ΠΕΡΙΒΑΛΛΩΝ ΧΩΡΟΣ ΤΕΧΝΙΚΟΥ ΕΡΓΟΥ. Ν. Σαμπατακάκης Καθηγητής Εργαστήριο Τεχνικής Γεωλογίας Παν/μιο Πατρών

Transcript

1 ΠΕΡΙΒΑΛΛΩΝ ΧΩΡΟΣ ΤΕΧΝΙΚΟΥ ΕΡΓΟΥ Ι

2 ΜΕΛΕΤΗ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΤΕΧΝΙΚΟΥ ΕΡΓΟΥ βασική απαίτηση η απόκτηση της αναγκαίας γνώσης της συμπεριφοράς του «Εδάφους Υπεδάφους» (γεωλογικοί σχηματισμοί γεωϋλικά) από πλευράς γεωλογικής πληροφορίας στον ευρύτερο χώρο της κατασκευής επιμέρους στοιχεία - πληροφορίες που απαιτούνται: Φύση τεχνικά χαρακτηριστικά του γεωϋλικού Ανάπτυξη του γεωϋλικού στο χώρο Υπόγειο νερό Αλλαγές μεταβολές του γεωϋλικού με το χρόνο

3 (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 σκληρά εδάφη μαλακοί βράχοι 0.5 μέχρι 25 ΜΡa

4 μέγεθος κόκκων 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 ορυκτά (ιλλίτης, μοντμοριλλονίτης, καολινίτης) πλαστικότητα - συνεκτικότητα μη πλαστικά πλαστικά κοκκώδη μη συνεκτικά λεπτόκοκκα συνεκτικά

5 σχήμα κόκκων σφαιροειδές κοκκώδη εδάφη (αμμοχάλικα, άμμοι) και ιλύες, στατικά φορτία με μικρές παραμορφώσεις δυναμικά φορτία συμπύκνωση πεπλατυσμένοι κόκκοι άργιλοι (ικανότητα προσρόφησης νερού κ.λπ.) κοκκώδη ή μη συνεκτικά εδάφη αποτελούνται από τεμαχίδια κόκκους & οι δυνάμεις που αναπτύσσονται μεταξύ των τεμαχιδίων είναι πολύ μικρές, δομή λεπτόκοκκα ή συνεκτικά εδάφη αποτελούνται κυρίως από πεπλατυσμένα τεμαχίδια (πλακίδια) μεγέθους mm, οι δυνάμεις είναι σχετικά μεγάλες και ισχυρές Van der Waals - Coulomb Διόγκωση συρρίκνωση Συμπιεστότητα - στερεοποίηση Μικρή διαπερατότητα

6 1. λόγος κενών (e), 2. πορώδες (n), 3. βαθμό κορεσμού (S), 4. ποσοστό περιεχόμενης υγρασίας (w), 5. φαινόμενο βάρος (γ) 6. ειδικό βάρος κόκκων (G s ) 7. σχετική πυκνότητα (D r ). 1. Κοκκομετρική διαβάθμιση 2. Συνεκτικότητα (πλαστικότητα)

7 η γεωλογική ιστορία του γεωϋλικού επηρεάζει σημαντικά τη μηχανική του συμπεριφορά γωνία εσωτερικής τριβής (φ) Διατμητική αντοχή Τ = Ν. εφφμ συνοχή (c) ελκτικές δυνάμεις μεταξύ αργιλικών πλακιδίων «σιμέντωση» των κόκκων (π.χ. διαγέννεση) Κριτήριο θραύσης Mohr - Coulomb τ = c + σ εφφ

8 Παραμόρφωση - Στερεοποίηση Στερεοποίηση Το φαινόμενο της βαθμιαίας συμπίεσης ενός συνεκτικού εδάφους με παράλληλη αργή διαφυγή του νερού των πόρων κάτω από την επίδραση εξωτερικού φορτίου εξέλιξη των παραμορφώσεων σε «βάθος χρόνου»

9 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» διακρίνεται στις παρακάτω κύριες γεωλογικές δομές οι οποίες και κατά βάση οριοθετούν τη μηχανική συμπεριφορά του + =

10 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).

11 ισοτροπία είναι ένα μέτρο των ιδιοτήτων του υλικού κατά διεύθυνση. ομοιογένεια είναι ένα μέτρο της φυσικής συνέχειας του υλικού. Λεπτοκρυσταλλικό πέτρωμα σαν σχεδόν ομογενές, ενώ αντίθετα ένα αδροκρυσταλλικό, πολύμικτο σαν ανομοιογενές συνέχεια αναφέρεται στο πλήθος των μικρορωγμών και πόρων που υπάρχουν στο ακέραιο πέτρωμα, που λόγω της πολύ συχνής παρουσίας τους γενικά θα μπορούσαν να χαρακτηριστούν σαν ασυνεχή Δείκτες περιγραφής - ταξινόμησης πετρωμάτων Ομάδα Ι Ομάδα ΙΙ Ομάδα ΙΙΙ Τύπος Χρώμα Μέγεθος κόκκων Δομή & ιστός Αποσάθρωση Εξαλλοίωση Αντοχή Σκληρότητα Ανθεκτικότητα Πορώδες Πυκνότητα Αντοχή Ταχύτητα διάδοσης κυμάτων Αντοχή Μέτρο Ελαστικότητας Λόγος Poisson Πρωτογενής διαπερατότητα (GEOLOGICAL SOCIETY ENGINEERING GROUP, 1977).

12 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

13 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)

14 Προσανατολισμός ασυνεχειών (orientation) Παράταξη Φορά (δ/νση) μέγιστης κλίσης Μέγιστη κλίση Ν45 0 Ε, 30 0 SE παράταξη μέγ.κλίση /30 0 φορά μεγ.κλίσης μέγ. κλίση

15 στερεοδιαγράμματα τεκτονικά διαγράμματα σφαιρικές προβολές διάγραμμα πόλων Ισο εμβαδικό στερεοδιάγραμμα (δίκτυο Schmidt) στατιστικό διάγραμμα διάγραμμα κεντρικών επιπέδων

16 Ε.Ο. Αντιρρίου Ιωαννίνων Χ.Θ ,253 έως Χ.Θ ,88

17 Ε.Ο. Αντιρρίου Ιωαννίνων Χ.Θ ,253 έως Χ.Θ ,88 διάγραμμα πόλων επιπέδων ασυνεχειών

18 Ε.Ο. Αντιρρίου Ιωαννίνων Χ.Θ ,253 έως Χ.Θ ,88 στατιστικό διάγραμμα πόλων επιπέδων ασυνεχειών

19 Ε.Ο. Αντιρρίου Ιωαννίνων Χ.Θ ,253 έως Χ.Θ ,88 διάγραμμα κεντρικών επιπέδων ασυνεχειών

20 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.

21 κλίμακα επίδρασης γεωϋλικού στην κατασκευή ενός τεχνικού έργου

22 Ταξινόμηση βραχομάζας

23 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 Σύστημα RMi PALMSTROM (1995, 2000) Νορβηγία Χαρακτηρισμός βραχομάζας Σήραγγες