Câu hỏi ôn thi địa chất công trình docx

CÂU HỎI ÔN THI ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNHCâu 1: Nêu khái niệm về khoáng vật, các tính chất vật lý của khoáng vật và ý nghĩa việc nghiên cứu khoáng vật trong xây dựng.. Khoáng vật là những thành

CÂU HỎI ÔN THI ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH

Câu 1: Nêu khái niệm về khoáng vật, các tính chất vật lý của khoáng vật và ý nghĩa việc nghiên cứu khoáng vật trong xây dựng

a Định nghĩa khoáng vật

Khoáng vật là những nguyên tố tự nhiên, hoặc hợp chất hóa học được hình thành trong tự nhiên; do các quá trình hóa lý khác nhau xảy ra trong vỏ quả đất hoặc trên bề mặt đất Khoáng vật ở thể khí (khí cacbonic, sunphua, hydro), thể lỏng (thủy ngân, dầu mỏ, nước), thể rắn (thạch anh, mica, canxit) Khoáng vật tham gia chủ yếu vào thành phần của đất đá gọi là các khoáng vật tạo đá

b Tính chất vật lý

1 Trạng thái: rắn, lỏng, khí

2 Dạng tinh thể khoáng vật

• Dạng phát triển theo một phương: hình cột, hình que…(thạch anh,…)

• Dạng phát triển theo 2 phương: hình tấm vẩy, lá…

• Dạng phát triển theo 3 phương: tinh thể có dạng hình hạt, tròn, vuông,…

3 Màu sắc và màu vết vạch của khoáng

Màu sắc là đặc tính vật lý quan trọng nhất để xác định khoáng vật Nhiều khoáng vật lấy tên các màu sắc để đặt

Màu sắc của khoáng vật có thể do 2 nguyên nhân:

+ Do các nguyên tố mang màu trong thành phần của k như Ti, V, Cr, Mn, Fe,…

+ Trong k có lẫn các chất vô cơ hoặc hữu cơ khác

Màu vết vạch la màu của bột k khi ta vạch một k trên một miếng sứ trắng Nó là dấu hiệu

để nhận biết một khoáng vật

4 Độ trong suốt và ánh của khoáng vật

Độ trong suốt của khoáng vật là tính chất để ánh sáng xuyên qua

Độ trong suốt của khoáng vật là tỷ số l/lo

l: cường độ ánh sáng từ k đi ra

l0: cường độ ánh sáng chiếu vào

Phân loại khoáng theo mức độ trong suốt:

+ Trong suốt: Thạch anh thủy tinh (SiO2), muối ăn (NaCl)…

+ Nửa trong suốt: Thạch cao (CaSO4.2H2O),…

+ Không trong suốt: Pyrit (FeS2), graphit (cacbon), manhetit (Fe3O4),…

Ánh của khoáng vật là độ phản chiếu tia sáng trên các mặt khoáng vật (một phần hấp thụ, một phần phản xạ) Ánh của khoáng vật không phụ thuộc vào màu mà phụ thuộc vào chiết suất và đặc trưng bề mặt của nó

Các khoáng vật tạo đá có các loại ánh sau:

• Ánh thủy tinh: Thạch anh, canxit, anhyrit,…

• Ánh tơ: tiêu biểu cho các k có kiến trúc sợi

• Ánh mờ: đặc trưng cho khối khoáng có nhiều lỗ hổng, như đất Kaolin

• Ánh xà cừ: thạch cao dạng tấm và các k có kiến trúc phân lớp

• Ánh kim loại: Pyric và các khoáng khác

5 Tính cắt khai và vết vỡ

Tính cắt khai là mức độ mà các k khó hoặc dễ bị bể, bị tách ra theo các mặt phẳng nhất định Tính cắt khai là 1 đặc điểm rất quan trọng để xác định khoáng vật

Tính cắt khai thể hiện đặc điểm kiến trúc của k

Các mức độ cắt khai:

• Cắt khai rất hoàn toàn: tinh thể dể dàng tách thành những lát rất mỏng, vd: mica

• Cắt khai hoàn toàn: khi dùng búa đập, khoáng dể bể theo các mặt rất phẳng, vd: canxit,Tan,…

• Cắt khai trung bình: khi dùng búa đập, khoáng dể bể trong đó có các mặt rất phẳng nhưng cũng có những mặt không phẳng, vd: Octocla…

• Cắt khai không hoàn toàn: k dể bể nhưng các mặt bể đều không phẳng, vd: thạch anh, manhetit,…

6 Độ cứng của khoáng vật

Độ cứng là khả năng chống lại tác dụng cơ học như khắc rạch hay mài mòn lên bề mặt khoáng vật Độ cứng phụ thuộc vào sự liên kết của các phần tử trong khoáng vật

Để đánh giá độ cứng tương đối của khoáng vật người ta dùng thang độ cứng Mohs

THANG ĐỘ CỨNG MOHS

Khoáng vật Đồ vật thông thường

1 Tan (hạt khoáng)

2 Thạch cao

3 Canxit

4 Fluorit

5 Apatit (lân khoáng)-Photphat

6 Octocla

7 Thạch anh

8 Topaz

9 Coridon (cương khoáng)

10 Kim cương

Móng tay (2,5) Đồng xu (3)

Kính (5,5) Giũa (6), lưỡi dao (6) Đĩa xứ không tráng men (7) Saphia, Rubi

7 Tỷ trọng

Tỷ trọng là tỷ số giữa trọng lượng khoáng vật và trọng lượng thể tích nước tương đương Khoáng vật tạo đá có tỷ trọng từ 2,5-3,5

Dựa vào tỷ trọng, khoáng vật chia ra làm 3 nhóm:

• Nhẹ :<2,5 g/cm3

• Trung bình : 2,5-4 g/cm3

• Nặng : >4 g/cm3

Tỷ trọng phụ thuộc vào thành phần hóa học và cấu trúc tinh thể

c Ý nghĩa việc nghiên cứu khoáng vật trong xây dựng

Khoáng vật là những thành phần cấu tạo nên đất đá, quyết định tính chất xây dựng của đất đá, vì vậy nghiên cứu thành phần khoáng vật của đất đá sẽ giúp ta hiểu biết được nguồn gốc và điều kiện hình thành của đất đá, nhận xét và đánh giá được khả năng sử dụng của chúng trong xây dựng công trình

Câu 2: Nêu khái quát các loại đá macma, trầm tích và biến chất về: điều kiện thành tạo và tính năng xây dựng

1 Đá macma

1.1 Điều kiện thành tạo

Đá macma được thành tạo do kết quả nguội lạnh của chất macma nóng chảy dưới lòng đất Tùy theo điều kiện thành tạo đá macma được chia làm 2 loại:

- Đá macma xâm nhập

Thành tạo trong điều kiện áp suất lớn, khối macma nguội dần và động lại một cách từ từ, đều đặn Đá macma xâm nhập thường là các loại đá dạng khối đặc xít, có kết tinh đầy đủ như: granit, xienit, gabro, ddiorrit,…

- Đá macma phun trào

Thành tạo do macma theo kẻ nứt tràn lên mặt đất, nguội đi trong điều kiện áp suất, nhiệt

độ nhỏ, macma sẽ nguội đi một cách nhanh chóng, như: liparit, andedit, diabad bazan Đá macma phun trào thường không định hình, có lỗ rỗng như: đá bọt, đá bazan

1.2 Tính năng xây dựng

Khả năng phù hợp của đá macma trong xây dựng tùy thuộc nhiều vào loại công trình xây dựng: công trình dân dụng và công nghiệp, đê đập, đường hầm, hồ chúa nước,…

Các đá macma xâm nhập thường rất thích hợp với hầu hêt các loại công trình xây dựng

Hệ các tinh thể khoáng vật cài móc nhau làm cho đá có độ bền lớn và nước hầu như không thể di chuyển qua nó Thích hợp làm nền chống đỡ móng công trình dân dụng và công nghiệp hay đê đập, các hồ chứa, đảm bảm ổn định cho các hố vách sâu và ít phải chống đỡ khi xây dựng đường hầm xuyên qua nó

Các đá macma phun trào có tính xây dựng kém hơn Các loại đá phun trào có chứa vật liệu vụn núi lửa và trầm tích dòng bùn nên yếu hơn dòng dung nham giữa các lớp Các đá này dể nhạy cảm với sự phá hoại mái dốc ở hố móng, sức chống đỡ nền móng cũng yếu hơn, khả năng chứa nước thấp hơn, không thích hợp xây dựng các hồ chứa nước hay đường hầm ở vùng này

Khi chọn đá macma làm nền cho công trình hay đánh giá tính thấm nước, chứa nước, ngoài tài liệu về thành phần, kiến trúc, cấu tạo của đá chúng ta cần phải có tài liệu về trạng thái và các đặc điểm của chúng trong tự nhiên

2 Đá trầm tích (SGK/14-30)

3 Đá biến chất (SGK/18-30)

Câu 3: Thủy tính của đất đá

Bao gồm các tính chất:

- Tính ổn định đối với nước

- Tính chứa ẩm

- Tính thải nước

- Tính mao dẫn

- Tính thấm nước

a Tính ổn định đối với nước

Tính ổn định của đất đối với nước là đặc trưng về tốc độ và tính chất tan rã của đất đá trong môi trường nước

Chủ yếu với đất loại sét Làm mất tính dính, biến đổi độ sệt, tan rã và phân hủy thành các cục hoặc khối

b Tính chứa ẩm

Tính chứa ẩm là khả năng thu vào và giữ lại một lượng nước xác định

Đặc tính chứa ẩm của các loại đất:

o Cát pha sét, cát nhỏ, cát mịn và bụi : chứa ẩm vừa

o Cát vừa, cát to, sỏi, dăm,… : không chứa ẩm

c Tính thải nước (tính cho nước)

Tính cho nước là tính chất của đất bão hòa nước phóng thích nước bằng cách thắm tự do dưới tác dụng của trọng lực Chủ yếu đối với đất loại cát

d Tính mao dẫn

Tính mao dẫn là tính chất gây ra do các lỗ, khe mao dẫn có trong đất đá khi đất đá tiếp xúc với nước Dưới tác dụng của lực mao dẫn, nước có thể dâng lên trong đất đá theo các khe lỗ mao dẫn đến những độ cao mao dẫn nhất định, tạo nên bên trên tầng chứa nước một đới ẩm ướt hoặc bão hòa khá cao

e Tính thấm nước

Tính thấm nước là khả năng để nước thấm qua đất đá do các lỗ rỗng, các khe nứt có trong chúng Đặc trưng cho tính thấm nước là hệ số thấm K Tính thấm nước phụ thuộc:

o Kích thước lỗ rỗng

o Chiều cao (áp lực) cột nước

Câu 3: Động đất là gì ? Ảnh hưởng của động đất đến xây dựng công trình

 Hiện tượng động đất

Động đất là hiện tượng chấn động của vỏ quả đất nên thường gọi là địa chấn Hiện tượng địa chấn biểu hiện dưới hình thức dao động đàn hồi của vỏ trái đất và khi cường độ đủ mạnh thì kèm theo sự phá hoại đất đá cũng như các biến dạng tàn dư khác Động đất chỉ xuất hiện đột nhiên và dữ dội trong khoảng vài giây đến vài phút Gây thiệt hại lớn về người và của, đặc biệt đối với các công trình xây dựng

Có 3 loại động đất:

- Động đất do sập lún: do sập hang hốc ngầm tạo nên Động đất này thường xảy ra ở gần mặt đất, nơi có các loại đá hòa tan (thạch cao, đá vôi…) và có cường độ tương đối nhỏ, mang tính cục bộ khu vực

- Động đất do núi lửa: do nén ép khí núi lửa tạo nên Động đất có thể xảy ra trước khi dung nham trào lên hoặc khi đang phun trào, phạn vi ảnh hưởng không lớn và động đất loại này không nhiều

- Động đất do hoạt động kiến tạo: đây là loại động đất rất phổ biến, có cường độ mạnh và phạm vi ảnh hưởng lớn nhất Các trận động đất lớn trên TG thường thuộc dạng này

 Ảnh hưởng của động đất đến xây dựng công trình

- Động đất ảnh hưởng đến điều kiện ổn định của công trình bằng 2 cách: nó có thể

là nguyên nhân trực tiếp gây phá hoại kết cấu, làm thay đổi trạng thái của nền không đồng đều dẫn đến phá hoại gián tiếp công trình

- Ở những vùng có cấp động đất <7 (1-4,75 Richter) nền công trình và nhà cửa được thiết kế không cần tính đến động đất vì ở cấp này thì động đất chỉ ảnh hưởng nhỏ đến công trình Trong các khu vực động đất cấp 7, 8, 9 thì các công tác thiết kế cần thực hiện đúng theo quy phạm về thiết kế nhà và công trình trong khu vực có động đất

- Các công trình xây dựng trong những khu vực có động đất cần chú ý những điều sau:

Vị trí xây dựng: phải bằng phẳng, ít bị chia cắt, cấu tạo địa chất đơn giản

như đất đá nằm ngang đồng nhất, mực nước ngầm ở sâu (>3m) Tránh xây dựng công trình ở vùng có địa hình phân cắt mạnh như bờ sông, khe hẻm; vùng gần đứt gãy kiến tạo, vùng đất đá dễ trượt lở Móng công trình nên đặt sâu và trên đá gốc

Vật liệu xây dựng: nhẹ, đàn hồi, có tần số dao động riêng khác với tần số

dao động của động đất

Kết cấu công trình: chắc chắn, đối xứng và có trọng tâm công trình thấp.

Công trình khung gỗ, nhỏ thường là an toàn khi được neo chặt vào móng Nhà nhiều tầng bê tông cốt thép hoặc khung thép thì ít nguy hiểm hơn Yếu kém nhất là những ngôi nhà xây bằng gạch không có cốt gia cố

Câu 5: Phong hóa đá là gì ? Phân loại, các giải pháp phòng chống phong hóa trong xây dựng

 Hiện tượng phong hóa (SGK/14-41)

 Phân loại

 Các biện pháp phòng chống phong hóa (SGK/17-41)

Tùy thuộc vào chiều dày tầng phong hóa, tác nhân phong hóa và công trình, có thể chọn các phương pháp sau:

- Bóc bỏ toàn bộ hay một phần đất đá bị phong hóa Biện pháp này chỉ dung cho công trình nhỏ, bề dày tầng phong hóa không lớn

- Ngăn cản các yếu tố phong hóa bằng cách: phủ cát, sét,…trên tầng đá có khả năng phong hóa mạnh

- Trung hòa nhân tố gây nên phong hóa

- Cải tạo đất đá đã bị phong hóa bằng phun vữa xi măng, vôi, đầm nện…Các dung dịch vữa dưới tác dụng của áp lực nén sẽ chui vào, lấp đầy các khe nứt, làm giảm khả năng thấm, tăng cường độ của đá Biện pháp này được dung cả khi xử lý các tầng phong hóa sâu, mặt cắt phong hóa phức tạp và khi xây dựng các công trình ngầm

6 Sạt lở bờ sông, nguyên nhân và cách thức phòng chống.

Sạt lở bờ sông bao gồm xói mòn đáy và xói lở bờ sông Tác dụng xâm thực phụ thuộc vào độ dốc lòng sông Độ dốc càng lớn thì xâm thực dáy càng lớn, độ dốc nhỏ thì xâm thực bờ lớn hơn Càng về cửa sông, xâm thực bờ càng lớn Ở đây lòng sông

mở rộng, quang co, uốn khúc (do xâm thực bờ không đều bên lở, bên bồi)

7 Nêu nguyên tắc, cách tiến hành biểu thị thành phần hoá học của nước dưới đất theo phương pháp Kurlov (Cuốc lốp); (chỉ nêu tóm tắt cách viết công thức tổng quát và gọi tên nước, cho 1 ví dụ);

Để biểu diễn thành phần hoá học một cách ngắn gọn người ta dùng công thức Kurlov, trong đó hàm lượng các nguyên tố biểu diễn theo phần trăm đương lượng Các anion chủ yếu xếp trên gạch ngang theo thự tự % của những anion đương lượng giảm dần của những anion P10% đương lượng Các cation xếp dưới gạch ngang cũng theo thứ tự phần trăm đương lượng giảm dần đến 10%

Công tức tổng quát: A o

K M T pH C

Trong đó:

- K: là ký hiệu chất khí trong nước (g/l)

- M: tổng số khoáng hoá của nước (g/l)

- A: Anion và nồng độ của nó (%đl)

- C: Cation và nồng độ của nó (%đl)

- T: Nhiệt độ của nước (0C)

- pH: Nồng độ pH của nước

Khi gọi tên nước ta gọi anion trước rồi tới Cation và gọi các anion và các cation có nồng độ lớn (trung hoà về điện)

VD: Công thức Kurlov của một mẫu nước khoáng như sau:

SO HCO

Ca Mg

Tên gọi là: Nước trung tính cacbonic, sunfat bicacbonat canxi magie, ở nhiệt độ

32oC

8 Hiện tượng Karst là gì? Xây dựng công trình trong vùng có Karst.

a.Khái niệm:

Karst là hiện tượng nước mặt và nước dưới đất hoà tan và cuốn trôi đất đá dễ hoà tan như: đá vôi, đá phấn, thạch cao, muối mỏ… tạo thành các khe rãnh, hang hốc trong tầng đất đá

Karst làm địa hình bị chia cắt mạnh, các khe rãnh và hang hốc làm mất tính liên khối, gây mất ổn định, tăng khả năng mất nước hồ chứa, gây sự cố nguy hiểm cho đập ngăn nước, gây khó khăn tốn kém khi xây dựng công trình trên nền dất Karst

Tuy nhiên Karst mang lại lợi ích cho quốc phòng và du lịch: hệ thống kho tàng và danh lam thắng cảnh (Vịnh Hạ Long, động Phong Nha, Hà Tiên…)

b.Điều kiện phát sinh và phát triển

Karst hình thành và phát triển trong các điều kiện sau: đất dá phải dễ hoà tan và

có tính thấm mạnh, nước dưới đất luôn vận động và có khả năng hoà tan tốt

 Đất đá phải dễ hoà tan

Theo khả năng hoà tan, đất đá được chia làm ba nhóm:

- Đất đá dễ hoà tan: muối mỏ

- Đất đá hoà tan trung bình: đá vôi, thạch cao,…

- Đất đá khó hoà tan: hầu hết các loại đất đá

 Nước phải có tính hoà tan mạnh: nước chứa CO2 và các axit

CaCO3 (đá vôi) + CO2 + H2O  Ca2+ + HCO3

- Nước phải luôn lưu thông

Đây là điều kiện rất cơ bản để phatrs triển Karst Việc lưu thông Karst càng lớn thì điề kiện phát triển Karst càng thuận lợi

Điều kiện chuyển động và mức độ lưu thông nước dưới đất giảm dần theo chiều sâu Tuỳ theo mức độ chuyển động mà chia ra 4 đới Karst:

- Đới 1 – Đới không khí: ở đới này, nước chủ yếu chuyển động thẳng đứng Do vậy, ở đới này chủ yếu tạo nên các mương Karst ngắn, rãnh, phễu…

- Đới 2 – Đới có mực nước dao dộng theo mùa: Karst ở đới này phát triển theo

cả chiều ngang lẫn chiều thẳng đứng Mừa mưa nước chuyển động nằm ngang, tạo các hang động theo chiều ngang; mùa khô nước chuyển động theo chiều thẳng đứng tạo các hang động theo chiều thẳng đứng

- Đới 3 – Đới bão hoà nước: nằm trong phạm vi ảnh hưởng chung của hệ thống sông hồ Nước dưới đất ở đây chảy về thung lũng sông Ở dưới đáy sông là vùng đổ về của nước dưới đất Sự chuyển động đó của nước dưới đất tạo điệu kiện phát triển Karst ở đáy sông và xác định qui mô vùng hoạt động mạnh Karst dọc theo 2 bờ sông Việc phát triển Karst ở gần sông có ý nghĩa đối với các công trình thuỷ công và cầu cống

- Đới 4 – Đới ngưng trệ: ở đới này quá trình hoà tan xảy ra chậm

c.Các sản phẩm của Karst

Do tính không đồng nhất của đất đá và sự biễn động theo không gian, thời gian mà Karst tạo ra các sản phẩm địa chất đa dạng, được chia ra làm 4 loại sau:

• Đá tai mèo và rừng đá: là dạng đặc trưng cho Karst mặt Đất đá không đồng nhất dưới tác dụng hoà tan hình thành nên các tảng đá sót ở các dạng cây đá, cột đá xen kẽ các khe rãnh hẹp dọc ngang

• Phễu Karst và hang động hút nước: là các lỗ hút nước mặt ở trong đá Loại này thường thấy dạng phễu, dạng hang động…với kích thước vài mét đén vài chục mét

• Động Karst và sông ngầm: là sự phát triển cao dạng Karst ngầm Kích thước Karst dạng này có khi lên đến hàng trăm mét Các động Karst thường được nối liền nhau bằng các đường hầm Karstơ, qua đó nước chuyển động thàng sông ngầm

• Vùng trũng và thung lũng Karst: là thành quả cuối cùng của Karst ngầm Khi Karst ngầm phát triển mạnh, các hang động mở rộng có thể gây sụt vòm và tạo nên các vùng trũng Karst Khi vũng trũng có kích thước lớn hay nhiều vùng trũng ăn thông với nhau gọi là thung lũng Karst

d Xây dựng công trình trên vùng có Karst

Karst tạo nên những khoan rỗng dưới nền móng của công trình, làm giảm khả năng chịu tải của nền gây lún sụp công trình Vì thế khi xây dựng công trình trong vùng có Karst, việc áp dụng các biện pháp xử lý nền móng phụ thuộc vào:

• Mức độ phát triển của vùng Karst

• Quy mô và mức độ quan trọng của công trình (tải trọng, thời gian sử dụng công trình,…)

Các biện pháp thông thường sau:

• Đáh sập hang động

• Phụt dung dịch vữa xi măng làm tăng khả nang chịu tải của nền đá

• Dùng cọc chống (khoan nhồi hoặc ép) xuyên qua hang động Karst hoá không dày

• Thiết kế hệ thống giếng khoan quanh khu vực xây dựng nhằm bơm thoát nước ngầm trong khu vực bị Karst hoá để tránh sựi phát triển Karst

• Trong trường hợp dặc biệt phải phối hợp nhiều giải pháp

Tuy nhiên, trường hợp chi phí cho giải pháp quá tốn kém và điệu kiện quá phúc tạp thì nên chuyển địa điểm xây dựng

9 Hiện tượng trượt lở là gì? các biện pháp phòng và chống trượt.