Tính chất cơ lý của đất đá là những tính chất quan trọng quyết định trạng thái vật lí, quan hệ của đất đá với nước, độ bền của đá , sự biến dạng của đá trong các quá trình địa chất. Việc biểu diễn và đánh giá tính chất cơ lý của đá được tiến hành theo các khía cạnh khác nhau, dựa vào các đặc trưng riêng của từng đối tượng đất đá. Theo các kết quả nghiên cứu và đánh giá thì về cơ bản những tính chất cơ lý của đá được chia thành các dạng bao gồm : tính vật lý, tính cơ học và thủy tính.
ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TIỂU LUẬN MƠN: ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH ĐỀ BÀI TÍNH CHẤT CƠ LÝ CHỦ YẾU CỦA ĐÁ Giảng viên: PGS.TSKH Trần Mạnh Liểu Sinh viên: Ngô Hồng Huế Lớp: K59 – Kỹ thuật địa chất MSV: 14000317 Ngày sinh : 18/11/1996 Hà Nội, ngày 04 tháng 11 năm 2016 LỜI MỞ ĐẦU Tính chất lý đất đá tính chất quan trọng định trạng thái vật lí, quan hệ đất đá với nước, độ bền đá , biến dạng đá trình địa chất Việc biểu diễn đánh giá tính chất lý đá tiến hành theo khía cạnh khác nhau, dựa vào đặc trưng riêng đối tượng đất đá Theo kết nghiên cứu đánh giá tính chất lý đá chia thành dạng bao gồm : tính vật lý, tính học thủy tính Việc nghiên cứu từ tổng quát đến chi tiết tính chất lý đá khơng có ý nghĩa địa chất mà có ý nghĩa lớn việc xây dựng cơng trình Các tính chất lý đá phản ánh biến đổi mà đất đá phải trải qua suốt thời kì dài q trình địa chất liên quan phong hóa, biến chất, nén ép trọng lực,địa hóa… Qua cho thấy độ bền , yếu khả sử dụng đất đá cho cơng trình nào.Đây ứng dụng thực tế việc nghiên cứu đất đá Tuy nhiên , để nghiên cứu được, ta phải hiểu rõ sao, nào, chất đất đá để có nhận định xác Bài tiểu luận sau dựa vào kiến thức thân, e xin đưa ý hiểu biết tính chất lý đá ý nghĩa chúng Các tính chất lý đá tập hợp bao gồm nhiều tính chất nhỏ, có đặc trưng riêng biệt Thậm chí, đơi tính chất , song loại đất đá khác lại biểu có đặc tính riêng Bởi vậy, người ta xét tính chất theo khía cạnh xếp thành nhóm chung để dễ theo dõi I Tính chất vật lý : Tính chất vật lý đặc trưng cho trạng thái vật lý đất đá điều kiện nằm tự nhiên bãi thải, đường đắp, đê đắp cơng trình khác Các số liệu tính chất vật lý sử dụng điểm mốc để đánh giá định tính độ bền ổn định đá trước biến đổi địa chất tự nhiên hay áp lực nhân tạo Những tính chất vật lý quan trọng đá kể đến khối lượng riêng, khối lượng thể tích, độ rỗng, độ ẩm… Các tính chất ln phụ thuộc qua lại vào nói chung thể trạng thái tự nhiên đá Nhờ yếu tố mà qua ta đánh giá cách sơ định mức chung chất đá (là dạng đá cứng hay mềm, độ bền yếu, khả chịu đựng cơng trình… ) ứng dụng trực tiếp vào xây dựng Do vậy, việc nghiên cứu tính chất đất đá thường tiến hành liên tục chi tiết Khối lượng riêng khối lượng thể tích Khối lương riêng đá khối lượng đơn vị thể tích phần cứng- cốt Về phương diện số học, khối lượng riêng tỉ số khối lượng phần cứng với thể tích Các đá khác có khối lượng riêng khơng giống Khối lượng thể tích khối lượng đơn vị thể tích đá có kết cấu độ ẩm tự nhiên Khối lượng riêng khối lượng thể tích đá phụ thuộc vào thành phần tạo đá, chất đá chủ yếu Khối lượng riêng khoáng vật có biến đổi khoảng giới hạn tương đối hẹp hạn chế , tuyệt đại phận từ 2.60 đến 2.75 g/cm3 Ngồi ra, phụ thuộc vào thành phần tạp chất có lẫn đá, song khơng đáng kể Trong nhóm đá khác , quy luật biến đổi khối lượng riêng đá khác Hai tính chất kể đá hai tính chất điển hình tính vật lý, có tính đặc trưng riêng cho loại đá khác Nếu phân loại đá theo tổng quát đá chia thành đá cứng ( đá magma, trầm tích , biến chất ) đá mềm ( đá trải qua qua trình phong hóa, bóc tách) xét khối lượng riêng , nhóm đá cứng chiếm ưu so với đá mềm Vì có khối lượng riêng khối lượng thể tích lớn nên độ bền chắc, đặc sít đá cứng cao hẳn Do ,xét khái qt ứng dụng xây dựng cơng trình , người ta sử dụng loại đá thuộc nhóm đá cứng để làm cho cơng trình xây dựng Còn với đá mềm có trải qua q trình phong hóa , chất đá thay đổi, độ bền nên khơng sử dụng khơng đảm bảo chất lượng cơng trình.Ngồi ra, khối lượng thể tích đá đặc trưng quan trọng trạng thái vật lý đá, có mối liên quan đến độ rỗng độ ẩm đá Đá có khối lượng thể tích bé độ rỗng độ rỗng lớn, độ bền bé Chính vậy, khối lượng riêng khối lượng thể tích đá tiêu mức độ ném chặt đá, sử dụng việc phân chia hệ tầng, phức hệ, thành hệ có độ tuổi khác so sánh mặt cắt Hoặc sử dụng tiêu biến đổi thứ sinh đá nhiều tác dụng tự nhiên nhân tạo Tuy nhiên , ứng dụng thực tế tiêu khối lượng riêng thể tích dùng đáng giá đất đá chất lượng cho cơng trình xây dựng địa chất Lỗ rỗng độ rỗng đá Vào thời gian hình thành , số đá có chứa khoảng rỗng , số đá đặc sít Các đá tồn gần mặt đất khơng hồn tồn đặc Các q trình phong hóa vật lý hóa học liên tục làm phân hủy làm vỡ vụn đá, tạo lỗ rỗng ( thường đá magma biến chất ) Còn với đá trầm tích, q trình hình thành vận chuyển sau lắng đọng gắn kết vật liệu trầm tích nên đá thường khơng đặc sít có nhiều lỗ hổng so với loại đá khác Theo định nghĩa, khoảng trống hạt khoáng vật, hay mảnh vụn vật liệu rắn ( đá trầm tích chủ yếu) đá gọi lỗ rỗng Tùy theo điều kiện thành tạo, lỗ rỗng có kích thước khác lỗ rỗng mao dẫn hay cận mao dẫn, mà khác hình dạng tương quan với mơi trường xung quanh Hình dạng lỗ rỗng thường bầu dục, tổ ong, bọt xốp, méo mó, góc cạnh, khe hở….Lỗ rỗng hở, thơng thương với kín không liên quan mật thiết với Độ rỗng đá tính phần trăm lỗ rỗng có nó( n ) Căn vào độ rỗng đá, người ta chia đá thành ba nhóm gồm : Đá có độ rỗng thấp với n < 5% Đá có độ rỗng trung bình n= 5-20 % Đá có độ rỗng cao n >20 % Đại phận đá cứng có độ rỗng thấp đá nửa cứng thơng thường rỗng vừa, vài loại độ rỗng tương đối cao Theo thời gian thành tạo, độ rỗng đá độ rỗng nguyên sinh thứ sinh( đồng sinh ) thứ sinh ( hậu sinh ) Độ rỗng nguyên sinh phát sinh q trình thành tạo đá Ví dụ với đá magma, xảy nguội lạnh, tinh tái kết tinh lại khối magma nóng chảy phát sinh nhiều lỗ rỗng nhỏ mặt tinh thể khoáng vật thoát khí, xuất khe nứt tinh thể đá nói chung Với đá biến chất, độ rỗng hình thành kết tinh tái kết tinh đá nguyên sinh thành tạo khe nứt nhỏ Ở đá trầm tích, độ rỗng hình thành q trình tích tụ trầm tích biến chất đá Độ rỗng phát triển khoảng trống mảnh tinh thể, khoáng vật, mảnh vụn rắn, chỗ xảy kết tinh tái gắn kết khơng hồn tồn q trình biến chất đá Độ rỗng đá trầm tích phát sinh xuất vi khe nứt q trình nước khỏi trầm tích số q trình khác song với cường độ khơng đáng kể Độ rỗng thứ sinh hình thành tái tạo đá vỏ Trái Đất tượng tái kết tinh yếu tố cấu tạo đá, phân giải số khống vật di tích hữu cơ, hòa tan rửa lũa toàn phần khống vật tổ hợp lại nó, hòa tan rửa lũa xi măng thành tạo vi khe nứt kín, nén chặt trọng lực, mât nước, tượng khử nén, tác dụng lực kiến tạo Đối với trình biến đổi hậu sinh, tùy thuộc vào điều kiện mà có biến đổi độ rỗng theo quy luật khác Tức điều kiện đó, mật độ độ rỗng tăng dần ngược lại bị giảm tương ứng Đối với đá trầm tích quy luật chung giảm độ rỗng theo chiều sâu, theo tăng tuổi đá, đồng thời phụ thuộc vào nằm đá phạm vi kiến trúc đới đá Độ rỗng đá trầm tích bao gồm khoảng rỗng mảnh vụn rắn Các mảnh vụn xếp với theo trình tự quy luật khác nhau, tạo nên đa đạng cho độ rỗng đá Độ rỗng đá trầm tích phụ thuộc vào kích thước hình dạng hạt Nếu trầm tích hỗn hợp hạt độ rỗng giảm Vì hạt nhỏ lấp đầy khoảng trống hạt lớn Phạm vi cỡ hạt rộng độ rỗng tạo nhỏ Ngồi với hình dạng hạt , hạt tròn cạnh xếp chồng kín tạo độ rỗng nhỏ so với hạt có hình dạng khác ( que, đĩa, tấm… ) Sự định hướng hạt ảnh hưởng đến xếp chúng không gian tạo độ rỗng đá Đá magma đá biến chât điển hình coi có độ rỗng thấp chúng hình thành tinh thể cài móc vào tương đối chặt kín Đá nằm sâu chịu áp suất lớn trọng lượng vật liệu , gây vết nứt gãy đứt gãy Khi đó, độ rỗng nứt nẻ tập trung đá dọc theo nhóm khe nứt hàm chiều rộng khe nứt Các lỗ rỗng đá chứa cho nước ngầm qua, đồng thời vận chuyển hạt khoáng vật hay dung dịch qua Trong nghiên cứu địa chất thủy văn địa chất dầu mỏ, nghiên cứu tính chất tập trung nước dầu đá khả vận động chất , lỏng, khí đá người ta phân lỗ rỗng có hiệu khơng có hiệu Lỗ rộng có hiệu tạo nên độ rỗng có hiệu đá, tức phần thể tích rỗng mà áp lực định chất lỏng, khí qua ngược lại với lỗ rỗng khơng có hiệu Nghiên cứu độ rỗng có ý nghĩa to lớn việc đánh giá đá phương diện địa chất cơng trình Độ rỗng định mật độ, độ bền, độ biến dạng, độ chứa ẩm đá ảnh hưởng đến độ thấm nước, sức chống phong hóa, sức chống băng giá, độ chống địa chấn nhiều tính chất có ý nghĩa thực tiễn khác Độ rỗng đá cao bao nhiêu, mật độ, độ bền bé, độ biến dạng độ chứa ẩm lớn, độ ngấm nước bé nhiêu Việc độ rỗng cao độ ngấm nước nghịch lý song thực tế Bởi độ ngấm nước đá định khơng phải tổng độ rỗng nó, mà kích thước chỗ trống khe nứt, nói cách khác độ rỗng hiệu Độ rỗng làm giảm sức chống phong hóa sức chống băng giá đá Bên cạnh việc làm giảm mật độ , độ rỗng tăng cao khả hấp thụ lượng chuyển động dao động có sóng địa chấn truyền qua đá mà làm giảm sức chống động đất Qua nghiên cứu tính chất độ rỗng việc ứng dụng vào xây dựng kết thực tế Từ đó, việc lựa chọn đá cho cơng trình xây dựng cần có cẩn trọng đảm bảo chất lượng cho cơng trình Độ ẩm Trạng thái vật lý nhiều tính chât đá phụ thuộc nhiều vào độ ẩm Độ ẩm đá tỉ số khối lượng nước lấp đầy lỗ rỗng khối lượng đá khô Độ ẩm xác định mẫu đá tự nhiên gọi độ ẩm tự nhiên Đá cứng có độ rỗng thấp, nên độ ẩm tự nhiên bé Độ ẩm tự nhiên đá cứng biến đổi từ phần ngàn đến phần trăm Vì nghiên cứu đá cứng, người ta thường bỏ qua không xác định độ ẩm tự nhiên Đá nửa cứng,độ ẩm tự nhiên đạt khoảng 15-20% lớn Độ ẩm đá cao khối lượng thể tích lớn Độ ẩm tự nhiên có mối quan hệ ảnh hưởng lớn đến trạng thái vật lý nhiều tính chất đá Độ ẩm ảnh hưởng đến độ bền, độ chống phong hóa, chống địa chấn, độ co ngót… Đá có độ ẩm cao, khả chống lại ảnh hưởng từ bên đá thấp hạn chế Đá có độ ẩm cao, bền sức chịu áp lực yếu khơng có độ cứng lớn mà mức tương đối thấp Như vậy, với đặc trưng tính chất vật lý đá cho ta thấy ứng dụng thực tế sử dụng lựa chọn vật liệu đá xây dưng công trình Ngồi ra, lĩnh vực địa chất, tính chất giúp ta có nhìn tổng quát phân loại cách tương đối nhóm đá Chính vậy, việc nghiên cứu tính chất phải thực liên tục,nghiêm túc, chi tiết hiệu để phục vụ cho thực tế nghiên cứu khoa học lâu dài II Thủy tính đá( tính chất nước) Thủy tính biểu mối quan hệ đá với nước, tức khả biến đổi trạng thái, độ bền độ ổn định tác dụng qua lại với nước, khả hấp thụ, giữ lại thấm nước Biết thủy tính đá, dự báo biến đổi độ bền tính chất khác chúng, phát triển trình địa chất Một số tiêu thủy tính đá sử dụng trực tiếp nhiều tính tốn cơng trình khác tính lượng nước thấm đi, lượng nước chảy vào hố móng xây dựng cơng trình tập trung nước, tính tham số thiết bị hạ thấp mực nước, đánh giá khả phát triển trình xói ngầm Thủy tính quan trọng đá độ ổn định nước, độ chứa ẩm độ ngấm nước Độ ổn định với nước Độ ổn định với nước (độ chịu nước) đá đặc trưng độ hóa mềm Bất loại đá đạt bão hòa nước ( lỗ rỗng lấp đầy nước) bị hóa mềm giảm độ bền ban đầu Độ hóa mềm tỉ số sức chống nén tức thời mẫu đá sau bão hòa nước độ bền chống nén tức thời trước bão hòa Đối với đá cứng, hệ số hóa mềm thường khơng thấp 0.9 , đá có độ chịu nước thấp 0.7-0.8 Các loại đá nửa cứng đá vơi, cát kết, sét… hệ số hóa mềm khơng lớn 0.5 Khi bão hòa,một số đá bị tách thành lớp, phân lớp mảnh vụn vật liệu tạo đá… Với đá vậy, người ta coi hệ số hóa mềm khơng chúng thực tế khơng chịu với nước Ngồi có tượng hóa mềm bão hòa với nước, đá chịu tác dụng cột nước mạnh, cột nước gây ứng suất bên làm đá bị giảm độ bền học Hơi nước xâm nhập vào làm phá hủy lỗ rỗng, vi khe nứt , chèn màng mỏng phá hủy đá, phân tách đá cường độ mạnh Sự giảm độ bền đá sau bão hòa đặc trưng quan sát tất loại đá Với đá có độ rỗng thấp độ ổn định với nước lớn Với đá magma đá biến chất độ chịu nước cao độ rỗng thấp , chặt sít, khả chứa nước để nước tác động vào đá nhỏ Với đá trầm tích , phần lớn đá bị ẩm ướt bão hòa nước với độ rỗng cao có khả thay đổi thể tích đá chừng mực định Do bị ẩm ướt khơng đồng đều, thay đổi thể tích phần ngồi phần khơng giống Vì đá phát sinh ứng suất có tác dụng mở rộng khe nứt có, tạo nên vi khe nứt kết độ bền đá bị giảm Đồng thời, đá trầm tích thành tạo theo kiến trúc phân lớp chủ yếu nên từ ban đầu, độ bền học đá hạn chế dễ chịu ảnh hưởng tác nhân nên khả chịu bền với nước đá trầm tích lại Ngồi ra, với nhiều loại đá nửa cứng dấu hiệu đặc trưng riêng biệt độ chịu nước chúng, tức khả bảo tồn trạng thái độ bền thay đổi chế độ ẩm, khuynh hướng ngót khơ thơng khí ( khuynh hướng giảm thể tích phơi khơ ngồi khơng khí) Hiện tượng ngót khơ gây nên ứng suất bên đá hậu phá hủy đá- nứt nẻ, tách lớp, bóc vỏ… Những tượng thường hay thấy khai đào đường hào, hố móng, cơng trình khai đào ngầm, lấy mẫu đá từ hố khoan lên mặt đất… Độ ổn định với nước đá coi tiêu để đo độ bền đá sử dựng theo thời gian dài chịu phải tác động từ bên ngoài, đặc biệt nước cho công trình có liên quan tới nước hay vấn đề nước ngầm Nó quan tâm lĩnh vực địa chất nói chung địa chất thủy văn , địa chất cơng trình nói riêng ứng dụng thực tế sống Độ chứa ẩm Độ chứa ẩm đá khả hấp thụ giữ lại lượng nước định đá Đá cứng khơng chứa ẩm, đá nửa cứng chứa ẩm vài loại có độ chứa ẩm mức trung bình Tuy khả chứa ẩm đá không cao tương đối hạn chế song qua nó, cho phép ta suy đoán độ rỗng đá( độ rỗng hở, độ rỗng bão hòa), độ hóa mềm chủ yếu độ chống băng giá đá Khi để đá có chứa ẩm trạng thái đóng băng, lượng nước có bị đóng băng lại, làm thể tích nước tăng gây áp lực lên thành vách khe nứt lỗ rỗng Khi áp lực vượt xa độ bền chống kéo đá, chí đá có độ bền cao ảnh hưởng đến nguyên vẹn so với hình dáng ban đầu độ bền đá ( chịu ảnh hưởn ứng suất áp lực tác động từ bên trong) Như vậy, với tất đá, không phân biệt chứa ẩm cao hay thấp có ý nghĩa thực tiễn việc đánh giá khả chống băng giá đá phần độ bền đá đá chịu tác động bên Ngoài ra, nghiên cứu độ chứa ẩm đá, người ta xác định lượng hấp thụ nước, lượng nước bão hòa hệ số bão hòa nước đá Trong đó, lượng hấp thụ nước khả đá hấp thụ nước(hút nước) nhúng đá vào nước điều kiện bình thường Độ hấp thụ nước đặc trưng tỉ số khối lượng nước bị hấp thụ khối lượng đá khô tuyệt đối Lượng nước bão hòa khả đá hấp thụ nước, nhúng vào nước điều kiện đặc biệt: Chân không, áp suất cao đun sôi Tức khả hút vào lượng nước lớn đá Lượng nước bão hòa nhiều lượng nước hấp thụ áp dụng điều kiện đặc biệt Tỷ số lượng nước hấp thụ lượng nước bão hòa hệ số bão hòa đá Nếu hệ số bão hòa nước lớn 0.8 đá coi đá khơng chịu băng giá Mức độ hấp thụ nước đá không giống mà phụ thuộc vào nhiều yếu tố Ngoài xác định độ chứa ẩm khả chống chịu băng giá, kết lượng nước hấp thụ bão hòa tiêu chí để đánh giá khả hấp thụ với nước đá nào, độ rỗng đá nhiều hay nhận dạng sơ chất đá nghiên cứu Độ ngấm nước Độ ngấm nước đá tính chất cho nước qua có cột nước tác dụng Trong địa chất thủy văn địa chất dầu mỏ thường người ta không gọi độ ngấm nước mà gọi độ ngấm đá Theo định nghĩa địa chất cơng trình, độ ngấm nước đá tính chất cho qua dung dịch khí, có chênh lệch áp lực, tức cột nước Đá cứng cho ngấm nước theo khe nứt Vận động nước đá nửa cứng xảy theo khe nứt, hốc, cacto chỗ trống qua mao dẫn, phần theo vi khe nứt, lỗ rỗng có cột nước tương ứng Tổng độ ngấm nước loại đá lớn mà độ xốp rỗng đá, kích thước trống khe nứt lớn ( chúng có tác dụng định độ ngấm nước đá) Ngoài ra, độ ngấm nước đá phụ thuộc vào trị số áp lực cột nước mà tác dụng vận động nước xảy Nếu cột nước áp lực khơng lớn, đá khơng cho nước qua Nhưng cột nước áp lớn, đất đá lại ngấm nước mức độ cho phép định Để đo đánh giá độ ngấm nước, người ta xác định hệ số thấm đá Hệ số thấm đá tiêu biểu thị khả cho lượng nước qua đơn vị thời gian , với tốc độ định Dựa vào độ ngấm nước mà người ta chia đá thành: đá có độ ngấm cao, độ ngấm trung bình độ ngấm thấp Đá mà cho nước qua với cột nước có sẵn cho nước qua với cột nước người thiết kếđá coi đá ngấm nước Đá mà không cho nước qua gọi đá không ngấm nước Tốc độ vận động nước qua đá phụ thuộc vào nhiệt độ Vì với gia tăng nhiệt độ , độ nhớt nước giảm xuống độ linh động tăng lên Như vậy, độ ngấm nước đá phụ thuộc vào tính chất nó( chất đá, độ rỗng xốp kích thước lỗ trống), điều kiện địa chất thủy văn ( cột nước áp lực tác dụng), tính chất nước ( độ nhớt ) Có thể thấy, độ ngấm nước có ý nghĩa thực tiễn vô quan trọng giải nhiều nhiệm vụ địa chất cơng trình khác Hệ số thấm đặc trưng tính tốn thấm, lượng nước chảy đến, trị số hạ thấp mực nước, thiết bị thoát nước, dự báo thành tạo đới ngập , dự báo cơng trình theo thời gian Lượng nước hấp thụ riêng với hệ số thấm sử dụng rộng rãi chọn vị trí đập nước, đánhh giá lượng nước thấm xảy ra…Hệ số ngấm đặc trưng sử dụng đánh giá tính chất tập trung, độ phóng thích ( thải) nước, dầu khí đá… Thủy tính đá có mối liên hệ mật thiết với tính chất vật lý đá Mối liên hệ ảnh hưởng qua lại lẫn thủy tính có phần phụ thuộc vào tính chất lý Các đặc trưng thủy tinh định tính chất đá, đánh giá mức độ đá, phân loại dạng đá đặc điểm sử dụng đá xây dựng trình ứng dụng thực tế III Tính chất học Tính chất học đá đặc trưng tính chất có tác dụng lực từ bên biểu chống lại phá hủy biến dạng Tính chất đá chống lại phá hủy thành tạo biến dạng tác dụng tải trọng giới hạn điều kiện định mà không bị phá hoại gọi độ bền, tính chất thay đổi hình dạng kết cấu thể tích đá gọi biến dạng Tóm lại tính chất học đá bao gồm độ bền độ biến dạng Người ta biểu thị đánh giá tính chất học đá tiêu bền độ biến dạng 1 Độ bền Độ bền đá khả chống lại phá hủy tác nhân ngoại lực kéo, nén, cắt gây nên khả làm phá vỡ mối liên kết đá , làm đá biến dạng phá hủy hình dạng ban đầu đá Độ bền đá đặc trưng trị số ứng suất giới hạn sinh tiết diện nguy hiểm bị phá hủy tác dụng loại ngoại lực khác Nếu ứng suất vượt giới hạn, đá vị phá hoại nhanh chóng, tính ngun khối người ta phát thấy đặc điểm phá hoại giòn, biến dạng đá trở nên không thuận nghịch Độ bền đá phụ thuộc vào nhiều yếu tố, nói chung phụ thuộc chủ yếu vào chất đá : thành phần khoáng vật, đặc điểm kiến trúc cấu tạo đá, tính khơng đồng nhất, tính dị hướng, tính nứt nẻ, độ ẩm đá… Độ bền học đá đặc trưng tiêu cường độ kháng nén, kháng cắt, kháng kéo, kháng uốn… Phần lớn đá cứng có độ bền độ chống biến dạng cao so với đá nửa cứng ( cát kết, bột kết có ximang sét, đá phiến sét, sét, sét kết, đá vôi đolomit chứa sét…) Ở đá cứng điều kiện bình thường , giới hạn tỉ lệ thực tế giới hạn đàn hồi giới hạn chống nén tức thời Trong đá nửa cứng , với điều kiện bình thường, biến dạng đá đàn hồi giá trị tải trọng ngồi Sau đó, tải trọng vượt giới hạn tỉ lệ chuyển thành đàn hồi nhớt dẻo dư Trong đá nửa cứng điển hình, sau biến dạng dẻo thể rõ rệt, trình chảy dẻo, xuất khe nứt với bề mặt thường gồ ghề ,tiến đến phá hủy tinh nguyên khối xảy tượng phá hoại giòn- dẻo Bản chất độ bền để đảm bảo đá không bị biến dạng độ bền tinh thể khoáng vật, mảnh vụn tinh thể,của đá phận cấu tạo nên nó, độ bền liên kết Trong đá cứng, mối liên kết liên kết ngưng tụ kết tinh gắn kết Vì biến dạng đá thơng thường liên quan với tách vỡ giòn- phá hoại tinh thể khoáng vật Biến dạng thường xảy theo mặt yếu, đới yếu xuất rõ rệt đá ẩn đá Đối với nhiều loại đá cứng , ứng suất giới hạn xảy phá hủy khác tương ứng đá có độ bền khác Độ bền đá nửa cứng định độ bền tinh thể khống vật , mảnh vụn độ bền mối liên kết chúng Trong đá độ bền liên kết kiến trúc thường bé độ bền tinh thể khoáng vật mảnh vụn liên kết tạo đá Điều ảnh hưởng đến độ bền đá nói chung định đặc điểm phá hoại biến dạng Khi đá nửa cứng bị phá hoại mặt đứt gãy thường trùng với đường phân cách có sẵn tương đối yếu đá phân bố hướng tác dụng lực kép cắt Những đường phân cách yếu ranh giới hạt đá gắn kết liên kết kiến trúc Vết tách vỡ đá không xuyên sâu vào bên hạt hạt khơng bị biến dạng , có nghĩa tượng phá hoại xảy hạt đá Như rút kết luận : chất vật lý độ bền đá trước hết định thành phần vật chất đặc điểm mối liên kết kiến trúc Độ bền chống nén đá cao độ bền chống cắt nhiều Độ bền chống cắt lại cao độ bền chống kéo Dựa theo số liệu nghiên cứu so sánh thí nghiệm kết luận rằng, độ bền chống nén độ bền chống cắt khoảng 2-5 lần lớn độ bền chống kéo khoảng 20-50 lần Ta thấy rằng, đá cứng khác xa với đá nửa cứng Đá cứng đặc trưng độ bền cao, điều kiện thường bị biến dạng đàn hồi đồng thời thể tính phá hoại giòn Đá nửa cứng lại có độ bền thấp , có tính biến dạng đàn hồi kèm theo biến dạng dư , phá hoại có tính giòn- dẻo Ngồi ra, hai nhóm đá phân biệt đặc điểm khác : đặc điểm phát triển biến dạng theo thời gian, theo giá trị tiêu đàn hồi biến dạng… Biến dạng Biến dạng tượng thay đổi hình dáng, kích thước đá tác dụng ngoại lực hay thay đổi đột ngột nhiệt độ độ ẩm Biến dạng đá phát sinh lực vượt lực bên đá Khi trạng thái giới hạn, lực bên cân với ngoại lực , phá hoại đá biến dạng lớn ,có tính chất nguy hiểm chưa xảy Biến dạng thường ngoại lực gây nên tùy theo dạng ngoại lực mà biến dạng đàn hồi hay dẻo, biến dạng giãn hay co ( ngoại lực kéo hay nén ) hay trượt….Khi đó, ứng suất biến dạng có mối quan hệ chặt chẽ với Tính chất biến dạng đá phụ thuộc chủ yếu vào độ rỗng mức độ nứt nẻ đá Lỗ rỗng khe nứt phần tử chủ yếu nhất, dễ bị biến dạng đá Trong đá cứng, chủ yếu phát triển biến dạng đàn hồi- thuận nghịch, có khản khôi phục lại sau ngừng lực gây biến đổi đá Biến dạng phát triển nhanh, thực tế coi tức thời với tốc độ chất tải Giới hạn đàn hồi đá cứng có giá trị tương đối cao ,và vượt qua giá trị đó, đá bị phá hủy giòn( bị đứt vỡ) , đồng thời tính nguyên sinh Trong vùng đàn hồi, biến dạng tương đối vừa có tính chất đường thẳng, vừa có tính chất góc nói chung khơng lớn Trong đá nửa cứng, với biến dạng đàn hồi phát triển biến dạng dẻo, tức khơng khơi phục lại ngừng lực gây biến đổi Do đó, đá nửa cứng có tính đàn hồi phần Giới hạn đàn hồi so với đá cứng bé vượt giới hạn đó, xuất biến dạng dẻo Biến dạng dẻo thường chuyển sang chảy dẻo tải trọng không đổi tăng lên từ từ Tùy theo tải trọng tác dụng, biến dạng dẻo phát triển theo thời gian tốc độ định, tức dạng nhớt-dẻo Điển hình nhiều loại đá nửa cứng khơng phải tất biến dạng đàn hồi phát sinh tức thời, mà phải có thời gian đạt giá trị lớn tương ứng với ứng suất cho Đối với đá nửa cứng, có nét đặc trưng biến dạng phát triển theo thời gian khơng phá hủy tính nguyên khối, làm thay đổi hình dạng kết cấu thể tích Sự phá hoại đá thường có tính dẻo, xảy sau xuất biến dạng dẻo Sau biến dạng dẻo thể rõ rệt trình chảy dẻo xuất nhiều khe nứt,bắt đầu phá hủy tính nguyên khối đá xảy phá hủy giòndẻo Ở đá nửa cứng, biến dạng không đơn điệu phụ thuộc vào ứng suất mà cò phụ thuộc thời gian tác động ứng suất với đá Ngoài ra, tính chất học đá biểu biến đổi trạng thái ứng suất- biến dạng theo thời gian ,được gọi chất lưu biến Tính lưu biến thể phát triển trình chảybiến dạng dẻo Khác với đá cứng, đá nửa cứng có tính chất Biến dạng đá nửa cứng điều kiện bình thường xảy chậm chạp So với thời gian thí nghiệm thông thường thời gian phục vụ công trình biến dạng đá nửa cứng kéo dài khoảng thời gian lớn Độ đàn hồi , độ bền độ giòn đá nửa cứng tăng lên chất tải tăng nhanh, khí tốc độ biến dạng lớn Trái lại , chất thải từ từ, độ đàn hồi độ bền giảm xuống Đặc điểm đá nửa cứng phát triển biến dạng đàn hồi- nhớt biến dạng dẻo tải trọng gia tăng từ từ, tải trọng không đổi , bé trọng tải phá hoại Khả đá nửa cứng thay đổi tính chất học bị biến dạng theo thời gian định phát triển trình khác : lúc cơng trình, dịch chuyển cơng trình, phát triển tượng trượt , biến dạng sườn dốc tự nhiên, … Tất vấn đề vừa nêu chứng tỏ việc nghiên cứu tính chất học đá , đặc biệt đá nửa cứng biến dạng nó, việc xét tới khơng lực tác dụng lên đá , mà thời gian tác dụng lực có ý nghĩa lớn Việc xét tới yếu tố thời gian với đá cứng lại có ý nghĩa địa chất nói chung, đá nửa cứng có ý nghĩa thực tiễn trực tiếp đánh giá độ bền đá, độ ổn định khu vực cấu tạo đá đó, độ ổn định cơng trình xây dựng nó… IV Kết luận Các tính chất lý đá chịu nhiều tác động bị thay đổi tác dụng yếu tố trình thứ sinh- thủy nhiệt phong hóa Đá bị biến đổi q trình thủy nhiệt thường có phân bố cục Sự biến đổi tính chất đá lan xuống theo chiều sâu lớn biểu tính chất hai mặt Trong số trường hợp , mật độ đá tăng lên, độ rỗng giảm xuống, đá trở nên liền khối độ bền tăng Một số trường hợp khác, tác động thủy nhiệt , xảy tượng phân hủy đá, mang cá nguyên tố không ổn định đưa vào nguyên tố Từ làm thay đổi thành phần khoáng vật dẫn đến giảm mật độ, tăng độ rỗng giảm độ bền Đối với tác dụng phong hóa, bị phong hóa ,đặc điểm bên ngoài, trạng thái vật lý thành phần đá bị thay đổi Khác với trình thủy nhiệt, phong hóa dẫn đến biến đổi đá tính chất diện tích rộng Vì , thiết kế xây dựng cơng trình ,thường hay gặp biến đổi đá Ngồi tính chất lý yếu nêu ngồi ra, tính chất lý khác đá kể thêm : độ chắc, độ cứng , độ mài mòn ,độ hao mòn độ mài tròn bề mặt đá…… Như đề cập bài, nhánh địa chất công trình- thạch luận cơng trình việc nghiên cứu tính chất lý đá, chất tính chất nhân tố ảnh hưởng đến biến đổi chúng ý đặc biệt Biết tính chất lý đá điều cần thiết cho xây dựng cơng trình, cho việc đánh giá điều kiện phát triển trình địa chất ảnh hưởng chúng đến độ ổn định địa điểm xây dựng cơng trình hoạt động , để phát tât biến đổi đá vỏ Trái Đất phong hóa , nén chặt trọng lực nén chặt địa hóa, vận động kiến tạo ….Khơng , có ý nghĩa khái quát phân loại sơ tính chất đá địa chất nói chung tổng quan Vì vậy, việc nghiên cứu đá cần có chi tiết hiệu để đảm bảo chắn , an toàn trước ứng dụng vào thực tế xây dựng cơng trình ...LỜI MỞ ĐẦU Tính chất lý đất đá tính chất quan trọng định trạng thái vật lí, quan hệ đất đá với nước, độ bền đá , biến dạng đá trình địa chất Việc biểu diễn đánh giá tính chất lý đá tiến hành... đất đá Theo kết nghiên cứu đánh giá tính chất lý đá chia thành dạng bao gồm : tính vật lý, tính học thủy tính Việc nghiên cứu từ tổng quát đến chi tiết tính chất lý đá khơng có ý nghĩa địa chất. .. hiểu biết tính chất lý đá ý nghĩa chúng Các tính chất lý đá tập hợp bao gồm nhiều tính chất nhỏ, có đặc trưng riêng biệt Thậm chí, đơi tính chất , song loại đất đá khác lại biểu có đặc tính riêng