Tài liệu ôn tập môn địa chất công trình

Khoa Công Trình Tài liệu Địa chất công trình
Bộ Môn Kỹ thuật cơ sở GV: Phạm Thị Thùy An
Trang 1/67
CHƯƠNG I : MỞ ĐẦU

I.1. Địa chất công trình và nhiệm vụ của nó
I.1.1 Định nghĩa :

- Địa chất công trình là môn học nghiên cứu điều kiện địa chất để xây dựng các công trình
khác nhau và đưa vào sử dụng có hiệu quả và ổn định.
- Các điều kiện ĐCCT
1. Điều kiện địa mạo.
2. Điều kiện cấu trúc địa chất
3. Điều kiện các tác động địa chất
4. Điều kiện địa chất thủy văn
5. Điều kiện vật liệu xây dựng.

I.1.2 Nhiệm vụ của địa chất công trình :

- Xác định các điều kiện địa chất của khu vực xây dựng, so sánh, lựa chọn vị trí thích hợp cho
công trình.
- Nêu lên các điều kiện thi công, dự đoán các hiện tượng địa chất có thể xảy ra khi thi công
hay sử dụng công trình.
- Đề ra các biện pháp phòng ngừa và cải tạo các điều kiện địa chất không có lợi cho công
trình.
- Cho biết khả năng cung cấp vật liệu xây d
ựng tại địa phương phục vụ cho xây dựng công
trình.

I.2. Nội dung của Địa chất công trình

Địa chất công trình nghiên cứu những vấn đề cơ bản sau :
- Nghiên cứu đất đá làm nền thiên nhiên, môi trường và vật liệu xây dựng cho các công trình
- Nghiên cứu các hoạt động địa chất hiện đại (hiện tượng trượt đất, đất chảy, xói mòn, cactơ,
phong hóa…) ,tìm hiểu nguyên nhân phát sinh và điều kiện phát triển để đề ra biện pháp xử
lý trong khi xây dựng, sử dụng và khai thác công trình.
- Nghiên cứu nước dướ
i đất để khắc phục các khó khăn do nước gây ra trong khi thiết kế và
thi công các công trình
- Nghiên cứu các phương pháp khảo sát ĐCCT.
- Nghiên cứu địa chất công trình xây dựng để lập quy hoạch các khu vực xây dựng các công
trình khác nhau như dân dụng công nghiệp, cầu dường, các công trình thủy lợi…

I.3. Phương pháp nghiên cứu địa chất công trình

Mỗi môn học được phân biệt không những bởi đối tượng nghiên cứu mà còn bởi các phương
pháp mà môn học đó sử dụng để thực hiện nhiệm vụ của nó đã đặt ra. Khi nghiên cứu ĐCCT
người ta thường sử dụng tổng hợp 3 loại phương pháp chủ yếu sau đây :

1. Phương pháp địa chất học

- Đây là phương pháp quan trọng nhất và cho kết quả sát thực nhất trong việc nghiên cứu
ĐCCT
- Tìm hiểu sự phát triển các hiện tượng địa chất trong quá khứ có liên quan đến sự thành tạo
các dạng địa hình, tính chất của đất đá và quy luật phân bố sắp xếp của nó ở trong khu vực.
Khoa Công Trình Tài liệu Địa chất công trình
Bộ Môn Kỹ thuật cơ sở GV: Phạm Thị Thùy An
Trang 2/67
Từ đó có thể đánh giá đúng đắn những điều kiện địa chất của khu vực xây dựng công trình
và dự báo sự thay đổi những điều kiện đó dưới tác dụng của công trình, địa chất công trình
- Khi thực hiện pp này ngoài việc phải thực hiện các công tác khoan đào vào các tầng đá để

thu thập các tài liệu về các điều kiện địa chất mà còn phải tiến hành thí nghiệm trong phòng
và ngoài trời để xác định các đặc trưng cơ lý của đất đá.

2. Phương pháp tính toán lý thuyết

- Lập các phương trình toán học để thể hiện bản chất vật lý của các hiện tượng địa chất, các
đặc trưng vật lý, cơ học của đất đá.
- Vì không phải lúc nào cũng có thể quan trắc hay dùng các phương pháp thực nghiệm để xác
định bản chất vật lý – cơ học của đất đá ở những khu vực có địa hình phức tạp. Pp này có thể
cho kế
t quả nhanh chóng và khá chính xác. Người ta thường dùng pp này để tính toán mức
độ ổn định, độ lún của công trình, lượng nứơc chảy vào hố móng, mức độ ổn định của mái
dốc, tốc độ tái tạo bờ …

3. Phương pháp thí nghiệm mô hình và tương tự địa chất

- Được áp dụng trong trường hợp liên quan đến qui mô của công trình thiết kế hoặc tính chất
phức tạp của điều kiện địa chất.
- Pp thí nghiệm mô hình là lập mô hình trong phòng thí nghiệm hoặc ngoài trời dựa trên sự
tương đồng giữa môi trường địa chất tự nhiên của khu vực xây dựng và môi trường vật lý có
điều kiện tương tự. Pp này giúp ta nghiên cứu được chuẩn xác hơn các hiệ
n tượng địa chất
sẽ xảy ra trong quá trình thi công và khai thác …
- Pp tương tự địa chất là sử dụng các tài liệu địa chất của khu vực đã được nghiên cứu đầy đủ
cho khu vực có điểu kiện địa chất tương tự. Pp này có tính chất kinh nghiệm dựa trên
nguyên lý “đất đá được hình thành trong cùng điều kiện, trải qua các quá trình địa chất như
nhau thì có các đặc trưng vật lý, cơ học … tương tự nhau.
Khoa Cơng Trình Tài liệu Địa chất cơng trình
Bộ Mơn Kỹ thuật cơ sở GV: Phạm Thị Thùy An
Trang 3/67

CHƯƠNG II : ĐẤT ĐÁ

II.1. Vỏ quả đất và các hiện tượng địa chất diễn ra trong đó
II.1.1 Cấu trúc bên trong của Trái đất

- Quả đất có hình cầu, ở xích đạo phình ra, 2 cực hơi dẹt đi, do tốc độ quay của quả đất quanh
trục bắc-nam khá lớn.
- Bề mặt quả đất lồi lõm bất thường, nơi nhơ lên tạo thành các dãy núi, và nơi lõm sâu tạo
thành các đại dương. Nơi lồi nhất là đỉnh Chomolungma của dãy Hymalaya cao 8890m, nơi
lõm nhất là là hố đại dương Marian sâu khoảng 11.034m.
o Khí quyển Trái Đất : là lớp các chất khí bao quanh hành tinh Trái Đất và được giữ lại
bởi lực hấp dẫn của Trái Đất.
o Thủy quyển : bao gồm các biển, đại dương, hồ, sơng suối, chiếm ¾ bề mặt quả đất.
Ngồi ra còn nước trong các lỗ rỗng và khe nứt của đất đá – nước dưới đất.
- Vỏ Trái đất được chia thành các quyển đồng tâm.
o Quyển ngồi cùng của quả đất là quyển đất đá, hay còn gọi là vỏ quả đất, có bề dày
trung bình khoảng 35km. Ở quyển này chủ yếu là đá macma rồi đến đá biến chất, đá
trầm tích. Vỏ TĐ chiếm khoảng 1% thể tích và 0.5% khối lượng của TĐ. Bề dày vỏ
quả đất thay đổi như sau :
 Ở đáy đại dương : vỏ quả đất có bề dày từ 8-10km
 Ở các vùng đồng bằng : vỏ quả đất có bề dày thay đổi từ 30-40km
 Ở các vùng núi cao : vỏ quả đất có bề dày thay đổi từ 55-75km
o Dưới đó là quyển manti phân bố từ lớp vỏ đến độ sâu 2900km. Quyển này chiếm
83% thể tích và 67% khối lượng TĐ.Quyển manti ở thể rắn, vật chất là các dạng hợp
chất oxit silic, oxit mangan và oxit sắt. Manti được phân ra 2 loại như sau :
 Manti trên : phân bố từ lớp vỏ quả đất đến độ sâu 800km, đây chính là nguồn
nhiệt lớn bên trong của vỏ quả đất do lượng ngun tố phóng xạ phân hủy
lớn.
 Manti dưới : phân bố ở độ sâu từ 800-2900km, do lớp vật chất này phân bố

sâu và ở trạng thái nén chặt nên có nhiệt độ cao (2800-3800
0
C) và áp lực lớn
(100.000-1.300.000at)
o Nhân quả đất nằm ở trung tâm có độ sâu trên 2900km. Nhân quả đất được cấu tạo
chủ yếu từ các hợp chất của sắt và niken. Áp suất ở trung tâm quả đất rất cao (từ
3,5triệu at) và nhiệt độ rất lớn (4000
0
C). Hiện nay, người ta vẫn chưa có nghiên cứu
chính xác về nhân quả đất.
vỏ : dày 8-10km : ở đáy đại dương
30-40km : ở đồng bằng
55-75km : ở vùng núi
manti : từ vỏ đến
độ sâu 2900km
nhân : 2900-6370km

II.1.2 Các trườngvật lý đang hoạt động của trái đất

Khoa Công Trình Tài liệu Địa chất công trình
Bộ Môn Kỹ thuật cơ sở GV: Phạm Thị Thùy An
Trang 4/67
- Do sự vận động, sự phân bố và thuộc tính của các vật chất trong và ngoài quả đất mà hình
thành nên các trường vật lý cơ bản như trọng trường, từ trường, trường nhiệt …
o Trường nhiệt : TĐ nhận được 2 nguồn nhiệt chủ yếu, một từ mặt trời (ngoại nhiệt) và
một nguồn từ lòng TĐ toả ra (nội nhiệt).
 Ngoại nhiệt chủ yếu sinh ra do ánh sáng mặt trời hun nóng phần bên trên vỏ
trái đất. Nó thay đổi theo thời gian và không gian. Ảnh hưởng của nhiệt mặt
trời không sâu lắm, khoảng vài chục mét về chiều sâu.
 Vào sâu trong lòng trái đất là chịu ảnh hưởng của nội nhiệt. Nguồn nhiệt này

sinh ra do các phản ứng hóa học, hạt nhân…. (các nguyên tố phóng xạ khi
hoạt động sẽ ở nhiệt độ rất cao)
o Trường từ :
 Quả đất là một nam châm khổng lồ có 2 cực Bắc Nam gần trùng với 2 địa
cực. Hiện tại địa cực từ gần trùng với cực địa lý. Ở những vùng phân bố đá
hay quặng từ tính cao sẽ hình thành từ tính bất thường.
 Nguyên nhân của từ trường Trái đất : sự đối lưu của lớp nhân ngoài và sự tự
quay của TĐ đã tạo ra từ trường TĐ. Và phần nhân nóng để duy trì từ trường
và ổn định từ trường sinh ra bởi lớp lõi ngoài lỏng.
o Trọng trường
 Một vật trên mặt đất chịu sự tác động của 2 lực : lực hút của TĐ, lực ly tâm
sinh ra do sự tự quay của TĐ. Trọng lực chính là tập hợp của 2 lực đó, do bán
kính của TĐ ở cực ngắn hơn ở xích đạo nên trọng lực tăng dần từ cực đến
xích đạo.

ω
F
g
→
+
→
=
→
Với
2
R
M.
m
G.F =

Trong đó F : lực hấp dẫn giữa hai vật thể
M, m : khối lượng
R : khoảng cách giữa 2 vật
G : hằng số hấp dẫn vũ trụ

II.1.3 Các hiện tượng địa chất đang xảy ra trong TĐ

- Hiện tượng mắcma : là hiện tượng các khối dung nham nóng chảy ở sâu trong lòng đất theo
các khe nứt dâng lên xâm nhập vào phần trên của vỏ trái đất hay phun trào lên trên mặt đất.
- Hiện tượng kiến tạo : là hiện tượng xảy ra do nội động lực phát sinh trong vỏ trái đất làm
thay đổi cấu trúc các lớp đất đá cấu tạo nên vỏ trái đất, tách vỏ trái đất thành nhiều mảng và
các mảng này tương tác với nhau để tạo nên các dạng địa hình trên trái đất.
- Hiện tượng xâm thực : các hoạt động địa chất - địa lí ngoại sinh làm mất đi một phần hay toàn
bộ đất đá trên bề mặt, dẫn tới sự hạ thấp địa hình. Quá trình xâm thực diễn ra do các tác nhân
chủ yếu sau:
1) Tác nhân cơ học - lực của dòng chảy phá huỷ, xói lở, mài mòn đá và cuốn trôi đá vụn
theo dòng nước;
2) Tác nhân hoá học - nước hoà tan đá và các sản phẩm phong hoá rồi cuốn trôi đi, do đó
đá gốc cũng bị mòn nhanh chóng.
- Hiện tượng trầm tích : là sự phá huỷ
cơ học và hoá học các đá do tác dụng của các nhân tố
khác nhau trên mặt hoặc ở phần trên cùng của vỏ TĐ tạo ra các sản phẩm phá huỷ. Sản
phẩm này được gió, nước, băng hà mang đi và tích đọng lại ở biển, hồ và 1 phần lắng đọng
trên đường vận chuyển gọi là hiện tượng trầm tích.


Khoa Cơng Trình Tài liệu Địa chất cơng trình
Bộ Mơn Kỹ thuật cơ sở GV: Phạm Thị Thùy An
Trang 5/67

II.2. Khống vật và khống vật tạo đá
II.2.1 Khái niệm

- Khống vật là những hợp chất hóa học hoặc các ngun tố tự sinh được hình thành trong q
trình lý-hóa xảy ra bên trong hay phía trên của vỏ trái đất.
- Khống vật trong thiên nhiên có ở thể khí (khí H
2
S, CO
2
…), thể lỏng (nước, thuỷ ngân…),
thể rắn (thạch anh, fenpat, mica…). Khống vật rắn hầu hết ở trạng thái kết tinh (tinh thể).
- Trong số 3000 khống vật, chỉ có hơn 50 khống vật tham gia tạo đá. Các khống vật này
gọi là khống vật tạo đá.
- Tùy thuộc vào vai trò của các ngun tố cấu tạo nên khống vật ta có thể chia ra khống vật
chính và khống vật phụ.
o Khống vật chính đóng vai trò chủ yếu trong việc cấu tạo nên đất đá. Cường độ và
tính chất của đất đá chủ yếu do cường độ và tính chất của loại khống vật này quyết
định
o Khống vật phụ chiếm hàm lượng nhỏ hơn (có một số khống vật là khóang vật
chính của đá này nhưng có khi là khóang vật phụ của đá khác)
- Theo nguồn gốc hình thành, khống vật được chia ra khống vật ngun sinh và khống vật
thứ sinh.
o Khống vật ngun sinh : được thành tạo do sự nguội lạnh của macma hoặc do kết
tủa từ dung dịch.
o Khống vật thứ sinh : được thành tạo từ những khống vật khác (do phản ứng hóa
học của nước với khống vật ngun sinh, do tác dụng của áp suất, do nhiệt độ cao
…)
- Theo mục đích xây dựng, khống vật được phân loại dựa trên các dạng liên kết hóa học của
nó. Bởi vì đặc trưng cấu tạo tinh thể và bản chất mối liên kết hóa học giữa các ngun tử

quyết định nhiều tính chất vật lý và cơ học rất quan trọng.

II.2.2 Một số đặc tính của khống vật

a. Hình dạng tinh thể của khống vật
- Dạng tinh thể của khống vật : tinh thể là những vật rắn trong đó các phần tử nhỏ sắp xếp
theo 1 quy luật đều đặn tạo thành dạng khơng gian
- Tính đối xứng của tinh thể bao gồm:
o Tâm đối xứng: (C) là một điểm tưởng tượng nằm trong tinh thể, mà tại điểm đó
mọi đường thẳng đi qua nó, nằm trong giới hạn tinh thể được chia làm hai phần
bằng nhau
o Trục đối xứng: (L) là một trục tưởng tượng đi qua tinh thể để khi quay tinh thể
theo một góc cố đònh xung quanh trục thì lặp lại tất cả các yếu tố của tinh thể như
vò trí ban đầu.
o Mặt phẳng đối xứng: (P) là mặt phẳng tưởng tượng đi qua tinh thể, chia đôi tinh
thể ra hai phần bằng nhau, mọi yếu tố của tinh thể ở hai phần đều đối xứng nhau
qua mặt phẳng đối xứng tựa như ảnh của một vật qua gương.




Khoa Công Trình Tài liệu Địa chất công trình
Bộ Môn Kỹ thuật cơ sở GV: Phạm Thị Thùy An
Trang 6/67



- Bảng phân loại hệ thống tinh thể

b. Màu của khoáng vật
- Màu của khoáng vật chủ yếu do thành phần hóa học và các tạp chất trong nó quyết định.
- Khi quan sát màu khoáng vật cần chú ý đến điều kiện ánh sáng, trạng thái của khoáng vật
Khoa Công Trình Tài liệu Địa chất công trình
Bộ Môn Kỹ thuật cơ sở GV: Phạm Thị Thùy An
Trang 7/67
- Tuy nhiên, dấu hiệu đáng tin cậy hơn nhận biết màu của khoáng vật là màu của bột khoáng
vật. Chỉ cần vạch một khoáng vật trên một tấm sứ nhám, chúng sẽ để lại một vệt dài có màu
đặc trưng cho bột khoáng vật ấy.
c. Độ trong suốt và ánh của khoáng vật
- Độ trong suốt là khả năng của vật thể khi cho ánh sáng đi xuyên qua.
- Khi ánh sáng chiếu vào môi trường khác nhau sẽ bị khúc xạ, thay đổi tốc độ và tiêu hao năng
lượng. Một phần ánh sáng chiếu lên khoáng vật sẽ bị phản xạ trở lại trên mặt khoáng vật để
tạo thành ánh của khoáng vật.
- Các loại ánh đặc trưng của khoáng vật :
o Ánh kim : khi sự phản xạ của ánh sáng trên bề m
ặt cao, đó là các khoáng vật mờ đục,
có khả năng hấp thụ ánh sáng mạnh. Ví dụ : những kim loại trong tự nhiên như vàng,
bạc, …có các biểu hiện liên quan đến kim loại vì chúng có ánh kim.
o Ánh phi kim : trên các khoáng vật còn lại có nhiều dạng ánh phi kim khác nhau. Ánh
phản xạ lấp lánh của kim cương gọi là ánh kim cương; thủy tinh thông thường, thạch
anh có ánh thủy tinh; một số khoáng vật khác được mô tả như là ánh mỡ, ánh đất,
ánh tơ …
d. Tính cát khai và vết vỡ
- Tính cát khai (dễ tách) của khoáng vật là khả năng bị tách ra của các hạt tinh thể hay hạt kết
tinh theo các mặt song song. Có các mức độ dễ tách như sau :
o Cát khai rất hoàn toàn : tinh thể có khả năng tách ra rất dễ dàng bằng tay
o Cát khai hoàn toàn : dùng các loại vật dụng (như búa …) tác dụng vào tinh thể và nó
sẽ vỡ ra theo các mặt tách tương đối bằng phẳng
o Cát khai trung bình : trên những mặt vỡ của tinh thể, vừa thấy các mặt tách tương đối

hoàn chỉnh, vừa thấy vết vỡ không bằng phẳng theo các phương khác nhau
o Cát khai không hoàn toàn : tinh thể khó tách ra, thường thấy các vết vỡ không có quy
tắc
- Vết vỡ : là các mặt vỡ không theo quy tắc của khoáng vật khi bị đập vỡ. Phần lớn các vết vỡ
tương đối gồ ghề và bất quy tắc. Dựa theo hình dạng vết vỡ có thể chia ra :
o Vết vỡ phẳng : vỡ theo các mặt dễ tách.
o Vết vỡ dạng vỏ sò : vết vỡ của thạch anh
o Vết vỡ dạng đất : vết vỡ tựa như đất bột, ví dụ như vết vỡ của Kaolinit.
o Vết vỡ sần sùi : bề mặt vết vỡ sần sùi như vết vỡ của thạch anh dạng trụ.
e. Độ cứng của khoáng vật
- Độ cứng là khả năng chống lại tác dụng cơ học bên ngoài lên bề mặt của khoáng vật. Tính
chất này có liên quan đến kiến trúc và sự liên kết giữa các chất điểm của khoáng vật. Sự liên
kết này cáng chắc thì độ cứng càng cao.
- Để đánh giá độ cứng tương đối của khoáng vật, người ta dùng thang độ cứng Mohs gồm 10
cấp độ, sắp xếp theo chiều tăng
độ cứng, mỗi cấp độ được đại diện bằng một khoáng vật phổ
biến.
1. Tan Mg
3
[Si
4
O
10
][OH]
2

2. Thạch cao CaSO
4
.2H
2

O
3. Canxit CaCO
3

4. Flourit CaF
2

5. Apatit Ca
3
[PO
4
]
3
(F,Cl,OH)
6. Octocla K[AlSi
3
O
8
]
7. Thạch anh SiO
2

8. Topaz Al
2
[SiO
4
][F,OH]
2

9. Corindon Al

2
O
3

10. Kim cương C
Khoa Công Trình Tài liệu Địa chất công trình
Bộ Môn Kỹ thuật cơ sở GV: Phạm Thị Thùy An
Trang 8/67
- Độ cứng tuyệt đối được xác định bằng máy rất khó khăn (độ cứng tuyệt đối của Tan -
2,4kG/mm
2
; Canxit - 109 kG/mm
2
; Thạch anh - 1120 kG/mm
2
; Kim cương - 10060
kG/mm
2
).
- Những điều cần chú ý :
o Không dùng thang Mohs để so sánh độ cứng A hơn độ cứng B mấy lần. Để xác định
được phải dùng độ cứng tuyệt đối.
o Hầu như các khoáng vật có độ cứng từ 2-7. Các khoáng vật tạo đá thường có độ cứng
nhỏ hơn 7. Đá chứa khoáng vật có độ cứng cao thì thường có cường độ lớn.
f. Tỷ trọng của khoáng vật
- Tỷ trọng của khoáng vật được biểu diễn bằng tỉ số giữa trong lượng khoáng vật chia cho
trọng lượng của thể tích nước tương đương.
- Tỷ trọng của khoáng vật thay đổi trong phạm vi tương đối lớn và được chia thành 3 nhóm :
nhẹ (Δ<2,5); trung bình (2,5< Δ<4); nặng (Δ >4).
- Ta có bảng sau biểu thị tỷ trọng của một số khoáng vật tạo

đá chính
Khoáng vật Tỷ trọng Khoáng vật Tỷ trọng
Thạch anh
Canxit
Đolomit
Anđihit
Thạch cao
Octocla
2,65-2,66
2,71-2,72
2,80-2,90
2,50-2,70
2,30-2,40
2,50-2,62
Plagiocla
Muscovit
Biotit
Piroxen
Ambifon
Olivin
2,60-2,78
2,50-3,10
2,69-3,40
3,20-3,60
2,99-3,47
3,18-3,45
- Tỷ trọng phụ thuộc vào thành phần hóa học và cấu trúc của tinh thể. Tỷ trọng lớn khi khoáng
vật chứa nguyên tố nặng và có sự sắp xếp nguyên tử chặt.
g. Các tính chất khác
- Có một số tính chất khác có thể hữu ích trong việc nhận biết một số khoáng vật đặc biệt. Ví

dụ như : từ tính, tính phóng xạ, vị, mùi, hoặc xúc giác.
- Manhetit là một khoáng vật chứa sắt nên có từ tính cao, gọi là nam châm tự nhiên.

II.2.3 Phân loại khoáng vật

a. Phân loại khoáng vật theo kiểu liên kết hóa học:
- Các liên kết thường gặp trong chất kết tinh
o Liên kết cộng hóa trị :
o Liên kết ion :
o Liên kết Hydro
o Liên kết Vandecvan
b. Phân loại khoáng vật theo thành phần hóa học :
- Thành phần của hầu hết các khoáng vật tạo đá phổ biến được giới hạn bởi sự phong phú của
các nguyên tố trong vỏ trái đất
- Thực tế chỉ có 8 nguyên tố cấu tạo nên khoảng 98% trọng lượng của vỏ trái đất. Lượng chứa
các nguyên tố trong vỏ trái đất như sau : Oxy (O)_46,6%; Silic (Si)_ 27,27%; Nhôm
(Al)_8,13%; Sắt (Fe)_5%; Canxi (Ca)_3,63%; Natri (Na)_2,83%; Kali (K)_2,59%; Manhê
(Mg)_2,09%. Các khoáng vật là thành viên của nhóm được đặc trưng bởi những kết hợp của
các nguyên tố trên.
- Khoáng vật được phân loại thành các lớp và các lớp này được phân nhỏ thành các nhóm dựa
vào cấu trúc bên trong của nó. Gồm 9 lớp như sau :
1. Lớp nguyên tố tự sinh : Cu, Au …
2. Lớp oxit và hydroxit : Fe
3
O
4
, SiO
2
, FeOH …
3. Lớp cacbonat (muối của axit cacbonic) : CaCO

3
, Dolomit (Ca,Mg)[CO
3
]
2
…
4. Lớp sunfat (muối của axit sunfuric) : thạch cao CaSO
4
.2H
2
O …
Khoa Công Trình Tài liệu Địa chất công trình
Bộ Môn Kỹ thuật cơ sở GV: Phạm Thị Thùy An
Trang 9/67
5. Lớp sunfua (hợp chất của lưu huỳnh) : pirit sắt FeS
2
…
6. Lớp halogenua (muối của các axit halogenhidric): halit NaCl …
7. Lớp photphat (muối của axit phophoric) : photphat CaP
2
O
5
…
8. Lớp silicat (muối của axit silicic) : octocla K[AlSi
3
O
8
]
9. Hợp chất hữu cơ : metan CH
4

…


- Sau đây là mô tả một số khoáng vật tạo đá chủ yếu :
 Lớp silicat : đây là lớp khoáng vật quan trọng, có số lượng lớn nhất và phổ biến
trong tự nhiên, là khoáng vật tạo đá macma, đá biến chất trao đổi và cả đá trầm tích.
Trong các silicat mỗi ion Si
+4
bao giờ cũng nằm giữa 4 ion O
-2
ở các góc của mỗi
tứ diện. Tứ diện [SiO
4
]
-4
là đơn vị kiến trúc cơ sở của silicat. Các nhóm được phân
biệt bởi sự sắp xếp của khối tứ diện cơ sở này.
1. Khối tứ diện độc lập với nhau
 Nhóm olivin : (Mg,Fe)
2
SiO
4
được đặc trưng bởi khối tứ diện silic độc lập và
các ion Mg
+2
(hoặc Fe
+2
) cách đều nhau
2. Khối tứ diện độc lập và oxi tham gia liên kết tạo thành chuỗi
 Nhóm piroxen (chuỗi đơn) : Ca(Mg,Fe,Al)[(SiAl)

2
O
6
] : chuỗi đơn các khối tứ
diện silic được ràng buộc với nhau bởi các ion Ca
+2
và Mg
+2
.
 Nhóm amfibon (chuỗi kép) : Ca
2
Na(Mg,Fe)
4
(Al,Fe)[(Si,Al)
4
O
11
]
2
[OH]
2

3. Khối tứ diện liên kết theo 2 phương (silicat tấm) :
 Tấm tứ diện : là các tấm mỏng gồm các khối tứ diện silic mà trong đó 3 ion
oxi được chia sẻ với các khối tứ diện lân cận.
 Tấm bát diện : là các tấm mỏng chứa các cation nhôm, manhê, hoặc các
cation được tạo nên bởi 6 ion oxi của các nhóm hydroxit.
− Nhóm khoáng vật sét : thành phần chủ yếu là đất sét và đất loại sét.
Phổ biến và đặc trưng nhất trong nhóm này là
o Kaolinit : Al

4
[Si
4
O
10
][OH]
6

o Monmorilonit : (Al,Mg)
2
[Si
4
O
10
][OH]
2
.nH
2
O
o Ilit : [(Si,Al)
4
O
10
][OH].nH
2
O
− Nhóm khoáng vật mica : có thành phần hóa học phức tạp và có đặc
điểm là dễ tách hoàn toàn .
o Biotit : K(Mg,Fe)
3

[AlSi
3
O
10
][OH]
2

o Muscovit : KAl
2
[AlSi
3
O
10
][OH]
2

4. Khối tứ diện liên kết theo 3 phương (silicat khung)
 Nhóm fenspat : trong thành phần hóa học của khối tứ diện, các ion Al
3+
thay
thế cho Si
4+
.
− Plagiocla : các khoáng vật gồm hỗn hợp Na[AlSi
3
O
8
] và Ca[Al
2
Si

2
O
8
]
− Octocla : KAlSi
3
O
8

 Lớp oxit và hydroxit : các khoáng vật thuộc lớp này có độ hòa tan trong nước thấp,
trường hợp quá trình oxi hóa rất mạnh sẽ tạo thành các dung dịch quá bão hòa và
thành tạo các khối ẩn tinh và keo. Các khoáng vật này hầu hết là các hợp chất có kiến
trúc tinh thể với kiểu liên kết ion. Trong kiến trúc tinh thể các anion và cation đều
bao bọc lấy ion O
2-
hoặc ion OH
-
.
 Thạch anh SiO
2

 Limonit Fe
2
O
3
.nH
2
O
 Opan SiO
2

.nH
2
O
 Lớp cacbonat : gồm các muối trung tính, rất phổ biến trong tự nhiên. Chúng tồn tại ở
dạng các muối kép, các hợp chất muối phức tạp nhưng là những hợp chất có thành
Khoa Công Trình Tài liệu Địa chất công trình
Bộ Môn Kỹ thuật cơ sở GV: Phạm Thị Thùy An
Trang 10/67
phần xác định. Trong nhóm [CO
3
]
2-
các cation nằm ở trung tâm có bán kính ion nỏ,
có điện lượng cao và mối liên kết cộng hóa trị với ion oxicó tính kém bền vững, tham
gia vào cấu tạo inh thể như những đơn vị cấu tạo độc lập.
 Canxit CaCO
3

 Dolomit CaCO
3
.MgCO
3

 Lớp sunfat : gồm các khoáng vật có khối lượng riêng thấp, độ cứng không lớn, có
tính hòa tan cao. Lưu huỳnh (S) khi bị oxi hóa tạo thành SO và ở dạng ion phức tạp
[SO
3
]
-2
trong dung dịch, khi bị oxi hóa mạnh tạo thành [SO

4
]
-2
trong đó có S
+4
và S
+6
.
 Anhydrid CaSO
4

 Gip (thạch cao) CaSO
4
.2H
2
O
 Lớp sunfua
 Pirit FeS
2

 Lớp halogenua : các khoáng vật có có liên kết ion điển hình, có kiến trúc tinh thể của
các hợp chất không nước. Khoáng vật lớp halogenua có các cation kim loại nhẹ, điện
lượng nhỏ, bán kính ion lớn, khả năng phân cực rất yếu thì khoáng vật trong suốt,
không màu hoặc ngoại sắc, khối lượng riêng nhỏ, dễ tan trong nước.
 Muối mỏ Halit NaCl.

II.3. Đá macma
II.3.1 Nguồn gốc đá macma

- Đá macma được hình thành do sự nguội lạnh và kết tinh từ dung dịch nóng chảy macma.

Nếu sự nguội lạnh xảy ra dưới đất thì tạo đá macma xâm nhập. Nếu các dòng chảy trào lên
mặt đất thì được gọi là dung nham, sau đó nguội lạnh trên mặt đất thì tạo đá macma phun
trào.

II.3.2 Thành phần khoáng vật của đá macma

- Thành phần khoáng vật của đá macma biến đổi rất rộng lớn, các khoáng vật kết tinh nối tiếp
nhau khi nhiệt độ hạ thấp và tác động lẫn nhau để tạo thành các khoáng vật mới.
- Khi nhiệt độ của macma giảm, có 2 quá trình kết tinh
o Các khoáng vật có cấu trúc bên trong không thay đổi trong suốt quá trình kết tinh,
gọi là dãy phản ứng liên tục.
o Các khoáng vật Fe, Mg, các khoáng vật sau có cấu trúc bên trong thay đổi so với các
khoáng vậ
t trước, gọi là dãy phản ứng không liên tục
- Dãy phản ứng Bowen trình bày thứ tự kết tinh các khoáng vật từ bazan nóng chảy

Khoa Cơng Trình Tài liệu Địa chất cơng trình
Bộ Mơn Kỹ thuật cơ sở GV: Phạm Thị Thùy An
Trang 11/67
Thạch anh
Muscovit
Octocla (fenspat - kali)
Biotit
An bit
(fenspat - natri)
Hoblen
Angit
Olivin Anoctit (fenspat - canxi)
Nhiệt độ cao
(kết tinh đầu tiên)

Nhiệt độ thấp
(kết tinh cuối cùng)
Dãy phản ứng
không liên tục
Dãy phản ứng
liên tục



II.3.3 Kiến trúc và cấu tạo của đá macma

- Kiến trúc là đề cập đến kích thước, hình dạng và sự phân bố của các hạt khống vật trong đá.
- Theo mức độ kết tinh, có thể chia ra 4 loại kiến trúc chính như sau :
1. Kiến trúc ẩn tinh :
o Các tinh thể q nhỏ khơng thể quan sát được bằng mắt thường và thường gặp ở các loại
đá phun trào.Các loại đá hạt cực nhỏ này thường liên quan với q trình núi lửa, vì sự
nguội lạnh tương đối nhanh xảy ra khi dung dịch nóng chảy trào lên mặt đất.
2. Kiến trúc hiển tinh
o Các tinh thể có thể nhìn thấy được và phân biệt được mức độ kết tinh bằng mắt thường.
Các đá xâm nhâp thường có kiến trúc loại này.
3. Kiến trúc pocfia
o Đá được tạo bởi các tinh thể có 2 kích cỡ khác nhau, tinh thể có kích cỡ lớn được bao
quanh bởi khối nền tinh thể hạt mịn.
4. Ki
ến trúc lỗ rỗng
o Bề mặt đá khi dung nham đơng cứng có nhiều lỗ rỗng.

II.3.4 Thế nằm của đá macma

- Thế nằm của đá cho biết hình dạng, kích thước và tư thế của khối đá trong khơng gian cũng

như mối quan hệ của các khối đá đó với nhau.
- Các dạng thế nằm của đá macma xâm nhập
o Dạng nền : khi khối đá có hình dạng khơng có qui tắc nhưng kích thước rất rộng lớn,
diện tích phân bố từ hàng trăm đến hàng ngàn km
2
và giới hạn dưới thường khơng xác
định được. Đá vây quanh tiếp xúc với dạng nền có đăc trưng là khơng bị biến đổi về thế
nằm.
Khoa Công Trình Tài liệu Địa chất công trình
Bộ Môn Kỹ thuật cơ sở GV: Phạm Thị Thùy An
Trang 12/67
o Dạng nấm : khi khối đá macma có hình nấm hoặc thấu kính dày, diện tích phân bố rộng
khoảng vài chục km
2
, các đá vây quanh nhất là ở phía trên bị uốn nếp theo hình dạng
nấm.
o Dạng lớp : để chỉ các khối đá được hình thành do các khe nứt của đá có độ dày nhỏ,
thường từ vài đến vài chục mét nhưng phạm vi phân bố rộng lớn, có thể tới vài trăm mét.
o Dạng mạch : được hình thành do macma xâm nhập và lấp đầy khe nứt giữa các mặt tầng
đá. Bề dày thay đổi từ vài centimét đến vài chục mét. Đá dạng mạch có nhiều nhánh, chỗ
tiếp xúc với đá vây quanh thường có khe nứt làm tăng tính thấm nước của đất đá.
- Các dạng thế nằm của đá macma phun trào
o Dạng lớp phủ : là dạng đá phun trào trên 1 diện tích rất rộng có thể tới hàng ngàn km
2
,
thường được hình thành do dung nham trào lên trên mặt đất theo các khe nứt kéo dài của
vỏ trái đất. sự trào dung nham thàh nhiều đợt có thể tạo lớp phủ làm nhiều tầng với bề
dày lớn.
o Dạng dòng chảy : hình thành do macma trào lên qua miệng núi lửa lấp đầy các khe nứt
và các khe rãnh của thung lũng. Đặc trưng của nó là chiều dài lớn hơn nhiều so với chiều

rộng và tùy thuộc vào độ nhớt của dung nham và hình dạng thung lũng.

II.3.5 Phân loại đá macma

- Dựa vào kiến trúc của đá macma người ta phân loại như sau :
o Khoáng vật sáng màu : các khoáng vật được thành tạo từ dãy phản ứng liên tục (feenspat
natri, fenspat canxi, octocla, thạch anh)
o Khoáng vật tối màu : các khoáng vật được thành tạo từ dãy phản ứng không liên tục –
khoáng vật Fe-Mg (olivin, augit …)
- Dựa vào thành phần khoáng vật người ta phân loại đá macma như sau :
o Đá axit : SiO
2
có thành phần chiếm đến 65-70%.
o Đá trung tính : SiO
2
có thành phần chiếm từ 52-65%.
o Đá bazơ : SiO
2
có thành phần chiếm từ 40-50%, nhưng chứa nhiều Fe và Mg
o Đá siêu bazơ : SiO
2
có thành phần rất ít, không quá 40%, nhưng lượng Fe và Mg rất
nhiều.

II.4. Đá trầm tích
II.4.1 Nguồn gốc đá trầm tích

- Đá trầm tích là những thể địa chất phát sinh ở bề mặt quả đất, thành tạo từ các sản phẩm
phong hóa, trải qua quá trình tích tụ lâu dài, phức tạp, chịu nhiều ảnh hưởng của các yếu tố
ngoại và nội động lực trong môi trường nước hoặc trong môi trường không khí.

o Quá trình hình thành vật liệu trầm tích : bao gồm 2 hình thức
 Phá hủy cơ học : do tác dụng của sự chênh l
ệch nhiệt độ, quá trình bào mòn và xâm
thực làm cho các đá bị vỡ vụn và có đặc điểm là không biến đổi về thành phần hóa
học của khoáng vật.
 Phá hủy sinh hóa : khi các đá biến đổi thành các hạt, phần nhỏ hơn bị phá hủy cơ học
nhưng thành phần hóa hcọ bị biến đổi, hình thcứ phá hủy này thường do tác dụng
hóa học của nước H
2
O, cacbonic CO
2
, oxi hay axit hữu cơ.

Vật liệu trầm tích → trầm tích → gắn ép → gắn kết → đá trầm tích
o Quá trình trầm tích : là quá trình khi vật liệu di chuyển đến một nơi khác sau đó lắng
đọng lại phụ thuộc vào loại vật liệu và phương thức vận chuyển (trọng lực, nước, gió…)
Khoa Công Trình Tài liệu Địa chất công trình
Bộ Môn Kỹ thuật cơ sở GV: Phạm Thị Thùy An
Trang 13/67
o Quá trình nén ép : xảy ra sau khi lắng đọng do tác dụng của các lớp ở phía trên nó làm
cho nó mất nước và giảm độ lỗ rỗng, những thay đổi này ban đầu ngay sau khi vật liệu
trầm tích lắng đọng cho tới khi vật liệu bắt đầu gắn kết lại tạo thành đá trầm tích.
o Quá trình tạo đá : là quá trình mà vật liệu được gắn kết lại do các vật liệu hòa tan ở các
lỗ rỗng của các vật liệu hay từ nơi khác chuyển đến khoảng trống giữa các hạt làm cho
chúng kết tủa ngưng keo gọi là xi măng. Ngoài ra dưới tác dụng của nhiệt độ và áp suất,
các tinh thể khoáng vật sẽ lớn dần lên gọi là quá trình kết tinh.
- Quá trình co dãn của đá do nhiệt độ thay đổi, do nước chảy phá vỡ và mọi hoạt động khác
làm cho đá vỡ vụn, các vật liệu này được nước mang ra lắng đọng ở sông suối, ở biển. Sau
quá trình trầm nén của lớp trên, sự kết gắn của các keo kết thiên nhiên sẽ thành tạo nên đá
trầm tích. Mặt khác, đá trầm tích còn được thành tạo do các quá trình lắng đọng của các

muối hòa tan.

II.4.2 Thành phần khoáng vật của đá trầm tích

- Thành phần vật chất của các sản phẩm phong hóa khác nhau tạo ra các đá trầm tích khác
nhau. Tuy nhiên, so với đá macma, thành phần hóa học và khoáng vật trong một số loại đá
trầm tích rất đơn giản.
- Thành phần khoáng vật chủ yếu
o Khoáng vật nguyên sinh : bao gồm các mảnh đá cũ hay các khoáng vật có được trong
quá trình phá hủy cơ học các đá cũ, phổ biến là thạch anh, fenspat, ziacon, tuamalin…
o Khoáng vật thứ sinh : là các khoáng vật đựoc hình thành từ các khoáng vật nguyên sinh
bị phân hủy hóa học như các khoáng vật sét.
o Khoáng vật tự sinh : bao gồm các khoáng vật được hình thành từ các dung dịch keo và
dung dịch thật, phần lớn các khoáng vật tự sinh là thành phần chính của các đá trầm tích
sinh hóa hoặc xi măng gắn kết phổ biến trong nhiều đá trầm tích vụn.
- Đối với đá trầm tích, ngoài thành phần khoáng vật ta cần chú ý tới các tạp chất và ximăng.
Sự có mặt của tạp chất có ý nghĩa quan trọng đối với trầm tích cacbonat, còn thành phần
ximăng có ý nghĩa lớn đối với trầm tích vụn

II.4.3 Kiến trúc và cấu tạo của đá trầm tích

a. Kiến trúc của đá trầm tích
- Kiến trúc của các hạt vụn
* Kích thước : >200mmm : kiến trúc đá hộc, đá dăm
200-20mmm : đá dăm, đá cuội
20-2mm : sỏi, sạn
2-0.05mm : cát
0.05-0.005mm : bụi
<0.005mm : sét
* Hình dạng :

 Góc cạnh : khi các hạt mới bị phá vỡ, chưa bị vận chuyển nên không bị tác động mài
mòn
 Nửa góc cạnh : là các hạt mới bị mài mòn ở sát góc do vận chuyển chưa xa
 Tròn cạnh : là các hạt bị dịch chuyển tương đối xa không còn góc ở các cạnh
 Rất tròn cạnh : khi mức độ mài mòn lớn do vận chuyển 1 khoảng rất xa hoặc do bị tái
trầm tích nhiều lần.
- Kiến trúc của ximăng gắn kết
 Xi măng lấp đầy : khi thành phần xi măng chiếm hết thể tích các lỗ rỗng các đá
Khoa Công Trình Tài liệu Địa chất công trình
Bộ Môn Kỹ thuật cơ sở GV: Phạm Thị Thùy An
Trang 14/67
 Xi măng tiếp xúc : phần xi măng gắn kết chỉ có ở nơi tiếp xúc giữa các hạt với nhau.
Kiểu xi măng này do sự rửa trôi các thành phần xi măng ở trong lỗ rỗng và loại đá này
gắn kết thiếu.
 Xi măng cơ sở : do thành phần xi măng trầm tích đồng thời cùng với hạt vụn nằm rời rạc
nhau và tỉ lệ ximăng lơn hơn hạt vụn nhiều lần. Kiểu xi măng này làm đá rất rắn chắc.
- Kiến trúc của đá trầm tích sinh hóa
 Kiến trúc của đá trầm tích sinh hoá ở dạng kiến trúc tinh thể do kết tủa từ môi trường
nước nên thường có kích thước rất nhỏ và các tinh thể sẽ lớn lên dưới tác dụng của áp
suất của các tầng bên trên.
 Trên cơ sở hình dạng của hạt có thể chia ra các loại : kiến trúc vô định hình, kiến trúc ẩn
tinh, kiến trúc tha hình, kiến trúc tự hình
b. Cấu tạo của đá trầm tích
 Cấu tạo khối : theo các phương, thành phần của các khoáng vật sắp xếp 1 cách đồng nhất
 Cấu tạo dòng : khi các hạt sắp xếp định hướng theo phương dòng chảy hoặc hướng gió
 Cấu tạo lớp (phổ biến) : là cấu tạo đặc trưng nhất của đá trầm tích. Các lớp có thành
phần (thành phần vật chất, độ hạt, cấu trúc, màu sắc) khác nhau và sắp xếp lên nhau
thường ở giữa các mặt lớp có liên kết yếu, có độ dày không đồng đều từ vài mét đến
hàng trăm mét. Trong tự nhiên thường gặp các kiểu phân lớp như : phân lớp nằm ngang,
phân lớp lượn sóng….

II.4.4 Thế nằm của đá trầm tích

- Thế nằm ngang của các lớp : thế nằm ban đầu của đá trầm tích là thế nằm ngang. Thế nằm
ngang thường gặp ở các lớp đá hình thành ở miền nền tức là những miền mà chuyển động
kiến tạo của vỏ TĐ yếu hoặc các lớp đá trầm tích trẻ vì các lớp đá này chưa trải qua chuyển
động kiến tạo đáng kể.
- Thế nằm nghiêng của lớp đá trầm tích có thể là thế nằm nguyên sinh tức là thế nằm nghiêng
được hình thành cùng với quá trình trầm tích. Do các lớp nằm nghiêng theo bề mặt địa hình
nghiêng sẵn ở nơi trầm tích, hoặc do các lớp trầm tích được hình thành đồng thời với quá
trình nâng lên hạ xuống của đáy trầm tích.
- Các yếu tố xác định thế nằm nghiêng
o Đường phương : là đường giao tuyến c
ủa mặt phẳng nằm ngang và bề mặt lớp đá, bề
mặt nằm ngang này là bề mặt tưởng tượng. Do có nhiều mặt nằm ngang nên sẽ có vô
số đường phương song song với nhau và ở các cao độ khác nhau.
o Góc phương vị đường phương : là góc hợp bởi phương Bắc cảu im địa từ và đường
phương theo thuận chiếu kim đồng hồ (hình vẽ)
o Đường dốc : là đường thẳng nằm trong bề mặt lớp đá vuông góc với đường phương
có chiều hướng về phía chân dốc của lớp đá
o Đường hướng dốc : là hình chiếu của đường dốc lên mặt phẳng nằm ngang và được
xác định bằng góc phương vị hướng dốc.
o Góc phương vị hướng dốc (α
hd
) : là góc hợp bởi hướng Bắc của kim địa từ và hương
1dốc theo chiều thuận kim đồng hồ
o Góc dốc : là góc hợp bởi đường dốc và hướng dốc.

II.4.5 Phân loại đá trầm tích

Vật liệu vụn → đá trầm tích vụn
Vật liệu keo
Vật liệu hoà tan
→ đá trầm tích sinh hoá
Khoa Công Trình Tài liệu Địa chất công trình
Bộ Môn Kỹ thuật cơ sở GV: Phạm Thị Thùy An
Trang 15/67
1. Đá trầm tích vụn gồm những vật liệu lắng đọng tại chỗ hoặc vận chuyển đi đến 1
nơi khác, sau đó được gắn kết lại bằng các loại ximăng gắn kết (Fe, Ca)
Trên cơ sở yếu tố độ hạt, người ta chia làm 3 nhóm vụn
 Đá vụn thô d>2mm : cuội kết, sỏi kết
 Đá vụn trung bình d=2-0.5mm : cát kết
 Đá vụn nhỏ d<0.05mm : bột kết
2. Đá trầm tích sét : Là sản phẩm của quá trình phong hoá các đá giàu khoáng vật
allumosilicat và chuyển thành các khoáng vật hoàn toàn mới. Trầm tích sét không
phải là sản phẩm của quá trình phong hoá cơ học cũng như không được lắng đọng
từ dung dịch thật hay do sự ngưng keo mà chúng thành tạo bằng con đường khác.
Đá sét chứa chủ yếu là các khoáng vật sét
 Đá sét Kaolint
 Đá sét Momonolit
 Đá sét Illit
3. Đá trầm tích sinh hoá : được thành tạo từ dung dịch thật hoặc dung dịch keo đôi
khi có sự tham gia trực tiếp hoặc gián tiếp của sinh vật. Phân loại dựa vào thành
phần hoá học của đá :
 Đá trầm tích cacbonat : đá vôi, đá đôlomit
 Đá trầm tích nhôm, silic

II.5. Đá biến chất
II.5.1 Nguồn gốc đá biến chất

- Đá biến chất được hình thành từ sự biến tính của đá mácma, đá trầm tích, thậm chí từ các đá
biến chất trẻ, do sự tác động của áp lực, áp suất cao và các chất có hoạt tính hoá học (nước
và axit cacbonic). Dưới sự tác động của các tác nhân biến chất, các thành phần của đá có thể
tái kết tinh ở trạng thái rắn và sắp xếp lại. Tác dụng biến chất không những có thể cải biến
cấu trúc của đá mà còn làm thay đổi thành phần khoáng vật của nó.
- Quá trình biến chất : có 3 tác nhân chính
o Nhiệt độ : là tác nhân cơ bản nhất của quá trình biến chất, tác dụng của nó là gây nên
những phản ứng giữa các khoáng vật, nâng cao hoạt tính hoá học của các khoáng vật
cũng như làm thay đổi tính chất vật lý của đá
o Áp suất: tác động của áp suất thì thay đổi tại các độ sâu khác nhau trong vỏ trái đất. Tại
độ sâu nhỏ, đá tương đối lạnh và giòn nên chúng có thể bị nứt nẻ và nghiền nhỏ khi chịu
áp suất cao. Tại độ sâu lớn hơn, đá mềm hơn nhiều do nhiệt độ cao. Dưới tác dụng của
áp suất, đá có xu hướng biến dạng do dòng dẻo. Trong vùng biến dạng dẻo, áp suất có
ảnh hưởng tới các loại khoáng vật mới hình thành. Điển hình là các nguyên tử bên trong
cấu trúc khoáng vật được sắp xếp chặt hơn khi khoáng vật kết tinh dưới áp suất cao.
o Dung dịch biến chất : trong quá trình biến chất thường có sự tham gia của các dung dịch
biến chất vì luôn thấy trong đá biến chất có nước và cacbonic, dung dịch này phân bố
trong khe nứt hoặc lỗ rỗng của khoáng vật có tác dụng mang đến hoặc mang đi các thành
phần vật chất làm cho hiện tượng biến chất xảy ra nhanh hơn.
- Các kiểu đá biến chất :
 Biến chất tiếp xúc : là sự biến đổi của các đá vây quanh khi tiếp xúc với khối macma
xâm nhập trong vỏ trái đất.
 Biến chất khu vực : là loại biến chất có đặc trưng là vùng đá biến đổi rộng hơn.
- Các nghiên cứu địa chất về đá biến chất cho biết hàm lượng khoáng vật của đá trong vùng
biến chất khu vực biến đổi một cách có hệ thống. Cùng đá ban đầu nhưng ở các múc độ biến
chất khác nhau có thể tạo ra các khoáng vật biến chất khác nhau

Khoa Công Trình Tài liệu Địa chất công trình
Bộ Môn Kỹ thuật cơ sở GV: Phạm Thị Thùy An
Trang 16/67

II.5.2 Thành phần khoáng vật của đá biến chất

- Thành phần khoáng vật của đá biến chất gần giống với thành phần khoáng vật của đá mac
ma. Trong chúng cũng phổ biến các loại khoáng vật như : piroxen, thạch anh, fenpat Ngoài
ra, có thể gặp các khoáng vật mà trong đá macma rất hiếm hoặc không có : granat, disten…
- Trong đá biến chất, đóng vai trò lớn là những khoáng vật mà ở trong đá macma là khoáng
vật thứ sinh như clorit, cacbonat…Các khoáng vật chứa nước, các hydrat keo sẽ bị mất nước
tạo thành các hợp chất đơn giản hơn, nó có xu hướng giảm thể tích (mất nước) vì vậytrọng
lượng riêng lớn hơn
- Nhìn chung các khoáng vật của đá biến chất có cường độ cao, nhưng không ổn định đối với
tác dụng phong hoá, một số khoáng vật do có tinh thể dạng tấm, dạng vảy hoặc có tính trơn
trợt đã làm giảm nhiều cường độ của đá biến chất.

II.5.3 Kiến trúc và cấu tạo của đá biến chất

- Kiến trúc kết tinh : ẩn tinh và hiển tinh. Các khoáng vật của đá ban đầu có thể được kết tinh
(trường hợp biến chất từ đá trầm tích gắn kết) hoặc tái kết tinh (đối với đá macma và trầm
tích hoá học).
- Kiến trúc milonit : do các đá cũ bị nghiền nát thành bột và sau đó được các khoáng vật khác
gắn kết lại. Loại kiến trúc này thường không ổn định với nước, khi gặp nước rất mau bị tan
rửa.
- Kiến trúc phiến : có khoáng vật trong đá biến chất định hướng song song nhau. Phân phiến
làm cho đá biến chất có đặc điểm dải hay lớp,và vì thế nó có hình thức giống với phân lớp
của đá trầm tích.
- Các loại cấu tạo của đá biến chất
o cấu tạo phân phiến : là cấu tạo khi khoáng vật sắp xếp theo dãy hay lớp có hình thức
giống như phân lớp của đá trầm tích. Cấu tão5 phân phiến thường liên quan đến biến
chất khu vực.
 cấu tạo phiến : là cấu tạo khi khoáng vật dạng vảy được sắp xếp theo phương
kéo dài của tinh thể vuông góc với phương áp lực

 cấu tạo gơnai : các khoáng vật dạng trụ, dạng tấm , dạng phiến được sắp xếp
thành các dãy riêng biệt, xen kẽ các dãy này có các khoáng vật dạng hạt.
o cấu tạo không phân phiến (khối) : đặc điểm của cấu tạo này là các khoáng vật phân
bố đồng đều không định hướng. Các khoáng vật này có ở kiểu biến chất khu vực do
thiếu các thành phần hoá học cần thiết làm cho các khoáng vật không thề kết tinh

II.5.4 Thế nằm của đá biến chất

Đá biến chất có dạng thế nằm giống với đá ban đầu đã tạo nên nó (dạng lớp của đá trầm
tích, dạng nấm, dạng mạch của đá macma…)
Đá biến chất tiếp xúc có dạng thế nằm riêng, nó thường ở dạng các vành đai có các múc
độ biến chất khác nhau bao quanh khối mac ma gây ra biến chất. Do đó nó có thể gây ra
sự không đồng nhất về tính chất vật lý và cơ học.

II.5.5 Phân loại đá biến chất

Dựa vào cấu tạo của đá và các thành phần khoáng vật, người ta phân ra các loại đá biến
chất sau :
- Đá biến chất có cấu tạo phiến :
 Đá phiến : đá phiếm biotit
Khoa Công Trình Tài liệu Địa chất công trình
Bộ Môn Kỹ thuật cơ sở GV: Phạm Thị Thùy An
Trang 17/67
 Đá gơnai : đá gơnai clorit
- Đá biến chất có cấu tạo khối :
 Đá quaczit : đá cát kết thạch anh biến chất tạo ra
 Đá hoa : đá vôi, dolomit biến chất tạothành

Khoa Công Trình Tài liệu Địa chất công trình
Bộ Môn Kỹ thuật cơ sở GV: Phạm Thị Thùy An

Trang 18/67

CHƯƠNG III : KIẾN TẠO VÀ ĐỊA MẠO

III.1. Các phương pháp xác định tuổi của đất đá
III.1.1 Thời gian địa chất

- Thời gian địa chất (tuổi của đất đá) : là khoảng thời gian từ khi đất đá được hình thành cho
đến nay
o Tuổi của đá macma : được tính từ khi dung nham nguội lạnh và đông cứng lại
o Tuổi của đá trầm tích : tính từ khi có sự trầm tích xảy ra (vì vậy đá trầm tích có tuổi trẻ
hơn khoáng vật tạo ra nó)
o Tuổi của đá biến chất : tính từ lúc các tác nhân biến chất bặt đầu tác dụng
o Đối với các hiện tượng địa chất : tuổi được tính từ khi các hiện tượng địa chất (thăng
trầm, uốn nếp, đứt gãy) đó bắt đầu tác dụng.
- Thời gian địa chất có thể được xác định trên 2 chỉ tiêu :
o Tuổi tuyệt đối : là số tuổi được xác định một cách chính xác thông qua các phương
pháp vật lý, hoá học, thí nghiệm các tính chất của đất đá để xác địh tuổi. Thực tế, việc
xác định tuổi tuyệt đối rất khó khăn và tốn kém
o Tuổi tương đối : là xét sự tương quan, quan hệ già trẻ giữa các đá với nhau bẳng việc
xét thế nằm cũng như mối quan hệ trước sau của các tầng đá và các hiện tượng địa
chất. Việc xác định tuổi tương đối của đất đá đơn giản và hiệu quả hơn

III.1.2 Phương pháp xác định tuổi tương đối

* Phương pháp đồng vị phóng xạ
- Cơ sở xác định : mỗi đơn vị phóng xạ phân huỷ theo một tốc độ không đổi. Tốc độ phân huỷ
phóng xạ được mô tả bằng chu kỳ bán rã (bán phân huỷ) tức là thời gian để phân huỷ ½ đối
với bất kì 1 đồng vị nhất định nào.
- Nguyên tắc : dựa vào sự có mặt của các nguyên tố phóng xạ hay các đồng vị phóng xạ của nó

để từ đó xác định thời gian phóng xạ, thời gian phá huỷ của nó. Người ta xét chu kỳ bán rã của
các nguyên tố phóng xạ đó, đồng thời là tuổi của đất đá. Đối với các loại đá cồ thì dùng các
nguyên tố phóng xạ có chu kì bán rã dài (Thori, Uran …), còn đối với các loại đá trẻ hơn thì
dùng các nguyên tố phóng xạ có chu kì bán rã ngắn hơn (Cacbon)
- Chu kì bán rã của các nguyên tố phóng xạ có trong đất đá :
K
40
Pb
87
U
235
U
238
C
14
(đồng vị mẹ)


1.3 tỷ năm 4.7 tỷ năm 0.7 tỷ năm 4.5 tỷ năm 5730 năm

Ar
40
Sr
87
Pb
207
Pb
206
N
14

(đồng vị con)
- Để xác định tuổi của đất đá cần phải đo được lượng đồng vị mẹ và lượng đồng vị con. Từ đó
xác định được thời gian bán rã. Để xác định được tuổi tuyệt đối người ta thực hiện công việc
đo lượng đồng vị bằng phổ kế khối lượng
- Quá trình phóng xạ của các nguyên tố phóng xạ trong tự nhiên với 1 tốc độ rất đều đặn và
không phụ thuộc vào điều kiện ngoại cảnh.

III.1.3 Phương pháp xác định tuổi tuyệt đối

* Phương pháp cổ sinh
- Là phương pháp xác định tuổi đất đá dựa vào các hoá thạch của sinh vật có trong đất đá
Khoa Công Trình Tài liệu Địa chất công trình
Bộ Môn Kỹ thuật cơ sở GV: Phạm Thị Thùy An
Trang 19/67
- Hoá thạch là các di tích (di thể) của các sinh vật sau khi chết, xác hoặc những dấu vết của các
hoạt động sống là những chứng cứ được lưu giữ lại , theo một thời gian xác của chúng bị phân
huỷ, chỉ những bộ phận cứng như vỏ cây, xương … được bao bọc bởi các trầm tích và trải qua
quá trình hoá thạch để trở thành đá, nhưng vẫn giữ lại những hình thái kết cấu hay các dấu vết
hoạt động của những sinh vật thời kì đó được bảo lưu.
- Phức hệ hoá thạch : 1 tổ hợp tự nhiên của tất cả các loại hoá thạch đặc trưng hoặc của một
nhóm hoá thạch riêng biệt gặp trong 1 phần hay toàn bộ 1 phân vị địa tầng.
- Phân vị địa tầng là 1 lớp địa tầng không bị gián đoạn và liên t
ục với nhau (có tính đồng nhất).
Trong mỗi phức hệ, hoá thạch thu được trong 1 địa tầng sẽ có những khoảng thời gian xuất
hiện và mất đi khác nhau. Dựa vào tập hợp các hoá thạch này để xác định tuổi tương đối của
đất đá
- Pp này thường áp dụng đối với các đá trầm tích vì các đá macma không hoá thạch (do đá
macma thành tạo trong điều kiện nhiệt độ cao nên các sinh vật không thể tồn tại bên trong
được), còn đá biến chất hay các đá trầm tích cổ thì các hoá thạch đã bị phân huỷ
* Phương pháp thạch học

- Cơ sở : so sánh thành phần thạch học (thành phần khoáng vật, thành phần hoá học, kiến trúc,
cấu tạo, thế nằm, …) ở các khu vực khác nhau. Nếu khu vực đó có đất đá giống nhau về thành
phần kiến trúc, cấu tạo và các đặc điểm khác thì có cùng 1 tuổi
- Pp này sử dụng hiệu quả nếu trong mặt cắt địa tầng chuẩn có các địa tầng được nghiên cứu kỹ
và để làm cơ sở cho việc so sánh với các tầng đá khác ở các mặt cắt khác nhau
- tầng đá chuẩn (mặt cắt địa tầng chuẩn) là 1 tập hợp đá phân tầng có những đặc trưng rõ ràng về
thạch học, khoáng vật … ổn định trong vùng địa lý và dễ dàng nhận biết trong mặt cắt địa chất
- pp ngày thường áp dụng cho đá macma và đá biến chất. tuy nhiên đối với đá trầm tích chưa tìm
thấy hoá thạch cũng có thể xác định tuổi bằng cách liên hệ với các tầng đá tương tự đã được xác
định tuổi ở nơi khác
* Phương pháp địa tầng
- Pp này dựa trên quan hệ thế nằm của các tầng đá với nhau để xác định tuổi tương đối của đất
đá và các hiện tượng địa chất khác
- Nguyên lý xếp chồng của đất đá : các tầng đá hình thành sau có tuổi ít hơn và nằm trên các
tầng đá hình thành trước
- Nguyên lý cắt nhau của đất đá : bất kì đá nào cắt hoặc xuyên qua tập đá thứ 2 thì cũng trẻ
hơn
đá bị cắt (dùng hữu ích để xác định tuổi của đá macma và đá biến chất)
- Đầu tiên, ta phải phân chia địa tầng. Tức là nghiên cứu, mô tả các đặc trưng của các lớp đá,
các tầng đá và mối quan hệ của chúng trong mặt cắt đang xét. Sau đó, chúng ta sẽ đối chiếu
trình tự địa tầng ở các mặt cắt khác nhau để xác lập mối quan hệ địa t
ầng
- Đối với đá trầm tích, khi chưa bị đảo lộn thế nằm, các tầng đá thành tạo sau sẽ nằm trên các
tầng đá thành tạo trước
- Đối với đá macma phun trào cũng xác định giống như các đá trầm tích
- Đối với đá macma xâm nhập, có thể dựa vào mối quan hệ với đá trầm tích vây quanh để xác
định tuổi. Đá xâm nhập cắt tầng đá trầm tích hoặc làm biến chất đá vây quanh thì có tuổi nhỏ
hơn. Nếu không có các hiện tượng trên thì đá macma xâm nhập có tuổi cổ hơn
- Đối với các hiện tượng địa chất như uốn nếp, đứt gãy, phong hoá … thì thông qua việc phân
tích mặt cắt địa chất , phân tích mối quan hệ của chúng đối với các tầng đá sẽ xác định được

giới hạn tuổi của chúng

III.1.4 Niên biểu địa chất

- Là 1 niên biểu thể hiện lịch sử phát triển địa chất, cổ sinh vật từ khi TĐ được hình thành cho
đến nay
Khoa Công Trình Tài liệu Địa chất công trình
Bộ Môn Kỹ thuật cơ sở GV: Phạm Thị Thùy An
Trang 20/67
- Niên biểu được chia thành các đại, kỷ, thế … tương ứng của các tập được hình thành trong đại,
kỷ, thế … là các giới, hệ , thống …
- Lịch sử phát triển của vỏ TĐ được chia ra làm 5 đại : đại Thái cổ, đại Nguyên sinh, đại Cổ
sinh, đại Trung sinh và đại Tân sinh
- Niên biểu địa chất không xác định chính xác tuổi địa chất bằng đơn vị thời gian mà chỉ nêu lên
trình tự già trẻ của các tầng địa chất

Thời gian bắt
đầu cách ngày
nay (tr.năm)
Đại Kỷ Thế
Kéo dài
(tr.năm)
Tân Sinh Đệ tứ Holoxen 0.01
1.6 Pleitoxen 1.6
Neôgen Plioxen 3.9
23.9 Mioxen 18.4
Paleogen Oligoxen 12.9
Eoxen 21.2
66.6 Paleoxen 8.6
144

Trung
sinh Kreta 77
208 Jura 64
245 Trias 37
286 Cổ sinh Permi 41
360 Cacbon 74
408 Devon 48
438 Silur 30
505 Ordovic 67
545 Cambri 40
900
Nguyên
sinh
nguyên sinh
muộn 355
1600
nguyên sinh
trung 700
2500
nguyên sinh
sớm 900
3900 Thái cổ 1400

III.2. Các giả thiết địa kiến tạo và ảnh hưởng của nó đến xây dựng công trình

- Hiện tượng kiến tạo : là hiện tượng xảy ra do nội động lực phát sinh trong vỏ trái đất làm thay
đổi cấu trúc các lớp đất đá cấu tạo nên vỏ trái đất, tách vỏ trái đất thành nhiều mảng và các
mảng này tương tác với nhau để tạo nên các dạng địa hình trên trái đất.
Khoa Công Trình Tài liệu Địa chất công trình
Bộ Môn Kỹ thuật cơ sở GV: Phạm Thị Thùy An

Trang 21/67
- Giả thiết địa kiến tạo : nêu lên nguồn gốc của các chuyển động kiến tạo, tác động của chúng
đối với sự hình thành và phát triển các biến dạng cấu tạo của TĐ trong không gian và thời
gian. Nguồn gốc các chuyển động kiến tạo có liên quan chủ yếu với các nhân tố và quá trình lý
hoá xảy ra bên trong TĐ mà khoa học chưa trực tiếp nghiên cứu được.
- Có thể đưa ra 2 giả thiết lớn : giả thiết động và giả thiết tĩnh
* Nhóm giả thiết tĩnh
 Nhóm giả thiết tĩnh (các dao động theo phương thẳng đứng) gọi là chuyển động thăng trầm
của vỏ TĐ. Dạng chuyển động này thường xảy ra dưới dạng các dao động nhẹ nhàng trên 1
phạm vi rộng của vỏ TĐ, và kết quả của nó làm biến đổi vị trí các lục địa và đại dương
 Khi bề mặt vỏ TĐ được nâng lên, biển rút ra nên lục địa được mở rộng. Ngược lại khi bề
mặt vỏ TĐ hạ thấp xuống, biển tràn vào lục địa làm thu hẹp phạm vi lục địa do vậy vị trí
của lục địa và đại dương từ trước đến nay đều cố định và không thay đổi
* Nhóm giả thiết động
 Cơ sở của giả thiết động là vỏ TĐ có khả năng trượt tự do trên móng của chúng. Vận động
của vỏ TĐ xảy ra chủ yếu theo phương nằm ngang và theo phương đứng chỉ là biến dị của
phương ngang.
 Lực tác dụng của theo phương ngang với cường độ mạnh làm cho đất đá trên bề mặt vỏ
TĐ bị xô đẩy theo ph
ương ngang làm cho đất đá bị nếp gấp hoặc bị đứt ra và dịch chuyển
thay đổi vị trí đi nơi khác. Kết quả của vận động ngang này thường tạo ra các dãy núi lớn
của thế giới.

III.2.1 Kiến tạo mảng

* Mô hình kiến tạo mảng:
- Thuyết kiến tạo mảng là một học thuyết theo cơ chế động. Thạch quyển của Trái đất được
phân ra 1 số mảng mà ranh giới giữa chúng là các đới tách giãn đại dương, nơi có hoạt động
kiến tạo, động đất, núi lửa mạnh nhất. Dọc theo ranh giới này xuất hiện các đứt gãy toác, đứt
gãy chờm, hoặc những dịch chuyển ngang.

* Mảng kiến tạo :
- Là một phần của thạch quyển.
- Bề mặt Trái Đất có thể chia ra thành bảy mảng kiến tạo chính và nhiều mảng kiến tạo nhỏ.
1. Mảng Thái Bình Dương
2. Mảng Âu - Á
3. Mảng Ấn - Úc
4. Mảng châu Phi
5. Mảng Bắc Mỹ
6. Mảng Nam Mỹ
7. Mảng Nam Cực
- Các mảng kiến tạo có độ dày khoảng 100 km (60 dặm) và bao gồm hai loại vật liệu cơ bản:
lớp vỏ đại dương và lớp vỏ lục địa. Nằm dưới chúng là một lớp tương đối dẻo của lớp phủ
được gọi là quyển mềm chuyển động liên tục. Lớp này trong lượt của mình lại có một lớp rắn
chắc hơn của lớp phủ nằm dưới nó.
- Thành phần của hai dạng lớp vỏ khác nhau một cách đáng kể. Lớp vỏ đại dương chủ yếu chứa
các loại đá bazan, trong khi lớp vỏ lục địa chủ yếu chứa các loại đá granit với tỷ trọng thấp có
chứa nhiều nhôm và điôxít silic (SiO
2
). Hai dạng này của lớp vỏ cũng khác nhau về độ dày,
trong đó lớp vỏ lục địa dày hơn một cách đáng kể.
- Sự chuyển động của quyển mềm làm cho các mảng kiến tạo bị chuyển động theo một tiến
trình gọi là sự trôi dạt lục địa, nó được giải thích bằng thuyết kiến tạo mảng. Sự tương tác giữa
các mảng kiến t
ạo đã tạo ra các dãy núi và núi lửa, cũng như tạo ra các trận động đất và các
hiện tượng địa chất khác.
Khoa Công Trình Tài liệu Địa chất công trình
Bộ Môn Kỹ thuật cơ sở GV: Phạm Thị Thùy An
Trang 22/67
- Ranh giới giữa các mảng kiến tạo không trùng với ranh giới các châu lục. Hiện nay người ta
biết rằng Trái Đất là hành tinh duy nhất trong hệ Mặt Trời có hiện tượng kiến tạo mảng, mặc

dù có một số giả thuyết cho rằng Hỏa Tinh có thể cũng đã từng có các mảng kiến tạo trong quá
khứ trước khi lớp vỏ của nó bị đông cứng lại tại chỗ.
III.3. Địa mạo, ảnh hưởng của địa mạo đến xây dựng công trình

- Địa mạo là địa hình của 1 khu vực xét trên các mặt nguồn gốc, hình thái và là 1 bộ phận cần
thiết của nghiên cứu ĐCCT
- Địa hình là 1 khái niệm được sử dụng để mô tả diện mạo bề mặt lớp vỏ cừng của TĐ. Nó là tập
hợp của các dạng địa hình như : đồi, sông, suối,….Và nhiệm vụ của địa mạo là phải giải thích và
phân loại các dạng địa hình và các tập hợp của chúng. Ngoài việc mô tả diện mạo của bề mặt
TĐ còn phải tìm hiểu nguồn gốc phát sinh và lịch sử ohát triển của nó.
- Dạng địa hình có thể nhô cao lên so với mặt ngang gọi là địa hình dương, hoặc có thể lõm xuống
gọi là địa hình âm.
- Các dạng địa hình cũng là những thành tạo có phát sinh, phát triển và cuối cùng thoái hoá để tạo
ra những dạng địa hình khác. Sự phát sinh, phát triển này phụ thuộc chặt chẽ vào 2 nhóm động
lực chủ yếu : nội lực và ngoại lực
 Nội lực : quá trình vận động kiến tạo của vỏ TĐ, các quá trình lý hoá trng lòng đất, hoạt
động của núi lửa, động đất và cấu trúc địa chất
 Ngoại lực : các tác nhân như gió, dòng chảy, sóng biển … cũng làm bào mòn và tạo nên
các dạng địa hình trên bề mặt TĐ
- Tuy là 2 quá trình luôn xảy ra song song nhau nhưng vai trò của nội lực mang tính chủ động, bởi
vì chính nội lực làm cho địa hình mấp mô không bằng phẳng, tạo ra những khối trồi lên hay
mảng hạ xuống (vực thẳm), trên đó quá trình chịu ảnh hưởng của nội lực sẽ phụ thuộc vào điều
kiện khí hậuđẩ giảm bớt dần sự mấp mô đó

III.4. Các dạng biến vị của vỏ TĐ

- Ta đã biết các dạng thế nằm của đất đá bao gồm thế nằm ngang, thế nằm nghiêng … Do các
chuyển động kiến tạo của vỏ TĐ, các đá trầm tích sau khi được hình thành đã bị thay đổi thế
nằm, từ thế nằm ngang chuyển sang thế nằm nghiêng, uốn nếp, đứt gãy
- Thế nằm ngang : thế nằm ban đầu của đất đá. Thế n

ằm ngang thường gặp ở những miền mà các
chuyển động kiến tạo của vỏ TĐ yếu hoặc lớp đá chưa trải qua các quá trình chuyển động kiến
tạo nào đáng kể
- Thế nằm nghiêng : thế nằm nghiêng của lớp đá có thể là thế nằm nguyên sinh (được hình thành
ngay từ ban đầu theo địa hình dốc). Để thể hiện vị trí của một lớp đ
á nằm nghiêng, cần xác định
các yếu tố thế nằm nghiêng của lớp đó
 đường phương – góc phương vị đường phương
 đường dốc – góc dốc
 đường hướng dốc – góc phương vị hướng dốc
* Thế nằm uốn nếp của lớp đá :
- Nếp uốn là những dạng uốn cong của các đá trầm tích hay đá phun trào chủ yếu sinh ra do kết
quả biến dạng dẻo của đá dưới tác dụng cảu các lực kiến tạo (chủ yếu là ép đẩy ngang)
- Nếp uốn được chia thành 2 dạng chính :
 Nếp uốn lồi : là dạng uốn cong của các lớp đá, hướng bề lồi lên phía trên. Vì thế ở phần
trong (phần nhân của nếp uốn lồi có các đá cổ nhất)
 Nếp uốn lõm : là dạng uố
n cong của các lớp đá, hướng bề lồi về phía dưới nên nhân của
nếp uốn lõm có các đá trẻ nhất
- Cấu trúc của uốn nếp
Khoa Công Trình Tài liệu Địa chất công trình
Bộ Môn Kỹ thuật cơ sở GV: Phạm Thị Thùy An
Trang 23/67
 Sườn của nếp uốn gọi là cánh (chú ý : đối với nhiều loại nếp uốn, cánh của nếp uốn vừa
thuộc nếp uốn lõm vừa thuộc nếp uốn lồi phía bên cạnh)
 Nơi uốn cong nhất tạo nên nếp lồi hay nếp lõm được coi là vòm của nếp uốn và đường nối
các điểm uốn cong đó gọi là đỉnh của nếp uốn (vì nơi đó có cao độ lớn nhất)
 Mặt phẳng chứa đỉnh của nếp uốn và phân nếp uốn thành 2 phần bằng nhau gọi là mặt trục
- Các dạng nếp uốn : (dựa vào độ dốc của cánh và của mặt trục nếp uốn so với mp nằm ngang)
 Nếp uốn thẳng đứng (nếp uốn cân) : các cánh của nếp uốn đều dốc về 2 phía. cả 2 cánh đều

có cùng độ dốc và mặt trục của nếp uốn hợp với phương ngang 1 goc vuông
 Nếp uốn nghiêng (nếp uốn không đối xứng) các cánh của nếp uốn cũng dốc về 2 phía
nhưng với góc dốc khác nhau. Do vậy, mặt trục nếp uốn cũng nghiêng 1góc <90
0
so với
mp nằm ngang.
 Nếp uốn nằm : các cánh và mặt trục của nếp uốn hầu như nằm ngang
 Nếp uốn đổ : các cánh và mặt trục của nếp uốn đều dốc về 1 phía
 Nếp uốn chúi đầu : thứ tự địa tầng bị đảo ngược
- Nguyên nhân :
 Khi lực ngang của chuyển động kiến tạo các lớp bị trượt theo bề mặt các lớp
 Tập hợp các đá bị dòn, nứt nẻ các đá ở vòm cũng tạo ra nếp uốn
 Trường hợp thành tạo nếp uốn cong có kèm theo sự chảy dẻo
* Thế nằm đứt gãy
- Dưới các lực tác dụng kiến tạo, trong đá xuất hiện các ứng suất vượt quá giới hạn bền của nó
làm cho các đá bị phá huỷ dòn hoặc dẻo. Khi phá huỷ dòn thì trong đá xuất hiện các mặt nứt
căng, các khối đá bị các mặt nứt phân chia có thể bị dịch chuyển dọc theo các mặt nứt
- Trường hợp các đá bị nứt và bị dịch chuyển các mặt nứt gọi là hiện tượng đứt gãy.
 Đứt gãy thuận : là những đứt gãy rong đá, mặt đứt gãy dốc về phía đá trượt xuống (đứt gãy
trượt theo hướng dốc có cánh trên có khuynh hướng di chuyển xuống dưới và cánh dưới
trồi lên )
 Đứt gãy nghịch : đứt gãy trượt theo hướng dốc có cánh trên di chuyển lên phía trên còn
cánh dưới dịch chuyển xuống dưới

Khoa Công Trình Tài liệu Địa chất công trình
Bộ Môn Kỹ thuật cơ sở GV: Phạm Thị Thùy An
Trang 24/67

CHƯƠNG IV : CÁC TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA ĐẤT ĐÁ

IV.1. Tính chất nước của đất đá
IV.1.1 Tính thấm

- Là sự vận động của chất lỏng trong môi trường lỗ rỗng hoặc khe nứt bảo hoà nước.
- Tính thấm của đất đá được xác định bằng hệ số thấm K (m/s, m/ngđ)
o Không thấm : sét, đá cứng không nứt nẻ (K < 0,001m/ngđ)
o Thấm yếu : sét pha cát, cát pha sét, cát mịn (K = 0,1 – 1 m/ngđ)
o Thấm tốt : cát nhỏ đến thô, sỏi, sạn (K = 1 – >100 m/ngđ)

IV.1.2 Tính mao dẫn

- Là hiện tượng nước dâng lên trong các lỗ rỗng nhỏ của đất đá do lực căng bề mặt tác động ở
những bề mặt phân cách giữa vật chất có trạng thái vật lý khác nhau (như giữa chất lỏng –
khí, rắn - lỏng)
- Biểu hiện của tính chất mao dẫn của đất : chiều cao cột nước có thể giữ được bởi lực mao
dẫn (sứ
c căng bề mặt) và lực dính do mao dẫn.
Sức căng bề mặt α (lực căng trên 1 đơn vị chiều dài cắt ngang bề mặt) có phương tiếp tuyến
với mặt căng nước.
θ : góc ướt (đặc trưng phân tử giữa nước và hạt rắn)
Lực kéo căng mặt nước 2πrα (do 2 lực tác dụng 2 bên thành của ống), chiếu lên phương
thẳng đứng có P = 2πrα.cosθ => chính lực kéo căng P này làm nước dâng lên trong ống
Trọng lực của cột nước trong ống làm kéo nước hạ xuống G = πr
2
.H
md
. ρ . g
r : bán kính ống mao dẫn
H
md

: chiều cao mao dẫn khi cân bằng
g : gia tốc trọng trường
ρ : khối lượng riêng của nước
chiều cao mao dẫn đạt giá trị cực đại khi P = G
=> 2πrα.cosθ = πr
2
.H
md
. ρ . g => chiều cao mao dẫn
gr
H
md

cos 2
ρ
θ
α
=
Từ công thức trên ta nhận thấy chiều cao mao dẫn phụ
thuộc vào bán kính ống, khối lượng riêng của chất lỏng
và vật liệu làm ống (vì góc ướt chịu ảnh hưởng của vật
liệu làm ống và loại chất lỏng)
độ cao mao dẫn của một số đất đá
đất đá H
md


cát trung 15-35
cát mịn 35-160
cát pha sét 100-150

sét pha cát 150-400
sét 400-500

Khoa Cơng Trình Tài liệu Địa chất cơng trình
Bộ Mơn Kỹ thuật cơ sở Chương I : Mở đầu
Trang 25 / 67
- Ảnh hưởng của mao dẫn : gây ẩm ướt cho cơng trình, tính chất cơ lý của đất đá giảm
xuống
- Ngun nhân: lực tương tác của nước và khí với các hạt đất, thể hiện ở sự tẩm ướt các
hạt đất, tạo nên trong các lỗ rỗng những mặt khum và một số hiện tượng khác. Chiều cao
dâng mao dẫn tỉ lệ nghịch, còn tốc độ dâng thì tỉ lệ thuận với đường kính các mao quản.
Trong đất sét dâng tới hàng mét, trong những loại đất khác, hàng centimét đến vài mét.

IV.1.3 Tính chứa nước của đất đá

+ Đất đá là một tập hợp các hạt khóang vật ở thể rắn, các lỗ rỗng chứa nước và khơng khí
- Thể rắn gồm các hạt khóang vật thường gọi là hạt đất. Tính chất của đất phần lớn phụ
thuộc vào độ lớn, hình dạng hạt và các thành phần khống vật khác của chúng
- Trong đất đá ở điều kiện tự nhiên lúc nào cũng chứa 1 lượng nước nhất định. Lượng
nước này là pha lỏng ở trong đất. Nước có tác dụng mạnh với các hạt khống vật
trong đất.
- Nếu các lỗ rỗng trong đất đá khơng chứa đầy nước thì khơng khí sẽ lấp đầy các chỗ
đó. Và khơng khí này chính là pha khí của đất đá.
+ Do vậy, để thuận tiện, người ta đưa ra mơ hình đất gồm 3pha được tách rời ra với các
lượng riêng biệt nhưng vẫn giữ được tỉ lệ chuẩn xác giữa chúng
Mơ hình đất chi tiết biểu thị các lượng thể tích và khối lượng khác nhau.

rắn
nước
không khí

Vh
Vn
Vk
Qh
Qn
khối lượng thể tích
V
r
Q
V
Q
k = 0

* Tính chất nước của đất đá được đánh giá bởi 2 chỉ tiêu
a/ Độ ẩm tự nhiên (W) : Độ ẩm tự nhiên của đất đá được biểu thị bằng tỉ số giữa khối
lượng nước chứa trong đất đá ở điểu kiện tự nhiên với khối lượng của hạt đất
%100.
h
n
Q
Q
W =

Q
n
: khối lượng nước có trong đất đá
Q
h
: khối lượng phần hạt rắn
b/ Độ bão hồ (G) : là tỉ số giữa độ ẩm tự nhiên và độ ẩm bão hồ (bão hồ khi nước

chiếm tồn bộ lỗ rỗng)
r
n
bh
tn
V
V
W
W
G ==

Dựa vào độ bão hồ nước để phân chia đất loại cát làm 3 loại :
đất hơi ẩm
5.00 ≤< G
đất ẩm
8.05.0 ≤< G

đất bão hòa 18.0 ≤< G

IV.1.4 Tính khơng ổn định với nước của đất đá (trương nở và co ngót)

a/ Tính trương nở :