Báo Cáo - Mối Liên Quan Của Khoáng Vật Với Tính Chất Của Đất. Chú Trọng Vào Các Loại Đất Đặc Biệt Như Đất Nhiễm Mặn, Đất Bùn Hữu Cơ, Đất Lún Ướt, Đất Trương Nở

Khoa Xây dựng và Cơ học ứng dụngBáo cáo

Mối liên quan của khoáng vật với tính chất của đất Chú trọng vào các loại đất đặc biệt như đất nhiễm

I Khái niệm:

- Đất mặn là những loại đất có độ dẫn điện lớn hơn 4 m / dS ở 25 ° C

(Richards 1954)

- Các loại muối hòa tan muối phổ biến nhất hiện nay trong đất mặn là

clorua và sunphát canxi, natri và magiê Nitrat có thể có mặt với số

lượng hiếm

- Natri và Clorua là các ion chiếm tỉ lệ nhiều nhất và có chứa lượng đáng kể của thạch cao

Định nghĩa được sử dụng phổ biến hơn

- Đất mặn là đất chứa nhiều muối hòa tan (1 – 1,5% hoặc hơn ).

- Những loại muối tan thường gặp trong đất là NaCl, Na2SO 4, CaCl2, CaSO4, MgCl2, NaHCO3…) Những loại muối tan thường gặp trong đất là NaCl, Na2SO 4, CaCl2, CaSO4, MgCl2, NaHCO3…

- Những loại muối này có nguồn gốc khác nhau (nguồn gốc lục địa, nguồn gốc biển, nguồn gốc sinh vật…), nhưng nguồn gốc nguyên thủy của chúng là từ các thành phần khoáng của đá núi lửa

• Nguyên nhân khách quan:

- Đất bị nhiễm mặn do sự tích tụ quá mức bình thường của các loại

muối hòa tan trong đất Các muối này chủ yếu là muối của các ion

Cl -, SO42-, Ca2+, Mg2+, K+, Na+…

- Ở nước ta, đất mặn lại có nguyên nhân là đất nhiễm mặn từ biển, bị nước biển xâm thực…nước biển theo các đường sông, nước ngầm vào sâu trong nội địa…

- Các vùng đất trũng, thấp, thường tích tụ nhiều vật chất từ các nơi khác cũng là những vùng đất có nguy cơ bị mặn hóa cao

=> Các ion muối khoáng có trong đất bị các tác động bên ngoài như mưa, lũ, gió rửa trôi xuống các vùng trũng thấp, do là các vùng trũng thấp nên các muối này bị giữ lại và lắng xuống, tích tụ ngày một nhiều làm cho đất trở thành đất mặn.

III Đặc điểm:

1.Hóa chất a muối trung tính bao gồm các clorua và sunphát canxi, natri và magiê chiếm tỉ lệ cao

trong thành phần ion của đất mặn.

b pH của đất mặn thấp hơn 8.5

c Độ dẫn điện của đất mặn luôn lớn hơn 4 m / dS ở 25 ° C.d tỉ lệ trao đổi Natri: ESP < 15.

Tỉ lệ hấp phụ Natri: SAR < 13

e Mặc dù Na thường là cation hòa tan chiếm ưu thế, các giải pháp đất cũng chứa số lượng đáng kể các cation hóa trị hai, ví dụ như Ca và Mg

Đất có thể chứa một lượng đáng kể các hợp chất canxi hòa tan ít, ví dụ như thạch cao

2 Vật lý a Trong sự hiện diện của muối hòa tan vượt quá trung tính làm phá vỡ cấu trúc của đất

b Tính thấm của đất nước và không khí kém hơn so với đất bình thường.

3 Địa lý phân phối Đất mặn có xu hướng chiếm ưu thế ở các vùng khô cằn và bán khô hạn Ngoài ra còn phân bố ở những vùng trũng, cửa sông, ven biển…

4 Chất lượng nước mặt đất

Nước ngầm ở các khu vực chi phối bởi đất mặn có nồng độ điện nói chung và nồng độ các muối cao.

* Đặc điểm của một số nhóm đất mặn:

• Diện tích khoảng 105,318ha

• Chiếm 0,34% diện tích đất tự nhiên và 10,63% diện tích của nhóm đất mặn

• Có phản ứng trung tính và kiềm yếu, hữu cơ

• Diện tích khoảng 133,288ha

• Chiếm 0,42% diện tích đất tự nhiên và 15,0% diện tích đất mặn.

• Có Clˉ lớn hơn 0,25% , tổng số muối tan lớn hơn 1%• Chứa các chất dinh dưỡng trung bình đến khá

* Diện tích khoảng 732,584ha

* Chiếm 2,4% diện tích đất tự nhiên và khoảng

IV Phân loại:

* Chỉ tiêu phân loại: Dựa vào các chỉ số EC, ESP, SAR, và pH để phân loại đất mặn.

- Quá trình tích lũy các loại muối trung tính hòa tan được gọi là quá trình mặn hóa Các muối này bao gồm chủ yếu là các anion Cl, SO4

2-và các cation Na+, Mg2+, Ca2+ và K+ Nồng độ các muối này trong đất mặn rất cao, làm ngăn cản sự sinh trưởng của thực vật EC của dịch trích baoxl hòa >4dS/m

- Ca và Mg chiếm tỉ lệ cao trong phức hệ trao đổi của đất mặn, do đó ESP thường nhỏ hơn 15 và pH thường lớn hơn 8.5

- Đôi khi nồng độ Na+ trong đất mặn cao hơn Ca2+ và Mg2+ do sự hiện diện của muối Na hòa tan Tuy nhiên do ái lực của Ca và Mg cao nên

SAP < 13.

Theo USDA, độ mặn của đất được chia làm 4 cấp độ.

Cấp độ mặnQuy ướcECse(mS/cm)Tổng muối hòa

* Đối với đất mặn: Chỉ cần rửa

với nước có chứa Na thấp.

* Đối với đất mặn kiềm: làm

I Khái niệm:

• Đất bùn hay bột là các loại hạt đất hay đá với kích thước xác định trong một khoảng nhỏ (xem kích thước hạt)

• Trong thang đo Wentworth, các hạt đất bùn có kích thước trong khoảng 1⁄256 tới 1⁄16 mm (3,9 tới 62,5 μm), lớn hơn hạt sét nhưng nhỏ hơn cát.

• Đất bùn hữu cơ là trầm tích nguồn gốc đầm lầy có yếu tố biến chất hữu cơ, phải có: màu sẩm, mùi bùn và hàm lượng hữu cơ cao trên 30-35%.

II Sự hình thành:

- Đất hữu cơ, thường là những trầm tích hồ, hồ-đầm lầy, đầm lầy, chủ yếu là các đất hạt mịn hoặc đất cát pha sét có chứa di tích động-thực vật đã phân hủy ở di tích động-thư mức độ khác nhau.

- Các di tích thực vật và các vi sinh vật hiếm khí đã bị phân hủy hoàn toàn làm cho đất có đặc trưng rất dễ nhận biết, đó là: đất khi ẩm có mùi hôi và có mầu xám nâu đen, xám xanh đen, xám đen; các di tích thực vật chưa bị phân hủy hoàn toàn thì có cấu trúc dạng sợi hoặc xơ

III Phân loại:

• Gồm các loại đất có chứa hàm lượng hữu cơ từ

10 % đến 50 % khối lượng khô.

• Chia thành 3 phụ nhóm:

• Đất có hàm lượng hữu cơ thấp:10%- 25 %

• Đất có hàm lượng hữu cơ trung bình:25 %-40 %• Đất có hàm lượng hữu cơ cao: 40 % - 50 %

Nhóm đất

hữu cơ

• Gồm các loại đất có hàm lượng hữu cơ bằng

hoặc nhiều hơn 50 % khối lượng khô.

• Phân thành 3 phụ nhóm :

• Có chất hữu cơ phân hủy thấp : Dhc ≤ 20%

• Có chất hữu cơ phân hủy trung bình: 20 < Dhc ≤

Nhóm đất hữu cơ Nhóm than bùn

IV Thành phần và tính chất

- Đặc trưng của đất bùn hữu cơ là có hệ số rỗng , chỉ số chảy lớn, mềm nhão, sức chịu tải không đáng kể.

- Hàm lượng chất hữu cơ đất và độ bền cấu trúc liên quan chặt chẽ với

I KHÁI NIỆM:

- Là đất không bão hòa và chịu sự biến đổi lớn khi bão hòa.

- Là đất có sự lún phụ thêm đáng kể và xảy ra nhanh chóng khi nó bị làm ướt nước dưới tải trọng đang xét.

- Lún ướt không phải là tính

II HIỆN TƯỢNG LÚN ƯỚT

- Hiện tượng lún ướt là sự biến đổi về kết cấu độ chặt của sét pha cát hoàng thổ, khi nó bị nén chặt tiếp dưới tác dụng của quá trình ẩm ướt lâu dài

- Lún ướt là khả năng lún nhiều và đột ngột của một số loại đất do bị nước tẩm ướt, có thể vẫn biểu hiện khi đã được nén chặt dưới tác dụng của tải trọng.

 Tẩm ướt ngẫu nhiên

- Nước mưa, nước tuyết tan

- Dòng chảy trên mặt bị rối loạn

III TÁC HẠI:

• Gây ra lún sụt, lún không đều quá mức ,còn có thể gây nên các khe nứt trong đất nền và trong công trình đất đắp trên đó

• Tập trung tại các khe nứt ở đập đất hồ chứa, đê sông, đê biển và sẽ là ẩn họa khó lường.

IV ĐẶC ĐIỂM VỀ THÀNH PHẦN:

- Đất lún ướt có nguồn gốc từ các loại đá đỏ, đất bồi tụ,lũ tích nên có thành phần hóa hoc cũng như khoáng vật khá phong phú

- Hàm lượng khoáng chất cao

Vd:  Đất nâu đỏ có thành phần cơ giới

- Một số khoáng vật điển hình như: Sét cao lanh,  sét gạch ngói và các loai khoáng vật có giá trị lớn như bô-xít , vàng ,…

I KHÁI NIỆM:

- Đất trương nở là loại đất trong đó có khoáng vật sét và khoáng vật háo

nước hợp lại, đồng thời có hai loại đặc tính: hút nước trương nở hoá mềm rõ rệt, và mất nước co rút cứng lại nứt nẻ.

- Đất có tính dẻo cao của đất sét bị ướt trương nở, bị khô co rút thay đổi thuận nghịch.

- Khoáng vật chủ yếu có tính háo nước và quyết định tính trương nở của loại đất này là khoáng vật

- montmorillonite.

+ Monmorilonit – (Al, Mg)2,

[Si4,O10][OH]2.2H2O thường

được tạo thành từ các khoáng vật

giàu Fe, Mg (tro núi lửa) bị thủy phân trong môi trường bazơ, tinh thể không rõ ràng, tập hợp có

màu trắng, phớt xám đến hồng lục.

+ Trong các khoáng vật sét trên, khi tương tác với nước, các khoáng vật

đều trương nở, khả năng giảm dần từ monmorilonit => ilit => cao linit.

+ Khả năng trương nở liên quan với đặc điểm ưa nước của các khoáng vật sét cấu thành đất dính và diện tích bề mặt rất lớn của các hạt sét

- Phân bố: Đất trương nở gặp nhiều ở đồng bằng

II THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ KHOÁNG VẬT

- Đất trương nở là một loại đất có khả năng thay đổi thể tích lớn liên

quan trực tiếp đến sự thay đổi hàm lượng nước

- Khi hàm lượng nước giảm thì thể tích của đất cũng giảm theo hay co lại, chủ yếu là đất sét.

- Trương nở là kết quả hiđrat hoá của đất, chủ yếu là do sự tạo nên

màng nước liên kết rời xung quanh các hạt keo và sét, làm giảm lực dính giữa chúng, đẩy chúng ra xa nhau và chính vậy, gây nên sự tăng thể tích đất, có thể làm tan rã đất.

- Do thành phần của hạt sét được cấu tạo chủ yếu từ các khoáng vật là

monmorilolit, hydromica và giữa các hạt sét này mối liên kết rất

yếu trong đó yếu nhất là monmorilolit, khi gặp nước, nước nhảy vào phá vỡ các liên kết kiến trúc monmorilolit làm cho thể tích hạt sét

tăng (tính hấp phụ vật lý và hóa học) tạo nên sự trương nở

- Một số nghiên cứu chỉ ra rằng thể tích khi trương nở của đất có thể

đạt tới 30%, và lực kìm hãm sự trương nở (lực trương nở) có thể

đạt tới 10-11kG/cm2

III NGUYÊN NHÂN HÌNH THÀNH:

- Do thành phần của hạt sét được cấu tạo chủ yếu từ các khoáng vật là

monmorilolit, hydromica và Kaolinit, giữa các hạt sét này mối liên

kết rất yếu trong đó yếu nhất là monmorilolit, khi gặp nước, nước

nhảy vào phá vỡ các liên kết kiến trúc monmorilolit làm cho thể tích

hạt sét tăng (tính hấp phụ vật lý và hóa học)=> trương nở

Kaolinit Hydromica

* Nguyên nhân sâu xa của trương nở:

• Là sự khác nhau về nồng độ muối trong dung dịch lỗ rỗng của đất và trong nước bao quanh đất Nếu nồng độ dung dịch bao quanh càng

nhỏ hơn nồng độ dung dịch nước lỗ rỗng, đất trương nở càng nhiều

Khi gặp quan hệ ngược lại, có thể xảy ra sự nén co, giống như khô

ngót.

* TÍNH CHẤT:

• Trong tự nhiên, nếu như đất có độ ẩm lớn hơn độ ẩm giới hạn dẻo hoặc độ ẩm trương nở thì đất hầu như không bị trương nở

• Tính co ngót ngược lại.

• Tính tan rã của đất là tính chất mà dưới tác dụng của nước nó bị tan rã và phân hủy thành từng cục, hòn, hạt hoặc từng khối sét lẫn cát không

- Độ ẩm trương nở (là độ ẩm ứng với khi mẫu đất trương nở hoàn toàn) - Lượng trương nở (tính = hc-hd/hd; trong đó hc và hd là chiều cao

mẫu đất trong dao vòng trước khi trương nở và khi trương nở hoàn

- Giới hạn ngót khô ,thời gian tan rã, tốc độ tan rã

V ẢNH HƯỞNG ĐẾN CÔNG TRÌNH:

• Phần lớn đất trương nở có đặc tính siêu cố kết nguyên thuỷ làm cho trong khối đất chứa đựng ứng suất ban đầu tương đối cao

Þ Do đó, đất trương nở thường thường có đặc tính biến dạng dẻo rõ rệt, sau khi bị đào xong sản sinh biến dạng dẻo tương đối lớn.

• Trong đất trương nở có nhiều loại hình thái khe nứt, là khối đất có nhiều khe nứt nhất

• Trong khối đất bị luân phiên khô ướt sản sinh hiện tượng phồng lên, co lại:

lực vi nham tăng lên có các hiện tượng phô biến như: nứt vỡ, xô vào

trong, sụt nở và trương nở cùng một số biến dạng khác.

phá hoại lớn, thời gian liên tục kéo dài và sửa chữa rất khó khăn

v.v…

CÁM ƠN THẦY VÀ CÁC BẠNĐÃ LẮNG NGHE