http://coxuong89.blogspot.com/2011/10/co-hoc.html

1. NGUY N S NG C
CƠ H C ðÁ
DÙNG CHO SINH VIÊN NGÀNH XÂY D NG CÔNG TRÌNH
.
NHÀ XU T B N GIAO THÔNG V N T I
HÀ N I - 2005
C¬ häc ®¸.1

2. Ch u trách nhi m xu t b n
LÊ T GIANG
Biên t p
THÂN NG C ANH
Ch b n và s a bài
XƯ NG IN TRƯ NG ð I H C GTVT
NHÀ XU T B N GIAO THÔNG V N T I
80B Tr n Hưng ð o – Hà N i
ðT: 9423345 – Fax: 8224784
075(6V)
MS 230/8 − 05
GTVT − 05
In 620 cu n, kh 19x27cm t i Xư ng in Trư ng ð i h c GTVT. In xong và n p lưu
chi u quý III năm 2005. Gi y ch p nh n k ho ch xu t b n s 230/XB – QLXB ngày
03/03/2005
L I NÓI ð U
2.C¬ häc ®¸

3. Cơ h c ñá là m t môn h c trong chương trình ñào t o k sư xây d ng công
trình giao thông c a Trư ng ð i h c Giao thông v n t i, nh m cung c p cho sinh
viên nh ng ki n th c cơ b n nh t v các tính ch t tr ng thái c a ñá và kh i ñá
nguyên tr ng; các quá trình và hi n tư ng cơ h c x y ra khi xây d ng các công trình
trên ñá và trong ñá,t ñó tìm ra các phương pháp phá hu có hi u qu , cách ñi u
khi n h p lý áp l c ñá, làm n ñ nh các công trình xây d ng trên ñá, trong ñá và
b ng ñá.
V i th i gian gi ng d y c a môn h c là 60 ti t, cu n sách nh này không th
trình bày h t ñư c ñ y ñ m i khía c nh c a cơ h c ñá lý thuy t và ng d ng, mà
m i ch nêu ñư c m t cách tóm t t m t s v n ñ r t cơ b n c a cơ h c ñá.
Do trình ñ b n thân có h n mà ki n th c cơ h c ñá l i r ng, nên ch c ch n s
không tránh kh i nh ng thi u sót trong khi vi t. Ngư i vi t r t mong ñư c s ch b o
c a b n ñ c g n xa.
Nh ng ý ki n ñóng góp xin g i v B môn ð a k thu t – Khoa Công trình –
Trư ng ð i h c Giao thông V n t i – Hà N i.
Chúng tôi xin trân tr ng c m ơn.
Hà n i ngày 30 – 12 – 2004
Ngư i vi t
PGS.TS. Nguy n S Ng c
Ch nhi m B môn ð a k thu t,
Thư ký H i Cơ h c ñá Vi t Nam
C¬ häc ®¸.3

4. M CL C
L i nói ñ u 3
M ñ u 7
Chương I
ðÁ VÀ TÍNH CH T CƠ B N C A ðÁ 16
1.1. Các khái ni m cơ b n v ñá -
1.1.1. S thành t o các lo i ñá -
1.1.2. Thành ph n c a ñá 17
4.C¬ häc ®¸

5. 1.1.3. Ki n trúc c a ñá 25
1.1.4. C u t o c a ñá 26
1.1.5- Tính không ñ ng nh t và d hư ng c a ñá 27
1.1.6. M t s lo i ñá thư ng g p 28
1.2. Các tính ch t cơ b n c a ñá 35
1.2.1. M t s ch tiêu ñ c trưng cho hàm lư ng các pha trong ñá 37
1.2.2. Tính ch t cơ h c 54
Chương II
CÁC TÍNH CH T C A KH I ðÁ NGUYÊN TR NG 127
2.1. Kh i ñá nguyên tr ng và m t vài ñ c ñi m c a nó. -
2.1.1. Khái ni m v kh i ñá nguyên tr ng -
2.1.2. Vài ñ c ñi m c a kh i ñá nguyên tr ng 128
2.2. Các tính ch t c a kh i ñá nguyên tr ng 132
2.2.1. Tính phong hoá 133
2.2.2. Tính ch t n t n 143
2.2.3. Tính ch t cơ h c 157
2.2.4. Nư c và kh i ñá nguyên tr ng 187
2.2.5. M t s tính ch t khác c a kh i ñá 196
Chương III
KH O SÁT VÀ ðÁNH GIÁ KH I ðÁ 202
3.1. Kh o sát kh i ñá -
3.1.1. M c ñích và n i dung kh o sát kh i ñá -
3.1.2. Nguyên t c cơ b n trong kh o sát kh i ñá 203
3.1.3. Các phương pháp kh o sát 206
3.2. Phân lo i kh i ñá 213
3.2.1. Phân lo i theo các ch tiêu ñ c l p 214
3.2.2. Phân lo i theo các ch tiêu t ng h p -
3.3. ðánh giá kh i ñá 225
3.3.1. ðánh giá tính ch t bi n d ng c a kh i ñá -
3.3.2. ðánh giá ñ b n kh i ñá. 227
Chương IV
N ð NH N N VÀ B D C ðÁ 228
4.1. S n ñ nh c a n n ñá -
4.1.1. Khái ni m -
4.1.2. S c ch u t i c a n n ñá 238
4.2. n ñ nh b d c ñá 245
C¬ häc ®¸.5

6. 4.2.1. B d c và ñ n ñ nh c a nó -
4.2.2. Tính toán n ñ nh b d c 256
4.2.3. ð phòng và ch ng trư t b d c 276
Chương V
TR NG THÁI NG SU T VÀ ÁP L C ðÁ XUNG QUANH
CÔNG TRÌNH NG M 284
5.1. ng su t t nhiên trong kh i ñá -
5.1.1. Các gi thuy t v s phân b ng su t trong ñá 285
5.1.2. Tr ng thái ng su t ban ñ u c a kh i ñá 287
5.1.3. S phân b l i ng su t trong v trái ñ t 291
5.1.4. Các phương pháp ño ng su t t nhiên trong kh i ñá 294
5.2. Tr ng thái ng su t và bi n d ng c a ñá xung quanh
công trình ng m 305
5.2.1. Khái ni m v các công trình ng m -
5.2.2. Tr ng thái ng su t c a ñá xung quanh công trình ng m 310
5.2.3. Bi n d ng c a ñá xung quanh công trình ng m 324
5.3. Áp l c ñá trong công trình ng m 328
5.3.1. Khái ni m v áp l c ñá -
5.3.2. Áp l c ñá trong các h m ngang 333
5.3.3. Áp l c ñá trong thành gi ng và h m nghiêng 355
Ph l c 365
Tài li u tham kh o 372
M ð U
1. V TRÍ VÀ ð I TƯ NG NGHIÊN C U C A CƠ H C ðÁ
Hàng nghìn năm qua, ñá ñã ñóng
vai trò r t quan tr ng trong các ho t ñ ng
có ý th c c a con ngư i. Nh ng công c
lao ñ ng và vũ khí thô sơ c a ngư i
nguyên thu , nh ng Kim t tháp ñ s
ñ ng s ng s ng c nh tư ng con Sphinx
kh ng l b ng ñá bên dòng sông Nil Ai
C p t th i nô l , nh ng ngôi nhà cao
ch c tr i; nh ng ñư ng h m ôtô, h m
ñư ng s t xuyên qua núi hay ng m dư i
ñáy bi n n i li n các ñ o xa xôi; nh ng
6.C¬ häc ®¸ Hình 01 – Kim t tháp v Sphinx
vùng Giza g n Cairo (Ai C p) –
kho ng 2700 – 2550 TCN

7. công trình b ng ñá n i ti ng hay nh ng kh i tư ng ñá kh ng l t c ngay trên vách ñá
c a th gi i ngày nay… ñ u do ñá hay nh ñá t o nên. ðá ngày càng tr nên g n gũi
trong ñ i s ng con ngư i.
Vì v y vi c nghiên c u tính ch t và tr ng thái c a ñá - nh t là c a kh i ñá
nguyên tr ng dư i tác d ng c a ngo i l c như thiên nhiên (tr ng l c, các tác d ng
ñ a ch t…) hay nhân t o (l c do các công trình xây d ng, do ho t ñ ng s n xu t …)
là r t quan tr ng và c n thi t.
ð ñáp ng nhu c u nghiên c u trên, m t môn khoa h c m i ñư c ra ñ i, g i
là Cơ h c ñá.
Cơ h c là m t môn khoa h c liên quan t i
năng lư ng, l c và tác ñ ng c a chúng
lên v t th , nên có th coi cơ h c ñá là Hình 02 – Nhà m thành ph Petra
m t b ph n c a ngành khoa h c cơ h c (Jorñani ngày nay) ñào vào trong kh i
ñ a ch t, chuyên nghiên c u tính ch t, ñá (th k VI TCN)
tr ng thái c a ñá và kh i ñá nguyên tr ng,
các quá trình và hi n tư ng cơ h c x y ra
khi ti n hành thi công các công trình trên ñá, ñ
tìm ra các phương pháp phá hu ñá có hi u qu ,
cách ñi u khi n h p lý áp l c ñá và làm n ñ nh
các b d c ñá, n n ñá.
Môn khoa h c cơ h c ñá mang tính ch t
ng d ng. Các lĩnh v c nghiên c u c a nó có
l i tr c ti p, thi t th c ñ n các ngành kinh t
qu c dân, nh t là các ngành m , giao thông,
thu l i… Nh ng hi u bi t v ñá và các ñ c
trưng, tr ng thái c a nó s giúp cho vi c thi t k
và thi công các công trình trong ñá và trên ñá ñư c h p lý, có hi u qu kinh t và an
toàn hơn.
U ban Cơ h c ñá c a Vi n hàn lâm khoa Hình 03 – Nhà th ð c Bà Paris
h c qu c gia M (1966) ñã ñ nh nghĩa: Cơ h c (1163 – 1250)
ñá là môn khoa h c lý thuy t và ng d ng v
nh ng ng x cơ h c c a ñá, nó là ngành cơ h c liên quan ñ n s ph n ng c a ñá
v i các trư ng l c bao quanh chúng.
C¬ häc ®¸.7

8. Hình 04 – Kh i tư ng 4 T ng th ng M núi Rushmore (bang Nam
Dakota – M ) (1927 – 1941)
Cơ h c ñá d a trên các thành t u c a v t lý ch t r n, các lý thuy t d o, th m,
lưu bi n, các hi u bi t v ñ a ch t, ñ a hoá… và các môn khoa h c khác. Nó cũng
ñư c coi là ph n n n t ng c a khoa h c v trái ñ t- nh t là khoa h c m .
Khác v i các v t li u khác, ñá r t ña d ng, ít ñ ng nh t nên ñôi khi khó hi u và
khó d ñoán. M t khác, các sơ ñ cơ h c và hình h c c a các bài toán cơ h c ñá
thư ng khác v i các sơ ñ c ñi n c a các bài toán ñàn h i, d o… nên vi c nghiên
c u ñá cũng có nhi u ñi m riêng bi t.
Khi thi công các công trình trên ñá, các quá trình cơ h c chính ñư c nghiên
c u trong cơ h c ñá là s hình thành tr ng thái ng su t c a kh i ñá và s thay ñ i
c a nó, s chuy n ñ ng c a ñá các d ng khác nhau, s tương tác gi a ñá và vì
ch ng…
Vi c nghiên c u Cơ h c ñá g m m t s hư ng sau:
- Tính ch t c a ñá và kh i ñá nguyên tr ng
- Lý thuy t phá hu ñá
- S xu t hi n và cách ñi u khi n áp l c ñá khi thi công công trình ng m
- S chuy n ñ ng c a ñá khi thi công công trình
- n ñ nh các b d c ñá
- Các hi n tư ng ñ ng l c trong kh i ñá
- Quá trình th m trong ñá
- S tương tác gi a các hi n tư ng ki n t o khu v c và vi ñ a ch t công trình
trong kh i ñá
2. SƠ LƯ C L CH S PHÁT TRI N CƠ H C ðÁ
Cơ h c ñá là m t ngành khoa h c r t tr . L ch s phát tri n c a nó có th chia
thành ba giai ño n:
Trong giai ño n ñ u, khi ngư i ta ñã bi t khai thác ñá và các khoáng s n sâu
trong lòng ñ t thì v n ñ n ñ nh h m lò ñã ñư c ñ t ra. Vi c l a ch n các phương
pháp ch ng lò ñã ñòi h i ph i nghiên c u các quá trình bi n d ng và phá hu c a ñá
xung quanh h m lò, các quy lu t phát tri n c a các quá trình y trong không gian
và th i gian. Tuy v y, giai ño n này, vi c nghiên c u m i ch m c ñ mô t , t ng
k t các hi n tư ng, ch chưa phân tích ñư c m t cách sâu s c cơ ch phát sinh và
phát tri n c a chúng.
Trong nh ng năm 30 c a th k XIX, ngư i ta ñã quan sát th y hi n tư ng s t
lún m t ñ t do vi c khai thác than n m g n m t ñ t ngo i ô thành ph Liège (B ) và
m y ch c năm sau, hi n tư ng tương t cũng x y ra m t vài thành ph c a ð c.
Nhi u tác gi ñã nghiên c u chúng và ñã ñ ra ñư c nh ng nguyên t c ñ u tiên, xác
ñ nh ph m vi nh hư ng c a vi c khai thác h m lò ñ i v i m t ñ t: Năm 1864,
J.Goodwin, m t k sư ngư i Anh ñã nêu khá ñ y ñ nh ng y u t nh hư ng t i s
s t lún m t ñ t như h th ng h m lò, tính ch t c a ñá, góc nghiêng và chi u dài v a,
chi u sâu khai thác… nghĩa là nh ng y u t có nh hư ng quy t ñ nh nh t.
8.C¬ häc ®¸

9. Cũng trong giai ño n này, vi c nghiên c u các thành ph n ng su t c a kh i ñá
cũng b t ñ u ñư c chú ý: năm 1874, F.Rziha, m t chuyên gia v h m c a ð c và
b n năm sau, giáo sư ngư i Th y s A. Heim ñã nêu lên gi thuy t v thành ph n
ng su t n m ngang trong kh i ñá và quan h c a nó v i thành ph n ng su t th ng
ñ ng, nhưng khi ñó, nh ng gi thuy t này chưa ñư c th a nh n và ph bi n r ng rãi.
ð nghiên c u, thí nghi m ñá, ngươi ta ñã dùng các thi t b ñơn gi n hay hoàn
thi n các máy kéo, nén, u n và các ñ u k p m u khi kéo do nhà v t lý Hà lan
P.Musschenbrock ch t o t năm 1729.
Nói chung, vi c nghiên c u cơ h c ñá giai ño n này m i ch chú ý ñ n các
hi n tư ng bên ngoài, các gi thuy t thư ng mang tính ch t th c nghi m, chưa bao
hàm các ch tiêu ph n ánh th c ch t kh i ñá b bi n d ng.
Giai ño n hai có th tính t cu i th k XIX.
Trong giai ño n này, ngư i ta ñã xây d ng ñư c nhi u gi thuy t khá ch t ch
v b n ch t v t lý, cơ ch các quá trình x y ra trong kh i ñá khi thi công các công
trình.
Năm 1885, M.Fayol, m t k sư ngư i Pháp và 4 năm sau, k sư tr c ñ a ngư i
ð c W.Trompeter ñã nêu ra lý thuy t v s phân vùng áp l c ñá xung quanh công
trình ng m.
Năm 1907, giáo sư ngư i Nga M. M. Protodjakonov ñã ñ ra gi thuy t hình
thành vòm áp l c trong các công trình ng m. Công trình này là m t bư c ti n r t l n
trong cơ h c ñá, t o ñi u ki n ñ tính toán các thông s cho vì ch ng, nhưng cũng
chưa phù h p v i các công trình có ti t di n l n và n m sâu trong lòng ñ t.
ð ng th i v i vi c xu t hi n các gi thuy t v áp l c ñá và tr ng thái ng su t
xung quanh công trình ng m, các d ng c ño ng su t và bi n d ng c a ñá ñã ñư c
ch t o tinh vi, ñ chính xác cao hơn và có th ño tr c ti p ngay t i kh i ñá. Ngư i ta
cũng b t ñ u dùng phương pháp mô hình ñ nghiên c u các quá trình bi n d ng c a
ñá xung quanh công trình ng m.
Năm 1909, ngư i ta ñã dùng phương pháp phun v a ñ làm n ñ nh các ñư ng
h m.
Năm 1912, T.Karman ñã nghiên c u ñá tr ng thái ng su t th tích- m t
tr ng thái r t phù h p v i ñá ñi u ki n t nhiên.
Năm 1918, ngư i ta ñã b t ñ u s d ng neo ñ làm n ñ nh các kh i ñá.
Năm 1926, J. Schmidt ñã ñưa ra nh ng gi thuy t v tính ch t ñàn h i, k t h p
v i lý thuy t c a A. Heim v ng su t ban ñ u c a kh i ñá, t o nên nh ng cơ s ñ u
tiên c a Cơ h c ñá.
Năm 1938, nhà ñ a ch t ngư i Chi nê R.Fenner ñã công b nh ng k t qu
nghiên c u v áp l c ñá, nói chung cũng g n v i k t qu c a J. Schmidt. Cũng trong
năm này, vi n s Xô vi t A.N.ðinnik ñã nêu rõ ñ c ñi m phân b ng su t trong
kh i ñá có tính ñ n h s áp l c ngang. Nh ng năm sau, nhi u tác gi ñã phát tri n
thêm công trình c a ông.
C¬ häc ®¸.9

10. Nói chung, trong giai ño n này, ngư i ta ñã nghiên c u sâu v các quá trình
bi n d ng và phá hu c a ñá trên m t ñ t cũng như trong các công trình ng m b ng
các máy ño ñ c chính xác cao. Ngư i ta ñã g n các quá trình bi n d ng và phá hu
ñá do vi c thi công các công trình v i các quá trình thay ñ i tr ng thái ng su t c a
kh i ñá. Nói m t cách khác, trong giai ño n này, ngư i ta ñã chuy n d n d n t vi c
nghiên c u các hi n tư ng bên ngoài sang vi c nghiên c u các nguyên nhân gây ra
chúng.
Giai ño n th ba- giai ño n cơ h c ñá hi n ñ i có th b t ñ u tính t cu i
nh ng năm 30 c a th k XX.
Do tích lu ñư c nhi u kinh nghi m th c t khi khai thác khoáng s n hay thi
công công trình ng m, ngư i ta ñã nh n th y nh ng s không phù h p gi a các
phương pháp tính ñã ñưa ra và các sơ ñ tính toán vì ch ng. ð i v i ñá, lý thuy t và
các phương pháp nghiên c u cơ h c môi trư ng r i r c là cơ s c a nh ng gi thuy t
c a giai ño n trư c không còn phù h p n a, ngư i ta b t ñ u s d ng r ng rãi lý
thuy t và các phương pháp nghiên c u cơ h c môi trư ng liên t c, nh t là lý thuy t
ñàn h i, ñ tìm hi u s thay ñ i tr ng thái ng su t t nhiên do vi c thi công các
công trình trong ñá và tr ng thái c a kh i ñá xung quanh công trình khi có s thay
ñ i ng su t y.
ð ng th i v i vi c phát tri n lý thuy t, nhi u phương pháp th c nghi m ñ
ñánh giá tr ng thái ng su t c a kh i ñá cũng ñư c ñ ra. Ngư i ta s d ng r t r ng
rãi phương pháp quang ñàn h i dùng cho các mô hình có th th hi n ñư c các ñi u
ki n ñ a ch t khác nhau như phân l p, không ñ ng nh t… Các phương pháp ñ a – v t
lý dùng ñ ñánh giá tr ng thái ng su t c a ñá mà không c n ph i ño bi n d ng c a
nó nh các sóng ñàn h i cũng ñã ñư c áp d ng t i th c ñ a trên các kh i ñá.
Do th c t ñòi h i ph i xây d ng ñư c các mô hình gi ng v i các quy lu t bi n
d ng th c c a ñá, nên trong giai ño n này, ngư i ta ñã l p ñư c các sơ ñ tính toán
bi n d ng không ch cho v t th ñàn h i mà còn cho các v t th bi n d ng theo th i
gian.
Năm 1950, l n ñ u tiên, phương pháp ñào h m m i ki u Áo (NATM) ñã ñư c
nêu ra.
Nh ng năm 1950-1954, hai nhà nghiên c u Xô vi t F.A.Belaenko và
K.V.Ruppeneyt ñã l p ñư c công th c tính toán áp l c ñá xung quanh h m mà có
tính ñ n bi n d ng ñàn h i- d o.
Trong kho ng 1955-1958, các nhà nghiên c u Ba lan J.Litwiniszyn và A.
Salustowicz cũng ñã l p ñư c mô hình tính toán cho các bi n d ng ñàn h i – nh t.
Năm 1957, k sư ngư i Pháp J. Talobre ñã xu t b n cu n “ Cơ h c ñá” trong
ñó ñã trình bày tương ñ i h th ng các v n ñ v cơ h c ñá và ng d ng c a nó trong
xây d ng công trình.
T năm 1960, ngư i ta b t ñ u nghiên c u v s bi n d ng c a ñá theo th i
gian. Liên Xô, v n ñ này ñã ñư c Zh. X. Erzhanov, V.T. Glusko…
nghiên c u r t sâu.
Trong giai ño n này, ngư i ta ñã hoàn thi n các phương pháp và d ng c ño
bi n d ng và chuy n v c a ñá xung quanh công trình ng m, ñ ng th i xác ñ nh ngay
t i ch các tính ch t c a kh i ñá nguyên tr ng. Hi n nay, ngoài các thi t b tin c y có
10.C¬ häc ®¸

11. kh năng giám sát và d báo s chuy n v c a ñá, các k thu t tính toán ñã phát tri n
t i m c mà các cách ng x c a ñá có th ñư c mô hình hoá và d ñoán v i ñ tin
c y nh t ñ nh.
Tháng 10 năm 1962, H i Cơ h c ñá Qu c t (the International Society for
Rock Mechanics – ISRM) ñư c thành l p Áo trên cơ s H i các nhà ñ a – v t lý,
ñ a ch t công trình nư c Áo do S.Stini thành l p t 1951- H i Cơ h c ñá Qu c t ñã
t p h p ñư c các chuyên gia cơ h c ñá c a nhi u nư c trên th gi i – Các h i ngh
c 4 năm m t l n c a H i ñã thông báo các k t qu nghiên c u v cơ h c ñá, ñ ng
th i ñ ra phương hư ng nghiên c u trong th i gian t i. Nh ng h i ngh g n ñây c a
H i là l n th VIII năm 1995 Tokyo (Nh t), l n th IX năm 1999 Paris (Pháp) và
g n ñây nh t, l n th X Johannesburg (Nam Phi) năm 2003.
nư c ta, ñá ñã là ñ i tư ng g n gũi c a con ngư i t r t lâu. T tiên chúng
ta, nh ng ngư i Vi t c (s ng cách ñây kho ng trên dư i 10.000 năm) ñã bi t s
d ng ñá r t s m: ñá ñư c dùng làm công c lao ñ ng(rìu, dao, cu c… b ng ñá), làm
ñ trang s c cho các thi u n (các vòng ñá, khuyên tai… b ng ñá) hay làm nh c c
ñ s d ng trong các sinh ho t c ng ñ ng (các ñàn ñá, tù và b ng ñá…).
Trong th i phong ki n, nhi u thành c b ng ñá ñã ñư c xây d ng v i quy mô
khá l n như thành nhà H (cao 5m, dày 3m An L c, Vĩnh L c - Thanh Hoá ngày
nay, ñư c xây t năm 1397 b ng nh ng kh i ñá xanh l n, có kh i có kích thư c
1,7x5,1 x 2,2m n ng t i 40 t n), thành nhà M c (thành c Tuyên Quang có hình
vuông, m i chi u 275m, cao 3,5m, dày 0,8m ñư c xây d ng b ng ñá ong t năm
1592) hay thành c Sơn Tây (ñư c xây d ng t năm 1822 cũng b ng ñá ong, m i
chi u c a toà thành vuông này cũng t i 400m).
th k XIX, m t s công trình b ng ñá ñã ñư c xây d ng, t n t i t i ngày
nay và tr thành nh ng th ng c nh c a ñ t nư c như Ng môn (c a chính vào ð i
n i c ñô Hu , ñư c xây d ng b ng nh ng kh i ñá l n t năm 1802), ðài Nghiên,
Tháp Bút (bên h Hoàn Ki m, Hà N i ñư c xây d ng t năm 1867), nhà th ñá Phát
Di m (Ninh Bình)…
Bư c vào th k XX, do vi c khai thác m , phát tri n giao thông và năng
lư ng… ñòi h i ph i có nh ng hi u bi t nh t ñ nh v cơ h c ñá. Ngư i Pháp ñã
nghiên c u ñ ñào các h m lò khai thác than vùng m H ng Gai - C m Ph (thu c
t nh Qu ng Ninh ngày nay), làm ñư ng h m giao thông trên tuy n ñư ng s t xuyên
Vi t (trong nh ng năm c a th p niên 30), làm nhà máy thu ñi n ða Nhim (trong
nh ng năm 1961-1964 công su t 160MW v i ñư ng h m d n nư c dài 4878m,
ñư ng kính 3,4m ñư c ñào xuyên qua ñèo Ngo n M c…
Sau khi hoà bình l p l i, do s phát tri n toàn di n c a n n kinh t qu c dân,
vi c nghiên c u và thí nghi m cơ h c ñá ñã ñư c chú tr ng hơn, d n d n cơ h c ñá
ñã ñóng vai trò nh t ñ nh trong công cu c phát tri n kinh t , xây d ng ñ t nư c.
Ngư i ta ñã nghiên c u tính ch t c a ñ t ñá, các quá trình cơ h c x y ra khi thi công
các công trình trong ñá và áp d ng các phương pháp ñánh giá và phân lo i ñá ñang
ñư c s d ng trên th gi i trong xây d ng công trình ng m. Các nhà máy thu ñi n
l n ñã ñư c xây d ng như Hoà Bình (xây d ng trong nh ng năm 1979-1994, công
su t 1920MW, ñ p ch n nư c cao128m, gian h m máy có kích thư c 280 x22 x
53m) hay Yaly (xây d ng t 1993-1999, công su t 720MW, ñ p cao 69m và gian
C¬ häc ®¸.11

12. h m máy có kích thư c 118 x 21 x 42m). Các h m lò, các ñư ng giao thông ng m
cũng ñư c xây d ng v i nh ng bi n pháp k thu t tiên ti n, cách ñánh giá tr ng thái
kh i ñá phù h p v i nh ng ti n b c a th gi i như h m ñư ng b qua ñèo H i Vân
trên qu c l I dài g n 6.500m, ti t di n 10 x 7m ñã áp d ng công ngh ñào h m m i
c a Áo khi thi công và cách phân lo i ñá theo ch s RMR (Rock Mass Rating).
Trong tương lai, ngư i ta ñã b t ñ u xây d ng nhà máy thu ñi n Sơn La, l n
nh t ðông Nam Á v i công su t 3600MW và ñ p ch n nư c cao t i 265m.
Cùng v i s phát tri n c a khoa h c cơ h c ñá, nh ng ngư i làm công tác cơ
h c ñá Vi t Nam ñã t p h p
nhau l i trong m t t ch c g i là
“H i Cơ h c ñá Vi t Nam” ñư c
thành l p vào tháng 10/1984.
Các cu c ñ i h i c a H i c 5
năm m t l n nh m t ng k t
nh ng thành tích nghiên c u
trong nh ng năm qua và ñ ra
nh ng phương hư ng ho t ñ ng,
nghiên c u trong nh ng năm t i.
Nh ng ñ i h i g n ñây c a H i
như ñ i h i l n th III vào năm
1997, l n th IV vào năm 2002 Hình 0-5. H m ñư ng b H i Vân
ñ u ñư c t ch c t i Hà N i.
Năm 1996, H i Cơ h c ñá Vi t Nam ñư c chính th c công nh n là thành viên
c a H i Cơ h c ñá Qu c t ISRM.
3. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C U CƠ H C ðÁ
ðá là m t t p h p có quy lu t c a nhi u khoáng v t. Nó ña d ng, không ñ ng
nh t, d hư ng và luôn t n t i nh ng l r ng, khe n t. Do v y, vi c nghiên c u ñá
thư ng ph c t p và khó hơn các v t li u khác.
Khi nghiên c u ñá thư ng phân bi t khái ni m m u ñá và ñá nguyên tr ng.
M u ñá ñư c coi như m t th tích ñá mà t i ñó không th phát hi n ñư c các
khe n t b ng m t thư ng.
ðá nguyên tr ng (ñá nguyên kh i) ñư c coi như là m t ph n c a v trái ñ t
n m trong ph m vi nh hư ng c a công trình. Do v y, ñá nguyên tr ng g m c các
khe n t và v t li u l p nhét trong các kh i ñá, chúng không tách kh i v trái ñ t, ch u
nh hư ng c a các quá trình ho t ñ ng n i sinh hay ngo i sinh c a v trái ñ t khu
v c nghiên c u. Tính ch t c a ñá nguyên tr ng ph thu c vào thành ph n và tính
ch t c a các khoáng v t t o nên ñá, vào ñ c ñi m c a các h khe n t có trong kh i
ñá, vào ñ ng thái nư c dư i ñ t và trư ng ng su t t nhiên.
ð nghiên c u cơ h c ñá, ngư i ta có th s d ng nhi u phương pháp khác
nhau, nhưng nói chung, có th g p l i thành ba nhóm chính: Phương pháp ño ñ c,
quan sát trong ñi u ki n t nhiên; phương pháp mô hình và phương pháp lý thuy t.
12.C¬ häc ®¸

13. Phương pháp ño ñ c và quan sát trong ñi u ki n t nhiên gi vai trò quan tr ng
nh t. Qua vi c quan sát và ño ñ c t i th c ñ a s xác ñ nh ñư c nh ng thông s cơ
b n và các ñ c trưng c a quá trình ñ nh nghiên c u trong các ñi u ki n ñ a - cơ h c
c th như ng su t, bi n d ng, chuy n v c a ñá và s thay ñ i c a chúng theo các
y u t tác ñ ng chính. T nh ng s li u ñó s phân lo i ñư c các hi n tư ng, quá
trình ñ nh nghiên c u, gi i thích ñư c các cơ ch chung và b n ch t v t lý c a chúng
ti n t i t ng k t c v m t lý thuy t l n th c ti n.
Trong phương pháp ño ñ c và quan sát hi n trư ng, ngư i ta l i chia ra:
- Xác ñ nh các tính ch t v t lý và các ñ c ñi m c u trúc c a kh i ñá.
- Xác ñ nh các thông s chuy n v , bi n d ng c a ñá.
- Nghiên c u tr ng thái ng su t trong ñá và s thay ñ i c a nó.
- Nghiên c u tương tác c a ñá v i vì ch ng và áp l c ñá trong công trình
ng m.
Phương pháp mô hình cũng ñư c s d ng r ng rãi ñ nghiên c u cơ h c ñá. Nó
phát hi n ñư c vai trò c a các y u t tác ñ ng khác nhau trong quá trình ñ nh nghiên
c u và tìm ñư c giá tr c a các thông s c n thi t mà các phương pháp khác không
th làm ñư c. Tuy nhiên, các mô hình không th th hi n ñư c ñ y ñ các ñi u ki n
ñ a ch t t nhiên. Trong phương pháp mô hình, ngư i ta có th dùng các lo i mô
hình ly tâm, mô hình v t li u tương ñương, mô hình quang h c… V i m i lo i mô
hình s có nh ng lý thuy t riêng và b t bu c ph i tuân theo khi s d ng chúng.
Phương pháp lý thuy t cho phép gi i các bài toán cơ h c ñá m c ñ t ng
quát nh t, các ñi u ki n c a bài toán thay ñ i trong m t ph m vi r t r ng. Tuy nhiên,
m c ñ chính xác c a l i gi i cho bài toán ph thu c vào m c ñ li t kê ñ y ñ các
y u t tác ñ ng, các thông s cơ b n tương ng v i quá trình nghiên c u và tính ch t
c a kh i ñá. Mu n s d ng phương pháp lý thuy t, ph i xây d ng ñư c m t mô hình
toán h c c a hi n tư ng, quá trình ñ nh nghiên c u. Trong cơ h c ñá, ñ có ñư c m t
mô hình toán h c, ngư i ta ph i lý tư ng hoá tính liên t c c a ñá, trên cơ s ñó s áp
d ng các lý thuy t c a môi trư ng liên t c, các quy lu t c a lý thuy t ñàn h i, d o,
cân b ng gi i h n… Trong các công trình tính toán, các h s , ch s thư ng ñư c
xác ñ nh t vi c ño ñ c t i th c ñ a ho c thí nghi m trong phòng hay trên các mô
hình.
Trong nh ng trư ng h p không có s n l i gi i, tr ng thái ng su t – bi n d ng
trong ñá có th gi i g n ñúng b ng phương pháp s nh s tr giúp c a các máy tính
ñi n t . Ngư i ta có th dùng phương pháp sai phân h u h n, phương pháp ph n t
h u h n, phương pháp biên r i r c và phương pháp phân t riêng… ñ gi i các bài
toán cơ h c ñá.
C¬ häc ®¸.13

14. Chương I
ðÁ VÀ CÁC TÍNH CH T CƠ B N C A ðÁ
ðá là nh ng ph n v t ch t t o nên v Trái ð t. Nó là t p h p c a m t hay
nhi u khoáng v t khác nhau, có c u t o và thành ph n khoáng v t tương ñ i n ñ nh.
1.1. CÁC KHÁI NI M CƠ B N V ðÁ
1.1.1. S THÀNH T O CÁC LO I ðÁ
V s hình thành các lo i ñá ñã ñư c trình bày r t rõ ràng trong các giáo trình
ñ a ch t ñ i cương hay ñ a ch t công trình. ñây ch nh c l i m t vài ñi m chính.
Theo ngu n g c thành t o, ñá ñư c chia thành 3 lo i chính: ñá magma, ñá tr m
tích và ñá bi n ch t.
1.1.1.1. ðá magma ñư c thành t o do s ñông c ng c a dòng dung nham nóng ch y
phun lên t trong lòng ñ t. Dòng dung nham này là các dung d ch silicat có thành
ph n r t ph c t p và ch a các lo i khí, hơi nư c khác nhau.
Khi dòng dung nham phun lên và ñông c ng l i ngay trong lòng ñ t thì s t o
thành ñá magma xâm nh p. Do ñư c thành t o trong ñi u ki n áp su t cao, s ñông
c ng x y ra t t và ñ u ñ u nên các khoáng v t d dàng k t tinh, t o nên ñá magma
k t tinh hoàn toàn, d ng kh i, ch t xít như ñá granit, gabro…
Khi dòng dung nham trào lên m t ñ t và ñông c ng l i thì s t o thành ñá
magma phún xu t (hay phun trào). Do m t ñ t nhi t ñ và áp su t th p, nhi t thoát
nhanh nên không thu n l i cho vi c k t tinh c a các khoáng v t, t o nên ñá magma
d ng vô ñ nh hình, có nhi u l r ng như ñá bazan, ñá b t… Các ñá phun trào ñư c
thành t o t ñ i c sinh thì ñư c g i là ñá phun trào c , còn n u thành t o m i g n
ñây thì ñư c g i là phun trào tr .
1.1.1.2. ðá tr m tích ñư c thành t o có th theo 3 cách:
- Do s l ng ñ ng và g n k t c a các m nh v n (là các s n ph m phong hoá
c a ñá g c hay các v n núi l a);
- Do s k t t a c a ch t hoá h c có trong nư c;
- Do s nén ch t c a các di tích ñ ng, th c v t.
Tuỳ theo các cách th c thành t o như v y mà ngư i ta cũng chia thành các ñá
tr m thích cơ h c, tr m tích hoá h c và tr m tích h u cơ.
ðá tr m tích ch chi m 5% kh i lư ng v Trái ð t nhưng nó bao ph t i 75%
di n tích m t ñ t v i các chi u dày khác nhau (t 3 – 4km vùng Trung Á, còn 1km
vùng Xibir và ch t 0,3 – 0,7km Thái Bình Dương.

15. 1.1.1.3. ðá bi n ch t ñư c t o thành do s bi n ñ i sâu s c c a ñá magma, ñá tr m
tích và c ñá bi n ch t có trư c dư i tác ñ ng c a nhi t ñ cao, áp su t l n và các
ch t có ho t tính hoá h c.
D a vào các nhân t tác ñ ng ch y u, ngư i ta chia ra:
Bi n ch t ti p xúc x y ra khu v c ti p giáp gi a kh i magma nóng ch y và
ñá vây quanh. Nhi t ñ cao ñã làm thay ñ i thành ph n, ki n trúc và tính ch t c a ñ t
ñá. Càng xa kh i magma, m c ñ bi n ch t c a ñá gi m d n.
Bi n ch t ñ ng l c x y ra dư i tác ñ ng c a áp su t cao không ch do tr ng
lư ng các l p ñá n m trên mà còn do áp l c sinh ra trong ho t ñ ng t o sơn c a các
quá trình ki n t o. Do v y, ñ t ñá b m t nư c, ñ r ng gi m ñi, s liên k t gi a
chúng tăng lên làm thay ñ i ki n trúc và c u t o c a ñá.
Bi n ch t khu v c thư ng x y ra dư i sâu do tác ñ ng ñ ng th i c a nhi t ñ
cao và áp su t l n làm thành ph n, ki n trúc c a ñá b thay ñ i.
1.1.2. THÀNH PH N C A ðÁ
ðá có th ñư c t o thành t m t khoáng v t (ñá ñơn khoáng) hay nhi u khoáng
v t ñư c g n l i v i nhau b ng các ch t g n k t (ñá ña khoáng). ða s các lo i ñá
ñ u là ñá ña khoáng và như v y thành ph n c a chúng s g m các khoáng v t và các
ch t g n k t.
1.1.2.1. Các khoáng v t t o ñá
Khoáng v t là nh ng h p ch t c a các nguyên t hoá h c t nhiên hay các
nguyên t t sinh ñư c hình thành do các quá trình hoá lý khác nhau x y ra trong v
Trái ð t hay trên m t ñ t. ða s các khoáng v t th r n và có tr ng thái k t tinh.
Theo A.P. Vinogradov, trong t nhiên ñã bi t kho ng g n 3000 khoáng v t, nhưng
trong s ñó, ch có kho ng 30 – 50 khoáng v t ñóng vai trò quy t ñ nh trong vi c
thành t o ñá ñư c g i là khoáng v t t o ñá.
Các khoáng v t t o ñá ñư c chia thành t ng nhóm và m i khoáng v t l i có
nh ng ñ c ñi m v c u t o, l c liên k t trong m ng tinh th … khác nhau d n ñ n
tính ch t c a chúng cũng khác nhau.
Các nhóm khoáng v t t o ñá chính:
Trong cơ h c ñá thư ng không xác ñ nh thành ph n khoáng v t ñ y ñ và ñ nh
lư ng. Theo J.A. Franklin, có 6 nhóm khoáng v t t o ñá chính nh hư ng ñ n tính
ch t cơ h c c a h u h t các lo i ñá thư ng g p trong xây d ng công trình. Các nhóm
ñư c nêu theo th t gi m d n v ch t lư ng cơ h c:
- Nhóm th ch anh – felspat
Th ch anh là thành ph n ch y u c a ñá granit và h u h t các lo i cát k t. Nó
thư ng trong su t ho c có màu tr ng ñ n xám t a thu tinh, ñ c ng 7.
Felspat là thành ph n ch y u c a h u h t các ñá magma và cát k t lo i arko.
Nó g m plagioclas và orthoclas có màu t h ng ñ n tr ng, m ñ c, r t d v ch b ng
dao b túi.
- Nhóm lithic / bazơ
CƠ H C ðÁ.17

16. G m các v n ñá c a ñá magma bazơ (bazan, gabro), cát k t grauvac xám tro,
amphibolit và các khoáng v t bazơ s m màu như amphibol và pyroxen. Khi còn tươi,
các khoáng v t này có ñ c ng kém hơn th ch anh m t chút.
- Nhóm mica
G m các khoáng v t d ng t m như biotit (mica ñen), muscovit (mica tr ng) và
clorit, xu t hi n như thành ph n ph nhưng quan tr ng c a m t s ñá magma và là
thành ph n chính c a các ñá bi n ch t c u t o phân phi n. Biotit có màu tiêu bi u t
nâu ñ n ñen; muscovit có màu b c và clorit có màu xanh. Tính phân phi n và thư ng
t o thành các d i có hàm lư ng mica cao làm y u các ñá ch a chúng. Mica d b tác
ñ ng b i các tác nhân phong hoá.
- Nhóm carbonat
G m các khoáng v t như calcit, ñolomit… d nh n bi t do chúng d b v ch
b ng dao, s i b t trong HCl loãng. Chúng xu t hi n dư i d ng các tinh th , các h t
hay các v n hoá th ch có cùng kích thư c và do kh năng hoà tan, chúng cũng
thư ng là xi măng g n k t gi a các h t và l p ñ y l r ng. Các khoáng v t nhóm
carbonat thư ng có màu tr ng m ñ n vàng s m sáng, ñôi khi có màu t i, th m chí là
màu ñen.
- Nhóm mu i
G m mu i m , mu i kali và th ch cao. Chúng thư ng m m y u và d o, ñôi khi
ch y và có th b hoà tan trong kho ng th i gian xây d ng. Các khoáng v t này có
kh năng hoà tan và ñư c thành t o t các dung d ch mu i bi n. Màu c a chúng
thư ng t màu m ñ c t i tr ng ph t h ng. Tinh th halit có d ng kh i ñ c trưng còn
th ch cao l i có d ng s i.
- Nhóm pelit (ch a sét)
G m các khoáng v t như kaolinit, illit, monmorilonit là các thành ph n ch y u
trong ñá phi n sét, ñá phi n và là s n ph m th sinh trong nhi u ñá magma, bi n ch t
và ñá vôi. Chúng có h t m n và do v y, khó nh n bi t, tr khi suy lu n t ñ c tính
m m y u và màu nâu – xanh – xám thông thư ng c a chúng. Các khoáng v t sét có
kh năng trương n khác nhau, trong ñó monmorilonit trương n m nh nh t.
Khi mô t ñá, các khoáng v t ñư c li t kê theo ph n trăm và th t gi m d n.
Thí d ñá granit có th mô t theo thành ph n khoáng v t là g m felspat tr ng t i
vàng s m, 25% th ch anh, 10% khoáng v t ch a magne – s t và 10% biotit.
C u t o c a khoáng v t
Khoáng v t thư ng g p d ng tinh th hay h t. Tuy m t s khoáng v t có kích
thư c l n như th ch anh, felspat… nhưng ña s các khoáng v t ñ u d ng tinh th
nh .
Các tinh th khoáng v t thư ng có c u t o m ng là sơ ñ hình h c trong không
gian c u t o c a v t ch t k t tinh. Gi s có m t m ng tinh th như trên hình 1.1.
Ph n nh nh t c a tinh th ñư c bi u di n b ng các ñư ng ñ m nét, ñư c g i là nhân
cơ b n hay m ng phân t , chúng s p x p liên t c theo 3 tr c trong không gian t o
thành tinh th .

17. M ng phân t ñư c ñ c trưng b ng 6
y u t : 3 kích thư c c a khung m ng a, b, c
và 3 góc gi a các tr c X, Y, Z là α, β và γ.
Tuỳ theo quan h hình h c gi a các y u t
c a m ng mà các tinh th ñư c chia thành
nhi u h khác nhau như tam tà (a ≠ b ≠ c ;
α ≠ β ≠ γ ≠ 90o), tà phương (a ≠ b ≠ c; α
= β = γ = 90o), l c phương (a = b ≠ c ; α = β
= 90o, γ = 120o), l p phương (a = b =
o
c; α = β = γ = 90 )…
Các tinh th không ch khác nhau v
Hình 1.1. M ng không gian c a
hình d ng c a m ng mà còn khác nhau
tinh th .
d ng các v t ch t n m nút m ng. Theo ñó,
ngư i ta chia ra thành m ng ion khi các nút
m ng là các ion mang ñi n tích âm hay dương (như m ng tinh th mu i m NaCl…),
m ng nguyên t khi m i nút m ng là m t nguyên t v t ch t (như m ng tinh th kim
cương, sfalerit ZnS…) hay m ng phân t khi nút m ng là nh ng phân t trung hoà
v ñi n (như trong m ng các liên k t h u cơ…).
Tuy v y, trong t nhiên r t hay g p các m ng h n h p như m ng ion – phân t .
Các khoáng v t t o ñá cũng hay là lo i m ng này.
L c liên k t trong m ng tinh th .
L c liên k t trong m ng tinh th có b n ch t là l c tĩnh ñi n, sinh ra do tác
ñ ng tương h ch y u là c a các ñi n t hoá tr c a nguyên t .
Do s phân b các ñi n t trong nguyên t và phân t c a các tinh th không
như nhau nên các l c liên k t trong các tinh th khoáng v t cũng khác nhau. Ngư i ta
chia ra m t s lo i liên k t sau:
- Liên k t ion thư ng th y các m ng ion, nghĩa là t i các nút m ng là các
ion dương hay âm. L c liên k t gây ra do l c hút gi a các ion mang ñi n
tích trái d u. L c này t l ngh ch v i kho ng cách gi a các ion và t l
thu n v i các ñi n tích c a chúng.
- Liên k t ñ ng hoá tr thư ng th y các m ng nguyên t . L c liên k t
sinh ra do tác ñ ng trao ñ i ñi n t gi a hai nguyên t n m hai nút
m ng r t g n nhau.
- Liên k t carbon là thí d c ñi n c a các lo i liên k t này (như kim
cương và m t vài khoáng v t khác).
- Liên k t phân t thư ng th y các m ng phân t . Các phân t trung hoà
v ñi n nhưng s s p x p các ñi n tích trong chúng l i không hoàn toàn
ñ i x ng nên s liên k t gi a các phân t là l c tĩnh ñi n r t y u như l c
Vander Vaals, sinh ra khi chúng g n nhau. ð b n c a nh ng tinh th
có liên k t ki u này r t kém.
- Liên k t kim lo i ñ c trưng cho tính ch t c a tinh th kim lo i. Nh ng
nguyên t kim lo i sau khi m t ñi n t tr thành các ion dương n m
CƠ H C ðÁ.19

18. các nút m ng, còn các ñi n t tách ra n m kho ng không gi a các nút.
Gi a các ñi n t , ion dương liên k t v i nhau b ng các ñi n l c. Chính
các l c này ñã gi i thích cho ñ b n c a v t r n.
Do m ng tinh th c a m t vài khoáng v t có th là h n h p nên l c liên k t c a
chúng cũng không ph i ch là m t lo i. Có th theo hư ng này thì là liên k t ion, còn
theo hư ng khác thì có th là liên k t phân t (như molibñenit, grafit…). ði u này
làm phát sinh tính ch t d hư ng c a các tinh th .
M t s ñ c trưng c a khoáng v t:
- Tr ng thái v t lý
ða s các khoáng v t ñ u d ng k t tinh, trong ñó các nguyên t hay ion
ñư c s p x p theo m t tr t t nh t ñ nh, t o thành m ng lư i không gian
làm khoáng v t có hình dáng bên ngoài nh t ñ nh. M t s khoáng v t vô
ñ nh hình do không có c u trúc m ng tinh th không gian nên chúng không
có hình dáng bên ngoài nh t ñ nh, t o nên tính ñ ng hư ng c a khoáng v t:
tính ch t c a khoáng v t theo m i phương có th coi là b ng nhau.
- Hình dáng tinh th
Tuỳ theo s phát tri n trong không gian c a m ng tinh th , khoáng v t có
th có d ng hình lăng tr , hình que, hình kim… khi tinh th khoáng v t ch
phát tri n theo m t phương; d ng t m, v y, lá… khi tinh th khoáng v t
phát tri n theo hai phương hay d ng h t, c c… khi tinh th phát tri n theo
c ba phương.
- Màu s c và v t v ch
Màu c a khoáng v t là do thành ph n hoá h c và các t p ch t trong nó quy t
ñ nh. Theo ñó, ngư i ta chia làm khoáng v t màu sáng (không màu, tr ng,
xám sáng, vàng h ng…) và khoáng v t màu s m (ñen, xanh, nâu và các màu
t i khác…).
V t v ch là màu c a b t khoáng v t ñ l i trên t m s tr ng, nhám khi c
vào nó. Thư ng thì màu c a khoáng v t và c a v t v ch là gi ng nhau
nhưng cũng có nh ng khoáng v t l i không th hi n như v y: Khoáng v t
hêmatit có màu ñen, xám thép nhưng màu c a v t v ch l i là ñ máu hay
khoáng v t pyrit có màu vàng thau nhưng v t v ch l i có màu ñen.
- ð trong su t và ánh
ð trong su t c a khoáng v t là kh năng khoáng v t cho ánh sáng xuyên
qua. Theo ñó, ngư i ta chia thành các m c ñ trong su t (như th ch anh,
muscovit…), n a trong su t (như th ch cao, sphalerit…), không trong su t
(như pyrit, magnetit…).
Ánh c a khoáng v t là s ph n x màu s c trên m t khoáng v t khi ánh
sáng chi u vào. Ngư i ta chia thành ánh kim và ánh phi kim (như ánh thu
tinh, ánh xà c , ánh m , ánh añamatin…).
- Tính d tách (cát khai)
Tính d tách là kh năng tinh th c a m t vài khoáng v t có th tách ra ñư c
theo nh ng m t ph ng song song v i nhau khi ch u tác d ng l c. Các m t
ph ng này cũng ñư c g i là m t tách hay m t cát khai.

19. Theo O. Brave (1848), ngư i sáng l p ra lý thuy t c u t o m ng c a tinh th thì
m t cát khai là m t có m t ñ nút l n nh t và kho ng cách gi a các m t cũng là l n
nh t.
Trong m t m t c a m ng tinh th (hình 1.2), k các hư ng OA, OB, OC. M t
ñ nút dày nh t là hư ng OA (kho ng cách gi a các nút là bé nh t). Ký hi u
kho ng cách gi a các m t song song liên ti p theo các hư ng trên, tương ng là d1,
d2 và d3; và kho ng cách gi a các nút theo các hư ng trên tương ng là a1, a2 và a3
thì có th d dàng nh n th y là:
a1d1 = a2d2 = a3d3 = ad (1.1)
nghĩa là tích c a kho ng cách gi a các nút m ng theo m t hư ng nào ñó và kho ng
cách gi a hai m t song song liên li p theo hư ng ñó luôn là m t h ng s .
Vì v y, khi kho ng cách gi a hai m t
song song càng l n (trong khi kho ng cách gi a d2 B
các nút m ng càng gi m – nghĩa là m t ñ nút
càng dày) thì l c liên k t gi a chúng càng C
gi m, chúng càng d tách xa nhau khi ch u tác d3
d ng l c.
m ng tinh th như trên hình 1.2, m t M N d1
cát khai s là m t MN, trùng v i hư ng OA. o A
Tuy nhiên, l c liên k t gi a các nút m ng
không ch ph thu c vào kho ng cách gi a chúng mà còn ph thu c vào s tương tác
gi a chúng, nghĩa là còn ph i tính ñ n các l c Hình 1.2. M t m t c a m ng
liên k t hoá h c. tinh th .
Tính ch t cát khai cũng có th gi i thích
b ng thuy t năng lư ng b m t. Theo V.ð. Kuznexhov thì m t cát khai s trùng v i
m t có năng lư ng b m t bé nh t. Năng lư ng b m t có th coi là năng lư ng dư
trên m t ñơn v di n tích hay là l c c n thi t ñ t vào m t ñơn v chi u dài ñ tách l p
trên m t (v i các ch t l ng, năng lư ng b m t ñư c g i là s c căng b m t).
Tuỳ theo m c ñ d tách c a các khoáng v t mà ngư i ta có th chia thành d
tách r t hoàn toàn (như mica, mu i m …), hoàn toàn (như calcit…), trung bình (như
felspat…), không hoàn toàn (như apatit, olivin…) và r t không hoàn toàn (như
corinñon, magnetit…).
- V tv
V t v là d ng b t kỳ c a m t khoáng v t khi b phá hu .
Tuỳ theo hình d ng c a v t v , ngư i ta chia thành v t v ph ng (khi
khoáng v t b v theo các m t d tách, ñ c trưng cho các khoáng v t có tính
d tách cao), v t v v sò (như th ch anh…), v t v nham nh (khi m t v t
v l m ch m, không b ng ph ng như các khoáng v t ñ ng, b c…) và v t v
ñ t (khi b v , khoáng v t v n như ñ t, như khoáng v t kaolinit…).
- ð c ng
ð c ng là kh năng ch ng l i tác d ng c a ngo i l c c a khoáng v t, ñ c
trưng cho ñ b n c c b c a nó.
CƠ H C ðÁ.21

20. Trong th c t , thư ng dùng ñ c ng tương ñ i, nghĩa là so sánh ñ c ng c a
khoáng v t v i 10 khoáng v t chu n do F. Mohs ch n ra t th k XIX. Vi c so sánh
ñư c th c h ên theo nguyên t c khi c xát hai khoáng v t v i nhau, khoáng v t nào
c ng hơn s ñ l i v t xư c trên khoáng v t kia.
Các khoáng v t trong thang ñ c ng c a Mohs ñư c coi là m m nh t (ñ c ng
1) t i c ng nh t (ñ c ng 10) như sau:
1- Talc 6- Orthoclas
2- Th ch cao 7- Th ch anh
3- Calcit 8- Topaz
4- Fluorit 9- Corinñon
5- Apatit 10- Kim cương.
Ngoài ra, ngư i ta còn dùng ñ c ng c a m t s v t ph bi n như móng tay (ñ
c ng 2,5), m nh kính (5,5), lư i dao thép (6,5)… ñ d dàng xác ñ nh ñ c ng t i
th c ñ a.
- T tr ng
Tuỳ theo s thay ñ i t tr ng c a các khoáng v t, ngư i ta chia thành
khoáng v t n ng khi t tr ng > 4 như pyrit, magnetit…; khoáng v t trung
bình khi t tr ng t 2,5 – 4 như th ch anh, calcit… và khoáng v t nh khi t
tr ng < 2,5 như th ch cao, orthoclas…
ða s các khoáng v t thư ng có t tr ng t 2,5 – 3,5.
- Tính d hư ng
D hư ng là tính ch t ph thu c vào hư ng c a tinh th : theo các hư ng
song song v i nhau thì tính ch t c a nó là như nhau, nhưng khi xét theo các
hư ng khác nhau thì tính ch t c a nó l i thay ñ i. Tính d hư ng c a khoáng
v t có th gi i thích theo lý thuy t c u t o m ng c a tinh th .
Trên hình 1.2, theo các hư ng OA, OB, OC m t ñ nút (s lư ng nút trên 1
ñơn v chi u dài) là không gi ng nhau. M t ñ dày nh t là theo hư ng OA, thưa nh t
là hư ng OC, do v y l c liên k t gi a các nút m ng theo các hư ng cũng s không
như nhau làm tính ch t c a khoáng v t theo các hư ng khác nhau s khác nhau. V i
các hư ng song song, chúng có cùng m t ñ nút và do v y, tính ch t c a chúng h u
như không thay ñ i.
Ngư i ta thư ng ñ ý ñ n s d hư ng ñ c ng c a khoáng v t và h s d
hư ng là t s gi a giá tr l n nh t và nh nh t c a m t ch tiêu theo các hư ng khác
nhau ñư c dùng ñ th hi n tính d hư ng c a khoáng v t.
Thí d : Khoáng v t r t d hư ng v ñ c ng là disthen v i h s d hư ng b ng
3,13.
Ngoài các tính ch t trên, khoáng v t còn có m t s tính ch t khác như kh năng
s i b t v i HCl 10%, tính ñàn h i, kh năng u n cong hay dát m ng, t tính, tính
phóng x …
1.1.2.2. Ch t g n k t

21. Trong ñá ña khoáng hay ñá v n, các khoáng v t hay các h t ñá ñư c g n l i v i
nhau b ng các ch t g n k t.
Các lo i ch t g n k t
Tuỳ theo tính ch t, thành ph n c a ch t g n k t mà ngư i ta chia ra các lo i
ch t g n k t sau:
- Ch t g n k t silic g m SiO2 hay SiO2.nH2O…
- Ch t g n k t carbonat g m calcit CaCO3, siñerit FeCO3 …
- Ch t g n k t sulfat như th ch cao CaSO4 …
- Ch t g n k t có ch a s t như hematit Fe2O3, limonit 2Fe2O3.3H2O…
- Ch t g n k t có ch a sét g m các khoáng v t sét như kaolinit
Al2O3.2SiO2.2H2O, illit…
- Ch t g n k t t bitum hay các ch t khác.
Theo th t k trên, ñ b n c a các ch t g n k t gi m d n nên các ñá ñư c g n
k t b ng silic là lo i ñá c ng và b n v ng nh t trong các ñá tr m tích. Các ch t g n
k t cũng có màu s c r t ñ c trưng: Silic và vôi thư ng có màu xám nh t, siñerit có
màu da bò, hematit có màu ñ , còn limonit l i có màu nâu.
Các ki u g n k t
Tuỳ theo tương quan gi a các ch t g n k t và các h t ñá ñư c g n k t mà
ngư i ta chia thành 3 ki u g n k t:
- G n k t ki u ti p xúc khi ch t g n k t ch có ch ti p xúc gi a các h t
(hình 1.3a).
- G n k t ki u l p ñ y hay l r ng khi ch t g n k t l p ñ y l r ng gi a
các h t (hình 1.3b).
- G n k t ki u bazan hay cơ s khi ch t g n k t tràn ñ y trong kh i ñá làm
các h t ñá không ti p xúc v i nhau (hình 1.3c).
a) b) c)
Hình 1.3. Các ki u g n k t.
a) Ki u ti p xúc; b) Ki u l p ñ y; c) Ki u bazan.
Theo th t k trên, khi v i cùng m t lo i khoáng v t và ch t g n k t, ñ b n
c a ñá tăng d n.
CƠ H C ðÁ.23

22. 1.1.3. KI N TRÚC C A ðÁ
Ki n trúc là t ng h p các ñ c trưng
thành t o c a ñá ñư c xác ñ nh b ng m c
ñ k t tinh; d ng, kích thư c h t và quan
h l n nhau gi a các ph n t o nên ñá,
nghĩa là gi a các khoáng v t t o ñá và
dung nham trong ñá magma hay ch t g n
k t trong ñá tr m tích v n.
1.1.3.1. Theo m c ñ k t tinh, ngư i ta
chia ra: Hình 1.4. Ki n trúc toàn tinh
Ki n trúc toàn tinh hay ki n trúc (ðá granit có ch a các h t l n
h t, ñ c trưng cho lo i ñá n m dư i sâu, orthoclas, th ch anh và biotit)
k t tinh trong ñi u ki n thu n l i: quá
trình ñông ngu i x y ra t t , các tinh th
có ñ th i gian ñ l n lên, t o nên trong
ñá g m toàn nh ng h t k t tinh có th
nhìn rõ ñư c b ng m t thư ng (hình 1.4).
Ki n trúc porphyr t o thành khi
ñi u ki n k t tinh không thu n l i: ph n
magma ñông l i d ng thu tinh, trên
n n ñó có n i lên nh ng tinh th l n c a
khoáng v t t o ñá. ðá g m c các khoáng
v t d ng k t tinh và nh ng tinh th nh
Hình 1.5. Ki n trúc porphyr
mà m t thư ng không nhìn th y ñư c
(hình 1.5).
Ki n trúc n tinh g m nh ng tinh
th r t nh ch nhìn th y ñư c qua kính
hi n vi, x y ra khi dòng dung nham b
ngu i l nh nhanh trên m t ñ t, tinh th
không ñ th i gian ñ hình thành, ch t o
ñư c nh ng tinh th r t nh (hình 1.6).
Ki n trúc thu tinh t o thành khi
ñi u ki n k t tinh r t không thu n l i.
Dòng dung nham b ngu i l nh r t nhanh
t o thành m t kh i thu tinh ñ c xít. Ki n
trúc này thư ng th y khi dòng dung nham Hình 1.6. Ki n trúc n tinh
phun lên t lòng ñ t dư i ñáy bi n.
1.1.3.2. Theo kích thư c h t k t tinh, H i Cơ h c ñá Qu c t (ISRM) chia thành m t
s lo i ki n trúc sau:
Ki n trúc h t r t thô khi ñư ng kính h t > 60mm.
Ki n trúc h t thô khi ñư ng kính h t t 2 – 60mm.
Ki n trúc h t v a khi ñư ng kính h t t 0,06 – 2mm.
Ki n trúc h t m n khi ñư ng kính h t t 0,002 – 0,06mm.

23. Ki n trúc h t r t m n khi ñư ng kính h t < 0,002mm.
Trong tiêu chu n Vi t Nam TCVN 5747 – 1993, ki n trúc c a ñá ñư c phân
chia theo kích thư c c a các h t v i cách g i tên và kích thư c h t hơi khác:
Ki n trúc ñá t ng khi kích thư c h t > 300mm
Ki n trúc cu i (dăm) khi kích thư c h t t 150 – 300mm
Ki n trúc s i (s n) khi kích thư c h t t 2 – 150mm
Ki n trúc h t cát khi kích thư c h t t 0,06 – 2mm
Ki n trúc h t b i khi kích thư c h t t 0,002 – 0,06mm
Ki n trúc h t sét khi kích thư c h t t < 0,002 mm.
1.1.3.3. Theo d ng và m c ñ ñ ng ñ u c a h t
Theo hình d ng c a h t k t tinh, tuỳ theo tương quan gi a 3 chi u kích thư c
c a h t mà ngư i ta chia thành ki n trúc ñ ng thư c (khi kích thư c 3 tr c g n như
nhau), ki n trúc d ng t m (khi có 2 tr c dài và 1 tr c ng n) và ki n trúc d ng s i (khi
có 2 tr c ng n và 1 tr c dài).
Tuỳ theo hình d ng c a h t k t tinh sau khi ñã b mài mòn mà ngư i ta có th
chia thành ki n trúc h t góc c nh, n a góc c nh, n a tròn c nh, tròn c nh ho c r t
tròn c nh.
Tuỳ theo m c ñ ñ ng ñ u c a các h t k t tinh mà ngư i ta l i chia thành ki n
trúc h t ñ u (khi các h t có kích thư c g n gi ng nhau) và ki n trúc h t không ñ u
(khi các h t có kích thư c r t khác nhau).
1.1.4. C U T O C A ðÁ
C u t o là nh ng ñ c ñi m v s s p x p trong không gian c a nh ng thành
ph n t o nên ñá và m c ñ liên t c c a chúng.
1.1.4.1. Trong cơ h c ñá, theo s ñ nh hư ng c a các khoáng v t trong không gian
thì có m t s c u t o chính là:
C u t o kh i ñư c t o thành do các thành ph n t o nên ñá s p x p không
theo m t tr t t , m t qui lu t nào c , t o nên m t kh i ñá ch t xít.
C u t o này ñ c trưng ch y u cho ñá magma, khi các dòng dung nham trào lên r i
ñông ñ c l i. ñá bi n ch t và ñá tr m tích cũng th y có c u t o này.
Do s s p x p m t cách ng u nhiên c a các thành ph n t o nên ñá, nên theo
các hư ng khác nhau, tính ch t c a kh i ñá coi như là gi ng nhau - ñá có tính ch t
ñ ng hư ng.
C u t o phân l p ñư c t o thành do s l ng ñ ng liên ti p c a các l p ñá có
thành ph n và kích thư c h t khác nhau trong ñá tr m tích hay do s ñông c ng c a
các d i theo phương d ch chuy n c a dòng magma trong ñá magma hay do s bi n
ch t cao c a các d i ñá có trư c trong ñá bi n ch t. Tuỳ theo chi u dày c a l p mà
ngư i ta chia thành phân l p m nh, m ng, trung bình và không phân l p (t o thành
kh i).
C u t o này ñ c trưng cho ñá tr m tích.
CƠ H C ðÁ.25

24. C u t o phân phi n ñư c t o thành do s bi n ñ i c a ñá trong quá trình làm
ch t hay các quá trình ki n t o gây ra áp su t cao, nhi t ñ l n. Trong ñá có nh ng
d i ñá dài song song v i nhau, chi u dày c a các d i này nh .
Trong c u t o phân phi n, ngư i ta l i chia thành phân phi n nguyên sinh và
th sinh khi b m t các l p phân phi n v n song song hay ñã b l ch l c ñi so v i
hư ng phân l p chính ban ñ u.
C u t o này ñ c trưng cho ñá bi n ch t.
1.1.4.2. Theo m c ñ liên t c c a s s p x p các thành ph n t o nên ñá, ngư i ta chia
hai lo i c u t o chính:
C u t o ch t xít khi các thành ph n t o nên ñá s p x p ch t xít v i nhau,
trong ñá h u như không có l r ng.
C u t o ch t xít thư ng ñ c trưng cho ñá magma và ñá bi n ch t. ð r ng (là
t s % gi a th tích c a l r ng trong ñá và chính th tích c a m u ñá) c a các lo i
ñá này thư ng ch t 0,8 – 1,2% (theo N.I.Xhaxhov).
C u t o l r ng ñư c t o thành khi s s p x p ng u nhiên, không ch t ch
c a các thành ph n t o nên ñá. Trong ñá có r t nhi u l r ng gi a các thành ph n
t o nên ñá hay t o thành do s thoát khí và hơi nư c t dòng dung nham c a ñá
magma.
C u t o l r ng thư ng ñ c trưng cho ñá tr m tích. V i các ñá này, ñ r ng
thư ng r t l n, có th t 3 – 39% v i ñá cát k t hay t 0,6 – 33% v i ñá vôi, ñolomit
(theo N.I. Xhaxhov).
Ngoài các c u t o trên, trong ñá magma, ngư i ta cũng g i là c u t o h nh
nhân khi trong các l r ng l i ch a các khoáng v t th sinh khác hay c u t o d ng
b t, d ng x khi trong ñá có r t nhi u l r ng làm ñá x p và nh (hình 1.7).
1.1.5 TÍNH KHÔNG ð NG NH T VÀ D HƯ NG C A ðÁ
ðá là t p h p c a nhi u khoáng v t. B n thân m i khoáng v t ñã có tính d
hư ng và s s p x p chúng trong ñá không theo m t tr t t , m t qui lu t nào nên v
m t thành ph n khoáng v t, ñá là m t v t th
không ñ ng nh t.
ðá ñư c thành t o do s g n k t các
khoáng v t khác nhau trong ñá tr m tích hay
do s ñông ngu i c a các khoáng v t trong
dung nham nóng ch y c a ñá magma, mà s
s p x p các h t khoáng v t trong kh i ñá là
hoàn toàn ng u nhiên nên v m t s p x p các
h t trong ñá cũng là không ñ ng nh t.
Khi thành t o ñá, các l r ng ñư c hình
thành m t cách hoàn toàn ng u nhiên, b t kỳ
v m t c u t o và kích thư c. Các l r ng có
th liên h v i nhau và cũng có th riêng bi t Hình 1.7. ðá bazan d ng b t
n u nh ng ch khác nhau trong kh i ñá, ñ
r ng c a ñá cũng khác nhau, nghĩa là ñá không ñ ng nh t v m t ñ r ng.

25. Vi c làm ch t ñá ph thu c vào chi u sâu. ðá càng n m dư i sâu thì do áp l c
c a các t ng ñá n m trên, ñá càng ñư c lèn ch t. M c ñ làm ch t cũng ph thu c
vào c u t o và các ho t ñ ng ki n t o x y ra t i các v trí khác nhau trong kh i ñá.
Các khe n t ki n t o ñư c t o thành cũng không ph i là gi ng nhau trong t t c m i
ñi m c a kh i ñá. Vì v y, ñá không ñ ng nh t v m c ñ làm ch t và tính ch t n t
n c a nó.
Do ch u nh hư ng c a nhi u m t v s không ñ ng nh t nên ñá th hi n tính
không ñ ng nh t qua các bi u hi n khác nhau, nhưng rõ nh t là tính d hư ng, là s
khác nhau v các ch tiêu tính ch t c a ñá khi xét theo các hư ng khác nhau.
V i các ñá tr m tích và bi n ch t, s d hư ng th hi n s khác nhau v tính
ch t khi xét theo hư ng song song hay vuông góc v i các m t phân l p hay phân
phi n c a ñá. Ngư i ta dùng h s d hư ng là t s gi a m t ch tiêu tính ch t nào
ñó c a ñá xác ñ nh theo hư ng vuông góc v i m t phân l p hay phân phi n và chính
ch tiêu ñó khi xác ñ nh theo hư ng song song v i m t phân l p hay phân phi n c a
ñá.
X⊥
kd = (1.2)
X //
trong ñó: X là m t ch tiêu tính ch t nào ñó c a ñá.
V i ñá magma, s d hư ng ch x y ra khi có m t l p khoáng v t ñư c ñ nh
hư ng theo m t phương nào ñó, mà ñi u này l i hi m x y ra trong quá trình thành
t o ñá magma – nên th c t , ngư i ta coi magma là nh ng kh i ñ ng hư ng.
1.1.6. M T S LO I ðÁ THƯ NG G P
Theo ngu n g c thành t o, ñá ñư c chia thành các ñá magma, bi n ch t và
tr m tích. Trong m i lo i ñá ñó, tuỳ theo v trí, ñi u ki n thành t o và kích thư c các
h t mà ngư i ta l i chia ra nhi u tên ñá khác nhau.
Các nhà ñ a ch t thì khi phân lo i, hay n ng v ngu n g c hình thành c a các
lo i ñá, còn ñ i v i nh ng ngư i nghiên c u cơ h c ñá, ngư i ta thư ng d a trên s
quan sát ñ nh hư ng ñơn thu n v c h t c a nh ng thành ph n t o nên ñá.
1.1.6.1. ðá magma
ðá magma ñư c thành t o do s ñông c ng c a dòng dung nham nóng ch y
(magma) phun lên t trong lòng ñ t.
Thành ph n ch y u c a ñá magma là felspat (kho ng 60%), amphibolvà
pyroxen (kho ng 17%), th ch anh (kho ng 12%), mica (kho ng 4%) và các khoáng
v t khác.
N u theo hàm lư ng SiO2 có trong ñá thì ngư i ta chia ñá magma thành lo i ñá
magma axit (khi lư ng SiO2 > 65%), ñá magma trung tính (khi lư ng SiO2 = 55 –
65%), ñá magma bazơ (khi lư ng SiO2 = 45 – 55%) và ñá magma siêu bazơ (khi
lư ng SiO2 < 45%).
Tuỳ theo t l các khoáng v t s m màu có trong ñá mà các ñá magma có th có
màu sáng (thư ng là ñá magma axit) hay màu s m v a, quá s m (v i ñá magma bazơ
và siêu bazơ).
CƠ H C ðÁ.27

26. Tuỳ theo v trí k t tinh c a kh i magma trong lòng ñ t hay trên m t ñ t mà
ngư i ta chia các ñá magma thành lo i magma xâm nh p như granit, ñiabas, gabro…
hay magma phún xu t (phun trào) như bazan, ryolit…
ðá magma thư ng có c u t o kh i, ki n trúc k t tinh ho c thu tinh, ñ r ng
th p (thư ng < 2%), ñ b n cao tr khi ñá ñã b phong hoá. Các ñá magma ñư c chia
thành các lo i theo c h t: V i các ñá magma h t thô (c h t ñi n hình thư ng >
2mm) thì ñư c g i là ñá granit hay gabro tuỳ theo ñá thu c lo i axit hay bazơ. V i
các ñá magma h t v a (0,06 – 2mm) thì t o thành ñá tương ng là microgranit và
ñiabas. V i các ñá magma h t m n (< 0,06mm nhưng còn nhìn th y ñư c) thì t o
thành ñá tương ng là ryolit và bazan. V i các ñá magma có ki n trúc thu tinh thì
ñư c g i là obxiñian và tachylit.
Hình 1.8. Khe n t d ng
c t trong ñá bazan.
a) Gh nh ñá ðĩa (Phú Yên – Vi t Nam);
b) Devils Postpile (California – M ).
Trong các lo i ñá trên thì bazan là lo i ñá phun trào ph bi n nh t, thư ng th y
các khe n t d ng c t r t rõ ràng trong ñá (hình 1.8). Khi phun trào dư i ñáy bi n,
bazan thư ng t o thành ki n trúc d ng g i. ðá bazan có màu s m ñ n ñen, ki n trúc
porphyr và n tinh, ñ b n t 300-350MPa, có kh năng ch ng l i các quá trình
phong hoá. ðá bazan ñư c dùng làm v t li u xây d ng, v t li u cách ñi n, cách nhi t
và ch u axit.
Granit là lo i ñá xâm nh p thư ng g p nhi u nơi. các vùng phía B c, nó
thư ng ít ho c không có d u hi u phong hoá, trong khi mi n Nam, do khí h u nóng
m… phong hoá thư ng xâm nh p t i ñ sâu 30m và ñôi khi t i 300m. Do ch a
felspat và khoáng v t s t, mangan không n ñ nh v i phong hoá hoá h c nên granit
có xu hư ng phân hu thành khoáng v t sét. Khi chưa b phong hoá, granit có ñ b n
cao kho ng 160 – 250MPa; ñư c s d ng r ng rãi trong giao thông, xây d ng,
ki n trúc…
1.1.6.2. ðá tr m tích
Do ñư c thành t o t nhi u ngu n g c khác nhau nên ñá tr m tích g m m t s
nhóm ñá khác nhau rõ r t.

27. Nhóm ñá tr m tích v n ñư c hình thành ch y u t các m nh v c a các lo i
ñá t n t i trư c ñó ho c t các s n ph m phong hoá c a các ñá g c, ñư c nư c, gió
hay băng hà v n chuy n, tích t r i g n k t l i v i nhau m t cách cơ h c, nên lo i
tr m tích này cũng ñư c g i là tr m tích cơ h c.
Hình 1.9. ðá cu i k t. Hình 1.10. ðá dăm k t.
Tuỳ theo kích thư c c a các m nh v n trong ñá mà ngư i ta chia thành các ñá
cu i k t (hình 1.9), dăm k t (hình 1.10), cát k t các lo i, b t k t và sét k t. Trong các
lo i ñá này thì ñ r ng ñóng vai trò r t quan tr ng. ð r ng s nh nh t khi các h t
nh l p ñ y l r ng gi a các h t l n hơn hay khi trong các l r ng l p ñ y các ch t
g n k t. Tuỳ theo thành ph n trong ñá cát k t mà ngư i ta còn chia thành cát k t
th ch anh (khi ñá ñư c t o thành ch y u t th ch anh) (hình 1.11), arko (khi thành
ph n ch y u c a ñá là felspat) và grauvac (khi ñá ñư c t o thành t các m nh v n
ñá).
a) b)
Hình 1.11. Cát k t th ch anh
a) Ch n l c t t; b) Ch n l c kém.
M t lo i cát
k t ñ c bi t có
ngu n g c magma
ñư c t o thành do
các m nh v n phun
ra t núi l a.
Nh ng ñám mây
b c l a (hình
CƠ H C ðÁ.29

28. 1.12) g m các v t li u v n trôi n i trên khí và b i có nhi t ñ r t cao, di chuy n
xu ng dư i theo sư n núi l a v i t c ñ l n, khi ngu i l nh, tuỳ theo thành ph n là
các m nh v n có góc c nh hay các h t m n như tro mà s t o thành dăm k t núi l a
hay tuf núi l a. Các h t g n k t v i nhau trong ñi u ki n nhi t ñ cao, t o thành m t
lo i ñá ch t c ng, có tính ch t tương t như ñá magma cùng lo i.
Hình 1.12. ðám mây b c l a
ñang ch y xu ng theo sư n c a m t núi l a.
Nhóm ñá tr m tích carbonat bao g m ñá vôi, ch y u ñư c t o nên b ng
khoáng v t calcit, ñá ñôlomit và m t s ñá thu c nhóm tr m tích v n nhưng có ch a
vôi.
Cũng như nhóm ñá trên, ñ r ng là thu c tính cơ b n ñ phân bi t ñ c tính cơ
h c c a các lo i ñá khác nhau trong nhóm. Ngư i ta phân bi t ñ r ng nguyên sinh là
do khi chưa l p ñ y các l r ng gi a các h t. ð r ng th sinh ñư c t o nên b i
s m r ng m ng tinh th trong quá trình bi n ñ i calcit thành ñolomit – quá trình
ñolomit hoá. ðá vôi r t không ñ ng nh t v m t c u t o: m t s lo i thì x p, nhưng
m t s lo i thì r t ch t. Theo ngu n g c thành t o, ñá vôi có th chia thành các lo i
ñá vôi hoá h c, h u cơ, v n và h n h p.
ðá vôi hoá h c thư ng ñư c thành t o do s l ng ñ ng các ch t k t t a
carbonat trong nư c. ði n hình c a lo i này là tuf vôi và ñá vôi tr ng cá. ðá tuf
vôi ñư c t o thành vùng có nư c m ch l ra. Do ch y trên m t ñ t, m t ph n CO2
b m t ñi nên CaCO3 ñư c k t t a l i, t o thành ñá vôi có l r ng và không phân l p.
Lo i tuf vôi có ñ ch t cao, ñ r ng nh , có m t ph n ki n trúc k t tinh thì ñư c g i
là travertin. ð b n c a tuf vôi khi khô kho ng 80MPa. ðá vôi tr ng cá ñư c t o
thành bi n nông do s k t t a các h t CaCO3 ñ ng tâm, r i chúng l i ñư c g n l i
v i nhau b ng chính calcit. ð b n lo i ñá này ch kho ng 16 – 20MPa.
ðá vôi h u cơ ñư c thành
t o do s tích t các di tích h u cơ,
ph bi n nh t là lo i ñá vôi v sò
(hình 1-13). Lo i ñá vôi này có ñ
r ng cao, ñ b n th p. M t d ng
Hình 1.13. ðá vôi v sò.

29. khác c a ñá vôi h u cơ là ñá ph n, có thành ph n gi ng như ñá vôi nhưng ñ b n thì
th p hơn nhi u.
ðá vôi v n g m nh ng m nh v n c a ñá vôi và ñư c g n ch t l i b ng calcit.
ðây là lo i ñá tái tr m tích.
ðá vôi h n h p ñư c thành t o m t ph n t các m nh v n, m t ph n t các v t
ch t h u cơ hay hoá h c. Ph bi n nh t là ñá marn có thành ph n g m CaCO3 (t 20
– 80%) và sét. Tuỳ theo lư ng CaCO3 mà có th có lo i ñá vôi sét (hay ñá marn vôi)
khi lư ng CaCO3 l n hơn và ñá marn sét khi lư ng CaCO3 ít. ngoài bi n, ñá marn
t o thành t ng dày. Khi l trên m t ñ t, nó d b phong hoá, t o thành ñá bùn.
ðá ñolomit ñư c thành t o t khoáng v t cùng tên v i các t p ch t như calcit,
th ch cao màu xám tr ng hay ñ . Ki n trúc d ng h t, c u t o kh i ch t xít. ð b n
nén c a ñolomit kho ng 100 – 140MPa. ðolomit ñư c dùng làm v t li u xây d ng,
v t li u ch u l a.
Nhóm ñá mu i: ðá c a nhóm này thư ng g p d ng halit (NaCl), silvin
(KCl), silvinit (h n h p c a halit và silvin) (hình 1.14), anhydrit và th ch cao (CaSO4
d ng khan và ng m nư c)…
T t c các ñá trong nhóm ñ u
có th hoà tan ñư c trong
nư c. Theo quan ñi m ñ a
ch t, các tr m tích này cũng
ñư c g i là tr m tích do b c
hơi hay ñá b c hơi, ñư c
thành t o do s b c hơi c a
nư c trong h nư c m n
và bi n.
Các ñá mu i thư ng có
màu tr ng. Mu i ăn (NaCl)
thư ng có v m n, mu i kali
có v ñ ng. Các tr m tích ñá
mu i dày t o thành m kích
thư c l n.
Hình 1.14. ðá silvinit
Anhydrit là CaSO4 (vùng Solikamsk – Liên Xô cũ).
d ng khan, khi g p nư c bi n
thành th ch cao, th tích tăng lên t i > 30%. ð b n nén c a anhydrit kho ng 60 –
80MPa.
Th ch cao ñư c t o thành do k t qu h p nư c c a CaSO4, có màu tr ng hay
xám, vàng, nâu khi b l n các t p ch t. Ki n trúc h t thô. ð b n nh hơn 20MPa.
Th ch cao ñư c dùng làm ph n, v t li u trang trí trong xây d ng hay ñ bó b t trong
yt .
Nhóm ñá tr m tích h u cơ ñư c thành t o do s tích t và nén ch t c a các
di tích ñ ng th c v t. T các di tích ñ ng v t s t o thành các lo i ñá như ñá vôi v
CƠ H C ðÁ.31

30. sò, ñá vôi san hô, ñá ph n như ñã trình bày trong nhóm ñá tr m tích carbonat. T các
di tích th c v t s t o thành các lo i tr m tích như ñiatomit, opoka (ñá silic), than
bùn hay than ñá…
1.2.6.3. ðá bi n ch t
ðá bi n ch t ñư c thành t o t các ñá magma, tr m tích ho c bi n ch t ñã t n
t i trư c ñó do s tác ñ ng m nh m c a nhi t ñ cao và áp su t l n.
Bi n ch t ti p xúc x y ra do s nung nóng các kh i ñá g n k c a dòng magma
xâm nh p.
Bi n ch t ñ ng l c x y ra do s ng su t c c b quá l n làm bi n d ng, n t n
và v v n ñá.
Bi n ch t khu v c tác ñ ng trên m t di n tích r ng l n b ng s tăng ñ ng th i
c a c nhi t ñ và áp su t.
ðá gneis (lo i paragneis hay
orthogneis) ñư c t o thành do s
bi n ch t c a ñá tr m tích hay ñá
magma ban ñ u. Khi ñá bi n ch t
chuy n ti p d n t granit ñ n ñá
gneis thì s ñư c lo i ñá
granitogneis. ðá gneis có c u t o
gneis ñi n hình: m t d i khoáng v t
sáng màu g m th ch anh, felspat r i
ti p ñ n m t d i khoáng v t s m
màu g m biotit, horblend. ðá gneis
có ñ b n cao, t 80 – 180MPa (hình
1.15).
Hình 1.15. ðá gneis.
Khi hàm lư ng mica, clorit và các khoáng v t d ng t m khác trong ñá khá
nhi u (thư ng kho ng > 50%) thì s t o ra trong ñá tính phân phi n và phân l p
m ng g i là các ñá phi n (hình 1.16). Tuỳ theo hàm lư ng khoáng v t nào chi m ưu
th trong ñá phi n mà ngư i ta có th g p ñá phi n mica, ñá phi n sét, ñá phi n
amphibol… Khi trong thành ph n c a ñá phi n không có mica mà ch g m nh ng h t
m n s t o thành ñá ngói, c ng và có th tách ra thành t ng t m.

31. Hình 1.16. ðá phi n.
ð i v i các ñá c u t o kh i, tuỳ theo thành ph n ñá ban ñ u c a chúng mà khi
b bi n ch t có th t o thành các lo i ñá r t khác nhau. ðá vôi khi b bi n ch t s t o
thành ñá hoa v i các màu s c khác nhau có th dùng ñ t c tư ng hay làm v t li u
trang trí (hình 1.17). ðá quarzit ñư c t o thành do cát k t th ch anh b bi n ch t có
ñ b n r t cao (t i 350MPa), làm n n cho các công trình xây d ng r t t t. ðá s ng là
lo i ñá bi n ch t t các ñá không phân phi n v i các h t r t m n cũng ñư c s d ng
như m t lo i v t li u xây d ng, làm n n công trình xây d ng.
T m t s ñá thư ng g p trong t nhiên, ti u
ban phân lo i ñá c a H i Cơ h c ñá Qu c t (ISRM)
ñã ñ nh nghĩa các tên ñá ch y u và tóm t t chúng
trong b ng 1.1. Trong Cơ h c ñá, ñá ph i ñư c g i
tên theo các tên g i trong b ng tóm t t này.
1.2. CÁC TÍNH CH T CƠ B N C A ðÁ
T p h p các tính ch t c a ñ t ñá, trư c kia
thư ng g i là “tính ch t cơ - lý” nghĩa là g m tính
ch t cơ h c mà ñ c trưng b ng m t s ch tiêu liên
quan ñ n tính ch t cơ h c c a ñá như ñ b n, tính
ch t bi n d ng, tính ch t lưu bi n… và tính ch t v t
lý như tr ng lư ng th tích, ñ r ng, ñ m… c a ñá.
Trong nh ng năm g n ñây, ngoài nh ng tính ch t
trên, các ñ c trưng khác c a ñá cũng ñư c nghiên c u
t m như tính ch t nhi t (v i các ñ c trưng như ñ
d n nhi t, ñ giãn n vì nhi t…), tính ch t ñi n – t
(như các ñ c trưng ñi n tr su t, ñ nhi m t , ñ t
c m…), tính ch t âm h c (như các t c ñ truy n sóng
ñàn h i, su t c n sóng…)… nên thu t ng “tính ch t
cơ - lý” trên tr nên không ñ y ñ và không chính
xác. M t khác, các hi n tư ng cơ h c, nhi t h c, ñi n
– t h c, âm h c… ñ u thu c v v t lý h c, nghĩa là
các tính ch t cơ h c, nhi t h c, ñi n – t h c… ñ u là Hình 1.17. Tư ng V n
nh ng ph n ng c a ñá trư c nh ng trư ng khác Milo b ng ñá hoa (tìm
nhau c a v t lý h c; cơ h c là m t ph n c a v t lý th y năm 1820).
h c nên không th ñ ngang nhau như m t tính ch t
cơ - lý… Vì v y, h p lý và chính xác hơn, nên g i t p h p các tính ch t c a ñá là các
ñ c trưng c a tính ch t v t lý c a ñá.
Như v y, nói ñ n tính ch t v t lý c a ñá, nghĩa là nói ñ n các ch tiêu ñ c trưng
cho hàm lư ng tương ñ i c a các pha trong ñá, các ch tiêu c a tính ch t cơ h c, tính
ch t nhi t, tính ch t ñi n – t , tính ch t âm h c, tính ch t phóng x … c a ñá.
CƠ H C ðÁ.33

32. T cu i nh ng năm 1970 c a th k trư c, quan ni m này ñã ñư c m t s nhà
nghiên c u cơ h c ñá Liên Xô cũ như I.A. Turchaninov; M.A. Iofix; E.V. Kaxparjan
nêu ra trong các công trình nghiên c u c a mình cũng như năm 1991, trong công
trình ñã công b , m t s nhà nghiên c u cơ h c ñá c a Pháp như J. Grolier, A.
Fernandez, M Hucher và J.Riss cũng có nh ng ý ki n tương t .

34. ð
36.CH
ð nh nghĩa các tên ñá ch y u theo ISRM (1979) B ng 1.1
Nhóm ngu n Tr m tích Bi n ch t Magma
g c
L p Phân Kh i – th n t
C ut o phi n
M nh v n (h t v n) K t tinh hay thu tinh ( n tinh)
Th ch Các khoáng v t sáng Các Các
anh, màu như th ch anh, khoáng khoáng
C Ki n Các h t là ñá th ch 50% các h t 50% các h t là ðá hoá felspat, Ph thu c felspat, mica và các v t sáng v ts m
h t, trúc anh, felspat và là carbonat ñá magma h t h c, h u khoáng ñá m khoáng v t gi ng và s m m u
mm khoáng v t sét mn cơ v ts m felspat m u
m u hình Axit Trung Bazơ Siêu bazơ
kim tính
H t H t tròn
r t H t là các v n ñá Cu i c nh: Pegmatit
thô H t tròn c nh: k t cu i k t. Pyroxe-
60 H t cu i k t H t góc nit
H t góc c nh: ch a c nh: ñá và
thô vôi Granit ðiorit Gabro
dăm k t dăm k t Periño-tit
núi l a
2 Cát k t: các h t
ch y u là các v n Serpenti-
khoáng v t Các ñá nit
Cát k t th ch anh: mu i
H t 95% th ch anh l (halit, Gneis:
v a r ng hay g n k t Cát anhyñrit) xen k Quarzit
Arko: 75% th ch k t Th ch cao các d i ðá hoa Micro - Micro-
anh, t i 23% ch a ðá vôi khoáng Granulit granit ñiorit ðiabas
felspat, l r ng hay v t d ng ðá s ng
ðá vôi
g nk t vôi ðolomit phi n và Amphibolit
Tro núi l a
Grauvac: 73% Tuf núi ðá bùn d ng h t
th ch anh, 15% l a Than non
n n h t v n m n, Than ñá
m nh v n ñá và
felspat
H t Argilit
0,06 mn ðá phi n: argilit
phân phi n Sét k t
0.002 H t B t k t: 50% các ch a Ryolit Anñesit Bazan
r t h tmn vôi (ñá
mn Sét k t: 50% các ph n)
h tr tmn
Thu ðá s ng Thu tinh núi l a: obxiñian, ñá
tinh ñá silic d u, tachylit.

35. Trong hàng lo t các ñ c trưng trên, tuỳ theo t ng yêu c u c th mà ngư i ta có
th xác ñ nh và s d ng các ñ c trưng khác nhau c a ñá. Trong ph n này ch nêu lên
các ñ c trưng, các tính ch t cơ b n nh t c a ñá thư ng ñư c dùng nh t trong khi tính
toán, thi t k và xây d ng công trình.
1.2.1. M T S CH TIÊU ð C TRƯNG CHO HÀM LƯ NG CÁC PHA
TRONG ðÁ
ðá g m có 3 pha: r n, l ng và khí. Tuỳ theo t l hàm lư ng các pha có trong
ñá mà làm ñá có th n ng hay nh , m hay khô; ch t xít hay x p r ng… ð phân bi t
các ñ c tính này, ngư i ta thư ng dùng m t s ch tiêu sau:
1.2.1.1. Tr ng lư ng riêng và kh i lư ng riêng
Tr ng lư ng riêng c a ñá là tr ng lư ng m t ñơn v th tích pha c ng c a
nó. V tr s , tr ng lư ng riêng ñư c tính b ng t s gi a tr ng lư ng ph n c ng c a
ñá và th tích c a nó. Tr ng lư ng riêng thư ng ñư c ký hi u là γs, ñơn v tính
thư ng là kN/m3 hay MN/m3.
Qs
γs = (1.3)
Vs
trong ñó: Qs là tr ng lư ng ph n c ng c a ñá.
Vs là th tích ph n c ng c a ñá.
Tr ng lư ng riêng c a ñá ph thu c vào tr ng lư ng riêng và t l th tích c a
các khoáng v t t o ñá có trong ñá. Bi t ñư c các khoáng v t t o ñá và t l th tích
c a chúng trong ñá, s tính ñư c tr ng lư ng riêng c a ñá theo công th c:
n
γ s = ∑ γ s i . Vi (1.4)
i =1
trong ñó: γsi là tr ng lư ng th tích c a khoáng v t t o ñá th i.
Vi là t l th tích c a khoáng v t t o ñá th i trong ñá.
n là s lư ng khoáng v t t o ñá có trong ñá.
ð ng th i v i tr ng lư ng riêng, trong th c t còn dùng m t ñ i lư ng g i là t
tr ng, là t s gi a tr ng lư ng riêng c a m t lo i ñá nào ñó so v i tr ng lư ng riêng
c a nư c. T tr ng là m t ñ i lư ng không có th nguyên và ñư c xác ñ nh theo
công th c:
γs
∆= (1.5)
γn
trong ñó: ∆ là t tr ng c a ñá.
γn là tr ng lư ng riêng c a nư c.
C¬ häc ®¸.37

36. Th c t thư ng khó xác ñ nh ñư c tr ng lư ng c a v t (là s c hút c a Trái ð t
vào v t y t i m t nơi nào ñó) mà ch d dàng xác ñ nh ñư c kh i lư ng (là s lư ng
v t ch t có trong v t hay chính xác hơn là ñ i lư ng xác ñ nh quán tính c a v t y)
c a v t b ng các cách cân khác nhau. T i các v trí khác nhau thì tr ng lư ng c a v t
không gi ng nhau, trong khi kh i lư ng c a v t luôn không ñ i.
Quan h gi a tr ng lư ng và kh i lư ng c a m t v t ñã ñư c xác l p theo lý
thuy t c a v t lý sơ c p:
P = m.g (1.6)
trong ñó: P là tr ng lư ng c a v t.
m là kh i lư ng c a v t.
g là gia t c rơi t do, thay ñ i theo v trí t i ñi m ñang xét trên m t
ñ t.
Vì v y, bi t kh i lư ng c a m t v t, s d dàng tính ñư c tr ng lư ng c a nó.
Theo V.N. Kobranova, giá tr tr ng lư ng riêng c a m t s lo i khoáng v t và
ñá tr m tích có th th y trong b ng 1.2.
B ng 1.2
Tên khoáng v t và Tên khoáng v t và
γs, kN/m3 γs, kN/m3
ñá ñá
Anhydrit 28 – 30 Plagioclas 26,1 – 27,6
Biotit 26,9 – 31,6 Pyrit 49,5 – 51
Calcit 27,1 – 27,2 Th ch anh 26,5 – 26,6
ðolomit 28 – 29,9 B tk t 26,5 – 27,3
Halit 21 – 22 Cát k t 26,4 – 26,8
Kaolinit 26 – 26,3 ðá vôi 27,0 – 27,4
Magnetit 49,7 – 51,8 ðá ph n 26,3 – 27,3
Monmorilonit 20 – 25,2 ðolomit 27,5 – 28,8
Olivin 31,8 – 35,7 Sét k t 25,5 – 27,0
Orthoclas 25 – 26,2
Kh i lư ng riêng c a ñá là kh i lư ng m t ñơn v th tích pha c ng c a nó.
V tr s , kh i lư ng riêng ñư c tính b ng t s gi a kh i lư ng ph n c ng c a ñá và
th tích c a nó. Kh i lư ng riêng thư ng ñư c ký hi u là ρs, tính b ng g/cm3 hay
t/m3.
ms
ρs = (1.7)
Vs
38.C¬ häc ®¸

37. trong ñó: ms là kh i lư ng ph n c ng c a ñá.
Cũng như tr ng lư ng riêng, kh i lư ng riêng c a ñá ph thu c vào thành ph n
khoáng v t và t l c a các khoáng v t t o ñá có trong ñá. Gi a kh i lư ng riêng và
tr ng lư ng riêng có m t s liên h :
γs = g. ρs (1.8)
N u so sánh kh i lư ng riêng c a ñá v i kh i lư ng riêng c a nư c thì s ñư c
m t ñ i lư ng g i là t kh i, thư ng ký hi u là D:
ρs
D= (1.9)
ρn
trong ñó: ρn là kh i lư ng riêng c a nư c.
T kh i là m t ñ i lư ng không th nguyên.
ð xác ñ nh kh i lư ng riêng c a ñá, ph i tính ñư c kh i lư ng và th tích
ph n c ng trong ñá. Mu n v y, ngư i ta có th dùng nhi u phương pháp xác ñ nh
khác nhau:
- Dùng bình ño th tích
Bình ño th tích là m t bình b ng thu tinh c h p và dài (ñư ng kính c bình
là 10mm, dài 180 – 200mm) dung tích kho ng 120 – 150cm3. Trên c bình có các
v ch chia chính xác t i 0,1cm3. Ph n dư i c a bình phình to ra.
Ch n 2 c c ñá ñ nh xác ñ nh kh i lư ng riêng kho ng 100g, ñem giã trong c i
chày ñ ng r i sàng qua rây có ñư ng kính l 2mm. Ph n b t ñá còn l i trên m t sàng
l i ñem giã và ti p t c sàng.
L y kho ng 180g b t ñá ñã sàng ñem s y nhi t ñ 105 – 110 ± 5oC t i kh i
lư ng không ñ i. Sau kho ng 2h, l y ra, ñ ngu i t i nhi t ñ trong phòng r i ñ t
trong bình hút m.
ð ch t l ng (nư c c t hay d u l a…) t i ng n dư i v ch 0 c a bình ño. Tuỳ
theo tính ch t c a ñá mà ch t l ng có th là nư c c t khi ñá không b hoà tan hay d u
l a, axêtôn khi ñá có ch a các mu i tan ñư c trong nư c. Các gi t ch t l ng th a
hay dính trên c bình ph i ñư c th m khô b ng gi y l c.
Cân l y 30g b t ñá ñã s y khô b ng cân phân tích, r i ñ vào bình ño t i khi
nào m c ch t l ng dâng lên t i v ch d u 20cm3 hay m t v ch nào ñó g n trên c
bình thì thôi. Chú ý không ñ b t ñá bám vào c bình.
Quay nh bình xung quanh tr c c a nó ñ b t khí trong bình n i lên hay cho
vào bình chân không có áp su t b ng 20 – 200mmHg trong 30’ ñ ñu i h t khí ra.
Cân ph n b t ñá còn l i.
Kh i lư ng riêng c a ñá s ñư c xác ñ nh theo công th c:
C¬ häc ®¸.39

38. m - mc
ρs = (1.10)
V
trong ñó: m là kh i lư ng b t ñá ñã s y khô t i kh i lư ng không
ñ i.
mc là kh i lư ng b t ñá còn l i sau khi thí nghi m.
V là th tích ch t l ng dâng lên trong bình ño.
Kh i lư ng riêng ñư c xác ñ nh b ng tr s trung bình s h c gi a hai l n ño.
K t qu thí nghi m ph thu c r t nhi u vào vi c ñ y khí ra kh i b t ñá.
- Dùng picnomet (bình ño t tr ng)
Phương pháp này hay ñư c dùng và k t qu khá chính xác.
Theo ΓOCT 7465 – 55 c a Liên Xô cũ thì picnomet có th là m t bình thu
tinh hình c u c dài có ng n ñánh d u th tích hay là m t bình thu tinh hình c u c
ng n, n p có rãnh mao d n, có dung tích 25, 50 hay 100ml.
V i lo i bình c u c dài thì dung tích danh nghĩa ñ t ñư c khi m c ch t l ng
trùng v i ng n trên c bình, còn v i lo i bình c u n p có rãnh mao d n, thì là khi trên
ñ u rãnh có th y ch t l ng.
Cách xác ñ nh kh i lư ng riêng như sau:
Vi c ch n và chu n b m u cũng làm tương t như phương pháp trên.
R a s ch bình ño, lau khô và ñem cân trên cân phân tích, ñư c kh i lư ng mo.
ð ñ y nư c c t vào bình ño và ñ cho nư c c t có nhi t ñ thí nghi m (18, 20
hay 22oC…) ñem cân b ng cân phân tích ñư c kh i lư ng m1.
ð h t nư c c t ra, lau s ch và khô bình ño r i ñ vào bình kho ng 10g b t ñá
ñã s y khô t i kh i lư ng không ñ i, r i ñem cân, ñư c kh i lư ng m2.
ð ñ y h t khí ra kh i b t ñá, ngư i ta ñ ch t l ng không hoà tan (nư c c t,
d u l a, c n… tuỳ theo tính ch t c a t ng lo i ñá) t i kho ng 1/2 hay 2/3 th tích
bình ño.
ðun sôi trên b p cát (không ñ cho ch t l ng trào ra ngoài) trong kho ng 20 –
30’. Vi c ñ y khí ra kh i b t ñá cũng có th th c hi n trong bình chân không.
Làm ngu i bình ño trong ch u nư c, ñem hút chân không và ñ ch t l ng t i
v ch ng n th t chính xác.
Lau khô bình ño r i ñem cân, ñư c kh i lư ng m3.
Kh i lư ng riêng c a ñá s ñư c xác ñ nh theo công th c:
ρs =
(m 2 − m o ) . ρcl (1.11)
(m1 − m o ) − (m 3 − m 2 )
ð t m2 – mo = m
40.C¬ häc ®¸

39. m . ρ cl m . ρ cl
ρs = = (1.12)
m1 − m o − m 3 + m 2 m + m1 − m 3
trong ñó: ρcl là kh i lư ng riêng c a ch t l ng ñem thí nghi m, nó thay ñ i
theo nhi t ñ thí nghi m.
V i nư c c t:
t = 13 – 17oC ρcl = 0,999
t = 18 – 23oC ρcl = 0,998
t = 24 – 27oC ρcl = 0,997
t = 28 – 31oC ρcl = 0,996
V i ch t l ng khác, trư c khi ñem thí nghi m, ph i xác ñ nh tr c ti p kh i
lư ng riêng c a nó t i nhi t ñ thí nghi m và không nên l y theo giá tr c a các b ng,
vì s làm k t qu thí nghi m kém chính xác.
Kh i lư ng riêng ñư c xác ñ nh theo tr s trung bình s h c gi a 2 l n ño, l y
t i 2 s l . Sai s cho phép gi a 2 l n ño là 0,02g/cm3.
Ngoài hai phương pháp trên, ngư i ta còn có th xác ñ nh kh i lư ng riêng
b ng phương pháp Hêli, phương pháp cân thu tĩnh…
1.2.1.2. Tr ng lư ng th tích và kh i lư ng th tích
Tr ng lư ng th tích c a ñá là tr ng lư ng m t ñơn v th tích c a nó ñ
m t nhiên hay xác ñ nh nào ñó. V tr s , tr ng lư ng th tích ñư c tính b ng t s
gi a tr ng lư ng c a m u ñá (bao g m c nư c và khí trong các l r ng) và toàn b
th tích c a nó (k c các khe n t và l r ng). Tr ng lư ng th tích thư ng ñư c ký
hi u là γ, ñơn v tính thư ng là kN/m3 hay MN/m3 :
Q + Qn + Qk
γ= s (1.13)
Vs + Vr
trong ñó: Qn là tr ng lư ng nư c có trong m u ñá.
Qk là tr ng lư ng khí có trong m u ñá.
Vr là th tích l r ng và khe n t trong m u ñá.
N u b qua tr ng lư ng khí và coi tr ng lư ng toàn b m u là Q, th tích toàn
b m u là V, thì có th vi t:
Qs + Q n Q
γ= = (1.14)
V V
Tr ng lư ng th tích c a ñá không ch ph thu c vào thành ph n khoáng v t
t o ñá, mà còn vào c u t o c a nó.
Các l r ng, khe n t nh hư ng r t l n ñ n giá tr c a tr ng lư ng th tích c a
ñá, nhưng s lư ng các khe n t, m t ñ n t n l i do ñi u ki n thành t o ñá quy t
C¬ häc ®¸.41

40. ñ nh. ðá càng nhi u l r ng, khe n t thì tr ng lư ng th tích c a nó càng nh . Vì v y
ñá magma thư ng có tr ng lư ng th tích l n hơn ñá tr m tích (do trong chúng ít l
r ng) và ñá vôi ñư c thành t o t khoáng v t calcit, có tr ng lư ng th tích t 15 –
25kN/m3, trong khi b n thân calcit có tr ng lư ng th tích t i 27kN/m3. Trong cùng
m t lo i ñá ít l r ng như ñá magma thì thành ph n khoáng v t l i ñóng vai trò quy t
ñ nh hơn: Càng dư i sâu, t l th ch anh càng gi m thì tr ng lư ng th tích c a ñá
l i càng tăng.
Trong th c t , ngoài tr ng lư ng th tích c a ñá tr ng thái t nhiên, mà ngư i
ta thư ng g i t t là tr ng lư ng th tích, ký hi u là γ, xác ñ nh b ng các công th c
(1.13), (1.14) như ñã nói trên, ngư i ta còn dùng m t s tr ng lư ng th tích khác tuỳ
theo tr ng thái c a ñá:
- Tr ng lư ng th tích tr ng thái khô tuy t ñ i (cũng ñư c g i là tr ng
lư ng th tích khô, tr ng lư ng th tích c t ñá…) xác ñ nh sau khi ñã
s y khô m u nhi t ñ 105 ± 5oC t i tr ng lư ng không ñ i. Tr ng
lư ng th tích khô thư ng ký hi u là γc và ñư c tính theo công th c:
Qs
γc = (1.15)
V
- Tr ng lư ng th tích c a ñá tr ng thái no nư c (bão hoà nư c) có ñư c
khi nư c l p ñ y các l r ng và khe n t, thư ng ký hi u là γnn hay γbh
ñư c tính theo công th c:
Q + Q' n
γnn = s (1.16)
V
trong ñó: Qn’ là tr ng lư ng nư c l p ñ y các l r ng và khe n t c a m u ñá.
- Tr ng lư ng th tích tr ng thái ñ y n i ñư c xác ñ nh khi m u ñá chìm
trong nư c, thư ng ký hi u là γñn và ñư c tính theo công th c:
Q − Vs . γ n
γñn = s (1.17)
V
trong ñó: γn là tr ng lư ng riêng c a nư c.
Trong các ch tiêu trên thì tr ng lư ng th tích c a ñá thư ng ñư c s d ng khi
tính toán tr ng lư ng c a ñá hay áp l c c a ñá trong các công trình ng m… Trong
m t ch ng m c nào ñó, tr ng lư ng th tích cũng có th ñ c trưng cho ñ ch t c a
ñá. Tr s c a tr ng lư ng th tích c a ñá càng g n v i tr s c a tr ng lư ng riêng
thì ch ng t ñ ch t c a ñá càng l n, nghĩa là ñ r ng c a ñá càng nh . Cũng như
tr ng lư ng riêng, các giá tr c a tr ng lư ng th tích thư ng ñư c suy ra t các giá
tr c a kh i lư ng th tích c a ñá xác ñ nh trong nh ng ñi u ki n khác nhau.
Theo R.A. Daly, N.A. Xhưtovich, I.A. Turchaninov và R.V. Medvedev thì
tr ng lư ng th tích c a m t s lo i ñá có th l y theo b ng 1.3.
B ng 1.3
42.C¬ häc ®¸

41. Tr ng lư ng th tích, kN/m3
Tên ñá
Kho ng dao ñ ng Trung bình
Granit 25,2 – 28,1 26,6
Syenit 26,0 – 29,5 27,5
Bazan 27,4 – 32,1 29,0
ðiabas 27,3 – 31,2 29,5
Gabro 28,5 – 31,2 29,9
Pyroxenit 31,0 – 33,2 32,3
Peridotit 31,5 – 32,8 32,3
ðunit 32,0 – 33,1 32,8
Sét k t 23,5 – 26,4 24,6
Cát k t 25,9 – 27,2 26,5
ðá vôi 26,8 – 28,4 27,3
ðá hoa 26,9 – 28,7 27,8
Gneis 26,9 – 28,7 27,8
C¬ häc ®¸.43