THỰC tập THÍ NGHIỆM địa CHẤT CÔNG TRÌNH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT
CƠ SỞ ĐÀO TẠO THÁI NGUYÊN

THỰC TẬP THÍ NGHIỆM

ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH
Giảng viên: Đoàn Xuân Sơn
Bộ môn:
Cơ sở
Hệ đào tạo: Đại học chính quy
Cao đẳng chính quy
Ngành:
Công nghệ kỹ thuật xây dưng


GIỚI THIỆU MÔN HỌC
TÀI LIỆU THAM KHẢO:
– [1]. Trường Đại học Công nghệ GTVT, Bài giảng thí nghiệm ĐCCT
– [2]. Nguyễn Thị Bích Hạnh, Phạm Thái Bình, Lê Văn Hiệp (2014), Địa chất
công trình, NXB Giao thông Vận tải.
– [3]. GS.TS Vũ Công Ngũ – Ths. Nguyễn Thái, Thí nghiệm đất hiện trường
và ứng dụng trong phân tích nền móng, NXB KH và KT
– [4]. Trần Văn Việt, Cẩm nang dùng cho kỹ sư Địa kỹ thuật, NXB XD
THỜI GIAN HỌC (30 GIỜ):
PHẦN 1: NHẬN BIẾT KHOÁNG VẬT CHÍNH, CÁC LOẠI ĐẤT, ĐÁ DÙNG
TRONG XÂY DỰNG (3 GIỜ)
PHẦN 2: SỬ DỤNG BẢN ĐỒ ĐỊA CHẤT, ĐỊA HÌNH TRONG XÂY DỰNG
CÔNG TRÌNH (3 GIỜ)
PHẦN 3: KHẢO SÁT, LẬP BẢN VẼ ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH (24 GIỜ)
ĐÁNH GIÁ THEO THANG ĐIỂM 10:
+ ĐIỂM BÁO CÁO + CHUYÊN CẦN: 30%

+ ĐIỂM KIỂM TRA KẾT THÚC HỌC PHẦN (VẤN ĐÁP): 70%


NỘI DUNG BÁO CÁO THỰC TẬP THÍ NGHIỆM
ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH
PHẦN 1: LÝ THUYẾT
Trình bày những hiểu biết về một vấn đề lý thuyết Địa chất công trình
đã được học hay giới thiệu trong môn học theo yêu cầu.
PHẦN 2: HÌNH TRỤ HỐ KHOAN
Cho số liệu ghi chép hiện trường thí nghiệm SPT một hố khoan của
một công trình. Yêu cầu vẽ hình trụ hố khoan theo số liệu đã cho. (Vẽ
bằng tay trên giấy A4)
PHẦN 3: MẶT CẮT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH
Cho mặt bằng định vị hố khoan và các hình trụ hố khoan của một công
trình. Yêu cầu vẽ mặt cắt địa chất công trình. (Vẽ bằng tay trên giấy A3)


TRÌNH BÀY BÁO CÁO
+ Báo cáo viết tay trên giấy A4 và vẽ bằng tay trên giấy A4 và A3 (Không
chấp nhận báo cáo đánh máy, vẽ bằng máy).
+ Báo cáo đóng thành quyển theo thứ tự nội dung như sau:
- Phần 1: LÝ THUYẾT
Gồm 1 trang lót và không giới hạn số trang lý thuyết
- Phần 2: HÌNH TRỤ HỐ KHOAN
Gồm 3 trang: 1 trang lót, 1 trang số liệu ghi chép hiện trường SPT
(photo lại) và 1 bản vẽ A4 hình trụ hố khoan (vẽ bằng tay).
- Phần 3: MẶT CẮT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH
Gồm 6 trang (1 trang lót, 1 trang mặt bằng định vị hố khoan (photo lại),
3 trang số liệu hình trụ hố khoan (photo lại) và 1 bản vẽ A3 mặt cắt địa
chất công trình (Vẽ bằng tay).

+ Mỗi sinh viên viết 1 báo cáo theo số liệu được phân công.
+ Báo cáo được trình bày sạch, đẹp và đầy đủ nội dung theo đúng thứ tự.
Bản vẽ trình bày theo đúng mẫu, đúng tỷ lệ và sạch, đẹp.
+ Hạn nộp báo cáo trước ngày thi (vấn đáp) 2 tuần. Không nộp hoặc nộp
muộn đều không được thi và phải học lại.


PHẦN 1: NHẬN BIẾT KHOÁNG VẬT CHÍNH, CÁC
LOẠI ĐẤT ĐÁ DÙNG TRONG XÂY DỰNG
1.1. KHOÁNG VẬT
1.1.1. Khái niệm khoáng vật
Khoáng vật là những đơn chất hay hợp chất của các nguyên tố hóa học tự
nhiên hay các nguyên tố tự sinh đƣợc hình thành do các quá trình hoá lý
khác nhau của vỏ Trái Đất hay trên mặt đất.


- Kích thƣớc của khoáng vật rất khác nhau.
- Khoáng vật tồn tại ở thể khí, thể lỏng và phần lớn ở thể rắn có trạng thái
kết tinh.
- Có trên 2500 khoáng vật, trong đó có 450 khoáng vật thƣờng gặp trong tự
nhiên. Trong thành phần đất đá thƣờng gặp khoảng 50 khoáng vật.

- Khoáng vật có một giá trị thực dụng hết sức to lớn.
- Thành phấn khoáng vật quyết định các tính chất khác nhau và tính năng
xây dựng của đất đá.
1.1.2. Đặc tính khoáng vật
1.1.2.1. Trạng thái vật lý:
a) Khoáng vật kết tinh: có
hình dạng bên ngoài nhất định,
có tính chất đẳng hƣớng hay dị

hƣớng tùy theo cấu tạo mạng
không gian.


Khoáng vật Kim cương

Khoáng vật Graphit

b) Khoáng vật vô định hình: không có hình
dạng bên ngoài nhất định, có tính chất đẳng
hƣớng.

Khoáng vật opal


1.1.2.2. Hình dạng tinh thể
Theo hình dạng phát triển của khoáng vật trong không gian, chia thành 3
loại:
a) Loại hình phát triển theo một phương: tinh thể có hình trụ, hình que,
hình kim…
b) Loại hình phát triển theo hai phương: Tính thể có dạng tấm vẩy lá…
c) Loại hình phát triển theo ba phương: Tinh thể có dạng hạt, cục…

Thạch anh

Mica

Halit

1.1.2.3. Màu và vết vạch
+ Màu của khoáng vật do thành phần hoá học và các tạp chất trong nó
quyết định.

- Khoáng vật chứa nhiều Fe, Mg thƣờng có màu sẫm còn khoáng vật chứa
nhiều Si, Al thì có màu sáng.
- Khi lẫn các tạp chất, khoáng vật sẽ có màu khác nhau nhƣ thạch anh là
khoáng vật có nhiều màu: không màu, trắng sữa, hồng, tím, đen, vàng…


+ Vết vạch là khi vạch một khoáng vật lên tấm sứ nhám, chúng để lại vết
vạch có màu đặc trƣng cho bột khoáng vật ấy.
- Màu vết vạch và màu khoáng vật có thể giống nhau (manhetit cùng có
màu đen, thần sa cùng có màu đỏ…) hoặc có thể khác nhau (hematit có màu
vàng xám và vết vạch có màu đỏ, pritit màu vàng thau và vết vạch có màu
đen…)
1.1.2.4. Độ trong suốt và ánh
+ Độ trong suốt của khoáng vật là khả năng cho ánh sáng xuyên qua của
khoáng vật.
Độ trong suốt của khoáng vật đƣợc chia ra 3 loại: Trong suốt (thạch anh…),
bán trong suốt (calcite…) và không trong suốt (graphit…)


+ Ánh của khoáng vật là sự phản xạ màu sắc trên mặt khoáng vật khi ánh
sáng chiếu vào.
Ánh của khoáng vật tạo đá chia thành 2 loại:
- Ánh kim: là ánh của các kim loại điển hình nhƣ vàng, bạc, đồng, chì,
nhôm….
- Ánh phi kim: nhƣ ánh thủy tinh của thạch anh, calcite, fenpat,
anhidrit…, ánh xà cừ nhƣ mica…, ánh mỡ nhƣ talc…, ánh ađamantin nhƣ

kim cƣơng…

Pyrit có ánh kim

Calcite có ánh thủy tinh


1.1.2.5. Tính dễ tách (tính cát khai)
Tính dễ tách là khả năng tinh thể và các hạt kết tinh (mảnh của tinh thể) dễ
bị tách ra theo những mặt phẳng song song khi chịu tác dụng của ngoại lực.
Tính dễ tách của khoáng vật chia thành 4 mức độ sau:
+ Rất hoàn toàn: tinh thể có khả năng tách theo các mặt tách một cách dễ
dàng, tạo thành các tấm mỏng nhƣ khoáng vật mica…
+ Hoàn toàn: lấy búa đập nhẹ sẽ vỡ theo các mặt tƣơng đối phẳng, nhƣ
calcite…

Khoáng vật mica

Khoáng vật calcite


+ Trung bình: trên những mặt vỡ của tinh thể vừa thấy những mặt tách
tƣơng đối hoàn chỉnh, vừa thấy vết vỡ không bằng phẳng theo các phƣơng
khác nhau nhƣ pyroxen, amphibon…

+ Không hoàn toàn: khó thấy mặt tách mà thƣờng là vết vỡ không theo
quy tắc nào, ví dụ nhƣ thạch anh, olivin…vì vậy còn gọi là tính không tách
của khoáng vật.

Khoáng vật pyroxen

Khoáng vật olivin


1.1.2.6. Vết vỡ
Vết vỡ là mặt vỡ không theo quy tắc của khoáng vật khi bị đập vỡ.
Theo hình dạng vết vỡ, có thể chia thành 4 loại:

+ Vết vỡ phẳng: vỡ theo các mặt dễ tách
+ Vết vỡ dạng vỏ sò: vết vỡ tạo thành hàng loạt vòng cung nhỏ nhƣ vỏ sò,
ví dụ nhƣ vết vỡ của thạch anh
+ Vết vỡ nham nhở: bề mặt vết vỡ lởm chởm, không bằng phẳng, khó
chạm vào, ví dụ nhƣ vết vỡ của đồng, bạc.

+ Vết vỡ dạng đất: vết vỡ tựa nhƣ đất bột, ví dụ nhƣ vết vỡ của kaolinit.
1.1.2.7. Độ cứng

Độ cứng là khả năng chống lại tác dụng lực cơ học bên ngoài (khắc, vạch)
lên bề mặt của khoáng vật.


Bảng phân cấp độ cứng theo thang Mohs (1812)
Độ cứng
tƣơng đối
(tuyệt đối)
1 (1)
2 (2)
3 (9)
4 (21)
5 (48)

6 (72)
7 (100)
8 (200)
9 (400)
10 (1500)

Tên và công thức của khoáng vật
mẫu
Tan
Thạch cao
Canxit
Fluorit
Apatit
Octoclas
felspat
Thạch anh
Topaz
Corindon
Kim cƣơng

Đặc điểm độ cứng

Mg3(Si4O10)(OH)2
CaSO4.2H2O
CaCO3
CaF2
Ca5(PO4)3.F
K(AlSi3O8)

Rạch dễ dàng bằng móng tay

Rạch đƣợc bằng móng tay
Rạch dễ dàng bằng dao thép
Rạch bằng dao thép khi ấn nhẹ
Rạch bằng dao thép khi ấn mạnh
Làm xƣớc kính

SiO2
Al2(SiO-4)(F,OH)2
Al2O3
C

Rạch đƣợc kính theo mức độ tăng
dần

- Trong thang độ cứng Mohs, đầu nhọn của khoáng vật đứng sau có thể
vạch đƣợc tất cả các khoáng vật đứng trƣớc nó.
- Đá chứa khoáng vật có độ cứng cao thƣờng có độ bền lớn


1.1.2.8. Tỷ trọng
Tỷ trọng của khoáng vật phụ thuộc vào thành phần hóa học, cấu trúc của
tinh thể và thay đổi trong phạm vi khá lớn, các khoáng vật tạo đá có tỷ trọng
từ 2,5 đến 3,5. Theo tỷ trọng, khoáng vật đƣợc chia thành 3 nhóm:
+ Nhẹ: khi tỷ trọng < 2,5 nhƣ thạch cao, graphit…
+ Trung bình: khi tỷ trọng từ 2,5 đến 4 nhƣ canxit, thạch anh…
+ Nặng: khi tỷ trọng > 4 nhƣ pyrit, magnetit…
1.1.3. Phân loại khoáng vật và mô tả một số khoáng vật tạo đá.
1.1.3.1. Phân loại khoáng vật
+ Theo vai trò chủ yếu hay thứ yếu: tùy theo thành phần chiếm đa số hay
chỉ là một phần nhỏ mà chia ra thành khoáng vật tạo đá chính hay phụ.

+ Theo nguồn gốc hình thành: khoáng vật đƣợc chia thành khoáng vật
nguyên sinh đƣợc tạo thành do sự nguội lạnh của magma hay kết tủa từ
dung dịch và khoáng vật thứ sinh đƣợc tạo thành từ các khoáng vật nguyên
sinh khác.


+ Theo thành phần hóa học: các khoáng vật đƣợc chia thành từng lớp,
mỗi lớp lại chia thành nhiều nhóm.
1.1.3.2. Một số khoáng vật tạo đá chủ yếu
a) Lớp silicat là lớp khoáng vật lớn nhất và quan trọng nhất trong các
lớp khoáng vật tạo đá, chiếm khoảng 90% vỏ Trái Đất. Đặc trƣng của lớp
khoáng vật này là cấu trúc của gốc silicat, các khoáng vật trong nhóm này
đều chứa silic và ôxy, gồm 4 nhóm sau:
+ Nhóm alumosilicat (felspat): gồm plagioclas (felspat Na – Ca) và
orthorclas (felspat K)
+ Nhóm orthorsilicat: gồm olivin và topaz
+ Nhóm metasilicat: gồm pyroxen và amphibol
+ Nhóm silicat ngậm nước: gồm talc, khoáng vật sét (monmorilonit),
khoáng vật sét (kaolinit), mica đen (Biotit), mica trắng (muscovi), clorit


Khoáng vật nhóm alumosilicat
Tên
Plagioclas
(felspat Na
– Ca)
Orthorclas
(felspat K)

Tinh

thể

Màu

Ánh

Cát
khai

Độ
cứng

Tỷ
trọng

Tính
tan

(Na2O.Al2O3.6SiO2) và
(CaO.Al2O3.2SiO2)

dạng
tấm

trắng, trắng
xám xanh

thuỷ
tinh

hoàn
toàn

6 6,5

2,6 2,7

tan trong
axit

(K2O.Al2O3.6SiO2)

dạng
hạt, tấm
dày

hồng thịt,
trắng, xám

thuỷ
tinh

hoàn
toàn

2,6

không
tan trong
axit

Công thức

Khoáng vật Plagioclas

6 6,5

Khoáng vật Orthorclas


Khoáng vật nhóm orthorsilicat
Tên
Olivin

Topaz

Công thức

Tinh thể

2(Mg,Fe)O.SiO2

dạng hạt

Al2(F,OH)2SiO4

tập hợp
khối hạt

Khoáng vật Olivin

Màu

Ánh

xanh ôliu,
nâu
thuỷ tinh
xanh,
vàng,
hồng

thuỷ tinh

Cát khai

Độ cứng Tỷ trọng Tính tan

không hoàn
toàn

6,5 7

3,3 3,4

tan trong
H3PO4

hoàn toàn

8

3,4 3,6

,,

Khoáng vật Topaz


Khoáng vật nhóm metasilicat
Tên
Pyroxen

Amphibol

Đá chứa
khoáng vật
Augit,
Hypersten,
Enstatit
Horblend,
Tremolit,
Actinolit

Tinh thể

Màu

Ánh

Cát khai

Độ cứng

Tỷ trọng

Tính tan

dạng lăng
trụ ngắn

xanh, nâu,
đen

thuỷ
tinh

trung
bình

6,5

3,3 3,6

không tan
trong axit

dạng que,
tấm, sợi

nâu lục
nhạt, xanh
xám

thuỷ
tinh

hoàn
toàn

5,5 6

3,1 3,5

Khoáng vật Pyroxen

Khoáng vật Amphibol

,,


Khoáng vật nhóm silicat ngậm nước
Công thức

Tên
Talc

(3MgO.4SiO2.H2O)

Khoáng vật Sét

(Monmorilonit)

2MgO.Al2O3.4SiO2.nH2O

Khoáng vật Sét
(Kaolinit)

(Al2O3.2SiO2.2H2O)

Khoáng vật Talc

Tinh thể

Màu

dạng vảy trắng, xanh
lá, vảy nhạt, vàng
đặc xít
nhạt
vảy nhỏ,
tập hợp trắng xám
dạng đất
dạng tấm trắng đục,
vảy nhỏ vàng nhạt,
đặc xít
xám

Ánh
mỡ
thuỷ

tinh
ánh
đất

Cát
khai
rất
hoàn
toàn
rất
hoàn
toàn
rất
hoàn
toàn

Độ
Tỷ
Tính tan
cứng trọng

1,0

1 2

2,7

không tan
trong axit

tan một
2 2,5 phần trong
axit

1 2,5

Khoáng vật Kaolinit

2,6

tan trong
H2SO4


Khoáng vật nhóm silicat ngậm nước (tiếp)
Tên

Công thức

Tinh thể

Mica đen
(Biotit)

K2O.6(Mg,Fe)O.Al2O3.3Si tập hợp
O2.2H2O
dạng vảy

Mica trắng
(Muscovi)

K2O.3Al2O3.6SiO2.2H2O

Clorit

tấm, vảy,
lá

5(Mg,Fe)O.Al2O3.3SiO2.4
dạng tấm
H2O

Khoáng vật Biotit

Độ
cứng

Tỷ
trọng

Tính tan

rất hoàn
toàn

2

3

3 3,1

ít tan trong
HCl

xà cừ

rất hoàn
toàn

2

3

2,7 3,1

không tan
trong axit

thuỷ
tinh

hoàn
toàn

2 2,5 2,6 2,8

tan trong
H2SO4 đặc

Màu

Ánh

Cát
khai

xanh đen,
nâu sẫm

xà cừ

sáng, vàng,
không màu
xanh đến
xanh đậm

Khoáng vật Muscovit

Khoáng vật Clorit


b) Lớp oxyt và hydroxyt: gồm khoảng 200 khoáng vật, chiếm 17% trọng
lƣợng vỏ Trái Đất:
Khoáng vật lớp oxyt và hydroxyt
Tên

Công thức

Tinh thể

Màu

Ánh

Cát khai

Thạch
anh

(SiO2)

dạng hạt

trắng sữa,
không màu

thuỷ tinh

không hoàn
toàn

Opal

(SiO2nH2O)

dạng vô
định hình

trắng, vàng,
mỡ, xà cừ

xám

không hoàn
toàn

dạng tấm,
vảy

nâu đỏ, xám
đen

không cát
khai

Hematit

(Fe2O3)

Khoáng vật Thạch anh

kim loại

Khoáng vật Opal

Tỷ trọng

Tính
tan

2,6

-

5,5 6,5

1,9 2,3

-

5,5

4,9 5,3

-

Độ cứng
7

Khoáng vật Hematit


Khoáng vật lớp oxyt và hydroxyt (tiếp)
Tỷ
trọng

Tên

Công thức

Tinh thể

Màu

Ánh

Cát
khai

Corindon

(Al2O3)

tấm dày

xanh, nâu,
hồng

thuỷ tinh
mạnh

không
cát khai

(2Fe2O3.3H2O)

dạng hình lập
phƣơng

nâu sẫm,
nâu vàng

-

không
cát khai

5 5,5

3,3 4

-

(Fe3O4)

dạng hình lập
phƣơng

đen, đen sắt

-

không
cát khai

5,5 6

5,2

-

Limonit
Magnetit

Khoáng vật Corindon

Khoáng vật Limonit

Độ cứng
9

4

Tính
tan
-

Khoáng vật Magnetit


c) Lớp carbonat: gồm 80 khoáng vật, chiếm 1,7% trọng lƣợng vỏ Trái Đất.
Khoáng vật lớp carbonat
Tên

Công thức

Calcit

(CaCO3)

Đolomit

(CaCO3MgCO3)

Tinh thể

Màu

Ánh

tập hợp khối
trứng cá
tập hợp khối
hạt

trắng sữa,
không màu
xám, vàng
phớt lục

thuỷ
tinh
thuỷ
tinh

Khoáng vật Cancite

Cát
khai
hoàn
toàn

hoàn
toàn

Độ
cứng

Tỷ
trọng

3

2,7

3,5 4,5

2,8 2,9

Tính tan
tan trong axit

tan chậm
trong HCl

Khoáng vật Đolomit