Bài giảng Các hiện tượng địa chất hiện đại liên quan đến xây dựng công trình

Ch­¬ng iV CÁC HIỆN TƯỢNG ĐỊA CHẤT HIỆN ĐẠI LIÊN QUAN ĐẾN XDCT CÁC HIỆN TƯỢNG ĐỊA CHẤT HIỆN ĐẠI LIÊN QUAN ĐẾN XDCT Hiện tượng địa chất, hay gọi đầy đủ là các quá trình và hiện tượng địa chất chỉ sự biến đổi, vận động (vật lí, hóa học) của các đối tượng địa chất (đất, đá, khoáng vật, địa hình, nước dưới đất, …) với những nguyên nhân và điều kiện khác nhau. Các hiện tượng địa chất xảy ra mà có tác động trực tiếp, hoặc để lại hậu quả, ảnh hưởng cho đến ngày nay (đối với công trình & XDCT), được gọi là các hiện tượng địa chất hiện đại (liên quan đến XDCT). Ch­¬ng iV Chuyển động kiến tạo Động đất Phong hóa Hoạt động địa chất của biển Hoạt động địa chất của sông Karst Cát chảy Xói ngầm Dịch chuyển đất đá trên sườn dốc HIỆN TƯỢNG CHUYỂN ĐỘNG KIẾN TẠO CỦA TRÁI ĐẤT Khái niệm: Là hiện tượng địa chất nội sinh (do lực trong lòng Trái đất tạo nên). Các phần của vỏ Trái đất nâng lên, hạ xuống, uốn nếp, đứt gãy (kèm theo nứt nẻ) thành tạo nên các cấu trúc địa chất. Chuyển động kiến tạo làm đất đá bị thay đổi kiến trúc, cấu tạo và thế nằm, đồng thời thường tạo ra các dạng địa hình tương phản. Các dạng chuyển động kiến tạo Chuyển động thẳng đứng (thăng trầm) của vỏ Trái đất: do nội lực theo phương đứng tác dụng làm một phần vỏ Trái đất nâng lên (hiện tượng biển lùi) hay hạ xuống (hiện tượng biến tiến), thường xảy ra trong phạm vi rộng lớn (lục địa hay một phần lục địa)  chuyển động tạo lục. Chuyển động ngang (uốn nếp tạo núi và đứt gãy): do nội lực theo phương ngang tác dụng làm đất đá bị biến dạng từ thế nằm ngang sang nằm nghiêng hoặc bị uốn cong mà vẫn giữ tính liên tục (do tốc độ tác dụng chậm, trong điều kiện nhiệt độ, áp suất cao). Khi lực kiến tạo gây ứng suất vượt quá độ bền của đất đá làm cho tầng đá bị nứt nẻ, chuyển dịch và mất tính liên tục, tạo nên các khe nứt và đứt gãy. Nguyên nhân, cơ chế Vỏ cứng của Trái Đất (bao bọc xung quanh quyển mềm) luôn chịu áp lực lớn và thay đổi từ phía dưới nên bị vỡ ra thành nhiều mảng không liên tục và không ổn định. Khi áp lực từ trong lòng đất tác dụng lên các mảng thay đổi, chúng di chuyển tương đối so với nhau, hoặc cục bộ một phần của mảng bị biến dạng – đó chính là những chuyển động kiến tạo. Nguyên nhân, cơ chế, các trường hợp (VD) Ví dụ về sự hình thành dãy Hymalaya khi mảng Ấn Độ va vào mảng Á-Âu Các dạng biến vị của đất đá: Hiện tượng biến dạng thế nằm ban đầu của đá do chuyển động kiến tạo gọi là hiện tượng biến vị, gồm có nếp uốn, đứt gãy và khe nứt: a) Nếp uốn: Khi chịu tác dụng của nội lực theo phương ngang, các tầng đất đá bị uốn cong hoặc nghiêng nhưng không bị mất tính liên tục. Đơn nghiêng; Nếp uốn (Nếp lồi và nếp lõm); Nếp oằn. Các dạng biến vị của đất đá: Hiện tượng biến dạng thế nằm ban đầu của đá do chuyển động kiến tạo gọi là hiện tượng biến vị, gồm có nếp uốn, đứt gãy và khe nứt: a) Nếp uốn: Khi chịu tác dụng của nội lực theo phương ngang, các tầng đất đá bị uốn cong hoặc nghiêng nhưng không bị mất tính liên tục. Đơn nghiêng; Nếp uốn (Nếp lồi và nếp lõm); Nếp oằn. Nếp uốn kiến tạo Các yếu tố của nếp uốn Các dạng biến vị của đất đá: b) Đứt gãy kiến tạo: Khi lực kiến tạo đủ lớn làm các lớp đất đá đứt đoạn, mất tính liên tục, dịch chuyển tương đối lên nhau theo một mặt phẳng nào đó  hình thành đứt gãy. Đứt gãy kiến tạo – sự hình thành Các dạng đứt gãy Đứt gãy thuận: cánh trên dịch xuống, cánh dưới nâng lên. Đứt gãy nghịch: cánh trên dịch lên, cánh dưới hạ xuống. Đứt gãy ngang (đứt gãy dịch bằng): khi đất đá dịch chuyển tương đối theo phương ngang (trái / phải). Hệ thống đứt gẫy Khi hoạt động kiến tạo xảy ra mạnh mẽ, vỏ Trái Đất bị phá hủy mạnh mẽ bởi nhiều đứt gãy kiến tạo, có thể tạo thành địa hào (mặt đất hạ xuống như hình vẽ) hoặc địa lũy (mặt đất nâng lên) Đứt gãy - Các yếu tố của đứt gãy Các dạng biến vị của đất đá: c) Biến vị nứt nẻ: Khi lực kiến tạo gây ra ứng suất cục bộ vượt quá độ bền của đất đá, đất đá bị nứt nẻ, mất tính liên tục và không có dịch chuyển  hình thành các khe nứt kiến tạo. Khe nứt căng: hình thành khi đất đá bị kéo, vuông góc với tầng đá và song song với mặt trục nếp uốn, thường ở vòm nếp uốn, khe nứt thường hở, mặt nhám. Khe nứt cắt: hình thành do lực cắt kiến tạo, khe nứt kín, mặt khe nứt trơn nhẵn. Khe nứt tách: các khe nứt tách phá, song song với mặt lớp. Ảnh hưởng của chuyển động kiến tạo đến CTXD Đất đá bị nứt nẻ, đứt gãy, uốn nếp, cấu trúc địa chất trở nên phức tạp  các ảnh hưởng: - Ảnh hưởng trực tiếp: Làm giảm cường độ, tăng tính thấm, giảm mức độ đồng nhất, gây lún không đều. - Ảnh hưởng gián tiếp: Thúc đẩy các hiện tượng khác phát triển: phong hoá, karst, trượt lở bờ dốc … Hết bài Bài giảng luôn được cập nhật bổ sung thường xuyên. Mọi ý kiến đóng góp xin gửi về Bộ môn Địa kỹ thuật – Khoa Công trình. Phòng 406 – nhà A6, ĐH GTVT Email: bmdktdhgtvt@gmail.com