Nghiên cứu tính toán ứng xử của đập đất do tải trọng động đất áp dụng cho đập đất của thủy điện thượng kon tum

..

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------------------

NGUYỄN THÀNH HƢNG

NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN ỨNG XỬ CỦA ĐẬP ĐẤT
DO TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT – ÁP DỤNG CHO
ĐẬP ĐẤT CỦA THỦY ĐIỆN THƢỢNG KON TUM

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY

Đà Nẵng - Năm 2018


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------------------

NGUYỄN THÀNH HƢNG

NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN ỨNG XỬ CỦA ĐẬP ĐẤT
DO TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT – ÁP DỤNG CHO
ĐẬP ĐẤT CỦA THỦY ĐIỆN THƢỢNG KON TUM

Chun ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy
Mã số: DDK 60580202

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. TS. NGUYỄN VĂN HƯỚNG

Đà Nẵng - Năm 2018


LỜI CAM ĐOAN
Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả
nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai cơng bố trong bất kỳ cơng trình
nào khác; riêng tài liệu tham khảo được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham
khảo đúng quy định.
Tác giả luận văn

Nguyễn Thành Hƣng


MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
1. Lý do chọn đề tài....................................................................................................1
2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu ........................................................................2
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ........................................................................2
4. Phƣơng pháp nghiên cứu ......................................................................................2
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ..............................................................................2
6. Cấu trúc luận văn ..................................................................................................2
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN .........................................................................................3
1.1. Khái quát chung về động đất .............................................................................3
1.1.1. Vị trí Trái Đất ...............................................................................................3

1.1.2. Hình dạng và kích thước Trái Đất ..............................................................3
1.1.3. Cấu trúc Trái Đất .........................................................................................3
1.1.3.1. Vỏ Trái Đất (Crust) ................................................................................4
1.1.3.2. Lớp Manti (Mantle) ................................................................................4
1.1.3.3. Nhân trái đất (Core) ...............................................................................5
1.1.4. Khái quát chung về động đất .......................................................................5
1.1.4.1. Định nghĩa động đất ...............................................................................5
1.1.4.2. Nguyên nhân gây ra động đất ................................................................6
1.1.4.3. Sóng động đất (Seismic waves) ..............................................................7
1.1.4.4. Các đặc trưng cơ bản của động đất .......................................................9
1.1.4.5. Cấp động đất ........................................................................................11
1.2. Đặc điểm của động đất .....................................................................................12
1.2.1. Đặc điểm chung của động đất....................................................................12
1.2.2. Đặc điểm động đất ở Việt Nam ..................................................................12
1.2.3. Các trận động đất điển hình ở Việt Nam...................................................13
1.2.4. Phân vùng động đất ở Việt Nam ................................................................ 15
1.3. Ảnh hƣởng của động đất đến đập đất ............................................................16
1.4. Tổng quan về các nghiên cứu ảnh hƣởng của động đất đến đập đất và các
mơ hình tính tốn .....................................................................................................17
1.4.1. Tổng quan về các nghiên cứu ảnh hưởng của động đất đến đập đất ......17
1.4.2. Tổng quan về các mơ hình tính tốn động đất cho đập đất .....................19
1.5. Kết luận .............................................................................................................20


CHƢƠNG 2
ỨNG XỬ CỦA ĐẬP ĐẤT DƢỚI TÁC ĐỘNG CỦA ĐỘNG ĐẤT ........................21
2.1. Đặt vấn đề ..........................................................................................................21
2.2. Phƣơng pháp tính tốn ....................................................................................21
2.2.1. Phương pháp tính tốn tĩnh .......................................................................21
2.2.2. Phương pháp tính tốn động .....................................................................22

2.2.2.1. Phương pháp giải tích ..........................................................................23
2.2.2.2. Phương pháp phổ ứng xử .....................................................................23
2.2.2.3. Phương pháp phân tích theo lịch sử thời gian .....................................27
2.2.2.4. Phương pháp tải trọng ngang thay thế.................................................28
2.2.2.5. Phương pháp động lực .........................................................................29
2.2.2.6. Phương pháp ngẫu nhiên .....................................................................29
2.3. Hiện tƣợng hóa lỏng do động đất ....................................................................30
2.3.1. Giới thiệu chung .........................................................................................30
2.3.2. Cơ chế hình thành hóa lỏng ......................................................................32
2.3.2.1. Hóa lỏng dạng dịng chảy.....................................................................32
2.3.2.2. Hóa lỏng do tính lưu động chu kỳ ........................................................32
2.3.3. Hóa lỏng nền ..............................................................................................33
2.4. Phân tích lực động đất theo phƣơng pháp phần tử hữu hạn .......................33
2.4.1. Khái quát chung về phương pháp PTHH .................................................33
2.4.2. Nội dung cơ bản của phương pháp PTHH ...............................................34
2.4.3. Điểm chung ứng dụng phương pháp PTHH để gải bài toán kết cấu ......35
2.4.3.1. Ẩn số của bài toán kết cấu ....................................................................35
2.4.3.2. Điều kiện biên của bài toán ..................................................................36
2.4.3.3. Các bước cơ bản giải bài toán theo phương pháp PTHH ...................36
2.4.3.4. Tiêu chuẩn tiếp cận tốt nhất giữa hàm xấp xỉ chuyển vị với hàm chuyển
vị thực ................................................................................................................37
2.4.4. Phân tích lực động đất theo phương pháp PTHH đối với đập đất ..........38
2.4.4.1. Sơ đồ tính tốn ......................................................................................38
2.4.4.2. Hệ tọa độ, hàm nội suy .........................................................................38
2.4.4.3. Phương trình cơ bản.............................................................................42
2.4.4.4. Giải bài tốn phụ thuộc vào thời gian..................................................46
2.5. Kết luận .............................................................................................................48


CHƢƠNG 3

ÁP DỤNG TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH CHO ĐẬP ĐẤT CỦA THỦY ĐIỆN
THƢỢNG KON TUM DO ẢNH HƢỞNG CỦA ĐỘNG ĐẤT ...............................49
3.1. Thực tế phân tích động đất trong thiết kế đập đất ở Việt Nam ...................49
3.2. Hƣớng tiếp cận và mơ phỏng q trình tính tốn của đề tài........................50
3.3. Dữ liệu động đất và trƣờng hợp tính tốn .....................................................51
3.3.1. Phân vùng gia tốc nền ................................................................................51
3.3.2. Đỉnh gia tốc nền .........................................................................................52
3.3.3. Gia tốc lịch sử thời gian .............................................................................52
3.3.4. Trường hợp tính tốn .................................................................................55
3.4. Giới thiệu về Đập đất của Thủy điện thƣợng Kon Tum ...............................55
3.4.1. Tổng quan về Dự án thủy điện thượng Kon Tum.....................................55
3.4.2. Mô tả đập đất của cơng trình thủy điện thượng Kon Tum .......................55
3.4.3. Tài liệu địa chất nền và đất đắp đập ..........................................................56
3.4.4. Kết quả tính tốn theo hồ sơ thiết kế được duyệt ......................................57
3.5. Kết quả nghiên cứu tính tốn của đề tài.........................................................57
3.5.1. Kết quả bài tốn phân tích thấm ................................................................ 58
3.5.2. Kết quả bài tốn phân tích động đất ..........................................................59
3.5.2.1. Kết quả bài toán tĩnh ............................................................................59
3.5.2.2. Kết quả bài toán động ..........................................................................61
3.5.3. Kết quả tính tốn ổn định ..........................................................................65
3.5.3.1. Kết quả tính tốn ổn định - Bài tốn tĩnh: ...........................................65
3.5.3.2. Kết quả tính toán ổn định - Bài toán động: ..........................................66
3.6. Đánh giá và phân tích kết quả .........................................................................69
3.6.1. Khả năng hóa lỏng nền ..............................................................................69
3.6.2. Chuyển vị ....................................................................................................70
3.6.3. Ổn định đập đất ..........................................................................................70
3.7. Kết luận .............................................................................................................71
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................................................72
1. Kết luận ................................................................................................................72
2. Kiến nghị ..............................................................................................................72

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................73


NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN ỨNG XỬ CỦA ĐẬP ĐẤT
DO TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT – ÁP DỤNG CHO
ĐẬP ĐẤT CỦA THỦY ĐIỆN THƢỢNG KON TUM
Học viên: Nguyễn Thành Hưng
Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy
Mã số: DDK 60580202 Khóa: 33 Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN
Tóm tắt - Nghiên cứu ảnh hưởng của động đất đến hệ số ổn định, khả năng hóa
lỏng nền, biến dạng, xói ngầm trong thiết kế đập đất là một vấn đề hết sức cần thiết.
Đặc biệt, trong lĩnh vực xây dựng công trình Thủy Lợi - Thủy Điện ở nước ta hiện nay
thì vấn đề nghiên cứu ảnh hưởng của động đất đến cơng trình dường như chưa được
quan tâm đúng mức. Trong luận văn thạc sỹ này, tác giả ứng dụng Bộ phần mềm GeoSlope bao gồm Seep/W, Quake/W và Slope/W để tính tốn, nghiên cứu hệ số ổn định,
khả năng hóa lỏng nền trong trường hợp xảy ra động đất cho cơng trình Thủy Điện
thượng Kon Tum theo phương pháp lịch sử thời gian. Kết quả nhận thấy phần mềm
Geo-Slope cho phép tính tốn hệ số ổn định và đánh giá khả năng hóa lỏng nền với độ
chính xác đáp ứng được yêu cầu trong thực tế thiết kế và kiểm tra sự ổn định của đập
đất trong trường hợp xảy ra động đất.
Từ khóa: Đập đất; động đất; Hệ số ổn định; Thượng Kon Tum; hóa lỏng; biến
dạng; xói ngầm; phương pháp lịch sử thời gian.
Abstract - Studying the effects of earthquakes on the stability coefficients,
liquefaction, deformation and erosion in earth dam design is a matter of great need.
Particularly, in the field of Building Irrigation - Hydropower Projects in our country
today, the problem of studying the effects of earthquakes on the construction seems to
be not properly attention. This master’s thesis, the author used to the Geo-Slope
software package includes Seep/W, Quake/W and Slope/W to calculate, study the
stability coefficient, the ability to liquefy the background in the case earthquake
occurred for the Thuong Kon Tum Hydropower Project according to the time history
method. The results show that the Geo-Slope software allows calculating the stability

coefficient and evaluating the floor liquefaction capability with the accuracy required
to actually design and test the stability of the dam in the case earthquake occurred.
Key words: Earth dam; earthquake; stability coefficients; liquefaction;
deformation; erosion; the time history method.


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1 Bảng so sánh thang động đất giữa thang Richter và thang MSK-64 .............12
Bảng 1.2 Động đất và dư chấn của trận động đất Tuần Giáo (Lai Châu) năm 1983 ....13
Bảng 1.3 Phân vùng phát sinh động đất mạnh trên lãnh thổ Việt Nam ........................15
Bảng 2.1 Tọa độ các nút ................................................................................................ 39
Bảng 2.2 Hàm nội suy cho phần tử tứ giác ...................................................................39
Bảng 2.3 Hàm nội suy cho phần tử tam giác .................................................................40
Bảng 2.4 Đạo hàm hàm nội suy cho phần tử tứ giác .....................................................42
Bảng 2.5 Đạo hàm hàm nội suy cho phần tử tam giác ..................................................42
Bảng 3.1 Các thông số gia tốc nền (tỉnh Kon Tum) ......................................................52
Bảng 3.2 Trường hợp tính tốn ổn định đập đất............................................................55
Bảng 3.3 Thông số kỹ thuật của đập đất của thủy điện thượng Kon Tum ....................55
Bảng 3.4 Ký hiệu, tên đới, đặc điểm chính của đất đá địa chất nền đập .......................56
Bảng 3.5 Các chỉ tiêu cơ lý của đất đá dùng trong tính tốn .........................................57
Bảng 3.6 Kết quả hệ số ổn định theo các bước thời gian Δt của đập đất của thủy điện
thượng Kon Tum (Δt = 0.02 sec)...................................................................................68


DANH MỤC
CÁC HÌNH VẼ, BIỂU ĐỒ
Hình 1.1 Vị trí Trái Đất trong hệ Mặt Trời .....................................................................3
Hình 1.2 Cấu trúc Trái Đất ..............................................................................................4
Hình 1.3 Chấn tiêu và Chấn tâm .....................................................................................5
Hình 1.4 Các mảng kiến tạo lớn của Thạch Quyển .........................................................6

Hình 1.5 Sóng khối (Body waves) và Sóng mặt (Surface waves) ..................................8
Hình 1.6 Các loại sóng địa chấn ......................................................................................8
Hình 1.7 Bản đồ tâm chấn động đất ..............................................................................14
Hình 1.8 Vỡ đập đất Fujinuma ......................................................................................16
Hình 2.1 Sơ đồ tính - Phương pháp phổ ứng xử có một bậc tự do và n bậc tự do ........24
Hình 2.2 Sơ đồ tính - Phương pháp phân tích theo lịch sử thời gian ............................27
Hình 2.3 Đất hóa lỏng ...................................................................................................30
Hình 2.4 Sự phá vỡ hóa lỏng của đập Lower San Fernando sau trận động đất năm 1971
.......................................................................................................................................32
Hình 2.5 Biên tính tốn theo phương pháp PTHH ........................................................34
Hình 2.6 Các loại phần tử ..............................................................................................35
Hình 2.7 Điều kiện biên.................................................................................................36
Hình 2.8 Sơ đồ tính theo phương pháp PTHH ..............................................................37
Hình 2.9 Sơ đồ tính lực động đất theo phương pháp PTHH đối với đập đất ................38
Hình 2.10 Hệ tọa độ.......................................................................................................38
Hình 2.11 Tải phân bố vng góc và tiếp tuyến với cạnh của phần tử .........................45
Hình 3.1 Biểu đồ phân tích lực cột đất trong SLOPE/W ..............................................50
Hình 3.2 Sơ đồ mơ phỏng q trình tính tốn của đề tài ...............................................50
Hình 3.3 Bản đồ phân vùng gia tốc nền lãnh thổ Việt Nam..........................................51
Hình 3.4 Biểu đồ gia tốc động đất Điện Biên năm 2001...............................................53
Hình 3.5 Biểu đồ gia tốc trận động đất Alkion năm 1981.............................................53
Hình 3.6. Dữ liệu đầu vào cần thiết lập cho mô phỏng động đất bằng Geo-Slope .......54
Hình 3.7 Biểu đồ gia tốc nền tính tốn ..........................................................................54
Hình 3.8 Mặt cắt đập đại diện – Mặt cắt D8 .................................................................56
Hình 3.9 Mơ hình tính tốn bài tốn thấm.....................................................................58
Hình 3.10 Kết quả áp lực nước lỗ rỗng (Pore-Water Presure) .....................................58
Hình 3.11 Kết quả phân tích tổng cột nước (Total Head) .............................................58


Hình 3.12 Kết quả Gradient thấm (XY-Gradients) ........................................................59

Hình 3.13 Kết quả ứng suất hiệu quả theo phương X (kPa) .........................................59
Hình 3.14 Kết quả ứng suất hiệu quả theo phương Y (kPa) .........................................60
Hình 3.15 Kết quả áp lực nước lỗ rỗng (kPa) ...............................................................60
Hình 3.16 Kết quả tổng cột nước (m) ............................................................................60
Hình 3.17 Kết quả ứng suất tổng theo phương Y (kPa) ................................................61
Hình 3.18 Kết quả ứng suất hiệu quả theo phương X sau động đất (kPa) ....................61
Hình 3.19 Kết quả ứng suất hiệu quả theo phương Y sau động đất (kPa) ....................61
Hình 3.20 Kết quả áp lực nước lỗ rỗng sau trận động đất (kPa) ...................................62
Hình 3.21 Kết quả vùng hóa lỏng nền tại thời điểm 2.0 giây........................................62
Hình 3.22 Kết quả vùng hóa lỏng nền tại thời điểm 2.2 giây........................................62
Hình 3.23 Kết quả vùng hóa lỏng nền tại thời điểm 11.6 giây......................................63
Hình 3.24 Kết quả vùng hóa lỏng nền tại thời điểm 20 giây.........................................63
Hình 3.25 Điểm quan sát thứ 24 và 51 ..........................................................................63
Hình 3.26 Biểu đồ chuyển vị theo phương X của điểm nút 24 và 51 ...........................64
Hình 3.27 Kết quả chuyển vị theo phương X(m) tại thời điểm 0.2 giây .......................64
Hình 3.28 Kết quả chuyển vị theo phương X(m) tại thời điểm 20 giây........................64
Hình 3.29 Kết quả chuyển vị theo phương Y(m) tại thời điểm 0.2 giây .......................65
Hình 3.30 Kết quả chuyển vị theo phương Y(m) tại thời điểm 20 giây ........................65
Hình 3.31 Hệ số ổn định Kminmin = 1,416 (bài tốn tĩnh) ...............................................66
Hình 3.32 Hệ số ổn định mái hạ lưu đập tại thời điểm t = 1.0 giây (K = 1,448) ..........66
Hình 3.33 Hệ số ổn định mái hạ lưu đập tại thời điểm t = 10 giây (K = 1,467) ...........67
Hình 3.34 Hệ số ổn định mái Hạ lưu đập tại thời điểm t = 20 giây (K = 1,444) ..........67
Hình 3.35 Biểu đồ thể hiện hệ số ổn định mái hạ lưu đập đất của thủy điện thượng Kon
Tum theo phương pháp tĩnh và phương pháp động lực ................................................69


1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài

Nhiều thảm họa do động đất gây ra trên thế giới đã là những lời cảnh tỉnh cho
chúng ta về sự mỏng manh của cuộc sống và sự non kém của khoa học kỹ thuật trong
thiết kế cơng trình chịu động đất. Thiệt hại, mất mát về sinh mạng và vật chất càng
khiến cho động đất trở nên đáng sợ hơn [1].
Theo công bố của Viện Vật lý địa cầu Việt Nam, mặc dù Việt Nam nằm trong
khu vực có động đất ở mức trung bình của thế giới song hàng ngày vẫn xảy ra động
đất yếu do những đường đứt gãy kiến tạo địa tầng. Khu vực tập trung nhiều động đất
mạnh và thường xuyên nhất là đới Tây Bắc (từ Sơn La đến Thanh Hóa); tiếp theo là
đới sơng Hồng và sơng Cả; ít xuất hiện là đới Cao Bằng - Quảng Ninh, Nam Quảng
Trị... Tính chu kỳ khoảng 5÷7 năm lại xảy ra trận động đất cường độ 4÷5 độ Richter,
gây động đất cấp 6÷7 lên bề mặt khu vực tâm chấn [2]. Trung bình khoảng 50 năm lại
xảy ra động đất có cường độ 6÷6,8 độ Richter gây chấn động cấp 8÷9 trên bề mặt tại
khu vực tâm chấn. Khi động đất xảy ra xuất hiện các dịch chuyển từ một điểm nhất
định và lan truyền nhanh chóng theo chiều dài đứt gãy dưới dạng sóng địa chấn. Dưới
ảnh hưởng của sóng địa chấn có thể làm hư hại cơng trình do hình thành các ứng xử
động đất như: Lực quán tính, sự thay đổi các tính chất cơ lý của đất đá, hóa lỏng, sự
chuyển vị do đứt gãy, trượt đất hay các chuyển động bề mặt khác...
Động đất gây ra hậu quả vô cùng to lớn, nhưng nếu động đất gây vỡ đập của
các hồ chứa nước thì hậu quả lại rất nghiêm trọng; đa số các hồ chứa nước, đập đất
chiếm một tỷ lệ rất lớn; do vậy, việc tính tốn ổn định đập đất là một trong những yêu
cầu rất quan trọng trong nội dung thiết kế đập đất. Sự ổn định của của đập đất phụ
thuộc vào nhiều yếu tố: Cấu tạo kích thước mặt cắt ngang đập, địa chất nền đập, vật
liệu đắp đập, áp lực thủy tĩnh, áp lực thủy động, áp lực sóng, áp lực động đất... Tuy
nhiên, trong thực tế tính toán ở nước ta hiện nay, người ta chưa chú ý đúng mức ảnh
hưởng của lực động đất đến việc tính tốn ổn định đập đất.
Động đất có thể trực tiếp phá hỏng kết cấu và gây mất ổn định cơng trình hoặc
gây ra những bất lợi mà từ đó làm mất ổn định cơng trình một cách từ từ theo thời
gian. Bên cạnh đó, khi xảy ra động đất, nền đất có thể xảy ra hiện tượng hóa lỏng làm
thay đổi tính chất cơ lý của đất và ảnh hưởng đến ổn định tổng thể của cơng trình.
Hiện tượng hóa lỏng làm cho đất giảm, thậm chí mất khả năng kháng cắt tạm

thời; các hạt đất hầu như không liên kết với nhau và mất hết khả năng chống cắt, vì thế
sức chịu tải của nền giảm xuống làm cho cơng trình mất tính ổn định gây ra các hiện
tượng trượt, lở, lún [3]... Do đó, việc nghiên cứu ảnh hưởng của động đất đến đập đất
là rất cấp thiết trong giai đoạn hiện nay và cả trong tương lai. Vì vậy, đề tài luận văn
được chọn: “Nghiên cứu tính tốn ứng xử của đập đất do tải trọng động đất – Áp
dụng cho đập đất của Thủy điện Thượng Kon Tum” là rất cần thiết.


2
2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu tổng quan về ổn định đập đất.
- Nghiên cứu ứng xử của đập đất khi có động đất.
- Phân tích ổn định của đập đất chịu ảnh hưởng của động đất.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Đập đất.
- Phạm vi nghiên cứu: Phân tích ổn định đập đất chịu tác động của động đất –
áp dụng cho đập đất của Thủy điện Thượng Kon Tum.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Phương pháp kế thừa.
- Sử dụng mơ hình mơ phỏng.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Việc nghiên cứu ảnh hưởng của động đất đến đập đất là rất cần thiết và cấp
thiết trong giai đoạn hiện nay và cả trong tương lai.
Đề tài luận văn: “Nghiên cứu tính tốn ứng xử của đập đất do tải trọng động
đất – Áp dụng cho đập đất của Thủy điện Thượng Kon Tum” sẽ đưa ra kiến nghị về
quan điểm tính tốn động đất đối với đập đất phù hợp với thực tế và có tính khả thi
trong điều kiện thiết kế đập đất ở Việt Nam.
6. Cấu trúc luận văn
Cấu trúc luận văn gồm: Mở đầu, Chương 1, Chương 2, Chương 3, Kết luận và
kiến nghị.

Mở đầu
Chương 1: Tổng quan
Chương 2: Ứng xử của đập đất dưới tác động của động đất
Chương 3: Áp dụng tính toán ổn định cho đập đất của thủy điện thượng Kon
Tum do ảnh hưởng của động đất
Kết luận và kiến nghị.


3

CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1. Khái quát chung về động đất
1.1.1. Vị trí Trái Đất
Trái Đất là hành tinh thứ ba tính từ Mặt Trời (Hình 1.1) và cũng là hành tinh
lớn nhất trong các hành tinh đất đá của hệ Mặt Trời xét về bán kính, khối lượng và mật
độ vật chất.
Ghi chú:
Mercury: Sao Thủy
Venus: Sao Kim
Earth: Trái đất
Mars: Sao Hỏa
Jupiter: Sao Mộc
Saturn: Sao Thổ
Uranus: Sao Thiên
Vương
Neptune:Sao Hải
Vương
Pluto: Sao Diêm
Vương

Hình 1.1 Vị trí Trái Đất trong hệ Mặt Trời
(Nguồn: />1.1.2. Hình dạng và kích thước Trái Đất
Hình dạng Trái Đất rất gần với hình phỏng cầu là hình cầu bị nén dọc theo
hướng từ địa cực tới chỗ phình ra ở xích đạo [4].
Trái đất có bán kính gần bằng 6.378km, đường xích đạo có chiều dài 40.076km
và diện tích mặt cầu khoảng 510 triệu km2.
1.1.3. Cấu trúc Trái Đất
Trái Đất là hành tinh có tỷ trọng lớn nhất trong hệ Mặt Trời, tỷ trọng trung bình
của Trái Đất gấp khoảng 2 lần so với các hành tinh khác. Hiểu biết hiện nay về cấu
trúc bên trong của Trái Đất chủ yếu thông qua nghiên cứu sự lan truyền và thay đổi tốc
độ truyền sóng địa chấn khi động đất xảy ra.
Từ ngoài vào trong, cấu trúc Trái Đất gồm 3 lớp (Hình 1.2):
- Lớp vỏ Trái Đất là phần nằm trên cùng, được chia thành hai kiểu chính:
+ Vỏ lục địa;
+ Vỏ đại dương.
- Lớp Manti (Mantle) nằm dưới lớp vỏ Trái Đất.
- Nhân Trái Đất được chia thành nhân ngoài và nhân trong.


4

Hình 1.2 Cấu trúc Trái Đất
(Nguồn: />1.1.3.1. Vỏ Trái Đất (Crust)
Vỏ Trái Đất được cấu tạo chủ yếu bằng những vật chất cứng rắn, độ dày dao
động từ 5km ở đại dương đến 70km ở lục địa. Vỏ Trái Đất chiếm khoảng 15% về thể
tích và khoảng 1% về trọng lượng của Trái Đất nhưng có vai trị rất quan trọng đối với
thiên nhiên và đời sống con người.
Vỏ Trái Đất được cấu tạo bởi các tầng đá khác nhau:
- Trên cùng là tầng đá trầm tích do các vật liệu vụn, nhỏ bị nén chặt tạo thành.
Tầng này không liên tục và có nơi dày, nơi mỏng. Trong đá trầm tích tốc độ sóng dọc

vào khoảng (4÷5)km/s.
- Dưới lớp đá trầm tích là lớp Granit, tầng Granit gồm các loại đá nhẹ tạo nên
như đá Granit và các loại đá có tính chất tương tự như đá Granit… được hình thành do
vật chất nóng chảy ở dưới sâu của vỏ Trái Đất đông đặc lại. Lớp vỏ lục địa được cấu
tạo chủ yếu bằng Granit. Bề dày của lớp Granit thay đổi từ khoảng 40km từ các thể núi
tới khoảng 10km ở vùng đồng bằng, ở lòng đại dương lớp Granit khơng có. Tốc độ
sóng dọc trong lớp Granit từ (5,5÷6,5)km/s.
- Bên dưới lớp Granit là lớp đá Bazan, tầng Bazan gồm các loại đá nặng hơn
như đá Bazan và các loại đá có tính chất tương tự như đá Bazan… được hình thành do
vật chất nóng chảy phun trào lên mặt đất rồi đông đặc lại. Lớp vỏ đại dương cấu tạo
chủ yếu bằng Badan. Tốc độ sóng dọc trong lớp Bazan từ (6,5÷7,2)km/s.
1.1.3.2. Lớp Manti (Mantle)
Dưới vỏ Trái Đất cho tới độ sâu 2.900km là lớp Manti (bao Manti). Lớp này
gồm hai tầng chính; càng vào sâu, nhiệt độ và áp suất càng lớn nên trạng thái vật chất
của bao Manti có sự thay đổi, quánh dẻo ở tầng trên và rắn ở tầng dưới.


5
Vỏ Trái Đất và phần trên cùng của lớp Manti (đến độ sâu khoảng 100km) vật
chất ở trạng thái cứng, người ta thường gộp vào và gọi chung là thạch quyển. Thạch
quyển di chuyển trên một lớp mềm, quánh dẻo - quyển mềm của bao Manti, như các
mảng nổi trên mặt nước.
Quyển mềm của bao Manti có ý nghĩa lớn đối với vỏ Trái Đất. Đây là nơi tích
tụ và tiêu hao nguồn năng lượng bên trong, sinh ra các hoạt động kiến tạo làm thay đổi
cấu trúc bề mặt Trái Đất như hình thành những dạng địa hình khác nhau, các hiện
tượng động đất, núi lửa…
1.1.3.3. Nhân trái đất (Core)
Nhân Trái Đất là lớp trong cùng, dày khoảng 3.478km. Ở đây, nhiệt độ và áp
suất lớn hơn so với các lớp khác. Thành phần vật chất chủ yếu của nhân Trái Đất là
những kim loại nặng như Niken (Ni), Sắt (Fe) nên nhân Trái Đất còn được gọi là nhân

Nife.
- Từ độ sâu (2.900÷5.100)km là nhân ngồi, nhiệt độ vào khoảng 5.000oC, áp
suất từ (1,3÷3,1).106 atm, vật chất tồn tại trong trạng thái lỏng (sóng ngang khơng đi
qua được).
- Từ độ sâu (5.100÷6.378)km là nhân trong, áp suất từ (3,1÷3,5).106 atm, vật
chất ở trạng thái rắn.
1.1.4. Khái quát chung về động đất
1.1.4.1. Định nghĩa động đất
Nói một cách đơn giản, động đất là những rung động của mặt đất, mạnh yếu
khác nhau và cảm nhận được trên một vùng rộng lớn.
Theo ngôn ngữ khoa học, động đất là sự giải thốt đột ngột một lượng năng
lượng lớn tích tụ trong một thể tích nào đó bên trong Trái đất. Thể tích tích tụ năng
lượng đó gọi là vùng chấn tiêu và tâm của vùng chấn tiêu gọi là chấn tiêu. Vị trí hình
chiếu trên bề mặt của Trái đất, nằm ngay trên chấn tiêu gọi là chấn tâm. Khoảng cách
giữa chấn tiêu và chấn tâm gọi là độ sâu chấn tiêu (Hình 1.3).
Ghi chú:
Focus: Chấn tiêu
Epicentre: Chấn
tâm
Depth: Độ sâu
chấn tiêu
Surface rupture:
Vỡ bề mặt (mặt
đất)
Hình 1.3 Chấn tiêu và Chấn tâm


6
1.1.4.2. Nguyên nhân gây ra động đất
Động đất thường là kết quả của sự chuyển động của các phần hay những bộ

phận đứt gãy trên vỏ của Trái Đất. Tuy rất chậm, mặt đất vẫn luôn chuyển động và
động đất xảy ra khi ứng suất cao hơn sức chịu đựng của thể chất Trái Đất. Hầu hết
động đất xảy ra tại các đường ranh giới của các mảng kiến tạo là các phần của thạch
quyển Trái Đất. Những trận động đất xảy ra tại ranh giới được gọi là động đất xuyên
đĩa và những trận động đất xảy ra trong một đĩa (hiếm hơn) được gọi là động đất trong
đĩa. Nguyên nhân xảy ra động đất thường do các yếu tố sau:
- Nội sinh: Liên quan đến vận động phun trào núi lửa, vận động kiến tạo ở các
đới hút chìm, các hoạt động đứt gãy, đá trong vỏ trái đất dưới sâu (≥ 5km) bị tẩm nước
làm giảm ma sát dọc khe nứt biên giữa các khối đá gây ra chuyển dịch giữa chúng.
- Ngoại sinh: Thiên thạch va chạm vào Trái Đất, các vụ trượt lở đất đá với khối
lượng lớn, các hang động trong lòng đất bị sập, mưa bão.
- Nhân sinh: Sự thay đổi điều kiện tự nhiên như xây dựng các hồ chứa nước
lớn, khai thác mỏ gây ra động đất kích thích; hoạt động làm thay đổi ứng suất đất đá
gần bề mặt hoặc áp suất chất lỏng, đặc biệt là các vụ thử hạt nhân dưới lòng đất và các
vụ nổ hạt nhân trên mặt đất... Trong đó, sự hoạt động kiến tạo của trái đất (yếu tố nội
sinh), đây là nguyên nhân chủ yếu gây ra các trận động đất. Theo thống kê khoảng
95% các trận động đất xảy ra trên thế giới có liên quan trực tiếp đến sự hoạt động kiến
tạo, động đất loại này giải phóng năng lượng lớn và tác động trên một diện rộng. Sau
đây nghiên cứu kỹ hơn về động đất do hoạt động kiến tạo.
Theo thuyết kiến tạo, thạch quyển (vỏ trái đất) tuy bao trùm tồn bộ vỏ trái đất,
nhưng khơng phải là một lớp liên hồn mà có dạng kiến trúc phân mảng bỡi các vết
đứt xuyên thủng. Các vĩ mảng này chuyển động tương đối với nhau (di chuyển với tốc
độ khoảng (2÷5)cm/năm); hiện nay đang tồn tại 07 mảng kiến tạo lớn (Hình 1.4), bao
gồm: Mảng Thái Bình Dương, mảng Ấn Độ - Ô-xtrây-li-a, mảng Âu – Á, mảng Phi,
mảng Bắc Mĩ, mảng Nam Mĩ và mảng Nam Cực.

Hình 1.4 Các mảng kiến tạo lớn của Thạch Quyển
(Nguồn: Bài 7: Thuyết kiến tạo mảng - SGK Địa Lý 10)

7
Các vĩ mảng lại được phân chia thành các mảng qua các vết đứt gãy nông hơn.
Dựa vào quan hệ chuyển động tương đối giữa các mảng, phân làm 05 loại chuyển
động cơ bản sau:
- Chuyển động phân ly (hai mảng gần nhau tách dần ra).
- Chuyển động dũi ngầm (mảng nọ dũi xuống mảng kia).
- Chuyển động trườn (mảng nọ trườn lên mảng kia).
- Chuyển động va chạm đàn hồi (hai mảng gần nhau thỉnh thoảng va vào nhau
rồi sau đó trở lại vị trí ban đầu).
- Chuyển động rúc đồng quy (hai mảng gần nhau châu đầu rúc xuống lớp phía
dưới).
Trong q trình chuyển động tương đối giữa các khối vật chất, người ta nhận
thấy rằng: Sự chuyển động của các khối này không phải chỉ là các chuyển động cơ học
đơn giản mà còn kèm theo sự tích lũy thế năng biến dạng, hoặc kèm theo sự chuyển
hóa năng lượng từ trạng thái này (rắn) sang trạng thái khác (lỏng, khí,...). Diễn biến
trên dẫn đến sự tích tụ năng lượng, sự tích tụ đó theo thời gian tạo ra tăng ứng suất ở
từng vùng của trái đất. Những ứng suất đó khi đạt tới cường độ giới hạn sẽ gây ra sự
phá hoại tức thời ở từng vùng riêng biệt và gây ra động đất. Trong các chuyển động
trên thì chuyển động dũi ngầm và chuyển động trườn có tác dụng gây động đất mạnh
hơn cả.
1.1.4.3. Sóng động đất (Seismic waves)
Khi động đất xảy ra, năng lượng được giải phóng từ chấn tiêu sẽ được truyền ra
mơi trường xung quanh dưới dạng các sóng đàn hồi vật lý, đó là: Sóng khối và Sóng
mặt. Các sóng này do động đất gây ra nên được gọi là sóng động đất hay sóng địa
chấn.
- Sóng khối (Body waves): Khi động đất xảy ra, sóng khối (Hình 1.5) di chuyển
xun qua các lớp đất và truyền lên mặt đất. Sóng khối có tần số cao hơn và vận tốc
lan truyền từ tâm chấn nhanh hơn sóng mặt (Surface waves). Có hai dạng sóng khối
chính là: Sóng dọc (Primary wave – P Wave) và sóng ngang (Secondary wave – S
Wave).

+ Sóng dọc (P Wave): Sóng dọc (hay sóng sơ cấp) (Hình 1.6a) gây ra sự kéo
nén tuần hoàn làm các phần tử đất đá dao động theo chiều của sóng, vận tốc truyền
sóng khoảng 6km/s; đây là sóng địa chấn có vận tốc nhanh nhất, vì thế nó được ghi
nhận sớm nhất khi có động đất xảy ra (các sóng dọc truyền đến trạm quan trắc đầu
tiên). Sóng dọc có thể di chuyển qua các lớp đá rắn và các lớp vật chất lỏng trong vỏ
Trái Đất, như lớp: Mắc ma, nước biển hay nước ngầm. Sóng dọc truyền theo phương
dọc tương tự như sóng âm thanh. Sóng dọc cịn được gọi là sóng nén (compression
wave) vì tác dụng đẩy và kéo lên lớp đất đá. Hướng lan truyền của sóng dọc đặc trưng
cho hướng phân tán năng lượng địa chấn.


8

Hình 1.5 Sóng khối (Body waves) và Sóng mặt (Surface waves)
(Nguồn: />
a. Sóng dọc

b. Sóng ngang

c. Sóng Love
d. Sóng Rayleigh
Hình 1.6 Các loại sóng địa chấn
(Nguồn: />

9
+ Sóng ngang (S Wave): Sóng ngang (Hình 1.6b) gây ra dao động tuần hoàn
làm các phần tử đất đá dao động theo phương vng góc với phương truyền sóng, cắt
khối đất đá theo mặt bên vng góc với phương truyền sóng. Tại gần mặt đất, sóng
ngang (S) tạo cả chuyển động đứng (SV) và chuyển động ngang (SH). Vận tốc truyền
sóng ngang khoảng 4km/s. Vận tốc lan truyền của sóng ngang nhỏ hơn sóng dọc, do

đó sóng ngang được ghi nhận sau sóng dọc, và vì thế được gọi là sóng thứ cấp. Sóng
ngang chỉ có thể lan truyền trong lớp đá rắn mà không thể di chuyển qua các lớp vật
chất lỏng (Chính tính chất này của sóng ngang giúp các nhà địa chấn khẳng định lớp
vỏ quả đất có chứa mắc ma).
- Sóng mặt (Surface waves): Sóng mặt (Hình 1.5) được tạo nên bỡi sự tương tác
giữa sóng khối với bề mặt hoặc các lớp bề mặt Trái Đất, chỉ truyền động dọc theo mặt
đất với tốc độ chậm hơn sóng khối nhiều và biên độ giảm theo hàm mũ theo chiều sâu.
Sóng này tương tự các gợn sóng trên mặt hồ nên phần lớn chuyển động của sóng ở mặt
đất (chỉ di chuyển trong lớp đất phía trên sát mặt đất). Hầu như sóng mặt mới là
ngun nhân chính gây ra phá hoại cơng trình trong các trận động đất. Khi tâm
chấn ở độ sâu lớn, thì cường độ sóng cũng như nguy cơ phá hoại do sóng này gây ra
giảm. Sóng mặt có hai loại là: Sóng Love (Love wave) và Sóng Rayleigh.
+ Sóng Love (Love wave): Sóng Love (Hình 1.6c) là dạng sóng đầu tiên của
sóng mặt, được đặt tên theo nhà tốn học người Anh A.E.H. Love, là người đầu tiên đề
xuất mô hình tốn học cho kiểu sóng này vào năm 1911. Sóng Love lan truyền theo
phương ngang và có tốc độ nhanh nhất trong các sóng mặt. Sóng Love là nguyên nhân
chủ yếu gây nên chuyển động ngang của bề mặt vỏ quả đất. Sóng Love được tạo thành
bỡi tương tác giữa sóng SH với mặt mềm yếu và chuyển động của nó tương tự như
SH, khơng có chuyển vị đứng, nó làm dịch chuyển mặt đất theo mặt phẳng ngang song
song với mặt đất nhưng vng góc với phương truyền sóng.
+ Sóng Rayleigh (Rayleigh wave): Sóng Rayleigh (Hình 1.6d) là dạng thứ hai
của sóng mặt, được đặt theo tên của Lord Rayleigh, người đã dùng cơng thức tốn học
tiên đốn sự tồn tại của dạng sóng này vào năm 1885. Sóng Rayleigh cuộn trịn dọc
theo mặt đất, tương tự như sóng nước cuộn trên mặt biển. Vì thế, mặt đất bị di chuyển
lên xuống, qua lại theo phương truyền của sóng này. Phần lớn sự rung lắc cảm nhận
được trong các trận động đất là từ sóng Rayleigh, với cường độ lớn hơn tất cả các dạng
sóng địa chấn khác.
Hiểu biết về sóng địa chấn giúp chúng ta hình dung rõ về cơ chế hoạt động và
phá hoại của động đất gây ra đối với con người, nhà cửa, công trình, vật kiến trúc,...
1.1.4.4. Các đặc trưng cơ bản của động đất

- Khái niệm: Độ Richter là đơn vị đo năng lượng động đất; cường độ chấn động
được đo bằng thang cường độ chấn động. Năng lượng không thay đổi đối với mọi trận
động đất, nhưng cường độ chấn động thay đổi từ vị trí này sang vị trí khác trong một


10
trận động đất. Ví dụ: Động đất ở Vũng Tàu mạnh 5,5 độ Richter, gây nên chấn động
mạnh cấp 5 ở Phan Thiết, chấn động mạnh cấp 4 ở thành phố Hồ Chí Minh...
- Các đặc trưng cơ bản của động đất, gồm: Năng lượng động đất và Độ lớn
động đất
+ Năng lượng động đất (Earthquake energy): Là tổng năng lượng động đất
được giải phóng dưới dạng sóng đàn hồi:
lgE = 11,8 + 1,5MS
Trong đó:
E – Energy (Egy) (1 Erg = 10-7Nm) là năng lượng động đất;
MS – Độ lớn sóng mặt.
+ Độ lớn động đất (Earthquake magnitude): Là số đo định lượng độ lớn của
một trận động đất hay năng lượng biến dạng được giải phóng trong một trận động đất
dưới dạng sóng đàn hồi, được đo bằng quan trắc địa chấn. Hiện dùng bốn loại thang độ
lớn:
++ Thang độ lớn địa phương (ML): ML còn được biết đến phổ biến là
thang Richter, là thang đại lượng loga. Trong những năm 1930, nhà địa chấn học
California Charles F. Richter đã nghĩ ra một thang đơn giản để mô tả kích cỡ của trận
động đất ở phía Nam California – Mỹ. ML thu được bằng cách đo biên độ dịch chuyển
tối đa ghi lại trên một địa chấn kế Wood–Anderson xoắn ở một khoảng cách lên đến
600km từ tâm chấn trận động đất [5].
ML = lgAmax + 2,56lgD – 1,67.
Trong đó: Amax là Biên độ dao động lớn nhất của đất nền (đo bằng µm); D là
khoảng cách chấn tâm (đo bằng km).
++ Thang độ lớn sóng bề mặt (Ms):

MS = lgA + 1,66lgD + 2.
Trong đó: A là biên độ dịch chuyển cực đại (đo bằng µm) trên thành phần nằm
ngang của sóng Rayleigh. MS được sử dụng để xác định độ lớn của động đất ở khoảng
cách chấn tâm D = (200÷1.600)km và độ sâu chấn tiêu nhỏ hơn 50km.
++ Thang độ lớn sóng khối: MB = 0,5.MS + 2,9 = 0,5lgA + 0,83lgD +3,9
++ Thang độ lớn mô men (MW): Các thang ML, MS và MB được xây dựng theo
các đại lượng dựa trên các đặc trưng dao động của đất. Tuy nhiên, khi tổng năng lượng
giải thốt do động đất tăng, các đặc trưng trên khơng nhất thiết tăng theo cùng tỷ lệ
tương ứng, nghĩa là đối với các trận động đất lớn thì các thang ML, MS và MB khơng
nhạy cảm, nó bị bão hịa ở một giá trị nào đó; ML, MB bão hịa ở khoảng 6÷7 và MS
bão hịa trên 8; do đó với các trận động đất lớn ta dùng MW để khơng bị bão hịa.

Trong đó:
M0 = µ.S. (dyn.cm; 1 dyn.cm = 10-5kG.m)
µ - Sức chống phá hủy của vật liệu dọc theo đứt gãy;
S - Diện tích mặt đứt gãy;
 - Dịch chuyển trung bình mặt đứt gãy.


11
1.1.4.5. Cấp động đất
Cấp động đất là đại lượng biểu thị cường độ chấn động mà nó gây ra trên mặt
đất đối với nhà cửa, cơng trình, vật kiến trúc, con người và biến dạng mặt đất...
Trên thế giới hiện nay tồn tại các thang phân cấp động đất như:
- Thang MSK-64 (Thang Medvedev-Sponheuer-Karnik): Thang MSK-64 còn
được biết đến như là MSK hay MSK-64, là một thang đo cường độ địa chấn diện rộng
được sử dụng để đánh giá mức độ khốc liệt của sự rung động mặt đất trên cơ sở các tác
động đã quan sát và ghi nhận trong khu vực xảy ra động đất.
- Thang đo MM (Thang đo Mercalli): Thang đo MM là một loại thang để phân
loại các cơn động đất dựa trên những thiệt hại nhìn thấy được của chúng, thang MM

có 12 mức điển hình cho cường độ có thể được quan sát ở gần tâm chấn.
- Thang địa chấn JMA: Là một thang địa chấn được sử dụng ở Nhật Bản và Đài
Loan để đo độ mạnh của các trận động đất, thang JMA có giá trị từ 0 đến 7, với 7 là
cấp mạnh nhất.
Ở Việt Nam dùng thang MSK-64 từ năm 1964 và ở nước ta có thể xảy ra động
đất tới cấp 8.
Phổ biến nhất hiện nay là cách phân loại cấp độ động đất theo thang Richter và
thang MSK-64:
- Thang Richter dựa vào hàm logarit cơ số là 10 để xác định biên độ tối đa các
rung chấn của Trái đất. Mỗi độ của thang Richter biểu thị sự tăng giảm biên độ rung
chấn theo hệ số 10 và tăng giảm về năng lượng phát sinh theo hệ số 32.
- Thang MSK chú trọng nhiều hơn tới năng lượng huỷ diệt của động đất với sự
tăng dần chứ không tới 32 lần như 1 độ Richter làm người ta dễ hình dung hơn. Thang
MSK-64 gồm 12 cấp, được Hội đồng địa chấn Châu Âu thông qua năm 1964 và áp
dụng cả ở Ấn Độ, cụ thể như sau:
+ Cấp 1: Động đất khơng cảm thấy, chỉ có máy mới ghi nhận được.
+ Cấp 2: Động đất ít cảm thấy (rất nhẹ). Trong những trường hợp riêng lẻ, chỉ
có người nào đang ở trạng thái yên tĩnh mới cảm thấy được.
+ Cấp 3: Động đất yếu, ít người nhận biết được động đất. Chấn động y như tạo
ra bởi một ô tô vận tải nhẹ chạy qua.
+ Cấp 4: Động đất nhận thấy rõ. Nhiều người nhận biết động đất.
+ Cấp 5: Thức tỉnh. Nhiều người ngủ bị tỉnh giấc, đồ vật treo đu đưa.
+ Cấp 6: Đa số người cảm thấy động đất, nhà cửa bị rung nhẹ, lớp vữa bị rạn.
+ Cấp 7: Hư hại nhà cửa. Đa số người sợ hãi, nhiều người khó đứng vững, nứt
lớp vữa, tường bị rạn nứt.
+ Cấp 8: Phá hoại nhà cửa; tường nhà bị nứt lớn, mái hiên và ống khói bị rơi.
+ Cấp 9: Hư hại hồn tồn nhà cửa, nền đất có thể bị nứt rộng 10cm.
+ Cấp 10: Phá hoại hoàn toàn nhà cửa. Nhiều nhà bị sụp đổ, nền đất có thể bị
nứt rộng đến 1m.

12
+ Cấp 11: Động đất gây thảm họa. Nhà, cầu, đập nước và đường sắt bị hư hại
nặng, mặt đất bị biến dạng, vết nứt rộng, sụp đổ lớn ở núi.
+ Cấp 12: Thay đổi địa hình. Phá huỷ mọi cơng trình ở trên và dưới mặt đất,
thay đổi địa hình trên diện tích lớn, thay đổi cả dịng sơng, nhìn thấy mặt đất nổi sóng.
Nếu so sánh thang động đất giữa thang Richter và thang MSK-64 có thể tóm
lược qua Bảng 1.1:
Bảng 1.1 Bảng so sánh thang động đất giữa thang Richter và thang MSK-64
Thang Richter
Thang MSK-64
1,0 – 3,0
I
3,0 – 3,9
II – III
4,0 – 4,9
IV – V
5,0 – 5,9
VI – VII
6,0 – 6,8
VIII
6,9 – 7,6
IX
7,6 – 8,0
X
> 8,0
XI – XII
(Nguồn: />1.2. Đặc điểm của động đất
1.2.1. Đặc điểm chung của động đất
Động đất xảy ra trong thời gian rất ngắn, gia tốc lớn; do đó, giải phóng năng

lượng rất lớn, đột ngột gây dao động cho các kết cấu xây dựng và dẫn đến phá hủy
cơng trình. Thời gian để năng lượng giải thoát tại vùng chấn tiêu rất ngắn, tính bằng
giây, nên động đất là một sự bùng nổ tức thời. Bên ngoài vùng chấn tiêu các biến dạng
của môi trường đất đá được truyền đi dưới dạng sóng đàn hồi và được gọi là sóng động
đất. Chịu tác động của sóng động đất, mặt đất sẽ rung động. Biên độ của các rung
động nói chung nhỏ cỡ phần mười milimet, chu kỳ rung động nằm trong khoảng 1/100
đến 100 giây.
Động đất lớn có thể gây thiệt hại trầm trọng và gây tử vong bằng nhiều cách.
Động đất có thể gây ra lở đất, nứt đất, sóng thần, nước triều giả, vỡ đê - đập, hỏa hoạn,
hư hại cơng trình… Tuy nhiên, trong hầu hết các trận động đất, sự chuyển động của
mặt đất gây ra nhiều thiệt hại nhất.
Năng lực của động đất được trải dài trong một diện tích lớn và trong các trận
động đất lớn có thể trải rộng trên tồn cầu. Năng lượng động đất và dư chấn phát sinh
tập trung chủ yếu trong khoảng thời gian ngắn; nhiều trận động đất, đặc biệt là những
trận xảy ra dưới đáy biển, có thể gây ra sóng thần.
1.2.2. Đặc điểm động đất ở Việt Nam
Các ghi chép lịch sử liên quan đến động đất ở Việt Nam còn sơ lược và chưa
đầy đủ. Bên cạnh đó, Việt Nam nằm trong khu vực có động đất ở mức trung bình của
thế giới. Năng lượng động đất và dư chấn phát sinh tập trung chủ yếu trong khoảng


13
thời gian ngắn, biểu đồ gia tốc theo thời gian phân bố chủ yếu những giây đầu tiên xảy
ra động đất, sau đó giảm dần nhanh cho đến khi kết thúc (Động đất ở Điện Biên năm
2001). Trong rất nhiều trường hợp, có rất nhiều trận động đất nhỏ hơn xảy ra trước hay
sau lần động đất chính, những trận này được gọi là dư chấn; chẳng hạng trận động đất
năm 1983 ở thị trấn Tuần Giáo (Lai Châu) có đến 07 lần dư chấn sau trận động đất
như ở Bảng 1.2.
Bảng 1.2 Động đất và dư chấn của trận động đất Tuần Giáo (Lai Châu) năm 1983

Ghi chú: ** Động đất, * Dư chấn
(Nguồn:
/>1.2.3. Các trận động đất điển hình ở Việt Nam
Trong lịch sử, các trận động đất ở Việt Nam, người ta ghi nhận đã xảy ra các
trận động đất mạnh từ (5  6,8) độ Richter trong thế kỷ XX. Theo các kết quả của một
dự án nghiên cứu của Viện Vật lý Địa cầu Việt Nam (VIG) [6] từ năm 114 tới năm
2003 sau công nguyên ở Việt Nam, bằng cách đo lường hoặc nghiên cứu qua các tài
liệu lịch sử, người ta ghi nhận là có các trận động đất mạnh (3  6,8) độ Richter đã xảy
ra vào năm 1645. Sau đây là các trận động đất điển hình từ năm 1935 đến nay đã xảy
ra ở Việt Nam:
- Trận động đất ngày 01/11/1935 ở Đông Nam Điện Biên Phủ với cường độ
6,75 độ Richter.
- Trận động đất ngày 12/6/1961 tại huyện Tân n, tỉnh Hà Bắc (cũ), có cường
độ 5,3÷5,9 độ Richter.
- Trận động đất ngày 24/6/1983 ở thị trấn Tuần Giáo (tỉnh Lai Châu) có cường
độ 6,7 độ Richter (cấp động đất là 8÷9).
- Trận động đất ngày 19/02/2001, động đất mạnh 5,3 độ Richter xảy ra ở vùng
biên giới Việt - Lào, gây động đất cấp 7 ở Điện Biên Phủ.


14
- Trận động đất ngày 07/01/2005 cách huyện Đô Lương về phía Bắc với cường
độ 4,7 độ Richter. Trận động đất ngày 12/01/2005, xảy ra động đất cường độ 4,6 độ
Richter ở Đô Lương gây chấn động cấp 7 ở Đăng Sơn.
- Năm 2007 ở ngoài khơi Vũng Tàu - Phan Thiết có động đất 5,3 độ Richter;
đầu năm 2011 cũng xảy ra một trận với cường độ 4,7 độ Richter.
- Theo tin từ Viện Vật lý Địa cầu, đầu năm 2014, Việt Nam đã xảy ra 27 trận
động đất có độ lớn từ (2,5÷4,7) độ Richter.
- Từ ngày 22/12/2015 đến 02/01/2016, Việt Nam đã xảy ra 04 trận động đất nhẹ
ở Lai Châu, Điện Biên và Thừa Thiên - Huế; trong đó trận động đất mạnh nhất xảy ra

ở Điện Biên có cường độ 3,7 độ Richter.
- Ngày 05/02/2017, một trận động đất có cường độ 2,8 độ Richter đã xảy ra tại
huyện miền núi A Lưới thuộc tỉnh Thừa Thiên - Huế.
- Ngày 08/01/2018, một trận động đất có cường độ 3,9 độ Richter đã xảy ra trên
địa bàn tỉnh Điện Biên; tiếp theo đó, ngày 09/01/2018, trên địa bàn tỉnh Điện Biên đã
xảy ra trận động đất với cường độ 4,3 độ Richter.
- Theo tin từ Viện Vật lý Địa cầu, ngày 07/3/2018, một trận động đất có độ lớn
3,4 Richter đã xảy ra tại huyện Bắc Trà My, tỉnh Quảng Nam (Hình 1.7).

Hình 1.7 Bản đồ tâm chấn động đất
(Nguồn: />

15
1.2.4. Phân vùng động đất ở Việt Nam
Dựa vào những đặc điểm địa chất kiến tạo và đặc trưng các mặt của các hệ đứt
gãy, kích thước, độ sâu, cường độ, cơ chế hoạt động của các đứt gãy và khả năng phát
sinh động đất, có thể xếp các đứt gãy ở Việt Nam thành 03 loại cơ bản với khả năng
phát sinh động đất khác nhau: Loại một thuộc vùng Tây Bắc, có thể xảy ra động đất
mạnh với chấn động tối đa có thể đến cấp 8÷9; loại hai, có thể gây động đất cấp 8
thuộc các đứt gãy sông Hồng, sông Chảy, sông Cả, khối Tây biển Đơng; loại ba, có thể
có động đất với mức dự báo là chấn động cấp 7 thuộc các đứt gãy Cao Bằng, Tiên
Yên, Đông Triều, sông Đà, duyên hải Trung Bộ và Nam Bộ. Cịn lại là các vùng nếu
có động đất cũng ở cấp độ nhẹ, cấp chấn động tối đa dưới cấp 7.
Ở nước ta đã có thể dự báo nguy cơ động đất ở từng vùng. Dự báo này được thể
hiện trên bản đồ phân vùng động đất mà Viện Vật lý Địa cầu đã hoàn thành trong năm
2004. Theo đó, từ Bắc tới Nam, có tất cả 30 khu vực có thể phát sinh động đất mạnh
(Bảng 1.3). Mức độ chấn động của động đất nằm trong khoảng từ (5,5÷6,8) độ
Richter, tức có thể hư hại cơng trình từ nhẹ tới nặng.
Bảng 1.3 Phân vùng phát sinh động đất mạnh trên lãnh thổ Việt Nam
TT

Tên vùng

1
2
3
4
5

Sơn La
Đông Triều
Sông Cả - Khe Bố
Cao Bằng - Tiên Yên
Cẩm Phả
Phong Thổ - Than Uyên
Mường La - Chợ Bờ
Mường Nhé
Sông Hiếu
Trà Bồng
Đà Nẵng
Sơng Pơ Cơ
Ba Tơ - Củng Sơn
Tuy Hịa - Củ Chi
Vũng Tàu - Tôn Lê Sáp
Phú Quý 1

6
7
8
9

10
11
12
13
14
15

Động đất
max (độ
Richter)
6,8
6,0
6,0
5,5
5,5

TT

Tên vùng

Động đất
max (độ
Richter)
6,5
6,0
5,5
5,5
5,5

16

17
18
19
20

Sông Mã - Fumâytun
Sông Hồng - Sông Chảy
Rào Nạy
Đông Bắc Trũng Hà Nội
Sông Lô

5,5

21

Sông Đà

5,5

5,5
5,5
5,5
5,5
5,5
5,5
5,5
5,5
5,5

22

23
24
25
26
27
28
29
30

Hạ lưu sông Mã
Khe Giữa - Vĩnh Linh
Huế
Tam Kỳ - Phước Sơn
Sông Ba
Kinh tuyến 109,5
Thuận Hải - Minh Hải
Sông Hậu
Phú Quý 2

5,5
5,5
5,5
5,5
5,5
5,5
5,5
5,5
5,5

* Ghi chú: Động đất max (cực đại) là động đất lớn nhất có thể xảy ra.

(Nguồn:
/>