Bài giảng Địa chất công trình: Chương 3 - Dr.-Ing. Nguyễn Quang Tuấn

Bài giảng Địa chất công trình: Chương 3.1 Kiến tạo và cấu trúc địa chất cung cấp cho người học những kiến thức như: Cấu trúc quả đất và thuyết kiến tạo mảng; Chuyển động uốn nếp và cấu tạo nếp uốn; Các yếu tố hình học của nếp uốn. Mời các bạn cùng tham khảo!

Trường Đại học Thủy lợi Bộ môn Địa kỹ thuật Bài giảng mơn học Địa chất cơng trình Chương CÁC HIỆN TƯỢNG ĐỊA CHẤT NỘI SINH Giảng viên: Dr.-Ing Nguyễn Quang Tuấn © Dr.-Ing Nguyễn Quang Tuấn 3.1 KIẾN TẠO VÀ CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT KIẾN TẠO   Chuyển động kiến tạo vận động vỏ trái đất sinh nội lực Chuyển động kiến tạo làm biến dạng phá hủy cấu tạo ban đầu vỏ trái đất Kiến tạo làm đá bị thay đổi kiến trúc, cấu tạo nằm đồng thời tạo dạng địa hình tương phản Cấu trúc đất thuyết kiến tạo mảng Trong tầng mantle ln có dịng dung nham chuyển động đối lưu  lục địa trôi dạt Từ sinh chuyển động thứ sinh thăng trầm, uốn nếp, đứt gãy Bản đồ mảng kiến tạo giới (Nguồn: wikipedia) CÁC CHUYỂN ĐỘNG KIẾN TẠO Chuyển động thăng trầm: chuyển động nâng lên hạ xuống vỏ trái đất, thường xảy phạm vi rộng lớn (lục địa hay phần lục địa) Chuyển động uốn nếp: hình thành tác dụng lực kéo nén kiến tạo (theo chiều tiếp tuyến với mặt đất), đất đá bị biến dạng từ nằm ngang sang nằm nghiêng bị uốn cong mà giữ tính liên tục (do tốc độ tác dụng chậm, điều kiện nhiệt độ, áp suất cao) Chuyển động nứt gãy: lực kiến tạo gây ứng suất vượt độ bền đất đá làm cho tầng đá bị nứt nẻ, chuyển dịch tính liên tục Hai mảng lục địa đối đầu đội gây chuyển động thăng trầm Hội tụ, tách dãn, chuyển dịch ngang Chuyển động uốn nếp cấu tạo nếp uốn Khi bị nén ép áp lực kiến tạo, tầng đá bị uốn cong giữ tính liên tục  hình thành nếp uốn Nếp lồi Phức nếp uốn Nếp lõm Thang Richter vs Mercalli Độ mạnh theo Richter 8.1 980 cm/s2 XII Tần suất động đất: số lần động đất xảy đơn vị thời gian Tần suất thể tính chu kỳ, mức độ lặp lại động đất Thời gian chấn động: khoảng thời gian kéo dài đợt chấn động Chu kỳ động đất Sumatra Dự báo động đất Các dấu hiệu nhận biết dự báo động đất:  Dựa vào số liệu phân tích đứt gãy sinh chấn để đánh giá khả xảy cường độ động đất  Phân tích số liệu lịch sử trận động đất  Dựa tiền chấn (foreshock)  Tỷ số vận tốc sóng P (sóng dọc) sóng S (sóng ngang) (đo máy địa chấn);  Sự thay đổi hình thái vỏ trái đất gần khu vực đứt gãy hoạt động;  Trong nước đất xuất khí trơ, lưu huỳnh;  Hành vi bất bình thường động vật Các biện pháp phòng chống động đất XDCT Ảnh hưởng động đất phụ thuộc  Độ mạnh động đất vào:  Khoảng cách từ tâm động đất  Đặc điểm điều kiện địa chất đất  Đặc điểm kết cấu cơng trình  Các hướng giải pháp: •Lựa chọn vị trí xây dựng (nếu có thể) •Thiết kế cơng trình có khả chống động đất •Cải tạo cơng trình 54 Các biện pháp phịng chống XDCT (tiếp) • Chọn vị trí xây dựng: vùng có địa hình phẳng, bị chia cắt, cấu tạo địa chất đơn giản, xa đới phá hủy kiến tạo, mực nước đất sâu, móng cơng trình nên đặt đá gốc… • Thiết kế cơng trình tăng khả chống động đất: – Chọn loại vật liệu: nhẹ, dễ đàn hồi, có tần số dao động khác với tần số dao động động đất… – Chọn kết cấu cơng trình: chắn, đối xứng, trọng tâm thấp – Sử dụng công nghệ kháng chấn như: Hệ thống lập móng với nền, hệ thống giảm chấn, hệ thống chủ động chống động đất – Tính tốn thiết kế có xét đến lực động đất • Cải tạo cơng trình: làm chặt đất nền, khoan gia cố, lắp đặt thiết bị tiêu tán áp lực nước Hệ thống lập móng với dụng thiết bị tiêu chấn © Dr.-Ing Nguyễn Quang Tuấn 56 Xét lực động đất lên cơng trình • Lực động đất xét theo phương ngang F=mW • m = khối lượng cơng trình, • W = gia tốc động đất • Áp lực chủ động lên tường chắn • • • •  = trọng lượng riêng đất (dung trọng), h = chiều cao đất sau tường chắn  = góc ma sát đất  = góc địa chấn , tg  = W/g Các thơng số động đất • Gia tốc động đất • Hệ số động đất, Ks góc địa chấn,  Gia tốc động đất xác định dựa biên độ dao động chu kỳ dao động.Về lý thuyết xác định từ kết đo địa chấn Trong thực tế, thiết kế xây dựng, gia tốc động đất xác định theo cấp động đất khu vực dự kiến xây dựng cơng trình Các nhà địa chấn nghiên cứu quan hệ định lượng cấp động đất tham số vật lý đặc trưng cho dao động nền: gia tốc (W), vận tốc (v) biên độ (A) cho kết đây: Gia tốc động đất W, cm/s2 Ví dụ:Theo nghiên cứu, khu vực dự kiến xây dựng công trình nằm vùng có gia tốc lớn 100cm/s2 Xác định hệ số động đất, góc địa chấn lực động đất tác động lên cơng trình biết khối lượng cơng trình 20 Giải: • Gia tốc động đất w= 100 cm/s2= m/s2, khối lượng cơng trình m = 20 = 20000kg • Hệ số động đất Ks= W/g = / 9,81  0,1019 • tg= Ks = 0,1019  Góc địa chấn  = 5,818 độ • Lực động đất tác dụng lên cơng trình F= mw = 20000 x = 20000 (N) = 20 (kN) Ví dụ: Mảnh đất dự kiến xây dựng nằm khu vực có động đất cấp VI, mực nước ngầm nằm sâu 4m Tính độ mạnh thực tế cơng trình xây cát có tỷ trọng 2,7 tốc độ truyền sóng dọc 1,1km/s Đá dùng để phân vùng động đất granite có tỷ trọng là 2,7; tốc độ truyền sóng dọc 5,6km/s Tính lực động đất lên cơng trình biết khối lượng cơng trình 20 Giải: • Độ mạnh động đất khu vực = cấp VI • Trị số tăng thêm cấp động đất có xét điều kiện đất mực nước đất: – ao, o = tốc độ truyền sóng tỉ trọng đá dùng phân vùng động đất ao = 5,6km/s, o = 2,7 – an, n = tốc độ truyền sóng tỉ trọng đất đá cơng trình an = 1,1km/s, n= 2,7 – h = chiều sâu mực nước ngầm h =4m • Thay vào 1,71 Ví dụ: (tiếp) • Giải:  Độ mạnh thực tế động đất cát cơng trình cấp VIII Tra bảng phân cấp động đất Medvedev (Bảng VIII-2 giáo trình ĐCCT), gia tốc động đất đạt tới W = 1000 đến 2000 mm/s2 Để an tồn, chọn W = 2000 mm/s2= m/s2 • Lực động đất tác dụng lên cơng trình: F= mW = 20000 (kg) x (m/s2) = 40000 (N) = 40 (kN) Yêu cầu học - - - Nguyên nhân gây động đất giải thích tác động nguyên nhân, độ lớn (quy mô) trận động đất nguyên nhân gây Các loại sóng động đất, ý nghĩa việc nghiên cứu, đo ghi loại sóng Phân biệt “độ mạnh động đất” đánh giá theo lượng giải phóng tâm theo mức độ phá hoại mặt đất (theo độ lớn magnitude theo cường độ intensity) Dấu hiệu dự báo động đất giải pháp phòng chống động đất Các định nghĩa độ mạnh bản, gia tốc động đất, góc địa chấn, hệ số động đất cách tính lực động đất lên cơng trình Câu hỏi ơn tập Động đất? Các nguyên nhân gây động đất? Nguyên nhân gây động đất phổ biến có phạm vi ảnh hưởng lớn nhất? Các loại độ mạnh động đất? (Độ mạnh bản, thực tế, tính tốn)? Trình bày loại sóng động đất? Các yếu tố ảnh hưởng tới độ mạnh động đất? Phân biệt thang độ mạnh động đất theo Richter Mecalli (dựa sở xác định, cách xác định, tính tốn độ mạnh, cách phân chia, yếu tố ảnh hưởng Các biện pháp phòng chống động đất xây dựng cơng trình? Làm tập xác định thông số động đất lực động đất tác dụng lên cơng trình ... Địa lũy địa hào? Vẽ hình minh họa? Trường Đại học Thủy lợi Bộ môn Địa kỹ thuật Bài giảng mơn học Địa chất cơng trình Chương CÁC HIỆN TƯỢNG ĐỊA CHẤT NỘI SINH Giảng viên: Dr.-Ing Nguyễn Quang Tuấn. .. Đứt gãy xiên Địa luỹ địa hào Địa hào Địa lũy Địa lũy địa hào dải địa hình nằm đứt gãy, hình thành hoạt động kiến tạo Địa lũy dải địa hình nhơ lên, tạo thành dãy núi cao, địa hào dải địa hình bị... thành phần cấu trúc địa chất bao gồm lớp trầm tích, nếp uốn, thể đá mắc ma, thể đá biến chất, khe nứt, đứt gãy kiến tạo • Cấu trúc địa chất thể cụ thể thông qua mặt cắt địa chất, mơ hình chiều