Bài giảng Địa chất công trình: Chương 2.1 - Dr.-Ing. Nguyễn Quang Tuấn

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!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Địa chất công trình: Chương 2.1 - Dr.-Ing. Nguyễn Quang Tuấn Trường Đại học Thủy lợi Bộ môn Địa kỹ thuật Bài giảng môn học Địa chất công trình Chương 2 CÁC HIỆN TƯỢNG ĐỊA CHẤT NGOẠI SINHGiảng viên: Dr.-Ing. Nguyễn Quang Tuấn 1Các hiện tượng:Phong hoáTrượt mái dốcKarst (các tơ)Hoạt động địa chất của dòng nước tạm thờiHoạt động địa chất của sôngBài 1. PHONG HÓANội dung:1. Khái niệm phong hóa2. Các hình thức phong hoá đá3. Tầng tàn tích và các đặc trưng địa chất công trình của nó4. Các vấn đề cần điều tra và biện pháp xử lý tầng phong hóa trong xây dựng1. Phong hóa – Khái niệm Phong hóa là quá trình đất đá bị vỡ vụn và biến đổi thành phần khi do các tác nhân khác nhau (VD: sự dao động của nhiệt độ, hơi ẩm, nước và các chất hóa học trong nước, sinh vật) khi đất đá tiếp xúc với khí quyển, thủy quyển và giới sinh vật. Phong hóa xảy ra ở phần trên cùng của vỏ trái đất làm đất đá thay đổi thành phần, cấu trúc và trạng thái, thường làm suy giảm tính chất xây dựng của đất đá.2. Các hình thức phong hoá đá Theo các tác nhân gây phong hóa, có 3 hình thức phong hoá: a. Phong hoá vật lý b.Phong hoá hoá học c. Phong hoá sinh học a. Phong hóa vật lýPhong hóa vật lý là hình thức phá hủy đá dưới tác độngvật lý, làm vỡ vụn đá mà không thay đổi thành phần. Nguyên nhân:  Do sự dao động nhiệt độ trong đá (nguyên nhân chủ yếu), các khoáng vật giãn nở khác nhau, dẫn tới liên kết giữa các hạt khoáng vật bị phá hủy.  Do nước đóng băng trong các kẽ nứt, hay thành phần muối trong các đất đá kết tinh tạo ra áp lực lên vách khe nứt các khe nứt mở rộng và ăn sâu thêm.  Do dỡ tải (các tầng đá phía trên bị bóc bỏ) làm đá bị tróc vỡ do ứng suất được giải phóng.  Do đá bị tẩm ướt, khô đi nhiều lần làm đá bị nứt vỡ, tan rã.b. Phong hóa hoá họcPhong hóa hóa học là hình thức phá hủy đádo tác dụng hóa học, làm biến đổi thànhphần của đất đá• Tác nhân: Nước và các chất hóa học trong nước.• Các hình thức phản ứng hoá học làm biến đổi thành phần của đá: – Hoà tan, – oxy hoá, – thuỷ phân – thuỷ hoáTác dụng hòa tan Nước có tính xâm thực: CO2, axit... hòa tan (rửa trôi) các khoáng vật dễ tan Ví dụ: CaCO3  H 2O  CO2  Ca (HCO3 ) 2Tác dụng ô xy hóa Phản ứng ô xy hóa làm thay đổi thành phần hóa học của nhiều loại khoáng vật tạo thành các ôxit Ví dụ: FeS  nO  nH O  H SO  FeSO 2 2 2 2 4 4 Pyrit FeSO 4  Fe2 SO 4 3  Fe2O3 .nH2O Limonit 3Fe2SiO 3  1 2 O2  Fe3O4  3SiO 2 Pyroxen magnetit Thạch anhTác dụng thủy phânKhoáng vật (lớp silicat, alumosilicat) dưới tác dụngphân giải của nước  thành khoáng vật mới.Ví dụ: KAlSi 3O8  CO2  nH2O  Al4 OH8 Si 4O10  SiO 2nH2O  K 2CO3 Octocla Kaolinit Opan (feldpar) cường độ thấp hơn, ổn định với phong hóa hơn Tác dụng thủy hóa Khoáng vật hấp thụ nước  khoáng vật mới VD: CaSO 4  2H 2 O  CaSO 4 .2H 2 O Anhydrit thạch cao (thạch cao khan)Đá granitetươiĐá granitephong hóa nhẹĐá granitephong hóa vừaĐá granitephong hóamạnhĐá granitephong hóahoàn toàn c. Phong hoá sinh vật• Do giới sinh vật như địa y, rêu, giun, kiến, chuột, vi khuẩn … gây phá huỷ đá, bản chất sinh vật làm phong hóa đá 2 hình thức (phong hóa vật lý và phong hóa hóa học).• Ví dụ: Rễ cây phát triển gây phá huỷ cơ học đồng thời tiết ra các chất hữu cơ làm đá biến đổi hóa học.Phong hóa vật lý làm vỡ vụn đá, tăng diện tiếpxúc của đá với các tác nhân của môi trường......thúc đẩy phong hoá hoá học3. Tầng tàn tích và các đặc trưng địa chất công trình của nó • Tầng tàn tích là sản phẩm của quá trình phong hóa nằm tại chỗ trên mặt đá gốc. • Đặc điểm: mức độ phong hóa giảm theo chiều sâu, phân thành các đới có tính chất khác nhau. Càng xuống sâu thành phần, tính chất càng gần với đá gốc. Giữa các đới phong hóa không có bề mặt ranh giới rõ ràng, mặt cắt phong hóa có thể có nhiều dạng phức tạp .Các đới trong mặt cắt phong hoá đầy đủ Đá magma Đá trầm tích1. Đới thổ nhưỡng2. Đới vỡ mịn3. Đới vỡ nhỡ4. Đới dạng khối5. Đới nguyên thể Sinh viên tự đọc giáo trình về đặc điểm của từng đớiVí dụ:Đá vôi bịphong hóahóa học ởcác mức độkhác nhau, từphong hóa rấtyếu đếnphong hóa rấtmạnh Nguồn: https://en.wikipedia.org/wiki/Weathering#/media/File:Weathered_limestone_cores.jpgVí dụ một mặt cắt phong hóa ...