Tính chất vật lý và thủy tính của đất đá

CH NG 2ƯƠ TÍNH CH T V T LÝ VÀ TH Y TÍNH C A Ấ Ậ Ủ Ủ Đ T ĐÁẤ N n đ t đá đ c xem là 1 h đ c c u thành t 3 pha : ề ấ ượ ệ ượ ấ ừ R n (h t đ t, đá) l ng (n c), khí (l r ng).ắ ạ ấ ỏ ướ ổ ỗ V Va Vw Vs Qa Qw Qs Q Thể tích Khối lượng khí lỏng rắn 2.1 Tính ch t v t lý :ấ ậ 2.1.1 Đ l r ng và n t n c a đ t đá :ộ ổ ỗ ứ ẻ ủ ấ C n phân bi t l r ng và khe n t : Khe n t là ầ ệ ổ ỗ ứ ứ kho ng tr ng phát tri n theo ph ng đ nh h ng nào đó ả ố ể ươ ị ướ còn l h ng thì không.ổ ổ Trong đá c ng, s có m t các khe n t s làm m t đi ứ ự ặ ứ ẽ ấ tính li n kh i c a đá, các l h ng thì th ng đ c b t ề ố ủ ổ ổ ườ ượ ị kín. Trong đ t m m r i, ít b t g p s có m t c a khe ấ ề ờ ắ ặ ự ặ ủ n t mà th ng là các l h ng do các h t đ t đá t o nên.ứ ườ ổ ổ ạ ấ ạ 2.1 Tính ch t v t lý :ấ ậ 2.1.1 Đ l r ng và n t n c a đ t đá :ộ ổ ỗ ứ ẻ ủ ấ * Đ r ng : ộ ỗ n = Thông th ng, n đ c tính b ng đ n v %, và thay đ i t 0-100.ườ ượ ằ ơ ị ổ ừ * H s r ng :ệ ố ỗ ε = H s r ng c a đ t thông th ng thay đ i t 0-1, tr ng h p ệ ố ỗ ủ ấ ườ ổ ừ ườ ợ đ t đ c bi t nh bùn sét, h s rông có th >1.ấ ặ ệ ư ệ ố ể V Va s a V V 2.1 Tính ch t v t lý :ấ ậ 2.1.1 Đ l r ng và n t n c a đ t đá :ộ ổ ỗ ứ ẻ ủ ấ Trong th c t , đ i v i đ t r i (cát), còn s d ng ch tiêu ự ế ố ớ ấ ờ ử ụ ỉ t ng đ i đ đánh giá đ ch t ch c a đ t.ươ ố ể ộ ặ ẽ ủ ấ D = D ≤ 0.33 : Đ t tr ng thái r i x pấ ở ạ ờ ố 0.33 < D ≤ 0.66 : Đ t tr ng thái ch t v a.ấ ở ạ ặ ừ D > 0.66 : Đ t tr ng thái ch t chấ ở ạ ặ ẽ minmax max εε εε − − 2.1 Tính ch t v t lý :ấ ậ 2.1.1 Đ l r ng và n t n c a đ t đá :ộ ổ ỗ ứ ẻ ủ ấ Đ bi u th ph ng phátể ể ị ươ tri n c a khe n t, trong th cể ủ ứ ự t hay s d ng đ th hìnhế ử ụ ồ ị tròn khe n t.ứ 10 20 30 40 80706050 90 0; 360 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 2.1 Tính ch t v t lý :ấ ậ 2.1.1 Đ l r ng và n t n c a đ t đá :ộ ổ ỗ ứ ẻ ủ ấ Trong th c t , đ đánh giá m c đ n t n c a đá c ng, ự ế ể ứ ộ ứ ẻ ủ ứ th ng hay s d ng h s khe h Kườ ử ụ ệ ố ở k : Kk = v i : ớ Fn : Di n tích b m t c a ke n t ệ ề ặ ủ ứ F : Di n tích b m t đá xác đ nh Fệ ề ặ ị n thông th ng F = (4-8) mườ 2 Kk ≤ 0.02 : N t n y uứ ẻ ế 0.02 < Kk ≤ 0.05 : N t n trung bìnhứ ẻ 0.05 < Kk ≤ 0.1 : N t n m nhứ ẻ ạ 0.1 < Kk ≤ 0.2 : N t n r t m nh.ứ ẻ ấ ạ Kk > 0.2 : N t n hoàn toàn (đ c bi t m nh)ứ ẻ ặ ệ ạ nF F 2.1 Tính ch t v t lý :ấ ậ 2.1.2 Dung tr ng :ọ * Dung tr ng h t :ọ ạ * T tr ng :ỷ ọ * Dung tr ng t nhiên : ọ ự * D ng tr ng đ y n i : ụ ọ ẩ ổ γ đn = (γ s - γ n)(1-n) * Dung tr ng khô : ọ s s s V Q =γ ns s V Q γ.=∆ V Q w =γ V Qs k =γ 2.2 Th y tính c a đ t đá :ủ ủ ấ 2.2.1 Đ m :ộ ẩ W = Trong đ t dính, th ng s d ng các đ m gi i h n t ng ng ấ ườ ử ụ ộ ẩ ớ ạ ươ ứ v i tr ng thái c a đ t .ớ ạ ủ ấ w s Q Q Wco Wd Wch Wl W C ngứ N a c ngử ứ D oẻ Ch yả L ngỏ (Gi i h n co)ớ ạ (Gi i h n d o)ớ ạ ẻ (Gi i h n l ng)ớ ạ ỏ(Gi i h n ch y)ớ ạ ả * Ch s d o : Iỉ ố ẻ d = Wch - Wd * Đ s t : ộ ệ d d I WWB −= 2.2 Th y tính c a đ t đá :ủ ủ ấ 2.2.1 Đ m :ộ ẩ Đ i v i đ t cát, th ng s d ng đ bão hòa (đ m t ng ố ớ ấ ườ ử ụ ộ ộ ẩ ươ đ i) đ đánh giá tr ng thái c a đ tố ể ạ ủ ấ G = v i Wớ bh : Đ m bão hòa c a đ t.ộ ẩ ủ ấ 0 < G ≤ 0.5 : Đ t h i mấ ơ ẩ 0.5 < G ≤ 0.8 : Đ t m .ấ ẩ 0.8 < G ≤ 1 : Đ t bão hòaấ bhW W 2.2 Th y tính c a đ t đá :ủ ủ ấ 2.2.2 Tính mao d n :ẫ Trong đ t đá, l r ng do các h t đ t đá t o ra th ng nh do ấ ổ ỗ ạ ấ ạ ườ ỏ đó, v i nh h ng s c căng b m t c a n c d i đ t, có th t o ớ ả ưở ứ ề ặ ủ ướ ướ ấ ể ạ dòng th m ng c v i ph ng tr ng l c (n c mao d n).ấ ượ ớ ươ ọ ự ướ ẫ n md gr H γ θσ .. cos.2 = Khi đ t đá xem nh b th m t hòan toàn ấ ư ị ấ ướ (θ=00) thì Hmd có th tính g n đúng :ể ầ dr Hmd 3.015.0 == n cướ 2.2 Th y tính c a đ t đá :ủ ủ ấ 2.2.2 Tính th m n c : ấ ướ N c th m qua các l h ng, khe n t c a đ t đá, tính th m ướ ấ ổ ổ ứ ủ ấ ấ n c đ c đ c tr ng b ng h s th m (K) là v n t c th m c a ướ ượ ặ ư ằ ệ ố ấ ậ ố ấ ủ n c d i đ t trong đ t đá khi gradien th y l c b ng 1 đ n v .ướ ướ ấ ấ ủ ự ằ ơ ị Đ t đáấ K (m/ngđ) Kh năng th mả ấ Đá c ng, sét ch tứ ặ < 0.001 Không th mấ Sét 0.001 – 0.01 Th m y uấ ếSét pha 0.01 – 0.1 Cát pha 0.1 – 0.5 Cát m nị 0.5 – 1 Cát nhỏ 1 – 5 Th m t tấ ố Cát trung đ n s iế ỏ 5 - 200 2.2 Th y tính c a đ t đá :ủ ủ ấ 2.2.3 Tính ng m n c : ậ ướ Là kh năng đ t đá h p ph , gi l i m t l ng n c nh t ả ấ ấ ụ ữ ạ ộ ượ ướ ấ đ nh khi n c đó v n có kh năng v n đ ng t do d i tác d ng ị ướ ẫ ả ậ ộ ự ướ ụ c a th năng tr ng l c.ủ ế ọ ự L ng n c đ c gi l i có th do mao d n, n c liên k t ượ ướ ượ ữ ạ ể ẫ ướ ế v t lý c a đ t đá còn g i là l ng ng m n c phân t c c đ i .ậ ủ ấ ọ ượ ậ ướ ử ự ạ Đ t đáấ Đ ng m n c phân t c c đ i (%)ộ ậ ướ ử ự ạ Cát thô 1.57 Cát nhỏ 2.73 B iụ 4.75 Bùn 10.18 Sét 44.85 2.2 Th y tính c a đ t đá :ủ ủ ấ 2.2.4 Tính nh n c : ả ướ Là kh năng n c trong đ t đá đ c phóng thích b ng cách ả ướ ấ ượ ằ ch y t do d i tác d ng c a th năng tr ng l c .ả ự ướ ụ ủ ế ọ ự Kh năng này đ c bi u th b ng h s nh n c (ả ượ ể ị ằ ệ ố ả ướ µ) là t ỷ s gi a th tích n c t do ch y ra kh i đ t đá bão hòa v i th ố ữ ể ướ ự ả ỏ ấ ớ ể tich toàn b đ t đáộ ấ Đ t đáấ H s nh n c,ệ ố ả ướ µ Cát thô 0.35 – 0.25 Cát nhỏ 0.2 – 0.15 Cát m nị 0.15 – 0.1 Sét pha, cát pha < 0.1 Than bùn 0.05 – 0.15 2.2 Th y tính c a đ t đá :ủ ủ ấ 2.2.4 Tính hóa m m : ề Là kh năng n c trong đ t đá đ c phóng thích b ng cách ả ướ ấ ượ ằ ch y t do d i tác d ng c a th năng tr ng l c .ả ự ướ ụ ủ ế ọ ự Kh năng này đ c bi u th b ng h s nh n c (ả ượ ể ị ằ ệ ố ả ướ µ) là t ỷ s gi a th tích n c t do ch y ra kh i đ t đá bão hòa v i th ố ữ ể ướ ự ả ỏ ấ ớ ể tich toàn b đ t đáộ ấ Đ t đáấ H s nh n c,ệ ố ả ướ µ Cát thô 0.35 – 0.25 Cát nhỏ 0.2 – 0.15 Cát m nị 0.15 – 0.1 Sét pha, cát pha < 0.1 Than bùn 0.05 – 0.15 2.2 Th y tính c a đ t đá :ủ ủ ấ 2.2.4 Tính tr ng n - co ngót : ươ ở Khi ti p xúc v i n c, đ t dính th ng tr ng n do b dày ế ớ ướ ấ ườ ươ ở ề màng n c liên k t v t lý c a các h t tăng lên, kho ng cách gi a ướ ế ậ ủ ạ ả ữ h t càng r i xa nhau, ng c l i, khi nh n c thì đ t dính s co ạ ờ ượ ạ ả ướ ấ ẽ ngót. Đ đánh giá kh năng tr ng n , th ng s d ng h s ể ả ươ ở ườ ử ụ ệ ố tr ng n (Rươ ở n) và áp l c tr ng n (Pự ươ ở n) H HH V VVR nnn − = − = V,H,Vn,Hn : Th tích, chi u cao c a m u đ t tr c và sau khi ể ề ủ ẫ ấ ướ tr ng nươ ở 2.2 Th y tính c a đ t đá :ủ ủ ấ 2.2.4 Tính tr ng n - co ngót : ươ ở Lo i đ tạ ấ Rn (%) Pn (mPa) Không tr ng nươ ở < 4 < 0.25 Tr ng n y uươ ở ế [4 – 10) [0.25 – 1) Tr ng n trung bìnhươ ở [10 – 15) [1 – 2.5) Tr ng n m nhươ ở ạ ≥ 15 ≥ 2.5 2.2 Th y tính c a đ t đá :ủ ủ ấ 2.2.5 Tính hóa m m : ề Đ i v i đá c ng, khi ti p xúc v i n c có th không b tr ng ố ớ ứ ế ớ ướ ể ị ươ n mà c ng đ c a chúng b gi m đi,ở ườ ộ ủ ị ả Đ đánh giá kh năng đó, th c t th ng s d ng h s hóa ể ả ự ế ườ ử ụ ệ ố m m (Kề hm): k n bh n hm R RK = k n bh n RR , : C ng đ kháng nén c a m u đá khi bão hòaườ ộ ủ ẫ n c và khi khô ráoướ Khm = (1-0.9] : Kh năng hóa m m y u.ả ề ế Khm = (0.9 – 0.75) : Kh năng hóa m m trung bình.ả ề Khm ≤ 0.75 : Kh năng hóa m m m nhả ề ạ 2.2 Th y tính c a đ t đá :ủ ủ ấ 2.2.6 Tính tan rã : M t s lo i đ t đá (nh t là đ t x p r i), khi ti p xúc v i n c, ộ ố ạ ấ ấ ấ ố ờ ế ớ ướ m i liên k t gi a các h t b gi m sút là đ t đá b rã đi m t ph n ố ế ữ ạ ị ả ấ ị ộ ầ hay hoàn toàn. Đ đánh giá kh năng này, th ng xác đ nh th i gian tan rã ể ả ườ ị ờ và mô t đ c tính tan rã.ả ặ Kh năng tan rã ngoài ph thu c vào t ng lo i đ t mà còn ả ụ ộ ừ ạ ấ ph thu c r t nhi u l ng mu i có trong đ t.ụ ộ ấ ề ượ ố ấ CH NG 2- TÍNH CH T V T LÝ VÀ TH TÍNH C A Đ T ĐÁƯƠ Ấ Ậ Ủ Ủ Ấ YÊU C U CH NG 2 :Ầ ƯƠ + N m đ c các đ c đi m v t lý, th y tính c a đ t đá và các ắ ượ ặ ể ậ ủ ủ ấ thông s bi u th .ố ể ị + N m đ c m i liên quan gi a các đ c đi m v t lý-th y tính ắ ượ ố ữ ặ ể ậ ủ c a đ t đá, các công th c chuy n đ i đ bi u th m i liên ủ ấ ứ ể ổ ể ể ị ố quan này. + N m đ c các nhân t nh h ng đ n các đ c đi m v t ắ ượ ố ả ưở ế ặ ể ậ lý- th y tính c a đ t đá.ủ ủ ấ