Α Ρ Ι Σ Τ Ο Τ Ε Λ Ε Ι Ο Π Α Ν Ε Π Ι Σ Τ Η Μ Ι Ο Θ Ε Σ Σ Α Λ Ο Ν Ι Κ Η Σ

Transcript

1 Α Ρ Ι Σ Τ Ο Τ Ε Λ Ε Ι Ο Π Α Ν Ε Π Ι Σ Τ Η Μ Ι Ο Θ Ε Σ Σ Α Λ Ο Ν Ι Κ Η Σ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΜΑΘΗΜΑ: ΤΕΧΝΙΚΗ ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΕΞΑΜΗΝΟ: 7 ο ΔΙΔΑΣΚΟΝΤΕΣ: Β. ΧΡΗΣΤΑΡΑΣ, Καθηγητής Β. ΜΑΡΙΝΟΣ, Αν.Καθηγητής 4η ΑΣΚΗΣΗ: ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ ΦΟΙΤΗΤΗ:..... ΗΜ/ΝΙΑ:. Τίτλος άσκησης: Μονοαξονική θλιπτική αντοχή άρρηκτου βράχου UCS. Μέτρο παραμορφωσιμότητας E. Διατμητική αντοχή Βράχου-Βραχομάζας - Εκτίμηση συνοχής και γωνίας τριβής από το κριτήριο αστοχίας Hoek-Brown. Γεωτεχνικές ταξινομήσεις Ταξινόμηση GSI. Άσκηση Α (Ιδιότητες άρρηκτου βράχου) Οι Hoek and Brown (1980) εισήγαγαν το εξής εμπειρικό κριτήριο για αστοχία σε άρρηκτο (άθικτο) βράχο: σ 3 1 σ3 σci mi 1 σci όπου: σ 1 είναι η μέγιστη κύρια τάση στη θραύση σ 3 είναι η ελάχιστη κύρια τάση στη θραύση σ c είναι η αντοχή μονοαξονικής θλίψης στον άρρηκτο (άθικτο) βράχο m i είναι μια σταθερά του υλικού για τον άρρηκτο βράχο Σε μια σειρά από δοκιμές τριαξονικής συμπίεσης σε ξηρά δείγματα περιδοτίτη, οι κύριες τάσεις κατά την αστοχία ήταν οι ακόλουθες: Αριθ. Πειράματος σ 3 (MPα) σ 1 (MPα) Ζητούνται i. Προσδιορίστε τις παραμέτρους διατμητικής αντοχής c και φ του άρρηκτου βράχου. ii. Δεχόμενοι ότι η αντοχή σε μονοαξονική θλίψη ενός συνήθους περιδοτίτη είναι 150 MPα, προσδιορίστε την τιμή του m i με βάση το κριτήριο Hoek και Brown για τον περιδοτίτη της άσκησης αυτής και για σ 1 = 330 MPα και σ 3 = 30 MPα. Τι μπορείτε να συμπεράνετε για τον περιδοτίτη αυτόν; σ 0.5

2 Άσκηση Β (Ταξινόμηση Βραχομάζας - Ιδιότητες βραχομάζας) Βαθμονομείστε την βραχομάζα, στις 4 εμφανίσεις της, με βάση το GSI, σύμφωνα με τον συνημμένο πίνακα (Hoek and Marinos 2000). α/α Βραχομάζα Φωτ.1 Βραχομάζα Φωτ.2 Βραχομάζα Φωτ.3 Κατάσταση ασυνεχειών Οι επιφάνειες των ασυνεχειών είναι πολύ τραχείες έως τραχείες Οι επιφάνειες των ασυνεχειών είναι τραχείες έως λείες Βραχομάζα Φωτ.4 Οι επιφάνειες των ασυνεχειών είναι λείες Βραχομάζα Φωτ. 1 (Άσκηση Β)

3 Βραχομάζα Φωτ. 2 (Άσκηση Β) Βραχομάζα Φωτ. 3 (Άσκηση Β) 4α Βραχομάζα Φωτ. 4 (Άσκηση Β) 4β

4 Άσκηση Γ (Ταξινόμηση Βραχόμαζας Διατμητική αντοχή βραχομάζας) Στην περιοχή των πέντε γεωλογικών εμφανίσεων, που απεικονίζουν οι σχετικές φωτογραφίες, πρόκειται να διανοιχθεί σήραγγα σε βάθος 100m. Τα πετρώματα στην περιοχή είναι ασβεστόλιθος, ιλυόλιθος, ψαμμίτης και γνεύσιος. Για την γεωτεχνική μελέτη της σήραγγας είναι απαραίτητη η γνώση του μοντέλου της βραχομάζας, δηλαδή οι μηχανισμοί αστοχίας και οι παράμετροι σχεδιασμού των μέτρων άμεσης υποστήριξης. Ζητούνται 1. Βαθμονομείστε την βραχομάζα, στις 5 εμφανίσεις της, με βάση το GSI, σύμφωνα με τον συνημμένο πίνακα. α/α Κατάσταση ασυνεχειών Βραχομάζα Οι επιφάνειες των ασυνεχειών είναι τραχείες ελάχιστα αποσαθρωμένες Σχηματισμού 1 Βραχομάζα Οι επιφάνειες των ασυνεχειών είναι λείες έως ολισθηρές Σχηματισμού 2 Βραχομάζα Οι επιφάνειες των ασυνεχειών είναι λείες και μετρίως αποσαθρωμένες. Σχηματισμού 3 Βραχομάζα Οι επιφάνειες των ασυνεχειών είναι τραχείες χωρίς αποσάθρωση. Σχηματισμού 4 Βραχομάζα Οι επιφάνειες των ασυνεχειών είναι από τραχείες έως λείες ενώ κάποιες με υλικό Σχηματισμού 5 πλήρωσης Σημείωση 1: Τα αποτελέσματα των ταξινομήσεων παρουσιάστε τα ομαδοποιημένα σε πίνακα και οπωσδήποτε πάνω στο διάγραμμα του GSI με προβολές στα αντίστοιχα πεδία (βλέπε παράδειγμα στο βοηθητικό φυλλάδιο της άσκησης). 2. Σε ποιούς από τους παραπάνω τύπους βραχομάζας εκτιμάτε (πιθανότερα) ότι στο βάθος το GSI μπορεί να αλλάζει και γιατί (δηλαδή αν μπορεί να βελτιωθεί η δομή ή η ποιότητα των ασυνεχειών με το βάθος); 3. Εφαρμόστε το κριτήριο Hoek and Brown (2002) για τις πέντε βραχομάζες ξεχωριστά και υπολογίστε τις παραμέτρους αντοχής c και φ για κάθε περίπτωση. Αν το κάνετε γραφικά λάβετε υπόψη τις περιπτώσεις των σ 3 = 150 KPa και σ 3 = 350 KPa. Προτεινόμενη μέθοδος: Η πρόσφατη επίλυση του κριτηρίου Hoek and Brown γίνεται και με το πρόγραμμα Rocdata ( Πρέπει να ανοίξετε το πρόγραμμα Rocdata για να λύσετε το ερώτημα 3. Οδηγίες για να βρείτε το πρόγραμμα αυτό και να το «τρέξετε» δίνονται στο e-learning σε σχετική ανακοίνωση με τίτλο: Επίλυση κριτηρίου Hoek and Brown. Το ειδικό βάρος του ασβεστόλιθου και ψαμμίτη είναι 0,026 MN/m 3, του ιλυολίθου 0,024 MN/m 3 και του γνευσίου 0,027 MN/m 3. Δίνεται ότι η μονοαξονική αντοχή σε θλίψη σ ci του ασβεστολίθου είναι 80 MPa, του ψαμμίτη 45 MPa, του ιλυολίθου 25 MPa και του γνευσίου 200 MPa. Να ληφθεί η τιμή D για βραχομάζα χωρίς διαταραχή κατά την εκσκαφή της (D=0). Η επίλυση γίνεται από τις παρακάτω εξισώσεις. (m s) ' ' ' ci b ci Κριτήριο αστοχίας Hoek & Brown για βραχομάζα a

5 Όπου τα m b, s και α δίνονται από τις σχέσεις: GSI 100 mb mi exp( ) 28 14D GSI -100 s= exp( 9-3D ) 1 1 / / 3 ( e GSI e ) Στη συνέχεια υπολογίστε για κάθε βραχομάζα το μέτρο παραμορφωσιμότητας E m από τη σχέση του Hoek et al (2002): E m ( GPa) (1 D ) 2 ( MPa) ci ( GSI 10) / 40 Όπου, D είναι συντελεστής που εξαρτάται από το βαθμό διαταραχής της βραχομάζας ανάλογα με τη ποιότητα εκσκαφής. Σημείωση 2: Τα αποτελέσματα των ερωτημάτων 3 (Αντοχή: συνοχή c και γωνία τριβής φ ο ) και 4 (μέτρο παραμορφωσιμότητας Ε) παρουσιάστε τα ομαδοποιημένα σε πίνακα. Βραχομάζα σχηματισμού 1 (Άσκηση Γ)

6 Βραχομάζα σχηματισμού 2 (Άσκηση Γ) Βραχομάζα σχηματισμού 3 (Άσκηση Γ)

7 Βραχομάζα σχηματισμού 4 (Άσκηση Γ) Βραχομάζα σχηματισμού 5 (Άσκηση Γ)

8 Σχήμα 1. Γεωλογικός Δείκτης Αντοχής GSI (Geological Strength Index).