CHƯƠNG 1 KHOÁNG VÀ CÁC KHOÁNG TẠO ĐÁ
1.1. Quả đất và các hiện tượng diễn ra trong nó
1.1.1. Khái niệm quả đất
1- Hình dạng, kích thước, cấu tạo của quả đất
- Hình dạng : cầu dẹp ở cực, phình ra ở xích đạo, bán kích cực 6356 km, bán kích xích đạo 6378 km, bán kính trong lòng 6366 km, V = 1670 km/h.
- Dạng bề mặt của quả đất : diện tích 510 triệu km2. Biển và đại dương 361 triệu km2 (70,78%), lục địa 149 triệu km2 (29,22%). Nơi cao nhất ngọn Chomolingma (Eoiet) = + 8890m, Hymalaya (Bắc An Độ). Nơi sâu nhất : Hố Marian (Đông Philipin) = - 11.000m
Chiều cao trung bình của các châu lục : châu Á = 960m, châu Phi = 750m, châu Mỹ = 720m, châu Nam Mỹ = 450m, châu Au Uc = 340m,
- Cấu tạo bên trong trái đất :
1- Quyển đất đá :
+ Trái đất có cấu tạo thành các vòng đồng tâm (các nguồn)
+ O – 20 km = đá granit, quyết Si-Al
+ 20 – 100 km = Đá bazan
+ 100 – 1200 km = olivin
+ 1200 – 2900 km = chứa các oxit , sunphua của các kim loại Fe + Ni.
+ 2900 – 6366 km = Lõi trái đất có nhiệt độ 2000 – 40000C; áp suất từ 1 – 3 triệu atm: Fe+ Ni ở trạng thái đặc dẻo.
2-Quyển nước
3-Quyển khí
2- Các trường vật lý
1) Trường trọng lực - về lý thuyết đi từ xích đạo về cực thường các trọng lực tăng lên
2) Trường từ :
- Trái đất có từ tính. Hai cực địa từ và địa lý không trùng nhau tạo nên góc.
- Độ từ thiên là góc hợp bởi kinh tuyến địa từ và kinh tuyến địa lý
- Độ từ khuynh : là góc hợp bởi kinh bắc của địa bàn và mặt phẳng nằm ngang.
Trên cơ sở đó đã sử dụng phương pháp thăm dò địa chất bằng từ trường.
Hai quan điểm giải thích từ trường của quả đất :
- Do khối sắt lỏng cấu tạo nhân ngoài của quả đất
- Do mặt đất tích điện âm, tần điện ly tích điện dương phát sinh dòng điện gây điện trường, các cực địa từ không cố định, không những thế chúng còn đổi nhau. Trong vòng 1 trăm triệu năm chúng đổi 170 lần, mỗi lần mất vài nghìn năm. Sự thay đổi này chưa được giải thích, nhưng chắc chắn là có liên quan đến sự quay của quả đất và sự vận động của dòng chất lỏng sắt trong nhân của quả đất.
3) Trường nhiệt :
- Đốt nóng vỏ trái đất do 2 nguồn nhiệt : nhiệt mặt trời và nhiệt phóng xa, nó thay đổi theo thời gian, đó là lý do si ra mùa và các đới khí hậu.
t0- nhiệt độ lớp thường ôn bằng nhiệt độ trung bình năm của không khí trên mặt đất tại điểm khảo sát.
Z0-trung bình = 15m, ở cực > 15m, Z0 >20 m, ở xích đạo Z0 = 1-2m.
t(z)=t(o) * [z-z(o)] / a
a: cấp địa nhiệt là số mét chiều sâu mà t0 sẽ tăng thêm 10C. a_tb của thế giới =33m/độ
Khu vực gần mỏ quặng kim loại < 33m. Vùng gần các mỏ dầu > 33m.
3- Các hiện tượng địa chất của vỏ trái đất
- Hiện tượng kiến tạo là hiện tượng chuyển dịch của vỏ quả đất dưới tác dụng của các lực kéo nén. Kết quả làm cho đất đá bị nứt nẻ, vò nhàu, uốn nếp, đứt gãy. .
- Hiện tượng macma là hiện tượng các khối silicat nóng chảy bão hoà khí từ các lớp dưới sâu theo khe nứt dâng lên xâm nhập vào phần trên của vỏ quả đất và đôngnguội lại toạ thành các loại đá macma.
1.1.2. Các khoáng vật tạo đá
1- Đại cương về khoáng – kiến trúc của khoáng
1) Đại cương
- Khoáng là các nguyên tố, hợp chất hoá học được hình thành trong tự nhiên do kết quả của quá trình hoá học xảy ra trong vỏ trái đất hoặc trên bề mặt đất.
- Trạng thái tồn tại : có 3 trạng thái :
+ Khí : CO2, H2S.
+ Lỏng : H2O, Hg, dầu mỏ
+ Cứng : thạch anh, SiO2, octolaz, [AlSi3O8], canxit CaCO3, thạch cao CaSO4.2H2O. Có 6000 tên khoáng, 100 tên khoáng tạo đá.
2) Kiến trúc khoáng : (cho các dạng cứng)
a)Kiến trúc thuỷ tinh (kiến trúc vô định hình)
+ Các thành phần tạo khoáng ion, nguyên tử, phân tử được sắp xếp không theo quy luật.
+ Các tính chất : có tính đẳng hướng về nhiệt độ và độ cứng. Không có nhiệt độ nóng chảy, đông đặc cố định.
Ví dụ : Opan SiO22H2O
b) Kiến trúc kết tinh (tinh thể)
- Các ion, nguyên tử, phân tử sắp xếp trong 1 lưới không gian nhất định.
- Các tính chất : + Có tính dị hướng về nhiệt độ và cơ học
+ Có nhiệt độ nóng chảy và đông đặc cố định
7 hệ tinh thể của các khoáng kết tinh
· Hệ xiên đơn (đơn tà): 4 mặt bên là chữ nhật, 2 đáy là hình bình hành
· Hệ xiên ba (tam tà) :6 mặt là hình bình hành
· Hệ thoi (tà phẳng): 6 mặt là hình chữ nhật
· Hệ tứ phương : 4 mặt bên là hình chữ nhật
· Hệ lập phương : 6 mặt vuông
· Hệ lục phương 6 mặt bên là hình chữ nhật, 2 đáy là lục giác đều
· Hệ tam giác : 3 mặt hình chữ nhât, 2 đáy là tam giác đều
3) Hình dạng và các tính chất vật lý của khoáng
1- Hình dạng
a) Hình dạng đẳng hướng : Kích thước của khoáng theo 3 phương trong không gian là như nhau (thực tế gặp khoáng là khối tròn, vuông, hạt), khối lập phương pyrit FeS2.
b) Hình dạng khoáng kéo dài theo 2 phương. Thực tế gặp dạng tấm phẳng, tấm mỏng, lá vỏ.
Ví dụ : Hematit Fe2O tấm phẳng.
Muscovit (mica trắng) = )KAl2[AlSi3O10][OH]2)
c) Hình dạng khoáng kéo dài theo 1 phương. Như dạng hình trụ, cột, que và sợi.
Ví dụ : sợi amian (màu trắng) : Mg6[Si4O10][OH]8
Sợi atbet (màu vàng) do olivin (Mg, Fe)3(SiO4) + nhiệt dịch
Hocblen = NaCa2(Mg, Fe)3(Fe, Al)[(Al,Si)4O11]2 (OH)2.
Piotit (mica đen) K(Mg,Fe)3[Al,Si3O10](Cl,OH)
2- Màu khoáng + màu vết vạch
Dùng tên màu đặt tên khoáng
Khoáng clorit (MgFe)4Al3[Al2Si2O10][OH]8 = Hy Lạp
Khoáng Anbit Na[AlSi3O8] = màu trắng Latinh
Khoáng hematit Fe2O3.
3- Độ trong suốt và ánh của khoáng
Trong suốt : thạch anh, thuỷ tinh, sipa+băng đảo
Nữa trong suốt : canxidoan, SiO2 kết tinh vi hạt, thạch anh SiO2 kết tinh hạt lớn. Opan : SiO2.2H2O không kết tinh.
Hạt kết tinh không trong suốt :
Anh là phần phản xạ của ánh sáng trên bề mặt.
- Anh thuỷ tinh
- Anh tỏ (các khoáng dạng sợi)
- Anh mờ Kaslimit Al9[Si4O10][OH]
- Anh xà cừ (các khoáng có kiến trúc lớp) Muscovit (mica trắn)
- Anh kem (các khoáng quặng)
4- Tính cắt khai
- Tính khó bể hay dễ bổ khi dùng búa đập
- Độ phẳng của các mặt bể ra
Căn cứ vào đó ta chia ra 3 mức độ cắt khai :
a) Cắt khai vật hoàn toàn : có thể dùng tay gỡ khoáng thành từng lớp rất mỏng ví dụ : mica, rất dễ bễ, bể ra các mặt rất phẳng.
b) Cắt khai trung bình : có 2 loại mặt : gồ ghề và phẳng
c) Cắt khai không hoàn toàn : các khoáng nhóm phenphát. Tất cả các mặt đều gồ ghề ví dụ như olivin (Mg,Fe)2(SiO4).
5- Độ cứng của khoáng – sức chống lại của khoáng khi có tác dụng, vạch vào khoáng.
1.1.3. Các hiện tượng địa chất
Các hiện tượng địa chất như : kiến tạo, macma, xâm thực và tích tụ trầm tích. . rất đa dạng và phức tạp.
a) Hiện tượng địa chât nội động lực : năng lượng sinh ra bên trong quả đất, chuyển động kiến tạo do hiện tượng co móp hoặc giản nở của vỏ quả đất dưới tác dụng của các lực kiến tạo sinh ra các nếp uốn hoặc đứt gẫy. Động đất : do các nguồn động đất lan đến mặt đất gây lún, nứt đổ công trình
b) Hiện tượng địa chất ngoại lực : do quyển khí, nước, năng lượng mặt trời tác dụng là cơ bản. Hiện tượng phong hoá : đá chuyển thành đất. Dòng chảy trên mặt dòng chảy tạm thời, chảy thường xuyên (sông, suối. . . )
các hiện tượng địa chất như : xói mòn bề mặt, xói lỡ bờ, bồi lắng. . .
1.2. Các đặc trưng của đất đá
1.2.1. Thành phần khoáng vật của đất đá
Định nghĩa : đất đá là 1 tập hợp khoáng vật theo quy luật nhất định, các khoáng vật có khả năng được liên kết hoặc không được liên kết.
a) Khoáng vật : là hợp chát hoá học tự nhiên hoặc các nguyên tố độc lập được hình thành do quá trình hoá lý khác nhau xảy ra ở mặt đất hoặc dưới mặt đất.
Ví dụ : nguyên tố C, Si
Hợp chất CaCO3, thạch anh SiO2
b) Đặc điểm :
- Ở trạng thái kết tinh hoặc vô định hình
+ Ở dạng kết tinh : các phân tử sắp xếp theo 1 quy luật xác định, do đó có hình dạng xác định.
- Tính chất vật lý : + Hình dạng khoáng vật
+ Mẫu khoáng vật : mỗi loại có 1 màu sắc đặc trưng
+ Anh của khoáng vật : khả năng phản xạ
+ Độ cứng : có 10 độ cứng khác nhau
+ Cắt khai vết vỡ : khi ta đập vỡ thì vỡ thành từng lớp
+ Tỷ trọng.
Mục đích : Dùng để nhận biết sơ bộ khoáng vật, tên đá
c) Phân loại khoáng vật
Dựa vào các thành phần hoá học chia làm 9 lớp
- Lớp 1 : các nguyên tố tự nhiên như Cu, Ag, Au . . . . :
- Lớp 2 : Lớp sungua: hợp chất với S ví dụ như FeS2
- Lớp 3 : lớp halogen : halit (muối mỏ) NaCl
- Lớp 4 : lớp cacbonat : canxit (CaCO3) : khoáng Siderit FeCO3, Simitxonit ZnCO3, Xeruxit PbCO3, Manozit MgCO3 đá chịu lửa > 30000C
1) Canxit CaCO3 : hệ tam phương, dạng khối mặt thoi, màu trắng xám, vàng, nâu đỏ đen, ánh thuỷ tinh, độ cứng 3, cắt khai hoàn toàn, tỉ trọng 2,6 – 2,8, công dụng VLXD.
2) Đôlônit CaCO3 MgCO3 : hệ tam phương, dạng khối mặt khối, màu trắng xám, nhiều nâu, độ cứng 3 – 4, cắt khai hoàn toàn, tỉ trọng 2- 3.
Nguồn gốc : canxit CaCO3, macma, nhiệt dịch, trầm tích, Ca2+ + H2O + CO2 = CaCO3
Công dụng : VLXD
- Lớp 5 : lớp sunfat CaSO4.2H2O (thạch cao) :
1) Anhyđrit (thạch cao khan) CaSO4 : hệ tà phương, dạng tấm, dạng trụ, màu trắng có nhiều, cắt khai hoàn toàn, tỉ trọng 2,5 – 2,6; độ cứng 3 – 4, Nguồn gốc : Macma hoạt định, trầm tích
2) Thạch cao CaSO4.2H2O : hệ xiên đơn, dạng tấm, dạng sợi, độ cứng 2, cắt khai hoàn toàn, tỉ trọng 2,5 – 2,6.
- Lớp 6 : lớp phôtphat CaP2O5
- Lớp 7 : lớp oxit SiO2 : Các đá chứa các khoáng oxit chiếm 17% trọng lượng trái đất, 12% các đá chứa SiO2, 4% các đá chứa Fe2O3, 1% các đá chứa Na, Al, Mg, Ti.
- Lớp 8 : lớp silicat : (khoảng 2000 tên khoáng). Các đá có chứa lớp khoáng silicat chiếm 80% trọng lượng vỏ trái đất.
- Lớp 9 : các hợp chất hữu cơ : than đá, dầu mỏ. . .
Dựa vào vai trò tạo đá chia ra khoáng vật chính, phụ và hiếm
Dựa vào nguồn gốc :
- Nguyên sinh : từ 1 thành phàn khoáng vật ban đầu
- Thứ sinh : từ các chất ban đầu hấp thụ lại
Ví dụ : octocla khi phong hoá tạo thành khoáng vật sét như kaolinit, nhâtlit, monolilonit
1.2.2. Kiến trúc của đá
Nghiên cứu kiến trúc, cấu tạo của các đá có ý nghĩa trong việc xác định tên đá, nguồn gốc và kiều kiện sinh thành đá.
Kiến trúc là khái niệm đề cập đến hình dạng và kích thước của các hạt, tỉ lệ giữa các kích thước đó, liên kết giữa các hạt.
Đặc trưng của đá macma là liên kết kết tinh, liên kết gắn kết (đá trầm tích)
1.2.3. Cấu tạo của đá
Sự định hướng của các hạt trong vật
- Không định hướng : cấu tạo khối, đẳng hướng (lực tác dụng từ mọi hướng là như nhau)
- Có sự định hướng : cấu tạo dị hướng (lực tác dụng của các hướng khác nhau là khác nhau)
Mức độ chặt của đá
- Cấu tạo trong : đá không có lỗ rỗng.
- Cấu tạo lỗ rỗng.
1.2.4. Thế nằm của đá
Hình dạng, kích thước, tư thế của các khối đất đá trong không gian quyết định đến sự đồng nhất, khả năng thấm của đất, đá.
1.3. Phân loại đất đá theo quan điểm địa chất công trình
1.3.1. Mục đích
- Xác định phương hướng và phương pháp nghiên cứu cho từng nhóm đất đá.
- Nêu được các đặc trưng cho từng nhóm đất đá,
- Lập được các phương trình tương quan, liên hệ các đại lượng với nhau.
- Đề ra các biện pháp để xử lý các đặc trưng không có lợi, khi tiến hành xây dựng công trình.
1.3.2. Cơ sở phân loại
Dựa vào đặc trưng xây dựng
- Cường độ : khả năng chịu tải
- Biến dạng : lún đều, không đều
- On định : chống xạt, trượt, lật
- Thấm : giữ nước
1.3.3. Các cách phân loại : 2 cách
- Phân loại chung (phân loại tổng quát) : dựa vào 1 loạt các đặc trưng, tích chất công trình.
- Phân loại riêng (chuyên môn) : dựa vào 1 số chỉ tiêu, 1 công trình
1.3.4. Phân loại tổng quát : 5 nhóm
- Đá cứng : đá Macma, đá biến chất, trong đá trầm tích có trầm tích hoá học, trầm tích gắn kết.
Đặc điểm : cường độ địa chất cao, biến dạng nhỏ, khả năng lún đều, khả năng lún sạt khó xảy ra, do đó không hạn chế về tải trọng, quy mô, không cần xử lý
- Đá nữa cứng : đá cứng bị phong hoá, tạo thành đá nữa cứng như đá trầm tích gắn kết yếu.
Đặc điểm : + Cường độ nhỏ hơn đá cứng
+ Khả năng thấm lớn.
+ Biến dạng nhiều
+ Hạn chế tải trọng, quy mô
+ Phải xử lý
- Đất dính ( đất sét, á sét, á cát)
Đặc điểm + Thành phần phức tạp do đó cường độ trung bình thấp
+ Biến dạng lớn và có khả năng kéo dài
+ Dễ trượt
+ Khó thấm
- Đất không dính (cát, cuội, sỏi)
- Đất có thành phần và tính chất đặc biệt : than bùn, đất đắp, đất thải, rác thải, do đó mỗi loại có cách nghiên cứu và cách xử lý riêng.
CHƯƠNG 2 THẠCH HỌC
2. Đại cương về đá – phân loại
- Định nghĩa : Đá là 1 tập hợp của 1 hoặc nhiều loại khoáng được hình thành trong tự nhiên ở trên trái đất hoặc vỏ trái đất. Nếu đá là tập hợp của 1 loại khoáng – đá đơn khoáng – tên đá trùng với tên khoáng. Ví dụ : đá thạch cao do vô số khoáng CaSO4.2H2O. Đá đôlômic CaMg(CO3)2. Nếu đá là tập hợp của 2 loại khoáng – đá đa khoáng. Ví dụ thạch anh + octolaz + Biort = đá granit. Labrator + Bitamit + Pyroxen + Olin = Gabrô.
- Phân loại :
Theo nguồn gốc hình thành có 3 loại đá :
+ Đá macma; Đá trầm tích và Đá biến chất
2.1. Đá macma
2.1.1. Sự hình thành các đá macma
- Do các dung nham (chất nóng chảy) thành phần phức tạp chứa silicat, khí có nhiệt độ cao từ 1000 13000C.
- Có khả năng chui trong các khe nứt và nguội tại đó gọi là đá xâm nhập, theo khe nứt đi lên mặt đất nguội và đông cứng trên mặt đất gọi là đá phun trào.
2.1.2. Thành phần khoáng vật các đá macma
a) Thành phần hoá học : O2, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na. Chủ yếu tồn tại ở dạng sút trong đó SiO2 là quan trọng nhất (vì nó quy định màu, nhiệt độ nóng chảy). Căn cứ vào hàm lượng SiO2 người ta chia đá ra làm các loại.
+ Axit có hàm lượng SiO2 > 65%
+ Trung tính SiO2 = 65%
+ Bazơ SiO2 = 55 – 45%
+ Siêu bazơ SiO2 < 45%
Theo chiều từ trên xuống màu của đất là sậm dần
b) Thành phần khoáng vật
Các khoáng vật tạo đá macma được phân thành 2 nhóm : nhóm salic và nhóm fecmic.
Một số khoáng vật chính tạo đá macma : Olivin, Piroxen, Amphibon, Mica, Thạch anh, Plagioclaz, Phenpat kali.
Các khoáng vật chủ yếu tạo nên đá macma tính theo hàm lượng bình quân là :
- fenpat chiếm 60%; Thạch anh chiếm 12%; Amfibon và piroxen 17% và mica 4%.
2.1.3. Kiến trúc của đá macma
- Liên kết : kết tinh, cường độ cao
- Mức độ kết tinh :
+ Kiến trúc toàn tinh : các tinh thể kết tinh hoàn toàn, được chia ra hạt thô d > 5mm, hạt trung bình d = 15mm và hạt nhỏ d<1mm.
+ Kiến trúc pocphia
+ Kiến trúc nữa thuỷ tinh : có một số khoáng kết tinh và một số khoáng không kết tinh, kết tinh không nhìn bằng mắt được mà phải dùng các kính quang học.
+ Kiến trúc thuỷ tinh : không kết tinh.
- Dựa vào kích thước hạt :
+ Hạt lớn : > 5mm
+ Hạt vừa : 5 2mm
+ Hạt nhỏ : 2 0.02mm
+ Hạt mịn : < 0.02 mm
2.1.4. Cấu tạo
- Dựa theo sự định hướng của các thành phần khoáng vật trong không gian :
+ Cấu tạo khối (cấu tạo đồng nhất)
+ Cấu tạo dải (cấu tạo dòng)
+ Cấu tạo dòng chảy
+ Cấu tạo bọt
+ Cấu tạo hạnh nhân
2.1.5. Thế nằm của đá macma
Tuỳ thuộc vào hình dạng mặt đất, khe nứt, độ nhớt của dung nham mà đá macma sẽ có các thế nằm khác nhau.
a) Đá xâm nhập : nền, nấm, lớp, mạch.
b) phun trào :
Lớp phủ : khi mặt địa hình bằng phẳng, có các khe nứt kéo dài, dung nham lỏng, bề mặt bao phủ của đá sông. Ví dụ : đê cảng ở An Độ 500000 km, dày 2000m
2.1.6. Phân loại
- Dựa vào vị trí thành tạo : xâm nhập hoặc phun trào.
- Dựa vào thành phần SiO2 chia thành 4 loại (axit, trung tính, bazơ, siêu bazơ)
Riêng đá phun trào chia làm 2 loại : loại phun trào cổ và mới (thành phần chưa biến đổi).
2.2. Đá trầm tích Được hình thành từ sản phẩm phá huỷ của các đá có từ trước do nhiệt độ, áp suất cao
2.2.1. Các giai đoạn tạo thành đá trầm tích
- Giai đoạn 1 : phá huỷ đá có trước tạo vật liệu trầm tích do phong hoá vật lý, hoá học.
- Giai đoạn 2 : vận chuyển và lắng đọng các vật liệu trầm tích.
- Giai đoạn thành đá 3: trầm tích mềm rời được nén chặt hoặc gắn kết lại thành đá.
2.2.2. Thành phần khoáng trong các đá trầm tích
1) Các khoáng vật tha sinh (nguyên sinh) : thạch anh, phephat, mica (là những mảnh đá hay khoáng vật của đá có từ trước bị phá huỷ ra tạo thành đá trầm tích cơ học)
2) Các khoáng vật tự sinh (thứ sinh) : khoáng sét, gloconit, anhydrit, thạch cao, halit (trầm tích sinh hoá)
3) Các di tích hữu cơ, nguồn gốc trầm tích do quá trình biến đổi tạo ra
2.2.3. Kiến trúc của các đá trầm tích
- Liên kết : có đủ 3 loại liên kết
+ Kết tinh : đá vôi, thạch anh, muối mỏ
+ Keo kết : cát kết
+ Keo nước : trong các loại đất dính
- Kích thước và hình dạng của hạt
+ Hình dạng : tròn, cạnh, góc cạnh
- Hình thức liên kết
+ Liên kết cơ sở, liên kết tiếp xúc, liên kết lấp đầy.
· Liên kết cơ sở : các hạt không tiếp xúc nhau, cũng nằm trên nền xi măng
· Liên kết tiếp xúc : các hạt liên kết nhau, xi măng chỉ nằm ở chổ tiếp xúc (xi măng từ nhiên)
· Liên kết lấp đầy : xi măng lấp đầy chỗ rỗng.
2.2.4. Cấu tạo
- Cấu tạo khối : các hạt sắp xếp không định hướng
- Cấu tạo vò nhàu, dòng chảy
- Cấu tạo lớp : cấu tạo rất đặc trưng, lớp có thể khác nhau về màu hoặc thành phần. Là 1 đặc tính quan trọng của đá trầm tích
- Đặc trưng của đất đá trầm tích : có tính phân lớp, có lỗ rỗng, thành phần và tính chất của lớp đất đá phụ thuộc vào khí hậu. Chứa các hoá đá (hoá thạch), các sinh vật bị chết.
2.2.5. Phân loại
- Trầm tích cơ học và sét : dựa vào kích thước, hình dạng và khả năng keo kết
Căn cứ vào % hạt sét trong đất để phân loại
+ Đất sét: tỉ lệ hạt sét > 30%
+ Á sét (đất sét pha) 30 10%
+ Á cát (cát pha) 10 3%
+ Đất cát < 3%
- Trầm tích sinh hoá : do sinh vật hoặc phản ứng hoá học tạo nên
Ví dụ : đá vôi do Ca2+ + CO32- = CaCO3
Đá vôi do vỏ sò do sinh vật phân huỷ tạo thành
+ Sét vôi : vữa + axit + khoáng vật sét
+ Đolomit : MgCO3
2.2.6. Thế nằm
- Thế nằm nguyên sinh : nằm ngang hoặc hơi nghiêng
- Thế nằm thứ sinh : trong quá tình tồn tại do tác dụng của các hoạt động kiến tạo, co bóp, giãn nở của quả đất do đó nằm nghiêng hoặc uốn nếp.
2.3. Đá biến chất
2.3.1. Thế nào là đá biến chất
Là đá trầm tích hoặc macma qua các điều kiện tác động bên ngoài như do nhiệt độ, áp suất, các dung dịch gây biến chất.
Các kiểu biến chất :
1. Biến chất cà nát.
2. Biến chất nhiệt tiếp xúc.
3. Biến chất tiếp xúc trao đổi.
4. Biến chất khu vực.
- Thế nằm : giống đá ban đầu
2.3.2. Thành phần khoáng vật
Trong đá biến chất chứa nhiều khoáng vật khác nhau.
- Các khoáng chỉ gặp trong đá biến chất : Volastonit CaSiO3, silimanit Al2(SiO5), andaluzit Al2(Al2Si2O10), disten, grơnat, clorit, tan, xecpentin, mica.
- Các khoáng vừa gặp trong đá biến chất và cả trong đá macma : phenpat kali, Plagioclaz, Muscovit, Biotit, Piroxen, Amphibon.
2.3.3. Kiến trúc của đá biến chất
- Kiến trúc biến tinh
- Kiến trúc cà nát
2.3.4. Cấu tạo của đá biến chất
- Cấu tạo khối : tính đồng nhất, không có tính định hướng.
- Cấu tạo phiến
- Cấu tạo gơnai : gồm phiến hạt thô và mịn sắp xếp song song nhau.
2.3.5. Phân loại
- Lớp đá biến chất động lực : dăm kết kiến tạo, đá milonit
- Lớp đá biến chất nhiệt tiếp xúc : đá hoa, đá quaczit
- Lớp biến chất nhiệt động (khu vực) : đá philit, đá phiến, đá gơnai.
CHƯƠNG 3 ĐỊA CHẤT KIẾN TRÚC VÀ ĐỊA CHẤT LỊCH SỬ
PHẦN 1 : ĐỊA CHẤT KIẾN TRÚC
3.1. Đại cương về chuyển động kiến tạo
Chuyển động kiến tạo là chuyển đông mà do sự tác động của năng lượng ở bên trong quả đất, làm biến đổi sự sắp xếp của đất đá của vỏ quả đất.
3.1.1. Các dạng chuyển động kiến tạo
· Chuyển động thẳng đứng
- Do lục địa nâng lên xảy ra hiện tượng biển lùi.
- Do lục địa hạ thấp xuống xảy ra hiện tượng biển tiến.
xảy ra ở ranh giới giữa lục địa và biển
· Chuyển động ngang
- Do hiện tượng co bóp, giãn nở tạo thành nếp uốn, khe nứt, đứt, gẫy.
3.1.2. Các dạng kiến trúc của vỏ trái đất
a) Kiến trúc địa máng : địa máng là 1 khu vực của vỏ trái đất có tính chất hoạt động mạnh, bị sụp võng và hình thành trầm tích dày, hoạt động macma mạnh về sau khu vực bị nổi cao biến thành các vùng núi uốn nếp phức tạp, các đá bị biến chất mạnh mẽ. Hoạt động địa máng gồm 4 giai đoạn :
1. Giai đoạn khởi đầu
2. Giai đoạn thứ 2 hay giai đoạng trước tạo núi.
3. Giai đoạn ba hay giai đoạn tạo núi sớm
4. Giai đoạn thứ tư hay gọi giai đoạn tạo núi chính thức
b) Kiến trúc nền: nền thể hiện là những bình nguyên rộng bao la, ngan dọc hàng trăm ngàn km, nền ngược với địa máng. Móng gồm những đá uốn nếp biến chất cao và có nhiều đá macma, trầm tích phủ.
3.2. Thế nằm ngang và thế nằm nghiêng
3.2.1. Thế nằm ngang của các lớp
Các lớp trầm tích nói chung có thế nằm ngang, thường gặp ở miền nền, mặt lớp phẳng và rộng.
Đặc điểm : ranh giới của các lớp hoặc các phân vị địa tầng nằm ngang trong các bản đồ địa chất đều song song với đường đồng mức, ở nơi địa hình cao nhất lộ ra các đá trẻ nhất, ở nơi địa hình thấp nhất lộ ra các đá nằm ngang có tuổi cổ nhất.
Trong đó h : chiều dày thực của lớp đá, khoảng cách giữa 2 bề mặt lớp
: chiều dày biểu kiến của lớp đá đo trên bản đồ địa chất
: góc dốc của địa hình mặt đất.
3.2.2. Thế nằm nghiêng của các lớp
a) Các yếu tố thế nằm :
- Góc nằm ngang của đường phương : đây là góc tạo bởi giữa phương Bắc địa từ tới phương đó, thường được kí hiệu kèm theo phương địa lí của góc đó.
- Đường phương : là đường nằm ngang trên mặt cấu tạo (mặt lớp) hoặc là giao tuyến của mặt nằm ngang với mặt lớp.
- Góc hướng dốc : là góc nằm ngang tính từ phương Bắc địa từ đến hướng dốc theo chiều thuận kim đồng hồ.
- Đường dốc : là giao tuyến của mặt lớp (cấu tạo mặt) với mặt thẳng đứng, cũng có nghĩa là đường vuông góc với đường phương và nằm trên mặt lớp.
- Góc dốc : là góc giữa mặt phẳng nằm ngang và mặt lớp (góc nhị diện phẳng giữa hai mặt này).
- Hướng dốc : là giao tuyến của mặt nằm ngang với mặt phẳng thẳng đứng vuong góc với đường phương, cũng chính là hình chiếu của đường dốc trên mặt phẳng nằm ngang.
3.3. Thế nằm uốn nếp của các lớp đá
3.3.1. Các định nghĩa cơ bản
- Uốn nếp lồi là uốn nếp có phần lồi, phần uốn cong hướng lên phía trên. Vì vậy trong một tập đá trầm tích khi bị uốn cong thành nếp lồi thì phần uốn cong bị phá huỷ, do đó càng xuống sâu đá càng cổ hơn.
- Uốn nếp lõm : là nếp uốn có phần lồi, phần uốn cong hướng xuống phía dưới.
- Các dạng nếp uốn : nếp uốn thẳng đứng hay còn gọi là nếp uốn cân và nếp uốn nghiên hay còn gọi là nếp uốn không đối xứng.
- Các yếu tố cơ bảng của 1 nếp uốn : vòm, cánh, góc, mặt trục và trục của nếp uốn, đỉnh và đáy của nếp uốn, điểm uốn của nếp uốn, đường giữa và mặt giữa của nếp uốn, đường và mặt trung hoà của nếp uốn, gương và mặt gương của nếp uốn, kích thước của nếp uốn.
3.4. Thế nằm đứt gẫy
Đứt gẫy là sảm phẩm biến dạng của đá, là một mặt hoặc một đới, dọc theo mặt hoặc đới ấy có hiện tượng dịch chuyển theo phương song song với mặt hoặc đới đó, xảy ra khi lực kiến tạo (ngoại lực) vượt quá giới hạn bền của đá sinh ra khe nứt kiến tạo do lực kiến tạo.
Đặc điểm : khe nứt kiến tạo có hướng xác định. Tạo ra một nhóm khe nứt song song nhau. Cắt qua những tầng đá.
Đặc điểm : mặt đứt gẫy đá bị vỡ vụn. Cự li dịch chuyển theo phương ngang và đứng.
Các loại đứt gẫy : + đứt gẫy thuận (vỡ ít); Đứt gẫy nghịch (vỡ nhiều); Đứt gẫy ngang (vỡ mạnh); đứt gẫy rời, đứt gẫy chồm và lớp phủ kiến tạo.
3.4.1. Phay thuận (đứt gẫy thuận)
1- Định nghĩa và các yếu tố của phay thuận
Phay thuận (đứt gẫy thuận) là đứt gẫy có mặt đứt gẫy (mặt trượt) nghiên về phía đá bị trụt xuống. Như vậy phay thuận là đứt gẫy có cánh treo (cánh nằm trên mặt trượt) trượt xuống phía dưới so với cánh nằm.
Các yếu tố của đứt gẫy thuận
Các nếp uốn kéo theo liên quan với đứt gẫy thuận thường tạo ra các nếp lõm có cánh treo.
3- Xác định hướng dịch chuyển các cánh của đứt gẫy thuận
- Dựa vào chỗ uốn cong của các cánh
- Dựa vào các mặt trượt nhỏ
- Dựa theo tuổi của đá ở hai bên mặt đứt gẫy
3.4.2. Đứt gẫy nghịch
1- Định nghĩa và các yếu tố của đứt gẫy nghịch
Đứt gẫy nghịch là đứt gẫy có mặt đứt gẫy nghiên về cánh bị trồi lên, tức là đứt gẫy có cánh treo được đẩy lên cao hơn dẫn đến đá cổ lại nằm trên đá trẻ.
Các yếu tố cơ bản
Phân loại đứt gẫy nghịch về cơ bản có thể tiến hành như đối với đứt gẫy thuận.
3.4.3. Bản đồ địa chất khu vực đá có đứt gẫy
3.4.4. Nhóm đứt gẫy thuận và đứt gẫy nghịch
1- Địa hào là một cấu trúc tạo bởi một số đứt gẫy thuận, nghịch hoặc đứt gẫy trung gian, trên bình đồ các đá trẻ nằm ở phần trung tâm, giới hạn bởi các đứt gẫy, ngoài rìa là các đá cổ hơn.
2- Địa luỹ : là 1 cấu trúc bao gồm một tổ hợp các đứt gẫy thuận, nghịch hoặc trung gian. Trên bình đồ phần trung tâm lộ ra đá cổ giới hạn bởi đứt gẫy ngoài rìa là đá trẻ hơn.
3.5. Khe nứt của các đá
3.5.1. Định nghĩa và phân loại khe nứt
- Khe nứt là những đứt gẫy ở trong đá nhưng không có sự dịch chuyển hoặc sự dịch chuyển có độ lớn không đáng kể.
- Phân loại khe nứt :
+ Dựa vào độ hở
+ Dựa vào quan hệ
+ Dựa vào góc
+ Dựa vào nguồn gốc khe nứt kiến tạo, các khe nứt nguyên sinh, các khe nứt phong hoá.
3.6. Anh hưởng của các dạng kiến trúc đến xây dựng công trình
1- Anh hưởng của lớp đá nằm nghiên
2- Anh hưởng của các nếp uốn
3- Anh hưởng của thế nằm đứt gẫy.
PHẦN 2 ĐỊA CHẤT LỊCH SỬ
3.7. Nhiệm vụ của địa chất lịch sử và các phương pháp nghiên cứu tướng đá
3.7.1. Nhiệm vụ của địa chất lịch sử
1- Xác định tuổi của đá.
2- Xác định hoàn cảnh tự nhiên trên vỏ trái đất trong các giai đoạn lịch sử địa chất khác nhau
3- Xác lập lại các giai đoạn phát triển của vỏ trái đất, lịch sử và quy luật hình thành các cấu trúc của nó.
3.7.2. Các phương pháp nghiên cứu tướng đá
Để nghiên cứu các chuyển động kiến tạo, người ta thường sử dụng 2 phương pháp :
- Phương pháp nghiên cứu tướng đá.
- Phương pháp nghiên cứu bề dày và các giai đoạn trầm tích
2 khu vực trầm tích lớn là khu vực trầm tích biển và khu vực trầm tích lục địa
1- Các trầm tích biển : thềm lục địa, sườn lục địa, khu vực biển thẩm.
2- Các trầm tích lục địa : Yếu tố khí hậu, yếu tố động lực của môi trường, yếu tố địa hình khu vực trầm tích.
Các phương pháp nghiên cứu bề dày lớp đá và các gián đoạn trầm tích :
1. Bất chỉnh hợp địa tầng
2. Bất chỉnh hợp góc
3.8. Các phương pháp xác định tuổi của đá
Tuổi tuyệt đối của đất đá là khoảng thời gian từ khi đất đá được hình thành cho đến nay.
Tuổi của đá macma bằng tuổi của khoáng vật tạo đá và được tính từ khi dung nham nguội lạnh đông kết lại.
Tuổi của đá trầm tích tính từ khi có sự trầm tích.
Tuổi của đá biến chất được tính từ khi các tác nhân biến chất bắt đầu tác dụng.
- Các phương pháp xác định tuổi tuyệt đối của đá :
Phương pháp đồng vị phóng xạ: là phương pháp xác định tuổi tuyệt đối : ví dụ
Công thức
Trong đó : t – thời gian tính bằng năm
U238, Th232, Pb206, Pb208 – Khối lượng các nguyên tố trong đá
- Các phương pháp xác định tuổi tương đối :
1- Phương pháp địa tầng : dựa vào quan hệ sắp xếp các tầng đá ở mặt cắt địa chất để xác định tầng đá nào hình thành trước, tầng đá nào hình thành sau.
2- Phương pháp cổ sinh : xác lập trình tự hình thành các lớp đá tại một mặt cắt địa chât cũng như để so sánh quan hệ giữa các lớp đá ở các mặt cắt địa chất khác nhau là căn bản nhất. Được thể hiện theo hai phương pháp : phương pháp hoá thạch chỉ đạo và phương pháp phức hệ hoá thạch đặc trưng
4.3. Thang địa tầng và thang tuổi địa chất
4.3.1. Thang địa tầng và thang tuổi địa chất quốc tế
Các phân vị địa tầng
Giới
Hệ
Thống
Bậc
Đới
Các phân vị tuổi địa chất
Nguyên đại
Kỷ
Thế
Kỳ
Pha
4.3.2. Thang vị địa tầng địa phương
4.3.3. Bảng tuổi địa chất quốc tế (trang 132 sách Địa chất công trình – Đỗ Tạo)
4.4. SƠ LƯỢC LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN VỎ TRÁI ĐẤT
4.4.1. Giai đoạn khởi nguyên của vỏ trái đất
1- Khu vực bị granit hoá
2- Khu vực không chịu tác động granit hoá
4.4.2. Lịch sử phát triển vỏ quả đất của nguyên đại cổ sinh
1- Những biến đổi của thế giới sinh vật
2- Những biến đổi trong cấu trúc của vỏ trái đất
a. Giai đoạn hoạt động thuộc chu kỳ kiến tạo Caledoni
b. Giai đoạn hoạt động thuộc chu kỳ kiến tạo Hecxini
4.4.3. Lịch sử phát triển vỏ trái đất ở nguyên đại Trung sinh
1- Những biến đổi lớn về thế giới sinh vật
2- Những biến đổi lớn về cấu trúc của vỏ trái đất
4.4.4. Lịch sử phát triển vỏ trái đất ở nguyên đại Tân sinh
1- Những biến đổi lớn về thế giới sinh vật
2- Những biến đổi về cấu trúc vỏ quả đất
CHƯƠNG 5 CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÝ VÀ CƠ HỌC CỦA ĐẤT, ĐÁ
5.1. Sự phân bố cỡ hạt
Các đặc trưng thành phần hạt :
Kích thước hiệu quả D10, mm
Hệ số đồng đều:
Hệ số cấp phối :
Trong đó : D10, D30, D60 – cỡ hạt cực đại chiếm ít nhất 10%, 30% và 60% mẫu.
Đất có cùng cỡ hạt cả Cu và Cg là đơn vị;
Khi Cu <3- cỡ hạt đồng đều và Cu >5 – đất có cấp phối tốt.
Đất có cấp phối tốt nhất khi 0,5 < Cg <2,0.
Tính sơ bộ hệ số thấm của đất theo công thức kinh nghiệm của Hazen :
KH = CHD102(0,7 + 0,03t0) m/ng.đ
Trong đó : CH = 400 – 1200 và t0 – nhiệt độ của nước.
5.2.Tính chất vật lý của đất đá
Quan hệ Thể tích Khối lượng
Tổng V = Vv + Vs
V = Va + Vw + Vs M= Ma+Mw+Ms
M = 0 + Mw + Ms
a) Độ rỗng - Hệ số rỗng
Độ rỗng n của đất đá là tỷ số, thường là phần trăm giữa thể tích lỗ rỗng Vr với thê tích đất đá tương ứng, kể cả lỗ rỗng V :
Hệ số rỗng của đất đá là tỷ số giữa thể tích lỗ rỗng Vr với thể tích phần hạt rắn Vh của đất đá :
Quan hệ giữa n và : ;
Có thể tính theo :
Trong đó : Gs - tỉ trọng đất.
w – Khối lượng đơn vị của nước
d – Khối lượng đơn vị khô
b) Độ ẩm
Độ ẩm W được định nghĩa là tỷ số giữa khối lượng nước Mw và khối lượng hạt (pha rắn) Ms.
Độ chặt tương đối D dùng cho đất cát
Trong đó : max, min – hệ số rỗng ở trạng thái rỗng nhất và chặt nhất được xác định bằng thực nghiệm.
- hệ số rỗng ở trạng thái tự nhiên.
Ba trạng thái chặt của cát : xốp rời : D 0,33; chặt vừa D = 0,34 0,66; chặt nhất D 0,67.
Chỉ số nén chặt Kd dùng cho đất loại sét :
Trong đó : ch, d, – hệ số rỗng của đất ở trạng thái giới hạn chảy, giới hạn dẻo và ở trạng thái tự nhiên; ch = Gs .Wch ; d = Gs.Wd ;
Wch ;Wd - độ ẩm ở giới hạn chảy và giới hạn dẻo của đất có tỉ trọng Gs.
Ba trạng thái vật lý của đất loại sét : chảy Kd < 0 ; dẻo Kd = 0 1 ; cứng Kd >1.
Độ khe hở Kk là tỷ số diện tích khe hở tạo bởi các khe nứt (Fn) và diện tích đá, kể cả khe nứt (F) trên diện tích khảo sát;
Trong đó : ai,bi – chiều rộng và chiều dài khe nứt thứ I;
n – số khe nứt trên diện tích khảo sát F (F thường từ 4 25 m2)
Theo giá trị Kk chia : nứt nẻ yếu : Kk < 2 ; nứt nẻ vừa : Kk = 2 5 ; nứt nẻ mạnh Kk = 5 10 ; nứt nẻ rất mạnh Kk = 10 20 ; nứt nẻ đặc biệt mạnh Kk >20.
5.1.4. Trọng lượng của đất đá
Dung trọng hạt của đất đá h là khối lượng của một đơn vị thể tích hạt rắn của đất đá :
; T/m3 ; g/cm3
Trong đó : Ms - Khối lượng hạt của đất đá
Vs – thể tích hạt đất đá.
Tỷ trọng của hạt đất đá Gs là tỷ số giữa dung trọng hạt đất đá s và dung trọng nước tinh khiết w ở 40C.
Khối lượng đơn vị của đất đá là khối lượng của một đơn vị thể tích đất đá ở trạng thái tự nhiên :
; T/m3 ; g/cm3
Trong đó M – khối lượng đất đá tự nhiên ;
V – thể tích đất đá ở trạng thái tự nhiên.
Khối lượng đơn vị bão hoà sat xác định theo
; t/m3 ; g/cm3
Khối lượng đơn vị khô của đất đá đá d là khối lượng khô (cốt đất đá) của một đơn vị thể tích đất đá tự nhiên :
; T/m3; g/cm3
Khối lượng đơn vị đẩy nổi sub là khối lượng trong nước của đơn vị thể tích đất đá ở trạng thái tự nhiên, nó bằng trọng lượng của đơn vị thể tích đất đá có tính đến lực đẩy của nước :
;T/m3 ; g/cm3
Trọng lượng của một thể tích đơn vị gọi là trọng lượng đơn vị. Trọng lượng đơn vị liên hệ tương ứng với dung trọng như sau :
Trọng lượng đơn vị hạt : s = s.g (kN/m3);
Trọng lượng đơn vị tự nhiên : = .g (kN/m3);
Trọng lượng đơn vị khô : d = d.g (kN/m3);
Trọng lượng đơn vị bão hoà : sat = sat.g (kN/m3);
Trọng lượng đơn vị đẩy nổi : sub = sub.g (kN/m3);
5.1.5. Tính ngậm nước của đất đá
Chỉ số dẻo Ip là hiệu độ ẩm ở giới hạn chảy WL (%) và giới hạn dẻo WP, đặc trưng cho tính doẻ của đất : A = WL(%) – WP(%)
Cát pha Ip = 1 7; sét pha IP = 7 17 ; sét Ip > 17
Độ sệt B là chỉ tiêu đặc trưng trạng thái thực tại của đất dính :
5.1.6. Tính mao dẫn của đất đá
Chiều cao mao dẫn hmd xác định theo
h = 2*Ts/ (n*g*Rs)
Trong đó :
Ts – sức căng bề mặt nước;
n – dung trọng nước;
g – gia tốc trọng trường;
Rs – bán kính cong mặt khum (Rs = r/cos - r là bán kính ống mao dẫn, - góc tiếp xúc).
5.1.7. Tính thấm nước của đất đá
Trong định luật Dacxy, khi thấm tăng trong đất đá bão hoà, vận tốc thấm v xác định theo :
Trong đó : k – hệ số tỷ lệ, được gọi là hệ số thấm (cm/s, m/ngđ); gradien cột nước áp lực khi hiệu số cột nước áp lực là H và chiều dài dòng thấm là l
Vận tốc thấm v trong đất đá không bão hoà theo Fređlun và Morgenstern xác định theo :
v = kn (ukq – un)J
Trong đó : kn – hệ số thấm của pha nước là hàm của (ukq – un);
ukq – áp lực khí quyển; un – áp lực nước lỗ rỗng.
5.2. Tính chất cơ học của đất đá
5.2.1. Ứng suất trong đất đá
- Trạng thái ứng suất một hướng :
+ Ứng suất pháp :
+ Ứng suất tiếp :
= 00 có pmax = 1
= 450 có
- Trạng thái ứng suất hai hướng :
- Trạng thái ứng suất ba hướng :
Phương trình Culông – phương trình cơ bản đặc trưng tính bền của đất đá :
= p tg + C
Trong đó : - lực chống cắt của đất đá;
p – áp lực pháp tuyến;
C – Lực dính của đất đá;
- góc ma sát trong của đất đá;
Quan hệ với ứng suất chính khi đất đá ở điều kiện cân bằng giới hạn :
- Ứng suất hiệu quả :
= u +
Trong đó -ứng suất tổng;
u- áp lực nước lỗ rỗng;
–ứng suất hiệu quả;
Ứng suất hiệu quả tại điểm A trong hình
= h1 + h2
Trong đó :, - trọng lượng đơn vị tự nhiên và ngập nước hay hiệu quả của đất;
= bh - n
Còn trong hình 1-2c : = h1( - Jn)
5.2.2. Biến dạng của đất
Hệ số rỗng p của đất tương ứng với trị số tải trọng nào đó :
p = 0 – ep (1+ 0)
Trong đó : 0 –hệ số rỗng ban đầu;
-biến dạng tương đối thẳng đứng của đất dưới áp lực P (h0 – chiều cao mẫu ban đầu; h – chiều cao mẫu biến đổi sau khi chịu tải).
Khi áp lực không lớn ( 1-3kG/cm2), đường cong nén ở hệ toạ độ -P được thay bằng đường thẳng, khi đó có quan hệ : = 0 – a. P
Từ đó = – a. P
Với
a là hệ số nén lún hay hệ số ép co (cm2/kG).
Modun lún p – trị số lún tính bằng mm của cột đất cao 1m khi chịu được tải trọng P :
Với P = 3 kG/cm2 khi ep < 1 thực tế không ép co, ep = 15 : ép co yếu; ep = 520 : ép co trung bình; ep = 2060 ép co mạnh; ep > 60 : ép co rất mạnh.
Môđun biến dạng E là hệ số tỷ lệ giữa ứng suất và biến dạng tương đối theo phương đứng ez :
Trong đó :
Môđun biến dạng đàn hồi :
Môđun biến dạng tổng quát
Trong đó : eđh, e0 – biến dạng đàn hồi tương đối và biến dạng tổng quát (gồm biến dạng đàn hồi và biến dạng dư).
Hệ số nở hông : bằng tỷ số giữa biến dạng tương đối theo phương ngang ex (giãn nở) và theo phương đứng ez (nén ép) :
còn gọi là hệ số poatxông.
Hệ số nén hông thể hiện phần áp lực thẳng đứng P được truyền theo phương ngang tạo áp lực hông Ph và xác định theo tỷ số áp lực hông Ph và áp lực theo phương đứng P,
Tính độ lún : độ lún cố kết một hướng S do tải trọng phụ của lớp đất sét có bề dày Hc được tính theo :
Với đất sét cố kết thông thường :
Với đất sét quá cố kết :
Nếu p0 + p < pc :
Nếu p0 < pc < p0 + p :
Trong đó : Cc – chỉ số nén (độ dốc của đường gia tải)
Cs – chỉ số nở (độ dốc của đường dỡ tải)
Độ cố kết trung bình U của đất sét xác định theo :
Trong đó : St-độ lún lớp đất sét ở thời gian t sau khi tải trọng tác dụng;
Smax-độ lún cố kết cực đại của lớp đất sét dưới tải trọng đã cho
Hệ số cố kết Cv :
Trong đó :
k-hệ số thấm của đất sét;
- biến đổi tổng hệ số rỗng do tăng ứng suất p;
tb-hệ số rỗng trung bình trong khi cố kết;
mv-hệ số nén thể tích; mv = /[p(1+tb)].
Hệ số thời gian Tv :
Trong đó : H-chiều dài đường thoát nước lớn nhất;
t-thời gian tính.
5.2.3. Cường độ của đất đá
Cường độ chống nén n xác định bằng cách nén hỏng mẫu trong điều kiện nở hông tự do (thí nghiệm nén một trục) :
Trong đó : Pnh-lực nén hỏng mẫu, kG.
F- diện tích tiết diện mẫu cm2.
Cường độ chống kéo k trong điều kiện kéo một trục :
Trong đó : Pph-lực phá hỏng mẫu, kG.
F- diện tích tiết diện mẫu cm2.
Cường độ chống trượt
Phương trình Coulomb biểu thị cường độ chống trượt giới hạn gh của đất đá :
gh = C + p tg
Thực tế độ bền chống cắt liên hệ với ứng suất hiệu quả, do vậy :
gh = C + p tg
Trong đó : C, , -lực dính, góc ma sát trong tạo bởi ứng suất hiệu quả;
p-ứng suất hiệu quả trên mặt trượt : p = p – u;
u- áp lực nước lỗ rỗng tác đọng trên mặt trượt.
CHƯƠNG 6 NƯỚC DƯỚI ĐẤT
6.1. Chu trình thuỷ văn
Trái đất và khoảng không gian bao quanh trái đất dày 80 – 85km, được chia thành bốn quyển :
c) Quyển khí : từ 0 500km, là lớp không khí ở phía trên mặt đất chịu ảnh hưởng của năng lượng mặt trời.
d) Quyển nước : Ở các đại dương, sông, hồ là nơi lắng đọng tạo nên các loại đất đá trầm tích.
e) Thạch quyển : (vỏ quả đất) Đây là lớp ngoài cùng của quả đất. Bề dày biến đổi từ 3 70 km, trung bình 35km, gồm O2, Si, Ca, Mg, Fe. Gồm quyển sial gồm Si và Al có bề dày khoảng 20km, có một số đặc trưng vật lý : tỉ trọng 2,7. Pmax = 14000 atm, tmax = 11000C.. Quyển sima : gồm Si, Mg, Fe có tỉ trọng 3,0. Pmax = 2000atm, tmax= 15580C.
f) Quyển Manti : Ở độ sâu 2900km, chủ yếu là các oxit FeO, MgO, MnO, SiO2 chia làm 2 quyển nhỏ.
- Manti trên sâu 800 km, có lượng các chất phóng xạ lớn đây là nguồn nhiệt sinh ra các chất phóng xạ lớn.
- Manti dưới : 800 km 2900km. Gồm các vật chất dẻo, rắn có P = 100000 atm, , t0 = 28000C 3800 0C.
6.2. Các loại nước dưới đất
6.2.1. Nước thượng tầng là loại nước dưới đất nằm gần mặt đất nhất, nằm trên những thấu kính cách nước không lớn trong đới thông khí. Trong đới thông khí có thể gặp các nước mao dẫn treo.
6.2.2. Nước ngầm
i. Các đặc tính của các tầng chứa nước ngầm
ii. Các loại nước ngầm : nước ngầm bồi tích, nước ngầm ven biển và ở đảo cát,
6.2.3. nước actezi (nước tự lưu)
6.3. Các dạng liên kết giữa nước và hạt đất
6.3.1. Nước liên kết vật lý :
1- Tầng điện kép
2- Các loại nước liên kết vật lý : nước kết hợp mạnh, nước kết hợp yếu
6.3.2. Nước mao dẫn
6.4. Hoá học nước dưới đất
1- Hoạt tính của nước dưới đất pH :
H2O H+ + OH-
Hằng số phân ly
{H+}{OH-} = K2O.{H2O] = 1,8.10-16 x 55,56 = 10-14
Trong 1 lít nước có 1000/18 = 55,56 ptg
pH = - lg[H+]
Nước có phản ứng trung tính :
{H+] = [OH-] = =10-7
Nước có phản ứng axit : {H+] > 10-7
Nước có phản ứng kiềm : {H+] < 10-7
- lg{H+] > - lg10-7 vậy pH >7
2- Độ cứng của nước dưới đất
T khi trong nước có chứa Ca2+ và Mg2+
Đánh giá về lượng từng số mg.đl/l của Ca2+ và Mg2+
Ví dụ : 1 lít nước 100mg Ca+2
36 mgMg+2
Tìm số mg của 1 đương lượng Ca+2 = nguyên tử lượng / hoá trị
- Tổng độ cứng : tổng độ cứng mg đl/l của Ca2+ và Mg2+
- Độ cứng tạm thời (độ cứng cacbonat) – lượng Ca, Mg bị kết tủa đun sôi.
- Độ cứng vĩnh viễn = tổng độ cứng – độ cứng cacbonat.
- Cacbonic ăn mòn
CaCO3 + H2O + CO2 Ca+2 + 2HCO3-
2HCO3- = CO2 + CO3-2 + H2O
6.5. Hệ thống hoá kết qủa thí nghiệm nước
sách
CHƯƠNG 7 QUY LUẬT VẬN ĐỘNG NƯỚC DƯỚI ĐẤT
7.1. Các định luật thấm
7.1.1. Định luật thấm Darcy
Lưu lượng thấm Q tỉ lệ thuận với cột nước hạ thấp H đo ở 2 ống do áp lực và diện tích tiết diện ngang A của ống hình trụ và tỉ lệ nghịch với chiều dài đường thấm l đo theo phương nước chảy giữa 2 lỗ lắp các ống đo áp
(7.1)
Trong đó : k : hệ số thấm của đất
I : gradien thuỷ lực hay gọi là độ dốc thuỷ lực với I = H/l
Vậy Q = k.I.A (7.2)
v = Q/A = kI (7.3)
Với v là vận tốc thấm. Theo định luật thấm Darcy thì tốc độ thấm tỉ lệ thuận bậc nhất với gradien thuỷ lực I.
7.1.2. Các định luật thấm phi tuyến
1- Công thức Xeri : (7.4)
2- Với các loại đất khó thấm nước
(7.5)
(7.6)
I0 : gradien thuỷ lực ban đầu của từng loại đất.
7.2. Vận động của nước dưới đất trong lớp đất đồng chất.
7.2.1. Vận động đều của nước dưới đất
Phương trình liên tục của dòng thấm có dạng (7.7)
Giải phương trình trên với điều kiện biên : khi x = 0; H = H1 và khi x = 1 thì H = H2. Kết quả:
(7.8)
Từ (7.8) ta thấy rằng, các bề mặt đẳng áp được xác định bằng phương trình : x = const
Từ (7.8), chúng ta tìm được phương trình lưu lượng :
Trong đó q là lưu lượng đơn vị của một đơn vị bề rộng của dòng thấm.
Với dòng chảy đều không áp, bề mặt tự do của dòng thấm là mặt phẳng nghiên có độ dốc của đáy cách nước i= sin. Trong trường hợp này độ dốc thuỷ lực I bằng độ nghiên của đấy cách nước, do đó tốc độ thấm ở một điểm bất kỳ :
Với lưu lượng của dòng thấm : Q = kAi
7.2.2. Vận động không đều của nước dưới đất
1- Nước ngầm
(7.10)
Giải (7.10) ta có :
Thay cận ta có ;
Phương trình đường cong mực nước ngầm :
2- NƯỚC CÓ ÁP (NƯỚC ACTEZI)
Giải ra ta có :
Thay cận ta có : ;
7.3.Vận động ổn định của nước dưới đát trong lớp đất không đồng nhất
Tầng chứa nước không đồng nhất là tầng chứa nước có hệ số thấm không giống nhau
1- Xác định hệ số thấm trung bình khi nước thấm song song với các mặt phân lớp
Với tầng chứa nước có nhiều lớp có bề dày h1, h2 . . . hn và hệ số thấm tương ứng k1, k2 . . kn, thì lưu lượng qua mỗi lớp có thể biểu diễn theo định luật Darcy như sau :
Lớp 1 : q1 = k1.h1.I
Lớp 2 : q2 = k2.h2.I
. . .
Lớp n : qn = kn.hn.I
Vậy lưu lượng dòng ngầm của tầng chứa nước :
Với tầng chứa nước có hệ số thấm ktb,
Lưu lượng đơn vị của tầng chứa nước sẽ là
q = ktb.h.I
Trong đó
2- Xác định hệ số thấm trung bình khi nước vận động vuông góc với các mặt phân lớp
Lớp 1 : v1 = k1I1 = k1.H1/h1
Lớp 2 : v2 = k2I2 = k2.H2/h2
. . .
Lớp n : vn = knIn = kn.Hn/hn
Vì tính liên tục của dòng thấm nên
v1 = v2 . . . =vn = v
Từ () ta có tổng tổn thất áp lực H bằng :
H = H1 + H2 . . . +Hn = v(h1/k1 + h2/k2 . . . +hn/kn )
Khi thay thế tầng chứa nước không đồng nhất bằng một tầng chứa nước tương đương có hệ số thấm ktb và bề dày là h = h1 + h2 . . . +hn.
Ta có H = v h/ktb
Hệ số thấm trung bình ktb :
7.4. Vận động ổn định của nước dưới đất đến hố khoan bơm nước
7.4.1. Vận động của nước dưới đất tới hố khoan nước ngầm hoàn chỉnh
1- Sơ đồ vận động của nước
2- Xác định lưu lượng hố khoan
Theo định luật Darcy,
Lưu lượng nước tới hố khoan khi bơm : Q = kIA
Trong đó : Q-lưu lượng của hố khoan khi bơm
A-diện tích tiết diện nước thấm qua
I-độ dốc thuỷ lực tại tiết diện nước thấm qua.
Với tiết diện hình trụ thì A = 2 rh
Độ dốc thuỷ lực tại tiết diện nước thấm qua là :
I = dh/dr
Từ (7. )……… ta có :
Biến đổi, lấy tích phân, ta được
Nếu lấy cận tích phân khi r = r0 thì h = h0 và khi r = R thì h = H. thay vào (7. ), ta có :
Từ đó :
Để tìm chiều cao h1 trong tầng chứa nước khi bơm ở khoảng cách đến trung tâm hố khoan bơm nước là r1, ta sử dụng phương trình sau :
7.4.2. Vận động của nước dưới đất tới hố khoan nước actezi hoàn chỉnh
1-Sơ đồ vận động
2- Xác định lưu lượng hố khoanTheo định luật Darcy:
Lưu lượng nước tới hố khoan khi bơm : Q = kIA
Trong đó : Q-lưu lượng của hố khoan khi bơm
A-diện tích tiết diện nước thấm qua
I-độ dốc thuỷ lực tại tiết diện nước thấm qua.
Với tiết diện hình trụ thì A = 2 rM
Độ dốc thuỷ lực tại tiết diện nước thấm qua là :
I = dh/dr
Từ các phương trình trên ta có :
Biến đổi, lấy tích phân, ta được
Nếu lấy cận tích phân khi r = r0 thì h = h0 và khi r = R thì h = H. thay vào ta có :
Từ đó :
Để tìm chiều cao h1 trong tầng chứa nước khi bơm ở khoảng cách đến trung tâm hố khoan bơm nước là r1, ta sử dụng phương trình sau :
7.5. Vận động ổn định của nước dưới đất đến các hố khoan bơm nước đồng thời
7.5.1. Mục đích nghiên cứu
7.5.2. Sơ đồ vận động của nước dưới đất đến các hố khoan bơm nước đồng thời
1- Hạ thấp áp lực trong tầng chứa nước actezi
Ap lực tại A như sau : SA = SA-1 – SA-2
Trong đó : SA-mực áp lực hạ thấp tại điểm A do bơm cả hai hố khoan
SA-1- mực áp lực hạ thấp tại điểm A do HK1 gây ra.
SA-2- mực áp lực hạ thấp tại điểm A do HK2 gây ra.
Mực áp hạ thấp tại A do các hố khoan 1 và 2 bơm đồng thời với các lưu lượng Q1 và Q2 được tính như sau :
SA = SA-1 + SA-2 = +
Độ hạ thấp áp lực tại A được tính :
SA = SA-1 + SA-2 + . . . +SA-n
. . . . .
SA = SA-1 + SA-2 = + + . . . +
Nếu Q1 = Q2 = . . . =Qn thì các bán kính ảnh hưởng khi bơm như vậy là R1 = R2 = . . . =Rn
Thay vào (7. ) ta có :
2- Hạ thấp mực nước ngầm
Độ hạ thấp mực nước ngầm tại điểm A như sau :
Trong đó hA- chiều cao mực nước ngầm sua khi hạ thấp tới đáy tầng chứa
H-bề dày tầng chứa nước ngầm.
7.6. Nước ngầm ven biển
1-Lưu lượng nước ngầm ven biển hình
Tại tiết diện N giữa hai tiết diện 1 và 2, ta có :
và
Từ (7. ) và (7. ), ta có
Hay
Lưu lượng đơn vị qua tiết diện N sẽ là :
Lấy cận tích phân tiết diện 1 và 2 ta có :
Hoặc
2-Lưu lượng của nước ngọt trong các đảo cát ở biển
Khi ở đảo có nước mưa ngấm xuống bổ sung cho tầng chứa nước, do đó (7. ) có thể viết :
Tại các đảo cát thì h = h2 = 0, do vậy từ (7. ) ta có :
Tại đỉnh phân thuỷ x = L/2, do đó q = 0
Tại mặt cắt đầu x = 0, ta có
Tại mặt cắt cuốn x = 1 :
7.7. Vận động của nước ngầm ở khu đất giữa 2 sông
7.7.1. Lưu lượng dòng ngầm giữa hai sông hình
7.8. Các phương pháp xác định hệ số thấm
7.8.1. Đại cương
Các phương pháp xác định hệ số thấm có thể chia thành ba nhóm chính sau :
1-Xác định hệ số thấm của nền đất tại thực địa bao gồm bơm nước từ các hố khoan, được đổ nước vào các hố đào (nhưng nền đất không có nước)
2-Xác định hệ số thấm bằng cách cho nước thấm qua đất trong các dụng cụ thí nghiệm thấm chuyên dùng
3-Tính hệ số thấm thông qua thí nghiệm xác định thành phần cấp phối và độ rỗng của đất (chủ yếu cho các loại cát).
7.8.2. Xác định hệ số thấm theo tài liệu thí nghiệm thành phần hạt và độ rỗng của đất
1- Công thức Haxen
2- Công thức Zamarin
7.8.3. Xác định hệ số thấm bằng dụng cụ thấm trong phòng
CHƯƠNG 8 ĐỊA CHẤT ĐỘNG LỰC CÔNG TRÌNH
8.1. Hiện tượng đất chảy, cát chảy, xói ngầm
8.1.1. Đất chảy
1- Nguyên nhân
a) Đất chảy giả : do áp lực thuỷ động của dòng thấm
Trong đó : -Ap lực thuỷ động của dòng thấm.
- Dung trọng của nước
g- Gia tốc trọng trường
J- gradien thấm
dq/dt- Vận tốc thấm
b) Đất chảy thật : là loại đất có keo hữu cơ, kết bám trên bề mặt hạt đất tạo lớp màng trơn tựa như chất dầu nhờn, làm cho các hạt dễ trượt lên nhau và chảy tựa dịch thể dẻo nhờn.
2- Cách xử lí :
- Làm khô nhân tạo đất bão hoà nước bằng thiết bị hạ thấm mực nước dưới đất, giếng châm kim, giếng khoan, làm cho nước dưới đất sẽ không chảy trực tiếp vào hố móng mà chảy ngầm dưới đấy hố móng.
- Chặn đất chảy
+ Phương pháp cơ học : cừ thép, cừ gỗ,
+ Phương pháp hoá học : đông kết đất đá, bơm dung dịch CaCl2 vào trong hố khoan du, dung dịch chui vào lỗ rỗng của đất.
- Cân bằng áp lực gây cát chảy bằng không khí nén bằng phương pháp giếng chùm hợi ép
8.1.2. Cát chảy
Hiện tượng cát chảy là hiện tượng xảy ra trong các loại cát nhỏ và tương đối đều hạt. Dưới tác dụng của dòng thấm, một thể tích cát nhất định bị nổi lên và chảy tràn ra khỏi hố móng.
1- Vận tốc thấm và áp lực thấm
2- Điều kiện chảy và gradien thuỷ lực tới hạn
3- Mạng lưới ngầm
4- Các đặc trưng của lưới thấm
8.1.3. Hiện tượng xói ngầm
8.1.3. Điều kiện phát sinh xói ngầm cơ học
1- Thành phần cấp phối của đất đá
D/d >20 xảy ra xói ngầm tỏng đất rời
Trong đó D : đường kính của hạt lớn
d : Đường kính của hạt nhỏ
Xói ngầm có thể xảy ra khi sự chênh lệch hệ số thấm k quá 2 lần k2
2- Ap lực thuỷ động : gradien thấm tới hạn khi xảy ra xói ngầm cơ học :
Ith = (Gs – 1)(1 – n) + 0,5n
3- Điều kiện xảy ra xói ngầm giữa hai lớp đất đá có hệ số thấm khác nhau : xói ngầm xảy ra khi v >> vth
Trong đó : d60, D60-đường kính hạt nhỏ (cát) và hạt lớn (sỏi sạn) tính bằng mm khi trong đât có các hạt nhỏ hơn chúng chiếm 60% khối lượng đất thô.
4- Biện pháp xử lý :
- Điều tiết dòng thấm nhằm làm giảm gradien thấm làm cho thấm thực tế giảm hoặc triệt tiêu hẳn xói ngầm như dùng tường cờ, màn chắn, khống chế nước mặt dao động.
- Gia cố đất đá để tăng trị số gradien thấm tới hạn như đầm chặt đất, phun vữa gắn kết đất đá để giảm độ rỗng và tăng cường liên kết các hạt đất lại với nhau.
- Tạo lớp đất chống xói ngầm bằng cách đặt các thiết bị lọc ngược để tạo lớp lọc tự nhiên, giảm gradien thấm và không cho hạt đất đá đi qua.
8.2. Hiện tượng trượt đất
8.2.1. Đại cương về hiện tượng trượt đất
1- Phân loại trượt
2- Các nguyên nhân gây ra trượt
8.2.2. Đánh giá độ ổn định của mái dốc
1- Phương pháp phân mảnh
2- Phương pháp vẽ cung mặt trượt nguy hiểm nhất bằng đồ thị
8.2.3. On định trượt của mái dốc đá
8.2.4. Các biện pháp trừ trượt
1- Các biện pháp đề phòng
2- Các biện pháp chống trượt
8.3. Hiện tượng động đất
Động đất là sự chấn động của vỏ quả đất do một số nguyên nhân :
- Hiện tượng đất sụt có ct, hang động ngầm nằm gần mặt đất.
- Hiện tượng núi lửa phạm vi hẹp có mức độ phá huỷ thấp
- Chuyển động kiến tạo đứt gẫy sâu sinh ra chấn động.
- Phạm vị rộng phá hoại công trình lớn, gây biến đổi địa hình.
- Do con người, nổ mìn, bom (động đất kích thích)
Ý nghĩa : phá hoại công trình, lún không đều, cát chảy, gây chết người.
8.3.1. Sóng động đất
Tâm động đất (tâm trong), tâm ngoài sóng đàn hồi
Sóng dọc : vdọc truyền trong chất rắn, lỏng khí. vdọc = f (tỷ trọng vật chất)
Sóng ngang : dao động vuông góc với phương truyền sóng, trong vật rắn
Sóng mặt đất
giao thoa 3 sóng.
8.3.2. Độ mạnh động đất và các yếu tố ảnh hưởng
Độ mạnh động đất là mức độ phá hoại công trình, mức độ biến đổi địa hình do các trận động đất gây ra
1- Năng lượng và gia tốc động đất : Mức độ động đất phụ thuộc vào năng lượng động đất. Có 12 cấp động đất, mỗi cấp ứng với 1 gia tốc động đất
A : biên độ dao động
T : chu kỳ dao động
Cấp 5 :
Cấp 6 :
A- biên độ cực đại hạt đất trong trận động đất
A*-Biên độ chuyển động trận động đất yếu dùng làm chuẩn
I0 = 1,5M – 3,5h + 3
M tăng lên 2 cấp, I0 tăng 3 cấp
2- Các loại độ mạnh của động đất
a) Độ mạnh cơ bản : độ mạnh dự báo có khả năng xảy ra ở một vùng với tần suất xác định.
b) Độ mạnh thực tế : là độ mạnh truyền trực tiếp cho công trình, phụ thuộc vào tính chất đàn hồi của đất đá nền công trình.
+ Nền đá biên độ dao động A nhỏ mức độ phá hoại thấp (phạm vi lớn) 1,4%.
+ Nền đất biên độ dao động A lớn, phạm vi hẹp mức độ phá hoại lớn 75-100%.
Nước dưới đất
Địa hình dốc trượt, vùng có đứt gẫy động đất, phá hoại công trình càng lớn
Trong đó B- số gia động đất
V0, 0- tốc độ truyền sóng dọc và khối lượng đơn vị của đá granit.
Vn, n- tốc độ truyền sóng dọc và khối lượng đơn vị của đá đang xét.
h- độ sâu của nước ngầm
Bảng 8. Trị số động đất tăng thêm độ sâu mực nước ngầm
Độ sâu mực nước ngầm (m) 0 1 4 10
Trị số tăng thêm cấp động đất 1 0,5 0
c) Độ mạnh tính toán : là độ mạnh có xét tới tầm quan trọng của các công trình (cấp, loại công trình).
+ Công trình quốc gia tăng 1 cấp
+ Công trình bình thường tăng ½ cấp
+ Công trình địa phương không tăng
8.3.3. Các biện pháp phòng chống động đất từ cấp
1- Lực động đất nằm ngang
2- Anh hưởng của chu kỳ chấn động của động đất
8.4. Hiện tượng phong hoá
Hiện tượng phong hoá là quá trình phân vụn hoặc phân huỷ của đá dưới tác dụng của các nguyên tố khí quyển, thuỷ quyển, sinh vật quyển, đá biến thành đất với cường độ giảm, khả năng thấm tăng.
8.4.1. Các dạng phong hoá
Nhân tố phong hoá : bản chất của quá trình phong hoá chia làm 3 loại :
1- Phong hoá cơ học (vật lý) : đá phân vụ thành đất vụn
+ Do nhiệt độ khí quyển , khi nhiệt độ tăng thì hạt khoáng vật nở, khi nhiệt độ giảm thì hạt khoáng vật co.
+ Do sự giãn nở không đều của khoáng vật sinh ra khe nứt làm cho đá bị vỡ vụn, thường xảy ra mạnh ở đá cẩm mầu, đá chứa nhiều khoáng vật thì khả năng giãn nở là khác nhau. Đá có sẳn khe nứt,
+ Do nước đóng băng trong khe nứt.
+ Do chu kỳ ẩm, khô lập lại liên tục (xảy ra ở vùng ven biển)
2- Phong hoá hóa học
- Thành phần khoáng vật, thành phần hoá học bị biến đổi
- Hoà tan : đá bị hoà tan như đá vôi, thạch cao, muối mỏ
+ Quá trình oxy hoá FeS2 + O2 + H2O H2SO4 + FeSO4
FeSO4 Fe2(SO4)3 Fe2O3.nH2O limônít
+ Quá trình thuỷ hoá : CaSO4 + 2H2O CaSO4.2H2O
+ Quá trình thuỷ phân
K[AlSi3O8] + CO2 + H2O Al4(O4)8[Fe4O10] + SiO2.nH2O + K2CO3
Octocla Kalinit opan
c) Phong hoá sinh vật : sinh vật như chuột, gián, vi khuẩn, rễ cây
8.4.2. Phân đới vỏ phong hoá
Phong hoá giảm theo chiều sâu gồm : đới thổ nhưỡng : hữu cơ, sinh vật sống, trồng trọt. Đới vỡ mịn, đới vỡ nhỏ, đới dạng khối, đới nguyên thể, đá gốc (đá mẹ).
1- Các tiêu chuẩn khách quan để tiến hành phân đới vỏ phong hoá
2- Yêu cầu chủ quan đối với việc phân đới vỏ phong hoá
8.4.3. Nghiên cứu tác dụng phong hoá với mục đích xây dựng
1- Xác định tổng bề dày và sự phân bố theo chiều ngang của vỏ phong hoá
2- Đánh giá mức độ phong hoá
8.4.4. Các biện pháp xử lý và ngăn ngừa phong hoá
1- Vấn đề điều tra
- Bề dày, tính chất sản phẩm phong hoá theo các đới.
- Tốc độ phong hoá.
- Nhân tố gây phong hoá: nhiệt độ, nước, sinh vật.
2- Cách xử lý :
- Bóc lớp phong hoá
+ Độ sâu lớp bóc
+ Tính chất cơ lý của các đới phong hoá
+ Yêu cầu công trình.
- Che phủ chống phong hoá
+ Dùng vật liệu như xi măng, sét, bề dày phủ phụ thuộc vào tốc độ phong hoá.
+ Để lại lớp chống phong hoá tại chổ.
+ Phụt vữa vào trong khe nứt của đá, dùng vữa chống thấm như sét, bitum hay vữa cố kết có tác dụng giảm thấm, tăng cường độ.
Nén cát chảy :
+ Móng nên mở rộng
+ Bảo vệ kết cấu thiên nhiên của đất.
+ Bố trí các lớp lót bêtông, dăm sạn ở đáy, trong trường hợp có khả năng có cát chảy thì đặt móng làm nền đất.
8.1.2. Hiện tượng xói ngầm
1- Nguyên nhân : xảy ra chủ yếu do năng lượng cơ học của dòng thấm
a) Về đất đá
D/d >20 xảy ra xói ngầm tỏng đất rời
Trong đó D : đường kính của hạt lớn
d : Đường kính của hạt nhỏ
Xói ngầm có thể xảy ra khi sự chênh lệch hệ số thấm k quá 2 lần k2
b) Về tốc độ thấm : xói ngầm xảy ra khi v >> vth
Bạn đang đọc truyện trên: Truyen2U.Pro