Địa chất thi công - Chương 2: Khoáng vật và đất đá

tích a b c d *Cấu tạo : Cấu tạo lớp : Sự sắp xếp của các hạt vật liệu trầm tích theo từng lớp . 2.3.3 Đá trầm tích *Cấu tạo : Cấu tạo khối : Sự sắp xếp của các hạt vật liệu trầm tích không có sự định hướng . Cát kết 2.3.3 Đá trầm tích *Cấu tạo : Cấu tạo dãi : Sự sắp xếp của các hạt vật liệu trầm tích có sự định hướng (mờ nhạt). Cát bột kết 2.3.3 Đá trầm tích  Thế nằm lớp song song nằm ngang là phổ biến nhất của đá trầm tích, thể hiện sự tích đọng trong môi trường yên tĩnh và đồng nhất.  Ở cửa sông, thế nằm lớp thường xiên chéo và vát nhọn.  Ở các khúc sông uốn lượn, thường hình thành thế nằm dạng thấu kính.  Trong quá trình tích đọng, nếu chịu ảnh hưởng đồng thời của vận động kiến tạo, có thể tạo nên thế nằm bất chỉnh hợp.  Các thế nằm ban đầu của các lớp trầm tích cổ có thể bị thay đổi (biến vị) do vận động kiến tạo. Thế nằm của đá trầm tích Thế nằm ban đầu (nguyên sinh) của các lớp trầm tích (thường là trầm tích mới) sau đó có thể bị thay đổi bởi các vận động kiến tạo (thường là trầm tích cổ) Thế nằm của đá trầm tích Thế nằm ban đầu (nguyên sinh) của các lớp trầm tích nằm ngang vẫn còn bảo tồn. Thế nằm của đá trầm tích Thế nằm ban đầu (nguyên sinh) của các lớp trầm tích nằm ngang. Thế nằm của đá trầm tích Thế nằm ban đầu (nguyên sinh) dạng vát nhọn Thế nằm của đá trầm tích Thế nằm ban đầu (nguyên sinh) của các lớp trầm tích dạng xiên chéo (trầm tích cửa sông) vẫn còn bảo tồn. Thế nằm của đá trầm tích Thế nằm ban đầu (nguyên sinh) của các lớp trầm tích dạng xiên, xiên chéo (trầm tích sông) . Thế nằm của đá trầm tích Thế nằm chỉnh hợp : 1-2- 3-4-5 Thế nằm bất chỉnh hợp : Do địa hình nâng lên làm bào mòn phần vòm và là gián đoạn tích đọng, sau đó lại hạ xuống để tích các lớp 7-8-9 lên các lớp 2-3-4-5 Thế nằm của đá trầm tích Thế nằm bất chỉnh hợp (Colorado) Thế nằm của đá trầm tích 2.3.3.4 Các đặc điểm riêng của đá trầm tích 2.3.3 Đá trầm tích Về mặt cấu tạo: Đá trầm tích thường có tính phân lớp, ranh giới giữa các lớp khá rõ ràng, mỗi một lớp đồng nhất về thành phần. Hiện tượng trượt thường xảy ra theo mặt lớp, nhất là công trình đường cầu. Về mặt kiến trúc: Đá trầm tích vụn cơ học có nền gắn kết ximăng, trầm tích hoá học do sự ngưng keo. Cường độ của đá phụ thuộc vào tính chất và thành phần của keo và thành phần của ximăng gắn kết. Về mặt hình thành: Đá thường chứa các di chỉ hoá thạch, động vật và sinh vật. Về mặt tính chất cơ lý: Đá trầm tích thường có độ lỗ rỗng lớn (loại trừ trầm tích hoá học). 2.3.3.5 Phân loại và mô tả một số đất đá trầm tích. 2.3.3.5.1 Trầm tích mềm rời. a) Phân loại đất rời dựa vào đường kính hạt 2.3.3 Đá trầm tích Tên đất Hàm lượng phần trăm Cát sỏi Cát thô Cát vừa Cát nhỏ Cát bụi Lượng hạt lớn hơn 2mm chiếm >25% Lượng hạt lớn hơn 0.5mm chiếm >25% Lượng hạt lớn hơn 0.25mm chiếm >50% Lượng hạt lớn hơn 0.1mm chiếm >75% Lượng hạt lớn hơn 0.1mm chiếm <75% Tính ép co của cuội sỏi nhỏ vì vậy đập, cống có thể xây dựng trực tiếp trên nền cuội sỏi. Nhưng nó có tính thấm ướt lớn cho nên cần có biện pháp chống thấm cho công trình. Cuội sỏi làm vật liệu xây dựng như: trộn bê tông, làm tầng lọc, rãi đường. Phân loại đất dính dựa vào hàm lượng sét và chỉ số dẻo (Ip) Tên đất Chỉ số dẻo Cát pha Sét pha Sét Ip < 7 7 Ip 17 Ip > 17  Cát pha: Có lượng sét từ 2 -10%. Có một ít tính dính (Ip<7). Tính thấm không lớn.  Sét pha: Có lượng sét từ 10-30%. Tính dẻo, tính dính, tính trưng nở, ép co rất lớn, có thể dùng làm tường chống thấm trong đập hay vật liệu đắp  Đất sét: Có lượng sét trên 30%. Tính thấm nước của đất sét rất nhỏ, trong thực tế coi như không thấm. Thành phần khoáng vật chính của đất sét chủ yếu là Kaolinit, ilit,Monmorilonit 1)Trầm tích vụn cơ học gắn kết. 2.3.3.5.2 Đá trầm tích a. Cuội kết, dăm kết: là loại trầm tích vụn đã được gắn kết. b. Cát kết: Là loại đá do cát kết lại mà thành. Trong đó các hạt có đường kính d=0.1-2.0mm chiếm trên 50% c. Bột kết: Là loại đá do các hạt bột gắn kết mà thành. Trong đó các hạt có đường kính 0.005-0.1mm chiếm trên 50% d. Sét kết (Acgilit): là loại đá do đất sét thoát nước kết chặt sít lại và thường tạo thành các lớp mỏng. Căn cứ vào thành phần có thể có các loại: Sét kết vôi, sét kết sắt, sét kết silic Trong trầm tích sinh hoá, đặc biệt cần chú ý đến đá vôi và hỗn hợp của nó. Thành phần chủ yếu là Canxit rồi đến Đolomit. Dựa vào tạp chất có thể chia thành đá vôi Silic, đá vôi bùn, đá vôi sắt 2) Trầm tích sinh hoá Tên các loại trầm tích Thành phần chủ yếu Tên các loại đá chủ yếu Oxit nhôm, sắt Oxit nhôm chứa nước Laterit, Bauxit Silit Oxit Silic Diatomic, Opan Fotforit Fotfat Đá Fotfat (Apatit) Cacbonat Cacbonat Canxi Đá vôi, đá vôi vỏ Cacbonat manhe Dolomit Sunphat và Halpgennua Sunfat, Ca, Mg, và Halit Thạch cao, Anhydrit, muối mỏ Than, Bitum Cacbon, Cacbua Hidro Than bùn, sét chứa dầu Tên đá Hàm lượng CaCO3 % Sét vôi 5 ÷ 25 Macnơ 25 ÷ 50 Vôi sét 50 ÷ 75 Đá vôi 75 ÷ 100 Cuội Cát kết Cuội kết Dăm kết 2.3.3 Đá trầm tích 2.3.3.5. Phân loại và mô tả một số đá trầm tích Dăm kết 2.3.3 Đá trầm tích 2.3.3.5. Phân loại và mô tả một số đá trầm tích Cuội sỏi kết 2.3.3 Đá trầm tích 2.3.3.5. Phân loại và mô tả một số đá trầm tích Cát kết 2.3.3 Đá trầm tích 2.3.3.5. Phân loại và mô tả một số đá trầm tích Sét bột kết (Cấu tạo lớp) 2.3.3 Đá trầm tích 2.3.3.5. Phân loại và mô tả một số đá trầm tích Đá đôlômit Than đá Đá vôi vỏ sò 2.3.3 Đá trầm tích 2.3.3.5. Phân loại và mô tả một số đá trầm tích 1.3.3 ĐÁ TRẦM TÍCH Nguồn gốc thành tạo (đệ tứ-Q) : Bồi tích sông tuổi đệ tứ (aQ)  Nhận xét chung  §¸ trÇm tÝch chØ chiÕm 5% khèi lîng vá Tr¸i ®Êt, nhng nã bao phñ 75% diÖn tÝch bÒ mÆt Tr¸i ®Êt nªn ¶nh hëng nhiÒu ®Õn c¸c c«ng tr×nh x©y dùng.  §¸ trÇm tÝch c¬ häc cã kh¶ n¨ng chÞu lùc lín, tuy nhiªn ®¸ ph©n líp vµ trong ®¸ thêng cã khe nøt sinh ra do sù vËn ®éng cña Tr¸i ®Êt, do t¸c dông cña phong ho¸, lµm ¶nh hëng ®Õn søc chÞu t¶i cña ®¸. V× vËy, khi XDCT trªn ®¸ nµy cÇn ph¶i nghiªn cøu tr¹ng th¸i, kiÕn tróc vµ cÊu t¹o cña ®¸.  §¸ trÇm tÝch hãa häc cã ®é bÒn c¬ häc cao thÝch hîp cho viÖc lµm nÒn c«ng tr×nh, nhng mét sè ®¸ cã tÝnh hoµ tan, nøt nÎ, hang hèc do ho¹t ®éng karst nªn khi XDCT ph¶i quan t©m ®Õn sù h×nh thµnh vµ ph¸t triÓn karst trong qu¸ tr×nh x©y dùng vµ khai th¸c c«ng tr×nh.  §¸ trÇm tÝch h÷u c¬ thêng yÕu, dÔ bÞ tan r· khi gÆp níc, kh«ng thuËn lîi ®Ó lµm nÒn c«ng tr×nh.  Lµm vËt liÖu x©y dùng cã ®¸ v«i (®¸ èp l¸t, ®¸ héc, ®¸ d¨m, nung v«i, xi m¨ng), ®¸ c¸t kÕt, bét kÕt, sÐt kÕt (®¸ héc, ®¸ d¨m), mét sè lo¹i ®¸ ho¸ häc vµ h÷u c¬ ®îc khai th¸c sö dông nh kho¸ng s¶n (th¹ch cao, muèi má, ®iatomit, than ®¸,). 2.3.4 Đá biến chất 2.3.4.1 Định nghĩa 2.3.4.2 Các kiểu biến chất * Biến chất tiếp xúc : Xảy ra ở phần tiếp xúc giữa khối macma nóng chảy với đá vây quanh . (Nếu đá vây quanh chỉ thay đổi do ảnh hưởng của nhiệt độ cao thì gọi là biến chất tiếp xúc nhiệt, nếu còn có phản ứng hóa học với dung thể macma thì gọi là biến chất tiếp xúc trao đổi) Đá có trước Nhiệt độ cao, áp lực lớn (Hoạt động bên trong : macma) Đá biến chất (Đá có trước đã bị thay đổi thành phần khoáng vật, tính chất) 2.3.4.2 Các kiểu biến chất * Biến chất tiếp xúc : Càng gần khối macma, mức độ biến chất càng cao 2.3.4 Đá biến chất 2.3.4.2 Các kiểu biến chất * Biến chất tiếp xúc : Chiều dày đới biến chất phụ thuộc vào nhiệt độ và kích thước của khối macma 2.3.4 Đá biến chất 1.3.4 ĐÁ BIẾN CHẤT 1.3.4.2 Các kiểu biến chất : * Biến chất tiếp xúc : Khối macma xâm nhập gây biến chất đá trầm tích vây quanh nó 2.3.4.2 Các kiểu biến chất * Biến chất động lực : Các đá có trước bị ảnh hưởng của áp lực lớn được sinh ra trong quá trình vận động kiến tạo. 2.3.4 Đá biến chất 2.3.4.2 Các kiểu biến chất * Biến chất khu vực : Xảy ra ở dưới sâu, độ sâu càng lớn thì ảnh hưởng đồng thời của nhiệt độ và áp lực càng lớn Biến chất khu vực xảy ra khi có hoạt động kiến tạo tạo núi. Càng xuống sâu, mức độ biến chất càng mạnh mẽ. 2.3.4 Đá biến chất 2.3.4.2 Các kiểu biến chất : * Biến chất khu vực Do chôn vùi : Càng xuống sâu, áp lực càng tăng gây nên biến chất đá có trước 2.3.4 Đá biến chất 2.3.4.2 Các kiểu biến chất * Biến chất khu vực Mức độ biến chất tăng theo chiều sâu : Từ đá phiến sét (Slate) đến migmatite 2.3.4 Đá biến chất 2.3.4.3 Khoáng vật * Khoáng vật tàn dư : Khoáng vật còn sót lại của đá có trước. * Khoáng vật đặc trưng (thuần túy) của đá biến chất : Granat (garnet), disten, tan. Garnet 2.3.4 Đá biến chất 2.3.4.4 Kiến trúc và cấu tạo * Kiến trúc : + Kiến trúc biến tinh : Các khoáng vật trong đá hòan toàn mới được thành tạo (do khoáng vật của đá có trước bị nóng chảy vài tái kết tinh). Chứng tỏ quá trình biến chất chịu ảnh hưởng của nhiệt độ cao. 2.3.4 Đá biến chất 1.3.4.4 Kiến trúc và cấu tạo * Kiến trúc : + Kiến trúc milonit : Các khoáng vật trong đá hòan toàn mới được thành tạo (do khoáng vật của đá có trước bị nóng chảy vài tái kết tinh). Chứng tỏ quá trình biến chất chịu ảnh hưởng của nhiệt độ cao. 2.3.4 Đá biến chất 2.3.4.4 Kiến trúc và cấu tạo * Kiến trúc : + Kiến trúc vảy : Trong quá trình biến chất, các khoáng vật dạng vảy, dạng phiến được sắp xếp lại theo sự định hướng của áp lực. Chứng tỏ quá trình biến chất chịu ảnh hưởng của áp lực lớn. 2.3.4 Đá biến chất 2.3.4.4 Kiến trúc và cấu tạo * Cấu tạo : Có 3 loại cấu tạo + Cấu tạo khối (đẳng hướng) : hạt khoáng vật sắp xếp đồng đều (đá quaczit, đá hoa), thường có ở các đá biến chất có áp lực nhỏ, ảnh hưởng biến chất chủ yếu là nhiệt độ. + Cấu tạo gơnai (dãi): Các khoáng vật hình trụ, tấm được sắp xếp có định hướng bởi phương tác dụng của áp lực, đối với đá có cấu tạo này thường có các tinh thể lớn và đặc trưng cho mức độ biến chất cao. + Cấu tạo phân phiến : Đây là cấu tạo đặc trưng của đá biến chất, thành phần khoáng vật được sắp xếp theo các phiến mỏng song song, đá loại này thường thấy ở quá trình biến chất động lực, biến chất chôn vùi (khu vực) 2.3.4 Đá biến chất 2.3.4.5 Phân loại : Theo đặc điểm cấu tạo * Nhóm có cấu tạo khối : Đá hoa (marble), quaczit (quarzite) Đá hoa (marble) Thành phần chủ yếu là canxit (do đá vôi bị biến tinh) 2.3.4 Đá biến chất 2.3.4.5 Phân loại : Theo đặc điểm cấu tạo * Nhóm có cấu tạo khối : Đá quaczit (quarzite) Thành phần chủ yếu là thạch anh (do cát kết thạch anh bị biến tinh) 2.3.4 Đá biến chất 2.3.4.5 Phân loại : Theo đặc điểm cấu tạo * Nhóm có cấu tạo gơnai (gneiss) . Đá gơnai (gneiss) 2.3.4 Đá biến chất 2.3.4.5 Phân loại : Theo đặc điểm cấu tạo * Nhóm có cấu tạo phân phiến : phiến sét (slate), phylic (phyllite), phiến mica (micaschist) Đá phiến sét (slate) Mức độ biến chất yếu 2.3.4 Đá biến chất 2.3.4.5 Phân loại : Theo đặc điểm cấu tạo * Nhóm có cấu tạo phân phiến : phiến sét (slate), phylic (phyllite), phiến mica (micaschist) Đá phylic (phylltite) Mức độ biến chất mạnh hơn phiên sét 2.3.4 Đá biến chất 2.3.4.5 Phân loại : Theo đặc điểm cấu tạo * Nhóm có cấu tạo phân phiến : phiến sét (slate), phylic (phyllite), phiến mica (micaschist) Đá phiến mica (micaschist) 2.3.4 Đá biến chất 2.3.4.5 Phân loại : Theo đặc điểm cấu tạo * Nhóm có cấu tạo phân phiến : phiến sét (slate), phylic (phyllite), phiến mica (micaschist) Đá gơnai (gneiss) Mức độ biến chất mạnh 2.3.4 Đá biến chất 2.3.4.6 Phân loại theo đặc tính xây dựng của đất đá Theo Xavarenxki chia làm 5 nhóm : Đá cứng Đá nửa cứng Đất rời Đất dính Đất đặc biệt 2.3.4 Đá biến chất NhËn xÐt chung vÒ ®¸ biÕn chÊt  §¸ biÕn chÊt cã cêng ®é ®ñ cao ®¸p øng yªu cÇu x©y dùng. C¸c ®¸ biÕn chÊt kh«ng ph©n phiÕn cã c¸c tÝnh chÊt XD t¬ng tù nh ®¸ magma x©m nhËp. C¸c ®¸ ph©n phiÕn th× gièng ®¸ trÇm tÝch c¬ häc.  Kh¶ n¨ng æn ®Þnh cña khèi ®¸ biÕn chÊt phô thuéc vµo møc ®é phong ho¸, møc ®é nøt nÎ. V× vËy, khi XDCT cÇn nghiªn cøu ®Æc ®iÓm cña ®¸ biÕn chÊt trong khu vùc ®Ó ®¶m b¶o an toµn cho c«ng tr×nh.  Lµm vËt liÖu cã ®¸ hoa ®îc sö dông réng r·i lµm tîng ®µi, ®iªu kh¾c, ®¸ èp l¸t, lµm bét ®¸. C¸c ®¸ kh¸c chñ yÕu lµm ®¸ héc ®Ó kÌ bê dèc, bê s«ng vµ ®¸ d¨m trong cèt liÖu bª t«ng, bª t«ng cèt thÐp. TÝnh ph©n phiÕn lµm khã khai th¸c ®îc khèi ®¸ kÝch thíc ®ñ lín.