Nhận xét tổng quát đất rời xốp và đất mềm dính theo địa chất công trình

Chia sẻ: Vang Thi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:29

Thêm vào BST

Báo xấu

142
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đất rời xốp và đất mềm dính có nguồn gốc trầm tích biển, vũng vịnh, lục địa. Chúng chiếm hơn 70% quyển trầm tích và gặp trong các lớp đọng có tuổi khác nhau song chủ yếu là kỷ Đệ Tứ. Chúng có thể có trạng thái vật lý rất khác nhau và độ bền, độ biến dạng, độ ổn định từ thấp tới cao Đất rời xốp là một nhóm lớn các thành tạo trầm tích hòn mảnh. Chúng không có liên kết giữa các hạt. Chúng gồm cát, á cát, sỏi, dăm, cuội… là sản phẩm của phong hóa vật lý.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Nhận xét tổng quát đất rời xốp và đất mềm dính theo địa chất công trình

Chương Chương V Nhận xét tổng quát đất rời xốp và đất mềm dính theo địa chất công trình
§1. những khái niệm chung  Đất rời xốp và đất mềm dính có nguồn gốc trầm tích biển, vũng vịnh, lục địa. Chúng chiếm hơn 70% quyển trầm tích và gặp trong các lớp đọng có tuổi khác nhau song chủ yếu là kỷ Đệ Tứ.  Chúng có thể có trạng thái vật lý rất khác nhau và độ bền, độ biến dạng, độ ổn định từ thấp tới cao  Đất rời xốp là một nhóm lớn các thành tạo trầm tích hòn mảnh. Chúng không có liên kết giữa các hạt. Chúng gồm cát, á cát, sỏi, dăm, cuội… là sản phẩm của phong hóa vật lý. Tính chất của chúng phụ thuộc vào độ chặt kết cấu: rời xốp, vừa và chặt.
Bảng V-1. Phân loại đất rời xốp theo một số dấu hiệu thạch học Theo TP haït, kieán Theo möùc ñoä Theo thaønh Theo löôïng Theo möùc ñoä truùc ñoàng nhaát phaàn khoaùng chöùa 1 soá taïp chaët veà TP haït vaät chaát quan troïng Pôxefit Taûng troøn vaø Ñoàng nhaát Vôùi chaát laáp taûng goùc Khoâng ñoàng caùt Keát caáu Cuoäi, daêm to nhaát - Vôùi chaát laáp chaët Cuoäi, daêm vöøa Raát khoâng seùt Keát caáu Cuoäi, daêm nhoû ñoàng nhaát Vôùi chaát laáp chaët vöøa Soûi vaø saïn seùt laãn caùt Keát caáu xoáp Pôxamit Caùt: haït thoâ, Ñoàng nhaát Ñôn khoaùng Gloconit, mica, Keát caáu haït to, haït vöøa, Khoâng ñoàng (thaïch anh), pirit, soûi, taûng chaët haït nhoû, haït nhaát nöûa hoãn taïp troøn, ñaõ hoùa Keát caáu mòn Raát khoâng (T.a-fenpat), muøn chaët vöøa ñoàng nhaát hoãn taïp. Keát caáu xoáp
 Đất mềm dính – đất loại sét – là một nhóm rộng lớn đặc biệt của các đá trầm tích phân tán, chiếm vị trí trung gian giữa đá mảnh vỡ điển hình và đá có nguồn gốc hóa học.  Chúng có đặc điểm là chứa một lượng đáng kể các hạt phân tán mịn (< 0,002mm). Chúng chủ yếu là các khoáng vật sét. Chính chúng gây nên tính chất “sét” đặc biệt của đất nói chung.  Sét là đất phân tán với 30% trở lên là các hạt có D
Bảng 5.2. Phân loại đất loại sét theo một số dấu hiệu thạch học (theo V.Đ. Lomtadje) Theo möùc Theo löôïng Theo Theo löôïng Theo löôïng Theo möùc Theo 1 soá Theo caùc ñoä sinh chöùa haït thaønh chöùa vaät chöùa 1soá ñoä daáu hieäu ñieàu ñaù seùt vaø phaàn lieäu taïp chaát nhieãm veà caáu kieän haït phaân khoaùng cacbonat quan muoái taïo thaønh taùn thoâ vaät seùt troïng taïo ñaëc bieät Buøn seùt Seùt Kaolinit Seùt Seùt silit Khoâng Seùt coù Ñaát maët Seùt buïi nhieãm caáu taïo loaïi seùt muoái khoái Seùt meàm Seùt laãn H ydro Seùt chöùa Seùt chöùa Nhieãm Seùt phaân caùt voâi than muoái lôùp nheï Mica Laãn caùt, (macnô) nheï buïi Seùt ñöôïc Seùt pha Montmoâri Macnô Seùt chöùa Ñaát loaïi neùn chaët caùt, seùt bitum Nhieãm seùt roãng lonit Seùt pha muoái ñaïi, daïng caùt, buïi. lôs
Bảng 5.2. Phân loại đất loại sét theo một số dấu hiệu thạch học (theo V.Đ. Lomtadje) Theo möùc Theo löôïng Theo Theo löôïng Theo löôïng Theo möùc Theo 1 soá Theo caùc ñoä sinh chöùa haït thaønh chöùa vaät chöùa 1soá ñoä daáu hieäu ñieàu ñaù seùt vaø phaàn lieäu taïp chaát nhieãm veà caáu kieän haït phaân khoaùng cacbonat quan muoái taïo thaønh taùn thoâ vaät seùt troïng taïo ñaëc bieät Ñaù seùt Caùt pha Ña Macnô Seùt chöùa Nhieãm Ñaát loaïi seùt, khoaùng saét muoái seùt Caùt pha naëng nhieàu loã seùt, buïi roãng ñaïi, daïng hoaønh thoå Ñaù Macnô phieán chöùa voâi seùt
2. Các kiểu nguồn gốc Một số nét về các kiểu nguồn gốc trầm tích chủ yếu: Hình 5.1.
 Đất rời xốp và đất mềm dính làm thành những nhóm lớn các kiểu nguồn gốc.  Tổng hiệu ứng của tất cả các quá trình phong hóa, tích tụ, bóc mòn trước hết là sự chuyển dịch các sản phẩm phá hoại khác nhau của đất đá từ các nguồn và miền mang chuyển tới các miền tích tụ và kết cục là từ các vùng bên trong lục địa tới các miền duyên hải, (Hình 5.1).  Biển là miền ưu thế tích tụ. Tại đây hình thành các tầng trầm tích dày
Các kiểu nguồn gốc chủ yếu + Trầm tích lục địa; + Trầm tích vũng; + Trầm tích biển; + Bảng 5.4. 3. Về sự hình thành tính chất của đất loại cát và đất loại sét
4. Đất hòn mảnh và đất loại sét là những hệ phân tán Những tính chất chung của các hệ phân tán: Để hiểu bản chất của đất hòn mảnh và đất loại sét, phải xét đến không chỉ các đặc điểm địa chất – thạch học của chúng, mà còn cả tính phân tán của chúng gây nên bởi vì đây là một thể địa chất thống nhất bao gồm 3 pha: rắn, lỏng, khí. Tuỳ theo độ ẩm mà trạng thái của đất cũng thay đổi, nó có thể là hệ hai pha, 3 pha hoặc 4 pha. Những hệ gồm hai hoặc nhiều pha mà trong đó 1 hoặc 1 số pha phân bố trong pha khác – được gọi là hệ phân tán.
Bảng 5.5. Những tính chất chủ yếu của các hệ phân tán Teân heä Phaân taùn thoâ Phaân taùn mòn Keo Heä phaân töû Kích thöôùc haït, >,02 0 ,02-,01 0 0 ,01-,01 0 0
Bảng 5.5. Những tính chất chủ yếu của các hệ phân tán Teân heä Phaân taùn thoâ Phaân taùn mòn Keo Heä phaân töû Thöïc teá khoâng Khoâng coù coù khaû naêng Coù khaû naêng haáp phuï trao ñoåi khaû naêng haáp haáp phuï trao phuï trao ñoåi ñoåi Khoâng coù Khoâng coù khaû naêng Coù khaû naêng ngöng keo khaû naêng Caùc tính chaát ngöng keo ngöng keo chuû yeáu nhaát hoaëc ngöng keo yeáu Khoâng coù bieåu hieän Bieåu hieän chuyeån ñoäng nhieät chuyeån ñoäng nhieät Tæ beà maët beù Tæ beà maët Tæ beà maët raát Khoâng duøng ñaùng keå lôùn ñöôïc khaùi nieäm naøy Coù theå ôû Coù theå ôû Coù theå ôû traïng thaùi lô traïng thaùi lô traïng thaùi lô Caùc dung dòch löûng chæ trong löûng trong löûng trong thaät
Quan hệ của đất loại cát và đất loại sét đối với nước:  Năng lượng của đất gồm năng lượng bên trong và năng lượng bề mặt: Ech=Etr+Em= iV + ss  i- năng lượng bên trong của một đơn vị thể tích;  s- năng lượng bề mặt của một đơn vị diện tích bề mặt. Hình 5.20 - Sơ đồ cấu trúc của mixen do hạt phân tán mịn tạo nên. 1. Nhân của mixen; 2. Các điện tích âm tạo thành những trung tâm hoạt tính trên bề mặt hạt; 3. Lớp phản ion không di động tức lớp ion bù nhau tạo nên granun; 4. lớp khuyếch tán của các ion đã bị phân ly.
Trên bề mặt hạt sét khi nó tác dụng với môi trường nước xung quanh tạo nên những hợp chất mới có khả năng điện phân, do đó hạt sét biến thành anion phức tạp bị một lớp khuyếch tán bao quanh. Nhiều khoáng vật tạo đá còn có các lực liên kết nguyên tử Hình 5.21. Sơ đồ lớp điện kép (cộng hóa trị) với các nguyên A. Ranh giới phân chia giữa hạt cứng và môi trường; B. tử, phân tử và môi trường ranh lớp khuyếch tán; 1-1. điện lượng âm của ion quyết định của giới phân chia giữa các phần di động và không di động xung quanh thế tạo thành những trung tâm hoạt tính trên mặt hạt; 2-2. lớp phản ion không di động; 3-3. lớp khuyếch tán của các ion bù; 4-4. dung dịch tự do; a-b. mức thế ở hạt cứng; b-c. đường sụt thế ở phần không di động của lớp điện kép; c-d. đường sụt thế ở phần di động của lớp điện kép; d-đ. Mức thế ở dung dịch tự do
 Các trung tâm hoạt tính có thể tạo thành bởi những hóa trị chưa cân bằng của silic, nhôm, ôxy, nhóm OH và các ion khác, hoặc bởi lực cộng hóa trị của các nguyên tử. Chúng tạo thành quanh hạt sét 1 trường lực: lớp khuyếch tán mà trong phạm vi đó, các phân tử nước và các ion của môi trường bị phân cực.  Những ion như vậy trong nước hay gặp nhất là K+; Na+; Ca2+; Mg2+; Fe3+; Al3+.  Liên kết của các ion đó với tinh thể yếu hơn so với các ion thuộc tinh thể.  Quá trình hydrat hóa các ion cũng làm liên kết của chúng với bề mặt hạt yếu đi.  Do vậy các hạt keo trở nên có khả năng trao đổi ion
 Tác dụng qua lại của các hạt keo với nước được biểu thị ở tác dụng định hướng, cảm ứng và phân tán (tức tác dụng của điện từ).  Đối với nước, tác dụng định hướng của lực phân tử là chủ yếu;  Đối với các vật chất khác lại là tác dụng phân tán do những dao động bên trong các điện tử gây nên;  Tác dụng định hướng của lực phân tử phụ thuộc vào nhiệt độ nước. Nhiệt độ tăng thì chuyển động truyền nhiệt của phân tử nước tăng;  Tác dụng cảm ứng và phân tán không phụ thuộc vào nhiệt độ.
 Sự phân phối các phân tử có cực và ion trong lớp khuyếch tán xảy ra do các lực bề mặt, chúng phụ thuộc vào đặc điểm cấu trúc mạng tinh thể và khoảng cách từ bề mặt.  Tính theo tổng năng lượng bề mặt: Montmorilonit > hydromica > kaolinit.  Chiều dày của lớp khuyếch tán biến đổi theo tổng năng lượng bề mặt của hạt và thành phần các ion hấp thụ.  Các ion hóa trị 1 như Na+, K+, Li+ tạo nên lớp khuyếch tán dày nhất;  Các ion hóa trị 2 – tạo nên lớp kém dày hơn; Các ion hóa trị 3 tạo nên lớp mỏng nhất  Hóa trị ion càng lớn thì lực hút với bề mặt càng mạnh, chúng càng kém chứa nước. Lớp khuyếch tán càng bị nén mạnh và chiều dày càng bé.
 Các phân tử nước khi rơi vào phạm vi tác dụng của trường lực của hạt sét sẽ chịu hiệu ứng xắp xếp lại, thay đổi chuyển động nhiệt, bị phân cực, hợp thành nhóm, tạo thành các màng sonvat hydrat quanh hạt sét;  Vì vậy xung quanh hạt sét nước đều bị hấp thụ, bị lôi kéo, bị giữ lại trên bề mặt nhờ tác dụng ion, cộng hóa trị, từ, phân tử của nó, cũng như do hiệu ứng xắp xếp của các ion thuộc lớp khuyếch tán.  Như vậy, khác với đất bở rời, đất loại sét có hoạt tính hóa lý cao khi tác dụng với nước. Đó là đặc điểm quyết định bản chất các tính chất cơ lý của chúng
Khả năng hấp thụ của đất loại sét 1. Hấp thụ cơ học:  Được thể hiện ở sự hút các hạt nhỏ lơ lửng trong nước – nó là đặc điểm của đất đá cát.  Nó có thể có tác dụng tích cực và tiêu cực. 2. Hấp thụ vật lý:  Thể hiện ở sự hấp thụ các chất nào đó do các hạt sét gây nên trên bề mặt của chúng – đặc trưng cho đất loại sét.  Đơn vị đo hấp phụ là sức căng bề mặt của nước, nó biến đổi theo To nước và sự có mặt các chất khác nhau trong nước.  Nếu trong nước có các chất hoạt tính (VCHC), sức căng bề mặt giảm  hấp thụ dương  Các chất vô cơ làm tăng sức căng bề mặt  âm
 Các chất bị hấp thụ âm dễ bị rửa trôi, rữa lũa ra khỏi đất đá.  Các chất hoạt tính (hấp thụ dương) khi làm giảm sức căng bề mặt nước thì đồng thời làm giảm độ cứng của đá, làm cho chúng dễ bị phá hoại khi khoan, khi đập vỡ… 3. Hấp thụ hóa lý:  Được biểu thị ở khả năng đất trao đổi một phần nào đó các cation hoặc anion bị hấp thụ phân bố ở lớp khuyếch tán của các hạt keo sét cho 1 số lượng tương đương các cation ở dung dịch tiếp cận với nó.  Hấp thụ hóa lý – trao đổi – đặc trưng cho đất loại sét.  Các cation trao đổi trong sét: K+, Na+, Ca2+, Mg2+, ít hơn là H+, Fe3+, Al3+. Anion: PO4, CO3, SiO3…