ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΓΕΩΦΥΣΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΓΕΩΦΥΣΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΘΕΜΑ: ΤΕΧΝΙΚΟΓΕΩΛΟΓΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΚΑΤΑ ΤΗ ΔΙΑΝΟΙΞΗ ΤΟΥ ΤΜΗΜΑΤΟΣ ΑΠΟ Χ.Θ ΕΩΣ Χ.Θ ΤΗΣ ΣΗΡΑΓΓΑΣ ΠΛΑΤΑΝΟΥ ΤΗΣ ΕΡΓΑ ΟΣΕ Α.Ε. ΒΑΣΙΛΗΣ Γ. ΤΕΡΖΗΣ ΕΠΙΒΛΕΠΟΝΤΕΣ ΚΑΘΗΓΗΤΕΣ: κ. Γ. Κούκης, Καθηγητής Παν. Πατρών κ. Ν. Σαμπατακάκης, Αναπλ. Καθηγητής Παν. Πατρών ΠΑΤΡΑ ΙΟΥΝΙΟΣ 2011

2 Πρόλογος Πρόλογος. Η εργασία αυτή αποτελεί την Διπλωματική του Τερζή Βασίλη, Προπτυχιακού του Τμήματος Γεωλογίας του Πανεπιστημίου Πατρών, στο Τομέα της Εφαρμοσμένης Γεωλογίας & Γεωφυσικής. Ως θέμα της πραγματεύεται τις τεχνικογεωλογικές συνθήκες κατά την διάνοιξη του τμήματος από Χ.Θ έως της σήραγγας Πλατάνου της ΕΡΓΑ ΟΣΕ Α.Ε.. Από τη θέση αυτή θα ήθελα να ευχαριστήσω θερμά τους επιβλέποντες καθηγητές μου, κ. Γ. Κούκη και κ. Ν.Σαμπατακάκη, για την καθοδήγηση, την ουσιαστική υποστήριξη και το ενδιαφέρον τους καθ όλη τη διάρκεια εκπόνησης της παρούσας εργασίας. Ευχαριστίες, τέλος, οφείλω στον γεωλόγο της ΕΡΓΟΣΕ Γεώργιο Τσάντζαλο για την εξαίρετη βοήθεια και υπομονή που έδειξε σ όλη την διάρκεια της παρούσας εργασίας, καθώς επίσης και στον υποψήφιο διδάκτορα του Πανεπιστημίου Πατρών Κουλούρη Σπύρο. 2

3 Περιεχόμενα Περιεχόμενα Πρόλογος ΓΕΩΛΟΓΙΚΗ-ΤΕΧΝΙΚΟΓΕΩΛΟΓΙΚΗ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ Γενικά Γεωμορφολογία Εδαφικές αστάθειες Στρωματογραφία... 9 Αλπικοί σχηματισμοί... 9 Μεταλπικά ιζήματα Τεταρτογενές Τεκτονική Υδρογεωλογία Αξιολόγηση Εδαφοτεχνικών Ερευνών Τεχνικογεωλογικές Ενότητες ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΕΙΣ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΗ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ Αξιολόγηση γεωτεχνικών συνθηκών στην περιοχή από Χ.Θ έως Χ.Θ Γενικά στοιχεία Αξιολόγηση αποτελεσμάτων εργαστηριακών δοκιμών Αξιολόγηση αποτελεσμάτων Κατηγορίες Βραχόμαζας ΥΠΟΓΕΙΟ ΕΡΓΟ Περιγραφή έργου ΜΕΘΟΔΟΣ ΔΙΑΝΟΙΞΗΣ ΣΗΡΑΓΓΑΣ (Χ.Θ ΕΩΣ Χ.Θ ) Γενικά Στάδια διάνοιξης ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΔΟΚΙΜΕΣ Προσδιορισμός πορώδους, λόγου κενών, ξηρής πυκνότητας και υγρού φαινόμενου βάρους. (με την μέθοδο της άνωσης) Προσδιορισμός σκληρότητας με τη χρήση του σφυριού Schmidt (τύπου L) Προσδιορισμός του δείκτη σημειακής φόρτισης ( Point Load index ) ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΩΝ ΔΟΚΙΜΩΝ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Αποτελέσματα εργαστηριακών δοκιμών

4 Περιεχόμενα 7.2. Επεξεργασία αποτελεσμάτων Συσχετισμοί ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ I

5 Κεφάλαιο 1 1. ΓΕΩΛΟΓΙΚΗ-ΤΕΧΝΙΚΟΓΕΩΛΟΓΙΚΗ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ 1.1.Γενικά Στα πλαίσια της οριστικής μελέτης της σήραγγας του Πλατάνου έγινε γεωλογική και γεωτεχνική αξιολόγηση όλων των φάσεων ερευνών που έχουν εκπονηθεί στην περιοχή ενδιαφέροντος καθώς και συμπληρωματικές επί τόπου γεωλογικές, υδρογεωλογικές, τεχνικογεωλογικές και γεωτεχνικές παρατηρήσεις. Συνολικά αξιολογήθηκαν δεκαοχτώ ερευνητικές γεωτρήσεις της παρούσας φάσης ερευνών και δεκατρείς ερευνητικές γεωτρήσεις που έχουν εκπονηθεί για άλλα έργα στην στενή περιοχή διέλευσης της σήραγγας. Τέλος αξιολογήθηκε και μια υδρογεώτρηση. Με βάση την αξιολόγηση των ανωτέρω στοιχείων, των παρατηρήσεων υπαίθρου καθώς επίσης και τα αποτελέσματα της μελέτης αεροφωτογραφιών και δορυφορικών εικόνων συντάχθηκαν οι γεωλογικές μηκοτομές και γεωλογικές διατομές του έργου. 5

6 Κεφάλαιο Γεωμορφολογία Η ζώνη διέλευσης του υπό μελέτη υπόγειου τεχνικού έργου εντοπίζεται στο βόρειο τμήμα της Πελοποννήσου, στην περιοχή μεταξύ Πλατάνου και Τράπεζας. Η διαμόρφωση του γεωμορφολογικού ανάγλυφου στην περιοχή της Βόρειας Πελοποννήσου είναι αποτέλεσμα κυρίως της δράσης των τεκτονικών και νεοτεκτονικών κινήσεων σε συνδυασμό με την επιδεκτικότητα των γεωλογικών σχηματισμών στις διεργασίες διάβρωσης καθώς επίσης και με το ύψος των ατμοσφαιρικών κατακρημνισμάτων. Σημαντικός παράγοντας είναι επίσης η λιθολογική σύσταση των γεωλογικών σχηματισμών και κυρίως των Πλειο-Πλειστοκαινικών αποθέσεων, που απαντούν σε μεγάλη έκταση στην περιοχή. Η επιφανειακή απορροή των όμβριων υδάτων συντελείται διαμέσου του υδρογραφικού δικτύου με γενική διεύθυνση προς ΒΑ έως ΒΒΑ. Το σημαντικότερο ποτάμι μόνιμης απορροής στην ευρύτερη περιοχή είναι ο Λαδοπόταμος, μετά την έξοδο της σήραγγας. Δευτερεύοντα υδατορέματα εποχιακής απορροής και τα οποία έχουν σημασία για το υπόγειο τεχνικό έργο ως προς την διευκόλυνση διηθήσεων κυρίως μετά από έντονες βροχοπτώσεις εντοπίζονται περί: την Χ.Θ την Χ.Θ την Χ.Θ την Χ.Θ Το υδρογραφικό δίκτυο είναι καλά αναπτυγμένο και χαρακτηρίζεται από έντονη κατά βάθος διάβρωση και απότομες κλίσεις κλιτύων. Με βάση τη μορφή αυτή του υδρογραφικού δικτύου η περιοχή, από άποψη γεωμορφολογικής εξέλιξης, κατατάσσεται στο στάδιο της προχωρημένης νεότητας, όπου δεν έχει επέλθει ακόμα κατάσταση ισορροπίας. Καθοριστικό ρόλο για τη διαμόρφωση του υδρογραφικού δικτύου έχουν οι συνεχιζόμενες ανοδικές κινήσεις της Βόρειας Πελοποννήσου, οι οποίες προκαλούν την ανύψωση της περιοχής, με αποτέλεσμα την δράση των διεργασιών αποσάθρωσης-διάβρωσης. Το μορφολογικό ανάγλυφο στην ευρύτερη περιοχή χαρακτηρίζεται πεδινό έως λοφώδες με απόλυτα υψόμετρα φυσικού ανάγλυφου που κυμαίνονται από 15 m έως 180 m. Κατά μήκος η ερυθρά της σήραγγας διέρχεται σε απόλυτα υψόμετρα που κυμαίνονται από 18 m έως 41 m. Οι μορφολογικές κλίσεις κυμαίνονται από 5 ο έως 35 ο και τοπικά φτάνουν και τις 45 ο. 6

7 Κεφάλαιο 1 Στο σχήμα 1.1 που ακολουθεί δίνεται η θέση του έργου. Σχήμα 1.1.Θέση περιοχής Σήραγγα Πλατάνου Εδαφικές αστάθειες Όσον αφορά σε εντοπισμένες περιοχές αστάθειας αξιολογούνται τα παρακάτω: Στην ευρύτερη περιοχή της εισόδου της σήραγγας του Πλατάνου, συναντώνται υλικά παλαιών κατολισθήσεων, τα οποία προέρχονται από παλαιές κατολισθητικές κινήσεις κατά το γεωλογικό παρελθόν και οι ο ποίες έχουν επιδράσει σε όλη την ευρύτερη περιοχή του μορφολογικού βυθίσματος του Πλατάνου. Στην στενή περιοχή εισόδου της σήραγγας, σύμφωνα με τα επιφανειακά στοιχεία, δεν παρατηρούνται ίχνη μετακινήσεων από πρόσφατη επανενεργοποίησή τους. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι σε απόσταση 200 m m προς Ν.ΝΔ επί της Ν.Ε.Ο. και εκτός ζώνης τοπογραφικού υποβάθρου, είναι γνωστά τα συνεχή και χρόνια προβλήματα καθιζήσεων και 7

8 Κεφάλαιο 1 παραμορφώσεων του οδοστρώματος και κυρίως στην ζώνη επαφής των πρόσφατων υλικών με το αλπικό υπόβαθρο. Άλλες περιοχές αστάθειας εντοπίζονται κατά το μήκος της υφιστάμενης Ν.Ε.Ο. κατά θέσεις στα τεχνητά πρανή της οδοποιίας όπου έχουν εκδηλωθεί πρόσφατες αστοχίες. Οι αστοχίες αυτές αφορούν κυρίως σε διαφορικές διαβρώσεις μεταξύ υποκείμενων ευκολοδιάβρωτων και υπερκείμενων σχετικά ανθεκτικότερων στη διάβρωση λιθολογικών φάσεων των μαργαϊκών σχηματισμών. Επίσης τοπικές αστοχίες παρατηρούνται και στα ασβεστολιθικά πρανή με καταπτώσεις ασβεστολιθικών τεμαχών. 8

9 Κεφάλαιο Στρωματογραφία Το γεωλογικό υπόβαθρο για την κλίμακα του έργου και στο οποίο θα διανοιχθεί το μεγαλύτερο τμήμα της σήραγγας αποτελούν κυρίως οι Κρητιδικοί ασβεστόλιθοι (ks) της ενότητας της Πίνδου και κατά δεύτερο λόγο, τα μεταλπικά ιζήματα του Πλειοπλειστοκαίνου που έχουν αποτεθεί ασύμφωνα στο Αλπικό υπόβαθρο. Ασύμφωνα στους αλπικούς και στους Πλειο- Πλειστοκαινικούς σχηματισμούς τοποθετούνται οι πρόσφατοι τεταρτογενείς σχηματισμοί. Στο Σχήμα 1.2 δίνεται σκαριφηματικά η στρωματογραφική αλληλουχία των γεωλογικών σχηματισμών της ευρύτερης περιοχής μελέτης. Σχήμα 1.2.Στρωματογραφική αλληλουχία. Οι γεωλογικοί σχηματισμοί που συναντήθηκαν είναι οι εξής : Αλπικοί σχηματισμοί Κατατάσσονται οι κρητιδικοί ασβεστόλιθοι (ks), οι οποίοι συναντώνται επιφανειακά στα τεχνητά της Ν.Ε.Ο. στο τμήμα από Χ.Θ έως (Χιλιομέτρηση Σιδηροδρομικής Γραμμής) και εκτείνονται μέχρι την παράλια ζώνη. Αναμένεται να συναντηθούν στο μεγαλύτερο τμήμα της σήραγγας. 9

10 Κεφάλαιο 1 Κρητιδικοί ασβεστόλιθοι (ks). Πρόκειται για πελαγικούς γενικά λεπτοστρωματώδεις έως μεσοστρωματώδεις ασβεστόλιθους μέσα στους οποίους συναντώνται μικρές ενστρώσεις και κόνδυλοι κερατολίθων καθώς και ενδιαστρώσεις αργιλικών σχιστολίθων. Έχουν πάχος στρώσης έως 30 cm. ενώ το χρώμα τους ποικίλει από γκριζόλευκο έως ερυθρωπό. Μεταλπικά ιζήματα Πλειοπλειστόκαινο Τα πλειοπλειστοκαινικά ιζήματα καλύπτουν ευρεία έκταση σε όλη την Βόρεια Πελοπόννησο και χαρακτηρίζονται από την διαμόρφωση διαφορετικών λιθολογικών φάσεων με τις λεπτόκοκκες να υπερτερούν στα κατώτερα τμήματα και τις αδρόκοκκες στα ανώτερα. Στιφρές άργιλοι μάργες (mc). Μάργες με ενστρώσεις κροκαλοπαγών (mg). Υλικά θαλάσσιων αναβαθμίδων (ΜΤ). Τεταρτογενές Οι πρόσφατες τεταρτογενείς αποθέσεις αποτελούν εδαφικά υλικά, τα οποία επικάθονται ασύμφωνα στις πλειοπλειστοκαινικές αποθέσεις και καλύπτουν σημαντική έκταση επιφανειακά. Αυτά ανάλογα με τις συνθήκες δημιουργίας τους μπορούν διακριθούν σε: Προϊόντα κατολισθήσεων. Κορηματικά υλικά. Αλλουβιακές αποθέσεις. Πλειστοκαινικός σχηματισμός (ΡΤ). 10

11 Κεφάλαιο Τεκτονική Ο Κορινθιακός Κόλπος αποτελεί την κυριότερη εγκάρσια νεοτεκτονική δομή του Ελληνικού τόξου σε γενική διεύθυνση Α-Δ, η οποία τονίζεται από παράλληλη ανάπτυξη των ενεργών ρηγμάτων που οριοθετούν τις νότιες ακτές του κατά μήκος της Βόρειας Πελοποννήσου και από την έντονη σεισμικότητα, η οποία παρατηρείται από την αρχαιότητα έως σήμερα από την περιοχή της Κορίνθου ανατολικά έως την περιοχή Αιγίου-Πάτρας δυτικά. Τα κύρια ενεργά ρήγματα της τεκτονικής τάφρου του Κορινθιακού κόλπου έχουν γενική διεύθυνση σχεδόν Α-Δ, είναι κανονικά ρήγματα με κλίση προς Βορρά (όσο αφορά στο τμήμα της Βόρειας Πελοποννήσου), η οποία κυμαίνεται από 50 ο έως 70 ο. Όσον αφορά στην ευρύτερη περιοχή μελέτης μια τέτοια ενεργή ρηξιγενής ζώνη, η οποία συνδέεται με σεισμικότητα είναι η ζώνη Διακοπτού-Πλατάνου. Η ζώνη αυτή, σύμφωνα με την υφιστάμενη βιβλιογραφία, διέρχεται σε απόσταση m κατάντη της χάραξης, εκτός των ορίων της γεωλογικής χαρτογράφησης. Τμήματα της ζώνης αυτής είναι καλυμμένα από πρόσφατες αλλουβιακές αποθέσεις ενώ άλλα βρίσκονται στον υποθαλάσσιο χώρο. Τέλος σημειώνεται ότι η ζώνη αυτή γειτνιάζει με την ενεργό ρηξιγενή ζώνη της Ελίκης, η οποία συνδέεται με τον σεισμό της , μεγέθους 6.7 R. Στο Σχήμα 1.3 που ακολουθεί δίδεται απόσπασμα από το σεισμοτεκτονικό χάρτη της Ελλάδας, (ΙΓΜΕ, 1989) κλίμακας 1: όπου στην ευρύτερη περιοχή μελέτης σημειώνονται ενεργά και πιθανά ενεργά ρήγματα. 11

12 Κεφάλαιο 1 Σχήμα 1.3.Απόσπασμα της ευρύτερης περιοχής του έργου από το Σεισμοτεκτονικό χάρτη της Ελλάδας, 1: (ΙΓΜΕ,1989). 12

13 Κεφάλαιο 1 Σύμφωνα πάντως με το χάρτη ζωνών σεισμικής επικινδυνότητας που περιέχεται στον τροποποιημένο Αντισεισμικό κανονισμό (ΕΑΚ, 2000 και τροποποίηση 2003) η χάραξη διέρχεται από την ζώνη ΙΙ. Η εδαφική επιτάχυνση ανοιγμένη στην επιτάχυνση βαρύτητας για την Ζώνη αυτή είναι α=0,24. Όσον αφορά στις υπόλοιπες τεκτονικές ασυνέχειες, οι οποίες αναμένεται να συναντηθούν κατά την διάνοιξη της σήραγγας και οι οποίες αναγνωρίσθηκαν κυρίως από την μελέτη αεροφωτογραφιών και δορυφορικών εικόνων αυτές παρουσιάζουν δυο συζυγείς διευθύνσεις. Το κύριο σύστημα ρηγμάτων έχει διεύθυνση ΒΔ-ΝΑ με κλίση προς ΒΑ και το δευτερεύον έχει ΒΑ-ΝΔ με κλίση προς ΝΑ. Τα ρήγματα αυτά εκτιμάται ότι έχουν επιδράσει και στις Πλειοπλειστοκαινικές αποθέσεις και χαρακτηρίζονται ως πιθανά ενεργά κατά ΟΑΣΠ. Ρήγματα κατά μήκος της χάραξης εντοπίζονται περί: την Χ.Θ την Χ.Θ την Χ.Θ Σύμφωνα με τις μετρήσεις που λήφθησαν σε διάφορες θέσεις στους ασβεστόλιθους (ks) και στις μάργες με ενστρώσεις κροκαλοπαγών (mg) προκύπτουν τα παρακάτω: Η κλίση στρώσης των ασβεστόλιθων κυμαίνεται από 10 0 έως 40 0 και τοπικά 65 0 με γενική διεύθυνση προς ΒΑ, ενώ παρατηρούνται τοπικές διαφοροποιήσεις της φοράς της μεγίστης κλίσης προς ΑΒΑ έως ΑΝΑ. Αυτό οφείλεται σε πτυχώσεις του σχηματισμού. 13

14 Κεφάλαιο Υδρογεωλογία Η διερεύνηση των υδρογεωλογικών συνθηκών της περιοχής μελέτης γίνεται προκειμένου να εντοπισθούν πιθανά αναμενόμενα προβλήματα στο προβλεπόμενο υπόγειο τεχνικό έργο λόγω δράσης του υπόγειου νερού καθώς επίσης και να εντοπισθεί, εάν υπάρχει αξιόλογη υδροφορία στην περιοχή που χρήζει προστασίας. Οι γεωλογικοί σχηματισμοί που απαντώνται στην περιοχή του έργου παρουσιάζουν αναλυτικά την ακόλουθη υδρολιθολογική συμπεριφορά Η ταξινόμηση των γεωλογικών σχηματισμών ως προς την κατηγορία του συντελεστή διαπερατότητας k έγινε με βάση την ταξινόμηση κατά Terzaghi και Peck (1967) και παρουσιάζεται στον πίνακα 1.1 που ακολουθεί. Πίνακας 1.1:Κατηγορίες συντελεστών διαπερατότητας κατά Terzaghi and Peck (1967) ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ k(m/sec) ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΣ 10-3 k ΥΨΗΛΗ 10-5 k < 10-3 ΜΕΤΡΙΑ 10-7 k < 10-5 ΧΑΜΗΛΗ 10-7 k < 10-9 ΠΟΛΥ ΧΑΜΗΛΗ <10-9 ΠΡΑΚΤΙΚΑ ΑΔΙΑΠΕΡΑΤΟΣ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ Η ταξινόμηση των γεωλογικών σχηματισμών στις κατηγορίες αυτές γίνεται κατ εκτίμηση σύμφωνα με υδρογεωλογικά κριτήρια, συναξιολογώντας επίσης και τα αποτελέσματα των επί τόπου δοκιμών διαπερατότητας Maag που εκτελέσθηκαν στις ερευνητικές γεωτρήσεις. Διακρίνονται τρείς βασικές κατηγορίες: Α) Διαπερατοί σχηματισμοί Σ αυτούς διακρίνονται: Οι πορώδεις σχηματισμοί στους οποίους η κυκλοφορία του νερού γίνεται μέσω του πρωτογενούς πορώδους τους. Σχηματισμοί μέτριας έως χαμηλής διαπερατότητας (10-7 k < 10-3 m/sec). Κατατάσσονται οι αποθέσεις κοίτης χειμάρρων (RD), οι αλλουβιακές αποθέσεις (AL) και τα υλικά αναβαθμίδων (MD). Από τους ανωτέρω σχηματισμούς στις αλλουβιακές αποθέσεις αναμένεται να 14

15 Κεφάλαιο 1 αναπτύσσονται υδροφόροι ορίζοντες, η δυναμικότητα των οποίων εξαρτάται από το ποσοστό συμμετοχής της αδρόκοκκης φάσης και το πάχος της. Η υδροφορία των αλλουβιακών αποθέσεων δεν απασχολεί το τεχνικό έργο. Στα υλικά αναβαθμίδων (MT), τα οποία είναι υπερκείμενα των συγκριτικά πιο αδιαπέρατων μαργών με ενστρώσεις κροκαλοπαγών και στιφρών αργίλων, είναι πιθανό, κυρίως μετά από έντονες βροχοπτώσεις να γίνεται κυκλοφορία νερού στην διεπιφάνεια και εμφάνιση εποχιακών μικροπηγών επαφής. Οι καρστικοποιημένοι και ρωγματωμένοι σχηματισμοί, στους οποίους η κυκλοφορία του νερού γίνεται κυρίως μέσω του δευτερογενούς πορώδους τους, δηλαδή μέσω των επιπέδων ασυνεχειών (ρήγματα, διακλάσεις κλπ.), αλλά και μέσω καρστικών μορφών. Σχηματισμοί υψηλής έως μέτριας διαπερατότητας (10-5 k m/sec). Κατατάσσονται οι κρητιδικοί ασβεστόλιθοι (ks). Δεν αναμένεται ανάπτυξη υδροφόρου ορίζοντα στο επίπεδο της ερυθράς. Ο καρστικός υδροφόρος ορίζοντας εκφορτίζεται στο επίπεδο της θάλασσας. Β) Ημιδιαπερατοί σχηματισμοί Σ αυτούς διακρίνονται: Πορώδεις σχηματισμοί Σχηματισμοί χαμηλής έως πολύ χαμηλής διαπερατότητας (10-9 k m/sec) Κατατάσσονται τα υλικά πρόσφατων (LS) και παλαιών κατολισθήσεων (LM), τα κορήματα (SC), τα αργιλικά κορήματα (SM), ο ελουβιακός μανδύας (EL), και οι μάργες με ενστρώσεις κροκαλοπαγών (mg). Από τους ανωτέρω σχηματισμούς στα κορηματικά υλικά αναμένεται περιορισμένη κυκλοφορία νερού λόγω της χαλαρής δομής τους και κυρίως όταν υπέρκεινται σε σχετικά μικρότερης διαπερατότητας σχηματισμούς όπως είναι οι μάργες με ενστρώσεις κροκαλοπαγών. Στις μάργες με ενστρώσεις κροκαλοπαγών, λόγω της συχνής εναλλαγής διαπερατών και αδιαπέρατων φάσεων αναμένεται η ανάπτυξη εκλεκτικών υδροφόρων οριζόντων, μικρής έως ασήμαντης δυναμικότητας, οι οποίοι όμως παίζουν σημαντικό ρόλο στην ευστάθεια του τεχνικού έργου. Οι υδροφόροι αυτοί ορίζοντες μπορεί να είναι επικρεμάμενοι ή ακόμα εγκλωβισμένοι σε φακοειδείς ενστρώσεις. Γ)Πρακτικά αδιαπέρατοι σχηματισμοί Σ αυτούς διακρίνονται : Σχηματισμοί πολύ χαμηλής έως ασήμαντης διαπερατότητας (k < 10-7 m/sec). 15

16 Κεφάλαιο 1 Σε αυτή την κατηγορία κατατάσσονται ο πλειστοκαινικός σχηματισμός (PT) και οι τεφρές άργιλοι (μάργες,mc). Στον πλειστοκαινικό σχηματισμό αναμένεται να αναπτύσσεται υδροφόρος ορίζοντας, ασήμαντης δυναμικότητας σε λεπτές αδρομερείς ενστρώσεις. Στις μάργες η κυκλοφορία του νερού είναι περιορισμένη, όμως υπάρχει η δυνατότητα να γίνεται κατά θέσεις, όπου εμπεριέχονται στη μάζα τους αμμώδεις ενστρώσεις ή ενστρώσεις κροκαλοπαγών. Σπανιότερα, επίσης μπορεί να συναντηθεί εγκλωβισμένο νερό μέσα σε φακούς αδρομερούς υλικού. Στους πίνακες 1.2 και 1.3, που ακολουθούν δίδονται οι μετρήσεις στάθμης, που έχουν πραγματοποιηθεί στις ερευνητικές γεωτρήσεις όλων των φάσεων και τα υπόλοιπα υψόμετρα τους καθώς επίσης και όσες μετρήσεις στάθμης ήταν διαθέσιμες από παλαιότερες μελέτες σε ερευνητικές γεωτρήσεις. Επίσης στα πλαίσια της εξέτασης του υδρογεωλογικού καθεστώτος στην περιοχή ενδιαφέροντος αξιολογήθηκαν, όσα στοιχεία συγκεντρώθηκαν από επί τόπου πληροφορίες σχετικά με την κατασκευή και λειτουργία υδρογεωτρήσεων. Πίνακας 1.2 : Μέτρηση στάθμης υδροφόρου ορίζοντα. 16

17 Κεφάλαιο 1 Πίνακας 1.3. : Απόλυτα υψόμετρα στάθμης υδροφόρου ορίζοντα. 17

18 Κεφάλαιο 1 Από την συγκεντρωτική αξιολόγηση προκύπτουν τα εξής σχετικά με τα υπόγεια νερά κατά μήκος της σήραγγας. Χ.Θ Χ.Θ Στο τμήμα αυτό, στο οποίο θα συναντηθούν αποκλειστικά οι ασβεστόλιθοι (ks) σύμφωνα με τα στοιχεία της γεώτρησης ΒΠ5 η οποία δεν παρουσιάζει στάθμη νερού, εκτιμάται ότι ο καρστικός υδροφόρος ορίζοντας εκφορτίζεται στο επίπεδο της θάλασσας. 18

19 Κεφάλαιο Αξιολόγηση Εδαφοτεχνικών Ερευνών Στα πλαίσια γεωλογικής γεωτεχνικής αξιολόγησης συγκεντρώθηκαν, καταγράφηκαν και αξιολογήθηκαν οι υφιστάμενες ερευνητικές γεωτρήσεις, που έχουν εκπονηθεί σε όλες τις φάσεις ερευνών του έργου καθώς επίσης και για διάφορα άλλα τεχνικά έργα στην ευρύτερη περιοχή. Συνολικά αξιολογήθηκαν 31 ερευνητικές στην ευρύτερη περιοχή του έργου. Στον πίνακα 1.4 παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της τεχνικογεωλογικής αξιολόγησης των ερευνητικών γεωτρήσεων της στενής περιοχής του έργου (19 γεωτρήσεις). Πίνακας 1.4. : Τεχνικογεωλογική Αξιολόγηση Γεωτρήσεων. 19

20 20 Κεφάλαιο 1

21 Κεφάλαιο Τεχνικογεωλογικές Ενότητες Στο κεφάλαιο αυτό σχολιάζεται η φυσικοχημική συμπεριφορά των γεωλογικών σχηματισμών, οι οποίοι έχουν ομαδοποιηθεί σε τεχνικογεωλογικές ενότητες ανάλογα με την λιθολογική τους σύσταση, τη θέση τους ως προς το υπόβαθρο στο οποίο επικάθονται στην περίπτωση των μεταλπικών σχηματισμών, την ευστάθεια τους σε ορύγματα, την εκσκαψιμοτητά τους και την καταλληλότητα τους ως υλικά οδοποιίας. Διαχωρίζονται σε δυο βασικές κατηγορίες, οι μεταλπίκοι σχηματισμοί οποίοι έχουν κυρίως κοκκώδη χαρακτηριστικά (Κ1 έωςκ8) και οι αλπικοί σχηματισμοί (Α1), οι οποίοι χαρακτηρίζονται κυρίως ως μέσο ασυνεχειών. Η ταξινόμηση σε τεχνικογεωλογικές ενότητες γίνεται κατά αύξουσα σειρά από αυτές με πτωχά μηχανικά χαρακτηριστικά προς αυτές με καλά (Πίνακας 1.5). Πίνακας 1.5. : Τεχνικογεωλογικά Χαρακτηριστικά Σχηματισμών. 21

22 Κεφάλαιο 1 ΕΝΟΤΗΤΑ Κ1 Υλικά πρόσφατων κατολισθήσεων(ls) Υλικά παλαιών κατολισθήσεων(lm) ΕΝΟΤΗΤΑ Κ2 Κορήματα(SC) Αργιλικά κορήματα(sm) Ελουβιακός μανδύας (EL) ΕΝΟΤΗΤΑ Κ3 Αλλουβιακές αποθέσεις(al) ΕΝΟΤΗΤΑ Κ4 Αποθέσεις κοίτης (RD) ENOTHTA K5 Πλειστοκαινικός σχηματισμός (PT) ΕΝΟΤΗΤΑ Κ6 Στριφές άργιλοι- Μάργες (MC) ΕΝΟΤΗΤΑ Κ7 Μάργες με ενστρώσεις κροκαλοπαγών(mg) ΕΝΟΤΗΤΑ Κ8 Υλικά αναβαθμίδων (MT) ΕΝΟΤΗΤΑ Α1 Κρητιδικοί ασβεστόλιθοι (KS) Πρόκειται για σχηματισμό, ο οποίος θα φιλοξενήσει μεγάλο τμήμα της σχεδιαζόμενης σήραγγας και απαντά στο κεντρικό τμήμα της σήραγγας από ΧΘ έως Χ.Θ Πρόκειται για λεπτοστρωματώδη έως μεσοστρωματώδη σχηματισμό με πάχος στρώσης έως 30 cm, μέσα στο οποίο συναντώνται μικρές ενστρώσεις και κόνδυλοι κερατολίθων και λεπτές ενδιαστρώσεις αργιλικών σχιστολίθων. Στο σύνολο του παρουσιάζει έντονη τεκτονική καταπόνηση, λόγω του πρόσφατου ρηγματογόνου τεκτονισμού αλλά και των πτυχώσεων που έχει υποστεί. 22

23 Κεφάλαιο 1 Διατέμνεται από πυκνά συστήματα ασυνεχειών, οι ασυνέχειες είναι τραχείες έως πολύ τραχείες, μικρού ανοίγματος, χωρίς ή με μικρού πάχους υλικό πλήρωσης. Κατά θέσεις συναντώνται ζώνες έντονου κατακερματισμού μα λατυποπαγή υφή και αργιλικό υλικό πλήρωσης και κατά συνέπεια βραχομάζα αναμένεται να εμφανίζει απομειωμένα μηχανικά χαρακτηριστικά. Ο σχηματισμός στο συνολό του δεν αναμένεται να παρουσιάζει σημαντικά φαινόμενα καρστικοποίησης. Είναι ενδεχόμενο όμως να συναντηθούν μικρής έκτασης καρστικές μορφές κενές ή πληρωμένες με αργιλικό υλικό. Για την διαμόρφωση στομίων και την διάνοιξη του υπόγειου έργου κατά το μεγαλύτερο μέρος απαιτείται η χρήση εκρηκτικών. Η επιλογή της μεθοδολογίας θα πρέπει να λαμβάνει υπόψη την κατά το δυνατό λιγότερη διατάραξη της παραμένουσας βραχομάζας. Ιδιαίτερη προσοχή απαιτείται στις ζώνες έντονου κατακερματισμού του πετρώματος (ρηξιγενής ζώνες, κορυφαία πτυχώσεων κτλ), όπου η βραχομάζα αναμένεται να είναι διαταραγμένη με αργιλοχαλικώδη υλικά έως και μυλωνιτιωμένη. Πιθανή είναι η δημιουργία υπερεκσκαφών. Σε αυτές τις περιπτώσεις, απαραίτητη θεωρείται η άμεση εφαρμογή του εκτοξευόμενου σκυροδέματος και των υπόλοιπων μέτρων προσωρινής αντιστήριξης. Στον ασβεστολιθικό σχηματισμό, σύμφωνα με τα στοιχεία των ερευνητικών γεωτρήσεων και όπως ήταν αναμενόμενο δεν αναπτύσσεται υδροφόρος ορίζοντας, εφόσον παρουσιάζει υψηλή έως μέτρια διαπερατότητα και υπάρχει άμεση επικοινωνία με την θάλασσα. Η εκφόρτιση της καρστικής υδροφορίας γίνεται στο επίπεδο της θάλασσας. Κατά την διάνοιξη του υπόγειου έργου αναμένονται περιορισμένες διηθήσεις δια μέσου των ασυνεχειών του πετρώματος και των ρηξιγενών ζωνών, κυρίως μετά από έντονες βροχοπτώσεις. Συνίσταται η διάνοιξη σποραδικών αποστραγγιστικών οπών. 23

24 Κεφάλαιο 2 2. ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΕΙΣ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ Για τις ταξινομήσεις βραχόμαζας ακολουθήθηκε η μεθοδολογία GSI. Η ταξινόμηση βραχόμαζας που προσδιορίζει τον Γεωλογικό Δείκτη Αντοχής (GSI) γίνεται σύμφωνα με τους Hoek, Kaiser, Bawden (1995) και όπως τροποποιήθηκε μεταγενέστερα κατά Hoek, Brown (1997), Hoek Marinos, Benissi (1998) και Hoek, Marinos (2000), όπου συμπληρώθηκε ειδικά για την περίπτωση ετερογενών σχηματισμών όπως ο φλύσχης. Νεότερη συμπλήρωση έγινε κατά Hoek (2002). Τελευταία αναθεώρηση έγινε κατά Ηoek, Carraza, Torres, Corkum (2002). Κατά το σύστημα GSI έγιναν τέσσερις (4) ταξινομήσεις βραχόμαζας για διαφορετικές εκτιμώμενες κατηγορίες βραχόμαζας, που αναμένεται να συναντηθούν στο σχηματισμό των ασβεστολίθων (ks) και οι οποίες αφορούν σε διαφορετικό βαθμό κατακερματισμού και μηχανικής καταπόνησης της βραχόμαζας. Σχετικά με τις τιμές RQD σημειώνεται ότι αυτές προέρχονται από τις ερευνητικές γεωτρήσεις ΑΣΒΕΣΤΟΛΙΘΟΣ ΥΓΙΗΣ Λεπτοστρωματώδης έως μεσοστρωματώδης βραχόμαζα, η οποία διατέμνεται από τέσσερα ή περισσότερα συστήματα ασυνεχειών με σχετικά καλή εμπλοκή και παρουσιάζει ελαφρό κερματισμό. Οι ασυνέχειες είναι τραχείες έως πολύ τραχείες, ελαφρά αποσαθρωμένες με μικρό άνοιγμα, χωρίς ή με μικρού πάχους υλικό πλήρωσης. (Ενδεικτική τιμή RQD : >45%) Κατάσταση βραχόμαζας : VERY BLOCKY / GOOD ΑΣΒΕΣΤΟΛΙΘΟΣ ΚΑΤΑΚΕΡΜΑΤΙΣΜΕΝΟΣ Λεπτοστρωματώδης έως μεσοστρωματώδης βραχόμαζα, τοπικά λατυποπαγής, πτυχωμένη και ελαφρά ρωγματωμένη. Διατέμνεται από πολλά συστήματα ασυνεχειών με μέτρια εμπλοκή και παρουσιάζει μέτριο κερματισμό. Οι ασυνέχειες είναι τραχείες έως ελαφρά τραχείες, ελαφρά έως μέτρια αποσαθρωμένες. Πιθανή παρουσία μικρών ριξηγενών ζωνών με αργιλοχαλικώδες ασύνδετο υλικό και πιθανή παρουσία καρστικών μορφών, μικρών διαστάσεων, κενών ή πληρωμένων με αργιλικό υλικό σε τμήμα του μετώπου της σήραγγας. (Ενδεικτική τιμή RQD : 25 50%) Κατάσταση βραχόμαζας : BLOCKY DISTURBED / GOOD 24

25 Κεφάλαιο 2 ΑΣΒΕΣΤΟΛΙΘΟΣ ΕΝΤΟΝΑ ΚΑΤΑΚΕΡΜΑΤΙΣΜΕΝΟΣ Διαταραγμένη έντονα κατακερματισμένη βραχόμαζα σε πολλά γωνιώδη τεμάχη βράχου με πτωχή εμπλοκή, παρουσία χαλαρού και εύθρυπτου μυλωνιτικού υλικού ή ασύνδετου αργιλοχάλικου σε σημαντικές ρηξιγενείς ζώνες και πιθανή παρουσία καρστικών μορφών μέτριων διαστάσεων πληρωμένων με αργιλικό υλικό. Οι ασυνέχειες είναι κυρίως ομαλές, μέτρια έως πολύ αποσαθρωμένες. (Ενδεικτική τιμή RQD : 0 30%) Κατάσταση βραχόμαζας : DISINTEGRATED / FAIR POOR ΑΣΒΕΣΤΟΛΙΘΟΣ ΠΛΗΡΩΣ ΑΠΟΔΟΜΗΜΕΝΟΙ Πλήρως αποδομημένη βραχόμαζα σε ασβεστολιθικά τεμάχη βράχου μέσα σε μυλωνιτικό ή αργιλικό υλικό. Μικρός έως ελάχιστος χρόνος αυτουποστήριξης της βραχόμαζας. (Ενδεικτική τιμή RQD : 0 5%) Κατάσταση βραχόμαζας : DISINTEGRATED / POOR Η αντοχή ακέραιου πετρώματος, σ c προέκυψε κυρίως από τα αποτελέσματα εργαστηριακών δοκιμών σε ανεμπόδιστη θλίψη και σημειακή φόρτιση και κυμαίνεται από 30 Mpa. Στον Πίνακα 2.1 που ακολουθεί, δίδονται συγκεντρωτικά τα αποτελέσματα της ταξινόμησης βραχόμαζας κατά GSI. Πίνακας 2.1. : Αποτελέσματα ταξινόμησης βραχόμαζας κατά GSI. 25

26 Κεφάλαιο 3 3. ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΗ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ 3.1. Αξιολόγηση γεωτεχνικών συνθηκών στην περιοχή από Χ.Θ έως Χ.Θ Γενικά στοιχεία. Ασβεστολιθικός σχηματισμός απαντήθηκε από τη Χ.Θ έως Χ.Θ της σήραγγας. Στο τμήμα αυτό έχει εκτελεσθεί η γεώτρηση ΒΠ5, όπου συναντήθηκε κρητιδικός ασβεστόλιθος. Στη συνέχεια αξιολογούνται τα αποτελέσματα της παραπάνω γεώτρησης όσον αφορά τον ασβεστόλιθο Αξιολόγηση αποτελεσμάτων εργαστηριακών δοκιμών Για τον προσδιορισμό των φυσικών και μηχανικών χαρακτηριστικών της ασβεστολιθικής βραχόμαζας εκτελέστηκαν μια σειρά από εργαστηριακές δοκιμές σε δείγματα που λήφθησαν από την γεώτρηση ΒΠ5. Στον παρακάτω πίνακα 3.1 φαίνεται το βάθος δειγματοληψιών για κάθε γεώτρηση καθώς και τα αποτελέσματα των εργαστηριακών δοκιμών που πραγματοποιήθηκαν στην ασβεστολιθική βραχομάζα. Οι δοκιμές που εκτελέστηκαν είναι: Προσδιορισμού του φαινόμενου βάρους, γ t (KN/m 3 ) αντοχή σε μοναξονική θλίψη του άρρηκτου βράχου, σ c (Mpa) αντοχή σε σημειακή φόρτιση (Point load) φόρτιση κατά γενέτειρα για τον προσδιορισμό της εφελκυστικής αντοχής, σ t (Kpa) 26

27 Κεφάλαιο 3 Πίνακας 3.1 : Αποτελέσματα εργαστηριακών δοκιμών βραχομηχανικής Αξιολόγηση αποτελεσμάτων Σύμφωνα με τον παραπάνω πίνακα το φαινόμενο βάρος της βραχόμαζας κυμαίνεται από 25,5 27,8 KN/m 3. Για τους υπολογισμούς λαμβάνεται το φαινόμενο βάρος της βραχόμαζας : γ t =26,5 (KN/m 3 ) Επιπλέον από τις δοκιμές σε ανεμπόδιστη θλίψη που εκτελέστηκαν και φαίνονται στον πίνακα 3.1 δεν λήφθησαν υπόψη κατά την αξιολόγηση, οι εξαιρετικά χαμηλές τιμές και οι υψηλές τιμές, καθώς θεωρήθηκε πως οι μεν πρώτες οφείλονται στη διαταραχή των δειγμάτων και τον τεκτονισμό που έχουν υποστεί οι ασβεστόλιθοι της περιοχής, ενώ οι δεύτερες, δεν αντιπροσωπεύουν την γενικότερη εικόνα της βραχόμαζας (μεμονωμένα υγιή τμήματα βράχου). Με βάση αυτή την εκτίμηση, ο ασβεστόλιθος παρουσιάζει μια μέση αντοχή σε μοναξονική θλίψη της τάξης των 32,40 ΜPa. Σε ότι αφορά τις δοκιμές σημειακής φόρτισης που πραγματοποιήθηκαν, ακολουθώντας την ίδια μεθοδολογία (δεν αξιολογήθηκαν οι ελάχιστες και μέγιστες τιμές (0.74, 0.82, 4.75, 4.85) προέκυψε μέση τιμή του δείκτη Ι s(50) ίση με 3,13. 27

28 Κεφάλαιο 3 Για το προσδιορισμό της ισοδύναμης αντοχής σε μοναξονική θλίψη του άρρηκτου βράχου και του διορθωμένου δείκτη σημειακής φόρτισης Ι s(50) ελήφθη υπόψη η διεθνής βιβλιογραφία. Σύμφωνα με έρευνες, έχουν προταθεί μεταξύ άλλων οι παρακάτω τιμές για το λόγο k : Forster (1983) k = 14,5 Read, Thotnton and Regan(1980) για ιζηματογενή πετρώματα k = 16 Romana (1999) για ασβεστόλιθο k = Κατόπιν αυτών, για την εκτίμηση της ισοδύναμης μοναξονικής θλίψης του βράχου επιλέχθηκε η τιμή του k = 15. Έτσι προκύπτει μέση τιμή θλιπτικής αντοχής : σ c = 15 I s(50) = 15 3,13 = 47,0 MPa Λαμβάνοντας υπόψη τις μέσες τιμές για τη θλιπτική αντοχή του άρρηκτου βράχου, όπως προέκυψαν από τις δυο παραπάνω δοκιμές εκτιμάται ότι η τιμή της κυμαίνεται : σ c = 30 50MPa. Βάσει των τριών δοκιμών κατά γενέτειρα, προέκυψε μέση εφελκυστική αντοχή της βραχόμαζας : σ t = 5,585 KPa Κατηγορίες Βραχόμαζας Η κατάταξη της βραχόμαζας σε κατηγορίες πραγματοποιήθηκε με εφαρμογή του συστήματος ταξινόμησης GSI. Η βαθμονόμηση της βραχόμαζας έγινε με βάση τις επί τόπου παρατηρήσεις υπαίθρου, την εξέταση των ασβεστολιθικών πυρήνων των γεωτρήσεων και αφού λήφθηκαν υπόψη τα αποτελέσματα των εργαστηριακών δοκιμών που εκτελέστηκαν. Σύμφωνα με όσα αναφέρθηκαν στην κεφάλαιο 2, η βαθμονόμηση βάσει του δείκτη GSI αναμένεται να κυμανθεί σε τιμές μεταξύ 18 και 60. Στην ίδια παράγραφο γίνεται αναφορά στις κατηγορίες βραχόμαζας οι οποίες διακρίνονται ως εξής : Κατηγορία Ι, GSI : Κατηγορία ΙΙ, GSI : Κατηγορία ΙΙΙ, GSI : Κατηγορία ΙV, GSI :

29 Κεφάλαιο 4 4. ΥΠΟΓΕΙΟ ΕΡΓΟ 4.1. Περιγραφή έργου Η σιδηροδρομική σήραγγα Πλατάνου της ΕΡΓΟΣΕ εκτείνεται από τη Χ.Θ ,11 έως τη Χ.Θ ,01 και έχει συνολικό μήκος 2292,90 m. Η διάνοιξη του υπογείου έργου της σιδηροδρομικής σήραγγας Πλατάνου της ΕΡΓΟΣΕ θα πραγματοποιηθεί από τη Χ.Θ ,35 έως τη Χ.Θ ,25 και θα έχει μήκος 2259,90 m. Στα στόμια εισόδου και εξόδου της σήραγγας θα πραγματοποιηθεί η κατασκευή Cut & Cover συνολικού μήκους 45,10 m. Συγκεκριμένα, στην είσοδο θα κατασκευαστεί Cut & Cover από τη Χ.Θ ,11 έως τη Χ.Θ ,35, μήκους 13,24 m ενώ αντίστοιχα στην έξοδο από τη Χ.Θ ,01 έως τη Χ.Θ ,25 μήκους 19,76 m. H ωφέλιμη ακτίνα της σιδηροδρομικής Σήραγγας είναι 6,05 m. Η θέση του έργου φαίνεται στην παρακάτω Φωτ.4.1. Φωτ.4.1. : Δορυφορική εικόνα της θέσης του έργου. 29

30 Κεφάλαιο 4 Επιπλέον, θα πραγματοποιηθεί η κατασκευή δύο σηράγγων διαφυγής συνολικού μήκους 659,72 m, εκ των οποίων 38,72 m στην περιοχή των στομίων θα κατασκευαστούν με την μέθοδο Cut & Cover. Αναλυτικά, το συνολικό μήκος της σήραγγας διαφυγής ΟΧ-1 είναι 384,72 m εκ των οποίων το υπόγειο τμήμα, διανοίγεται από τη Χ.Θ έως τη Χ.Θ και έχει μήκος 369 m, ενώ το τμήμα Cut &Cover κατασκευάζεται από τη Χ.Θ έως τη Χ.Θ ,72 m και έχει μήκος 15,72 m. Αντίστοιχα, το συνολικό μήκος της σήραγγας διαφυγής ΟΧ-2 είναι 275 m. Το υπόγειο τμήμα, διανοίγεται από τη Χ.Θ έως τη Χ.Θ και έχει μήκος 252 m, ενώ το τμήμα Cut & Cover κατασκευάζεται από τη Χ.Θ έως τη Χ.Θ και έχει μήκος 23 m. Η ωφέλιμη ακτίνα της σήραγγας διαφυγής είναι 2,70 m. Η διάνοιξη της σιδηροδρομικής σήραγγας θα πραγματοποιηθεί σε δυο κύριους σχηματισμούς: Σε νεογενείς σχηματισμούς στις ευρύτερες περιοχές των στομίων. Σε λεπτοστρωματώδεις ασβεστολιθικούς σχηματισμούς, στους οποίους θα πραγματοποιηθεί το μεγαλύτερο μέρος της διάνοιξης. Σε ασβεστόλιθο θα διανοιχθεί και το συνολικό μήκος των σηράγγων διαφυγής. Συγκεκριμένα, για την κύρια σήραγγα, η διάνοιξη σε νεογενή προβλέπεται να πραγματοποιηθεί σε συνολικό μήκος 829,90 m από τη Χ.Θ ,35 έως και από τη Χ.Θ έως τη Χ.Θ ,25.Η διάνοιξη σε ασβεστόλιθο προβλέπεται να πραγματοποιηθεί σε μήκος 1430 m από τη Χ.Θ έως τη Χ.Θ Η διάνοιξη των σηράγγων θα πραγματοποιηθεί με συμβατικά μέσα και με εφαρμογή της μεθόδου ΝΑΤΜ. Στο τμήμα των νεογενών η διάνοιξη της κύριας σήραγγας θα πραγματοποιηθεί αποκλειστικά με μηχανικά μέσα, ενώ στο τμήμα των ασβεστολίθων η διάνοιξη προβλέπεται ότι θα πραγματοποιηθεί κατά 90 95% του μήκους της με χρήση εκρηκτικών και 5 10% με μηχανικά μέσα. Στις σήραγγες διαφυγής η διάνοιξη προβλέπεται ότι θα πραγματοποιηθεί κατά 90% του μήκους τους με χρήση εκρηκτικών και 10% με μηχανικά μέσα. Τα υπερκείμενα της κύριας σήραγγας δεν ξεπερνούν τα 140 m και για τις σήραγγες διαφυγής τα 100 m. Σε ότι αφορά τα στόμια της κύριας σήραγγας, η υποστήριξη των πρανών εκσκαφής θα πραγματοποιηθεί εκτός των άλλων και με κατασκευή πασσαλοστοιχειών από οπλισμένο σκυρόδεμα. 30

31 Κεφάλαιο 4 Φωτ. 4.2 : Έξοδος κύριας σήραγγας Πλατάνου. 31

32 Κεφάλαιο 5 5. ΜΕΘΟΔΟΣ ΔΙΑΝΟΙΞΗΣ ΣΗΡΑΓΓΑΣ (Χ.Θ ΕΩΣ Χ.Θ ) 5.1 Γενικά Η συγκεκριμένη γαλαρία βρίσκεται πλησίον του οικισμού του Πλατάνου. Αποτελείται κυρίως από ασβεστόλιθο πλην της εισόδου της γαλαρίας, η οποία βρίσκεται μέσα σε μια κατολισθαίνουσα μάζα που χρήζει ιδιαίτερης προσοχής ως προς την διάνοιξή της και προς το μέτωπο εξόδου όπου επικάθεται ασύμφωνα η πρωτογενής τεφρή μάργα η οποία επικάθεται ασύμφωνα πάνω στον ασβεστόλιθο Στάδια διάνοιξης Τα τέσσερα βασικά στάδια διάνοιξης είναι: Εκσκαφή Διάνοιξη της σήραγγας Άμεση υποστήριξη τοιχωμάτων μετώπου (αγκύρια, εκτοξευμένο σκυρόδεμα, μεταλλικά πλαίσια κ.λπ.) Ενόργανη παρακολούθηση της συμπεριφοράς της περιβάλλουσας βραχόμαζας. Μόνιμη επένδυση. Εκσκαφή Διάνοιξη Ο κύκλος εργασιών που ακολουθείται κατά την φάση της διάνοιξης είναι : 1 Διαμόρφωση των μετώπων στα στόμια (είσοδος έξοδος ) γίνεται με την τοποθέτηση προπλαισίων καθώς και μέτρων προστασίας όπως φράκτες συγκράτησης για τα βραχώδη τεμάχη των στομίων. 2 Τοπογραφική χάραξη της γραμμής ελάχιστης εκσκαφής. 3 Εξόρυξη βράχου με χρήση εκρηκτικών. 32

33 Κεφάλαιο 5 Το βήμα προχώρησης κατά την διάνοιξη της σήραγγας είναι 1,5 μέτρο. Οι διαδικασίες που πραγματοποιούνται ακολουθούν παρακάτω : Διάτρηση οπών για την τοποθέτηση εκρηκτικών, η διάταξη και τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά των οποίων (μήκος, διάμετρος) εξαρτώνται από την ποιότητα της βραχομάζας και τις γενικότερες γεωλογικές. Με σκοπό τόσο τη μείωση της διατάραξης του πετρώματος και της υπερβάλλουσας εκσκαφής (υπερεκσκαφή), όσο και των παραγόμενων δονήσεων, χρησιμοποιούνται μέθοδοι ελεγχόμενης διάτρησης, καψύλλια μειωμένης ευαισθησίας και γομώσεις με ειδικές εκρηκτικές ύλες. Φωτ.5.1. : Τοποθέτηση εκρηκτικών. Έκρηξη Απομάκρυνση επισφαλών όγκων (ξεσκάρωμα), δηλαδή αφαίρεση βραχωδών τμημάτων από την οροφή και το μέτωπο της γαλαρίας, με σκοπό την διασφάλιση της ακεραιότητας του εργατικού δυναμικού που βρίσκεται μέσα στην σήραγγα, με τσάπα και άλλα μηχανικά μέσα. Απομάκρυνση των προϊόντων εκσκαφής 33

34 Κεφάλαιο 5 Γεωλογική χαρτογράφηση: Εδώ επεμβαίνει ο Γεωλόγος ο οποίος χαρτογραφεί το μέτωπο και τα τοιχώματα του βήματος εκσκαφής, ενώ στην συνέχεια γίνεται ταξινόμηση της βραχόμαζας από τον γεωλόγο βάσει κάποιων συστημάτων ταξινόμησης και στην συγκεκριμένη περίπτωση με την βοήθεια του GSI και τον προσδιορισμό των μέτρων υποστήριξης που αυτό ορίζει. 34

35 Κεφάλαιο 5 Εφαρμογή μέτρων προσωρινής άμεσης υποστήριξης Είναι τα μέτρα που εφαρμόζονται κατά την διάρκεια της διάνοιξης με απώτερο σκοπό να επιτρέψουν να διατηρηθεί το άνοιγμα με σταθερή διατομή, με το ζητούμενο συντελεστή ασφάλειας και να αποφευχθεί η σύγκλιση των τοιχωμάτων. Διακρίνονται σε: Εκτοξευμένο σκυρόδεμα : τοποθετείται αμέσως μετά την χαρτογράφηση του μετώπου με την βοήθεια αέρα υπό πίεση οπότε και επιστρώνεται με υψηλή ταχύτητα στα βραχώδη τεμάχη του εσωτερικού της σήραγγας. Παρασκευάζεται σαν ξηρό μίγμα με προσθήκη νερού στο στόμιο της εκτόξευσης και είναι γνωστό με το όνομα gunite. τέλος η αντοχή και η πλαστιμότητα αυξάνεται με την προσθήκη μεταλλικών ινών που δρουν σαν οπλισμός. Φωτ. 5.2 : Επίστρωση εκτοξευμένου σκυροδέματος. 35

36 Κεφάλαιο 5 Μεταλλικά πλαίσια : Στην συνέχεια τοποθετούνται τα μεταλλικά πλαίσια τα οποία υπάγονται στα παθητικά μέτρα υποστήριξης δηλαδή στα μέτρα που αναλαμβάνουν φορτία μετά την εκδήλωση μετακινήσεων. Τα μεταλλικά πλαίσια διαιρούνται σε εύκαμπτα και άκαμπτα ενώ θεωρούνται αποτελεσματικά σε συνθήκες υψηλών τάσεων και έντονα παραμορφωμένων πετρωμάτων. Αποτελούνται από πέντε τμήματα και τοποθετούνται με την βοήθεια ανυψωτικού μηχανήματος. Και μεταξύ των πλαισίων στο κενό χώρο τοποθετήθηκε εκτοξευμένο σκυρόδεμα. Στις παρακάτω φωτογραφίες φαίνεται η τοποθέτηση μεταλλικών πλαισίων. Φωτ : Τοποθέτηση μεταλλικών πλαισίων. 36

37 Κεφάλαιο 5 Φωτ. 5.4.: Τοποθέτηση μεταλλικών πλαισίων. 37

38 Κεφάλαιο 5 Αγκύρια : Κάθε πέντε μεταλλικά πλαίσια που τοποθετούνται γίνεται επιστροφήστο πρώτο πλαίσιο και τοποθέτηση αγκυρίων. Τα αγκύρια βράχου, όπως είναι το πλήρες όνομα τους, χωρίζονται σε α) ενεργητικού τύπου αγκύρια ή προεντεταμένα και σε β) παθητικού τύπου αγκύρια. Τα αγκύρια που χρησιμοποιήθηκαν είναι παθητικού τύπου και συγκεκριμένα αγκύρια τριβής (swelllex), άρα αναλαμβάνουν φορτία μετά την εκδήλωση μετακινήσεων στην περιβάλλουσα βραχόμαζα. Τα αγκύρια τύπoυ swellex είναι άμεσης πρόσφυσης που αποτελούνται από έναν υψηλής αντοχής χαλύβδινο σωλήνα κλειστό στο ένα άκρο. Έχει αρχική διάμετρο mm ώστε να μπορεί να διέρχεται από οπή mm. Τα αγκύρια εισέρχονται σε οπές και ενεργοποιούνται με εισπίεση νερού (πίεση περίπου 30Mpa) που προκαλεί διόγκωση του πτυχωμένου σωλήνα προσαρμόζοντας τον στο σχήμα της οπής. Σχήμα 5.1. : Λειτουργία αγκυρίου τύπου Swellex. 38

39 Κεφάλαιο 5 Φωτ. 5.5.: Παθητικού τύπου αγκύρια (Swellex) 39

40 Κεφάλαιο 5 Μεταλλικό πλέγμα : Στην συνέχεια τοποθετείται το μεταλλικό πλέγμα το οποίο πακτώνεται με τις πλάκες έδρασης των αγκυρίων και χρησιμεύει στην αποφυγή των καταπτώσεων. Φωτ. 5.6.: Μεταλλικό πλέγμα. 40

41 Κεφάλαιο 5 Τελική επένδυση Προτελευταίο βήμα είναι μια επιπλέον επίστρωση άοπλου αυτή την φορά σκυροδέματος όπως φαίνεται στην φωτ Αφού το στόμιο της εισόδου και το στόμιο της εξόδου ενωθούν τότε ξεκινά η δεύτερη φάση εκσκαφής που αναφέρεται στην δημιουργία ενός παραλληλογράμμου που ονομάζεται δάπεδο. Εν συνεχεία τοποθετείται γεωμεμβράνη για την διασφάλιση της στεγανότητας του εσωτερικού της σήραγγας. Η τελική επένδυση κατασκευάζεται από οπλισμένο σκυρόδεμα, έκχυτο επιτόπου, στην τελική φάση κατασκευής, μετά την ολοκλήρωση της διάνοιξης και της άμεσης υποστήριξης του συνόλου του μήκους της σήραγγας και αφού πρακτικά έχουν ολοκληρωθεί οι μετακινήσεις παραμορφώσεις στη βραχομάζα και έχει επέλθει ισορροπία των επιτόπου τάσεων. Φωτ. 5.8.: Τελική επίστρωση άοπλου σκυροδέματος. 41

42 Κεφάλαιο 5 Ενόργανη παρακολούθηση Απαιτείται συστηματική παρακολούθηση της συμπεριφοράς της βραχόμαζας κατά τη διάρκεια της κατασκευής και μετέπειτα, ώστε να διαπιστώνεται η επάρκεια των μέτρων άμεσης υποστήριξης και τελικής επένδυσης. Συνήθως μετρώνται : Μετακινήσεις κυρίως στα τοιχώματα της σήραγγας τόσο μέσα στην περιβάλλουσα βραχομάζα όσο και στην επιφάνεια του εδάφους. Αναφέρονται σαν μετρήσεις σύγκλισης των τοιχωμάτων. Περιλαμβάνουν την εγκατάσταση ακίδων σύγκλισης χωροστάθμισης που τοποθετούνται στα τοιχώματα και συγκεκριμένα στην εσωτερική επιφάνεια του εκτοξευόμενου σκυροδέματος, οι συντεταγμένες των οποίων μετρώνται σε τακτά χρονικά διαστήματα με τη χρήση τοπογραφικού οργάνου. Φωτ. 5.7.: Ακίδες σύγκλισης χωροστάθμισης. 42

43 Κεφάλαιο 5 Δυνάμεις και πιέσεις που κυρίως αναπτύσσονται πάνω στα πλαίσια, στο εκτοξευμένο σκυρόδεμα και τα αγκύρια. Χρησιμοποιούνται συνήθως διαφόρων τύπων μηκυνσιόμετρα, τα οποία τοποθετούνται μέσα σε οπή γεώτρησης που διανοίγεται για το σκοπό αυτό μέσα στην σήραγγα. Τα πλέον συνηθισμένου τύπου είναι των πολλαπλών σημείων αγκύρωσης με μεταλλικές ράβδους τα οποία αγκυρώνονται σε διαφορετικές στάθμες μέσα στη βραχομάζα, οπότε μετριόνται οι μετακινήσεις των σημείων πάκτωσης των ράβδων ως προς το τοίχωμα της σήραγγας. 43

44 Κεφάλαιο 6 6. ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΔΟΚΙΜΕΣ 6.1. Προσδιορισμός πορώδους, λόγου κενών, ξηρής πυκνότητας και υγρού φαινόμενου βάρους. (με την μέθοδο της άνωσης) Η δοκιμή έχει σαν σκοπό τον προσδιορισμό του πορώδους (n) και του λόγου κενών (e) σε δοκίμια πετρώματος ακανόνιστου σχήματος. Επίσης είναι δυνατός ο υπολογισμός της ξηρής πυκνότητας (p d ) καθώς επίσης και της υγρής πυκνότητας (p sat ). Για την εκτέλεση της δοκιμής απαιτείται ο εξής εξοπλισμός : Φούρνος που διατηρεί σταθερή θερμοκρασία στους 105 ± 5 o C, Δοχείο από μη διαβρώσιμο υλικό με αεροστεγές πώμα, Ξηραντήρας, Ζυγός ακριβείας 0,01 gr, Ένα συρμάτινο καλάθι με κατάλληλο σύστημα ανάρτησης από το κέντρο του δίσκου του ζυγού, Ένα δοχείο για τη βύθιση του συρμάτινου καλαθιού στο νερό. Εκτέλεση Δοκιμής-Υπολογισμοί 1. Ένα δείγμα πετρώματος, από 10 τουλάχιστον τεμάχια ακανόνιστου σχήματος, που το καθένα έχει μάζα μεγαλύτερη των 50 gr ξεπλένεται για την απομάκρυνση της σκόνης. Στη συνέχεια το δείγμα παραμένει για μία (1) ώρα βυθισμένο στο νερό μέσα σε ένα δοχείο για να υποστεί κορεσμό. 2. Η δείγμα ανακινείται περιοδικά για την απελευθέρωση των φυσαλίδων του αέρα. 3. Απομακρύνεται το δείγμα από το δοχείο και τοποθετείται στο συρμάτινο καλάθι, που είναι αναρτημένο από το κέντρο του δίσκου του ζυγού και βυθίζεται στο νερό μέσα στο ειδικό δοχείο. Προσδιορίζεται η μάζα του εμβαπτισμένου δείγματος (M sub ) με ακρίβεια 0.1 gr σαν διαφορά μαζών : (Δείγμα + Καλάθι) μείον καλάθι. 4. Καθαρίζεται το δοχείο με το πώμα και προσδιορίζεται η μάζα του (Α). 44

45 Κεφάλαιο 6 5..Αφού σφουγγισθούν τα τεμάχια του δείγματος με ένα υγρό πανί επιφανειακά, με προσοχή ώστε να απομακρυνθεί μόνο το νερό και όχι κάποιο χαλαρό κομμάτι πετρώματος, τοποθετούνται στο δοχείο, σφραγίζονται με το πώμα και υπολογίζεται η μάζα τους (Β). 6. Στη συνέχεια αποσφραγίζεται το δοχείο και τοποθετείται στο φούρνο σε θερμοκρασία 105 ± 5 ο C για 24 ώρες. Μετά την ξήρανση του δείγματος σφραγίζεται το δοχείο και τοποθετείται στον ξηραντήρα για 1 ώρα και προσδιορίζουμε τη μάζα (C) του δοχείου με το ξηρό δείγμα. Το πορώδες (n) και ο λόγος κενών (e) υπολογίζονται από τις σχέσεις : n = Vu Vt 100 Vu e = Vs Για τον υπολογισμό των παραπάνω είναι απαραίτητη η εκτίμηση των εξής : Όγκος δείγματος, Vt = M sat M sub ρ w Όγκος στερεού, Vs = V t V u Όγκος πόρων, Vu = M sat M s ρ w όπου, ρ w = 1gr/cm 3 (πυκνότητα του νερού) M sat = B A (Μάζα υγρού δείγματος) M s = C A (Μάζα ξηρού δείγματος) M sub = Μάζα εμβαπτισμένου δείγματος Επίσης μπορούν να υπολογιστούν οι παρακάτω φυσικές παράμετροι : Ξηρή πυκνότητα, ρd = M s V t Υγρή πυκνότητα, ρsat = M sat V u ρ w V t 45

46 Κεφάλαιο Προσδιορισμός σκληρότητας με τη χρήση του σφυριού Schmidt (τύπου L) Η δοκιμή αυτή έχει σαν σκοπό τον καθορισμό της σκληρότητας δειγμάτων πετρώματος με την χρήση του σφυριού αναπήδησης Schmidt τύπου L και επίσης είναι δυνατή η εκτίμηση της αντοχής τους σε ανεμπόδιστη θλίψη. Εκτέλεση δοκιμής Υπολογισμοί Το σφυρί Schmidt τύπου L είναι ελαφρού και μπορεί να χρησιμοποιηθεί το ίδιο καλά στο εργαστήριο όσο και στην ύπαιθρο. Η ενέργεια κρούσης του είναι 0.74 Ν και είναι εφοδιασμένο με κλίμακα ενδείξεων των τιμών αναπήδησης που αντιστοιχούν στη σκληρότητα του πετρώματος. Για την εξέταση στο εργαστήριο κυλινδρικών δοκιμίων πετρώματος απαιτείται ειδική μεταλλική βάση βάρους 20 kg περίπου στη οποία είναι χαραγμένη αυλακωτή τομή σχήματος U ή V για τη συγκράτηση του δοκιμίου. Στη Φωτ.6.1 φαίνεται η εκτέλεση της δοκιμής με το σφυρί Schmidt. Φωτ.6.1. Εκτέλεση δοκιμής σκληρότητας πετρώματος με το σφυρί Schmidt τύπου L στο εργαστήριο. Το εξεταζόμενο στο εργαστήριο δοκίμιο, πρέπει να είναι ορθού κυλινδρικού σχήματος (πυρήνας γεώτρησης) με διάμετρο μεγαλύτερη των 6 cm. Στη περίπτωση που το σχήμα του δοκιμίου είναι διαφορετικό πρέπει να αναφέρεται στο έντυπο δοκιμής. 46

47 Κεφάλαιο 6 Η επιφάνεια του δοκιμίου πρέπει να είναι λεία και καθαρή χωρίς μικρορωγμές ή άλλες ασυνέχειες μέχρι βάθους 6 cm τουλάχιστον. Στην ύπαιθρο η επιλογή των θέσεων δοκιμής πρέπει να γίνεται με προσοχή, ώστε τα αποτελέσματα των δοκιμών να αντιστοιχούν στο σύνολο της βραχόμαζας ή της εξεταζόμενης επιφάνειας ασυνέχειας. Το σφυρί χρησιμοποιείται σε θέση οριζόντια,κατακόρυφη θέση με το έμβολο προς τα κάτω, ενώ για κάθε άλλο προσανατολισμό χρησιμοποιούνται οι καμπύλες διόρθωσης του κατασκευαστή. Η διεύθυνση καθώς επίσης και οι διορθωμένες τιμές αναγράφονται στο ειδικό έντυπο της δοκιμής. Επίσης στο έντυπο αναγράφονται οι διαστάσεις του δοκιμίου, δίμετρος (D), ύψους (H) καθώς και το βάρος (W) για τον προσδιορισμό της ξηρής πυκνότητας του (p d ) με τη γεωμετρική μέθοδο. Για κάθε δοκίμιο λαμβάνονται τουλάχιστον είκοσι (20) μετρήσεις αναπήδησης, από τις οποίες οι 10 με τις χαμηλότερες τιμές απορρίπτονται και απο τις υπόλοιπες 10 υπολογίζεται ο μέσος αριθμός των κρούσεων (SHV) που αναγράφονται στο έντυπο της δοκιμής. Το έμβολο του σφυριού πιέζεται σταθερά πάνω στην επιφάνεια του δείγματος, μέχρι να απελευθερωθεί το ελατήριο κρούσης και να ακουστή ο χαρακτηριστικός ήχος. Η ένδειξη σκληρότητας διαβάζεται στη βαθμονομημένη κλίμακα που υπάρχει στο κυρίως σώμα του σφυριού, ενώ κάθε κρούση που θα επιφέρει θραύση πρέπει να απορρίπτεται. Στην περίπτωση που τα πετρώματα είναι πολύ σκληρά ή πολύ μαλακά, η μέθοδος έχει περιορισμένη εφαρμογή. Στο έντυπο της δοκιμής θα πρέπει να αναφέρονται επίσης: Η προέλευση του δοκιμίου (έργο, γεώτρηση, βάθος) Πετρογραφική περιγραφή Προσανατολισμός του άξονα του σφυριού Η δοκιμή αυτή αποτελεί μια απλή μέθοδο για τον έμμεσο προσδιορισμό της αντοχής του πετρώματος σε ανεμπόδιστη θλίψη. Ο μέσος όρος από τις μετρήσεις αναπήδησης σε συνδυασμό με την ξηρή πυκνότητα του πετρώματος δίνει έμμεσα την αντοχή σε ανεμπόδιστη θλίψη (σ c ), όπως φαίνεται στο διάγραμμα του σχήματος

48 Κεφάλαιο 6 Σχήμα 6.1. Διάγραμμα υπολογισμού της αντοχής σε ανεμπόδιστη θλίψη του ακέραιου πετρώματος με βάση το μέσο όρο των μετρήσεων σκληρότητας (SHV) και της πυκνότητας του (p d ) (DEERE and MILER, 1966). 48

49 Κεφάλαιο 6 Η εκτέλεση της δοκιμής δεν συνιστάται για πετρώματα: Που παρουσιάζουν πυκνά κατανεμημένες μικροασυνέχειες, Μαλακά στα οποία η κρούση προκαλεί τοπικές παραμορφώσεις (βαθουλώματα), Κλαστικά ( λατυποπαγή, κροκαλοπαγή ) που αποτελούνται από αδρομερή υλικά με σχετικά μαλακή συνδετική ύλη, Μεταμορφωμένα με σχιστότητα που παρουσιάζει πολύπλοκη δομή (μικροπτυχώσεις). Που έχουν υποστεί κατάκλαση, ανακρυστάλλωση και παρουσιάζουν επιφάνειες ασυνεχειών με δευτερογενές υλικό πλήρωσης. Πολλές φορές σε αποτελέσματα δειγματοληπτικών γεωτρήσεων ( γεωτεχνικές τομές γεωτρήσεων ), ενδείκνυται η χρησιμοποίηση του μέσου όρου (SHV) της σκληρότητας στα βραχώδη δείγματα, χωρίς να γίνεται αναφορά στην εκτιμούμενη αντοχή τους. Η παρουσίαση των αποτελεσμάτων γίνεται σε διάγραμμα σε σχέση πάντα με το βάθος. Πιν.6.1 Ταξινόμηση ακέραιου πετρώματος με βάση τη σκληρότητα του 49

50 Κεφάλαιο Προσδιορισμός του δείκτη σημειακής φόρτισης ( Point Load index ) Η δοκιμή σημειακής φόρτισης είναι μια απλή δοκιμή που έχει σαν σκοπό την ταξινόμηση του ακέραιου πετρώματος από πλευράς αντοχής, καθώς επίσης και τον έμμεσο προσδιορισμό της αντοχής σε μοναξονική θλίψη. Η δοκιμή γίνεται συνήθως στο εργαστήριο αλλά και επιτόπου του έργου, λόγω της σχετικά εύκολης μεταφοράς της ειδικής συσκευής που χρησιμοποιείται. Η αντοχή του πετρώματος μετριέται με την εφαρμογή μιας αντιδιαμετρικά ασκούμενης δύναμης από τα δύο κωνικά άκρα της ειδικής συσκευής ( Φωτ. 6.2 ) και προσδιορίζεται ο δείκτης σημειακής φόρτισης (I s ). Συσκευές σημειακής φόρτισης υπάρχουν δύο κυρίως τύπων ( Φωτ.6.3 και 6.4 ) και αποτελούνται από ένα μεταλλικό πλαίσιο, δυο μεταλλικές πλάκες που φέρουν κωνικά άκρα 60 0 με ακτίνα καμπυλότητας 5 mm, μια χειροκίνητη υδραυλική αντλία για την επιβολή της πίεσης, ένα έμβολο για τη μετακίνηση της μίας πλάκας και ένα ή δύο μανόμετρα για τη μέτρηση της πίεσης του εμβόλου ή του επιβαλλόμενου φορτίου. Φωτ.6.2. Λεπτομέρεια από συσκευή σημειακής φόρτισης (εφαρμογή στο βραχώδες δοκίμιο αντιδιαμετρικά ασκούμενης δύναμης από τα κωνικά άκρα). 50

51 Κεφάλαιο 6 Φωτ.6.3. Συσκευή σημειακής φόρτισης. Φωτ. 6.4 Συσκευή σημειακής φόρτισης 51

52 Κεφάλαιο 6 Εκτέλεση δοκιμής Υπολογισμοί Για την εκτέλεση της δοκιμής χρησιμοποιούνται συνήθως κυλινδρικά δοκίμια του πετρώματος για διαμετρική ή αξονική φόρτιση, αλλά είναι δυνατό να χρησιμοποιηθούν και δοκίμια σε μορφή κύβου ή ακόμα και σε ακανόνιστη μορφή. Βασική προϋπόθεση για τη δοκιμή κάποιου συγκεκριμένου είδους ( δηλαδή διαμετρική, αξονική ή σε ακανόνιστο δείγμα ) είναι να ικανοποιούνται οι σχέσεις μεταξύ της απόστασης των κωνικών άκρων ( D ), του μήκους ( L ) και της χαρακτηριστικής διάστασης ( W ) του δοκιμίου που φαίνονται στο Σχήμα 6.2. Σχήμα 6.2. Σχέσεις μεταξύ των διαστάσεων του δείγματος για τα διάφορα είδη των δοκιμίων: (α) Διαμετρική δοκιμή, (β) Αξονική δοκιμή, (γ) Δοκιμή σε ακανόνιστης μορφής δείγματα, (δ) Δοκιμή σε μορφή κύβου δείγμα (ISRM, 1985). 52

53 Κεφάλαιο 6 Το δοκίμιο τοποθετείται μεταξύ των κωνικών άκρων, ώστε η φόρτιση να γίνεται στο μέσο μήκος του δοκιμίου και κατά τη διάμετρο του. Η επιβολή του φορτίου πρέπει να γίνεται βαθμιαία και με σταθερή ταχύτητα μέχρι τη θραύση του δοκιμίου. Το φορτίο θραύσης σημειώνεται στο δελτίο δοκιμής. Με την εκτέλεση της δοκιμής υπολογίζεται ο δείκτης σημειακής φόρτισης I s (Point Load Index), που είναι ο λόγος του φορτίου θραύσης ( P ) προς το τετράγωνο της ισοδύναμης διάστασης ( D e ). Is = P De² Όπου: P σε N, De σε mm οπότε και Is σε MPa. Η ισοδύναμη διάσταση ή διάμετρος ( D e ) για διαμετρική δοκιμή είναι ίση με την απόσταση D ( διάμετρος δοκιμίου ). Στους άλλους τύπους δοκιμίων η ισοδύναμη διάσταση D e δίνεται από τη σχέση: De² = 4 D W π Όπου οι διαστάσεις D και W σε mm. Στο δελτίο της δοκιμής αναγράφονται: στοιχεία του έργου, ο αριθμός γεωτρήσεων, το βάθος, ο τύπος της δοκιμής, η απόσταση D των κωνικών άκρων σε mm, η χαρακτηριστική διάσταση ( W ) σε mm, το φορτίο θραύσης (P) σε Ν και διάφορες παρατηρήσεις σχετικά με τη θραύση. Ο δείκτης σημειακής φόρτισης I S μεταβάλλεται ανάλογα με την ισοδύναμη διάμετρο του δοκιμίου (D e ). Για τον λόγο αυτόν απαιτείται να γίνει διόρθωση του δείκτη αυτού κι η εύρεση ενός ανοιγμένου δείκτη σημειακής φόρτισης που θα αναφέρεται σε μια τυποποιημένη διάμετρο δοκιμίου. Ο νέος αυτός δείκτης I S(50) καλείται ανοιγμένος δείκτης σημειακής φόρτισης και αναφέρεται σε διαμετρική δοκιμή με τυποποιημένη διάμετρο δοκιμίου D=50mm. Ο δείκτης I S(50) υπολογίζεται από την σχέση: I S(50) =F*I S Όπου F είναι ένας συντελεστής διόρθωσης που εκτιμάται από την σχέση: 53

54 Κεφάλαιο 6 F = 0,45 τελικά, ι s(50) = 0,45 I s Ο ανοιγμένος δείκτης I S(50) εκφράζεται επίσης σε MPa. Η αξιοπιστία εκτέλεσης της δοκιμής εξαρτάται από το είδος της θραύσης των δοκιμίων. Η θραύση γενικά πρέπει να γίνει κατά μήκος των δύο αιχμών της συσκευής όπως φαίνεται στο σχήμα. Θα πρέπει να τονιστεί ότι η δοκιμή αυτή, δίνει αξιόπιστα αποτελέσματα για D μεγαλύτερο των 42mm. Γενικά η διαμετρική δοκιμή είναι περισσότερο αξιόπιστη σε σχέση με την αξονική και την δοκιμή σε ακανόνιστο η κυβικού σχήματος δείγμα. Τα αποτελέσματα της δοκιμής μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ταξινόμηση των πετρωμάτων ως προς την αντοχή τους με βάση των πίνακα. Η αντοχή σε μοναξονική θλίψη (σ c ) συνδέεται με τον ανοιγμένο δείκτη σημειακής φόρτισης I S(50) με την σχέση σ c = Κ I s(50) Η τιμή του Κ είναι 24 για δοκίμια διαμέτρου ΝΧ(54mm) (ISRM, 1981) αλλά νεότερες έρευνες έχουν δείξει ότι η τιμή του Κ μεταβάλλεται σημαντικά ανάλογα με το είδος του πετρώματος, τον βαθμό διαγέννεσης, την αποσάθρωση κλπ. Στον πίνακα δίνονται διάφορες τιμές του Κ από την διεθνή βιβλιογραφία. Είναι αναγκαίο για κάθε είδος πετρώματος σε συγκεκριμένη θέση να υπολογίζεται το Κ στατιστικά, με την εκτέλεση δοκιμών σημειακής φόρτισης και ομοαξονικής θλίψης και την διατύπωση αντίστοιχης εμπειρικής σχέσης. Με την δοκιμή σημειακής φόρτισης υπολογίζεται και ο δείκτης ανισοτροπίας αντοχής, που ορίζεται σαν ο λόγος της μέσης τιμής του I S(50) που μετριέται κάθετα στο επίπεδο αδυναμίας του βραχώδους υλικού (π.χ. σχιστότητα), προς αυτό που μετριέται παράλληλα. Για θετικά ισότροπο πέτρωμα, ο δείκτης I α(50) έχει τιμές περίπου ένα και υψηλότερες όταν γίνεται ανισότροπο. 54

55 Κεφάλαιο 7 7. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΩΝ ΔΟΚΙΜΩΝ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ 7.1. Αποτελέσματα εργαστηριακών δοκιμών Από την σήραγγα του Πλατάνου, όπου ήταν και η περιοχή μελέτης πάρθηκαν 16 δείγματα ασβεστόλιθου σε συγκεκριμένες χιλιομετρικές θέσης και μέτωπα. Η εργαστηριακές δοκιμές που έλαβαν μέρος για τα συγκεκριμένα δείγματα ήταν: Προσδιορισμός πορώδους, λόγου κενών, ξηρής πυκνότητας και υγρού φαινόμενου βάρους. (με την μέθοδο της άνωσης) Προσδιορισμός σκληρότητας με τη χρήση του σφυριού Schmidt (τύπου L) Προσδιορισμός του δείκτη σημειακής φόρτισης ( Point Load index ) Από τις δοκιμές που έγινα προέκυψαν τα παρακάτω αποτελέσματα και οι πίνακες. Πίνακας 7.1. Συγκεντρωτικά αποτελέσματα Σημειακής φόρτισης (Point Load). Χ.Θ Α.Δ ΤΥΠΟΣ ΔΟΚΙΜΗΣ ΑΠΟΣΤΑΣΗ ΑΚΜΩΝ D ΙΣΟΔΥΝΑΜΗ ΔΙΑΣΤ.De (mm) ΦΟΡΤΙΟ ΘΡΑΥΣΕΩΣ (kn) ΔΕΙΚΤΗΣ IS (MPA) IS= P/DE 2 ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ ΔΙΟΡΘΩΣΗΣ (F) IS(50) ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΣ ΑΝΤΟΧΗΣ ΚΑΤΑ BIENIAWSKI (1974) i 56,1 85, ,72 1,275 3,468 Μέσης i 62,3 96,57 14,9 1,6 1,345 2,152 Μέσης i 38 54, ,04 1,041 4,206 Υψηλής i 48 83, ,89 1,259 3,639 Μέσης i 54,7 91, ,92 1,313 2,521 Μέσης i ,58 17,3 1,32 1,453 1,918 Χαμηλής i 38 73,16 9,5 1,78 1,187 2,113 Μέσης i 49 79, ,35 1,236 2,905 Μέσης i 57 86,7 12,8 1,71 1,282 2,193 Μέσης i 65 92,8 8 0,93 1,321 1,229 Χαμηλής i 40 76, ,73 1,209 2,092 Μέσης i 71,4 107, ,34 1,412 3,305 Μέσης i 60 83, ,263 2,526 Μέσης i 51 79,31 15,5 2,47 1,231 3,041 Μέσης i 43 68, ,18 1,155 3,673 Μέσης i 72 98,44 27,5 2,84 1,357 3,854 Μέσης 55