Khoa Công Trình Tài liệu Địa chất công trình
Bộ Môn Kỹ thuật cơ sở GV: Phạm Thị Thùy
An
CHƯƠNG I : MỞ ĐẦU
I.1. Địa chất công trình và nhiệm vụ của nó
I.1.1 Định nghĩa :
- Địa chất công trình là môn học nghiên cứu điều kiện địa chất để xây dựng các
công trình khác nhau và đưa vào sử dụng có hiệu quả và ổn định.
- Các điều kiện ĐCCT
1. Điều kiện địa mạo.
2. Điều kiện cấu trúc địa chất
3. Điều kiện các tác động địa chất
4. Điều kiện địa chất thủy văn
5. Điều kiện vật liệu xây dựng.
I.1.2 Nhiệm vụ của địa chất công trình :
- Xác định các điều kiện địa chất của khu vực xây dựng, so sánh, lựa chọn vị trí
thích hợp cho công trình.
- Nêu lên các điều kiện thi công, dự đoán các hiện tượng địa chất có thể xảy ra
khi thi công hay sử dụng công trình.
- Đề ra các biện pháp phòng ngừa và cải tạo các điều kiện địa chất không có lợi
cho công trình.
- Cho biết khả năng cung cấp vật liệu xây dựng tại địa phương phục vụ cho xây
dựng công trình.
I.2. Nội dung của Địa chất công trình
Địa chất công trình nghiên cứu những vấn đề cơ bản sau :
- Nghiên cứu đất đá làm nền thiên nhiên, môi trường và vật liệu xây dựng cho
các công trình
- Nghiên cứu các hoạt động địa chất hiện đại (hiện tượng trượt đất, đất chảy, xói
mòn, cactơ, phong hóa…) ,tìm hiểu nguyên nhân phát sinh và điều kiện phát
triển để đề ra biện pháp xử lý trong khi xây dựng, sử dụng và khai thác công
trình.

- Vì không phải lúc nào cũng có thể quan trắc hay dùng các phương pháp thực
nghiệm để xác định bản chất vật lý – cơ học của đất đá ở những khu vực có địa
hình phức tạp. Phương pháp này có thể cho kết quả nhanh chóng và khá chính
xác. Người ta thường dùng pp này để tính toán mức độ ổn định, độ lún của công
trình, lượng nứơc chảy vào hố móng, mức độ ổn định của mái dốc, tốc độ tái
tạo bờ …
3. Phương pháp thí nghiệm mô hình và tương tự địa chất
- Được áp dụng trong trường hợp liên quan đến qui mô của công trình thiết kế
hoặc tính chất phức tạp của điều kiện địa chất.
- Phương pháp thí nghiệm mô hình là lập mô hình trong phòng thí nghiệm hoặc
ngoài trời dựa trên sự tương đồng giữa môi trường địa chất tự nhiên của khu
vực xây dựng và môi trường vật lý có điều kiện tương tự. phương pháp này
giúp ta nghiên cứu được chuẩn xác hơn các hiện tượng địa chất sẽ xảy ra trong
quá trình thi công và khai thác …
- Phương pháp tương tự địa chất là sử dụng các tài liệu địa chất của khu vực đã
được nghiên cứu đầy đủ cho khu vực có điểu kiện địa chất tương tự. phương
pháp này có tính chất kinh nghiệm dựa trên nguyên lý “đất đá được hình thành
trong cùng điều kiện, trải qua các quá trình địa chất như nhau thì có các đặc
trưng vật lý, cơ học … tương tự nhau.
Trang 2/76
Khoa Công Trình Tài liệu Địa chất công trình
Bộ Môn Kỹ thuật cơ sở GV: Phạm Thị Thùy
An
CHƯƠNG II : ĐẤT ĐÁ
II.1. Vỏ quả đất và các hiện tượng địa chất diễn ra trong đó
II.1.1 Cấu trúc bên trong của Trái đất
- Quả đất có hình cầu, ở xích đạo phình ra, 2 cực hơi dẹt đi, do tốc độ quay của
quả đất quanh trục bắc-nam khá lớn.
- Bề mặt quả đất lồi lõm bất thường, nơi nhô lên tạo thành các dãy núi, và nơi
lõm sâu tạo thành các đại dương. Nơi lồi nhất là đỉnh Chomolungma của dãy

0
C). Hiện
nay, người ta vẫn chưa có nghiên cứu chính xác về nhân quả đất.
Trang 3/76
Khoa Cơng Trình Tài liệu Địa chất cơng trình
Bộ Mơn Kỹ thuật cơ sở GV: Phạm Thị Thùy
An
vỏ : dày 8-10km : ở đáy đại dương
30-40km : ở đồng bằng
55-75km : ở vùng núi
manti : từ vỏ đến
độ sâu 2900km
nhân : 2900-6370km
II.1.2 Các trường vật lý đang hoạt động của trái đất
- Do sự vận động, sự phân bố và thuộc tính của các vật chất trong và ngồi quả
đất mà hình thành nên các trường vật lý cơ bản như trọng trường, từ trường,
trường nhiệt …
o Trường nhiệt : TĐ nhận được 2 nguồn nhiệt chủ yếu, một từ mặt trời
(ngoại nhiệt) và một nguồn từ lòng TĐ toả ra (nội nhiệt).
 Ngoại nhiệt chủ yếu sinh ra do ánh sáng mặt trời hun nóng phần
bên trên vỏ trái đất. Nó thay đổi theo thời gian và khơng gian.
Ảnh hưởng của nhiệt mặt trời khơng sâu lắm, khoảng vài chục
mét về chiều sâu.
 Vào sâu trong lòng trái đất là chịu ảnh hưởng của nội nhiệt.
Nguồn nhiệt này sinh ra do các phản ứng hóa học, hạt nhân….
(các ngun tố phóng xạ khi hoạt động sẽ ở nhiệt độ rất cao)
o Trường từ :
 Quả đất là một nam châm khổng lồ có 2 cực Bắc Nam gần trùng
với 2 địa cực. Hiện tại địa cực từ gần trùng với cực địa lý. Ở
những vùng phân bố đá hay quặng từ tính cao sẽ hình thành từ

Trang 4/76
Khoa Công Trình Tài liệu Địa chất công trình
Bộ Môn Kỹ thuật cơ sở GV: Phạm Thị Thùy
An
- Hiện tượng mắcma : là hiện tượng các khối dung nham nóng chảy ở sâu trong
lòng đất theo các khe nứt dâng lên xâm nhập vào phần trên của vỏ trái đất hay
phun trào lên trên mặt đất.
- Hiện tượng kiến tạo : là hiện tượng xảy ra do nội động lực phát sinh trong vỏ
trái đất làm thay đổi cấu trúc các lớp đất đá cấu tạo nên vỏ trái đất, tách vỏ trái
đất thành nhiều mảng và các mảng này tương tác với nhau để tạo nên các dạng
địa hình trên trái đất.
- Hiện tượng xâm thực : các hoạt động địa chất - địa lí ngoại sinh làm mất đi một
phần hay toàn bộ đất đá trên bề mặt, dẫn tới sự hạ thấp địa hình. Quá trình xâm
thực diễn ra do các tác nhân chủ yếu sau:
1) Tác nhân cơ học - lực của dòng chảy phá huỷ, xói lở, mài mòn đá và
cuốn trôi đá vụn theo dòng nước;
2) Tác nhân hoá học - nước hoà tan đá và các sản phẩm phong hoá rồi cuốn
trôi đi, do đó đá gốc cũng bị mòn nhanh chóng.
- Hiện tượng trầm tích : là sự phá huỷ cơ học và hoá học các đá do tác dụng của
các nhân tố khác nhau trên mặt hoặc ở phần trên cùng của vỏ TĐ tạo ra các sản
phẩm phá huỷ. Sản phẩm này được gió, nước, băng hà mang đi và tích đọng lại
ở biển, hồ và 1 phần lắng đọng trên đường vận chuyển gọi là hiện tượng trầm
tích.
II.2. Khoáng vật và khoáng vật tạo đá
II.2.1 Khái niệm
- Khoáng vật là nguyên tố tự sinh được hình thành trong quá trình lý-hóa xảy ra
bên trong hay phía trên của vỏ trái đất.
- Khoáng vật trong thiên nhiên có ở thể khí (khí H
2
S, CO

a. Hỡnh dng tinh th ca khoỏng vt
- Dng tinh th ca khoỏng vt : tinh th l nhng vt rn trong ú cỏc phn t
nh sp xp theo 1 quy lut u n to thnh dng khụng gian
- Tớnh ủoỏi xửựng cuỷa tinh theồ bao gom:
o Tõm i xng: (C) l mt im tng tng nm trong tinh th, m ti
im ú mi ng thng i qua nú, nm trong gii hn tinh th c
chia lm hai phn bng nhau
o Trc i xng: (L) l mt trc tng tng i qua tinh th khi quay
tinh th theo mt gúc c nh xung quanh trc thỡ lp li tt c cỏc yu t
ca tinh th nh v trớ ban u.
o Mt phng i xng: (P) l mt phng tng tng i qua tinh th, chia
ụi tinh th ra hai phn bng nhau, mi yu t ca tinh th hai phn
u i xng nhau qua mt phng i xng ta nh nh ca mt vt qua
gng.
- Bng phõn loi h thng tinh th
Trang 6/76
Khoa Công Trình Tài liệu Địa chất công trình
Bộ Môn Kỹ thuật cơ sở GV: Phạm Thị Thùy
An
b. Màu của khoáng vật
- Màu của khoáng vật chủ yếu do thành phần hóa học và các tạp chất trong nó
quyết định.
- Khi quan sát màu khoáng vật cần chú ý đến điều kiện ánh sáng, trạng thái của
khoáng vật
- Tuy nhiên, dấu hiệu đáng tin cậy hơn nhận biết màu của khoáng vật là màu của
bột khoáng vật. Chỉ cần vạch một khoáng vật trên một tấm sứ nhám, chúng sẽ
để lại một vệt dài có màu đặc trưng cho bột khoáng vật ấy.
c. Độ trong suốt và ánh của khoáng vật
Trang 7/76
Khoa Công Trình Tài liệu Địa chất công trình

o Vết vỡ dạng vỏ sò : vết vỡ của thạch anh
o Vết vỡ dạng đất : vết vỡ tựa như đất bột, ví dụ như vết vỡ của Kaolinit.
o Vết vỡ sần sùi : bề mặt vết vỡ sần sùi như vết vỡ của thạch anh dạng trụ.
e. Độ cứng của khoáng vật
- Độ cứng là khả năng chống lại tác dụng cơ học bên ngoài lên bề mặt của
khoáng vật. Tính chất này có liên quan đến kiến trúc và sự liên kết giữa các
chất điểm của khoáng vật. Sự liên kết này cáng chắc thì độ cứng càng cao.
- Để đánh giá độ cứng tương đối của khoáng vật, người ta dùng thang độ cứng
Mohs gồm 10 cấp độ, sắp xếp theo chiều tăng độ cứng, mỗi cấp độ được đại
diện bằng một khoáng vật phổ biến.
1.
Tan Mg
3
[Si
4
O
10
][OH]
2
2.
Thạch cao CaSO
4
.2H
2
O
3.
Canxit CaCO
3
4.
Flourit CaF

Trang 8/76
Khoa Công Trình Tài liệu Địa chất công trình
Bộ Môn Kỹ thuật cơ sở GV: Phạm Thị Thùy
An
10.
Kim cương C
- Độ cứng tuyệt đối được xác định bằng máy rất khó khăn (độ cứng tuyệt đối của
Tan - 2,4kG/mm
2
; Canxit - 109 kG/mm
2
; Thạch anh - 1120 kG/mm
2
; Kim
cương - 10060 kG/mm
2
).
- Những điều cần chú ý :
o Không dùng thang Mohs để so sánh độ cứng A hơn độ cứng B mấy lần.
Để xác định được phải dùng độ cứng tuyệt đối.
o Hầu như các khoáng vật có độ cứng từ 2-7. Các khoáng vật tạo đá
thường có độ cứng nhỏ hơn 7. Đá chứa khoáng vật có độ cứng cao thì
thường có cường độ lớn.
f. Tỷ trọng của khoáng vật
- Tỷ trọng của khoáng vật được biểu diễn bằng tỉ số giữa trong lượng khoáng vật
chia cho trọng lượng của thể tích nước tương đương.
- Tỷ trọng của khoáng vật thay đổi trong phạm vi tương đối lớn và được chia
thành 3 nhóm : nhẹ (∆<2,5); trung bình (2,5< ∆<4); nặng (∆ >4).
- Ta có bảng sau biểu thị tỷ trọng của một số khoáng vật tạo đá chính
Khoáng vật Tỷ trọng Khoáng vật Tỷ trọng

nhiên.
II.2.3 Phân loại khoáng vật
a. Phân loại khoáng vật theo kiểu liên kết hóa học:
- Các liên kết thường gặp trong chất kết tinh
o Liên kết cộng hóa trị :
o Liên kết ion :
o Liên kết Hydro
o Liên kết Vandecvan
b. Phân loại khoáng vật theo thành phần hóa học :
- Thành phần của hầu hết các khoáng vật tạo đá phổ biến được giới hạn bởi sự
phong phú của các nguyên tố trong vỏ trái đất
- Thực tế chỉ có 8 nguyên tố cấu tạo nên khoảng 98% trọng lượng của vỏ trái đất.
Lượng chứa các nguyên tố trong vỏ trái đất như sau : Oxy (O)_46,6%; Silic
(Si)_ 27,27%; Nhôm (Al)_8,13%; Sắt (Fe)_5%; Canxi (Ca)_3,63%; Natri
(Na)_2,83%; Kali (K)_2,59%; Manhê (Mg)_2,09%. Các khoáng vật là thành
viên của nhóm được đặc trưng bởi những kết hợp của các nguyên tố trên.
Trang 9/76
Khoa Công Trình Tài liệu Địa chất công trình
Bộ Môn Kỹ thuật cơ sở GV: Phạm Thị Thùy
An
- Khoáng vật được phân loại thành các lớp và các lớp này được phân nhỏ thành
các nhóm dựa vào cấu trúc bên trong của nó. Gồm 9 lớp như sau :
1. Lớp nguyên tố tự sinh : Cu, Au …
2. Lớp oxit và hydroxit : Fe
3
O
4
, SiO
2
, FeOH …

- Sau đây là mô tả một số khoáng vật tạo đá chủ yếu :
 Lớp silicat : đây là lớp khoáng vật quan trọng, có số lượng lớn nhất và
phổ biến trong tự nhiên, là khoáng vật tạo đá macma, đá biến chất trao
đổi và cả đá trầm tích. Trong các silicat mỗi ion Si
+4
bao giờ cũng nằm
giữa 4 ion O
-2
ở các góc của mỗi tứ diện. Tứ diện [SiO
4
]
-4
là đơn vị
kiến trúc cơ sở của silicat. Các nhóm được phân biệt bởi sự sắp xếp của
khối tứ diện cơ sở này.
1. Khối tứ diện độc lập với nhau
 Nhóm olivin : (Mg,Fe)
2
SiO
4
được đặc trưng bởi khối tứ diện silic
độc lập và các ion Mg
+2
(hoặc Fe
+2
) cách đều nhau
2. Khối tứ diện độc lập và oxi tham gia liên kết tạo thành chuỗi
 Nhóm piroxen (chuỗi đơn) : Ca(Mg,Fe,Al)[(SiAl)
2
O

o
Kaolinit : Al
4
[Si
4
O
10
][OH]
6
o
Monmorilonit : (Al,Mg)
2
[Si
4
O
10
][OH]
2
.nH
2
O
o
Ilit : [(Si,Al)
4
O
10
][OH].nH
2
O
− Nhóm khoáng vật mica : có thành phần hóa học phức tạp

−
Plagiocla : các khoáng vật gồm hỗn hợp Na[AlSi
3
O
8
] và
Ca[Al
2
Si
2
O
8
]
−
Octocla : KAlSi
3
O
8
 Lớp oxit và hydroxit : các khoáng vật thuộc lớp này có độ hòa tan trong
nước thấp, trường hợp quá trình oxi hóa rất mạnh sẽ tạo thành các dung
dịch quá bão hòa và thành tạo các khối ẩn tinh và keo. Các khoáng vật
này hầu hết là các hợp chất có kiến trúc tinh thể với kiểu liên kết ion.
Trong kiến trúc tinh thể các anion và cation đều bao bọc lấy ion O
2-
hoặc
ion OH
-
.

Thạch anh SiO

3
.MgCO
3
 Lớp sunfat : gồm các khoáng vật có khối lượng riêng thấp, độ cứng
không lớn, có tính hòa tan cao. Lưu huỳnh (S) khi bị oxi hóa tạo thành
SO và ở dạng ion phức tạp [SO
3
]
-2
trong dung dịch, khi bị oxi hóa mạnh
tạo thành [SO
4
]
-2
trong đó có S
+4
và S
+6
.

Anhydrid CaSO
4

Gip (thạch cao) CaSO
4
.2H
2
O
 Lớp sunfua


Thạch anh
Muscovit
Octocla (fenspat - kali)
Biotit
An bit
(fenspat - natri)
Hoblen
Angit
Olivin Anoctit (fenspat - canxi)
Nhiệt độ cao
(kết tinh đầu tiên)
Nhiệt độ thấp
(kết tinh cuối cùng)
Dãy phản ứng
không liên tục
Dãy phản ứng
liên tục
II.3.3 Kiến trúc và cấu tạo của đá macma
- Kiến trúc là đề cập đến kích thước, hình dạng và sự phân bố của các hạt khống
vật trong đá.
- Theo mức độ kết tinh, có thể chia ra 4 loại kiến trúc chính như sau :
1. Kiến trúc ẩn tinh :
o Các tinh thể q nhỏ khơng thể quan sát được bằng mắt thường và thường
gặp ở các loại đá phun trào.Các loại đá hạt cực nhỏ này thường liên quan
với q trình núi lửa, vì sự nguội lạnh tương đối nhanh xảy ra khi dung dịch
nóng chảy trào lên mặt đất.
2. Kiến trúc hiển tinh
o Các tinh thể có thể nhìn thấy được và phân biệt được mức độ kết tinh bằng
mắt thường. Các đá xâm nhâp thường có kiến trúc loại này.
3. Kiến trúc pocfia

- Các dạng thế nằm của đá macma phun trào
o Dạng lớp phủ : là dạng đá phun trào trên 1 diện tích rất rộng có thể tới hàng
ngàn km
2
, thường được hình thành do dung nham trào lên trên mặt đất theo
các khe nứt kéo dài của vỏ trái đất. sự trào dung nham thàh nhiều đợt có thể
tạo lớp phủ làm nhiều tầng với bề dày lớn.
o Dạng dòng chảy : hình thành do macma trào lên qua miệng núi lửa lấp đầy
các khe nứt và các khe rãnh của thung lũng. Đặc trưng của nó là chiều dài
lớn hơn nhiều so với chiều rộng và tùy thuộc vào độ nhớt của dung nham và
hình dạng thung lũng.
II.3.5 Phân loại đá macma
- Dựa vào kiến trúc của đá macma người ta phân loại như sau :
o Khoáng vật sáng màu : các khoáng vật được thành tạo từ dãy phản ứng liên
tục (feenspat natri, fenspat canxi, octocla, thạch anh)
o Khoáng vật tối màu : các khoáng vật được thành tạo từ dãy phản ứng không
liên tục – khoáng vật Fe-Mg (olivin, augit …)
- Dựa vào thành phần khoáng vật người ta phân loại đá macma như sau :
o Đá axit : SiO
2
có thành phần chiếm đến 65-70%.
o Đá trung tính : SiO
2
có thành phần chiếm từ 52-65%.
o Đá bazơ : SiO
2
có thành phần chiếm từ 40-50%, nhưng chứa nhiều Fe và
Mg
o Đá siêu bazơ : SiO
2

đầu ngay sau khi vật liệu trầm tích lắng đọng cho tới khi vật liệu bắt đầu gắn
kết lại tạo thành đá trầm tích.
o Quá trình tạo đá : là quá trình mà vật liệu được gắn kết lại do các vật liệu
hòa tan ở các lỗ rỗng của các vật liệu hay từ nơi khác chuyển đến khoảng
trống giữa các hạt làm cho chúng kết tủa ngưng keo gọi là xi măng. Ngoài ra
dưới tác dụng của nhiệt độ và áp suất, các tinh thể khoáng vật sẽ lớn dần lên
gọi là quá trình kết tinh.
- Quá trình co dãn của đá do nhiệt độ thay đổi, do nước chảy phá vỡ và mọi hoạt
động khác làm cho đá vỡ vụn, các vật liệu này được nước mang ra lắng đọng ở
sông suối, ở biển. Sau quá trình trầm nén của lớp trên, sự kết gắn của các keo
kết thiên nhiên sẽ thành tạo nên đá trầm tích. Mặt khác, đá trầm tích còn được
thành tạo do các quá trình lắng đọng của các muối hòa tan.
II.4.2 Thành phần khoáng vật của đá trầm tích
- Thành phần vật chất của các sản phẩm phong hóa khác nhau tạo ra các đá trầm
tích khác nhau. Tuy nhiên, so với đá macma, thành phần hóa học và khoáng vật
trong một số loại đá trầm tích rất đơn giản.
- Thành phần khoáng vật chủ yếu
o Khoáng vật nguyên sinh : bao gồm các mảnh đá cũ hay các khoáng vật có
được trong quá trình phá hủy cơ học các đá cũ, phổ biến là thạch anh,
fenspat, ziacon, tuamalin…
o Khoáng vật thứ sinh : là các khoáng vật đựoc hình thành từ các khoáng vật
nguyên sinh bị phân hủy hóa học như các khoáng vật sét.
Trang 14/76
Khoa Công Trình Tài liệu Địa chất công trình
Bộ Môn Kỹ thuật cơ sở GV: Phạm Thị Thùy
An
o Khoáng vật tự sinh : bao gồm các khoáng vật được hình thành từ các dung
dịch keo và dung dịch thật, phần lớn các khoáng vật tự sinh là thành phần
chính của các đá trầm tích sinh hóa hoặc xi măng gắn kết phổ biến trong
nhiều đá trầm tích vụn.

 Kiến trúc của đá trầm tích sinh hoá ở dạng kiến trúc tinh thể do kết tủa từ
môi trường nước nên thường có kích thước rất nhỏ và các tinh thể sẽ lớn lên
dưới tác dụng của áp suất của các tầng bên trên.
 Trên cơ sở hình dạng của hạt có thể chia ra các loại : kiến trúc vô định hình,
kiến trúc ẩn tinh, kiến trúc tha hình, kiến trúc tự hình
b. Cấu tạo của đá trầm tích
 Cấu tạo khối : theo các phương, thành phần của các khoáng vật sắp xếp 1
cách đồng nhất
 Cấu tạo dòng : khi các hạt sắp xếp định hướng theo phương dòng chảy hoặc
hướng gió
Trang 15/76
Khoa Công Trình Tài liệu Địa chất công trình
Bộ Môn Kỹ thuật cơ sở GV: Phạm Thị Thùy
An
 Cấu tạo lớp (phổ biến) : là cấu tạo đặc trưng nhất của đá trầm tích. Các lớp
có thành phần (thành phần vật chất, độ hạt, cấu trúc, màu sắc) khác nhau và
sắp xếp lên nhau thường ở giữa các mặt lớp có liên kết yếu, có độ dày không
đồng đều từ vài mét đến hàng trăm mét. Trong tự nhiên thường gặp các kiểu
phân lớp như : phân lớp nằm ngang, phân lớp lượn sóng….
II.4.4 Thế nằm của đá trầm tích
- Thế nằm ngang của các lớp : thế nằm ban đầu của đá trầm tích là thế nằm
ngang. Thế nằm ngang thường gặp ở các lớp đá hình thành ở miền nền tức là
những miền mà chuyển động kiến tạo của vỏ TĐ yếu hoặc các lớp đá trầm tích
trẻ vì các lớp đá này chưa trải qua chuyển động kiến tạo đáng kể.
- Thế nằm nghiêng của lớp đá trầm tích có thể là thế nằm nguyên sinh tức là thế
nằm nghiêng được hình thành cùng với quá trình trầm tích. Do các lớp nằm
nghiêng theo bề mặt địa hình nghiêng sẵn ở nơi trầm tích, hoặc do các lớp trầm
tích được hình thành đồng thời với quá trình nâng lên hạ xuống của đáy trầm
tích.
- Các yếu tố xác định thế nằm nghiêng

khoáng vật allumosilicat và chuyển thành các khoáng vật hoàn toàn
mới. Trầm tích sét không phải là sản phẩm của quá trình phong hoá cơ
Trang 16/76
→ đá trầm tích sinh hoá
Khoa Công Trình Tài liệu Địa chất công trình
Bộ Môn Kỹ thuật cơ sở GV: Phạm Thị Thùy
An
học cũng như không được lắng đọng từ dung dịch thật hay do sự
ngưng keo mà chúng thành tạo bằng con đường khác. Đá sét chứa chủ
yếu là các khoáng vật sét

Đá sét Kaolint

Đá sét Momonolit

Đá sét Illit
3. Đá trầm tích sinh hoá : được thành tạo từ dung dịch thật hoặc dung
dịch keo đôi khi có sự tham gia trực tiếp hoặc gián tiếp của sinh vật.
Phân loại dựa vào thành phần hoá học của đá :

Đá trầm tích cacbonat : đá vôi, đá đôlomit

Đá trầm tích nhôm, silic
II.5. Đá biến chất
II.5.1 Nguồn gốc đá biến chất
- Đá biến chất được hình thành từ sự biến tính của đá mácma, đá trầm tích, thậm
chí từ các đá biến chất trẻ, do sự tác động của áp lực, áp suất cao và các chất có
hoạt tính hoá học (nước và axit cacbonic). Dưới sự tác động của các tác nhân
biến chất, các thành phần của đá có thể tái kết tinh ở trạng thái rắn và sắp xếp
lại. Tác dụng biến chất không những có thể cải biến cấu trúc của đá mà còn làm

Bộ Môn Kỹ thuật cơ sở GV: Phạm Thị Thùy
An
II.5.2 Thành phần khoáng vật của đá biến chất
- Thành phần khoáng vật của đá biến chất gần giống với thành phần khoáng vật
của đá mac ma. Trong chúng cũng phổ biến các loại khoáng vật như : piroxen,
thạch anh, fenpat Ngoài ra, có thể gặp các khoáng vật mà trong đá macma rất
hiếm hoặc không có : granat, disten…
- Trong đá biến chất, đóng vai trò lớn là những khoáng vật mà ở trong đá macma
là khoáng vật thứ sinh như clorit, cacbonat…Các khoáng vật chứa nước, các
hydrat keo sẽ bị mất nước tạo thành các hợp chất đơn giản hơn, nó có xu hướng
giảm thể tích (mất nước) vì vậytrọng lượng riêng lớn hơn
- Nhìn chung các khoáng vật của đá biến chất có cường độ cao, nhưng không ổn
định đối với tác dụng phong hoá, một số khoáng vật do có tinh thể dạng tấm,
dạng vảy hoặc có tính trơn trợt đã làm giảm nhiều cường độ của đá biến chất.
II.5.3 Kiến trúc và cấu tạo của đá biến chất
- Kiến trúc kết tinh : ẩn tinh và hiển tinh. Các khoáng vật của đá ban đầu có thể
được kết tinh (trường hợp biến chất từ đá trầm tích gắn kết) hoặc tái kết tinh
(đối với đá macma và trầm tích hoá học).
- Kiến trúc milonit : do các đá cũ bị nghiền nát thành bột và sau đó được các
khoáng vật khác gắn kết lại. Loại kiến trúc này thường không ổn định với nước,
khi gặp nước rất mau bị tan rửa.
- Kiến trúc phiến : có khoáng vật trong đá biến chất định hướng song song nhau.
Phân phiến làm cho đá biến chất có đặc điểm dải hay lớp,và vì thế nó có hình
thức giống với phân lớp của đá trầm tích.
- Các loại cấu tạo của đá biến chất
o cấu tạo phân phiến : là cấu tạo khi khoáng vật sắp xếp theo dãy hay lớp
có hình thức giống như phân lớp của đá trầm tích. Cấu tão5 phân phiến
thường liên quan đến biến chất khu vực.
 cấu tạo phiến : là cấu tạo khi khoáng vật dạng vảy được sắp xếp
theo phương kéo dài của tinh thể vuông góc với phương áp lực

Trang 19/76
Khoa Công Trình Tài liệu Địa chất công trình
Bộ Môn Kỹ thuật cơ sở GV: Phạm Thị Thùy
An
CHƯƠNG III : KIẾN TẠO VÀ ĐỊA MẠO
III.1. Các phương pháp xác định tuổi của đất đá
III.1.1 Thời gian địa chất
- Thời gian địa chất (tuổi của đất đá) : là khoảng thời gian từ khi đất đá được hình
thành cho đến nay
o Tuổi của đá macma : được tính từ khi dung nham nguội lạnh và đông cứng
lại
o Tuổi của đá trầm tích : tính từ khi có sự trầm tích xảy ra (vì vậy đá trầm
tích có tuổi trẻ hơn khoáng vật tạo ra nó)
o Tuổi của đá biến chất : tính từ lúc các tác nhân biến chất bặt đầu tác dụng
o Đối với các hiện tượng địa chất : tuổi được tính từ khi các hiện tượng địa
chất (thăng trầm, uốn nếp, đứt gãy) đó bắt đầu tác dụng.
- Thời gian địa chất có thể được xác định trên 2 chỉ tiêu :
o Tuổi tuyệt đối : là số tuổi được xác định một cách chính xác thông qua các
phương pháp vật lý, hoá học, thí nghiệm các tính chất của đất đá để xác
địh tuổi. Thực tế, việc xác định tuổi tuyệt đối rất khó khăn và tốn kém
o Tuổi tương đối : là xét sự tương quan, quan hệ già trẻ giữa các đá với nhau
bẳng việc xét thế nằm cũng như mối quan hệ trước sau của các tầng đá và
các hiện tượng địa chất. Việc xác định tuổi tương đối của đất đá đơn giản
và hiệu quả hơn
III.1.2 Phương pháp xác định tuổi tương đối
* Phương pháp đồng vị phóng xạ
- Cơ sở xác định : mỗi đơn vị phóng xạ phân huỷ theo một tốc độ không đổi. Tốc
độ phân huỷ phóng xạ được mô tả bằng chu kỳ bán rã (bán phân huỷ) tức là thời
gian để phân huỷ ½ đối với bất kì 1 đồng vị nhất định nào.
- Nguyên tắc : dựa vào sự có mặt của các nguyên tố phóng xạ hay các đồng vị

- Để xác định tuổi của đất đá cần phải đo được lượng đồng vị mẹ và lượng đồng vị
con. Từ đó xác định được thời gian bán rã. Để xác định được tuổi tuyệt đối người
ta thực hiện công việc đo lượng đồng vị bằng phổ kế khối lượng
- Quá trình phóng xạ của các nguyên tố phóng xạ trong tự nhiên với 1 tốc độ rất
đều đặn và không phụ thuộc vào điều kiện ngoại cảnh.
Trang 20/76
Khoa Công Trình Tài liệu Địa chất công trình
Bộ Môn Kỹ thuật cơ sở GV: Phạm Thị Thùy
An
III.1.3 Phương pháp xác định tuổi tuyệt đối
* Phương pháp cổ sinh
- Là phương pháp xác định tuổi đất đá dựa vào các hoá thạch của sinh vật có trong
đất đá
- Hoá thạch là các di tích (di thể) của các sinh vật sau khi chết, xác hoặc những dấu
vết của các hoạt động sống là những chứng cứ được lưu giữ lại , theo một thời
gian xác của chúng bị phân huỷ, chỉ những bộ phận cứng như vỏ cây, xương …
được bao bọc bởi các trầm tích và trải qua quá trình hoá thạch để trở thành đá,
nhưng vẫn giữ lại những hình thái kết cấu hay các dấu vết hoạt động của những
sinh vật thời kì đó được bảo lưu.
- Phức hệ hoá thạch : 1 tổ hợp tự nhiên của tất cả các loại hoá thạch đặc trưng hoặc
của một nhóm hoá thạch riêng biệt gặp trong 1 phần hay toàn bộ 1 phân vị địa
tầng.
- Phân vị địa tầng là 1 lớp địa tầng không bị gián đoạn và liên tục với nhau (có tính
đồng nhất). Trong mỗi phức hệ, hoá thạch thu được trong 1 địa tầng sẽ có những
khoảng thời gian xuất hiện và mất đi khác nhau. Dựa vào tập hợp các hoá thạch
này để xác định tuổi tương đối của đất đá
- Pp này thường áp dụng đối với các đá trầm tích vì các đá macma không hoá thạch
(do đá macma thành tạo trong điều kiện nhiệt độ cao nên các sinh vật không thể
tồn tại bên trong được), còn đá biến chất hay các đá trầm tích cổ thì các hoá thạch
đã bị phân huỷ

- Đối với đá trầm tích, khi chưa bị đảo lộn thế nằm, các tầng đá thành tạo sau sẽ
nằm trên các tầng đá thành tạo trước
- Đối với đá macma phun trào cũng xác định giống như các đá trầm tích
- Đối với đá macma xâm nhập, có thể dựa vào mối quan hệ với đá trầm tích vây
quanh để xác định tuổi. Đá xâm nhập cắt tầng đá trầm tích hoặc làm biến chất đá
vây quanh thì có tuổi nhỏ hơn. Nếu không có các hiện tượng trên thì đá macma
xâm nhập có tuổi cổ hơn
- Đối với các hiện tượng địa chất như uốn nếp, đứt gãy, phong hoá … thì thông qua
việc phân tích mặt cắt địa chất , phân tích mối quan hệ của chúng đối với các tầng
đá sẽ xác định được giới hạn tuổi của chúng
III.1.4 Niên biểu địa chất
- Là 1 niên biểu thể hiện lịch sử phát triển địa chất, cổ sinh vật từ khi TĐ được
hình thành cho đến nay
- Niên biểu được chia thành các đại, kỷ, thế … tương ứng của các tập được hình
thành trong đại, kỷ, thế … là các giới, hệ , thống …
- Lịch sử phát triển của vỏ TĐ được chia ra làm 5 đại : đại Thái cổ, đại Nguyên
sinh, đại Cổ sinh, đại Trung sinh và đại Tân sinh
- Niên biểu địa chất không xác định chính xác tuổi địa chất bằng đơn vị thời gian
mà chỉ nêu lên trình tự già trẻ của các tầng địa chất
Thời gian
bắt đầu cách
ngày nay
(tr.năm)
Đại Kỷ Thế
Kéo dài
(tr.năm)
Tân Sinh Đệ tứ Holoxen 0.01
1.6 Pleitoxen 1.6
Neôgen Plioxen 3.9
23.9 Mioxen 18.4

III.2. Các giả thiết địa kiến tạo và ảnh hưởng của nó đến xây dựng công
trình
- Hiện tượng kiến tạo : là hiện tượng xảy ra do nội động lực phát sinh trong vỏ trái
đất làm thay đổi cấu trúc các lớp đất đá cấu tạo nên vỏ trái đất, tách vỏ trái đất
thành nhiều mảng và các mảng này tương tác với nhau để tạo nên các dạng địa
hình trên trái đất.
- Giả thiết địa kiến tạo : nêu lên nguồn gốc của các chuyển động kiến tạo, tác động
của chúng đối với sự hình thành và phát triển các biến dạng cấu tạo của TĐ trong
không gian và thời gian. Nguồn gốc các chuyển động kiến tạo có liên quan chủ
yếu với các nhân tố và quá trình lý hoá xảy ra bên trong TĐ mà khoa học chưa
trực tiếp nghiên cứu được.
- Có thể đưa ra 2 giả thiết lớn : giả thiết động và giả thiết tĩnh
* Nhóm giả thiết tĩnh
 Nhóm giả thiết tĩnh (các dao động theo phương thẳng đứng) gọi là chuyển
động thăng trầm của vỏ TĐ. Dạng chuyển động này thường xảy ra dưới dạng
các dao động nhẹ nhàng trên 1 phạm vi rộng của vỏ TĐ, và kết quả của nó
làm biến đổi vị trí các lục địa và đại dương
 Khi bề mặt vỏ TĐ được nâng lên, biển rút ra nên lục địa được mở rộng.
Ngược lại khi bề mặt vỏ TĐ hạ thấp xuống, biển tràn vào lục địa làm thu hẹp
phạm vi lục địa do vậy vị trí của lục địa và đại dương từ trước đến nay đều cố
định và không thay đổi
* Nhóm giả thiết động
 Cơ sở của giả thiết động là vỏ TĐ có khả năng trượt tự do trên móng của
chúng. Vận động của vỏ TĐ xảy ra chủ yếu theo phương nằm ngang và theo
phương đứng chỉ là biến dị của phương ngang.
 Lực tác dụng của theo phương ngang với cường độ mạnh làm cho đất đá trên
bề mặt vỏ TĐ bị xô đẩy theo phương ngang làm cho đất đá bị nếp gấp hoặc bị
đứt ra và dịch chuyển thay đổi vị trí đi nơi khác. Kết quả của vận động ngang
này thường tạo ra các dãy núi lớn của thế giới.
III.2.1 Kiến tạo mảng

của lớp vỏ cũng khác nhau về độ dày, trong đó lớp vỏ lục địa dày hơn một cách
đáng kể.
- Sự chuyển động của quyển mềm làm cho các mảng kiến tạo bị chuyển động theo
một tiến trình gọi là sự trôi dạt lục địa, nó được giải thích bằng thuyết kiến tạo
mảng. Sự tương tác giữa các mảng kiến tạo đã tạo ra các dãy núi và núi lửa, cũng
như tạo ra các trận động đất và các hiện tượng địa chất khác.
- Ranh giới giữa các mảng kiến tạo không trùng với ranh giới các châu lục. Hiện
nay người ta biết rằng Trái Đất là hành tinh duy nhất trong hệ Mặt Trời có hiện
tượng kiến tạo mảng, mặc dù có một số giả thuyết cho rằng Hỏa Tinh có thể cũng
đã từng có các mảng kiến tạo trong quá khứ trước khi lớp vỏ của nó bị đông cứng
lại tại chỗ.
III.3. Địa mạo, ảnh hưởng của địa mạo đến xây dựng công trình
- Địa mạo là địa hình của 1 khu vực xét trên các mặt nguồn gốc, hình thái và là 1 bộ
phận cần thiết của nghiên cứu ĐCCT
- Địa hình là 1 khái niệm được sử dụng để mô tả diện mạo bề mặt lớp vỏ cừng của
TĐ. Nó là tập hợp của các dạng địa hình như : đồi, sông, suối,….Và nhiệm vụ của
địa mạo là phải giải thích và phân loại các dạng địa hình và các tập hợp của chúng.
Ngoài việc mô tả diện mạo của bề mặt TĐ còn phải tìm hiểu nguồn gốc phát sinh
và lịch sử ohát triển của nó.
- Dạng địa hình có thể nhô cao lên so với mặt ngang gọi là địa hình dương, hoặc có
thể lõm xuống gọi là địa hình âm.
- Các dạng địa hình cũng là những thành tạo có phát sinh, phát triển và cuối cùng
thoái hoá để tạo ra những dạng địa hình khác. Sự phát sinh, phát triển này phụ
thuộc chặt chẽ vào 2 nhóm động lực chủ yếu : nội lực và ngoại lực
Trang 24/76
Khoa Công Trình Tài liệu Địa chất công trình
Bộ Môn Kỹ thuật cơ sở GV: Phạm Thị Thùy
An
 Nội lực : quá trình vận động kiến tạo của vỏ TĐ, các quá trình lý hoá trng
lòng đất, hoạt động của núi lửa, động đất và cấu trúc địa chất

- Cấu trúc của uốn nếp
 Sườn của nếp uốn gọi là cánh (chú ý : đối với nhiều loại nếp uốn, cánh của
nếp uốn vừa thuộc nếp uốn lõm vừa thuộc nếp uốn lồi phía bên cạnh)
 Nơi uốn cong nhất tạo nên nếp lồi hay nếp lõm được coi là vòm của nếp uốn
và đường nối các điểm uốn cong đó gọi là đỉnh của nếp uốn (vì nơi đó có cao
độ lớn nhất)
 Mặt phẳng chứa đỉnh của nếp uốn và phân nếp uốn thành 2 phần bằng nhau
gọi là mặt trục
- Các dạng nếp uốn : (dựa vào độ dốc của cánh và của mặt trục nếp uốn so với mp
nằm ngang)
 Nếp uốn thẳng đứng (nếp uốn cân) : các cánh của nếp uốn đều dốc về 2 phía.
cả 2 cánh đều có cùng độ dốc và mặt trục của nếp uốn hợp với phương ngang
1 goc vuông
Trang 25/76