Doãn Ngọc XB10
1
ÔN THI ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH
1. Nêu khái niệm về khoáng vật, các tính chất vật lý và ý nghĩa việc nghiên cứu KV trong xây
dựng?
- Khoáng vật là một nguyên tố hay một hợp chất hóa học thông thường kết tinh và được tạo ra như
là kết quả của các quá trình địa chất.
- Các đặc điểm vật lý của khoáng vật bao gồm: cấu tạo tinh thể, kích thước và độ hạt của tinh thể,
song tinh, cát khai, ánh, màu bên ngoài của khoáng vật (màu giả sắc), và màu của bột khoáng vật
khi mài ra (màu thực của khoáng vật), độ cứng và trọng lượng riêng v.v.
- Ý nghĩa của việc nghiên cứu KV: KV la những cấu thành tạo nên đá, quyết định tính chất xây
dựng của đá, vì vậy nghiên cứu thành phần KV của đá sẽ giúp ta hiểu biết được nguồn gốc và
điều kiện hình thành của đá dẫn đến nhận xét, đánh giá được khả năng sử dụng của chúng trong
xây dựng công trình.
2. Nêu khái quát các loại đá Macma, trầm tích và đá biến chất về điều kiện tạo thành và tính
năng xây dựng?
Đá là tổ hợp có quy luật của các loại khoáng vật, có thể là một thể địa chất có lịch sử hình thành
riêng biệt. Các loại đá được phân loại theo thành phần khoáng vật, nguồn gốc thành tạo. Theo nguồn
gốc thành tạo có thể phân ra: macma, đá trầm tích và đá biến chất.
Đá macma (magma): được hình thành từ kết quả nguội lạnh, đông cứng của dung dịch silicat
nóng chảy (dung dịch macma)và được chia (theo nguồn gốc thành tạo) làm hai loại macma
chính: macma xâm nhập và macma phun trào - macma phún xuất.
- Macma xâm nhập: là loại đá do macma xâm nhập vào các tầng vỏ trái đất (cách ly khí
quyển) ở sâu hơn trong vỏ trái đất, chịu áp lực và nhiệt độ cao, nguội dần mà thành. Các tinh
thể kết tinh rõ ràng, các đá loại này thường có cấu tạo đặc sít.. Ví dụ: Đá granit (20-
40%khoáng thạch anh, 40-60%trường thạch, 5-15%mica, 5-20 khoáng vật sẩm màu), diorit,
gabro.
Đặc điểm: do nguội rất châm, có áp lực của các lớp đất đá bên trên. Nên có tính chất là đặc
chắc, R cao, ít hút nước (Hp <1%), màu đẹp (vì không bị phân hóa, ít chịu ảnh hưởng của
thời tiết…). Sử dụng cho các công trình chịu lực như móng, bệ móng, dùng làm trang trí như
đá ốp lát…
- Macma phún xuất: là loại đá do macma phun ra trên mặt đất, tiếp xúc với không khí, điều
kiện áp suất và nhiệt độ thấp, nguội lạnh nhanh mà sinh ra. Các đá macma phún xuất thường
có cấu tạo rỗng xốp.
Doãn Ngọc XB10
2
Trên mặt đất, do nguội lạnh nhanh, macma không kịp kết tinh, hoặc chỉ kết tinh được một bộ
phận với kích thước tinh thể rất nhỏ, chưa hoàn chỉnh, còn đại bộ phận tồn tại ở dạng vô đình
hình, trong đá có lẫn nhiều bọt khí (do đang sôi và bị nguội lạnh nhanh): đó là dạng macma
phún xuất chặt chẽ. Ví dụ: Đá diabazơ, bazan, andezit. Có tính chất rỗng nhẹ, cứng và rất
giòn. Sử dụng làm cốt liệu cho bê tông nhẹ, dụng làm phụ gia hoạt tính cho bê tông và xi
măng…
Khi macma đang sủi bọt, gặp lạnh đông lại nên rất xốp và nhẹ, hoặc phần macma bị phun lên
cao, bay xa, nguội nhanh, hơi nước, khí thoát ra nhiều nên có kết cấu rỗng vụn, ?o nhỏ: đó là
dạng macma phún xuất rời rạc. Ví dụ Tro, túp núi lửa, túp dung nham. Tính chất nhẹ. Dùng
làm phụ gia trơ cho bê tông và xi măng..
Đá trầm tích: được tạo ra từ sự lắng đọng của các mảnh vụn hoặc các chất hữu cơ, hay các chất
kết tủa hóa học (các chất còn lại sau quá trình bay hơi), được nối tiếp bằng sự kết đặc của các
chất cụ thể và quá trình xi măng hóa. Quá trình xi măng hóa có thể diễn ra tại hoặc gần bề mặt
Trái Đất, đặc biệt là đối với các loại trầm tích giàu cacbonat. Dựa vào nguồn gốc hình thành có 3
loại:
- Trầm tích cơ học: do sản phẩm vụn nát sinh ra trong quá trình phong hóa các loại đá có trước
tích tụ lại mà thành. Có loại rời rạc như sỏi, cát, đất sét; loại rời rạc bị gắn kết nhau như dăm
kết, cuội kết, sa thạch.
- Trầm tích hóa học: tạo thành do các khoáng chất hòa tan trong nước lắng đọng, kết tủa lại,
như đá vôi dolomit. thạch cao, anhydrit, tup đá vôi…
- Trầm tích hữu cơ: tạo thành do sự tích tụ xác động vật, thực vật như đá vôi, đá vôi vỏ sò, đá
phấn, đá diatomit, trepen…
Hiện nay đã có nhiều dạng đá công nghiệp sử dụng các phối liệu từ đá trầm tích mà thành
phần chủ yếu là thạch cao; tạo hình được nhiều dạng mô phỏng thế đá biến chất tự nhiên;
thích hợp cho không gian bên trong mà giá thành lại rẻ hơn rất nhiều so với đá tự nhiên
Đá biến chất: Là các loại đá mácma, trầm tích, và đá biến chất có trước bị biến chất (biến tính)
khi gặp áp suất và nhiệt độ cao. Gồm các loại:
- Biến chất khu vực: khi một vùng đất nào đó bị lún xuống, những lớp đá hình thành trước bị
lún sâu hơn, bên trên là những lớp trầm tích mới tích tụ dần, lâu ngày tạo nên một áp lực lớn
ép lên những lớp dưới làm chúng bị biến chất. Loại này có tính phân phiến (lớp mỏng) nên
tính chất cơ học kém hơn đá mácma. Ví dụ Đá gơnai (do đá granit tái kết tinh), phiến sét (do
sự biến chất của đất sét dươi áp lực cao).
- Biến chất tiếp xúc: Tạo thành từ trầm tích bị biến chất do tác dụng của nhiệt độ cao. Khi gặp
macma xâm nhập, đá trầm tích tiếp xúc với macma bị nung nóng và thay đổi tính chất. Loại
Doãn Ngọc XB10
3
này thường rắn hơn đá trầm tích. Ví dụ đá hoa (do tái kết tinh đá vôi và đá đôlômit dưới tác
dụng của nhiệt độ và áp suất cao mà thành), thạch anh (biến chất từ cát)…
- Biến chất trao đổi
Loại đá này thường có màu vàng hoàng thổ lẫn với màu nâu và màu đỏ của đất sét, cấu tạo
địa chất xếp lớp. Được xẻ theo dạng miếng khoảng 3cm, rất nhiều hình dạng do vỡ ra một
cách rất tự nhiên. Thường được dùng để lát lối đi, bậc cầu thang trong các thiết kế ngoại thất
sân vườn và cũng có thể làm điểm nhấn trong không gian nội thất diện tích lớn.
3. Phân loại đất đá trong địa chất công trình?
- Theo khối lượng thể tích và cường độ: ( trạng thái khô)
Loại nhẹ: < 1800 kg/m3, có mác tương ứng 5, 10, 15, 75, 100, 150 kG/cm2, dùng xây tường
cho nhà cần cách nhiệt.
Loại nặng: > 1800 kg/m3, có mác tương ứng 100, 150, 200, 400, 600, 800, 1000 kG/cm2,
dùng trong các công trình chịu lực, công trình thủy công để xây móng, tường chắn, lớp phủ
bờ kè, ốp lát…
- Theo hệ số mềm
Chia thành 4 cấp: 0.6; 0.6 - 0.75; 0.75 - 0.9; và 0.9.
- Theo yêu cầu sử dụng và mức độ gia công
Đá hộc: gia công theo phương pháp nổ mìn. Dùng để xây móng nhà, tường chắn, trụ cầu,
Đá đẽo thô, vừa, kỹ tùy theo yêu cầu sử dụng của công trình.
Đá kiểu: được chọn lọc kỹ, chất lượng cao, dùng để trang trí cho các công trình.
Đá phiến: để ốp lát, trang trí.
Đá dăm: làm cốt liệu trộn bê tông.
- Theo hàm lượng oxit silic
Đá acid: SiO2 > 65%.
Đá trung tính: SiO2 = 65 - 55%.
Đá bazơ: SiO2 = 55 - 45%.
Đá siêu bazơ: SiO2 < 45%.
- Theo nguồn gốc: Căn cứ vào cấu trúc, nguồn gốc và điệu kiện hình thành của đá để phân
loại. Chia thành 3 nhóm sau: Đá mácma, Đá trầm tích, Đá biến chất.
4. Thủy tính của đất đá?
5. Động đất là gì? Ảnh hưởng của động đất đến xây dựng công trình?
- Động đất hay địa chấn là một sự rung chuyển hay chuyển động lung lay của mặt đất. Động
đất thường là kết quả của sự chuyển động của các phay (geologic fault) hay những bộ phận
đứt gãy trên vỏ của Trái Đất hay các hành tinh cấu tạo chủ yếu từ chất rắn như đất đá. Tuy
Doãn Ngọc XB10
4
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 mọi sự kiện động đất xảy ra tại các đường ranh giới của
các mảng kiến tạo là các phần của thạch quyển của trái đất (các nhà khoa học thường dùng
dữ kiện về vị trí các trận động đất để tìm ra những ranh giới này). 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:
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.
Ngoại sinh: Thiên thạch va chạm vào Trái Đất, các vụ trượt lở đất đá với khối lượng lớn.
Nhân sinh: Hoạt động làm thay đổi ứng suất đá gần bề mặt hoặc áp suất chất lỏng, đặc biệt là
các vụ thử hạt nhân dưới lòng đất.
Ngoài ra còn phải kể đến hoạt động âm học, đặc biệt là kỹ thuật âm thanh địa chấn.
- Ảnh hưởng của động đất đến xây dựng công trình: Động đất xảy ra hằng ngày trên trái đất,
nhưng hầu hết không đáng chú ý và không gây ra thiệt hại. Động đất lớn có thể gây thiệt hại
trầm trọng và gây tử vong bằng nhiều cách. Động đất có thể gây ra đất lở, đất nứt, sóng
thần, nước triều giả, đê vỡ, và hỏa hoạn. Tuy nhiên, trong hầu hết các trận động đất, sự
chuyển động của mặt đất gây ra nhiều thiệt hại nhất. 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. Nhiều trận động đất, đặc biệt là những trận xảy ra dưới đáy biển, có thể gây ra
sóng thần, hoặc có thể vì đáy biển bị biến dạng hay vì đất lở dưới đáy biển.
6. Phong hóa là gì? Phân loại, các giải pháp phòng chống phong hóa trong xây dựng?
Phong hóa là quá trình phá hủy đá, đất và các khoáng vật chứa trong đó khi tiếp xúc trực tiếp
với môi trường không khí. Phong hóa được chia thành hai loại chính.
- Phong hóa cơ học: là quá trình phong hóa trong đó các tác nhân vật lý là tác nhân gây phong
hóa. Phong hóa cơ học phá vỡ các đá gốc thành những mảnh vụn mà không làm thay đổi
thành phần hóa học của đá. Băng, nước, nước khe nứt là các tác nhân gây phong hóa cơ học
chính do gây ra một lực tác động làm nở ra, mở rộng các khe nứt trong đá khiến đá vỡ ra
thành các mảnh vụn. Giản nở vì nhiệt cũng gây nên tác động giản căng và co lại dưới sự ảnh
hưởng của việc nhiệt độ tăng lên hay giảm đi cũng giúp cho quá trình phong hóa cơ học diễn
ra nhanh hơn. Phong hóa cơ học giúp làm tăng diện tiếp xúc bề mặt của đá khiến cho quá
trình phong hóa hóa học dưới sự tác động của cá yếu tô hóa học diễn ra nhanh hơn.
- Phóng hóa hóa học: có sự tham gia của các chất trong môi trường không khí tác động lên đối
tượng phong hóa. Phong hóa hóa học phá hủy đá bằng các phản ứng hóa học. Đây là quá
trình các khoáng vật trong đá thay đổi trở thành các hạt nhỏ hơn và dễ bị rửa trôi hơn. Không
Doãn Ngọc XB10
5
khí và nước đều tham gia trong các phản ứng phức tạp của quá trình phong hóa hóa học. Các
khoáng vật trong đá gốc không bền vững trong điều kiện không khí sẽ dần dần biến đổi thành
những dạng bền vững hơn. Các khoáng vật nào được thành tạo trong điều kiện nhiệt độ càng
cao thì càng dễ bị thay đổi. Các đá mácma thường bị các tác nhân gây hại như nước tấn công
nhất là nước có dụng dịch axít hay kiềm(và muối axit), và tất cả các khoáng vật tạo đá của đá
mácma trừ thạch anh đều biến đổi thành các khoáng vật sét hay các các chất hóa học tồn tại ở
dạng dung dịch.
- Ngoài ra, còn có thêm phong hóa sinh học cũng là quá trình phong hóa hóa học nhưng các
tác nhân gây phong hóa là các chất có nguồn gốc sinh học.
Giải pháp phòng chống phong hóa trong xây dựng: Bóc bỏ tầng phong hóa, che phủ bằng vật
liệu chống phong hóa, cải tạo (xử lý) tầng phong hóa bằng phụt vữa.
7. Sạt lỡ bờ sông: nguyên nhân và cách phòng chống?
Nguyên nhân: Các yếu tố tham gia vào quá trình sạt lở bờ sông rất đa dạng. chủ yếu là quá
trình xâm thực ngang, phụ thuộc rất nhiều vào chế độ dòng chảy và đất đá cấu tạo nên hai
bên bờ.
- Các yếu tố tự nhiên:
Đặc điểm địa hình, địa mạo. Chế độ dòng chảy của sông. Cấu tạo địa chất và các tính chất cơ
lý đất hai bên bờ sông.
Đất đá cấu tạo nên hai bờ là các loại đất yếu rất dễ bị tan rã, xói lở. Do đó, bờ sông sẽ mất ổn
định dưới tác động của dòng nước lưu thông.
- Các yếu tố nhân sinh:
Hoạt động trao đổi, buôn bán hàng hóa giữa các vùng, miền thông qua phương tiện là
ghe, tàu. Các phương tiện này có tốc độ lớn, lưu thông thường xuyên, liên tục gây nên sóng,
tạo dòng chảy rối.
Cách phòng chống:
- Sử dụng công trình kè bảo vệ, chống lại áp lực phá hoại bờ do động năng dòng chảy.
- Hình thành hàng rào sinh học bằng hệ thống cây hoang dại phù hợp, trồng thành một quần
thể có cơ cấu.
- Giữ bèo, thả rong rào, cành cây buộc lại với nhau..., cũng có thể dùng vỉ, phên tre, phên cừ
tràm chặn sát mái bờ có tác dụng giảm bớt tác động của sóng do ghe, thuyền gây ra.
8. Nêu nguyên tắc cách tiến hành biểu thị thành phần hóa học của mẫu nước dưới đất theo
phương pháp Kurlov ? (chỉ nêu tóm tắt cách viết công thức tổng quát, gọi tên nước, cho 1 vd)
- Công thức tổng quát Kurlov: