ΜΕΡΟΣ 3 : «Τεχνικά χαρακτηριστικά πετρωμάτων Επίδραση των γεωλογικών χαρακτηριστικών των γεωϋλικών στα τεχνικά έργα»

Transcript

1 ΜΕΡΟΣ 3 : «Τεχνικά χαρακτηριστικά πετρωμάτων Επίδραση των γεωλογικών χαρακτηριστικών των γεωϋλικών στα τεχνικά έργα»

2 ΕΙΣΑΓΩΓΗ μελετώνται ως.. 1. Υλικά έδρασης (θεμελίωσης) κατασκευών 2. Υλικά που πρέπει να «εκσκαφτούν» & «αντιστηριχτούν» (π.χ. σήραγγα, πρανές) 3. Υλικά κατασκευής τεχνικών έργων (επιχώματα, φράγματα κ.λπ.) 4. Υλικά μέσα ροής (νερού, ρύπανσης, κ.λπ.) 5. Υλικά μέσα διάδοσης μηχανικών κυμάτων (π.χ. σεισμοί, εκρήξεις) απαίτηση εμπεριστατωμένης «γνώσης» στον ευρύτερο χώρο της κατασκευής των εξής στοιχείων πληροφοριών 1) Φύση τεχνικά χαρακτηριστικά του γεωϋλικού 2) Ανάπτυξη εξάπλωση του γεωϋλικού στο χώρο 3) Επιδράσεις από υπόγειο νερό 4) Αλλαγές μεταβολές του γεωϋλικού με το «χρόνο»

3 Οι γεωλογικοί σχηματισμοί σαν,,, υλικά έδρασης (θεμελίωσης) κατασκευών γέφυρα Χαλκίδας

4 γέφυρα Ρίου - Αντιρρίου

5 Οι γεωλογικοί σχηματισμοί σαν,,, υλικά που πρέπει να «εκσκαφούν» «αντιστηριχτούν» πρανή.

6 σήραγγες.

7 Οι γεωλογικοί σχηματισμοί σαν,,, υλικά υλικά κατασκευής τεχνικών έργων φράγμα Ιλαρίωνα

8 (1) Φύση τεχνικά χαρακτηριστικά του γεωϋλικού έδαφος (soil) είναι ένα φυσικό σύνολο ορυκτών κόκκων που μπορούν να διαχωριστούν με απλές μηχανικές μεθόδους (π.χ. ανακίνηση μέσα στο νερό) «διάκριση» εδάφους και βράχου όλα τα υπόλοιπα φυσικά υλικά μπορούν να ταξινομηθούν σαν βράχος (rock). Στην περίπτωση του βράχου οι κόκκοι συνδέονται με ισχυρές και μόνιμες δυνάμεις καθώς επίσης και με την ύπαρξη συγκολλητικής ύλης. αντοχή σε μοναξονική (ανεμπόδιστη) θλίψη του γεωϋλικού της τάξης του 1 ΜΡa (I.S.R.M. 1981) σκληρά εδάφη μαλακοί βράχοι 0.5 μέχρι 25 ΜΡa

9 Προέλευση - Διάκριση μανδύας αποσάθρωσης αποσαθρωμένο πέτρωμα υγιές πέτρωμα κορήματα προσχώσεις Υγιές πέτρωμα αποσάθρωση αποσαθρωμένο πέτρωμα(τελείως έως ελαφρά) μανδύας αποσάθρωσης (ελουβιακά εδάφη) κορήματα προσχώσεις

10 Ταξινόμηση κατάταξη κοκκομέτρηση - μέγεθος κόκκων πλαστικότητα - συνεκτικότητα 1. ογκόλιθοι (Βoulders) >300 mm 2. κροκάλες (Cobbles) 75 mm 300 mm 3. χαλίκια (Gravels) 4.75 mm 75 mm 4. άμμος (Sand) mm 4.75 mm 5. ιλύς (silt) mm 0.075mm 6. άργιλος (clay) <0.002 mm <0.002mm αργιλικά εδάφη (φυλλώδης δομή πεπλατυσμένοι κόκκοι μη πλαστικά πλαστικά κοκκώδη μη συνεκτικά εδάφη λεπτόκοκκα συνεκτικά εδάφη Ένα έδαφος σπάνια αποτελείται από ένα μόνο από τους παραπάνω τύπους, αλλά συνήθως είναι μείγμα διαφορετικών τύπων (δηλαδή μπορεί να είναι άμμος, άργιλος, αμμώδης άργιλος, αργιλώδης άμμος και να έχει χαλίκια).

11 Φυσικά χαρακτηριστικά εδαφών Λόγος κενών e = V v /V s Πορώδες n(%) = V v /V t x 100 Περιεχόμενη υγρασία w (%) = W w /W s x 100 Ειδικό βάρος G = W s /(V s.γ w ) Βαθμός κορεσμού S(%) = (V w /V v ) x 100 Φαινόμενο βάρος (πυκνότητα) γ d =W s /V

12 Μηχανικά χαρακτηριστικά εδαφών Οι μηχανικές ιδιότητες (ή χαρακτηριστικά) περιγράφουν τη συμπεριφορά του εδάφους κάτω από την επίδραση μιας στατικής τάσης (ορθής ή διατμητικής). γωνία εσωτερικής τριβής (φ) Διατμητική αντοχή Τ = Ν. εφφμ συνοχή (c) ελκτικές δυνάμεις μεταξύ αργιλικών πλακιδίων Κριτήριο θραύσης Mohr - Coulomb τ = c + σ εφφ

13 Παραμόρφωση - Συμπιεστότητα καθοριστικός παράγοντας είναι η ευκολία διαφυγής του νερού των πόρων (δηλ. η διαπερατότητα) (α) κοκκώδη εδάφη άμεση παραμόρφωση (β) λεπτόκκοκα εδάφη (αργιλικά) - σε «εξέλιξη των παραμορφώσεων βάθος χρόνου» Στερεοποίηση Το φαινόμενο της βαθμιαίας συμπίεσης ενός συνεκτικού εδάφους με παράλληλη αργή διαφυγή του νερού των πόρων κάτω από την επίδραση εξωτερικού φορτίου η γεωλογική ιστορία του γεωϋλικού επηρεάζει σημαντικά τη μηχανική του συμπεριφορά

14 Βράχος (rock) είναι το φυσικό στερεό ορυκτό υλικό που εμφανίζεται σε μεγάλες μάζες ή θραύσματα (A.S.T.M. D653 87) ή κάθε φυσικά σχηματισμένο συσσωμάτωμα ορυκτού υλικού που εμφανίζεται σε μεγάλες μάζες ή θραύσματα (I.S.R.M., 1981). η έννοια του «βράχου» περιλαμβάνει στις παρακάτω κύριες γεωλογικές δομές οι οποίες και κατά βάση οριοθετούν τη μηχανική συμπεριφορά του + =

15 Βραχώδες υλικό (rock material) ή ανέπαφο πέτρωμα ή ακέραιο πέτρωμα (intact rock) ή άρρηκτο πέτρωμα Eίναι ένα συνεχές, πολυκρυσταλλικό ορυκτό στερεό σώμα, που έχει συνήθως μέγεθος πυρήνα γεώτρησης και μπορεί να εξεταστεί εργαστηριακά. Είναι απαλλαγμένο από ασυνέχειες μεγάλης κλίμακας (διακλάσεις, στρώσεις κτλ) αλλά μπορεί να περιέχει ασυνέχειες μικρής κλίμακας όπως σχιστότητα, φύλλωση κτλ. (Deere, 1968).

16 Δείκτες περιγραφής - ταξινόμησης πετρωμάτων (GEOLOGICAL SOCIETY ENGINEERING GROUP, 1977). Ομάδα Ι Ομάδα ΙΙ Ομάδα ΙΙΙ Τύπος Χρώμα Μέγεθος κόκκων Δομή & ιστός Αποσάθρωση Εξαλλοίωση Αντοχή Σκληρότητα Ανθεκτικότητα σε χαλάρωση Πορώδες Πυκνότητα Αντοχή Ταχύτητα διάδοσης κυμάτων Αντοχή Μέτρο Ελαστικότητας Λόγος Poisson Πρωτογενής διαπερατότητα

17 Αποσάθρωση - Εξαλλοίωση

18 Ανθεκτικότητα σε χαλάρωση (slaking durability) Η «αντίσταση» του πετρώματος στη χρονικά γρήγορη αποσάθρωση. Αυτό συμβαίνει σε μερικά αργιλικά πετρώματα (αργιλικοί σχιστόλιθοι, μαργόλιθοι, ιλυόλιθοι κ.λπ.) όταν διαβραχούν. Σκληρότητα (hardness) καθορίζεται από την «αντίσταση» που παρουσιάζει το ακέραιο πέτρωμα κατά τη χάραξή του. Εξαρτάται κυρίως από το είδος και την αναλογία των ορυκτών και από το είδος των δεσμών μεταξύ των ορυκτών αυτών. σφύρα schmidt L

19 Μηχανική αντοχή (strength) αντιπροσωπεύει το μέγεθος της εφαρμοζόμενης τάσης, ώστε να έχουμε θραύση (failure) εφαρμοζόμενη τάση μπορεί να είναι: θλιπτική (compressive), διατμητική (shear) ή εφελκυστική (tensile), Κατάταξη πετρώματος δοκιμή σε μοναξονική (ανεμπόδιστη) θλίψη (σ c ) Αντοχή σε μοναξονική θλίψη (MPa) Εξαιρετικά υψηλής αντοχής >250 Πολύ υψηλής αντοχής Υψηλής αντοχής Μέσης αντοχής Χαμηλής αντοχής 5 25 Πολύ χαμηλής αντοχής 1 5 Εξαιρετικά χαμηλής αντοχής Καθηγητής Ν. Σαμπατακάκης Εργαστήριο Τεχνικής Γεωλογίας Παν/μιο Πατρών

20 στρώση φύλλωση σχιστότητα διάκλαση ρήγμα Ασυνέχειες (discontinuities) Είναι κάθε επίπεδο αδυναμίας ή αποχωρισμού του πετρώματος το οποίο παρουσιάζει πολύ μικρή ή μηδενική αντοχή σε εφελκυσμό

21 1. Προσανατολισμός (orientation) 2. Απόσταση (spacing) 3. Εξάπλωση- Συνέχεια (persistence) 4. Αντοχή τοιχωμάτων (wall strength) 5. Τραχύτητα (roughness) 6. Άνοιγμα (aperture) 7. Υλικό πλήρωσης (filling) 8. Συνθήκες υπόγειου νερού (seepage) Καθηγητής Ν. Σαμπατακάκης Εργαστήριο Τεχνικής Γεωλογίας Παν/μιο Πατρών

22 Βραχομάζα (rock mass) Είναι ένα ασυνεχές στερεό μέσο το οποίο αποτελείται από βραχώδες υλικό που διατέμνεται από γεωλογικές ασυνέχειες. Στην πραγματικότητα, η βραχομάζα αποτελεί τη φυσική κατάσταση ενός πετρώματος, δηλ. όπως αυτό συναντάται στο ύπαιθρο και σε μεγάλη έκταση.

23 κλίμακα επίδρασης ακέραιου πετρώματος και βραχομάζας στην κατασκευή ενός τεχνικού έργου

24 Ταξινόμηση βραχομάζας Σήραγγες Metro Αθήνας «παρόμοια» μηχανική συμπεριφορά Σήραγγες Κακιάς Σκάλας

25 Συστήματα ταξινόμησης βραχομάζας Μεθοδολογίες συστηματικής ταξινόμησης της βραχομάζας με βάση συγκεκριμένα γεωλογικά κριτήρια με βασικό σκοπό την εκτίμηση της μηχανικής συμπεριφοράς της στα πλαίσια της μελέτης κατασκευής ενός τεχνικού έργου. Ονομασία συστήματος ταξινόμησης Σύστημα RMR Γεωμηχανική Ταξινόμηση Ερευνητής και χρονολογία BIENIAWSKI (1973, 1979, 1989) Χώρα που εφαρμόστηκε αρχικά Νότια Αφρική Σύστημα Q BARTON et al. (1974) Νορβηγία GSI (Γεωλογικός Δείκτης Αντοχής) HOEK and MARINOS (1995, 2000) ΗΠΑ, Καναδάς Εφαρμογές Σήραγγες Μεταλλεία Βραχώδη πρανή Θεμελιώσεις Σήραγγες Υπόγειες εκσκαφές Σήραγγες Βραχώδη πρανή

26 (2) Ανάπτυξη εξάπλωση του γεωϋλικού στο χώρο είναι κρίσιμη η γεωμετρία του/των γεωϋλικών και των δομικών στοιχείων τους (π.χ. ασυνεχειών) σε σχέση με τα βασικά γεωμετρικά στοιχεία του έργου στην επιφάνεια, στο βάθος, πλευρικά Άστρωτος Ψαμμίτης Ιλυόλιθος Στρωματώδης Ψαμμίτης ΣΤΡΩΜΑΤΑ ΜΕ ΚΛΙΣΗ διαστρωμάτωση

27 επίδραση της διαστρωμάτωσης στα τεχνικά έργα. στη διατομή σηράγγων κατανομή συγκέντρωση τάσεων που επιδρούν στη διατομή σχεδόν ομοιόμορφη κατανομή τάσεων ανομοιόμορφη ανισότροπη κατανομή τάσεων (συγκέντρωση στην οροφή της διατομής)

28 στα απότομα πρανή επίδραση διαστρωμάτωσης στην ευστάθεια Ε Δ Μ Ε Ε Δ Ε: ευνοϊκή Δ: δυσμενής Μ: μέτρια

29 ομόρροπη διαστρωμάτωση προς το πρανές Συνθήκες δυσμενείς

30 στη λειτουργία φραγμάτων η παρουσία βραχομάζας με διαστρωμάτωση τέτοια ώστε να έχει κατάλληλο προσανατολισμό σε σχέση με τον άξονα του έργου, έχει σαν συνέπεια (α) οι διατμητικές επιφάνειες μιας πιθανής αστοχίας να αντανακλαστούν σε αυτή (β) δημιουργούν συνθήκες αυξημένης υδροπερατότητας κατά μήκος αυτών με αντίστοιχα προβλήματα στεγανότητας Λίμνη Λίμνη Λίμνη Οριζόντια & κατακόρυφη διαστρωμάτωση Συνθήκες ευνοϊκές κατάλληλες

31 Κεκλιμένη διαστρωμάτωση Λίμνη Διαστρωμάτωση προς το αριστερό αντέρεισμα Συνθήκες δυσμενείς στο δεξιό αντέρεισμα και ευνοϊκές στο αριστερό Λίμνη Λίμνη Διαστρωμάτωση προς ανάντη Συνθήκες πολύ ευνοϊκές Διαστρωμάτωση προς κατάντη Συνθήκες πολύ δυσμενείς ακατάλληλες

32 Επίδραση τεκτονικών δομών στα τεχνικά έργα.ρήγματα ζώνες διάρρηξης Δ/νση άξονα σήραγγας // Δ/νση ρήγματος Πολύ δυσμενείς συνθήκες ακατάλληλες Δ/νση άξονα σήραγγας Δ/νση ρήγματος Κλίση ζώνης κατά την προχώρηση (δυσμενείς συνθήκες) Κλίση ζώνης αντίθετα με την προχώρηση (ευνοϊκές συνθήκες)

33 σήραγγα και ζώνη διάρρηξης δεν διασταυρώνονται Ευνοϊκές συνθήκες

34 .πτυχές.και άλλα δομή αντικλίνου: άξονας αντικλίνου άξονα σήραγγας πλευρική εκτόνωση τάσεων εκροές νερού δομή αντικλίνου: άξονας αντικλίνου // άξονα σήραγγας χωρίς να συμπίπτει πλευρική εκτόνωση τάσεων εκροές νερού δομή συγκλίνου: άξονας συγκλίνου άξονα σήραγγας συγκέντρωση τάσεων εισροές νερού στο έργο Δυσμενείς συνθήκες

35 Λίμνη..στις συνθήκες ευστάθειας θεμελίωσης φράγματος διαστρωμάτωση με κλίση κατάντη ζώνη διάρρηξης με κλίση ανάντη πολύ δυσμενείς συνθήκες - ακατάλληλες ασβεστόλιθοι και ψαμμίτες με ενδιάμεσες στρώσεις ασθενούς σχιστόλιθου Συνθήκες πολύ δυσμενείς ακατάλληλες

36 Φράγμα Malpasset Νότια Γαλλία Τοξωτό Ύψος 60μ. Μήκος 223 μ Έναρξη πλήρωσης λίμνης ανθρώπινα θύματα

37 Αστοχία

38 Αστοχία

39 Αστοχία

40 επίδραση των υλικών αποσάθρωσης Εδάφη (υλικά αποσάθρωσης, κορήματα κ.λπ.) πάχος που εκτιμήθηκε πραγματικό πάχος σήραγγα Μηκοτομή σήραγγας κάτω από κοιλάδα όπου το πάχος των αποθέσεων της κοιλάδας δεν προσδιορίστηκε σωστά με τη διάνοιξη μιας δειγματοληπτικής γεώτρησης

41 (4) Επιδράσεις από Υπόγειο νερό (Υπεδαφικό νερό) νερό που βρίσκεται κάτω από την επιφάνεια του εδάφους, ανεξάρτητα κατάστασης, βάθους και προέλευσης υπόγειο νερό αμεση λήψη με υδρομαστευτικά έργα (όπως πηγάδια και υδρογεωτρήσεις) ΠΡΟΕΛΕΥΣΗ ατμοσφαιρικά κατακρημνίσματα (μετεωρικά νερά) (υδρολογικός κύκλος) Κατείσδυση Διήθηση

42 Ζώνη αερισμού υδροπερατό γεωϋλικό (υδροφορέας) Είδη υπόγειου νερού κατανομή του στο έδαφος Επιφάνεια εδάφους γεώτρηση Υποζώνη εδαφικού νερού Νερό συγκράτησης Ενδιάμεση υποζώνη Τριχοειδής υποζώνη ΣΤΑΘΜΗ ΥΔΡΟΦΟΡΟΥ Νερό βαρύτητας υπόγειο νερό αδιαπέρατο γεωϋλικό (στεγανό υπόβαθρο) Ποσότητα νερού που κατεισδύει στη ζώνη κορεσμού και διηθείται σε αυτή εξαρτάται από : πορώδες διαπερατότητα

43 πορώδες του γεωϋλικού (εδάφους ή βράχου) είναι ένα μέτρο των διακένων (πόρων, ρωγμών, κενών κτλ.) εκφράζεται με το λόγο του συνολικού όγκου των διακένων (V κ ) προς τον ολικό όγκο του (V ολ. ), δηλαδή n=v κ / V ολ. Ολικό πορώδες ενεργό πορώδες (n e ) (effective porosity) που αναφέρεται στο ποσό μόνον των διακένων που επικοινωνούν μεταξύ τους

44 Πρωτογενές (primary) αναφέρεται στους διάκενα (πόρους) των γεωϋλικών (κυρίως στα εδάφη) Δευτερογενές (secondary) αναφέρεται στις ασυνέχειες (διακλάσεις, ρωγμές κ.λπ.) των γεωϋλικών (κυρίως στις βραχόμαζες). πρωτογενές πορώδες μικροδιαπερατά (λόγω πόρων) δευτερογενές πορώδες μακροδιαπερατά (ασυνεχειών & διαρρήξεων) Πορώδες γεωϋλικών: (a) πτωχή διαβάθμιση και υψηλό πορώδες, (b) καλή διαβάθμιση και χαμηλό πορώδες, (c) πτωχή διαβάθμιση σε πορώδη χαλίκια και πολύ υψηλό πορώδες, (d) καλή διαβάθμιση με παρουσία ορυκτών υλών στα διάκενα και χαμηλό πορώδες, (e) πέτρωμα που οφείλει το πορώδες σε διάλυση και (f) σε ασυνέχειες (δευτερογενή πορώδη).

45 διαπερατότητα (permeability) του εδάφους που είναι η ικανότητα που έχει ένας γεωλογικός σχηματισμός (έδαφος ή πέτρωμα) να επιτρέπει τη διείσδυση και κυκλοφορία του νερού δια μέσου αυτού περιγράφεται με το συντελεστή διαπερατότητας (k), που εκφράζει τη διαπερατότητα του υδροφορέα (υδροπερατότητα) και ισούται αριθμητικά με την ταχύτητα ροής στην περίπτωση που η υδραυλική κλίση ισούται με τη μονάδα (σύμφωνα με τη σχέση (2) όταν J=1 Έχει μονάδες ταχύτητας (cm/sec) και εξαρτάται από τα χαρακτηριστικά του υδροφορέα Διαπερατότητα (υδροπερατότητα) - συντελεστής διαπερατότητας (k)

46 Υδρολιθολογική ταξινόμηση γεωλογικών σχηματισμών (γεωϋλικών) ΚΑΤΗΓΟΡΙΑ ΥΠΟΚΑΤΗΓΟΡΙΑ ΓΕΩΫΛΙΚΑ υδροπερατοί Αδιαπέρατοι - υδατοστεγείς Λόγω πόρων (μικροδιαπερατοί) Λόγω διαρρήξεων ασυνεχειών (μακροδιαπερατοί) άμμοι, χαλίκια, αμμοχάλικα, πορώδη πετρώματα ασβεστόλιθοι, ψαμμίτες και διαρρηγμένα πετρώματα άργιλοι και αργιλικά πετρώματα

47 Υδροφόροι ορίζοντες (aquifers) Οι υδροφόροι ορίζοντες (aquifers) είναι γενικά γεωλογικοί σχηματισμοί που περιέχουν αρκετές ποσότητες νερού ώστε να τροφοδοτήσουν υδρογεωτρήσεις, πηγάδια και πηγές. Ένας υδροφόρος ορίζοντας αποτελείται από τον υδροφορέα δηλ. το γεωλογικό σχηματισμό που αποθηκεύει και μεταβιβάζει το υπεδαφικό νερό και το υπεδαφικό νερό που βρίσκεται με μορφή νερού συγκράτησης και υπογείου νερού (νερού βαρύτητας). Η επιφάνεια ισορροπίας του υπογείου νερού καλείται πιεζομετρική επιφάνεια του υδροφόρου ορίζοντα και αποτελεί στην ουσία μια επιφάνεια δυναμικής ισορροπίας του υπόγειου νερού. Βασική προϋπόθεση για την ύπαρξη ενός υδροφόρου ορίζοντα είναι η παρουσία ενός αδιαπέρατου γεωϋλικού στη βάση ενός αντίστοιχου υδροπερατού.

48 ελεύθερος υδροφόρος ορίζοντας (φρεάτιος) επιφάνεια εδάφους Υδροστατική επιφάνεια

49 Υπό πίεση υδροφόρος ορίζοντας (αρτεσιανός) υδρογεώτρηση Πιεζομετρική επιφάνεια υπό μερική πίεση υδροφόρος ορίζοντας Υδρομαστευτικά έργα Τα κατακόρυφα υδρομαστευτικά έργα (συνήθως αναφέρονται σαν «πηγάδια») : βαθειά (βάθος μεγαλύτερο των 20m) εδώ ανήκουν κυρίως οι γνωστές υδρογεωτρήσεις. ρηχά που είναι σκαφτά αλλά και διάτρητα και το βάθος τους σπάνια ξεπερνά τα 20m Τα οριζόντια υδρομαστευτικά έργα είναι κυρίως γαλαρίες ή στοές και οριζόντιοι σωλήνες (δηλ. οριζόντιες υδρογεωτρήσεις) που κυρίως γίνονται για αποστράγγιση.

50 Επίδράσεις Υπόγειου νερού στα γεωϋλικά 1) Μείωση αντοχής του γεωϋλικού a) λόγω αλλοίωσης & διάβρωσης του υλικού π.χ. καρστική διάβρωση στη βραχομάζα (ασβεστολίθου) b) λόγω πιέσεων που ασκεί το νερό μέσα στους πόρους των εδαφών (πίεση πόρων) και τις ρωγμές - ασυνέχειες της βραχομάζας καρστικά έγκοιλα (υδροστατικές πιέσεις) W.B. Creath

51 2) Καθιζήσεις λόγω συμπύκνωσης του γεωϋλικού από απόμάκρυνση του νερού κάτω από τα φορτία μιας κατασκευής ή από το ίδιο το βάρος του γεωϋλικού π.χ. υπεράντληση υδροφόρων (Θεσσαλικός κάμπος)

52 3) Εισροές (π.χ. σε εκσκαφές, σήραγγες) Πιλοτική σήραγγα μετρό Αθήνας

53 ΑΙΦΝΙΔΙΑ ΣΗΜΕΙΑΚΗ ΕΙΣΡΟΗ

54 1 4) Υπόγεια διάβρωση λόγω απομάκρυνσης κόκκων του υλικού που παρασύρονται από την υπόγεια ροή Φράγμα ΤΕΤΟΝ (Idaho, USA), Ιούν/1976, χωμάτινο, h=100m 2 ατελής σφράγιση ρωγμών ρυολιθικών τόφων διάβρωση αργιλικού πυρήνα ανθρώπινα θύματα

55 (5)Αλλαγές μεταβολές του γεωϋλικού με το χρόνο 1) Αποσάθρωση: αλλοίωση (συνήθως χημική) ορυκτών του υλικού και μείωση της αντοχής του ΑΠΟΣΑΘΡΩΜΕΝΟΣ ΓΡΑΝΙΤΗΣ ΔΙΑΚΡΙΝΟΝΤΑΙ ΤΑ ΥΠΟΛΟΙΠΑ ΑΠΟ ΤΟ ΑΡΧΙΚΟ ΠΕΤΡΩΜΑ Χαλάρωση (slaking) χρονικά γρήγορη αποσάθρωση στο χρονικό πλαίσιο της «ζωής» ενός τεχνικού έργου μερικών αργιλικών πετρωμάτων (αργιλικών σχιστολίθων, μαργολίθων, ιλυολίθων κτλ.) όταν διαβραχούν και αυτή μπορεί να είναι αποτέλεσμα χημικών και μηχανικών διεργασιών της αποσάθρωσης (Franklin and Chandra, 1972).

56 2) Κατολισθήσεις (landslides) «η κίνηση μιας μάζας βράχου, εδάφους ή κορημάτων προς τα κατάντη ενός πρανούς» WP/WLI (1991) εξελικτικές Γεωλογικές διεργασίες.. αλλά και. φυσικές καταστροφές (natural hazards) Σκύρος 2004 Καρυά Πατρών 2001 Καθηγητής Ν. Σαμπατακάκης Εργαστήριο Τεχνικής Γεωλογίας Παν/μιο Πατρών

57 Καθηγητής Ν. Σαμπατακάκης Εργαστήριο Τεχνικής Γεωλογίας Παν/μιο Πατρών

58 Μικρό Χωριό Ευρυτανία 13 Ιανουαρίου ανθρώπινα θύματα Καθηγητής Ν. Σαμπατακάκης Εργαστήριο Τεχνικής Γεωλογίας Παν/μιο Πατρών

59 Τύπος κίνησης Ολίσθηση Κατάπτωση Ταξινόμηση κατά Varnes (1978) Βραχώδες υπόβαθρο Κατάπτωση βράχων Τύπος μετακινούμενου υλικού Χονδρόκοκκα Κατάπτωση κορημάτων Μηχανικά εδάφη Λεπτόκοκκα Κατάπτωση γαιών Ανατροπή Ανατροπή βράχων Ανατροπή κορημάτων Ανατροπή γαιών Περιστροφική Μεταθετική Πλευρική Εξάπλωση Ροή Σύνθετη Περιστροφική ολίσθηση βραχώδους υποβάθρου Μεταθετική ολίσθηση βραχώδους υποβάθρου Πλευρική εξάπλωση βραχώδους υποβάθρου Ροή βραχώδους υποβάθρου (ερπυσμός) Περιστροφική ολίσθηση κορημάτων Μεταθετική ολίσθηση κορημάτων Πλευρική εξάπλωση κορημάτων Ροή κορημάτων (ερπυσμός εδάφους) Συνδυασμός δύο ή περισσότερων τύπων Περιστροφική ολίσθηση γαιών Μεταθετική ολίσθηση γαιών Πλευρική εξάπλωση γαιών Ροή γαιών Χονδρόκοκκα Κορήματα (debris) 20-80% >2mm (χαλίκια, κροκάλες, λατύπες, ογκόλιθοι) Λεπτόκοκκα Γαίες earth) >80% <2mm (άμμος, ιλύς, άργιλος) Ν. Σαμπατακάκης Αν. Καθηγητής Εργαστήριο Τεχνικής Γεωλογίας Παν/μιο Πατρών

60 βραχώδης μάζα ελάχιστη ή καθόλου μετατόπιση απόσπαση ελεύθερη πτώση Ταχύτητα: εξαιρετικά γρήγορη Πρανή >1:4 ελεύθερη πτώση Κύρια χαρακτηριστικά: ηπιότερα πρανή ελεύθερη πτώση αναπήδηση κύλιση τυπική κατάπτωση Ασβεστόλιθος Ψαμμίτης Λάβα διαφορική αποσάθρωση Φυσικός κερματισμός ή από έκρηξη Κατακερματισμός, ρωγμάτωση από εκρήξεις Σχιστόλιθος Κατακόρυφη ρωγμή Λίμνη ή θάλασσα διαφορική διάβρωση Ποτάμι διαφορική διάβρωση πτώση εδάφους ή μετά από ολίσθηση Ν. Σαμπατακάκης Αν. Καθηγητής Εργαστήριο Τεχνικής Γεωλογίας Παν/μιο Πατρών

61 Λευκάδα 2003 Ν. Σαμπατακάκης Αν. Καθηγητής Εργαστήριο Τεχνικής Γεωλογίας Παν/μιο Πατρών

62 βραχώδης ή εδαφική μάζα διατμητική παραμόρφωση & μετατόπιση θραύση μετακίνηση (ολίσθηση) κατά μήκος επιφάνειας (επιφάνεια ολίσθησης) Ταχύτητα: εξαιρετικά αργή & προοδευτική (αρχικά στάδια) εξαιρετικά γρήγορη (τελευταίο στάδιο) Κύρια χαρακτηριστικά: μορφή επιφάνειας ολίσθησης & μηχανισμός μετακίνησης (rotational slides) (translational slides) Ν. Σαμπατακάκης Αν. Καθηγητής Εργαστήριο Τεχνικής Γεωλογίας Παν/μιο Πατρών

63 Επιφάνεια ολίσθησης: κοίλη προς τα πάνω Παραμόρφωση μάζας: μικρή Μετακίνηση: ανώτερο μέρος κατακόρυφα προς τα κάτω κατώτερο μέρος ανύψωση (φούσκωμα) Καθηγητής Ν. Σαμπατακάκης Εργαστήριο Τεχνικής Γεωλογίας Παν/μιο Πατρών

64 Ονοματολογία περιστροφικής κίνησης Ν. Σαμπατακάκης Αν. Καθηγητής Εργαστήριο Τεχνικής Γεωλογίας Παν/μιο Πατρών

65 Οδός Πρέβεζας - Ηγουμενίτσας Οδός Λειβαδιάς - Αράχωβας Ν. Σαμπατακάκης Αν. Καθηγητής Εργαστήριο Τεχνικής Γεωλογίας Παν/μιο Πατρών

66 Επιφάνεια ολίσθησης: επίπεδη ή ομαλή κυματοειδής Παραμόρφωση μάζας: σημαντική διαχωρισμός σε ανεξάρτητες ομάδες Μετακίνηση: παράλληλα στην επιφάνεια ολίσθησης Καθηγητής Ν. Σαμπατακάκης Εργαστήριο Τεχνικής Γεωλογίας Παν/μιο Πατρών

67 Δεμάτι Ιωαννίνων 2003 Παναγοπούλα 1971 Ν. Σαμπατακάκης Αν. Καθηγητής Εργαστήριο Τεχνικής Γεωλογίας Παν/μιο Πατρών

68 εδαφική μάζα υψηλή περιεκτικότητα νερού μεγάλη διατμητική παραμόρφωση μετακίνηση (ροή) Κύριο χαρακτηριστικό: όχι συγκεκριμένη επιφάνεια ολίσθησης Ταχύτητα: εξαιρετικά αργή μέχρι πολύ γρήγορη ερπυσμός (creep) Βάθος: λίγες δεκάδες cm μέχρι 2 3 m Ν. Σαμπατακάκης Αν. Καθηγητής Εργαστήριο Τεχνικής Γεωλογίας Παν/μιο Πατρών

69 Ν. Σαμπατακάκης Αν. Καθηγητής Εργαστήριο Τεχνικής Γεωλογίας Παν/μιο Πατρών

70 Σαν σύνθετες ολισθήσεις (composite, complex slides) ταξινομούνται αυτές στις οποίες διαφορετικού τύπου μετακινήσεις γίνονται σε διαφορετικές περιοχές της ολισθαίνουσας μάζας, μερικές φορές ταυτόχρονα (CRUDEN and VARNES, 1996). Ν. Σαμπατακάκης Αν. Καθηγητής Εργαστήριο Τεχνικής Γεωλογίας Παν/μιο Πατρών

71 παράγοντες που συμβάλλουν στην εκδήλωση κατολισθήσεων Σταθερό πρανές Οριακά σταθερό πρανές Ασταθές πρανές Ν. Σαμπατακάκης Αν. Καθηγητής Εργαστήριο Τεχνικής Γεωλογίας Παν/μιο Πατρών

72 Παρουσία γεωυλικού μικρής αντοχής (συνήθως αργιλικά εδάφη ή πετρώματα) ή βραχόμαζας έντονα κερματισμένης Κλίση επιφάνειας εδάφους Σεισμοί, Βροχοπτώσεις Εκσκαφές, κατασκευές κ.λπ Καθηγητής Ν. Σαμπατακάκης Εργαστήριο Τεχνικής Γεωλογίας Παν/μιο Πατρών

73 Τα μέτρα προστασίας (remedial measures) περιλαμβάνουν γενικά εργασίες και κατασκευές τεχνικών έργων που έχουν σαν βασικό σκοπό την πρόληψη των φαινομένων (προληπτικά μέτρα) ή την αποκατάσταση και σταθεροποίηση μιας εδαφικής μετακίνησης (μέτρα αποκατάστασης ή σταθεροποίησης). προληπτικά μέτρα μέτρα αποκατάστασης Βασικές απαιτήσεις: Επαρκής διαστασιολόγηση Λεπτομερής σχεδιασμός Επάρκεια εφικτότητα κατασκευής Καθηγητής Ν. Σαμπατακάκης Εργαστήριο Τεχνικής Γεωλογίας Παν/μιο Πατρών

74 Καθηγητής Ν. Σαμπατακάκης Εργαστήριο Τεχνικής Γεωλογίας Παν/μιο Πατρών