Ασκήσεις Τεχνικής Γεωλογίας

Transcript

1 Ασκήσεις Τεχνικής Γεωλογίας Β.Χρηστάρας Β. Μαρίνος, Εργαστήριο Τεχνικής Γεωλογίας και Υδρογεωλογίας

2 Τεχνική Γεωλογία Διαδικαστικά μαθήματος 2 ώρες θεωρίας 11:00-13:00 (ΠΑΑ) 2 ώρες ασκήσεων (3 τμήματα) Πολυήμερη άσκηση υπαίθρου στη Δυτική Ελλάδα

3 Τεχνική Γεωλογία Διαδικαστικά μαθήματος Σημειώσεις Παρουσιάσεις Όλα τα μαθήματα (σε μορφή παρουσιάσεων) θα αναρτώνται στην ιστοσελίδα του μαθήματος. Όλες οι εκφωνήσεις των ασκήσεων, το αντίστοιχο βοηθητικό φυλλάδιο (ένα για κάθε άσκηση) και η παρουσίαση της άσκησης (εκτός τη λύση της βέβαια) θα αναρτώνται στην ιστοσελίδα του μαθήματος. Βιβλία: 1. Τεχνική Γεωλογία (Γ. Δημόπουλος) 2. Τεχνική Γεωλογία (Γ.Κούκης & Γ. Σαμπατακάκης)

4 Τεχνική Γεωλογία Διαδικαστικά μαθήματος ΑΣΚΗΣΕΙΣ 3 τμήματα ασκήσεων (3 τμήματα: 15:00-17:00,17:00-19:00, 19:00-21:00) ασκήσεις συνολικά στο εξάμηνο 1-2 ασκήσεις ανά εργαστήριο Υποχρεωτική παρουσία λαμβάνονται παρουσίες. Δυνατότητα για 1 απουσία. Βοήθεια για το φοιτητή: Ένα βοηθητικό φυλλάδιο για κάθε άσκηση Μία παρουσίαση για κάθε άσκηση

5 Σε περίπτωση απώλειας μαθημάτων κατά τη περίοδο του εξαμήνου, ενδέχεται να μην πραγματοποιηθούν όλες οι ασκήσεις αλλά να γίνει επιλογή τους.

6 Τεχνική Γεωλογία Διαδικαστικά μαθήματος Η τελική αξιολόγηση των ασκήσεων «πριμοδοτεί» τον τελικό βαθμό του φοιτητή κατά 1 βαθμό περίπου (το 4 στις εξετάσεις να γίνεται 5, το 8 να γίνεται 9, κλπ.). Οι αντιγραφές θα σημειώνονται και δεν θα αξιολογούνται. Αξιολόγηση των ασκήσεων ποιοτικά-ποσοτικά: Γ, Β -, Β, Β +, Α -, Α, Α + (οι ασκήσεις θα διορθώνονται). Παράδοση όλων των ασκήσεων. Κάθε άσκηση (ή ασκήσεις) θα παραδίδεται την επομένη Πέμπτη! Αν δεν παραδίδεται, θεωρείται καθυστερημένη και δεν θα αξιολογείται. Η συνεχή πολύ καλή παρουσία και επίδοση στο σύνολο των ασκήσεων (Α+) μπορεί να «πριμοδοτεί» ακόμα παραπάνω τον τελικό βαθμό.

7 Τεχνική Γεωλογία Διαδικαστικά μαθήματος ΑΣΚΗΣΕΙΣ Θα πρέπει να έχετε μαζί σας: 1. Σχεδιαστικά μέσα (millimeter, χάρακες, διαφανές, μολύβι, χρώματα,πινέζα) 2. Υπολογιστή χειρός (κομπιουτεράκι) Παράδοση των ασκήσεων υποχρεωτικά στο επόμενο μάθημα: σε ζελατίνα

8 Τεχνική Γεωλογία Διαδικαστικά μαθήματος Θέματα Τελικών Εξετάσεων 3 θέματα εξετάσεων 1 Θέμα Θεωρίας (με μικρά υπο-θέματα) 2 Θέματα Ασκήσεων (2 ασκήσεις) Βαρύτητα Θεωρίας 50% Βαρύτητα Ασκήσεων 50% Όλα τα θέματα θα έχουν άλλα μικρότερα ερωτήματα ώστε να καλύπτουν σχεδόν όλη την ύλη Τα ερωτήματα δεν αποσκοπούν σε μακροσκελής απαντήσεις αλλά σύντομες (έτσι θα υπάρχει χρόνος για να απαντήσει ο φοιτητής) Θα αναρτηθεί στην ιστοσελίδα του μαθήματος παράδειγμα εξέτασης κατά την περίοδο των Χριστουγέννων

9 ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ 1 η Άσκηση Τίτλος άσκησης: Η σημασία του γεωλογικού μοντέλου για τα τεχνικά έργα: Οι συνέπειες της άγνοιας ή λανθασμένης ερμηνείας του. Η μεγάλη αστοχία του φράγματος Malpasset

10 ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ 1 η Άσκηση Τίτλος άσκησης: Η σημασία του γεωλογικού μοντέλου για τα τεχνικά έργα: Οι συνέπειες της άγνοιας ή λανθασμένης ερμηνείας του. Η μεγάλη αστοχία του φράγματος Malpasset

11 1 η άσκηση:η σημασία του γεωλογικού μοντέλου για τα τεχνικά έργα Σκοπός Η άσκηση αποτελεί εισαγωγή για την φύση και την σημασία του μαθήματος. Είναι μια άμεση πρώτη επαφή των φοιτητών με την Τεχνική Γεωλογία και τα τεχνικά έργα μέσα από μια τραγική αστοχία. Αναδυκνύει, από τη μία την υψηλή ευθύνη που έχει ένας Γεωλόγος στον σχεδιασμό και την κατασκευή τεχνικών έργων, και από την άλλη τις σπουδαίες προκλήσεις που εμφανίζονται στο έργο του. Η αστοχία του φράγματος Malpasset αποτελεί διεθνώς «εκπαιδευτικό μνημείο». Πλήθος γεωλόγων και μηχανικών από Πανεπιστήμια του κόσμου την διδάσκονται ως μία από τις πλέον χαρακτηριστικές περιπτώσεις αστοχίας έργου Πολ. Μηχανικού λόγω λανθασμένου γεωλογικού μοντέλου.

12 ΓενικΗ Αποψη περιοχησ φραγματοσ Malpasset. ΦαΙνεται το εργοταξιο του αυτοκινητοδρ Ομου, 1959.

13 ΓΕΩΛΟΓΙΚΟ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΜΑ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ Το γεωλογικό προσομοίωμα της μελέτης

14 ΦρΑγμα Malpasset, 1956

15 Φράγμα Malpasset (εδώ 1954) πριν την πλήρωσή του. Διακρίνεται η φολίδωση του γνευσίου ΦρΑγμα Malpasset: ΓνεΥσιοσ θεμελιωσησ. ΔιακρΙνεται η ΦΟΛΙΔΩΣΗ

16 ΤΟΞΩΤΟ ΦΡΑΓΜΑ MALPASSET Γεωμετρικά χαρακτηριστικά Φράγματος Malpasset στη θέση του εκκενωτή πυθμένα

17 Φράγμα Malpasset: Γενική όψη μετά την καταστροφή (1959)

18 Τοξωτό φράγμα Malpasset μετά την καταστροφή. Όψη από τα κατάντη

19 Τοξωτό φράγμα Malpasset μετά την καταστροφή. Όψη από τα κατάντη

20 Τοξωτό φράγμα Malpasset μετά την καταστροφή. Όψη από τα κατάντη Το ρήγμα θα μπορούσε να είχε σημειωθεί κατά Την κατασεσκευή του αυτοκινητοδρόμου

21 Φράγμα Malpasset: Το αριστερό αντέρεισμα και η περιοχή της σφήνας που εκτινάχθηκε

22 Φράγμα Malpasset: Όψη από τα κατάντη. Διακρίνεται ο εκκενωτής πυθμένα και ο γνεύσιος στη θέση που εκτινάχθηκε το φράγμα (μαζί με τμήμα γνευσίου).

23 Φράγμα Malpasset: Η μεγάλη ρωγμή στο γνεύσιο πίσω από το δεξιό τμήμα του φράγματος

24 Η πόλη του Frejus μετά την καταστροφή

25 9Km κατάντη του φράγματος. Η πόλη του Frejus

26 Φρaγμα Malpasset: Οριζοντιογραφία πριν την καταστροφή

27 ΓΕΩΛΟΓΙΚΟ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΜΑ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ Γεωλογικά στοιχεία πριν τη καταστροφή του φράγματος

28 ΓΕΩΛΟΓΙΚΟ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΜΑ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ Γεωλογικά στοιχεία πριν τη καταστροφή του φράγματος

29 ΓΕΩΛΟΓΙΚΟ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΜΑ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ Γεωλογικά στοιχεία πριν τη καταστροφή του φράγματος

30 ΓΕΩΛΟΓΙΚΟ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΜΑ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ Καταστροφή Φράγματος Malpasset, Γαλλίας, 1959 υλικό πλήρωσης ρήγματος μ

31 ΦΡΑΓΜΑ MALPASSET Οριζοντιογραφία μετά την καταστροφή

32 P35 P40 P45 P50 P55 P60 P65 P70 P75 P80 P85

33

34 Κατασκευή τομών από τις παρατάξεις (ισοτονικές)

35 Αργιλικό μυλωνιτικό υλικό του ρήγματος σε πάχος m.

36

37 Χάραξη νέου ρήγματος Παράταξη των 55m Άργιλος μυλωνιτιωμένης ζώνης 1. Με βάσει την παράταξη των 55m του ρήγματος και το βάθος που βρήκε η γεώτρηση F4 το ρήγμα φέρνουμε το νέο ρήγμα (διακεκκομένη). 2. Μετράτε την απόσταση μεταξύ του παλαιού και του νέου ρήγματος στην επιφάνεια και την «μεταφέρετε» στον χάρτη (οριζοντιογραφία).

38 Χάραξη νέου ρήγματος Εργάζεστε όμοια και στις άλλες τομές

39 Χάραξη νέου ρήγματος Εργάζεστε όμοια και στις άλλες τομές

40 ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ ΑΣΤΟΧΙΑΣ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ Πριν Μετά ρήγμα

41 ΓΕΩΛΟΓΙΚΟ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΜΑ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ Γεωλογικά στοιχεία πριν τη καταστροφή του φράγματος

42 ΓΕΩΛΟΓΙΚΟ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΜΑ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ Γεωλογικά στοιχεία πριν τη καταστροφή του φράγματος

43 ΓΕΩΛΟΓΙΚΟ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΜΑ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ Γεωλογικά στοιχεία πριν τη καταστροφή του φράγματος

44 ΓΕΩΛΟΓΙΚΟ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΜΑ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ Γεωλογικά στοιχεία πριν τη καταστροφή του φράγματος

45 ΓΕΩΛΟΓΙΚΟ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΜΑ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ Γεωλογικά στοιχεία πριν τη καταστροφή του φράγματος

46 ΓΕΩΛΟΓΙΚΟ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΜΑ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ Γεωλογικά στοιχεία πριν τη καταστροφή του φράγματος Από Bellier, 1967, Bernaix, 1967, Londe 1987 με τροποποιήσεις

47 ΓΕΩΛΟΓΙΚΟ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΜΑ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ Γεωλογικά στοιχεία πριν τη καταστροφή του φράγματος

48 ΓΕΩΛΟΓΙΚΟ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΜΑ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ Γεωλογικά στοιχεία πριν τη καταστροφή του φράγματος

49 Η ΣΗΜΑΣΙΑ ΤΗΣ ΓΕΝΙΚΗΣ ΔΟΜΗΣ ΤΗΣ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ ΣΤΗΝ ΜΕΣΟΚΛΙΜΑΚΑ Κατανομή τάσεων κάτω από κατακόρυφο φορτίο σε βραχόμαζα με διαφορετικούς προσανατολισμούς της εμμένουσας ασυνέχειας. (Gaziev & Erlikhan 1971)

50 Επίπτωση του προσανατολισμού της σχιστότητας στην κατανομή των θλιπτικών τάσεων Bάση εργαστηριακών δοκιμών, από Habib

51 Σχέσεις μεταξύ της γεωλογικής δομής (φολίδωση) και της ώθησης του τόξου.

52 Βιβλιογραφία Άσκησης 1. Bellier, J Le barrage de Malpasset. Travaux, Juliet. 2. Bellier, J., Londe, P. And Langbein, J., The Malpasset Dam. Proc. Conf. Evaluation of Dam Safety, Asilomar, ASCE. 3. Bellier, J. And Londe, P., The Malpasset Dam Engineering Foundation Conference Proceedings, The Evaluation of Dam Safety. Pacific Grove, Calif. 4. Bernaix, J., Etude geotechnique de la roche de Malpasset. Dunod, Paris. 5. Carriere A. Les lecons de Malpasset. Leur application aux projets de barrages d aujourd hui. Revue Francaise de Geotechnique, No , 2 e et 3 e trimestres. 6. Commission d Enquete du Barrage de Malpasset, Rapport Definitif. Ministere de l Agriculture, France, Aout Duffaut P Malpasset, la seule rupture totale d un barrage-voute. Revue Francaise de Geotechnique, No , 2 e et 3 e trimestres. 8. Frejus 59. Website dedicated to the disaster of Malpasset ( 9. Goguel J. Avant-propos au rapport geologique Malpasset de J. Goguel. Revue Francaise de Geotechnique, No , 2 e et 3 e trimestres. 10. Goguel J. Rapport geologique Malpasset. Revue Francaise de Geotechnique, No , 2 e et 3 e trimestres. 11. Habib P La fissuration des gneiss de Malpasset. Revue Francaise de Geotechnique, No , 2 e et 3 e trimestres. 12. Lessons from Dam Incidents, International Commission on Large Dams, Paris, 1974

53 Βιβλιογραφία Άσκησης 13. Leonards, G.A. (Editor) Dam failures. Engineering Geology, Vol 24, Leonards, G.A., 1982, 1984 Investigation of Failures, 16 th Terzagui Lecture. Proc. ASCE, GT2, February 1982 ( and corresponding discussions in Vol. 110, No.1, Jan 1984, pp and ). 15. Londe P (1987) - The Malpasset Dam Failures, Proc. of Int. Conf. on Dam Failures, Engineering Geology, 24, Μαρίνος Π. Τσιαμπάος Γ. Μαρίνος Β. (2009) Σημειώσεις εκπαιδευτικής εκδρομής Πολιτικών Μηχανικών, ΕΜΠ. Έκδοση Γεωτεχνικού Τομέα Σχολής Πλοιτικών Μηχανικών ΕΜΠ 17. Mary, M., Barrages Voutes, historique, accidents et incidentes. Dunot, Paris. 18. Maurenbrecher M. 2007/2008. The Ingeokring Newsletter. Analysing the analysis of the Malpasset arch dam failure dam of Serafim, J.L., Lessons from experience and research on the safety of dams, 2 nd Int. ICOSSAR, Munich, Serafim, J.L., 1981b. Safety of dams judged from failures. Water Power Dam Constr. 21. Wittke, W., 1984 Felsmechanik-Grundlagen fur wirtschaftliches Bauen im Fels. Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New York Tokyo. 22. Wittke, W. Erichsen, C. and Kleinschnittger, M., Influence of seepage and uplift forces on stresses in the rock foundation of arch dams. Proc. 5 th Int. Conf. Numerical Methods in Geomechanics, Vol. 4, Nagoya.

54 Θεωρητικά στοιχεία για την καλύτερη κατανόηση και επίλυση της άσκησης Στις επόμενες διαφάνειες παρουσιάζονται κάποια - επιλεγμένα μόνο - θεωρητικά στοιχεία για την πληρέστερη κατανόηση και επίλυση της άσκησης. Πιθανώς δεν θα χρειαστείται όλα τα παρακάτω στοιχεία για την άσκηση. Αυτά όμως θα σας δώσουν μια πιο εποπτική εικόνα θεμάτων και εννοιών που θίγει η άσκηση. Τα θεωρητικά αυτά στοιχεία θα διδαχθούν και σε διαλέξεις του μαθήματος. Προσοχή: Μην αντιγράψετε τα στοχεία αυτά στις ασκήσεις σας. Για ενδεχόμενες απορίες σας απευθυνθείτε και στους διδάσκοντες.

55 Θεωρητικά στοιχεία για την καλύτερη κατανόηση και επίλυση της άσκησης Φράγματα

56 ΤΥΠΟΙ ΦΡΑΓΜΑΤΩΝ Xωμάτινο ή Λιθόριπτο φράγμα Φράγμα Βαρύτητας Τοξωτό Φράγμα Αντηριδωτά φράγματα

57 ΦΡΑΓΜΑ ΒΑΡΥΤΗΤΑΣ ΤΟΞΩΤΟ ΦΡΑΓΜΑ

58 ΧΩΜΑΤΙΝΟ ΦΡΑΓΜΑ Αργιλικός πυρήνας για την στεγανότητα του έργου Αμμοχάλικα στο κέλυφος στήριξης του φράγματος (για την ευστάθεια του έργου)

59 ΘΕΣΗ ΘΕΜΕΛΙΩΣΗΣ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ ΤΟΞΩΤΑ ΦΡΑΓΜΑΤΑ Βραχόμαζα πολύ καλής ποιότητας, ομοιογενής με μικρή ρωγμάτωση ιδιαίτερα στα αντερείσματα: Υψηλές αντοχές, υψηλό μέτρο παραμορφωσιμότητας Οικονομία σκυροδέματος σε σχέση με τα φράγματα βαρύτητος 50-85% Περιπτώσεις φραγμάτων τοξωτών - βαρύτητος

60 ΘΕΣΗ ΘΕΜΕΛΙΩΣΗΣ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ ΤΟΞΩΤΑ ΦΡΑΓΜΑΤΑ Μικρή ευαισθησία σε υποπιέσεις (προσοχή όμως μη συνδυαστεί η θεμελίωση του φράγματος με σφήνες βραχόμαζας που μπορούν να εκτιναχθούν από υποπιέσεις. Βλέπε καταστροφή Malpasset) Περιορισμοί γεωμορφολογικοί: -ύψος φράγματος προς μήκος >1:5 -- ασυμμετρία κοιλάδας: σημαντική επίδραση στέψης

61 ΔΥΝΑΜΕΙΣ ΤΟΞΩΤΟΥ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ (τρόπος λειτουργίας τοξωτού φράγματος)

62 ΦΡΑΓΜΑ ΠΛΑΣΤΗΡΑ, ΥΨΟΣ 83m

63 ΤΟ ΘΕΜΑ ΤΗΣ ΡΟΗΣ ΝΕΡΟΥ ΚΑΤΩ ΑΠΟ ΦΡΑΓΜΑ Απώλειες νερού (Διαφυγές) (Σε μεγάλης περατότητας πετρώματα) Ανάπτυξη υποπιέσεων (και σε πετρώματα μικρής περατότητας) Διάβρωση πετρώματος θεμελίωσης (αν είναι διαβρώσιμο)

64 1. Εκτίμηση Διαφυγών: Q = A*K*(Δh/L) 2. Υποπιέσεις (αν m=0,75h): S = (0,75h)(h)/2 = 0,37h 2

65 ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗ ΥΠΟΠΙΕΣΕΩΝ ΜΕ ΚΟΥΡΤΙΝΑ ΤΣΙΜΕΝΤΕΝΕΣΕΩΝ Q = A*K*(Δh/l) l πολύ μεγαλύτερο του L (l μήκος διαδρομής παράκαμψης της κουρτίνας)

66 ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗ ΥΠΟΠΙΕΣΕΩΝ ΜΕ ΕΡΓΑ ΑΠΟΣΤΡΑΓΓΙΣΗΣ Q = A*K*(Δh/l) l πολύ μεγαλύτερο του L (l μήκος διαδρομής παράκαμψης της κουρτίνας)

67 ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗ ΥΠΟΠΙΕΣΕΩΝ ΜΕ ΚΟΥΡΤΙΝΑ ΤΣΙΜΕΝΤΕΝΕΣΕΩΝ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ: ΦΡΑΓΜΑ AVENE (ΓΑΛΛΙΑ) ΚΟΥΡΤΙΝΑ ΤΣΙΜΕΝΤΕΝΕΣΕΩΝ

68 ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗ ΥΠΟΠΙΕΣΕΩΝ ΜΕ ΕΡΓΑ ΑΠΟΣΤΡΑΓΓΙΣΗΣ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ: ΦΡΑΓΜΑ AVENE (ΓΑΛΛΙΑ) ΔΙΚΤΥΟ ΑΠΟΣΤΡΑΓΓΙΣΤΙΚΩΝ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ ΚΑΙ ΠΙΕΖΟΜΕΤΡΩΝ ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗΣ

69 Θεωρητικά στοιχεία για την καλύτερη κατανόηση και επίλυση της άσκησης Γεωερευνητικό πρόγραμμα (Γεωτρήσεις)

70 Πληροφορίες από γεωτρήσεις-γενικά Γενικά i. Γεωλογική περιγραφή εδαφικών ή βραχωδών δειγμάτων ii. Ποιότητα των γεωυλικών (έδαφος - βραχόμαζα) στο βάθος i. Ποιοτική ii.ταξινόμηση βραχόμαζας iii.κατάταξη εδάφους iii. Κερματισμός του βραχώδους γεωυλικού (RQD) iv. Στάθμη υπόγειου νερού v. Επιτόπου δοκιμές (in situ Testing) i. Συνεκτικότητας Αντοχής εδάφους (SPT, CPT) ii.παραμορφωσιμότητας (Πρεσσιομετρήσεις) iii.υδροπερατότητας (π.χ. Lugeon, Maag, Lefranc) vi. Εργαστηριακές δοκιμές

71 Δειγματοληπτικές γεωτρήσεις Σκοπός i. Συγκέντρωση στοιχείων σχετικά με τη σύσταση και δομή των γεωλογικών σχηματισμών. ii. Λήψη διαταραγμένων και αδιατάρακτων δειγμάτων από διάφορα βάθη για τη γεωτεχνική ταξινόμησή τους και την εκτέλεση εργαστηριακών δοκιμών. iii. Εκτέλεση, μέσα στη γεώτρηση, ειδικών επί τόπου δοκιμών για τον προσδιορισμό των φυσικών και μηχανικών ιδιοτήτων των σχηματισμών στο φυσικό τους περιβάλλον (SPT, CPT, ντιλατομετρήσεις, κ.α.).

72 Δειγματοληπτικές γεωτρήσεις Αποτελούν την κυριότερη μέθοδο της γεωτεχνικής διερευνήσεως του υπεδάφους και θα πρέπει να διασφαλίζουν τη λήψη δειγμάτων εδαφών - βράχων πολύ καλής ποιότητας Αποτελεί σημαντικό τμήμα ενός γεωερευνητικού προγράμματος

73 Πληροφορίες από γεωτρήσεις-γενικά Τι πέτρωμα είναι; Υπάρχουν δευτερογενή Ορυκτά (π.χ. άργιλος); Πόσο κερματισμένο είναι;που αλλάζει ο κερματισμός; -Πόσες διακλάσεις έχει; -Ποιά η ποιότητά τους; -Είναι ολισθηρές;τραχείες -Είναι αποσαθρωμένο; -Πόσο; -Αλλάζει ο βαθμός της αποσάθρωσης με το βάθος; Ποιά η αντοχή του άρρηκτου (χωρίς ασυνέχειες) βράχου;

74 Τεχνικογεωλογικές και γεωτεχνικές πληροφορίες από μία γεώτρηση Το σχήμα αποτελεί παράδειγμα των πληροφοριών που πρέπει να συλλέγονται από μία γεώτρηση: Παρατηρείστε την πληροφορία ανά στήλη του μητρώου.

75 Δειγματοληπτικές γεωτρήσεις Ποιότητα δειγματοληψίας Τα δείγματα αυτά θα πρέπει να αντιπροσωπεύουν όσο το δυνατό καλύτερα, από πλευράς σύστασης, δομής και περιεχόμενης υγρασίας, τη φυσική κατάσταση των υπεδαφικών στρωμάτων Τα δείγματα διαφέρουν ως προς το βαθμό διατάραξής τους, ανάλογα με: τεχνική δειγματοληψίας την εμπειρία του προσωπικού τη φύση του υλικού

76 Δειγματοληπτικές γεωτρήσεις Ποιότητα δειγματοληψίας Καλή Δειγματοληψία: πλήρη εικόνα για τη σύσταση και δομή των σχηματισμών (ποιότητας του γεωυλικού) δυνατός ο προσδιορισμός της φύσης όλων των στρώσεων, μαλακών ενστρώσεων ή του υλικού πλήρωσης των ασυνεχειών, των συστημάτων διακλάσεων, της στρώσης ή της σχιστότητας και του βαθμού αποσάθρωσης.

77 Θεωρητικά στοιχεία για την καλύτερη κατανόηση και επίλυση της άσκησης Τεχνικογεωλογικά χαρακτηριστικά Γνευσίου

78 Τεχνικογεωλογική ποιότητα Γνευσίου Γενικά χαρακτηριστικά Γενικά υψηλή έως πολύ υψηλή αντοχή. Γενικά συμπαγές αλλά όταν είναι αποσαθρωμένο (ανάλογα με τον βαθμό αποσάθρωσης) χάνει μεγάλο ποσοστό της αντοχής του. Μπορεί να αποσαθρώνεται σε αργιλικά ορυκτά λόγω της παρουσίας αστρίων. Ζωνώδης ιστός: Η φολίδωση του γνευσίου δημιουργεί συνθήκες ετερογένειας στην συνολική αντοχή του και ανισοτροπίας («επιλεκτική» συμπεριφορά κατά μήκος ορισμένης επιφάνειας) στην συμπεριφορά του (π.χ. στα πρανή ολίσθηση κατά μήκος της φολίδωσης). Η αντοχή του εξαρτάται από τον βαθμό αποσάθρωσης και κερματισμού (ρωγμάτωσης).

79 Τεχνικογεωλογική ποιότητα Γνευσίου Γενικά χαρακτηριστικά Επίδραση αποσάθρωσης στην ποιότητα και αντοχή του γνευσίου. Αποσαθρωμένος γνεύσιος: Χαμηλή αντοχή Υγιής γνεύσιος: Υψηλή αντοχή

80 Τεχνικογεωλογική ποιότητα Γνευσίου Γενικά χαρακτηριστικά Επίδραση αποσάθρωσης στην ποιότητα και αντοχή του γνευσίου.

81 Τεχνικογεωλογική ποιότητα Γνευσίου Γενικά χαρακτηριστικά Ανισότροπη συμπεριφορά Επίδραση της φολίδωσης στην συμπεριφορά του γνευσίου. Εδώ επίπεδες ολισθήσεις κατά μήκος της φολίδωσης (γνευσιακής υφής).

82 Θεωρητικά στοιχεία για την καλύτερη κατανόηση και επίλυση της άσκησης Θέματα τάσεων αντοχής - παραμορφωσιμότητας

83 Γιατί μελετάμε τισ τάσεισ; Ανάλογα με το πώς κατανέμονται οι τάσεις στο έδαφος, όπου κατασκευάζονται τα τεχνικά έργα, εξαρτώνται: οι παραμορφώσεις και... οι αστοχίες που μπορεί να προκληθούν στα γεωυλικά. Υπολογίζονται είτε αναλυτικά είτε με αριθμητικές μεθόδους (π.χ. πεπερασμένα στοιχεία).

84 Γιατί μελετάμε τισ τάσεισ; Κατά την κατασκευή τεχνικών έργων οι τάσεις μεταβάλλονται δραματικά. Ο βράχος ο οποίος εκσκάπτεται, περιείχε πριν τάσεις και αυτές οι τάσεις πρέπει να παραληφθούν αλλού. Τα περισσότερα κριτήρια αστοχίας της βραχομηχανικής σχετίζονται με τη παραμορφωσιμότητα και την αντοχή του βράχου ή της βραχόμαζας και η ανάλυση αυτών περιλαμβάνει τις τάσεις.

85 Τύποι τάσεων Υδροστατική τάση: Οι τάσεις είναι ίδιες σε όλες τις διευθύνσεις Θλιπτική (συμπιεστική) τάση Εφελκυστική τάση Διατμητική τάση

86 Παραμόρφωση και αστοχία βράχου Πως παραμορφώνεται για δεδομένη φόρτιση Δηλαδή σχέσεις τάσεων - παραμορφώσεων Πότε αστοχεί Δηλαδή την αντοχή (μονοαξονική, διατμητική) του σε διάφορες καταπονήσεις

87 Παραμόρφωση και αστοχία βράχου Πως παραμορφώνεται και θραύεται για δεδομένη ένταση Σχέσεις τάσεων - παραμορφώσεων

88 Αστοχία και παραμόρφωση βράχου

89 Αστοχία και παραμόρφωση βράχου

90 Θραύση του βράχου Μονοαξονική θλιπτική αντοχή αναφέρεται στο μέγιστο επίπεδο τάσεων που μπορεί να φέρει ένα δείγμα βράχου Η μηχανική συμπεριφορά υπό απλή θλίψη περιγράφεται από την καμπύλη τάσης παραμόρφωσης:

91 Παραμορφωσιμότητα άρρηκτου βράχου Το πέτρωμα ως ελαστικό μέσο (Ορισμός ελαστικού μέσου Ε= σ/ε) Μέτρο Παραμορφωσιμότητας Ε Πετρώματα Μη γραμμική ελαστικότητα Ε μεταβάλλεται με σ Ε μεταβάλλεται με φορά φορτίου (Ε max ) E συνάρτηση της δομής («αλληλοκλειδώματος κόκκων») Ε ξηρό Ε υγρό Ε μεγαλύτερο αν υπήρξε μεγάλη σε διάρκεια φόρτιση στο παρελθόν

92 Παραμορφωσιμότητα άρρηκτου βράχου

93 σ σ Χαρακτηριστικές συμπεριφορές σ σ σ - ε σ - ε Ελαστική συμπεριφορά Ελαστική - Πλαστική συμπεριφορά π.χ. Βασάλτης π.χ. Ασβεστόλιθος ε ε σ - ε σ - ε Πλαστική- Ελαστική συμπεριφορά Πλαστική- Ελαστική -Πλαστική συμπεριφορά π.χ. Ψαμμίτης π.χ. Μάρμαρο ε ε

94 Χαρακτηριστικές συμπεριφορές σ σ - ε Ελαστική - Πλαστική - Ερπυστική συμπεριφορά π.χ Εβαπορίτες ε

95 Χαρακτηριστικές συμπεριφορές διαφόρων γεωυλικών: Από την «ελαστική» συμπεριφορά στην «πλαστική» και την «ερπυστική». Παρατηρείστε τις καμπύλες και συγκρίνετε. Οι κλίμακες των αξόνων σ και ε είναι περίπου ίδιες. σ:ανεμπόδιστη τάση (θλίψη) ε: Ανοιγμένη παραμόρφωση

96 Θραύση του άρρηκτου βράχου Τιμές ανεμπόδιστης θλίψης σ ci (UCS) Η αντοχή σε μονοαξονική φόρτιση εξαρτάται από: ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ Συστατικά >200 ορυκτά Τρόπος σύνδεσης (δομή) Πολύ υψηλή αντοχή Υψηλή αντοχή Μέση αντοχή Χαμηλή αντοχή Πολύ χαμηλή αντοχή σ c (MPa) «κλείδωμα» κόκκων- συγκόλληση <20 <20 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ Χαλαζίτης, δολερίτης, γάββρος, βασάλτης Μάρμαρο, γρανίτης, γνεύσιος, ασβεστόλιθος Ψαμμίτης, μαρμαρυγιακός σχιστόλιθος, μαργαϊκός ασβεστόλιθος Ψαμμίτης μέτρια συνεκτικός, τόφφος, ιλυόλιθος, αργιλικός σχιστόλιθος Ιλυόλιθος, αργιλικός σχιστόλιθος, κρητίς, ορυκτό αλάτι, αποσαθρωμένα πετρώματα Μαλακοί βράχοι <1 Έδαφος Από, Hoek & Marinos, 2000

97 Αντοχή-Παραμορφωσιμότητα ρήγματος Ομοιογενής βράχος Έστω αντοχή βράχου 100 βράχος Άργιλος βράχος Αντοχή Αργίλου 0,1-1 Ο βράχος δεν αστοχεί και δεν παραμορφώνεται... Όμως παραμορφώνεται η ζώνη της αργίλου που μπορεί να έχει το 0,1-1% Παραμορφωσιμότητας του βράχου Ομοιογενές υλικό Γεωυλικό με προυπάρχουσα επιφάνεια θραύσης (με ή χωρίς δευτερογενές υλικό)

98 Αντοχή-Παραμορφωσιμότητα ρήγματος Ομοιογενής βράχος βράχος Άργιλος βράχος Αστοχία επί προυπάρχουσας ασθενούς επιφάνειας Έστω αντοχή βράχου 100 Αντοχή Αργίλου 0,1-1 Ο βράχος δεν αστοχεί και δεν παραμορφώνεται... Όμως παραμορφώνεται η ζώνη της αργίλου που μπορεί να έχει το 0,1-1% Παραμορφωσιμότητας του βράχου Παραμόρφωση (αλλαγή όγκου) της ασθενούς ζώνης