- NƯỚC DƯỚI ĐẤT 5.2.2. Độ cứng.  Các cation Ca2+ và Mg2+ hòa tan trong nước làm cho nước có tính cứng.  Hàm lượng các ion Ca2+, Mg2+ trong nước gọi là độ cứng.  Nước cứng làm cho xà phòng không sủi bọt vì phản ứng hóa học: 2NaC12H33COO + Ca2+  Ca(C17H33COO)2 + 2Na+. Tạp chất muối Ca(C17H33COO)2 không hòa tan trong nước, không hòa tan chất bẩn mà còn bám vào bề mặt chất bẩn.  Tổng độ cứng (độ cứng toàn phần) là toàn bộ hàm lượng Ca2+ và Mg2+ có trong nước.  Độ cứng tạm thời là hàm lượng Ca2+ và Mg2+ kết tủa khi đun sôi nước.  Độ cứng vĩnh viễn là hiệu số giữa tổng độ cứng và độ cứng tạm thời.
  14. D0 = 0.14a + 0.23b. Trong đó: D0 tổng độ cứng tính bằng độ Đức. a hàm lượng ion Ca2+ trong nước (mg/l) b hàm lượng ion Mg2+ trong nước (mg/l) Ngoài ra, người ta còn dùng mgđl/l để biểu thị độ cứng, 1mgđl ion Ca2+ hoặc Mg2+ bằng 2.8 độ Đức. Dựa vào độ cứng người ta phân ra: Phân loại nước dựa vào tổng độ cứng (Alenkin) Loại nước Độ Đức Mgđl/l Nước rất mềm < 4.2 < 1.5 Nước mềm 4.2÷8.4 1.5÷3.0 Nước hơi mềm 8.4÷16.8 3.0÷6.0 Nước cứng 16.8÷25.2 6.0÷9.0 Nước rất cứng > 25.2 > 9.0
  15. CHƯƠNG 5- NƯỚC DƯỚI ĐẤT 5.2.3. Độ khoáng hóa. Độ khoáng hóa của nước dưới đất là tổng các lượng khoáng chất tìm thấy trong nước (M). Để xác định độ tổng khoáng hóa, có thể dựa vào hàm lượng cặn khô sau khi cho nước bốc hơi ở nhiệt độ 105÷1100C. Tùy theo độ khoáng hóa, có thể phân nước dưới đất thành các loại sau: Nước siêu nhạt Độ khoáng hóa < 0.2g/l Nước nhạt Độ khoáng hóa =(0.2÷1.0)g/l Nước lợ Độ khoáng hóa =(1.0÷3.0)g/l Nước hơi mặn Độ khoáng hóa =(3.0÷10.0)g/l Nước mặn Độ khoáng hóa (10.0÷35.0)g/l Nước muối Độ khoáng hóa > 35.0 g/l
  16. CHƯƠNG 5- NƯỚC DƯỚI ĐẤT 5.2.4. Tính ăn mòn. 5.2.4.1. Ăn mòn rửa trôi. Do sự hòa tan của Ca(OH)2 xảy ra mạnh dưới sự tác dụng của nước mềm (là loại nước có tổng độ cứng từ 1.5÷3.0 mgđl/l) và sau đó cuốn trôi đi làm mất tính dính kết nội bộ, làm giảm cường độ của đá xi măng. Khi Ca(OH)2 bị hòa tan 15÷30% thì cường độ của đá xi măng giảm đến 40÷50%. 5.2.4.2. Ăn mòn cacbonic. Khi khí CO2 tự do có nồng độ vượt nồng độ khí CO2 cân bằng thì một lượng khí CO2 sẽ tham gia phản ứng hòa tan thành phần Canxit có trong bê tông gọi là khí CO2 ăn mòn theo phản ứng: CaCO3 + H2O + CO2  Ca2+ + 2HCO3-
  17. CHƯƠNG 5- NƯỚC DƯỚI ĐẤT Trong thực tế người ta dùng cường độ ăn mòn CO2 để đánh giá mức độ ăn mòn của nước và được tính theo công thức sau: 2 a I 0.36b  a Trong đó: a là hàm lượng khí CO2 ăn mòn tính bằng mg/l. b là hàm lượng HCO3- có trong nước tính bằng mg/l. Khi I>1 Ăn mòn mạnh, phải xử lý; I
  18. CHƯƠNG 5- NƯỚC DƯỚI ĐẤT 5.2.4.3. Ăn mòn Axit. Axit tác dụng với Ca(OH)2 trong đá xi măng tạo ra những muối tan (CaCl2) và muối tăng thể tích (CaSO4.2H2O) HCl + Ca(OH)2 = CaCl2 + 2H2O H2SO4 + Ca(OH)2 = CaSO4.2H2O
  19. CHƯƠNG 5- NƯỚC DƯỚI ĐẤT 5.3. Phân loại nước dưới đất theo điều kiện thế nằm. 5.3.1.Nước trong đới thông khí. 5.3.1.1. Nước thổ nhưỡng. Nước thổ nhưỡng Nước thượng tầng Đới thông khí Nước thổ nhưỡng : Nước không áp Nước tồn tại trong đới thổ Tầng nhưỡng do sinh vật giữ cách lại, nước mao dẫn treo . . nước Chất lượng thường nhiễm bẩn, trữ lượng Nước có áp không ổn định . . .
  20. CHƯƠNG 5- NƯỚC DƯỚI ĐẤT 5.3.2.2. Nước thượng tầng. Nước thượng tầng là loại nước chủ yếu có ý nghĩa quan trọng trong đới thông khí. Nó nằm trên thấu kính cách nước trong đới thông khí 3 1 2 4 Hình 5.1. Nước thượng tầng và nước ngầm. 1: Nước thượng tầng; 2: Thấu kính cách nước. 3: Mực nước ngầm; 4: Tầng cách nước.
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2