C7 dongdat 1 ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH

CHƯƠNG 7

1.
2.
3.
4.
5.

ĐỘNG ĐẤT
& CẤU TRÚC TRÁI ĐẤT
Nguồn gốc động đất
Địa chấn học
Tổn thất do động đất
Sự phân bố động đất trên thế giới
Cấu trúc Trái đất

1


1. Nguồn gốc động đất





Động đất: sự rung chuyển với tốc độ nhanh của Vỏ Trái
đất
Động đất xảy ra do ứng suất căng được giải phóng từ đá
vào Vỏ Trái đất và manti trên. Ứng suất căng do sự ma
sát giữa các mảng “nổi” trên manti.
Động đất cũng có thể do sự dịch chuyển của đứt gãy, núi

lửa phun hay các vụ nổ bom...

Hầu hết động đất xảy ra do sự dịch chuyển đột ngột ở
các đới đứt gãy, năng lượng được giải phóng gây
động đất.
2


2. Địa chấn học





Khi động đất xảy ra, năng lượng đàn hồi được giải
phóng và truyền đi chấn động khắp Trái đất. Các
chấn động này gọi là sóng địa chấn
Địa chấn học : nghiên cứu hành vi của sóng địa
chấn trong Trái đất
Sóng địa chấn trên địa và địa chấn đồ

3









-

Lò động đất: nơi phát sinh động đất, tập trung và giải
phóng năng lượng động đất
Tâm trong (Focus center): nguồn phát sinh năng lượng
động đất
Tâm ngồi (Epicenter): hình chiếu của tâm trong lên mặt
đất
Độ sâu lò động đất: từ chấn tâm đến lò động đất
Khoảng cách chấn tâm: từ chấn tâm đến trạm đo động
đất
Theo độ sâu:
Lò động đất nông: từ 0- 70km (chiếm 72% tổng lò động
đất)
Lò động đất sâu trung bình: 70- 300km, chiếm 23%
Lò động đất sâu: từ 300- 700km, chiếm 4%
4








Sóng trong lịng đất:
Sóng nén ép P (press), sóng sơ cấp (Primary)
Sóng cắt S (shear), sóng thứ cấp (Secondary)
Sóng mặt: lan truyền trên hay gần mặt đất
Sóng L

Sóng Rayleigh
5








Sóng P
Sóng phát sinh và đến trạm đo trước tiên.
Làm thay đổi khối lượng đá. Tính chất nén ép, xơ đẩy
Vận tốc lan truyền khoảng 6- 8km/s
Có thể lan truyền qua các mơi trường rắn, lỏng, khí

Sóng S:
- Tác dụng lắc lư theo phương nằm ngang
- Truyền qua môi trường rắn, bị môi trường lỏng hấp
thu.
- Gây phá hủy mạnh,
- Vận tốc lan truyền khoảng 3,5- 5km/s
6


7


8

Sóng mặt: lan truyền gần song song với bề mặt Trái đất,
di chuyển chậm hơn so với sóng S, nhưng có biên độ
sóng lớn nhất trên địa chấn đồ
 Sóng Love gồm tồn bộ các chấn động của sóng cắt
trong mặt phẳng nằm ngang tương tự như sóng S
 Sóng Rayleigh kết hợp giữa sóng cắt và nén ép theo
phương thẳng đứng và nằm ngang

9


10


Biểu thị độ lớn nhỏ của năng lượng được giải phóng
từ tâm F
Cấp độ Richter là logarith thập phân của biên độ lớn
nhất của một vạch trên biểu đồ địa chấn (tính bằng
µm) nằm cách tâm ngồi 100km”.
Mỗi cấp độ Richter có năng lượng gấp 10 lần cấp
liền trước đó.
  động đất cấp 7.0 Richter mạnh gấp 1000 lần so
với cấp 4.0

11


Khi tăng một cấp độ Richter, năng lượng giải phóng
tăng 31 lần. Động đất cấp 8.0 giải phóng 31x31 lần

năng lượng so với động đất cấp 6.0
Richter Magnitude

Energy (ergs) Factor

1

2.0 x 1013

2

6.3 x 10

3

2.0 x 1016

4

6.3 x 10

5

2.0 x 1019

6

6.3 x 10

7

2.0 x 1022

8

6.3 x 10

14

17

20

23

31 x
31 x
31 x
31 x
12


Cấp độ Richter
Cấp
1- 2
2-4
4-5
5-6
6-7
7-8

8-9
>9
>10

Khơng nhận biết được
Có thể nhận biết nhưng không gây thiệt hại
Mặt đất rung chuyển, nghe tiếng nổ, thiệt hại không đáng kể
Nhà cửa rung chuyển, một số cơng trình có hiện tượng bị nứt
Mạnh, phá hủy hầu hết các cơng trình xây dựng thơng thường,
có vết nứt lớn hoặc hiện tượng sụt lún trên mặt đất
Mạnh, phá hủy hầu hết các cơng trình xây dựng thơng thường,
có vết nứt lớn hoặc hiện tượng sụt lún trên mặt đất
Rất mạnh, phá hủy gần hết cả thành phố hay đơ thị , có vết
nứt lớn , vài tịa nhà bị lún
Rất hiếm khi xảy ra
Cực hiếm khi xảy ra
13


Phản ánh mức độ ảnh hưởng của sự rung động mặt đất đến một
khu vực cụ thể trên bề mặt Vỏ Trái đất.
Thang gồm 12 cấp ảnh hưởng của động đất
Cấp

Đặc điểm

I

Không cảm nhận được, trừ những đối tượng nhạy
cảm và trong điều kiện rất đặc biệt.

II

Những đồ vật treo tường mỏng nhẹ có thể lay động.
Những người đang nằm nghỉ, đặc biệt là ở các nhà
cao tầng, mới cảm nhận được.

III

Rung động như có xe tải đi qua. Trong nhà, đặc biệt
là trên lầu có thể cảm nhận được sự rung động.

IV

Trong nhà nhiều người cảm nhận được, ở ngoài trời
ít người cảm nhận được. Vào ban đêm một số người
bị đánh thức. Bát dóa bị xáo động, tường có những
tiếng nứt nẻ, xe đang đậu bị xô đẩy. Sự rung động
14
như có một chiếc xe tải nặng đi qua.


V

VI

VII

Hầu hết mọi người đều nhận biết :
nhiều người bị đánh thức, tường bị vỡ

từng mảng, đồ vật bị đổ nhào, cây
cối, cột, đồ vật dạng tròn bị xáo trộn.
Tất cả mọi người đều nhận thức được:
nhiều người sợ hãi chạy ra đường, bàn
ghế bị xê dịch, vôi tường rơi từng
mảng, các ống khói bị phá hủy, tổn
thất nhẹ.
Mọi người đổ xô ra đường. Nhà cửa
xây dựng tốt bị thiệt hại không đáng
kể, xây dựng kỹ bị thiệt hại trung bình
và nhà xây dựng - thiết kế kém bị hư
hại nhiều, nhiều ống khói bị đổ vỡ.
Một số cấu trúc có thiết kế đặc biệt
thì bị hư hại nhẹ, nhà cửa bình thường bị
sụp đổ từng phần, xây dựng kém thì bị

15


Các cấu trúc có thiết kế đặc biệt bị
hư hại đáng kể: các khung bị nghiêng,
IX
tòa nhà bị nghiêng; mặt đất nứt nẻ,
các đường ống ngầm bị đổ vỡ.
Một số nhà gỗ xây dựng kỹ bị tàn
phá. Nhà beton bị tàn phá do gãy đổ
X phần chân, đường tàu bị xô lệch; ở bờ
sông đất chuồi, ở bờ dốc cát và bùn
bị chảy trượt. Nước sông đổ tràn bờ.
Rất ít nhà còn đứng được, đường xá bị

nứt nẻ, các hệ thống ống ngầm hoàn
XI toàn bị phá hủy. Ở vùng đất xốp
mềm, đất bị chuồi trượt, đường tàu
phần lớn bị xô lệch.
Mặt đất hoàn toàn bị tàn phá, mặt
XII đất nhấp nhô, đồ vật bị ném tung vào

16


3. Tổn thất do động đất








“Động đất không giết chết người, các tịa nhà sụp đổ
làm chết người” cần có tiêu chuẩn xây dựng cho
các khu vực thường xuyên xảy ra động đất.
Td. Năm 1986 động đất cấp 7.1 xảy ra ở San
Francisco, California, 40 người chết (đa số do sup đổ
đường cao tốc)
10 tháng sau , động đất cấp 6.9 xảy ra ở Armenia,
25,000 người chết do chưa có tiêu chuẩn xây dựng
nhà cao tầng.
Năm 1976 động đất ở T’ang Shan, Trung Quốc,
240.000 người chết

17


Sự rung động mặt đất: sóng động đất truyền qua
gần tâm gây sụp đổ các cơng trình. Mức độ rung
động phụ thuộc vào khoảng cách từ tâm và tính
chất nền đá/  
◦ Vật liệu trầm tích bở rời thường bị rung động
mạnh hơn đá gốc.
◦ Kiến trúc betong và nhà gạch thường dòn, dễ bị
sụp đổ hơn kiến trúc gỗ và thép
Nứt đất xảy ra dọc theo các đứt gãy có dịch chuyển
 cơng trình nằm ngang qua đứt gãy bị sụp đổ
Cháy là tổn thất thứ cấp của động đất. Các hệ
thống dẫn gas, điện bị nứt vỡ gây cháy nổ. Cháy
nổ có thể chiếm đến 90% tổn thất do động đất

18


Trượt lở xảy ra ở vùng núi do động đất kích
thích đá, đá vụn ... đổ xuống chân núi
 Cát chảy: vật liệu bở rời bão hòa nước sẽ chảy
khi xảy ra sự chấn động do động đất
 Sóng thần là những đợt sóng rất cao, di chuyển
cực nhanh qua các đại dương, xảy ra do động
đất ven biển, gây thiệt hại hàng ngàn km dọc bờ
biển


19


4.Phân bố động đất trên thế giới




Ở đới hút chìm thường xảy ra động đất mạnh.
Khoảng 80% các trận động đất xảy ra ở đai Thái Bình Dương
Khoảng 15% xảy ra ở đai Địa Trung Hải- Hymalaya

20