Màu nền Màu tối Mặc định Xám nhạt Xanh nhạt Xanh đậm Vàng nhạt Màu sepia Vàng đậm Vàng ố

Font chữ: Palatino Linotype Bookerly Segoe UI Patrick Hand Times New Roman Verdana Tahoma Arial

Chiều cao dòng: 100 120 140 160 180 200

Kích cỡ chữ:

Chương II Các quá trình và hiện tượng địa chất động lực

Bài 1: Các quá trình và hiện tượng địa chất động lực

I.              Khái niệm chung:

Là những quá trình địa chất xảy ra từ bên trong quả đất, do lực bên trong quả đất sinh ra

II.            Hoạt động kiến tạo

1.    Khái niệm:

-       Hay còn gọi là chuyển động kiến tạo: là sự hoạt động của vỏ TĐ do các nguyên nhân trong lòng đất sinh ra, gây biến dạng, phá hủy các lớp đất đá.

2.    Các loại hoạt động kiến tạo:

a.    Hoạt động thăng trầm( vận động thẳng đứng)

-       là sự nâng lên hay hạ xuống 1 cách rất chậm chạp của vỏ TĐ. Đặc điểm của vận động này là xảy ra trên khu vực rộng lớn, chu kì vận động thay đổi.

-       Khi mặt đất nâng lên, nước biển bị lùi ra xa, gây nên hiện tượng biển lùi. Trầm tích biển lùi có kích thước hạt giảm dần từ tren xuống dưới. Khi mặt đất hạ xuống gây nên hiện tượng biển tiến, , trầm tích biển tiên có kích thước hạt tăng dần từ trên xuống dưới.Kết quả của vận động này tạo nên các lớp trầm tích khổng lồ

b.    Vận động uốn nếp

là vận động biến dạng dẻo dẫn đến sự thành tạo các nếp uốn trong đất đá( gồm nếp lồi và lõm). Vận động này liên quan đến lực tác dụng theo phương thẳng đứng tạo nên các nếp uốn nằm đơn độc, vòm thoải, kích thước lớn. Liên quan tới các lực tác dụng theo phương ngang thì tạo nên những hệ thống nếp uốn mà mặt trục của chúng song song nhau, vòm nhọn, cánh dốc, thường là nép uốn đảo lộn.

Vận động uốn nếp không làm mất tính liên tục của các lớp đất đá.

c.    Vận động đứt gãy:

là loại vận động kiến tạo dẫn tới sự phá vỡ tính liên tục của đất đá do biến dạng giòn và tạo nên các đứt gãy, khe nứt. Đất đá 2 bên cánh đứt gãy dịch chuyển vị trí tương đối với nhau.

Dấu hiệu nhận biết:

-       sự bất chỉnh hợp địa tần

-       đới dăm kết kiến tạo nằm giữa đứt gãy

-       Mặt đứt gãy còn sót lại với kích thước nhỏ

-       sự định hướng của cá dãy núi, sông, thung lũng theo phương đứt gãy.

-       sự xuất lộ nước hoặc thảm thực vật dọc theo đứt gãy.

Trong vỏ trái đất có nhiều loại đứt gãy với qui mô khác nhau, thông thường phát triển với qui mô nhỏ trong phần vỏ cứng của quả đất có độ sâu nhỏ hơn 40km, là noi tạo thành khoáng sản quan trọng cũng như khả năng chứa nước ngầm.Các đứt gãy sâu có vai trò quan trọng tới sự phát triển địa chất của vùng xung quanh, là ranh giới giữa miền địa máng và miền nền.

Miền địa máng là khu vực của vỏ TĐ có hoạt động kiến tạo mạnh mẽ, gồm 2 giai đoạn: GĐ1 – vỏ TĐ bị sụt, hoạt động macma mạnh, vận động uốn nếp phát triển, tạo trầm tích dày; GĐ2 – vỏ TĐ được nâng lên, thúc đẩy quá trình bào mòn, xâm thực. Kết thúc 1 chu kì thì miền địa máng có thể trở thành miền nền, có cấu trúc bên trên là phức hệ lớp phủ( trầm tích) dày, bên dưới là móng uốn nếp được hình thành trong giai đoạn sụt lún.

KL: các vận đông kiến tạo đều làm giảm cườngg độ của đất đá, tăng tính thấm, giảm tính đồng nhất, mất ổn định mái dốc.

III.           Động đất

Là hình thức dao động đàn hồi của vỏ quả đất, khi cường độ đủ lớn thì kèm theo sự phá hoại đất dá cũng như các biến dạng tàn dư khác.

ĐĐ có 2 nguồn gốc:

-       Nội lực: do hoạt động kiến tạo và núi lửa, có chấn tâm ở sâu và có cường độ từ trung bình đến rất mạnh

-       Ngoại lực: do nổ mìn, trượt lở, sụp đổ hang động cáctơ…, cường độ yếu và qui mô nhỏ

Nơi phát sinh động đất gọi là chấn tâm, có độ sâu từ 10-70km, hình chiếu của nó lên mặt đất gọi là tâm ngoài.Các dao động đc truyền đi từ tâm chấn  theo dạng sóng. Theo quan hệ giữa phương truyền sóng và dao động, sóng đc chia làm 3 loại:

+ Sóng dọc: phương dao động trùng phương truyền sóng. Hầu hết động đất dc truyền theo dạn sóng này, tốc độ tù 5-7km/s.

+ sóng ngang: phương dao động vuông góc với phương truyền sóng, gây ra sự dịch chuyển hay truợt vật chất và thay đổi hình dạng của chúng theo phương vuông góc với phương truyền sóng.

+ Sóng mặt: Xuất phát từ tâm ngoài lan truyền ra xung quanh bề mặt, gây biến dạng mặt đất

Động đất có tính chu kì.

1.    Đánh giá lực động đất:\

Theo thang 12 cấp, mỗi 1 cấp trong thang tương ứng với 1 trị số gia tốc địa chấn nhất định

Thang MSK – 64 phân độ mạnh động đất thành 12 cấp theo dấu hiệu về mức độ hư hỏng của công trình, các biến dạng tàn dư trong sự phá hoại địa hình…

Thang Richter

Ở Vn đã có bản đồ phân vùng động đất theo thang 12 cấp.

2.    Ảnh hưởng của động đất tới công trình

Khi xây dựng công trình ở vùng có động đất, cần sử dụng các biện pháp kháng chấn, đảm bảo độ ổn định giữa nền và móng. Hạn chế xây dựng ở khu vực trượt lở phát triển….

Bài 2: các quá trình và hiện tượng địa chất ngoại đọng lực

I.              Hiện tượng phong hóa:

1.    Khái niệm:

Trong tự nhiên khi bị lộ ra ngoài. đá không thể giữu nguyên được hình dạng ban đầu mà bị biến đổi đa dạng do bị tác động bởi nhiều yếu tố. Đó là hiện tượng phong hóa. Vậy phong hóa là hiện tượng địa chất ngoại sinh gây nên sư phá hủy cơ học và sự biến đổi hóa học các khoáng vật cấu tạo nên đất đá, xảy ra ở phần trên cùng của vỏ Trái Đất, dưới tác dụng của các tác nhân phong hóa như gió, nước các axit, sinh vật…

2.    Các loại và quá trình phong hóa:

a.    Phong hóa vật lí

Loại phong hóa này thường xảy ra trong giai đoạn đầu của quá trình phong hóa do các tác nhân vật lí như nhiệt độ, sinh vật, làm cho đất đá bị vỡ vụn( thay đổi cấu trúc), còn thành phần hóa học của đá không bị thay đổi. Các nhân ố chủ yếu của quá trình này là sự biến thiên nhiệt độ, hoạt động của thân rễ thực vật, sự đông kết của nước và tác dụng kết tinh của muối

-       Tác dụng của nhiệt độ:thể hiện chủ yếu ở sự dao động của nhiệt độ theo ngày đêm và theo mùa. Sự thay đổi nhiệt độ làm thể tích khối đá thay đổi theo, sự thay đổi này xảy ra khác nhau giữa phần trong và ngoài của khối đá, từ đó phát sinh ra các lực phá vỡ khối đất đá.

-       Tác dụng cơ học của sinh vật: rễ của cây cối mọc len vào khe nứt, phát triển sẽ làm đá nứt nẻ thêm.

+ Phong hóa băng giá, nước chiếm các lỗ rỗng trong đất đá, đông cứng làm vỡ đất đá

+ Phong hóa muối: dung dịch muối xâm nhập vào các lỗ rỗng,khi nước bốc hơi muối sẽ kết tinh ….

b.    Phong hóa hóa học:

Xảy ra mạnh mẽ khi đá bị vỡ vụn, gây phá hoại do phản ứng hóa học dưới tác dụng của nước và các chất khí, làm thay đổi cơ bản thành phần, cấu trúc, trạng thái của đất đá. Phương thức phá hoại của loại phong hóa này:

-       Tác dụng hòa tan: xảy ra ở các loại đá chứa muối và bị muối hóa( sự có mặt của nhiều muối trong dung dịch ảnh hưởng tới sự hòa tan của đá)

CaCO3 + H2O + CO2 = Ca(HCO3)2

-       Tác dụng oxi hóa: Xảy ra do tác dụng của oxi trong nước và trong không khí. Quá trình oxi hóa làm biến đổi các hợp chất oxit thấp của kim loại( Fe, Mn, Ni,…) thành hợp chất có hóa trị cao hơn, làm ô mạng tinh thể khoáng vật bị phá hủy, thể hiện ra bên ngoài bằng sự thay đổi màu sắc:

FeS2 + H2O + O2 = H2SO4 + FeSO4

FeSO4 -> Fe2(SO4)3 -> Fe2O3.nH2O(limônit)

-        tác dụng hợp nước: tạo mạng hydrit hóa:

Fe2O3(hêmatit) + nH2O = Fe2O3.n H2O

CaSO4(anhydrit) + H2O = CaSO4. 2H2O (thạch cao) -> thẻ tích tăng 1/3 lần

-       tác dụng thủy phân: Là phản ứng hóa học phá hủy chủ yếu các khoáng vật tạo đá , phổ biến nhất là đá silicat

K2O.Al2O3.6SiO2 (autoclave)+ 2{ H+ +OH-} = Al2(Si4O10)(OH)2 (montmôriolit)+ SiO2 + 2KOH

-       Tác dụng cacbonat hóa: phản ứng giữa khoáng vật tạo đá với CO2:

K2O.Al2O3.6SiO2 + CO2 +H2O = Al2O3.2SiO2.2H2O(caolinit) + K2CO3 + SiO2.nH2O(opan)

            Ngoài ra các axit hữu cơ do đọng thực vật và sinh vật thải ra cũng sẽ tác dụng với đá và phá hủy đất đá.

            Mức độ phong hóa còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như điều kiện khí hậu, thành phần khoáng vật, kiến trúc, cấu tạo của đá, cấu tạo địa chất( thế nằm,nứt nẻ, đứt gãy..). điều kiện địa hình, điều kiện địa chất thủy văn, thời gian tác dụng liên tục của các tác nhân phong hóa.

KL:  tùy thuộc vào điều kiện cụ thể mà các nhân tố trên có ảnh hưởng khác nhau tới quá trình phong hóa. Chúng thường có liên quan chặt chẽ tới nhau, hỗ trợ lẫn nhau cùng tác động, làm quá trình phong hóa phát triển mãnh liệt hơn.

3.    Vỏ phong hóa và tính phân đới:

Do khả năng xâm nhập của các tác nhân phong hóa nên đất đá ở phần trên vỏ TĐ chỉ bị tác dụng phong hóa tới 1 độ sâu nào đó. ớ dưới độ sâu đó, đã vẫn giữ nguyên trạng thái ban đầu của nó, còn ở phần trên, đất đá bị biến đổi về thành phần, kiến trúc, trạng thái,… Đó chính là vỏ phong hóa. Dựa theo mức độ nứt nẻ của đất đá, màu sắc và sự phá hủy khoáng vật nguyên sinh, sự thay đổi tính chất cơ lí của đất đá, người ta chia vỏ phong hóa thành 4 đới từ trên xuống dưới:

-       Đới laterit: chủ yếu là khoáng vật thứ sinh( đất sét và sét pha), các mảnh vụn thường nhỏ hơn 1cm

-       Đới tàn tích caolinit: có khoáng vật thứ sinh(caolinit) nhiều hơn khoáng vật nguyên sinh, chủ yếu là các mảnh vụn kích thước từ 1-10vm, màu sắc phụ thuộc vào mức độ vỡ vụn của đất đá. Đới này có 3 phụ đới, việc phân chia 3 phụ đới này liên quan chặt chẽ tới mực nước dưới đất.

-       Đới tàn tích vỡ vụn:Đá bị vỡ vụn với kích thước khác nhau lớn hơn 10cm, phía dưới mảnh lớn hơn, phía trên mảnh nhỏ hơn, khe nứt phát triển mạnh, khoáng vật thứ sinh phát triển nhiều thành vật chất lấp nhé khe nứt. Đá vẫn giữ được cấu trúc nguyên thủy và có sức chịu tải lớn hơn nhiều sơ với 2 đới trên.

-       Đới nguyên khối: Cơ bản giống đá gốc, chỉ có những khe nứt nhỏ, bên trong có thể có vật chất sét lấp nhét.

Sản phẩm phong hóa phụ thuộc vào thành phần của đá bị phong hóa và tác nhân gây phong hóa. Quá trình phong hóa hóa học đóng vai trò quan trọng nhất trong việc hình thành khoáng vật sét. Đặc trưng cho sphẩm phong hóa vùng nhiệt đới là đất laterit với thành phần chủ yếu là sét pha, sét có cấu tạo hạt đậu, sử dụng làm nền công trình hoặc vật liệu xây dựng khá tốt.

Đá mac ma axit phong hóa cho sét, thạc cao, mica trắng; đá macma bazơ phong hóa thành sét không có thạch anh( đỏ nâu,mịn)

Sản phẩm phong hóa còn nằm nguyên tại chỗ gọi là tàn tích, còn nếu đc vận chuyển và tích tụ ở chân dốc gọi là dườn tích, thành phần rất không đồng nhất.

Đất phong hóa có đặc điểm là màu nâu đỏ rất rõ ràng, phần bên dưới có màu sắc loang lổ do các oxit kim loại bị rửa trôi không đều. Đất có độ rỗng lớn, trạng thái dẻo cũng hoặc nửa cứng, độ bão hòa G > 80%. Hệ số nén lún nhỏ dù độ lỗ rỗng và hệ số rỗng lớn, khi nén đất lún ít do những mảnh cứng nguyên sinh.

Để đánh giá mức độ phong hóa ngta dùng độ phong hóa Kph – tỉ số giữa trọng lượng thể tích của mẫu đất bị phong hóa và trọng lượng thể tích của mẫu đất chưa phong hóa của cùng đất ấy.

4.    Mục đích nghiên cứu & cách phòn chống phong hóa.

Làm sáng tỏ đặc điểm phân bố và tính chất cơ lí của vỏ phong hóa, tác nhân chính gây phong hóa, từ đó lựa chọn vị trí tốt nhất khi xây dựng, xác định chiều sâu đặt móng và khả năng sử dụng của đất đá đã bị phong hóa. Xác định cấp đất đá để chọn phương pháp thi công, đánh giá sự ổn định của đất đá phong hóa trên sườn dốc và mái dốc của dố đào, công trình ngầm…

·         Phòng chống phong hóa:

-       Tạo lớp phủ chống phong hóa nhằm ngăn cản các tác nhân gây phong hóa.

-       cải tạo đất đá bị phong hóa : phun vào trong đất các dung dịch hóa học có tác dụng nhét lấp các khe nứt, lỗ rỗng., tăng cường cường độ của đất đá.

-       Tiêu thoát nước: san phẳng chỗ trũng, xây lát, làm rãnh thoát nước mặt.

II.            HIện tượng Karst:

1.    Khái niệm

Là hiện tượng hòa tan hóa học của nước mặt và nước dưới đất xảy ra trong các đá dễ hòa tan( đá vôi, đá muối mỏ). Kết quả quá trình hòa tan tạo ra ở phía dưới và bên trên địa hình TĐ những địa hình đặc biệt như hang động ngầm, sông suối ngầm,,, làm thay đổi động thái và qui luật hoạt động của nước dưới đất.

2.    Điều kiện phát sinh và phát triển Karst:

cần 4 điều kiện cơ bản:

-       Đá phải có tính hòa tan: trong thực tế, các khoáng vật tạo đá chủ yếu bị hòa tan đều có cấu trúc tinh thể. Quá trình hòa tan chính là quá trình phá vỡ mạng tinh thể, chuyển các ion của mạng tinh thể khoáng vật vào trong nước dưosi tác dụng của lực hút của các ion và phân tử nước.

-       Nước phải có tính hòa tan(chứa CO2, axit):

-       Đá phải có tính thấm: Đây là điều kiện cần thiết để nước tiếp xúc với đá có khả năng bị hòa tan. Đá có tính thấm càng tốt, nước càng dễ xâm nhập sâu vào trong đá, đá càng dễ bị hòa tan và ngược lại.

-       Nước luôn lưu thông trong đá( các khe nứt lưu thông nhau):

3.    Các kiểu Karst cơ bản: 4 kiểu

-       Kiểu các tơ trọc: xảy ra trong các đá hòa tan đồng nhất, không tạo ra lớp phủ thực vật.

-       các tơ phủ: phát triển trong đá hòa tan có nhiều tạp chất tạo nên các bồn lồng đĩa, được phủ bởi sét đỏ và thực vật ptriển.

-       cáctơ kín: phát triển trong đá hòa tan bị phủ lớp đá không hòa tan bên trên, tạo nên các hang đọng ngầm, sông ngầm, giếng cáctơ.

-       Các tơ nhiệt đới :phát triển ở vùng nhiệt đới, tạo nên địa hình phễu các tơ và bồn địa cáctơ, thuuwofng phủ bới lớp sét đỏ dày.

4.    xử lí các tơ:

XD ở vùng cáctơ gặp nhiều khóa khăn đbiệt với công trình qui mô lớn. Khi đá bị các tơ hóa không dày có thể sử dụng móng cọc khoan nhồi cho những công trình lớn.

-       Xử lí cáctơ mặt: san lấp tất cả những chỗ trũng trên mặt đất, tránh tập trung nước, dùng đá và xi măng nhét lấp các hang hốc nhỏ và làm hệ thống  rãnh thoát nước mưa.

-       Xử lí cáctơ dưới sâu: phụt vữa xi măng, bitum vào các khe nứt, han động ngầm để tăng đọ bền và dộ liền khối, hạn chế tối đa tính thấm nước , đánh sập trần các hang lớn…

III.           Hiện tướng trượt của đất đá trên sườn dốc:

1.    Khái niệm

Là hiện tượng các khối đất đá ở trên các sườn dốc hay mái dốc dưới tác dụng của trọng lực , nước mưa, nước dưới đất, ảnh hưởng của địa chấn hay tác độngnhân tạo,… bị mất trạng tháy cân bằng vốn có và dịch chuyển chậm chạp hoặc đột ngột xuốn chân dốc.

2.    nguyên nhân

-       Nhóm nguyên nhân làm thay đổi hình dạnng, kích thước: tăng cao độ dốc, đào hoặc xói chân mái dốc

-       Nhóm nguyên nhân làm thay đổi tính chất đất đá: do ẩm ướt, phong hóa, phá hủy kết cấu tự nhiên

-       Nhóm gây tải trọng phụ lên sườn dốc: áp lực thủy tĩnh, thủy động.

3.    Các yếu tố ảnh hưởng

-       Đặc điểm khí hậu khu vực

-       Chế độ thủy văn

-       Địa hình khu vực

-       cấu trúc địa chất

-       đặc điểm địa chất thủy văn

-       sự phát triển của các quá trình và hiện tượng ĐCĐL

-       đặc điểm tính chất cơ lí của đất đá

-       Hoạt động kinh tế của con người

4.    Các biện pháp phòng và xủa lí trượt

·         Phòng chống:

-       ĐIều tiết dòng mặt

-       Tháo khô đất đá bị sũng nước

-       Bảo vệ chân sườn dốc khỏi bị rửa trôi

-       Gia cố các khối đát đá bẳng công trình neo giữ, chắn đỡ

-       Cải tạo tính chất của đất đá

-       Trồng cây, cỏ bảo vệ

-       Giảm độ dốc của sườn dốc.

IV.          HIện tượng mương xói:

1.    Khái niệm

đất đá bị phá hủy bởi các dòng chảy tạm thời tạo nên nhữung rãnh sâu phân cắt bề mặt địa hình.

2.    Các giai đoạn hình thành và phát triển

4 giai đoạn:

-       Giai đoạn rãnh xói

-       giai đoạn hạ thấp đầu mương

-       giai đoạn đạt mặt cắt cân bằng dọc

-       giai đoạn ngừng phát triển

3.    Các biện pháp phòng trừ mương xói

-       trồng cây cải tạo đất, hạn chế tốc dộ dòng chảy

-       XD công trình điều tiết dòng chảy

-       Gia cố nhữung chỗ bị xói

-       ngăn chặn đào bới sườn dốc, khai thác mỏ bừa bãi

Bài 4: Các quá trình và hiệ tượng ĐCCT

I.              Hiện tượng cát chảy

1.    khái niệm

là hiện tượg di chuyển của cả khối cát ra khỏi trạng thái của nó dưới tác dụng của dòng thấm.

Nó có thể xảy ra chậm chạp hoặc nhanh chóng, làm mất ổn định của công trình, phá hủy bờ dốc, thúc đẩy quá trình trượt. Cát chảy tràn vào công trình ngầm gây khó khăn cho quá trình thi công, có thể gây sụt lún và biến dạng mặt đất.

2.    Phân loại cát chảy và điều kiện phát sinh của chúng

-       Cát chảy giả: hiệ tượng xảy ra trong đất cát chứa ít hạt mịn dưới tác dụng của áp lực nước,cát bị chảy ra. Khi áp lực nước giảm, cát nhanh chóng đạt trạng thái ổn định, cho nước thấm qua

-       Cát chảy thật: là hiện tượng xảy ra trong đất cát hạt mịncó tính lưu động cao, dưới tác dụng của trọng lượng bản thân, trong điều kiện bão hòa nước,  cát có thể tự chảy khi lộ ra ngoài.

3.    Điều kiện xảy ra cát chảy giả

Idn > ( Δ-1)(1 – n) = Ith

            Idn: gradient áp lực; Idn = ΔH/ ΔL

Ith: gradient tới hạn

Δ: tỉ trọng

Bài toán thuận: đánh giá xem có xảy ra hiện tượng cát chảy hay không

Cho ΔH, ΔL, tìm Idn=?

4.    Phòng chống và xử lí hiện tg

-       tường cừ

-       Khí nén cân bằng áp lực

-       silicat hóa chất

II.            Hiện tượng xói ngầm

1.    Khái niệm

Là hiện tượng dòng thấm vận chuyển các hạt nhỏ ra khỏi lỗ rỗng với các hạt lớn( hoặc vận chuyển những chất nhỏ ra khỏi khe nứt của đất đá) => tăng lỗ rỗng, giảm khả năng xây dựng của đất đá

2.    Các loại xói ngầm

a.    Xói ngầm hóa học

do dòng thấm hòa tan, rửa trôi các muối có trong đất đá

b.    Xói ngầm cơ học

do tác dụng của dòn thấm làm vận chuyển các hạt nhỏ hoặc chất lấp ra khỏi nền đá.

Hai loại này khác hẳn nhau về bản chất phá hoại

3.    điều kiện phát sinh xói ngầm

-       đất đá không đồng nhất về thành phần hạt

-       Idn lớn hơn 1 giá trị nào đó

+ theo JamariaL thường sử dụng)

Idn> Ith = (Δ -1) (1 – n) + 0,5n

                        + theo Ixtomina :       * Idn >5

*η = d60/d10 >20

4.  Biện pháp chốn và xử lí

* Biện pháp giảm Idn và tốc độ dòng thấm

- hạ thấp mực nước dưới đất bằng các công trình tiêu thoát

- Vây cọc ván xung quanh nơi lộ xói ngầm

- Làm màn chống thấm

- làm tầng lọc ngược

- ngưn cách dòng thấm với vùng cần được bảo vệ

*   Biện pháp làm thay đổi thành phần hat và kết cấu của đấy