Địa chất công trình Chương 1: Các loại đá

Dạng kết tinhCác nguyên tử sắp xếp theo quy luật tạo thành mạng tinh thể có hình dạng nhất định.Khoáng vật tồn tại ở dạng các tinh thể, một hoặc nhiều hình dạng với các kích thước khá

Chương 2

ĐẤT ĐÁ

Bài 7: Tính chất cơ bản của đất đá

thường dùng trong xây dựng công

trình

Bài 8: Phân loại đất đá

Dải ngân hà ( Milky way)

Hệ mặt trời ( Solar system)

Cấu tạo trái đất

KHOÁNG VẬT

Là các đơn chất hoặc hợp chất tự

nhiên hình thành do các quá trình hóa lý khác nhau, cấu tạo nên đất

đá ở vỏ Trái Đất.

Các đơn chất được gọi là các nguyên

tố tự sinh: Au, Ag, Cu, S, C,

Các khoáng vật tạo đá (quyết định tính chất xây dựng của đá) là các

Tại sao phải nghiên cứu

Nhận biết được khoáng vật tạo đá

giúp ta nhận biết loại đá, nguồn gốc

và điều kiện hình thành đá, xem xét

Khoáng vật

• Một số đặc tính của khoáng vật Một số đặc tính của khoáng vật

(Dấu hiệu nhận biết khoáng

vật)

• Một số khoáng vật tạo đá Một số khoáng vật tạo đá

chính

Trạng thái vật lý

• Khoáng vật kết tinh Khoáng vật kết tinh

• Khoáng vật vô định hình Khoáng vật vô định hình

Dạng kết tinh

Các nguyên tử sắp xếp theo quy luật

tạo thành mạng tinh thể có hình

dạng nhất định.Khoáng vật tồn tại ở dạng các tinh thể, một hoặc nhiều

hình dạng với các kích thước khác

nhau tùy thuộc thành phần hóa học

và điều kiện kết tinh.

Dạng vô định hình

Các nguyên tử sắp xếp không theo

quy luật không tạo ra mạng tinh

thể Khoáng vật tồn tại một khối

giống thủy tinh và có tính chất đẳng hướng

Hình dạng tinh thể

• Loại phát triển 1 phương: Loại phát triển 1 phương:

dạng trụ, lăng trụ, cột, que, sợi, kim,

• Loại phát triển 2 phương: Loại phát triển 2 phương:

dạng tấm, phiến, vảy, lá,

• Loại phát triển 3 phương Loại phát triển 3 phương

(isometric): dạng khối,

hạt,

Tinh thể khoáng vật

Mica

Màu và Vết vạch

Màu khoáng vật:

 của tập hợp nhiều tinh thể;

 tùy thuộc thành phần hóa học (một tùy thuộc thành phần hóa học (một

màu) và tạp chất (nhiều màu);

khoáng vật chứa nhiều Fe, Mg màu

sẫm, nhiều Si, Al màu sáng;

 được phản ánh vào tên gốc (Latinh được phản ánh vào tên gốc (Latinh

hoặc Hy Lạp) của khoáng vật

Màu và Vết vạch

Vết vạch:

 của một tinh thể hoặc mảnh vỡ tinh thể; của một tinh thể hoặc mảnh vỡ tinh thể;

 tùy thuộc chủ yếu vào thành phần hóa học tùy thuộc chủ yếu vào thành phần hóa học

nên thường có một màu;

 vết vạch có khi trùng với một trong số màu vết vạch có khi trùng với một trong số màu

của khoáng vật hoặc khác hẳn;

 thu được khi vạch khoáng vật lên tấm sứ thu được khi vạch khoáng vật lên tấm sứ

Thạch anh

Limonit Berin (hång ngäc)

Limonit và Berin (Hồng ngọc)

Ánh của khoáng vật

Pyrit Ánh kim

Calcit Ánh thuỷ tinh

Tính dễ tách (cát khai)

Là khả năng của khoáng vật có thể bị

tách ra theo các mặt phẳng là mặt tinh thể khi chịu tác dụng lực;

 Tùy thuộc thành phần hóa học và hình Tùy thuộc thành phần hóa học và hình dạng tinh thể;

 4 nhóm khoáng vật: 4 nhóm khoáng vật: dễ tách rất hoàn toàn, dễ tách hoàn toàn, dễ tách trung bình, không dễ tách

Tính dễ tách

• Dễ tách rất hoàn toàn: mica, Dễ tách rất hoàn toàn: mica,

clorit,

• Dễ tách hoàn toàn: calcit, halit, Dễ tách hoàn toàn: calcit, halit,

• Dễ tách trung bình: apatit, Dễ tách trung bình: apatit,

• Không dễ tách: thạch anh, olivin, Không dễ tách: thạch anh, olivin,

Mica trắng

 Độ cứng tuyệt đối được đo bằng daN/mm Độ cứng tuyệt đối được đo bằng daN/mm 2

trong các thiết bị chuyên dùng;

 Độ cứng tương đối dùng các khoáng vật Độ cứng tương đối dùng các khoáng vật

Thang độ cứng tương đối (theo

Tỷ trọng

Khoáng v t c u t o nên ậ ấ ạ đấ đ t á c a v Trái ủ ỏ Đấ t có

Khoáng v t c u t o nên ậ ấ ạ đấ đ t á c a v Trái ủ ỏ Đấ t có

t tr ng g n v i t tr ng ỷ ọ ầ ớ ỷ ọ đấ đ t á.

t tr ng g n v i t tr ng ỷ ọ ầ ớ ỷ ọ đấ đ t á.

Chia 3 nhóm: khoáng v t ậ

Chia 3 nhóm: khoáng v t ậ nhẹ nhẹ <2,5; khoáng v t <2,5; khoáng v t ậ ậ

trung bình t 2,5 t 2,5 ừ ừ đế đế n 4,0; khoáng v t n 4,0; khoáng v t ậ ậ n ng n ng ặ ặ >4,0 Khoáng v t ch a Fe, Pb, Ba, V ng, B c t sinh ậ ứ à ạ ự

Khoáng v t ch a Fe, Pb, Ba, V ng, B c t sinh ậ ứ à ạ ự

Phân loại khoáng vật

Các cách phân loại khoáng vật

 Theo nguồn gốc hình thành Theo nguồn gốc hình thành

 Khoáng vật nguyên sinh

 Khoáng vật thứ sinh

 Theo điều kiện hình thành Theo điều kiện hình thành

 Khoáng vật nội sinh

 Khoáng vật ngoại sinh

 Theo vai trò tạo đá Theo vai trò tạo đá

 Khoáng vật chính

• Orthoclas Orthoclas

• Plagioclas Plagioclas

Orthosilicat

• Olivin Olivin

• Topaz Topaz

• Pyroxen: Augit Pyroxen: Augit

• Amphibol: Horblend Amphibol: Horblend

Silicat ngậm nước

• Talc: Talc Talc: Talc

• Clorit: Clorit Clorit: Clorit

• Mica: Muscovit (trắng), Mica: Muscovit (trắng),

Biotit (đen)

• Khoáng vật sét: Khoáng vật sét:

kaolinit, monmorilonit

Lớp Carbonat

• Calcit (CaCO 3 )

• Dolomit (CaCO 3 .MgCO 3 )

Lớp Sulfat

• Anhydrit (CaSO 4 )

• Th ch cao (CaSO Th ch cao (CaSO ạ ạ 4 2H 2 O)

• Barit (BaSO 4 )

Lớp Sulfur

• Pyrit (FeS 2 )

• Calcopyrit (CuFeS 2 )

• Galenit (PbS)

Lớp Silicat

Talc, Mg[Si 4 O 10 ](OH) 2

Lớp Silicat Kaolinit, Al 4 [Si 4 O 10 ](OH) 8

Lớp OXYT Coridon (hồng ngọc), Al 2 O 3

Lớp OXYT

Coridon (sapphire), Al 2 O 3

Lớp carbonat:

Lớp Sulfat: Barit, BaSO 4

Lớp sulfur:

Pyrit, FeS 2

Lớp Halogenur:

Fluorit, CaF 2

Lớp phosphat: Apatit, Ca 5 F(PO 4 ) 3

Lớp Halogenur:

Halit, NaCl

Líp nguyªn tè tù sinh:

§ång, Cu

Líp nguyªn tè tù nhiªn:

§ång, Cu

Lớp nguyên tố tự sinh:

Vàng, Au

Lớp nguyên tố tự sinh:

Kim cương, C

Graphit, C

Mục đích của việc phân loại đất đá

• Phân chia s a d ng c a Phân chia s a d ng c a ự đ ự đ ạ ạ ủ đấ đ ủ đấ đ t á th nh các nhóm riêng t á th nh các nhóm riêng à à

bi t theo ngu n g c, th nh ph n v ch t l ệ ồ ố à ầ à ấ ượ ng xây d ng ự

bi t theo ngu n g c, th nh ph n v ch t l ệ ồ ố à ầ à ấ ượ ng xây d ng ự

 ánh giá ánh giá đ đ đượ đượ c s b c s b ơ ộ đấ đ ơ ộ đấ đ t á v m t a ch t công t á v m t a ch t công ề ặ đị ề ặ đị ấ ấ trình

Cơ sở phân loại

Phân loại theo quan điểm ĐCCT (Xavarenxki & Lomtade)

Phân loại theo quan điểm ĐCCT

• Đ Đ á c ng á c ng ứ ứ

– Cường độ cao, R = 500 – 4000kG/cm 2

– Biến dạng nhỏ, Mô đun đàn hồi lớn E>100000kG/cm 2

– Tính ổn định cao, độ bền chắc f>8

– Thấm nước yếu, hệ số thấm k<10m/ngàyđêm

Các đá magma, trầm tích, biến chất: thuận lợi làm nền công trình xây dựng, thuận lợi, không cần xử lý.

Phân loại theo quan điểm ĐCCT

Phân loại theo quan điểm ĐCCT

Các đất cuội sỏi, dăm, cát không có liên kết xi măng

Khi xây dựng cần xử lý thấm, tăng cường độ

Phân loại theo quan điểm ĐCCT

Phân loại theo quan điểm ĐCCT

TCVN5747-1993 Phân loại đất xây dựng

• Đấ ờ Đấ ờ t r i phân chia th nh GW, GP, GM, GC, SW, t r i phân chia th nh GW, GP, GM, GC, SW, à à

• Ả Ả nh h ng c a n c ng m nh h ng c a n c ng m ưở ưở ủ ướ ủ ướ ầ ầ

• M c phong hóa M c ứ độ ứ độ phong hóa

• Tr ng thái ng su t tr c Tr ng thái ng su t tr c ạ ạ ứ ứ ấ ướ ấ ướ

•

THE ROCK CYCLE

ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA ĐÁ

ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA ĐÁ

ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA ĐÁ

Thành phần: Thành phần: Thành phần

khoáng vật phản ánh sự có mặt và hàm lượng tương đối của các khoáng vật trong

đá.

ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA ĐÁ

Kiến trúc: Kiến trúc: thể hiện đặc điểm của các hạt hợp phần – sự

có mặt và bản chất của các hạt; hình dạng, kích thước

và mức độ đồng đều hoặc tỷ

lệ hàm lượng các nhóm hạt

ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA ĐÁ

Cấu tạo: Cấu tạo: thể hiện mức độ đồng nhất và liên tục của khối đá phản ánh sự định hướng trong không gian

và mối liên hệ giữa các

hợp phần tạo đá.

ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA ĐÁ

Thế nằm: Thế nằm: thể hiện sự phân

bố trong không gian vỏ Trái Đất phản ánh hình dạng,

kích thước và mối liên hệ

của khối đá với đá vây

ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA ĐÁ

Đặc điểm riêng: Đặc điểm riêng: thể hiện những điểm đặc biệt mà

đá khác không có.

ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA ĐÁ

Phân loại đá: Phân loại đá: Một số đá

thường gặp phản ánh tên đá, nhóm đá, đặc điểm và tính

chất xây dựng theo kinh

nghiệm.

ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA ĐÁ

Các vấn đề cần chú ý khi Các vấn đề cần chú ý khi

xây dựng:

• Đặc điểm phân bố loại đá ở Việt Nam Đặc điểm phân bố loại đá ở Việt Nam

• Các đặc tính ưu thế và các điểm cần lưu Các đặc tính ưu thế và các điểm cần lưu

ý khi sử dụng đá làm nền công trình

• Các ứng dụng đá làm Các ứng dụng đá làm vật liệu xây dựng

ĐÁ MAGMA

á magma c hình th nh do s ngu i l nh,

Đ á magma đượ c hình th nh do s ngu i l nh, à ự ộ ạ

ông c ng c a dung nham magma nóng ch y

đ ông c ng c a dung nham magma nóng ch y ứ ủ ả

t Manti v n chuy n lên v Trái ừ ậ ể ỏ Đấ t

t Manti v n chuy n lên v Trái ừ ậ ể ỏ Đấ t

Dung nham (magma) l dung d ch à ị

Dung nham (magma) l dung d ch à ị silicat nóng ch y nóng ch y ả ả

có th nh ph n ph c t p, ch a nhi u lo i khí à ầ ứ ạ ứ ề ạ

có th nh ph n ph c t p, ch a nhi u lo i khí à ầ ứ ạ ứ ề ạ khác nhau v h i n à ơ ướ c, nhi t ệ độ 1500

khác nhau v h i n à ơ ướ c, nhi t ệ độ 1500 o C

ĐÁ MAGMA

THÀNH PHẦN KHOÁNG VẬT

Theo h m l à ượ ng SiO

Theo h m l à ượ ng SiO 2 trong t t c các khoáng v t trong t t c các khoáng v t ấ ả ấ ả ậ ậ

c a á ủ đ

c a á ủ đ

1 Đ Đ á magma á magma axit: SiO 2 >65%

2 Đ Đ á magma á magma trung tính: SiO 2 =55% ÷ 65%

3 Đ Đ á magma á magma bazơ bazơ : SiO 2 =45% ÷ 55%

4 Đ Đ á magma á magma siêu bazơ siêu bazơ : SiO 2 <45%

L ượ ng SiO

L ượ ng SiO 2 quy t nh tính ch t c a dung d ch quy t nh tính ch t c a dung d ch ế đị ế đị ấ ủ ấ ủ ị ị

magma v tính ch t c a á à ấ ủ đ

magma v tính ch t c a á à ấ ủ đ

THÀNH PHẦN KHOÁNG VẬT

Theo tỷ lệ % các khoáng vật sẫm màu

Thường đá magma axit có màu sáng, đá

THÀNH PHẦN KHOÁNG VẬT

Đá magma cấu tạo từ các loại khoáng vật silicat như nhau, hàm lượng khoáng vật khác nhau thì tên đá và nhóm đá khác nhau Thường gặp:

KIẾN TRÚC CỦA ĐÁ MAGMA

 Theo mức độ kết tinh

• Kiến trúc toàn tinh: Các khoáng vật đều kết tinh,

tinh thể lớn nhìn thấy bằng mắt thường

• Kiến trúc porphyr: một số tinh thể lớn nổi lên

trên nền các tinh thể hạt nhỏ hoặc không kết tinh

• Kiến trúc ẩn tinh: các khoáng vật kết tinh hạt bé,

không thấy được bằng mắt thường

• Kiến trúc thủy tinh: các khoáng vật không kết

 Theo kích thước hạt Theo kích thước hạt

• Kiến trúc hạt lớn (>5mm)

• Kiến trúc hạt vừa (5-2mm)

• Kiến trúc hạt nhỏ (2-0.2mm)

• Kiến trúc hạt mịn (<0.2mm)

 Theo mức độ đồng đều hạt Theo mức độ đồng đều hạt

KIẾN TRÚC CỦA ĐÁ MAGMA

KiÕn

tróc

toµn

tinh

KiÕn tróc porphyr

KiÕn tróc Èn tinh

KiÕn tróc thñy tinh

CẤU TẠO CỦA ĐÁ MAGMA

 Theo sự định hướng Theo sự định hướng

• Cấu tạo khối: các hạt khoáng vật (tinh thể) không sắp xếp theo quy luật.

• Cấu tạo dải (dòng): các tinh thể định hướng theo phương dịch chuyển của dòng dung nham.

 Theo mức độ chặt xít (mức độ liên tục) Theo mức độ chặt xít (mức độ liên tục)

• Cấu tạo chặt xít

• Cấu tạo rỗng

III Cấu tạo đá macma

Cấu

tạo

chặt xớt Cấu tạo rỗng

THẾ NẰM CỦA ĐÁ MAGMA

D¹ng líp phñ D¹ng dßng

ch¶y

D¹ng vßm phñ

• Đá magma xâm nhập Đá magma xâm nhập

Dạng nền: kích thước rất lớn, đá vây

quanh không bị biến đổi thế nằm, ranh

giới dưới không xác định được

• Đá magma phun trào Đá magma phun trào

 D ng l p ph D ng l p ph ạ ạ ớ ớ ủ ủ : khi magma phun theo h th ng : khi magma phun theo h th ng ệ ố ệ ố

Thế nằm của đá magma xâm nhập

V Thế nằm của đá mắc ma

Đặc điểm riêng của đá magma

Khe nứt nguyên sinh,

Khối nứt nguyên sinh:

dòng magma nguội

lạnh, thể tích của chúng

bị co lại, xuất hiện các

khe nứt nhỏ Khe nứt

nguyên sinh không phá

hoại sự liên kết giữa

các khối mà chỉ làm

giảm độ bền của cả

Khe nứt nguyên sinh

• G nh á a Phú Yên G nh á a Phú Yên à à đ đĩ – đ đĩ –

Đ syenit, iorit, porphyr syenit, iorit, porphyr đ đ

orthoclas, porphyrit, trachyt v andesit, à …

orthoclas, porphyrit, trachyt v andesit, à …

á magma baz :

Đ á magma baz : ơ

Đ ơ gabro, bazan, diabas,…

á magma siêu baz :

Đ á magma siêu baz : ơ

Đ ơ pyroxenit, peridotit, dunit, pikrit, …

Các vấn đề cần chú ý khi xây dựng

Đá magma lộ ra trên mặt đất ở Điện Biên,

Hòa Bình, Nghệ An, Kon Tum, Bình Định,

Nền đá magma: Đá đủ tốt để làm nền Đá

magma xâm nhập có cường độ cao, ít rỗng,

ổn định đối với nước làm nền tốt hơn đá

phun trào Các vấn đề ảnh hưởng đến ổn

định của công trình trên nền đá magma là

tính chất nứt nẻ, mức độ phong hóa và thế

nằm của khối đá.

Vật liệu xây dựng: Đá magma thường đẹp và bền, dễ khai thác, dễ gia công nên được sử dụng rộng rãi làm vật liệu xây dựng Đá

khối làm tượng đài, điêu khắc, đá ốp lát; đá

ĐÁ TRẦM TÍCH

Đá trầm tích là loại đá được hình thành

trên mặt đất, do quá trình nén chặt và gắn kết các loại vật liệu phá hủy từ đá

có trước (đá trầm tích cơ học) hoặc do kết tủa từ dung dịch hoá học (đá trầm tích hoá học) hoặc xác sinh vật hóa đá (đá trầm tích hữu cơ).

ĐÁ TRẦM TÍCH

 Đ Đ á tr m tích c h c: á tr m tích c h c: ầ ầ ơ ọ ơ ọ hình th nh do quá trình hình th nh do quá trình à à

nén ch t v g n k t ặ à ắ ế

nén ch t v g n k t ặ à ắ ế các v t li u v n phá hu t các v t li u v n phá hu t ậ ệ ậ ệ ụ ụ ỷ ừ ỷ ừ các á có tr đ ướ đượ c c tích t do ho t ụ ạ độ ng c a ủ

ĐÁ TRẦM TÍCH

Các giai o n hình th nh á tr m tích c h c: đ ạ à đ ầ ơ ọ Các giai o n hình th nh á tr m tích c h c: đ ạ à đ ầ ơ ọ

Quá trình trầm tích vật liệu cơ học

Đá trầm tích cơ học

ĐÁ TRẦM TÍCH

 Đá trầm tích hóa học: hình thành do sự kết tủa các dung dịch hoá học.

Đá vôi, đá dolomit, đá thạch cao, đá muối mỏ,…

 Đá trầm tích hữu cơ: hình thành do sự tích tụ các di tích động vật và thực vật.

Than đá, diatomit, đá vôi vỏ sò, đá vôi san hô,

…

Cuội kết Dăm kết

Đá vôi

Than đá

Đá vôi san hô

THÀNH PHẦN KHOÁNG VẬT

ĐÁ TRẦM TÍCH CƠ HỌC cấu tạo từ

 Cốt liệu Cốt liệu

 Chất gắn kết Chất gắn kết (xi măng)

THÀNH PHẦN KHOÁNG VẬT

Cốt liệu: là các mảnh vụn vỡ từ đá có trước có

hình dạng và kích thước khác nhau Cốt liệu thô cấu tạo từ các khoáng vật của đá có trước còn giữ lại chưa bị biến đổi (khoáng vật

nguyên sinh) nguồn gốc magma - thạch anh, felspat, mica,… Cốt liệu mịn cấu tạo từ các

khoáng vật sinh ra trong quá trình thành tạo (khoáng vật thứ sinh) nguồn gốc hóa học -

THÀNH PHẦN KHOÁNG VẬT

Cường độ và tính chất xây dựng của đá

trầm tích cơ học tùy thuộc:

 Kích thước và thành phần khoáng Kích thước và thành phần khoáng

vật cốt liệu chiếm ưu thế;

 Thành phần xi măng gắn kết; Thành phần xi măng gắn kết;

 Tương quan hàm lượng giữa cốt liệu Tương quan hàm lượng giữa cốt liệu

và xi măng;

KIẾN TRÚC CỦA ĐÁ TRẦM TÍCH

Kiến trúc của đá trầm tích cơ học: phân

loại dựa vào hình dạng và kích thước

hạt cốt liệu chiếm ưu thế.

Kiến trúc của đá trầm tích hóa học: phân

loại dựa vào mức độ kết tinh giống như đối với đá magma.

Cuội kết Dăm kết

CẤU TẠO CỦA ĐÁ TRẦM TÍCH

 Cấu tạo khối: Các hạt sắp xếp không theo

quy tắc, không định hướng.

 Cấu tạo dòng (dải): Các hạt sắp xếp có

định hướng theo phương dòng chảy,

hướng gió.

 Cấu tạo lớp: Các hạt sắp xếp có quy luật và

thành từng lớp riêng biệt Đây là cấu tạo

đặc trưng của đá trầm tích do quá trình

tích tụ các hạt cùng trọng lượng và kích

thước.

THẾ NẰM CỦA ĐÁ TRẦM TÍCH CƠ HỌC

trình trầm tích, giống thế nằm của đất hiện đại

• Dạng lớp nằm ngang hoặc nằm xiên

• Dạng lớp kẹp

• Dạng thấu kính

• Dạng lớp xiên chéo, vát nhọn

chuyển thành dạng lớp (tầng, vỉa) nằm nghiêng

Thế nằm của đá trầm tích cơ học

Thế nằm của đá trầm tích cơ học

Thế nằm của đá trầm tích cơ học

Thế nằm của đá trầm tích cơ học

Các yếu tố thế nằm của lớp đá

trầm tích cơ học nằm nghiêng

• 3góc 3góc2 2 đườ đườ ng th ng ng th ng ẳ ẳ 1m t ph ng Hai m t c a 1m t ph ng Hai m t c a ặ ặ ẳ ẳ ặ ủ ặ ủ

l p á ớ đ đượ c coi l song song v i nhau à ớ

l p á ớ đ đượ c coi l song song v i nhau à ớ

• Đườ Đườ ng ph ng ph ươ ươ ng (a) ng (a)góc ph góc ph ươ ươ ng v ng v ị đườ ị đườ ng ng