Bài giàng địa chất công trình

LO
LO
À
À
I NG
I NG
Ư
Ư
Ờ
Ờ
I S
I S
Ố
Ố
NG V
NG V
À
À


X
X
Â
Â
Y D
Y D
Ự
Ự
NG C
NG C
Ô

Ô
NG TR
NG TR
Ì
Ì
NH
NH
Ở
Ở


ĐÂ
ĐÂ
U ?
U ?
CH
CH
ƯƠ
ƯƠ
NG I
NG I
Gi
Gi
Ớ
Ớ
I THI
I THI
Ệ
Ệ
U M

U M
Ô
Ô
N H
N H
Ọ
Ọ
C
C
TR
TR
Á
Á
I
I
Đ
Đ
Ấ
Ấ
T- H
T- H
À
À
NH TINH DUY NH
NH TINH DUY NH
Ấ
Ấ
T TRONG H
T TRONG H
Ệ

Ệ
M
M
Ặ
Ặ
T TR
T TR
Ờ
Ờ
I
I
C
C
Ó
Ó
T
T
Ồ
Ồ
N T
N T
Ạ
Ạ
I S
I S
Ự
Ự
S
S
Ố

Ố
NG
NG

Hệ mặt trời gồm có 9 hành tinh (sao) và nhiều tiểu hành tinh quay quanh mặt trời:
sao Thuỷ, sao Kim, Trái Đất, sao Hoả, sao Mộc, sao Thổ, sao Thiên Vương, sao hải
Vương và sao Diêm Vương.

Chỉ có trái đất có sự sống và con người là sinh vật cao cấp nhất trên Trái Đất.

Con người đã, đang và sẽ xây dựng nhiều công trình nhằm phục vụ cho đời sống
ngày càng phát triển của mình.

Các công trình xây dựng nằm trên mặt đất và trong lớp vỏ Trái đất nên chịu nhiều
tác động do biến vị của chúng.
Đ
Đ
Ặ
Ặ
C
C
Đ
Đ
i
i
Ể
Ể
M C
M C
Á

Á
C H
C H
À
À
NH TINH TRONG H
NH TINH TRONG H
Ệ
Ệ
M
M
Ặ
Ặ
T TR
T TR
Ờ
Ờ
I
I
16,4 ngày248 năm0,12-0,3Sao Diêm Vương
9
818 gi
ờ
165 năm3,88Sao H
ả
i Vương
8
1516 gi
ờ
84 năm4,1Sao thiên Vương

7
1810 gi
ờ
29 năm9,44Sao Th
ổ
6
1610 gi
ờ
12 năm11,27Sao M
ộ
c
5
225 gi
ờ
678 ngày0,52Sao Ho
ả
4
124 gi
ờ
365 ngày1,0Trái đ
ấ
t
3
0243 ngày255 ngày~1,0Sao Kim
2
059 ngày88 ngày0,38Sao Thu
ỷ
1
S
ố

v
ệ
tinhChu k
ỳ
quay
quanh b
ả
n thân
Chu k
ỳ
quay
quanh m
ặ
t tr
ờ
i
Đư
ờ
ng kính so
v
ớ
i Trái đ
ấ
t
Tên hành tinhTT
TR
TR
Á
Á
I

I
Đ
Đ
Ấ
Ấ
T C
T C
Ó
Ó
C
C
Ấ
Ấ
U T
U T
Ạ
Ạ
O NH
O NH
Ư
Ư
TH
TH
Ế
Ế
N
N
À
À
O ?

O ?
Kh
Kh
í
í
quy
quy
ể
ể
n
n
Nh
Nh
â
â
n trong (5100-6371km)
n trong (5100-6371km)

Nh
Nh
â
â
n l
n l
ỏ
ỏ
ng (2900-5100km)
ng (2900-5100km)
V
V

ỏ
ỏ
d
d
ư
ư
ớ
ớ
i( manti ) (900-2900km)
i( manti ) (900-2900km)
V
V
ỏ
ỏ
tr
tr
ê
ê
n ( Sima) (70-900km)
n ( Sima) (70-900km)
V
V
ỏ
ỏ
Tr
Tr
á
á
i
i

đ
đ
ấ
ấ
t (5-70km)
t (5-70km)
M
M
Ộ
Ộ
T S
T S
Ố
Ố


Đ
Đ
Ặ
Ặ
C
C
Đ
Đ
I
I
Ể
Ể
M V
M V

Ậ
Ậ
T L
T L
Ý
Ý
C
C
Ủ
Ủ
A TR
A TR
Á
Á
I
I
Đ
Đ
Ấ
Ấ
T
T

Khối lượng thể tích của các lớp đất đá tăng theo chiều sâu

Áp lực bên trong lòng đất tăng theo chiều sâu

Nhiệt độ trong lòng đất tăng theo chiều sâu. Nhiệt trong lòng đất sinh ra
do 2 nguồn :
 Do bức xạ từ Mặt trời- Thay đổi theo không gian và thời gian. Chỉ ảnh

hưởng trong một chiều sâu nhất định, dưới chiều sâu này không ảnh
hưởng , gọi là lớp thường ôn (15-40m; VN là 30m)
 Do các phản ứng hoá học và nhiệt hạch trong lòng đất. Đặc trưng quá trình
tăng nhiệt này bằng 2 khái niệm : địa nhiệt cấp: số mét xuống sâu để tăng
1 độ và Gradien địa nhiệt : số độ
o
C tăng lên khi xuống sâu 100m

Trọng trường và từ trường :
 Lực hút vào tâm trái đất, giá trị thay đổi do mật độ phân bố vật chất khác
nhau
 Từ lực giữa 2 cực. Từ tính thể hiện cao nơi có chứa nhiều quặng sắt
V
V
Ì
Ì
SAO PH
SAO PH
Ả
Ả
I NGHI
I NGHI
Ê
Ê
N C
N C
Ứ
Ứ
U V
U V

Ề
Ề
TR
TR
Á
Á
I
I
Đ
Đ
Ấ
Ấ
T ?
T ?

Các công trình được xây dựng trên hoặc trong lớp vỏ trái đất

Lòng đất, mặt đất luôn có nhiều biến đổi, làm ảnh hưởng tới bền vững của
công trình, những tác động từ trái đất có thể là :
 Sụp lở (Ground collapse)

Địa chấn (Earthquake)
 Núi lửa phun (Volcano)

Sóng thần (tsunami)
N
N
Ộ
Ộ
I DUNG V

I DUNG V
À
À
NHI
NHI
Ệ
Ệ
M V
M V
Ụ
Ụ
M
M
Ô
Ô
N H
N H
Ọ
Ọ
C
C
Đ
Đ
Ị
Ị
A CH
A CH
Ấ
Ấ
T C

T C
Ô
Ô
NG TR
NG TR
Ì
Ì
NH
NH

Nghiên cứu sự hình thành và biến đổi của các loại đất, đá trên
vỏ trái đất, từ đó xét tới các ảnh hưởng do sự biến động của
chúng tới sự ổn định các công trình xây dựng .

Nghiên cứu đặc tính và khả năng ứng dụng của các loại đất,
đá vào việc sản xuất vật liệu xây dựng và xây dựng công trình.

Nghiên cứu về sự hình thành, tồn tại và di chuyển của nước
dưới đất, các ảnh hưởng của chúng tới công trình xây dựng
cũng như khả năng khai thác nước ngầm như một tài nguyên
thiên nhiên.

Nghiên cứu các phương pháp khảo sát địa chất nhằm làm rõ
các đặc điểm của chúng từ đó ứng dụng vào thiết kế và xây
dựng công trình ổn định, bền vững.

Phần các tính chất cơ học của đá được nghiên cứu trong môn
“Cơ học đá” và phần nghiên cứu về các tính chất cơ học của
đất được nghiên cứu trong môn “Cơ học đất”
C

C
Á
Á
C PH
C PH
ƯƠ
ƯƠ
NG PH
NG PH
Á
Á
P NGHI
P NGHI
Ê
Ê
N C
N C
Ứ
Ứ
U
U
Đ
Đ
Ị
Ị
A CH
A CH
Ấ
Ấ
T C

T C
Ô
Ô
NG TR
NG TR
Ì
Ì
NH
NH
1. Phương pháp thực nghiệm hiện trường- phương pháp địa
chất học: đào hố, khảo sát vết lộ, khoan thăm dò, lấy mẫu
phân tích thực nghiệm.
2. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết : căn cứ các đặc tính của
đất đá, tính toán ra những yếu tố chưa biết như tính lún, tính
ổn định của công trình, tính lượng nước chảy vào hố móng…
3. Phương pháp nghiên cứu mô hình và tương tự địa chất: dựa
vào sự tương tự giữa các trường vật lý khác nhau mà có thể
thay thế môi trường địa chất của khu vực xây dựng bằng môi
trường vật lý có điều kiện tương tự nhưng đơn giản hay có
kích thước nhỏ hơn, như tải trọng lên công trình, áp lực nước
lên kết cấu…
4. Nghiên cứu địa chất phân ra
địa chất công trình
,
địa chất
khoáng sản
và
địa chất dầu khí

CH

CH
ƯƠ
ƯƠ
NG II
NG II
Đ
Đ
Ấ
Ấ
T
T
ĐÁ
ĐÁ
H
H
Ì
Ì
NH TH
NH TH
À
À
NH NH
NH NH
Ư
Ư
TH
TH
Ế
Ế
N

N
À
À
O ?
O ?
M
M
Ộ
Ộ
T S
T S
Ố
Ố


Đ
Đ
Ặ
Ặ
C T
C T
Í
Í
NH C
NH C
Ủ
Ủ
A KHO
A KHO
Á

Á
NG V
NG V
Ậ
Ậ
T
T
 Khoáng vật là hợp chất các nguyên tố hoá học tự nhiên hay
các nguyên tố tự sinh, được hình thành do các quá trình lý,
hoá khác nhau trong vỏ Trái Đất hay trên mặt đất.

Khoáng vật có thể ở thể khí, thể lỏng,hay thể rắn. Đa số
các khoáng vật ở thể rắn và kết tinh. Người ta đã biết trong
tư nhiên có khoảng hơn 3000 khoáng vật, nhưng trong đó
chỉ có khoảng 50 khoáng vật tham gia vào thành phần
chính của đá, gọi là khoáng vật tạo đá.
 Cáckhoáng vật tạo đámácma chủ yếu:thạch anh, fenspat,
mica…và khoáng vật màu: amphibol, pyroxen, olivin…

Tính dễ tách (cát khai): có thể rất hoàn toàn (mica), hoàn
toàn(dùng búa đập nhẹ khoáng vật vỡ theo các mặt phẳng),
trung bình, không dễ tách và rất khó tách.
 Độ cứng: khả năng chống lại tác dụng cơ học bên ngoài lên
bề mặt của khoáng vật ( 10 cấp độ từ Talc -> Kim cương)

Tỷ trọng: Nhẹ < 2,5 (thạch cao), trung bình 2,5-4 (thạch anh,
Calcit), nặng > 4 (pyrit, magnetit). Trung bình khoáng vật có
tỷ trọng 2,5-3,5.
H
H

Ì
Ì
NH
NH
Ả
Ả
NH V
NH V
Ề
Ề
M
M
Ộ
Ộ
T S
T S
Ố
Ố
KHO
KHO
Á
Á
NG V
NG V
Ậ
Ậ
T
T
Th
Th

ạ
ạ
ch anh
ch anh
Muscovit
Muscovit
Flourit
Flourit
H
H
ì
ì
nh
nh
ả
ả
nh v
nh v
ề
ề
t
t
í
í
nh c
nh c
á
á
t khai c
t khai c

ủ
ủ
a kho
a kho
á
á
ng v
ng v
ậ
ậ
t
t

Ho
Ho
à
à
n to
n to
à
à
n Kh
n Kh
ô
ô
ng ho
ng ho
à
à
n to

n to
à
à
n Kh
n Kh
ó
ó
t
t
á
á
ch R
ch R
ấ
ấ
t kh
t kh
ó
ó
t
t
á
á
ch
ch
(mica) (Halit) (Octocla) (Manhetit)
(mica) (Halit) (Octocla) (Manhetit)
C
C
Á

Á
C LO
C LO
Ạ
Ạ
I
I
ĐÁ
ĐÁ
ĐÁ
ĐÁ


MACMA
MACMA
ĐÁ
ĐÁ


TR
TR
Ầ
Ầ
M T
M T
Í
Í
CH
CH
ĐÁ

ĐÁ


Bi
Bi
Ế
Ế
N CH
N CH
Ấ
Ấ
T
T
MAGMA PH
MAGMA PH
Ú
Ú
N XU
N XU
Ấ
Ấ
T
T
Tạo thành do sự đông cứng của dòng dung nham nóng chảy phun ra từ
lòng đất.
Đá phun trào được tạo ra trên mặt đất, do nguội nhanh và áp suất thấp
nên không kết tinh, có nhiều lỗ rỗng (bazan, đá bọt)
Sự nguội nhanh làm co thể tích và phát sinh nứt, dạng cột, dạng nêm,
dạng hình cầu…không phân cách khối đá mà chỉ làm giảm độ bền

MAGMA X
MAGMA X
Â
Â
M NH
M NH
Ậ
Ậ
P
P
Khi dung nham nóng chảy không phun trào ra bề mặt, chúng bị nén ép và
nguội đi trong lòng đất, gọi là magma xâm nhập.
Đá xâm nhập được tạo thành trong điều kiện áp suất cao, đông cứng từ từ
nên các khoáng vật có điều kiện kết tinh, tạo nên đá kết tinh hoàn toàn, ở
dạng khối, chặt sít và ít khe nứt (granit, gabro…)
Thế nằm thường là dạng nền, không xác định được chân, có chiều dài,
chiều rộng rất lớn. Các nhánh của thể nền gọi là dạng cán
C
C
Á
Á
C
C
Đ
Đ
Ặ
Ặ
C T
C T
Í

Í
NH C
NH C
Ủ
Ủ
A
A
ĐÁ
ĐÁ
MAGMA
MAGMA
1. Thành phần khoáng vật: Khoáng vật chủ yếu gồm felspat, amphibol,
pyroxen, thạch anh và mica. Ngoài ra còn chia thành đá sẫm màu
(amphibol,pyroxen,olivil…) và đá sáng màu (thạch anh, felspat, granit)
2. Kiến trúc: chia ra theo mức độ kết tinh, theo kích thước hạt và theo mức
độ đồng đều của hạt.
3. Cấu tạo: có cấu tạo khối, cấu tạo dải, cấu tạo chặt sít, cấu tạo lỗ rỗng và
cấu tạo hạnh nhân(lỗ rỗng lấp đầy bằng khoáng vật thứ sinh)
4. Thế nằm: Dạng nền, dạng cán (nhánh), dạng nấm, dạng lớp phủ và dạng
vòm phủ
5. Phân loại một số magma chính :

Magma axit : Granit, Porphyr thạch anh
 Magma trung tính : Syenit, Pocphyr orthoclas, Điorit…
 Magma bazơ : Gabro, Điabas, Bazan
Đ
Đ
Ặ
Ặ

C
C
Đ
Đ
i
i
Ể
Ể
M C
M C
Ủ
Ủ
A
A
ĐÁ
ĐÁ
TR
TR
Ầ
Ầ
M T
M T
Í
Í
CH
CH
Các loại đá trên mặt đất bị gió, nước, nhiệt độ,
sinh vật, hoá chất làm cho tơi vụn, bào mòn rửa trôi
và lắng đọng. Dưới áp lực của nước hay các lớp
bên trên nén lại, gắn kết thành đá trầm tích.

Đá trầm tích chỉ chiếm 5% khối lượng vỏ Trái
Đất nhưng bao phủ 75% diện tích mặt đất, chiều
dày mọi chỗ không giống nhau.
Thành phần đá trầm tích gồm khoáng vật và chất
gắn kết.

Khoáng vật gồm thạch anh,felspat, miaca và một
số khoáng vật thứ sinh như cancit, thạch cao…
 Chất gắn kết thường là silic, carbonat,sét, hợp
chất chứa sắt.
Kiến trúc đa dạng: khối (tảng), sỏi, cuội, cát,
bụi…
Cấu tạo chủ yếu dạng lớp hay dòng và thường
có độ xốp lớn nên dễ thấm nước hoặc chứa nước.
Trong đá trầm tích thường có hoá thạch, nhờ đó
xác định được niên đại của lớp.
TH
TH
Ế
Ế
N
N
Ằ
Ằ
M C
M C
Ủ
Ủ
A
A

ĐÁ
ĐÁ
TR
TR
Ầ
Ầ
M T
M T
Í
Í
CH
CH
Khi hình thành, do lắng đọng nên các lớp
đá trầm tích có thế nằm ngang.
Do quá trình vận động của vỏ Trái đất, các
lớp này có thể bị trồi lên hay thụt xuống tạo
thành các lớp đá nằm nghiêng.
Để xác định vị trí và thế nằm của lớp đá,
dùng các khái niệm sau :
 Đường phương là đường giao giữa mặt
lớp đá với mặt phẳng nằm ngang. Góc hợp
bởi đường phương với phương Bắc gọi là
góc phương vị.
 Đường thẳng nằm trong mặt phẳng lớp đá,
vuông góc với đường phương gọi là đường
hướng dốc, góc hợp với hình chiếu của nó
trên mặt phẳng nằm ngang gọi là góc dốc.
ĐÁ
ĐÁ

TR
TR
Ầ
Ầ
M T
M T
Í
Í
CH C
CH C
Ơ
Ơ
H
H
Ọ
Ọ
C
C
Tạo thành từ những sản phẩm phá huỷ của đá
macma, đá biến chất và trầm tích đã có trước đó.
Chúng là những mảnh vụn gắn kết với nhau, tuỳ
theo kích thước cỡ hạt mà chia ra :

Cuội kết: các hạt cuối gắn lại bằng CaCO
3
, silic
hoặc sét

Cát kết: các hạt cát gắn kết bởi sét, silic, vôi.
Theo thành phần khoáng vật chia thành cát kết

thạch anh, cát kết silic hay felspat.

Bột kết (aleurolit): chủ yếu là trầm tích lục địa
do sét pha hay cát pha tạo thành. Nếu chất kết
dính kém bền thì dễ bị phong hoá

Sét kết(argilit): được gắn kết bằng silic nên độ
bền cao. Khi bị phân lớp gọi là phiến sét. Khi bị
thấm nước độ bền giảm đi rất nhiều.
ĐÁ
ĐÁ
TR
TR
Ầ
Ầ
M T
M T
Í
Í
CH HO
CH HO
Á
Á
H
H
Ọ
Ọ
C
C
Do sự lắng đọng của các chất kết tủa bởi

các phản ứng hoá học do khí CO
2
trong tự
nhiên. Một số đá trầm tích hoá học:

Đá vôi cancit: thành phần chính là CaCO
3

có màu trắng xám. Dùng cho nung vôi hay
sản xuất xi măng.

Đá vôi Đolomit: tạo thành thừ đolomit,
thạch cao, màu trắng đục. Cấu trúc dạng
hạt, độ bền cao, thường dùng trong XD

Thạch cao: gồm những khoáng vật có
thành phần hoá học là CaSO
4
.H
2
O, màu
trắng, độ bền thấp.Thường làm phấn, đắp
tượng.

Muối mỏ (NaCl hay KCl): màu trắng đục,
dễ tan trong nước.
ĐÁ
ĐÁ
TR
TR

Ầ
Ầ
M T
M T
Í
Í
CH H
CH H
Ữ
Ữ
U C
U C
Ơ
Ơ
Hình thành do tích tụ các di tích động thực vật.
Có thể kể đến :
 Đá vôi : có nguồn gốc vỏ sò, vỏ ốc hay san hô.
Nhiều rạn san hô lớn tạo thành các đảo san hô
( có dạng vành khuyên, trăng khuyết)
 Đá từ xác thực vật như than bùn, than đá
Hầu hết các đá trầm tích hưu cơ có độ rỗng lớn,
ngậm nước cao, cường độ thấp. Những đá trầm
tích hưu cơ thực vật có khả năng cháy, sinh
nhiệt