ΣΠΥΡΟΣ Γ. ΚΡΟΚΙΔΗΣ ΓΕΩΛΟΓΟΣ ΠΑΝ.ΠΑΤΡΩΝ

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΏΝ ΕΠΙΣΤΗΜΏΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ «ΓΕΩΕΠΙΣΤΗΜΕΣ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ» ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ «ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΓΕΩΛΟΓΙΑ» ΔΙΑΤΡΙΒΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΟΣ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗΣ ΘΕΜΑ: «ΕΥΣΤΑΘΕΙΑ ΥΨΗΛΩΝ ΠΡΑΝΩΝ ΣΤΟ ΦΛΥΣΧΗ: Η ΠΕΡΙΠΤΩΣΗ ΤΟΥ ΔΥΤΙΚΟΥ (ΒΟΡΕΙΟΥ) ΑΝΤΕΡΕΙΣΜΑΤΟΣ ΤΟΥ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ ΜΟΡΝΟΥ» ΣΠΥΡΟΣ Γ. ΚΡΟΚΙΔΗΣ ΓΕΩΛΟΓΟΣ ΠΑΝ.ΠΑΤΡΩΝ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: κ.σαμπατακάκης Νικόλαος, Αναπληρωτής Καθηγητής Παν. Πατρών ΑΠΡΙΛΙΟΣ 2013 ΠΑΤΡΑ

2 Tριμελής Εξεταστική Επιτροπή: Σαμπατακάκης Νικόλαος Επιβλέπων Αναπληρωτής Καθηγητής του τμήματος Γεωλογίας, Σχολή Θετικών Επιστημών του Πανεπιστημίου Πατρών Κούκης Γεώργιος Ομότιμος Καθηγητής του τμήματος Γεωλογίας, Σχολή Θετικών Επιστημών του Πανεπιστημίου Πατρών Τσικούρας Βασίλειος Επίκουρος Καθηγητής του τμήματος Γεωλογίας, Σχολή Θετικών Επιστημών του Πανεπιστημίου Πατρών

3 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η παρούσα Διατριβή Διπλώματος Ειδίκευσης εκπονήθηκε στα πλαίσια του Μεταπτυχιακού Προγράμματος Σπουδών «Γεωεπιστήμες και Περιβάλλον», στην κατεύθυνση «Εφαρμοσμένη & Περιβαλλοντική Γεωλογία» κατά τα ακαδημαϊκά έτη καθώς επίσης και στα πλαίσια του Ερευνητικού Προγράμματος του εργαστηρίου Τεχνικής Γεωλογίας του Πανεπιστημίου Πατρών «Καταγραφή και Παρακολούθηση διαρροών στις σήραγγες του φράγματος Μόρνου».

4 ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Πριν από την παρουσίαση της διπλωματικής αυτής εργασίας με την οποία και ολοκληρώνονται οι σπουδές μου στο τμήμα Γεωλογίας του Πανεπιστημίου Πατρών θεωρώ υποχρέωσή μου να ευχαριστήσω όλους όσους συνέβαλαν στην πραγματοποίηση της και ιδιαίτερα: Τον Αναπληρωτή Καθηγητή και υπεύθυνο του Μεταπτυχιακού Προγράμματος Σπουδών κ. Σαμπατακάκη Νικόλαο που μου ανέθεσε το θέμα και ανέλαβε την εποπτεία και την καθοδήγηση της παρούσας εργασίας. Τον ευχαριστώ θερμά για την άψογη συνεργασία και την πολύτιμη αρωγή και συνεισφορά σε όλες τις φάσεις της. Τον Ομότιμο Καθηγητή κ. Κούκη Γεώργιο και τον Επίκουρο Καθηγητή κ. Τσικούρα Βασίλειο, μέλη της τριμελούς επιτροπής, για την καθοδήγησή τους σε όλη την διάρκεια της έρευνας καθώς για τις γνώσεις που μου προσέφεραν καθόλη τη διάρκεια του κύκλου σπουδών μου. Την υποψήφια διδάκτορα Τεχνικής Γεωλογίας Κτενά Στέλλα για τη βοήθειά της στη συλλογή δειγμάτων κατά το στάδιο της γεωλογικής χαρτογράφησης, στις εργαστηριακές δοκιμές, αλλά και για τις πολύτιμες συμβουλές της κατά την εκπόνηση της εργασίας. Τη μεταπτυχιακή φοιτήτρια Μαρία Μπλάνα για την πολύ καλή συνεργασία, τις ανταλλαγές απόψεων και τη βοήθεια που προσέφερε σε όλα τα στάδια της έρευνας. Θα ήθελα να εκφράσω ακόμα τις ευχαριστίες μου προς τη διοίκηση της ΕΥΔΑΠ Α.Ε., για τη δυνατότητα πρόσβασης στους χώρους του φράγματος. Τέλος ένα πολύ μεγάλο ευχαριστώ στους γονείς μου, Γιώργο και Άννα αρχικά για την ευκαιρία που μου προσέφεραν να ολοκληρώσω τον κύκλο αυτό των σπουδών όπως επίσης και για τη στήριξη και την υπομονή τους, καθώς και στον αδελφό μου Μάριο που πάντα πίστευε σε μένα και τις δυνατότητές μου. Σας ευχαριστώ θερμά όλους Απρίλιος 2013 Πάτρα

5 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Σκοπός της παρούσας μεταπτυχιακής διατριβής είναι η ανάλυση της ευστάθειας του δεξίου αντερείσματος του φράγματος του Μόρνου, στο νομό Φωκίδας με τον υπολογισμό του συντελεστή ασφαλείας για διάφορες περιπτώσεις σεισμικής φόρτισης ή/και φόρτισης με νερό. Αρχικά, στο Κεφάλαιο 2 γίνεται μια ανασκόπηση των φραγμάτων σαν τεχνικά έργα και μια ταξινόμησή τους ανάλογα με το σκοπό, τη χρήση, τη γεωμετρία και τα υλικά κατασκευής τους. Στη συνέχεια γίνεται μια αναφορά στα συναφή-συνοδά έργα καθώς και στην ανάγκη ενοργάνωσης και συστηματικής παρακολούθησης τους ώστε να αποφεύγονται μελλοντικές αστοχίες. Στο Κεφάλαιο 3 δίνεται μια συνοπτική περιγραφή του φράγματος και αναφέρονται η γεωγραφική του θέση καθώς και τα κύρια κατασκευαστικά του χαρακτηριστικα. Στο Κεφάλαιο 4 παρουσιάζεται το ευρύτερο γεωλογικό πλαίσιο της περιοχής με την ένταξή της σε συγκεκριμένη γεωτεκτονική ζώνη, όπως επίσης και οι γεωλογικές συνθήκες στην περιοχή που εδράζεται το φράγμα. Ακόμα δίνεται η υδρογεωλογική συμπεριφορά των σχηματισμών στην περιοχή, τα κλιματολογικά και βροχομετρικά στοιχεία, ενώ όσον αφορά τη σεισμικότητα, αφού γίνει μια αναδρομή σε ιστορικούς και σύγχρονους σεισμούς της ευρύτερης περιοχής, έχουμε την ένταξή της σε συγκεκριμένη ζώνη σεισμικής επικινδυνότητας. Ακολουθεί το Κεφάλαιο 5 το οποίο αναφέρεται στις εργαστηριακές δοκιμές που πραγματοποιήθηκαν, αφού πρώτα αναφερθούν ο τρόπος δειγματοληψίας και διαμόρφωσης των αρχικών δειγμάτων σε εργαστηριακά δοκίμια. Το Κεφάλαιο 6 αφορά την τεχνικογεωλογική συμπεριφορά του σχηματισμού με την ταξινόμηση της βραχομάζας του φλύσχη με τα συστήματα RMR (Bieniawski 1973), SMR (Romana 1985) και GSI (Hoek και Brown 1980), ώστε να αποτυπωθεί ο τεχνικογεωλογικός χάρτης της περιοχής του φράγματος με συγκεκριμένες τεχνικογεωλογικές ενότητες. Στη συνέχεια γίνεται περιγραφή των ασυνεχειών της βραχομάζας από μηχανικής άποψης, με την παρουσίαση τεκτονικών διαγραμμάτων (στερεοδιαγράμματα) και την επεξεργασία των παραμέτρων των ασυνεχειών. Στο τέλος του κεφαλαίου, από την ανάλυση των τεκτονικών διαγραμμάτων που προηγήθηκε, παρουσιάζονται οι δυνητικές ολισθήσεις που παρατηρούνται σε συγκεκριμένες θέσεις του δεξιού αντερείσματος του φράγματος, καθώς και ο τεχνικογεωλογικός χάρτης της περιοχής του φράγματος. Στο κεφάλαιο 7 γίνεται η ανάλυση της ευστάθειας του δεξιού αντερείσματος με τα προγράμματα Rocplane και Rocksta τόσο για την περίπτωση της ολίσθησης πάνω σε ασυνέχειες, όσο και για την περίπτωση ολικής αστοχίας. Και στις δύο περιπτώσεις,

6 εξάγεται ο συντελεστής ασφαλείας για διαφορετικές συνθήκες σεισμικής φόρτισης ή φόρτισης του πρανούς με νερό. Στο Κεφάλαιο 8 παρουσιάζονται συγκεντρωτικά τα συμπεράσματα που εξήχθησαν από την συγκεκριμένη διατριβή από τα στάδια της χαρτογράφησης υπαίθρου, τις επιτόπου μετρήσεις, τις εργαστηριακές δοκιμές και την ανάλυση της ευστάθειας, ενώ στο Κεφάλαιο 9 υπάρχει η ελληνική και ξένη βιβλιογραφία στην οποία βασίστηκε η εργασία αυτή. Τέλος, στο Παραρτήµα που συνοδεύει την παρούσα διατριβή παρατίθενται τα έντυπα εργαστηριακών δοκιµών, ο τεχνικογεωλογικός χάρτης της περιοχής καθώς και τα δελτία καταγραφής των παραμέτρων μηχανικής περιγραφής των ασυνεχειών του αντερείσματος στην ύπαιθρο.

7 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΓΕΝΙΚΑ ΓΙΑ ΤΑ ΦΡΑΓΜΑΤΑ 2.1 ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ ΦΡΑΓΜΑΤΩΝ 2.2 ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΦΡΑΓΜΑΤΩΝ Ανάλογα με το σκοπό Συγκέντρωσης νερού Εκτροπής Ανάσχεσης Ρύθμισης Ανάλογα με τη χρήση Υδροηλεκτρικά (Ενεργειακά) Αρδευτικά (Άρδευση) Υδρευτικά (Ύδρευση) Πολλαπλής σκοπιμότητας Ανάλογα με τη γεωμετρία και τα υλικά κατασκευής Τσιμέντινα φράγματα Χωμάτινα φράγματα Μικτά ή Σύνθετα φράγματα 2.3. ΣΥΝΑΦΗ ΣΥΝΟΔΑ ΕΡΓΑ Σήραγγα εκτροπής Πρόφραγμα Υδροληψία (φρεάτιο και αγωγός προσαγωγής) Εκχειλιστής ή Υπερχειλιστής Σήραγγα επίσκεψης Σήραγγες τσιμεντενέσεων Σήραγγες αποστpάγγισης Εκκενωτής πυθμένα Θυροφράγματα Υδροηλεκτρικός σταθμός Υδροφράχτες Ταμιευτήρες άντλησης- αποθήκευσης νερού Κλιμακωτό κανάλι διέλευσης ψαριών Λεκάνη ηρεμίας 'Αλλα επιμέρους τμήματα του φράγματος 2.4 ΑΣΤΟΧΙΕΣ ΦΡΑΓΜΑΤΩΝ 2.5 Η ΣΥΣΤΗΜΑΤΙΚΗ ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗ ΚΑΙ ΕΝΟΡΓΑΝΩΣΗ (MONITORING) ΤΩΝ ΦΡΑΓΜΑΤΩΝ ΩΣ ΠΡΟΫΠΟΘΕΣΗ ΑΠΟΦΥΓΗΣ ΑΣΤΟΧΙΩΝ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 - ΣΥΝΟΠΤΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ ΜΟΡΝΟΥ 3.1 ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΗ ΘΕΣΗ ΤΟΥ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ 3.2 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΟΥ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ

8 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 - ΓΕΝΙΚΗ ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΤΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ 4.1. ΓΕΩΛΟΓΙΚΕΣ ΖΩΝΕΣ ΤΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ 4.2 ΖΩΝΗ ΤΗΣ ΠΙΝΔΟΥ ΓΕΝΙΚΑ ΛΙΘΟΣΤΡΩΜΑΤΟΓΡΑΦΙΑ ΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΕΞΕΛΙΞΗ ΤΗΣ ΖΩΝΗΣ ΠΙΝΔΟΥ 4.3 ΓΕΩΛΟΓΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΤΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ 4.4 ΥΔΡΟΓΕΩΛΟΓΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΓΕΝΙΚΑ ΥΔΡΟΓΕΩΛΟΓΙΚΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΤΩΝ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΩΝ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ 4.5 KΛΙΜΑΤΟΛΟΓΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ Tο κλίμα των Βαρδουσίων ορέων Σύνθεση κλιματικών δεδομένων 4.6 ΥΔΡΟΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΚΑ ΒΡΟΧΟΜΕΤΡΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ 4.7 ΣΕΙΣΜΙΚΟΤΗΤΑ ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΣΕΙΣΜΙΚΟΤΗΤΑ ΣΥΓΧΡΟΝΗ ΣΕΙΣΜΙΚΟΤΗΤΑ ΠΑΛΑΙΟΓΕΩΓΡΑΦΙΚΗ ΕΞΕΛΙΞΗ ΖΩΝΗ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΕΠΙΚΙΝΔΥΝΟΤΗΤΑΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 - ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΔΟΚΙΜΕΣ 5.1 ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΔΟΚΙΜΕΣ ΒΡΑΧΟΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΓΕΝΙΚΑ 5.2 ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΕΚΤΕΛΕΣΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΩΝ ΔΟΚΙΜΩΝ ΠΡΟΔΙΑΓΡΑΦΕΣ 5.3 ΔΕΙΓΜΑΤΟΛΗΨΙΑ 5.4 ΙΑΜΟΡΦΩΣΗ ΕΙΓΜΑΤΩΝ 5.5 ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΔΟΚΙΜΕΣ ΠΟΥ ΕΚΤΕΛΕΣΘΗΚΑΝ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΦΥΣΙΚΩΝ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΠΟΡΩΔΟΥΣ,ΠΥΚΝΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΛΟΓΟΥ ΚΕΝΩΝ (ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΜΙΚΡΟΜΕΤΡΟΥ ΚΑΙ ΣΥΣΚΕΥΗΣ ΚΕΝΟΥ) ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΟΥ ΔΕΙΚΤΗ ΚΕΝΩΝ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΔΥΝΑΜΙΚΩΝ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ ΥΠΕΡΗΧΩΝ ΚΥΜΑΤΩΝ ΔΙΑΜΕΣΟΥ ΒΡΑΧΩΔΩΝ ΔΕΙΓΜΑΤΩΝ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΑΝΤΟΧΗΣ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΣΚΛΗΡΟΤΗΤΑΣ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΤΟΥ ΣΦΥΡΙΟΥ Schmidt ΔΟΚΙΜΗ ΣΗΜΕΙΑΚΗΣ ΦΟΡΤΙΣΗΣ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΗΣ ΑΝΤΟΧΗΣ ΣΕ ΤΡΙΑΞΟΝΙΚΗ ΘΛΙΨΗ 5.6 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΤΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗΣ ΕΡΕΥΝΑΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 - ΤΕΧΝΙΚΟΓΕΩΛΟΓΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ 6.1 ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΑΣΥΝΕΧΕΙΩΝ 6.2 ΤΕΚΤΟΝΙΚΑ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ

9 6.3 ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΑΣΥΝΕΧΕΙΩΝ 6.4. ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΕΙΣ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΣΥΣΤΗΜΑ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗΣ RΜR ΣΥΣΤΗΜΑ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗΣ SΜR ΓΕΩΛΟΓΙΚΟΣ ΔΕΙΚΤΗΣ ΑΝΤΟΧΗΣ (GSI) 6.5. ΔΥΝΗΤΙΚΕΣ ΟΛΙΣΘΗΣΕΙΣ 6.6. ΕΠΙΛΟΓΗ ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΩΝ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΔΙΑΤΜΗΤΙΚΗΣ ΑΝΤΟΧΗΣ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ Α) Από ταξινόμηση με το σύστημα RMR Β) Από ταξινόμηση με το σύστημα GSI ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΔΙΑΤΜΗΤΙΚΗΣ ΑΝΤΟΧΗΣ ΑΣΥΝΕΧΕΙΩΝ 6.7 ΤΕΧΝΙΚΟΓΕΩΛΟΓΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 - ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ ΕΥΣΤΑΘΕΙΑΣ ΠΡΑΝΩΝ 7.1 ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ 7.2. ΛΟΓΙΣΜΙΚΟ ΓΙΑ ΤΗΝ ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΗΣ ΕΥΣΤΑΘΕΙΑΣ ROCKSTA ROCPLANE 7.3. ΕΠΙΠΕΔΕΣ ΟΛΙΣΘΗΣΕΙΣ ΠΑΝΩ ΣΕ ΑΣΥΝΕΧΕΙΕΣ ΕΠΙΠΕΔΗ ΟΛΙΣΘΗΣΗ ΧΩΡΙΣ ΕΦΕΛΚΥΣΤΙΚΗ ΡΩΓΜΗ ΕΠΙΠΕΔΗ ΟΛΙΣΘΗΣΗ ΜΕ ΕΦΕΛΚΥΣΤΙΚΗ ΡΩΓΜΗ ΠΑΝΩ ΑΠΟ ΤΗ ΣΤΕΨΗ ΤΟΥ ΠΡΑΝΟΥΣ 7.4 ΟΛΙΣΘΗΣΕΙΣ ΣΕ ΣΥΝΘΕΤΕΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΕΣ ΜΕ ΕΦΕΛΚΥΣΤΙΚΗ ΡΩΓΜΗ ΜΕ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΥΣ ΑΝΤΟΧΗΣ ΑΠΟ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ RMR ΜΕ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΥΣ ΑΝΤΟΧΗΣ ΑΠΟ ΤΗΝ TAΞΙΝΟΜΗΣΗ GSI ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8 - ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΠΡΟΤΑΣΕΙΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 9 - ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑΤΑ

10 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Με εξαίρεση το μεγάλο Σινικό Τείχος, τα φράγματα αποτελούν τα μεγαλύτερα έργα που έχουν κατασκευαστεί από τον άνθρωπο. Πρόκειται για τεχνικά έργα που κατασκευάζονται κάθετα στην κοίτη ενός φυσικού ρεύματος (ποταμού) με σκοπό την αποθήκευση, παροχέτευση ή ανάσχεση της πλημμυρικής παροχής του ρεύματος. Σταματώντας όμως τη ροή του νερού και αποθηκεύοντας το πίσω από μεγάλα φράγματα, αμέσως δημιουργείται η ανάγκη για ύπαρξη αυξημένης ασφάλειας αλλά και μελέτης σεναρίων άμεσης δράσης σε περίπτωση αστοχίας. Τα φράγματα έχουν να προσφέρουν αναμφίβολα πολλά πλεονεκτήματα ταυτόχρονα με τα μειονεκτήματα. Η λειτουργικότητα τους είναι πολλαπλή μιας και προσφέρουν ανεκτίμητες παροχές στον άνθρωπο (αποταμίευση νερού για ύδρευση και άρδευση, παραγωγή φθηνής ηλεκτρικής ενέργειας, εγγύηση αποτελεσματικής προστασίας από πλημμύρες, δημιουργία νέων υγροτόπων και ανάπτυξη ιχθυοκαλλιεργειών). Ωστόσο οι άσχημες συνέπειές τους δεν μπορούν να αμφισβητηθούν. Ένα από τα κυριότερα προβλήματα είναι η αλλοίωση του φυσικού τοπίου ενώ αυξημένος είναι και ο κίνδυνος τοπικών σεισμών σε περιοχές με φράγματα αφού επιβαρύνεται ο φλοιός της γης. Αυτό που χρειάζεται για να εξασφαλιστεί η ισορροπία, είναι να γίνονται προσεκτικές μελέτες πριν την κατασκευή οποιουδήποτε φράγματος ανάλογα πάντα με τις συνθήκες που επικρατούν σε κάθε περιοχή. Με αυτόν τον τρόπο θα αποφευχθούν κάποια από τα πιθανά προβλήματα, που μπορεί να αποβούν μοιραία στο μέλλον. Η ευστάθεια των πρανών των αντερεισμάτων ενός φράγματος αποτελεί ένα πολύ ευρύ θέμα, ένα από τα σημαντικότερα κεφάλαια της βραχομηχανικής, με το οποίο έχει ασχοληθεί εκτεταμένα τόσο η ελληνική όσο και η διεθνής επιστημονική κοινότητα. Όταν η βραχομάζα βρίσκεται υπό κλίση, η δρώσα συνιστώσα βάρους της έχει την τάση να την παρασύρει προς τα κάτω. Ο παράγοντας εκείνος ο οποίος εμποδίζει την κίνηση της βραχομάζας προς τα κάτω είναι η αντοχή της σε διάτμηση. Αυτό το απλοϊκό μοντέλο αποτελεί τη βάση για την κατανόηση του θέματος της ευστάθειας των πρανών. Το θέμα βέβαια λίγο θα μας είχε απασχολήσει αν δεν συνέβαιναν πολλές αστοχίες πρανών και αν δεν είναι σχεδόν βέβαιο ότι θα συμβούν και στο μέλλον. Έτσι, από τις πρώτες δεκαετίες του προηγούμενου αιώνα άρχισαν οι προσπάθειες για τη διερεύνηση και τη μελέτη των αστοχιών πρανών και την ανάπτυξη μεθόδων ελέγχου της ευστάθειάς τους. Παρά τις τεράστιες προόδους που έχουν σημειωθεί μέχρι σήμερα το θέμα κάθε άλλο παρά κλειστό είναι, οι απαιτήσεις κάθε άλλο παρά σίγουρες και οι προσπάθειες κάθε άλλο παρά ολοκληρωμένες. Οι συνέπειες από την αστοχία ενός φράγματος μπορεί να είναι τρομακτικές τόσο σε απώλειες ανθρώπινων ζωών, όσο και σε καταστροφές περιουσιών και γενικά συνοδεύονται από σοβαρές επιπτώσεις στην οικονομία ενός τόπου. Όλα τα φράγματα χρειάζονται προσεκτική φροντίδα και συνεχή έλεγχο από ειδικούς έμπειρους μηχανικούς ώστε να διασφαλίζεται η ασφαλής ζωή και λειτουργία τους.

11 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΓΕΝΙΚΑ ΓΙΑ ΤΑ ΦΡΑΓΜΑΤΑ 2.1 ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ ΦΡΑΓΜΑΤΩΝ Η κατασκευή φραγμάτων ξεκίνησε πολύ παλιά, πριν από 4000 χρόνια περίπου, όταν ο άνθρωπος στην προσπάθειά του να καλύψει τις ανάγκες του για νερό κατασκεύασε τα πρώτα χωμάτινα φράγματα. Το αρχαιότερο γνωστό χωμάτινο φράγμα στον κόσμο χτίστηκε το 4000 π.χ. περίπου στην πόλη Jawa της σημερινής Ιορδανίας (Kerisel, 1985). Από τα αρχαιότερα θεωρείται επίσης το φράγμα Sadd-el-Kafara που κατασκευάστηκε στο Wadi Garawi της Αιγύπτου την περίοδο π.χ (Singh and Varshney, 1995). Στην Ελλάδα το αρχαιότερο γνωστό φράγμα είναι στην Μυκηναϊκή Αργολίδα (Τίρυνθα) (Balcer, 1974; Zangger, 1993). Με την πάροδο του χρόνου οι διαστάσεις των φραγμάτων γίνονταν μεγαλύτερες και οι τεχνικές κατασκευής τους συνεχώς βελτιώνονταν κυρίως λόγω της καλύτερης κατανόησης των ιδιοτήτων των υλικών κατασκευής. Η συμβολή της γεωλογίας στο σχεδιασμό φραγμάτων είναι εξαιρετικά σημαντική (Μουτάφης, 1991), το ίδιο και η ανάπτυξη της γεωτεχνικής μηχανικής. Ειδικότερα, η συμβολή του Terzaghi (1925) αποδείχθηκε σταθμός στην κατανόηση της συμπεριφοράς αυτής της κατηγορίας φραγμάτων. 2.2 ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΦΡΑΓΜΑΤΩΝ Ο τύπος και το μέγεθος ενός φράγματος που πρόκειται να κατασκευαστεί, εξαρτάται από τις τοπογραφικές και γεωλογικές συνθήκες της περιοχής, τη διαθεσιμότητα των απαραίτητων σε κάθε περίπτωση υλικών κατασκευής καθώς τις ανάγκες και τις διαθέσιμες ποσότητες νερού. Γενικά, ταξινομούνται ανάλογα με το σκοπό, τη χρήση τους καθώς και τη γεωμετρία και τα υλικά κατασκευής τους. (Κούκης Γ., Σαµπατακάκης Ν., Γεωλογία Τεχνικών Έργων, Εκδόσεις Παπασωτηρίου, Αθήνα.) Ανάλογα με το σκοπό Συγκέντρωσης νερού Συγκέντρωση νερού σε επιφανειακούς ταμιευτήρες, δηλαδή δημιουργία τεχνητών λιμνών που αποδίδονται και με τον όρο λεκάνη κατάκλυσης Εκτροπής Εκτροπή της ροής του νερού είτε για παροχέτευσή του σε προκαθορισμένο χώρο ή για εκτέλεση εργασιών «εν ξηρώ» και διακρίνονται σε: (α) Μόνιμα και (β) Προσωρινά Ανάσχεσης Ανάσχεση της ταχύτητας ροής, δηλαδή επιβράδυνση αυτής με σκοπό τον τεχνητό εμπλουτισμό υδροφορέων, την αποφυγή ή μείωση της διάβρωσης λόγω εκδήλωσης χειμαρρικών φαινομένων Ρύθμισης Ρυθμιστικά για τον έλεγχο και πρόληψη πλημμυρών, την ελεγχόμενη παροχέτευση νερού κ.λπ.

12 Ανάλογα με τη χρήση Υδροηλεκτρικά (Ενεργειακά) Αρδευτικά (Άρδευση) Υδρευτικά (Ύδρευση) Πολλαπλής σκοπιμότητας (Υδροηλεκτρικά+αρδευτικά κ.λπ). Τα πλεονεκτήματα από την κατασκευή φραγμάτων πολλαπλής σκοπιμότητας είναι: Ορθολογική διαχείριση νερού Επιμερισμός δαπανών μεταξύ περισσότερων καταναλωτών ή χρηστών νερού Ανάλογα με τη γεωμετρία και τα υλικά κατασκευής Τσιμέντινα φράγματα (Concrete dams) (α) Βαρύτητας Κατασκευάζονται από άοπλο σκυρόδεμα ή και από κυλινδρούμενο σκυρόδεμα. Τα τελευταία είναι τα λεγόμενα RCC φράγματα (Roller Compacted Concrete), όπως για παράδειγμα του ΥΗΣ Πλατανόβρυσης στο Νέστο ποταμό, όπου ένα μέρος είναι τσιμέντο και τρία τέφρα προερχόμενη από το ΘΗΣ της Πτολεμαϊδας. Από τα παλαιότερα φράγματα βαρύτητας στον Ελληνικό χώρο (έτος 1931) είναι αυτό του Μαραθώνα Αττικής για την ύδρευση των Αθηνών (Εικ. 3). Η λειτουργία των φραγμάτων αυτών στηρίζεται στο βάρος τους με το οποίο και αντισταθμίζουν τις υδροστατικές πιέσεις, την άνωση, τις σεισμικές φορτίσεις και τις δυνάμεις ανατροπής. Παράλληλα, με την κατάλληλη επιλογή της διατομης και τον έλεγχο των συνθηκών θεμελίωσης, αποτρέπεται ο κίνδυνος λόγω διαφορικών καθιζήσεων. Ένα φράγμα βαρύτητας είναι μια συμπαγής, μονολιθική κατασκευή που συνήθως είναι ευθεία στο σχεδιασμό αν και μερικές φορές μπορεί να είναι ελαφρά καμπύλη και η διατομή του είναι περίπου τραπεζοειδής (BELL 1993) (Εικ. 4). Γενικά, τα φράγματα βαρύτητας μπορεί να ανεχθούν μόνο τις μικρότερες διαφορικές κινήσεις και απαιτούν μεγάλες ποσότητες τσιμέντου, δεδομένου ότι η αντίσταση στη μετατόπιση και γενικότερα η απόκριση σε στατικές και δυναμικές φορτίσεις εξασφαλίζονται από το ίδιο βάρος. Εν τούτοις, φράγματα βαρύτητας έχουν κατασκευασθει σε έντονα διερρηγμένο και διαφορετικής σύστασης (εναλλαγές) πέτρωμα και ακόμα σε ποτάμιες αποθέσεις, όπου η θεμελίωση απαιτεί εφαρμογή εξειδικευμένων μεθοδολογιών βελτίωσης πριν την κατασκευή. Πλεονεκτική θέση κατασκευής, είναι συνήθως σε στένωμα μιας κοιλάδας, όπου το υγιές πέτρωμα είναι λογικά κοντά στην επιφάνεια τόσο στη θεμελίωση όσο και στα ακρόβαθρα. Σημαντική επίσης θεώρηση σε μερικές περιοχές είναι η διαθεσιμότητα, σε λογική απόσταση, επαρκών δανειοθαλάμων με κατάλληλα αδρανή για σκυρόδεμα. (β) Τοξωτά Κατασκευάζονται από άοπλο σκυρόδεμα υψηλής ποιότητας αλλά ενίοτε και οπλισμένο, είναι δε καμπύλα στο σχεδιασμό με την κυρτή επιφάνεια προς τα ανάντη. Μεταφέρουν τις υδροστατικές πιέσεις στα αντερείσματα. Σε σχέση με τα φράγματα βαρύτητας επιτυγχάνεται οικονομία στον όγκο του σκυροδέματος έως και 70%, ενώ όταν το πάχος τους είναι μεγάλο λειτουργούν εν μέρει και ως φράγματα βαρύτητας (βαρύτητας - τοξωτά) (Εικ. 5 και Εικ. 7 Γ).

13 Σύμφωνα με τον BELL (1993) είναι δυνατόν να αντισταθούν σε μεγάλες παραμορφώσεις των σχηματισμών θεμελίωσης, αρκεί αυτές να είναι ομοιόμορφα διανεμημένες. Μεταφέρουν το μεγαλύτερο μέρος της οριζόντιας ώθησης από το νερό του ταμιευτήρα στα ακρόβαθρα με τη λειτουργία του τόξου και αυτό σε συνδυασμό με την περιορισμένη διατομή τους, σημαίνει ότι επιβάλουν ισχυρά θλιπτικά φορτία σε στενές ζώνες στη βάση καθώς και στα ακρόβαθρα. (Εικ.6). Επομένως η αντοχή της βραχομάζας, στα ακρόβαθρα και στην αμέσως κατά- ντη περιοχή του φράγματος πρέπει να είναι αδιαμφισβήτητη και το μέτρο ελαστικότητας (modulus of elasticity) αρκετά υψηλό για να διασφαλίσει ότι η παραμόρφωσή της, κάτω από την ώθηση του τόξου, δεν είναι τόσο μεγάλη ώστε να επιτρέψει υπερβολικές παραμορφώσεις του τόξου. Ιδανικές θέσεις για τοξωτά φράγματα είναι σε στενά φαράγγια, όπου οι παρειές είναι ικανές να δεχθούν την ώθηση που προκαλείται από τη λειτουργία του τόξου. Το τόξο πρέπει να πακτώνεται καλά στα ακρόβαθρα. Διακρίνονται δύο κατηγορίες τοξωτών φραγμάτων: Σταθερής καμπυλότητας (Constant-radius) Μεταβλητής καμπυλότητας (μείωση με το βάθος από τη στέψη) (Variableradius) Όταν τα φράγματα είναι διπλής καμπυλότητας, δηλαδή κατά την οριζόντια και κατακόρυφη, τότε καλούνται «Δόμοι». Τέλος, υπάρχουν τοξωτά φράγματα ή δόμοι πολλαπλής καμπυλότητας (multiple-arch and multiple-dome dams), τα οποία κατασκευάζονται με δύο ή περισσότερα επάλληλα τόξα ή δόμους. (γ) Αντηριδωτά Πρόκειται για πλάκα οπλισμένου σκυροδέματος η οποία φέρεται σε αντηρίδες μεταβλητού πλάτους. Μεταφέρουν τις υδροστατικές πιέσεις κυρίως στην επιφάνεια θεμελίωσης και λιγότερο στα αντερείσματα, ενώ σε σχέση με τα φράγματα βαρύτητας επιτυγχάνουν οικονομία στον όγκο του απαιτούμενου σκυροδέματος μέχρι και 90%. Τα φράγματα αυτά συνιστούν μια πλάκα από οπλισμένο σκυρόδεμα που κλίνει ανάντη και η οποία στηρίζεται από αριθμό αντηρίδων με άξονες κάθετα προς την πλάκα. Οι αντηρίδες στηρίζουν την πλάκα και μεταφέρουν τις στατικές και δυναμικές ωθήσεις στη θεμελίωση. Είναι περιορισμένης διατομής, εξασκώντας έτσι τεράστια φορτία στη θεμελίωση. Ο σχεδιασμός των αντηρίδων θα πρέπει να είναι τέτοιος ώστε να αποτρέπει την ολίσθηση κατά μήκος της επιφάνειας θεμελίωσης. Το πρόβλημα πιέσεων λόγω άνωσης (uplift pressures) είναι πρακτικά περιορισμένο στα αντηριδωτά φράγματα και υπάρχει πρόσβαση για την επιθεώρηση της θεμελίωσης αυτών. (δ) Μικτά Βαρύτητας- τοξωτά, τοξωτά - αντηριδωτά κ.λπ Χωμάτινα φράγματα (Embankments - Earth dams) Πρόκειται για εύκαμπτες κατασκευές που δεν απαιτούν σχηματισμούς θεμελίωσης εξαιρετικής ποιότητας. Διακρίνονται σε:

14 (α) Ομογενή χωμάτινα (Homogeneous earth dams) Σχεδόν εξ ολοκλήρου ομοιόμορφα φυσικά υλικά κατασκευής (Εικ. 11 Β). (β) Ετερογενή χωμάτινα ή και Λιθόρριπτα (Zoned - Rolled fill and Rock-fill dams) Ζωνώδεις κατασκευές με υλικά διαφόρων γεωμηχανικών ιδιοτήτων και σε διαφορετικά ποσοστά. Τα χωμάτινα φράγματα είναι επιχώματα εδαφικών και αδρανών υλικών (τραπεζοειδές επίχωμα) με αδιαπέρατο πυρήνα (core) για τον έλεγχο της διήθησης - διαφυγής (seapage) νερού (Εικ.12). Ο πυρήνας συνήθως είναι από αργιλικά υλικά και εάν αυτά δεν είναι διαθέσιμα σε επαρκείς ποσότητες τότε χρησιμοποιούνται πλάκες σκυροδέματος ή ασφαλτο σκυρόδεμα (Εικ. 13). Ο πυρήνας συνήθως εκτείνεται με τη μορφή όνυχα (εκσκαφής διαφραγματικής τάφρου) εντός των σχηματισμών θεμελίωσης όταν η διήθηση κάτω από το φράγμα πρέπει να ελεγχθεί (Εικ. 14). Αυτές οι τομές (cut-offs) μπορεί να είναι και αρκετά βαθιά μερικές δε φορές επεκτείνονται και μέσα στα ακρόβαθρα ως πλευρικές τάφροι (Εικ. 15). Στραγγιστήρια (drains) άμμου ή και χαλίκων τοποθετούνται μέσα και κάτω από το φράγμα για τον έλεγχο επίσης των διαφυγών. Λόγω της μεγάλης βάσης τους τα χωμάτινα φράγματα μεταφέρουν πολύ μικρότερες τάσεις στη θεμελίωση από τα τσιμέντινα. Επιπλέον πολύ ευκολότερα μπορεί να παραλάβουν παραμορφώσεις, όπως π.χ αυτές λόγω διαφορικών καθιζήσεων. Έτσι, τα χωμάτινα φράγματα έχουν κατασκευαστεί σε μεγάλη ποικιλία σχηματισμών θεμελίωσης από χαλαρά, μη στερεοποιημένα υλικά ποτάμιων αποθέσεων έως πολύ σκληρά πετρώματα Μικτά ή Σύνθετα φράγματα (Composite dams) Αποτελούν συνδυασμό εύκαμπτων και άκαμπτων (βαρύτητας, χωμάτινα, αντηριδωτά) ΣΥΝΑΦΗ ΣΥΝΟΔΑ ΕΡΓΑ (Appurtenant features of dams) Η καλή λειτουργία, η πολλαπλή σκοπιμότητα και η ασφάλεια του φράγματος και ταμιευτήρα απαιτούν την κατασκευή μαζί με το σώμα του φράγματος και συνοδών έργων, που έχουν όπως παρακάτω και για τα οποία απαιτούνται επίσης λεπτομερείς προκαταρκτικές έρευνες όσον αφορά στην υδρολογία, τοπογραφία και τις υπεδαφικές συνθήκες (Κούκης Γ., Σαµπατακάκης Ν., Γεωλογία Τεχνικών Έργων, Εκδόσεις Παπασωτηρίου, Αθήνα.) Σήραγγα εκτροπής (Diversion tunnel) Το έργο αυτό διευκολύνει τις εργασίες κατασκευής του φράγματος με την ομαλή παροχέτευση (εκτροπή) των νερών του ποταμού προς τα κατάντη. Στην περίπτωση ποταμών μεγάλης παροχής νερού, στους οποίους αναμένονται κατά το στάδιο κατασκευής πιθανές πλημμυρικές παροχές, η σήραγγα εκτροπής συνδυάζεται και με την κατασκευή προφράγματος, τελικά δε με την ολοκλήρωση του έργου και οι δύο αυτές κατασκευές ενσωματώνονται στο κυρίως έργο Πρόφραγμα (Cofferdam) Πρόκειται για προσωρινή κατασκευή με όλα τα χαρακτηριστικά μικρού χωμάτινου φράγματος, ανάντη από ένα φράγμα, για τη συγκέντρωση του νερού και ελεγχόμενη ροή αυτού στο στάδιο της κατασκευής του φράγματος μέσω της σήραγγας εκτροπής.

15 Υδροληψία (φρεάτιο και αγωγός προσαγωγής) (Intake- shaft and Headrace tunnel) Πρόκειται για το έργο που θα μεταφέρει το νερό του ταμιευτήρα στην κατάντη περιοχή για διάφορες χρήσεις, π.χ. παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας Εκχειλιστής ή Υπερχειλιστής (Spillway) Στην περίπτωση πλήρωσης του ταμιευτήρα πάνω από την ανώτατη στάθμη λειτουργίας, λόγω πλημμυρικών παροχών ή πλούσιου γενικά σε ατμοσφαιρικά κατακρημνίσματα υδρολογικού έτους, ο εκχειλιστής εξασφαλίζει την ομαλή ροή της περίσσειας νερού ελεγχόμενα προς τα κατάντη μέσω των θυροφραγμάτων που διαθέτει. Στην περίπτωση του υπερχειλιστή το νερό του ταμιευτήρα παροχετεύεται προς τα κατάντη αυτόματα, χωρίς τη μεσολάβηση θυροφραγμάτων όταν η στάθμη υπερβεί τη μέγιστη στάθμη λειτουργίας. Ο εκχειλιστής τοποθετείται μέσα ή στην κατάντη όψη του φράγματος, έξω από το φράγμα στη μια ή την άλλη πλευρά ή εντός του ταμιευτήρα οπότε είναι με τη μορφή σήραγγας (φρέαρ και σήραγγα που εξέρχεται κάτω από το φράγμα). Γενικά το μέγεθος και η θέση αυτού σε σχέση με το φράγμα καθορίζονται από το μέγεθος και είδος του φράγματος, την τοπική τοπογραφία, τη γεωλογία και την προσεκτική ανασκόπηση του ιστορικού της ροής του ποταμού στην περιοχή του φράγματος Σήραγγα επίσκεψης (Inspection gallery) Μερικά από τα χωμάτινα φράγματα συνδυάζονται και με σήραγγα επίσκεψης που είναι κατά μήκος του άξονα του έργου (Εικ. 20). Μέσα από τη σήραγγα εκτελούνται οι τσιμεντενέσεις στη θεμελίωση ενώ το έργο ανυψώνεται και παράλληλα λειτουργεί ως σήραγγα αποστράγγισης, για την τοποθέτηση οργάνων κ.λπ Σήραγγες τσιμεντενέσεων (Grouting galleries) Μέσα από τα έργα αυτά εκτελούνται οι τσιμεντενέσεις σε διάφορα ύψη των αντερεισμάτων Σήραγγες αποστpάγγισης(drainage galleries) Αποστραγγίζουν νερά από τα αντερείσματα. Συνήθως οι σήραγγες των τσιμεντενέσεων στα αντερείσματα λειτουργούν και ως αποστραγγιστικές Εκκενωτής πυθμένα (Bottom outlet) Κατασκευή με σήραγγα που συμβάλει στην ταπείνωση της στάθμης του ταμιευτήρα ή και στην πλήρη εκκένωση αυτού, όταν υπάρχει πρόβλημα στο έργο ή κριθει απαραίτητη η απόληψη των φερτών υλικών, λόγω της στερεοπαροχής στη λεκάνη κατάκλυσης. Πολλές φορές για λόγους οικονομίας και όταν οι συνθήκες το επιτρέπουν (τοπογραφικές, υπεδαφικές, υδρολογικές) οι δύο σήραγγες, του υπερ- χειλιστή, όταν αυτός είναι σηραγγοειδής και της εκτροπής οδεύουν προς τα κατάντη μέσω κοινής σήραγγας (περίπτωση φραγμάτων Μόρνου, Αώου κ.α.) Θυροφράγματα (Gates) Πρόκειται για πόρτες που τοποθετούνται στις κορυφές των εκχειλιστών για τον έλεγχο της ροής του νερού από αυτούς Υδροηλεκτρικός σταθμός (Hydroelectric power plant) Ο σταθμός παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας που συνήθως τοποθετείται στο πόδι του φράγματος ή σε κάποια απόσταση κατάντη.

16 Υδροφράχτες (Locks) Κινητά φράγματα (τύπος θυροφραγμάτων) που χρησιμοποιούνται για την ανύψωση ή την ταπείνωση της στάθμης κατά μήκος ποταμών ή καναλιών. Εξυπηρετούν τη ναυσιπλοΐα Ταμιευτήρες άντλησης- αποθήκευσης νερού (Pumped-Storage reservoirs) Υπάρχουν περίοδοι κατά τις οποίες η κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας είναι μεγαλύτερη από την παραγωγή και άλλες περίοδοι με περίσσευμα ενέργειας. Η μη χρησιμοποιούμενη πλεονασματική ενέργεια μπορεί να μετατραπεί σε δυναμική με μικρό σχετικά κόστος, που θα χρησιμοποιηθεί στην περίοδο αιχμής. Ο ταμιευτήρας στον οποίο αποθηκεύεται το αντλούμενο, στις νυχτερινές ιδιαίτερα ώρες, νερό που έχει ήδη χρησιμοποιηθεί από τον υδροηλεκτρικό σταθμό, προκειμένου να παραχθει ενέργεια στην περίοδο αιχμής ή να εκτραπει προς άλλες χρήσεις λέγεται ταμιευτήρας άντλησης - αποθήκευσης. Επίσης υπάρχει η δυνατότητα σχεδιασμού επάλληλων ταμιευτήρων (διαδοχικές λεκάνες κατάκλυσης, οι οποίες λειτουργούν ως ταμιευτήρες άντλησης - αποθήκευσης του ανάντη φράγματος) Κλιμακωτό κανάλι διέλευσης ψαριών (Fish ladder) Στα φράγματα που κατασκευάζονται σε μονοπάτια μετανάστευσης ψαριών, γίνεται πρόβλεψη παροχής δυνατότητας μετακίνησης των ψαριών μέσω της κατασκευής αυτής που τοποθετείται στην πλευρά ή πάνω στην όψη του φράγματος, για τη διευκόλυνση της μετανάστευσης ανάντη και κατάντη Λεκάνη ηρεμίας (Stilling basin) Δημιουργειται στο κατάντη τμήμα του φράγματος και αποτρέπει τη διάβρωση στον πόδα αυτού από τα νερά της υπερχείλισης καθώς και την ομαλή παροχέτευση του νερού στην κατάντη κοίτη του ποταμού 'Αλλα επιμέρους τμήματα του φράγματος Στη συνέχεια δίνεται η ορολογία για διάφορα τμήματα του φράγματος τα οποία δεν αποτελούν συνοδά έργα, πλην όμως ο ρόλος τους θεωρείται σημαντικός στη λειτουργικότητα του έργου. Ακρόβαθρα (Abutments) Οι πλευρές της κοιλάδας που είναι σε επαφή με το φράγμα (τμήμα της θεμελίωσης). Επίσης το τμήμα του φράγματος που είναι σε επαφή με τη θεμελίωση στις πλευρές της κοιλάδας. Δεξιό η αριστερό ακρόβαθρο ανάλογα με τη δεξιά η αριστερή πλευρά της κοιλάδας, όπως την παρατηρούμε από ανάντη. Φίλτρα αποστράγγισης (Drains of porous materials) Παροχετεύουν προς τα κατάντη τυχόν νερά που διηθούνται στο σώμα του χωμάτινου φράγματος, έτσι ώστε να μη δημιουργούνται προβλήματα διάβρωσης καθώς και φαινόμενα διασωλήνωσης κατά μήκος της διεπιφάνειας που ορίζεται από την επιφάνεια θεμελίωσης και το φράγμα. Στέψη του φράγματος (Crest of dam) Βρίσκεται υψηλότερα από την ανώτατη στάθμη της λίμνης και σε ύψος ασφαλείας, που εξαρτάται από το αναμενόμενο μέγιστο ύψος του κύματος στη λίμνη. Η στέψη συνδυάζεται συνήθως με δρόμο που συνδέει τα δύο άκρα του φράγματος. Διαφράγματα, τάπητες

17 Στην περίπτωση που το φράγμα, τσιμέντινο ή χωμάτινο, εδράζεται σε βραχώδη σχηματισμό που από τη φύση του είναι συνήθως διερρηγμένος και υδροπερατός, κατασκευάζεται κατά μήκος του άξονα του φράγματος κουρτίνα από τσιμεντενέσεις (διαφραγματική κουρτίνα). Το βάθος αυτής είναι συνήθως μέχρι το υγιές και αδιαπέρατο πέτρωμα και όταν αυτό δεν συναντάται η κατασκευή δεν υπερβαίνει σε βάθος το μέγιστο ύψος του φράγματος. Επίσης πολλές φορές στη ζώνη θεμελίωσης, επιφανειακά, δημιουργειται τάπητας τσιμεντενέσεων για λόγους ευστάθειας και στεγανότητας. Αντίθετα όταν το φράγμα θεμελιώνεται σε υδροπερατούς εδαφικούς σχηματισμούς, όπως μπορεί να συμβαίνει με τα χωμάτινα φράγματα που στο σύνολο ή μεγάλο μέρος αυτών εδράζεται στις ποταμοχειμάρριες αποθέσεις, κρίνεται απαραίτητο ανάλογα με την περίπτωση (1) η κατασκευή διαφράγματος - διαφραγματικού τοίχου που αποτελεί συνέχεια του στεγανού αργιλικού πυρήνα του φράγματος. Το βάθος της κατασκευής αυτής εξαρτάται από αυτό του στεγανού υποβάθρου και στην περίπτωση μεγάλου πάχους των πρόσφατων αποθέσεων (το στεγανό υπόβαθρο σε μεγάλο βάθος) το βάθος προσδιορίζεται από τις υδρογεωλογικές συνθήκες που επικρατούν στην περιοχή του έργου (2) κατασκευή στεγανού τάπητα ανάντη του φράγματος που στην περίπτωση χωμάτινου φράγματος ο τάπητας καταλήγει στη βάση του πυρήνα. (α) Διαφράγματα (Cut-off) Κατασκευές που τοποθετούνται για να διακόψουν τη ροή διήθησης κάτω από το φράγμα. Οι κατασκευές ποικίλουν ανάλογα με το πρόβλημα και μπορούν να είναι (1) όνυχας πυρήνα, (2) διάφραγμα από σκυρόδεμα ή ακόμα και διαφραγματικός τοίχος (από μίγμα νερού, τσιμέντου και μπετονίτη) ή (3) κουρτίνα τσιμεντενέσεων - διαφραγματική κουρτίνα. (β) Τάπητας τσιμεντενέσεων (Grout blanket) Κάναβος τσιμεντενέσεων ή επάλληλες κουρτίνες τσιμεντενέσεων κάτω από ένα φράγμα και παράλληλα στο μήκος του. Στην περίπτωση αυτή επιτυγχάνεται η βελτίωση των μηχανικών χαρακτηριστικών των σχηματισμών του υποβάθρου, στη ζώνη θεμελίωσης επιφανειακά (βάθος 7-10m) και παράλληλα η μείωση της υδροπερατότητας αυτών. Ο τάπητας αυτός εξυπηρετεί παράλληλα και την καλύτερη συνάφεια κατασκευής και θεμελίωσης. (γ) Αδιαπέρατος τάπητας ή μεμβράνη (Impervious blanket or membrane) Λεπτό στρώμα αδιαπέρατου υλικού, που τοποθετείται μέσα σε χωμάτινο φράγμα η στον πυθμένα της λεκάνης κατάκλυσης στη συνέχεια του πυρήνα, για να ελαττώσει ή εξαλείψει διηθήσεις δια μέσου ή κάτω από το φράγμα (αποτελείται από αργιλικά υλικά, σκυρόδεμα, ασφαλτοτάπητα ή ειδικές συνθετικές μεμβράνες).

18 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ΣΥΝΟΠΤΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ ΜΟΡΝΟΥ 3.1 ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΗ ΘΕΣΗ ΤΟΥ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ Το φράγμα Μόρνου βρίσκεται στο νομό Φωκίδας, σε απόσταση 7 χιλιομέτρων από το Λιδωρίκι. Κατασκευάστηκε μεταξύ των ετών , ενώ η πλήρωση του ταμιευτήρα ξεκίνησε τον χειμώνα του 1978 και έφθασε τη στάθμη υπερχείλισης το Σκοπός του έργου ήταν η δημιουργία ταμιευτήρα για την ενίσχυση του υδατικού δυναμικού υδροδότησης της πόλης των Αθηνών. 3.2 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΟΥ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ Το φράγμα, ένα από τα μεγαλύτερα της Ευρώπης, είναι χωμάτινο με κεντρικό κατακόρυφο αργιλικό πυρήνα (αδιαπέραστο), μεταβατικές ζώνες φίλτρων εκατέρωθεν του πυρήνα, σώματα στήριξης του πυρήνα ανάντη και κατάντη από συμπυκνωμένο αμμοχάλικο και προστατευτική λιθορριπή στην ανάντη πλευρά. Στον ανάντη πόδα του φράγματος έχει ενσωματωθεί και το πρόφραγμα (με στεγανό αργιλικό πυρήνα) που χρησιμοποιήθηκε για την προσωρινή εκτροπή του ποταμού. Ένα ιδιαίτερο χαρακτηριστικό του φράγματος Μόρνου είναι ότι ο πυρήνας του φράγματος δεν συνεχίζεται κάτω από τη στάθμη του φυσικού εδάφους μέχρι να συναντήσει το βραχώδες υπόβαθρο αλλά διακόπτεται στην επιφάνεια των αλλουβιακών αποθέσεων του ποταμού. Από το σημείο εκείνο και κάτω συνεχίζεται υπό μορφή όνυχα. Στο δεξί αντέρεισμα, η θεμελίωση του πυρήνα δεν έγινε πάνω σε απολύτως υγιή σχηματισμό φλύσχη διότι το βάθος της εξαλλοιωμένης ζώνης ήταν πολύ μεγάλο. Στην έδραση του σώματος του φράγματος και τα εκατέρωθεν αυτού αντερείσματα έχουν κατασκευασθεί στοές και σήραγγες συνολικού μήκους 5550m και έχουν γίνει 90 m γεωτρήσεων με τσιμεντενέσεις σε βάθος που φθάνει τα 120m. H κατασκευή των στοών του φράγματος τελείωσε το Μάιο 1973, ενώ η κατασκευή σώματος του φράγματος ολοκληρώθηκε τον Οκτώβριο Στην περιοχή Πύρνου (επί της αριστερής όχθης του ταμιευτήρα) έχει κατασκευασθεί ασφαλτικός τάπητας στεγάνωσης και σήραγγα τσιμεντενέσεων μήκους m εφοδιασμένη με στοές αποστράγγισης. Το έργο υδροληψίας βρίσκεται κοντά στο Λιδωρίκι απ' όπου ξεκινά η πρώτη σήραγγα του υδραγωγείου (σήραγγα Γκιώνας). Η διατομή του φράγματος συντίθεται από κεντρικό αδιαπέρατο αργιλικό πυρήνα με κλίσεις ανάντη και κατάντη 3:1, μεταβατικά φίλτρα πάχους 4.0 m, και αμμοχαλικώδη σώματα στήριξης. Το ανάντη πρανές είναι επενδυμένο με λιθορριπή ενώ για το κατάντη προβλεπόταν επένδυση με χλόη και θάμνους που τελικά δεν έγινε. Κατά μήκος του άξονα του φράγματος, κάτω από τη βάση του πυρήνα, έχει κατασκευαστεί σε όρυγμα (cut and cover) η στοά επίσκεψης τσιμεντενέσεων, που διακλαδίζεται σε οριζόντιες σήραγγες μέσα στα αντερείσματα. Αρχικά, ο σκοπός κατασκευής της στοάς αυτής ήταν ο μελλοντικός έλεγχος του φράγματος, η δίοδος των καλωδίων των οργάνων παρακολούθησης καθώς και η δυνατότητα εκτέλεσης

19 συμπληρωματικών τσιμεντενέσεων. Τελικά όμως, προκειμένου η κατασκευή του φράγματος να αποδεσμευθεί από την δημιουργία κουρτίνας τσιμεντενέσεων ώστε να επιταχυνθεί η κατασκευή του φράγματος, αποφασίστηκε να χρησιμοποιηθεί η στοά αυτή και για την εκτέλεση των κύριων τσιμεντενέσεων. Το διάφραγμα τσιμεντενέσεων έχει ολική επιφάνεια κατακόρυφης προβολής m2 και μήκος οπών γεωτρήσεων περί τα 95 km. Οι οπές διατάσσονται σε τρεις σειρές, με απόσταση μεταξύ των οπών κάθε σειράς m. Όμως στη θέση Πύρνος, 6 km περίπου ανατολικά του φράγματος, εμφανίζονται διαπερατοί σχηματισμοί σε μια λωρίδα μήκους περίπου 2.5 km. Πιο συγκεκριμένα στην περιοχή αυτή εμφανίζονται έντονα διαρρηγμένοι καρστικοί ασβεστόλιθοι, μεταβατική ζώνη από μαργαϊκούς ασβεστόλιθους, με ρήγματα και διακλάσεις, ερυθρός αργιλικός φλύσχης με εγκλείσματα από διαπερατά στρώματα ασβεστολίθου και κροκαλοπαγή, και τέλος μελανός φλύσχης, στεγανός σε μεγάλα βάθη, που όμως σε ορισμένες θέσεις εμφανίζει ρωγμές και είναι διαπερατός (Εικ. 35). Οι σχηματισμοί αυτοί έχουν παράταξη περίπου παράλληλη προς τις υψομετρικές καμπύλες και κλίση 60 ο - 80 ο, ομόρροπη προς αυτή του φυσικού εδάφους. Κατά τις εκσκαφές διαπιστώθηκε επίσης η ύπαρξη καρστικών σπηλαίων και ρωγμών μεγάλου ανοίγματος. Η περιοχή αυτή των διαπερατών σχηματισμών στεγανώθηκε με επένδυση από ασφαλτοσκυρόδεμα, σε πολλαπλές στρώσεις, πάνω σε συμπυκνωμένο διαπερατό επίχωμα (Εικ. 36). Με το επίχωμα διαμορφώθηκε ομαλή επιφάνεια με κλίση πρανούς 1:2. Πάνω στο αμμοχαλικώδες επίχωμα τοποθετήθηκε στρώση από στραγγιστήριο φίλτρο, που απάγει τις διηθήσεις προς τη στοά επίσκεψης τσιμεντενέσεων αποστράγγισης, που κατασκευάστηκε στον πόδα της επένδυσης. Τα νερά που συλλέγονται στη σήραγγα οδηγούνται προς τους καρστικούς ασβεστολίθους, μέσω δύο εγκάρσιων σηράγγων και γεωτρήσεων αποχέτευσης. Κάτω από τη στοά κατασκευάστηκε διάφραγμα τσιμεντενέσεων μικρού βάθους, για την αποτροπή των διηθήσεων από τη λίμνη προς το επίχωμα. Η ολική επιφάνεια της ασφαλτικής επένδυσης έφτασε τα m 2 και το μέγιστο μήκος του επενδεμένου πρανούς είναι 160 m. Στη στοά του Πύρνου και στις δύο από τις τρεις σήραγγες αποστράγγισης, έχουν κατασκευαστεί πρόσφατα (το 1984) πέντε διατάξεις υπερχειλιστών λεπτής στέψης για τη μέτρηση των διηθήσεων που συγκεντρώνονται. Οι διατάξεις αυτές περιλαμβάνουν σταθμήμετρα, που η ανάγνωσή τους γίνεται μια φορά το μήνα. Παρόλο που η συχνότητα λήψης της ανάγνωσης στάθμης φαίνεται κατ αρχήν μικρή, στην πραγματικότητα η ακρίβεια που επιτυγχάνεται είναι ικανοποιητική, δεδομένου ότι οι παροχές δεν έχουν μεγάλη διακύμανση και ακολουθούν την αντίστοιχη διακύμανση της στάθμης του ταμιευτήρα. Η επεξεργασία των μετρήσεων γίνεται στο κέντρο της ΕΥΔΑΠ στην Άμφισσα όπου και συντάσσεται σχετικό διάγραμμα μεταβολής της παροχής διηθήσεψν συναρτήσει του χρόνου. Υπερχειλιστής To μέγεθος του υπερχειλιστή υπολογίσθηκε για παροχή της μέγιστης πιθανής πλημμύρας ίση με 4150 m 3 /sec. Η παροχή της σήραγγας του υπερχειλιστή (εσωτερικής διαμέτρου 9.60 m) είναι 1700 m 3 /sec. O υπερχειλιστής είναι

20 σηραγγοειδούς μορφής χωρίς θυροφράγματα με στέψη υπερχείλησης στο υψόμετρο m. Το κεκλιμένο τμήμα του είναι κυκλικής διατομής εσωτερικής διαμέτρου 9.60m. Το οριζόντιο τμήμα του είναι πεταλοειδούς εσωτερικής διαμέτρου 9.60 m και έχει συνδεθεί με τη σήραγγα εκτροπής. To τελευταίο τμήμα του υπερχειλιστη μήκους 208m έχει κατασκευασθεί με ανοικτή εκσκαφή. Εκκενωτής πυθμένα Ο εκκενωτής πυθμένα έχει προβλεφθεί για την εκκένωση της λίμνης σε περίπτωση ανάγκης μέχρι το υψόμετρο εισόδου του εκκενωτή m. Η ταχύτητα καταβιβασμού της στάθμης χρησιμοποιώντας την υδροληψία και τον εκκενωτή συγχρόνως μπορεί να ανέλθει στα 15 cm/ώρα ή 3.6 m/ημέρα από τη μεγίστη στάθμη ταμιευτήρα. Ο εκκενωτής είναι σήραγγα με σχεδόν οριζόντια κατά μήκος κλίση. Το ανάντη τμήμα της σήραγγας του εκκενωτή έχει συνδεθεί με τη σήραγγα εκτροπής. Το κατάντη τμήμα της σήραγγας εκκένωσης είναι πεταλοειδούς διατομής εσωτερικής διαμέτρου 6.40 m και εκβάλλει στη λεκάνη ηρεμίας του εκχειλιστή. H λειτουργία του εκκενωτή ελέγχεται με δύο θυροφράγματα που είναι τοποθετημένα περίπου στο μέσον του μήκους του (περίπου στον άξονα του πυρήνα). Η προσπέλαση στο θάλαμο των θυροφραγμάτων γίνεται με ανελκυστήρα, το φρέαρ του οποίου κατά το ανώτερο τμήμα του περνάει μέσα από το κατάντη σώμα αντιστήριξης του φράγματος και το κατώτερο τμήμα του μέσα από το φυσικό έδαφος του αριστερού αντερείσματος. Στο σημείο επαφής φράγματος- αντερείσματος η επένδυση του φρέατος έχει μελετηθεί με άρθρωση για να περιλαμβάνει τις τυχόν διαφορικές μετακινήσεις. Στην περίπτωση λειτουργίας του εκκενωτή υπό πλήρες φορτίο ταμιευτήρα αναπτύσσονται ταχύτητες ροής μέχρι και 40 m/sec. Για την αποφυγή της σπηλαίωσης κυρίως στο δάπεδο της σήραγγας υπό τις συνθήκες αυτές απαιτείται λεία επιφάνεια της επένδυσης και αερισμός. Για το λόγο αυτό η επένδυση της σήραγγας του εκκενωτή έχει καλυφθεί μέχρι την ημιδιάμετρο με εποξειδικές ρητίνες. Ο εκκενωτής πυθμένα δεν έχει χρησιμοποιηθεί έως σήμερα.

21 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ΓΕΝΙΚΗ ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΤΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ 4.1. ΓΕΩΛΟΓΙΚΕΣ ΖΩΝΕΣ ΤΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ Η Ελλάδα χαρακτηρίζεται για την σύνθετη γεωλογική δοµή και την έντονη τεκτονική καταπόνηση των σχηµατισµών της, σαν αποτέλεσµα των επάλληλων ορογενετικών κινήσεων που έλαβαν χώρα κατά την διάρκεια της Αλπικής ορογένεσης η οποία συνέβαλλε καθοριστικά στην σηµερινή διαµόρφωση του Ελληνικού χώρου µε τον έντονο οριζόντιο και κατακόρυφο διαµελισµό. Οι Ελληνικές οροσειρές σχηµατιστήκαν από την πτύχωση των ιζηµάτων (Tριαδικής Kάτω Mειoκαινικής ηλικίας) που είχαν αποτεθεί στο χώρο του αλπικού γεωσυγκλίνου κατά την διάρκεια του Μεσοζωικού αιώνα και του Παλαιογενούς. Στη διαµόρφωση αυτή συνέβαλλαν αποφασιστικά και οι πρόσφατες κατακόρυφες µετακινήσεις του Τεταρτογενούς, µε την δηµιουργία απότοµων ακτών και την περαιτέρω εξέλιξη των τεκτονικών τάφρων του Νεογενούς,µε τις οποίες συνδέεται άµεσα και η έντονη σεισµικότητα. Ο Ελληνικός χώρος διακρίνεται σε επιµέρους γεωλογικές µονάδες (ζώνες) µε βάση την διαφοροποίηση που υπάρχει στη λιθολογική σύσταση των γεωλογικών σχηµατισµών και στις εξελικτικές τεκτονικές διεργασίες που υποβλήθησαν οι σχηµατισµοί αυτοί, σύµφωνα µε τα παραπάνω (Εικ. 40). Η κατανοµή τους στο χώρο ακολουθεί βασικά τις οροσειρές της χώρας µας και στις περισσότερες περιπτώσεις στα µεταξύ των ζωνών όρια εντοπίζονται κύριες τεκτονικές δοµές (επωθήσεις,ρηξιγενείς ζώνες). Η διακριτή λιθολογική σύσταση και η τεκτονική καταπόνηση της κάθε ζώνης έχει άµεσες επιδράσεις στην γενικότερη γεωµηχανική της συµπεριφορά,µε αποτέλεσµα η κάθε µια από αυτές να χαρακτηρίζεται από ένα γενικότερο πλαίσιο συµπεριφοράς,όσον αφορά τις τεχνικογεωλογικές συνθήκες. 4.2 ΖΩΝΗ ΤΗΣ ΠΙΝΔΟΥ ΓΕΝΙΚΑ H περιοχή του φράγματος ανήκει στη ζώνη της Πίνδου (Ωλονού - Πίνδου). Το όνομα της ζώνης αυτής δόθηκε από τον Ρhilippson από το βουνό Ωλονός (Ερύμανθος) της Πελοποννήσου και την οροσειρά της Πίνδου. Ξεκινάει από τα σύνορα µε την Αλβανία και κατευθύνεται στην οροσειρά της Πίνδου, στα Άγραφα, Αιτωλικό, Βαρδούσια και στην συνέχεια στην Πελοπόννησο στα όρη Παναχαικό και Ωλονό. Η ιζηµατογενής αυτή σειρά είναι συνεχής από το Άνω Τριαδικό µέχρι το Ηώκαινο και είναι το πλέον τυπικό και το πρώτο κάλυμμα που περιγράφτηκε στον ελληνικό χώρο (CAYEUX, 1903, NΕΓΡΗΣ, 1906) ΛΙΘΟΣΤΡΩΜΑΤΟΓΡΑΦΙΑ Στη βάση της στρωματογραφικής στήλης της ζώνης Πίνδου αποτελούν Μέσο-Τριαδικής ηλικίας φλυσχοειδείς κλαστικές αποθέσεις, όπως εναλλαγές πηλιτών με λεπτοπλακώδεις ή μικρολατυποπαγείς απολιθωματοφόρους ασβεστόλιθους. Στη βάση της στρωµατογραφικής στήλης συναντάται ο

22 «σχηµατισµός Πριολίθου», ο οποίος αποτελείται από ψαµµίτες µε παρεµβολές πηλιτικών και αργιλικών στρωµάτων Μέσο Τριαδικής ηλικίας. Προς τα επάνω ακολουθούν πυριτιούχοι ασβεστόλιθοι του Ανωτέρου Τριαδικού (Αν. Κάρνιο-Νόριο), με πάχος 150m περίπου, οι οποίοι έχουν συχνά μαργαϊκές ή δολομιτικές παρενστρώσεις. Σε ορισμένες περιοχές οι ασβεστόλιθοι αυτοί γίνονται ερυθροί και κονδυλώδεις, περιβάλλονται από ηφαιστειακούς τόφφους και είναι πλούσιοι σε αμμωνίτες (φάση του Ammonitico Rosso ). Επάνω στους ασβεστόλιθους του Αν. Τριαδικού αποτίθενται καθ όλη τη διάρκεια του Ιουρασικού ραδιολαρίτες κόκκινου ή πράσινου χρώματος και πηλίτες που εναλλάσσονται με λεπτοπλακώδεις ασβεστόλιθους με τα χαρακτηριστικά για την ενότητα αυτή κοκκινοπράσινα χρώματα. Το μέσο πάχος της ενότητας αυτής είναι m. Οι κερατόλιθοι συνίσταται από διάφορες φάσεις όπως γκρίζοι ή και ερυθροί υαλώδεις κερατόλιθοι, αργιλικοί κερατόλιθοι, µαγγανιούχοι κερατόλιθοι. Τους ραδιολαρίτες ακολουθεί ο «πρώτος φλύσχης» της ζώνης Πίνδου. Η ηλικία του είναι μεταξύ Βαρρεμίου-Απτίου (Κατ. Κρητιδικό), όμως αυτή διαφέρει από περιοχή σε περιοχή, φτάνοντας μέχρι και το Κενομάνιο-Σενώνιο. Διαφοροποιήσεις κατά περιοχές παρουσιάζουν όμως το πάχος και η λιθολογία. Το μέγιστο πάχος του πρώτου φλύσχη φτάνει τα 140m, ενώ από πλευράς λιθολογίας αποτελείται από πηλίτες με λεπτά στρώματα ασβεστολίθων και ασβεστο-ψαμμιτών πλούσιους σε πρασινόλιθους, καθώς και από ψαμμιτικούς πάγκους. Τον «πρώτο φλύσχη» ακολουθούν προς τα επάνω οι ασβεστόλιθοι του Ανώτερου Κρητιδικού. Οι ασβεστόλιθοι αυτοί είναι πελαγικοί, λεπτοπλακώδεις με πυριτόλιθους και το πάχος τους είναι περίπου 500m. Σε περιοχές που αντιπροσωπεύουν τις παρυφές της αύλακας μέσα στους ασβεστόλιθους αυτούς υπάρχουν παρεμβολές λατυποπαγών ασβεστολίθων με πυριτόλιθους. Στην κορυφή των παραπάνω λεπτοπλακωδών ασβεστολίθων πραγματοποιείται η μετάβαση προς τον «δεύτερο φλύσχη» της ζώνης της Πίνδου μέσω των λεγόμενων στρωμάτων μετάβασης. Το πάχος των στρωμάτων αυτών κυμαίνεται από m και η ηλικία τους από το Μαιστρίχτιο (Ανώτατο Κρητιδικό) έως και το Δάνιο Παλαιόκαινο. Ο «δεύτερος φλύσχης» της ζώνης της Πίνδου που ακολουθεί είναι το στρωµατογραφικά ανώτερο µέλος της ζώνης της Πίνδου και αποτελεί µια τυπική κλαστική ακολουθία τουρβιδιτών δοµηµένη από εναλλαγές ψαµµιτών, αργιλοπηλιτών και µαργών. Έχει ηλικία έως το τέλος του Ηωκαίνου και παρουσιάζει πάχος m. Στα ανατολικά κυριαρχείται από την φάση των κροκαλοπαγών, ενώ προς τα δυτικά είναι περισσότερο ψαμμιτικός και ψαμμιτο-μαργαϊκός. Ο τριτογενής αυτός φλύσχης είναι ο πιο τυπικός και αντιπροσωπευτικός του Ελληνικού χώρου µε ρυθµικές εναλλαγές κροκαλοπαγών,ψαµµιτών,µαργών και ασβεστολίθων και χαρακτηριστική πτύχωση σε πολλές θέσεις. Πάνω από τον φλύσχη βρίσκονται σε ασυµφωνία µολασσικά ιζήµατα της Μεσοελληνικής Αύλακας (Ολιγόκαινο), τα οποία επικάθονται στα πτυχωµένα στρώµατα του, πιστοποιώντας το τέλος της απόθεσης του στο Ανώτερο-Τελικό Ηώκαινο. Η ζώνη αυτή εµφανίζεται έντονα τεκτονικά καταπονηµένη υπό την επίδραση των τάσεων που οφείλονται στις νεότερες µετακινήσεις του Πλειο- Πλειστόκαινου, ιδιαίτερα µάλιστα στις παράκτιες περιοχές. Χαρακτηρίζεται από

23 µεγάλη αστάθεια των σχηµατισµών της και ιδιαίτερα οι περιοχές που αποτελούνται από κορήµατα κλιτύων, την µεταβατική σειρά προς τον φλύσχη, από αργιλοµιγή ιζήµατα και έντονα τεκτονισµένους ασβεστόλιθους-κερατόλιθους,καθώς και από νεογενή ιζήµατα. Επίσης, επιρρεπείς σε κατολισθητικές κινήσεις είναι οι λεπιώσεις σκληρών πετρωµάτων στα µαλακά ιζήµατα του φλύσχη ΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΕΞΕΛΙΞΗ ΤΗΣ ΖΩΝΗΣ ΠΙΝΔΟΥ Τα στρώµατα της ζώνης Πίνδου αναδύθηκαν µε την τελική φάση πτυχώσεων που ήταν η Ελβετική φάση στο Κάτω Ολιγόκαινο ή σύµφωνα µε άλλους ερευνητές η Πυρηναϊκή φάση στο Πριαµπόνιο του Ηωκαίνου. Ανεξάρτητα από το πότε ακριβώς εκδηλώθηκε η πτύχωση, είναι γεγονός ότι ήταν η µοναδική φάση που έπληξε τη ζώνη. εν επέδρασαν δηλαδή πρώιµες ορογενετικές φάσεις όπως στις εσωτερικές ζώνες. Με την µοναδική αυτή φάση πτυχώσεων έγινε η προς τα δυτικά επώθηση της ζώνης Πίνδου υπό µορφή καλύµµατος και ταυτόχρονα η λεπίωση των στρωµάτων της. Κύριο χαρακτηριστικό λοιπόν της ζώνης της Πίνδου είναι ότι είναι αλλόχθονη και αποτελεί ένα τεκτονικό κάλυµµα που έχει επωθηθεί προς τα δυτικά πάνω στη ζώνη Γαβρόβου - Τριπόλεως. Η εξήγηση του επωθηµένου τεκτονικού καλύµµατος της Πίνδου συµφωνεί µε την σύγχρονη αντίληψη για την επώθηση προς τα υτικά των Ελληνικών ζωνών, επιβεβαιώνεται δε από το παράθυρο του Ολύµπου, όπου αποκαλύπτεται επίσης η ζώνη Γαβρόβου-Τριπόλεως (από Μουντράκης Δ. Συνοπτική Γεωτεκτονική Εξέλιξη του Ευρύτερου Ελληνικού Χώρου, Τμήμα Γεωλογίας, ΑΠΘ). Η επώθηση αυτή σε ορισµένες θέσεις υπολογίζεται ότι ξεπέρασε τα 100 km. Σε µερικές περιοχές, όπως π.χ. στα Αθαµανικά όρη (Τζουµέρκα) και στη Βόρεια Πίνδο, το επωθηµένο τεκτονικό κάλυµµα της Πίνδου υπερκάλυψε τη ζώνη Γαβρόβου - Τριπόλεως και εµφανίζεται τοποθετηµένο τεκτονικά απ' ευθείας πάνω στην Αδριατικοϊόνιο ζώνη ενώ η ζώνη Γαβρόβου - Τριπόλεως δεν εµφανίζεται καθόλου. Αποτέλεσμα της έντονης αυτής τεκτονικής (στα δυτικά) ήταν η δημιουργία μιας μεγάλης ζώνης αποκόλλησης επάνω από την οποία απελευθερώθηκε το Κρητιδικό και ο φλύσχης, σχηματίζονταςτη χαρακτηριστική για τη ζώνη λεπιοειδή δομή. Μια συνεχής σειρά από ένδεκα τέτοια λέπια, αναφέρεται για την οροσειρά της Πίνδου, µε γενική διεύθυνση Β - Ν ως ΒΒ - ΝΝ και κλίση Α, επωθηµένα το ένα πάνω στο άλλο, κυρίως στην μετωπική περιοχή του καλύμματος, µε κατεύθυνση από τα ανατολικά προς τα δυτικά και δηµιουργούν συνεχείς επαναλήψεις των στρωµάτων της ζώνης και πολλές φορές αυξάνουν το φαινοµενικό τους πάχος. Οι πολύ συχνές λιθολογικές εναλλαγές προκαλούν μεγάλη ετερογένεια και το σχηματισμό των χαρακτηριστικών για τη ζώνη πτυχών. Κατά τη διάρκεια της πτύχωσης δηµιουργήθηκε επίσης σε όλη την έκταση της ζώνης µεγάλος αριθµός εγκάρσιων ρηγµάτων οριζόντιας µετατόπισης τα οποία διακόπτουν την επιµήκη συνέχεια των λεπιών. Πάνω στα στρώµατα της ζώνης Πίνδου (στα ανατολικά) βρίσκονται επωθηµένες οφιολιθικές µάζες, η τοποθέτηση των οποίων ήταν και παραµένει βασικό γεωλογικό πρόβληµα που συνδέεται µε την παλιά θέση της Τηθύος. Προέρχονται

24 δηλαδή οι οφιόλιθοι από ένα κατεστραµµένο ωκεάνιο φλοιό που βρίσκονταν µεταξύ Πίνδου και Υποπελαγονικής ή προέρχονται από πιο ανατολικά από τη ζώνη Αξιού. Το πιθανότερο και πιο γενικά αποδεκτό είναι ότι προέρχονται από τον δυτικό ωκεάνιο χώρο της Υποπελαγονικής και επωθήθηκαν πάνω στον φλύσχη της Πίνδου κατά τη διάρκεια της τελικής Τριτογενούς πτύχωσης, µετά φυσικά τη λήξη της ιζηµατογένεσης του φλύσχη. 4.3 ΓΕΩΛΟΓΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΤΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ H περιοχή στην οποία βρίσκεται το φράγμα του Μόρνου ανήκει γεωλογικά στις Εξωτερικές Ελληνίδες ζώνες και ειδικότερα στη γεωτεκτονική ζώνη της Πίνδου. Πιο συγκεκριμένα, το φράγμα εδράζεται στην αργιλική και ψαμμιτική φάση του φλύσχη. Στο μεγαλύτερο μέρος της λεκάνης κατάκλυσης έχουμε επίσης εμφανίσεις φλύσχη, ο οποίος είναι στεγανός από κάποιο βάθος και κάτω. Υπάρχουν επίσης ασβεστολιθικές εμφανίσεις που σε μεγάλο μέρος είναι εγκιβωτισμένες σε στεγανό υπόβαθρο. Αναλυτικότερα: Στο Αριστερό (νότιο) αντέρεισμα επικρατεί η ψαμμιτική φάση του φλύσχη, ο οποίος είναι κυρίως μεσοστρωματώδης (έως παχυστρωματώδης κατά τόπους) με λεπτές ενστρώσεις ιλυολίθων και παρουσιάζεται γενικά πτυχωμένος, με ευνοϊκές για την ευστάθεια του αντερείσματος κλίσεις. Το Δεξιό (βόρειο) αντέρεισμα χαρακτηρίζεται από χαμηλής ποιότητας σχηματισμούς λόγω του έντονου τεκτονισμού. Επικρατεί η αργιλική φάση του φλύσχη, η οποία παρουσιάζεται κυρίως με την εμφάνιση εναλλαγών ψαμμιτών και ιλυολίθων, κατά θέσεις εναλλαγές πηλιτών και ιλυολίθων και παρεμβολές κροκαλοπαγών μικρής έκτασης. Οι ψαμμιτικοί ορίζοντες είναι συνεκτικοί έως μέτρια συνεκτικοί και συχνά ισχυρά κερματισμένοι. Η αργιλομαργαϊκή συνδετική ύλη προσδίδει ασθενή συνεκτικότητα στο πέτρωμα.οι ανώτερες στρώσεις του φλύσχη διατέμνονται από αρκετά ρήγματα και ζώνες διάτμησης, ενώ και οι κατώτερες στρώσεις του που επεκτείνονται και στην κοιλάδα παρουσιάζονται εντονότατα διατμημένες και συμπιεσμένες. Ανάμεσα στις δύο παραπάνω ζώνες παρεμβάλλεται μια σχεδόν οριζόντια ζώνη επώθησης από λεπτό μυλωνίτη ή αργιλο-λατυποπαγές. Αυτό το υλικό της ζώνης επώθησης στο δεξί αντέρεισμα καθώς και το υλικό πληρώσεως των πολυαρίθμων ζωνών διάτμησης κρίθηκε από τους μελετητές ότι είναι επικίνδυνο να εκπλυθεί αν δημιουργηθούν συνθήκες έντονης ροής μετά την πλήρωση του ταμιευτήρα και ως εκ τούτου λήφθησαν μέτρα στεγάνωσης, τα οποία αναφέρθηκαν στο Κεφάλαιο 3.2 Γενικά, η αργιλική (αργιλοϊλυώδης) φάση του φλύσχη, λόγω της έντονης επίδρασης των αποσαθρωτικών - διαβρωτικών παραγόντων, διευκολύνει τη δημιουργία επιφανειών "αδυναμίας" στα πρανή και κατά συνέπεια ευνοείται συχνά η εκδήλωση κατολισθητικών κινήσεων, που περιορίζονται στα υλικά του μανδύα αποσάθρωσης και τα ανώτερα στρώματα (ζώνη κερματισμού).

25 4.4 ΥΔΡΟΓΕΩΛΟΓΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΓΕΝΙΚΑ Ο Μόρνος είναι ποταμός της κεντρικής Στερεάς Ελλάδας. Στην αρχαιότητα λεγόταν Δαφνούς ή Υλαίαθος. Πηγάζει από τις νότιες πλαγιές της Οίτης και καθώς κατεβαίνει στα νότια αποχετεύει τη λεκάνη που βρίσκεται μεταξύ Βαρδουσίων, Οίτης, Γκιώνας και Λιδωρικίου. Καθορίζει τα όρια των επαρχιών Δωρίδας και Ναυπακτίας και χύνεται στα όρια Κορινθιακού και Πατραϊκού κόλπου, ανατολικά της Ναυπάκτου. Έχει συνολικό μήκος 70 χιλιόμετρα περίπου και στο μέρος που εκβάλλει, με τις συνεχείς προσχώσεις του, σχηματίζει μικρή πεδινή περιοχή ΥΔΡΟΓΕΩΛΟΓΙΚΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΤΩΝ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΩΝ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ Γενικά, στην περιοχή του άξονα του φράγματος, ο σχηματισμός του φλύσχη θεωρείται στεγανός, αφού χαρακτηρίζεται από απουσία υδροφορίας με την έννοια του υδροφόρου ορίζοντα, αλλά το νερό υπάρχει λόγω της μικρής περατότητας, υποβαθμίζοντας περαιτέρω την αντοχή του υλικού και εγκαθιστώντας πιέσεις πόρων που δεν εκτονώνονται επαρκώς. Τη λεκάνη κατάκλυσης δομούν τόσο ο σχηματισμός του φλύσχη, όσο και οι Κρητιδικοί ασβεστόλιθοι στο ανάντη και ανατολικό τμήμα της. Λόγω του υδρογεωλογικού χαρακτήρα των ασβεστολίθων (διαπερατοί σχηματισμοί) η περιοχή αυτή (περιοχή Πύρνου) στεγανώθηκε με επένδυση από ασφαλτοσκυρόδεμα, σε πολλαπλές στρώσεις, πάνω σε συμπυκνωμένο διαπερατό επίχωμα. Επίσης, κατασκευάστηκε διάφραγμα τσιμεντενέσεων μικρού βάθους, για την αποτροπή των διηθήσεων από τη λίμνη προς το επίχωμα. Η λεκάνη απορροής του ποταμού Μόρνου περικλείεται από τις οροσειρές Γκιώνας, Οίτης και Βαρδουσίων. Γειτονεύει ανατολικά με τη λεκάνη του Βοιωτικού Κηφισσού, βόρεια με τη λεκάνη Σπερχειού, δυτικά με τις λεκάνες Ευήνου και Αχελώου. Η έκταση της λεκάνης ανάντη του φράγματος φτάνει τα 557 km 2 και της συνολικής λεκάνης τα km 2. Η γεωλογική εικόνα της λεκάνης είναι αρκετά πολύπλοκη, αλλά δύο κύριοι σχηματισμοί συνθέτουν τη δομή της: Οι ασβεστόλιθοι και ο φλύσχης. Οι σχηματισμοί αυτοί καλύπτονται σε πολλές περιοχές από νεότερες τεταρτογενείς αποθέσεις. O ταμιευτήρας Μόρνου έχει μέγιστη χωρητικότητα 780x10 6 m 3 και ωφέλιμη 650x10 6 m 3. Η μέγιστη στάθμη του αποθηκευόμενου ύδατος είναι , η μέγιστη στάθμη πλημμύρας και η κατώτατη στάθμη εκκένωσης KΛΙΜΑΤΟΛΟΓΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ Τα κυριότερα προβλήματα αστάθειας των σχηματισμών δημιουργούνται από το συνδυασμό της τεκτονικής καταπόνησης αυτών και των ατμοσφαιρικών κατακρημνισμάτων, τα οποία δρουν σε αυτά με δύο τρόπους: α) τη διάβρωση των πρανών που δομούνται από υλικά χαμηλής μηχανικής αντοχής και β) τη συγκέντρωση του νερού στις ασυνέχειες με αποτέλεσμα την αυξημένη πίεση των πόρων, τη λίπανση των επιφανειών ασυνέχειας, αλλά και την αύξηση του βάρους των εδαφικών ή και μαλακών βραχωδών σχηματισμών. Παράλληλα η εναλλαγή υγρής και ξηρής περιόδου έχει σαν συνέπεια την περαιτέρω χαλάρωση και αποσάθρωση των

26 πετρωμάτων και τη δημιουργία ασταθών μαζών, λόγω διόγκωσης και συρρίκνωσης των ορυκτολογικών συστατικών αυτών σε επαναλαμβανόμενο ρυθμό (Ρόζος, 1989) 4.6 ΥΔΡΟΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΚΑ ΒΡΟΧΟΜΕΤΡΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ Στην ενότητα αυτή θα παρουσιαστούν τα βροχομετρικά στοιχεία της περιοχής μελέτης, η στάθμη της λίμνης για μια σειρά ετών και θα διερευνηθεί ο μεταξύ τους συσχετισμός. Θα γίνει δηλαδή μια προσπάθεια να κατανοηθεί η επίπτωση που έχει η βροχόπτωση στη στάθμη του ταμιευτήρα του Μόρνου. Για το σκοπό αυτό ήταν απαραίτητα τα βροχομετρικά στοιχεία της περιοχής (Πίν. 5) από τα οποία κατασκευάστηκε το ιστόγραμμα της μέσης μηνιαίας συνολικής βροχόπτωσης (Διάγραμμα 3). Στην ευρύτερη περιοχή του φράγματος τα κύρια ατμοσφαιρικά κατακρημνίσματα είναι η βροχή και το χιόνι. Από τα βροχομετρικά στοιχεία του φράγματος Μόρνου παρατηρούμε ότι το μεγαλύτερο ύψος βροχόπτωσης καταγράφηκε τα έτη 1999, 2005, 2009 και Αναλυτικότερα, για το 1999 οι υψηλότερες τιμές βροχόπτωσης παρουσιάστηκαν τους μήνες Φεβρουάριο και Νοέμβριο, με ύψη βροχής 249,00 και 238,00mm αντίστοιχα. Για το 2005, οι υψηλότερες τιμές βροχώπτωσης παρατηρήθηκαν τους μήνες Φεβρουάριο (179,00 mm), Νοέμβριο (188,00mm) και Δεκέμβριο (211,00 mm), ενώ για το 2009, αυξημένες τιμές βροχόπτωσης παρουσιάστηκαν τους μήνες Ιανουάριο και Δεκέμβριο, με τιμές ύψους βροχής 288,00 και 205,00 mm αντίστοιχα. Τέλος, για το έτος 2010, το μεγαλύτερο ύψος βροχόπτωσης παρουσιάστηκε το μήνα Οκτώβριο, με ύψος βροχής 411,00 mm. Αναλύοντας το διάγραμμα της μέσης ετήσιας στάθμης λίμνης (m/έτος) παρατηρούμε ότι είχαμε άνοδο της στάθμης της λίμνης το χρονικό διάστημα , , , και Το γεγονός αυτό, έχοντας υπόψιν και τα παραπάνω συμπεράσματα για την υγρή περίοδο, μας οδηγεί στο συμπέρασμα ότι η ετήσια βροχόπτωση φαίνεται να επηρεάζει τη στάθμη λίμνης, αφού τα έτη που η βροχόπτωση ήταν αυξημένη, είχαμε ταυτόχρονα και άνοδο της στάθμης λίμνης, όπως παρουσιάζεται και στον ακόλουθο πίνακα: Υγρή περίοδος Αύξηση των τιμών της στάθμης λίμνης Πίνακας. Παρουσιάζεται ο αναλογικός συσχετισμός της βροχόπτωσης και της στάθμης λίμνης. 4.7 ΣΕΙΣΜΙΚΟΤΗΤΑ ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΣΕΙΣΜΙΚΟΤΗΤΑ Η περιοχή του Κορινθιακού Κόλπου χαρακτηρίζεται από υψηλή σεισμικότητα, όπως αυτό αποδεικνύεται τόσο από τις ενόργανες σεισμικές καταγραφές όσο και από την πλούσια βιβλιογραφία ιστορικής σεισμικότητας. Η σεισμικότητα της τάφρου της Κορίνθου αποτελεί αντικείμενο έρευνας από την αρχαιότητα καθώς οι ισχυροί σεισμοί που φιλοξένησε η περιοχή είχαν σαν αποτέλεσμα την απώλεια πολλών ανθρώπινων

27 ζωών ή ακόμα και την καταστροφή ολόκληρων πόλεων. Ήδη ο Στράβων (64 24 π.χ.) στα «Γεωγραφικά» και ο Παυσανίας ( μ.χ.) στις «Περιηγήσεις» περιέγραψαν την ολική καταστροφή αρχαίων πόλεων όπως της Βούρας, της Ελίκης και της Εφύρας (αρχαία Κόρινθος) που οφείλονταν στη δράση καταστρεπτικών σεισμών ΣΥΓΧΡΟΝΗ ΣΕΙΣΜΙΚΟΤΗΤΑ Εκτός από τη σεισμική δραστηριότητα της αρχαιότητας, και η σημερινή ενόργανα καταγεγραμμένη σεισμικότητα είναι εξίσου έντονη και καταστρεπτική. Είναι αξιοσημείωτο ότι πέντε γεγονότα με μέγιστο σεισμικό μέγεθος μεγαλύτερο από 5.8 έχουν παρατηρηθεί στην περιοχή της τάφρου της Κορίνθου κατά τη διάρκεια των τελευταίων 40 χρόνων (Papazachos and Papazachou 1997). Η πλειοψηφία των σεισμικών γεγονότων σχετίζεται με μια μικρού βάθους, με κλίση προς το βορρά, σεισμική ζώνη. Η εντονότερη συγκέντρωση σεισμικών επικέντρων τοποθετείται σε βάθος μεταξύ 6 12 km με πιο σύνηθες το βάθος των 10 km. Τα σεισμικά γεγονότα εμφανίζουν μεγαλύτερη συγκέντρωση στις περιοχές μεταξύ Αιγίου και Ακράτας και μεταξύ Κορίνθου Αλκυονίδων ΠΑΛΑΙΟΓΕΩΓΡΑΦΙΚΗ ΕΞΕΛΙΞΗ Ο Κορινθιακός Κόλπος είναι μία από τις πλέον ενεργές νεοτεκτονικά και σεισμικά περιοχές της Μεσογείου. Αποτελεί μία μεταλπική τεκτονική λεκάνη με διέυθυνση ΔΒΔ-ΑΝΑ, σχεδόν κάθετη προς τη γενική διάταξη των αλπικών ενοτήτων της ηπειρωτικής Ελλάδας και της Τάφρου του Ιονίου. Η δημιουργία της λεκάνης τοποθετείται στο Αν. Μειόκαινο και η εξέλιξη της ελέγχεται από κανονικά ρήγματα, τα οποία ευθύνονται για την κατά 1000m τουλάχιστον ανύψωση των πλειστοκαινικών ιζημάτων της Β. Πελοποννήσου (Philippson 1892, Kelletat et al. 1976, Doutsos et al.1988, 1992) και το έντονο ανάγλυφο, χερσαίο και υποθαλάσσιο, της ευρύτερης περιοχής. Σύμφωνα με τους Brooks & Ferentinos (1984) η σημερινή δομή του Κόλπου παρουσιάζει εικόνα ασύμμετρης τάφρου στην οποία το κύριο ρήγμα, λιστρικής μορφής, τοποθετείται ανοικτά των ακτών της Β. Πελοποννήσου. Η περιοχή του Κορινθιακού Κόλπου παρουσιάζει έντονη σεισμικότητα (Παπαζάχος & Παπαζάχου 1989). Από την μελέτη των μηχανισμών γένεσης των σεισμών προκύπτει ότι κατά μήκος του Κόλπου επικρατούν εφελκυστικές τάσεις διεύθυνσης Β-Ν (McKenzie, 1972), γεγονός που επιβεβαιώνεται με την γεωδαιτικά μετρηθείσα απομάκρυνση κατά 1 cm/χρόνο μεταξύ της βόρειας και της νότιας ακτής του Κόλπου (Billiris et al. 1991) και την κατά 1 mm/χρόνο βύθιση της βόρειας ακτής ως προς την νότια (Τσελέντης Α. Σύγχρονη Σεισμολογία Β Τόμος, Εκδόσεις Παπασωτηρίου Αθήνα,1997) ΖΩΝΗ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΕΠΙΚΙΝΔΥΝΟΤΗΤΑΣ Η περιοχή έρευνας ανήκει στο ευρύτερο τμήμα της Δυτικής Ελλάδας που έχει χαρακτηρισθεί από πολλούς ερευνητές ως μία πολύπλοκη περιοχή τόσο από γεωλογικής όσο και από γεωτεκτονικής άποψης. Σύμφωνα με τον Χάρτη Ζωνών Σεισμικής Επικινδυνότητας του Ελληνικού Χώρου (Εικ. 50), που αναφέρεται στο Νέο Ελληνικό Αντισεισμικό Κανονισμό, η ευρύτερη περιοχή της Φωκίδας εντάσσεται στη

28 Ζώνη II Σεισμικής Επικινδυνότητας (με μέγιστη αναμενόμενη τιμή σεισμικής επιτάχυνσης 0,24g. Εικόνα. Χάρτης Ζωνών Σεισμικής Επικινδυνότητας της Ελλάδας, (ΕΑΚ 2000)

29 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΔΟΚΙΜΕΣ 5.1 ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΔΟΚΙΜΕΣ ΒΡΑΧΟΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΓΕΝΙΚΑ Στο πλαίσιο της παρούσας μεταπτυχιακής διατριβής εξετάστηκαν βραχώδη δείγματα από την κατηγορία των κλαστικών ιζηματογενών πετρωμάτων, και συγκεκριμένα ψαμμιτών.συνολικά λήφθησαν δείγματα μεγάλων διαστάσεων (block samples) από 5 διαφορετικές θέσεις δειγματοληψίας. Ο συνολικός αριθμός των βραχωδών δοκιμίων που διαμορφώθηκαν ήταν ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΕΚΤΕΛΕΣΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΩΝ ΔΟΚΙΜΩΝ ΠΡΟΔΙΑΓΡΑΦΕΣ Σε κάθε βραχώδες δοκίμιο πραγματοποιήθηκαν οι εργαστηριακές δοκιμές που είναι απαραίτητες για τον προσδιορισμό τόσο των φυσικών όσο και των δυναμικών και μηχανικών παραμέτρων του βραχώδους υλικού. Με γνώμονα την οικονομία υλικού, πραγματοποιήθηκαν πρώτα οι μη καταστροφικές δοκιμές σε όλα τα δοκίμια, δηλαδή εκείνες οι εργαστηριακές δοκιμές που μετά το πέρας το δείγμα παραμένει ανέπαφο. Τέτοιες είναι όλες οι δοκιμές προσδιορισμού των φυσικών και δυναμικών παραμέτρων του βραχώδους υλικού. Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκαν οι καταστροφικές εργαστηριακές δοκιμές. Οι ιδιότητες του βραχώδους υλικού που προσδιορίζονται με την εκτέλεση των εργαστηριακών δοκιμών σχετίζονται άμεσα με τις συνθήκες κάτω από τις οποίες πραγματοποιείται η εκάστοτε εργαστηριακή δοκιμή. Για το λόγο αυτό δεν υπάρχουν θεμελιώδεις ιδιότητες των πετρωμάτων με την έννοια των σταθερών του υλικού που είναι χαρακτηριστικές για ένα συγκεκριμένο πέτρωμα. Υπάρχουν συγκεκριμένες δοκιμές διαφόρων τύπων που δίνουν χρήσιμους δείκτες των ιδιοτήτων του πετρώματος για σύγκριση με άλλα πετρώματα που δοκιμάζονται κάτω από τις ίδιες συνθήκες (από Κούκης Γ., Σαµπατακάκης Ν., Τεχνική Γεωλογία, Εκδόσεις Παπασωτηρίου, Αθήνα). Οι εργαστηριακές δοκιμές είναι επαρκώς και σαφώς προδιαγραμμένες σε κανονισμούς και οδηγίες οι πιο σημαντικοί των οποίων είναι της ISRM (International Society for Rock Mechanics - Διεθνής Ένωση Βραχομηχανικής), ASTM (American Society for Testing and Materials), BS (British Standards Βρετανικά Πρότυπα), και οι αντιστοιχες Ελληνικές προδιαγραφές του ΥΠΕΧΩΔΕ (Ε103-84). Οι εργαστηριακές δοκιμές που πραγματοποιήθηκαν στο Εργαστήριο Τεχνικής Γεωλογίας του Πανεπιστημίου Πατρών στα πλαίσια της μεταπτυχιακής αυτής διατριβής καθώς και οι προδιαγραφές από τις οποίες καθορίζονται αναφέρονται παρακάτω: Προσδιορισμός φυσικής υγρασίας (E103-84, ISRM 1981, ASTM D ) Προσδιορισμός πορώδους και πυκνότητας (E103-84, ISRM 1981, ASTM D ) Προσδιορισμός αντοχής σε σημειακή φόρτιση (E103-84, ISRM 1985) Προσδιορισμός αντοχής σε τριαξονική θλίψη (E103-84, ISRM 1981, ASTM D )

30 Προσδιορισμός σκληρότητας με το σφυρί Schmidt (L) (E103-84, ISRM 1981) Προσδιορισμός ταχύτητας διάδοσης υπερήχων (ISRM 1981, ASTM D ) Παρακάτω γίνεται μια αναφορά στον τρόπο δειγματοληψίας, στον τρόπο εκτέλεσης των εργαστηριακών δοκιμών καθώς και στον ειδικό εξοπλισμό που χρησιμοποιήθηκε από το Εργαστήριο Τεχνικής Γεωλογίας του Πανεπιστημίου Πατρών στα πλαίσια της παρούσας μεταπτυχιακής διατριβής. 5.3 ΔΕΙΓΜΑΤΟΛΗΨΙΑ Γενικά στην ύπαιθρο προσπαθούμε να βρούμε το κατάλληλο σημείο από το οποίο θα πάρουμε το δείγμα. Αφού επιλέξουμε το σημείο, με τη βοήθεια σφυριού και καλεμιού προσπαθούμε με μεγάλη προσοχή να αποσπάσουμε ένα μεγάλο κομμάτι δείγματος (block), το οποίο να είναι συμπαγές και να έχει όσο το δυνατόν λιγότερες ασυνέχειες. Έγινε προσπάθεια τα δείγματα που συλλέχτηκαν να είναι όσο το δυνατό πιο υγιή, με μικρό αριθμό ασυνεχειών,απουσία δευτερογενών ρωγματώσεων και χωρίς εμφανή σημεία αποσάθρωσης. Τα δείγματα αποκολλήθηκαν από τη βραχομάζα σε ογκόλιθους μορφής κύβου (κυβόλιθοι) διαστάσεων 30x30 τουλάχιστον. Ο κωδικός της θέσης από την οποία έγινε η λήψη αλλά και ο ακριβής προσανατολισμός του δείγματος, σημειώθηκαν με ακρίβεια πάνω σε αυτό. Το κάθε δείγμα αρχικά ονομάστηκε με βάση το πρόθεμα του φύλλου χάρτη (ΙΓΜΕ 1:50000) στο οποίο περιλαμβάνεται η θέση της περιοχής δειγματοληψίας, και στη συνέχεια με αύξουσα αρίθμηση για τα δείγματα που προέρχονται από το ίδιο φύλλο χάρτη. Για παράδειγμα, ένα δείγμα καταγράφεται ως "ΛΙΔ1" επειδή είναι το πρώτο δείγμα που λήφθηκε από την θέση δειγματοληψίας στο φύλλο χάρτη με την ονομασία Λιδωρίκι. Εν συνεχεία, τα δείγματα μεταφέρθηκαν στο Εργαστήριο Τεχνικής Γεωλογίας του Πανεπιστημίου Πατρών, όπου με την εργαστηριακή καροταρία ελήφθησαν από αυτά τα κυλινδρικά δοκίμια που είναι απαραίτητα για τις εργαστηριακές δοκιμές βραχομηχανικής. 5.4 ΙΑΜΟΡΦΩΣΗ ΕΙΓΜΑΤΩΝ Μετά το πέρας της δειγματοληψίας στα πλαίσια της εργασίας υπαίθρου, τα δείγματα που συλλέχθηκαν μεταφέρθηκαν στο εργαστήριο και αφού τοποθετήθηκε κάθε δείγμα (τέμαχος) στην τράπεζα της καροταρίας έγινε διάτρηση των δοκιμίων σε κυλινδρικό σχήμα. Το αδαμαντοτρύπανο είναι εφοδιασμένο με ειδικό κοπτικό άκρο λεπτού τοιχώματος με διαμάντια και στο εσωτερικό του διέρχεται νερό, ώστε να απομακρύνονται τα θραύσματα του πετρώματος και να ψύχεται το κοπτικό άκρο. Συνολικά, συλλέχθηκαν 4 βραχώδη τεμάχη, από τα οποία ελήφθησαν 15 κυλινδρικά δοκίμια. Έπειτα, τα κυλινδρικά δοκίμια κόπηκαν στα άκρα με τη βοήθεια αδαμαντοτροχού στα κατάλληλα μήκη που απαιτούνται για την κάθε προβλεπόμενη δοκιμή. Επιπλέον, τοποθετήθηκαν πάλι στον τροχό, ώστε να επιτευχθεί η επιθυμητή λείανση, με σκοπό να αποκτήσουν εντελώς λεία άκρα και οι βάσεις τους να είναι τελείως παράλληλες μεταξύ τους και κάθετες προς τον μεγάλο άξονα του εκάστοτε

31 δοκιμίου. Μετά το τέλος της διαμόρφωσης των κυλινδρικών ψαμμιτικών δοκιμίων, ακολούθησε στο Εργαστήριο Τεχνικής Γεωλογίας η εκτέλεση των απαιτούμενων εργαστηριακών δοκιμών με σκοπό τον προσδιορισμό των φυσικών και δυναμικών ιδιοτήτων τους. 5.5 ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΔΟΚΙΜΕΣ ΠΟΥ ΕΚΤΕΛΕΣΘΗΚΑΝ Στο σημείο αυτό επισημαίνεται ότι τα Έντυπα Εργαστηριακών Δοκιμών για κάθε δοκιμή ξεχωριστά παρατίθενται στο τέλος της παρούσας διατριβής με τη μορφή παραρτήματος ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΦΥΣΙΚΩΝ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΠΟΡΩΔΟΥΣ,ΠΥΚΝΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΛΟΓΟΥ ΚΕΝΩΝ (ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΜΙΚΡΟΜΕΤΡΟΥ ΚΑΙ ΣΥΣΚΕΥΗΣ ΚΕΝΟΥ) Με τη μέθοδο αυτή προσδιορίζονται η πυκνότητα (ή φαινόμενο βάρος), το πορώδες (n) και ο λόγος κενών (e) σε δοκίμια πετρώματος κανονικού γεωμετρικού σχήματος. Επίσης είναι δυνατός ο προσδιορισμός της υγρής πυκνότητας (ρ sat ). Για την εκτέλεση της δοκιμής απαιτείται ο παρακάτω εξοπλισμός (Εικ. 54): φούρνος που να διατηρεί σταθερή θερμοκρασία στους 105 ± 5 C, ξηραντήρας, ζυγός ακριβείας 0.01 gr, μικρόμετρο (παχύμετρο) ακριβείας 0.1 mm, συσκευή δημιουργίας κενού (υποπίεσης) της τάξης των 800 Pa, κελί στο οποίο τοποθετήθηκαν τα βραχώδη δοκίμια για τον κορεσμό τους. Εκτέλεση δοκιμής - Υπολογισμοί: 1. Από ένα δείγμα πετρώματος διαμορφώνονται τρία δοκίμια σε κανονικό γεωμετρικό σχήμα (πρίσμα ή κύλινδρος) που το καθένα έχει μάζα μεγαλύτερη των 50 gr. Με μικρόμετρο μετριούνται οι διαστάσεις κάθε δοκιμίου με ακρίβεια 0.1 mm και υπολογίζεται ο όγκος (V t ) του καθενός σε m Τα δείγματα τοποθετούνται στη συσκευή κενού όπου και παραμένουν μία ώρα βυθισμένα στο νερό ώστε να υποστούν κορεσμό. Η συσκευή ανακινείται περιοδικά για απομάκρυνση φυσαλίδων αέρα. 3. Τα δείγματα απομακρύνονται από τη συσκευή κενού, σκουπίζονται επιφανειακά με υγρό πανί, προσεκτικά ώστε να μην απομακρυνθεί κάποιο χαλαρωμένο κομμάτι πετρώματος, ζυγίζονται και υπολογίζεται η υγρή μάζα του καθενός (Msat). 4. Τοποθετούνται σε φούρνο σε θερμοκρασία 105 C για 24 ώρες και στη συνέχεια σε ξηραντήρα για 1 ώρα. Ζυγίζονται και υπολογίζεται η μάζα του καθενός (M s ).Στον πίνακα που ακολουθεί (Πιν. 9) παρατίθενται τα αποτελέσματα της δοκιμής για τα 3 δείγματα στα οποία αυτή πραγματοποιήθηκε.

32 Όνομα Δείγματος ΛΙΔ1Β ΛΙΔ1Γ ΛΙΔ1Ε Ύψος Δοκιμίου (cm) 10,70 11,00 10,90 Διάμετρος Δοκιμίου (cm) 5,42 5,42 5,42 Όγκος Δείγματος (m 3 ) 0, , , Μάζα κορεσμένου δείγματος (kn) 0, , , Μάζα ξηρού δείγματος (kn) 0, , , Όγκος κενών (m 3 ) 0, , , Όγκος στερεών (m 3 ) 0, , , Πορώδες % 0,43 0,68 0,70 Λόγος κενών 0,004 0,007 0,007 Ξηρή πυκνότητα (kn/m 3 ) 26,13 26,08 26,12 Υγρό φαινόμενο βάρος (kn/m 3 ) 26,17 26,14 26,19 Πίνακας: Αποτελέσματα δοκιμής για τα δείγματα ΛΙΔ1Β, ΛΙΔ1Γ και ΛΙΔ1Ε ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΟΥ ΔΕΙΚΤΗ ΚΕΝΩΝ (VOID INDEX) Η δοκιμή αυτή έχει σαν σκοπό τον προσδιορισμό του δείκτη κενών (Ι ν ), ο οποίος εκτιμάται σαν ποσοστό της μάζας του νερού που περιέχεται σε ένα βραχώδες δοκίμιο μετά από τοποθέτηση του για μια ώρα σε λουτρό νερού (δηλαδή διαδικασία γρήγορης απορρόφησης - quick absorption), προς την αρχική του ξηρή μάζα. Ο δείκτης κενών συσχετίζεται με το πορώδες καθώς επίσης και άλλες ιδιότητες του ακέραιου πετρώματος όπως την αποσαθρωσιμότητα, δηλαδή τη γρήγορη αποσάθρωση του. Η δοκιμή αυτή έχει σχεδιαστεί έτσι ώστε να απαιτεί τον ελάχιστο εξοπλισμό. Για την εκτέλεση της δοκιμής απαιτούνται: φούρνος που να διατηρεί σταθερή θερμοκρασία στους 105 ± 5 C, ξηραντήρας, ζυγός ακριβείας 0.1 gr, στεγανό δοχείο από μη διαβρώσιμο υλικό ικανοποιητικής χωρητικότητας Εκτέλεση δοκιμής Υπολογισμοί : Επιλέγεται ένα αντιπροσωπευτικό δείγμα από τεμάχια πετρώματος ώστε η μάζα του κάθε ενός από αυτά να υπερβαίνει τα 50 gr. 1. Τα τεμάχια του πετρώματος τοποθετούνται στο φούρνο και ξηραίνονται για 24 ώρες σε θερμοκρασία 105±5 C, κατόπιν τοποθετούνται στον ξηραντήρα ώστε το υλικό του ξηραντήρα να καλύπτει τα κομμάτια για άλλες 24 ώρες. 2. Απομακρύνονται τα τεμάχια από τον ξηραντήρα, καθαρίζονται με βούρτσα από τη σκόνη και τυχόν χαλαρά θραύσματα πετρώματος και προσδιορίζεται η ξηρή μάζα τους (M s ) με ακρίβεια 0.1 gr. 3. Το συνολικό δείγμα τοποθετείται στο δοχείο, όπως φαίνεται στην εικόνα 57, όπου προστίθεται νερό μέχρι να καλυφθούν όλα τα τεμάχια πετρώματος για μία ώρα (συνθήκες γρήγορης απορρόφησης). Το δοχείο περιοδικά ανακινείται για να απομακρυνθούν οι φυσαλίδες του αέρα που σχηματίζονται.

33 Όνομα M sat (g) M s (g) Ι v (%) Δείγματος ΛΙΔ1Β 659,9 657,93 0,31 ΛΙΔ1Γ 677,8 675,91 0,28 ΛΙΔ1Ε 673,1 670,98 0,32 Πίνακας: Αποτελέσματα δοκιμής με τον προσδιορισμό του δείκτη κενών για τα δείγματα ΛΙΔ1Β, ΛΙΔ1Γ και ΛΙΔ1Ε 4. Απομακρύνονται τα τεμάχια και σφογγίζονται επιφανειακά με ένα βρεγμένο πανί. Απαιτείται ιδιαίτερη προσοχή ώστε να απομακρυνθεί μόνο το νερό που υπάρχει επιφανειακά χωρίς κανένα χαλαρό κομμάτι πετρώματος. Κατόπιν το δείγμα ζυγίζεται και προσδιορίζεται η υγρή του μάζα (M sat ). Ο δείκτης κενών (Ι v ) πρέπει να αναφέρεται με ακρίβεια 0.1% και υπολογίζεται από τη σχέση : Ι v = [(M sat - M s )/M s ] * 100% ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΔΥΝΑΜΙΚΩΝ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ ΥΠΕΡΗΧΩΝ ΚΥΜΑΤΩΝ ΔΙΑΜΕΣΟΥ ΒΡΑΧΩΔΩΝ ΔΕΙΓΜΑΤΩΝ Ο σκοπός αυτής της δοκιμής είναι να προσδιορίσουμε τις ταχύτητες και των υπερήχων κυμάτων (Vp και Vs) που διέρχονται τα δείγματα του βραχώδους πετρώματος. Τα δοκίμια που θα χρησιμοποιήσουμε θα πρέπει να είναι ορθού κυλινδρικού σχήματος, με ελάχιστο μήκος (L) 10 cm και διάμετρο (D) 8cm. Θα πρέπει να τονιστεί ότι υπάρχουν αρκετοί τύποι συσκευών προσδιορισμού ταχύτητας των υπερήχων, οι οποίες βασίζονται στην ίδια αρχή λειτουργίας και μοιάζουν μεταξύ τους. Πιθανόν να έχουν διαφορετικές δυνατότητες μέτρησης και η ακρίβεια τους να είναι ανάλογη. Η περιγραφή που ακολουθεί αναφέρεται σε σχετικά σύγχρονη συσκευή με πολλαπλές δυνατότητες μέτρησης. Η συσκευή που θα χρησιμοποιηθεί, είναι ένα πλήρες σύστημα μέτρησης ταχύτητας υπερήχων και περιλαμβάνει τα εξής: Σύστημα παραγωγής κυμάτων υπερήχων γνωστής συχνότητας (περίπου 50 khz) Δύο πιεζοηλεκτρικούς μετατροπείς που έρχονται σε επαφή με τις δύο βάσεις του κυλινδρικού δοκιμίου κι έτσι επιτυγχάνεται εκπομπή και λήψη των κυμάτων. Παλμογράφος Φυλλάρια μολύβδου Συσκευή φόρτισης (πρέσσα) Εκτέλεση δοκιμής Υπολογισμοί : 1. Πριν την έναρξη της δοκιμής γίνεται ρύθμιση και μηδενισμός όλου του συστήματος. Αυτό επιτυγχάνεται, ως εξής: Αφού γίνει η συνδεσμολογία των επί μέρους τμημάτων της συσκευής, τοποθετείται από ένα φυλλάριο μολύβδου, τόσο ώστε να καλύπτει τις επιφάνειες επαφής των πιεζοηλεκτρικών μετατροπέων. Τοποθετείται ο ένας μετατροπέας επάνω στον άλλο, με τις δύο επιφάνειες τους να είναι σε επαφή και στη σωστή θέση (η έξοδος των Ρ πάνω από την είσοδο των Ρ

34 και το ίδιο και για τα 8) και ενδιάμεσα τους να πιέζονται τα δύο φυλλάρια μολύβδου. Οι δύο σε επαφή μετατροπείς τοποθετούνται στη συσκευή φόρτισης και εφαρμόζεται σε αυτούς ένα φορτίο της τάξεως kgf. Τοποθετείται ο διακόπτης επιλογής (mode) της συσκευής παραγωγής κυμάτων στη θέση Ρ και στην οθόνη του παλμογράφου από μία ευθεία γραμμή που υπήρχε, τώρα εμφανίζεται μία συγκεκριμένη κυματομορφή. Περιστρέφοντας τον ειδικό διακόπτη μέτρησης χρόνου (transmit time) ο φωτεινός δρομέας στον παλμογράφο μετακινείται πάνω στηνκυματομορφή. Όταν ο δρομέας φθάσει στη θέση που η κυματομορφή από ευθεία γραμμή παίρνει τη μορφή ημιτονοειδούς καμπύλης (σημείο καμπής), ρυθμίζεται με το διακόπτη μηδενισμού ώστε ο ψηφιακός πίνακας που δείχνει το χρόνο να έχει την ένδειξη Η ίδια εργασία επαναλαμβάνεται και για τα κύματα S, αφού πρώτα τοποθετηθεί ο διακόπτης επιλογής στη θέση S. Τώρα πλέον έχει ολοκληρωθεί η ρύθμιση και ο μηδενισμός όλου του συστήματος και μπορεί να γίνει η έναρξη της δοκιμής. Σε άλλου τύπου πιο απλές συσκευές αντί για φυλλάριο μολύβδου χρησιμοποιείται γράσο και η ρύθμιση γίνεται άμεσα στην οθόνη ψηφιακών ενδείξεων χρόνου (οι συσκευές αυτές δεν διαθέτουν παλμογράφο). Επίσης, σε μερικές συσκευές η ρύθμιση του χρόνου γίνεται με τη χρήση μεταλλικού πρότυπου δοκιμίου γνωστών χρόνων διέλευσης κυμάτων Ρ και S. 2. Τοποθετείται το δοκίμιο του πετρώματος μεταξύ των δύο μετατροπέων, προσέχοντας πάντα το φυλλάριο μολύβδου να μην είναι τσακισμένο και η θέση των μετατροπέων να είναι η σωστή. Τώρα όλο το σύστημα (μετατροπέας, φυλλάριο μολύβδου, δοκίμιο, φυλλάριο μολύβδου, μετατροπέας) τοποθετείται στη συσκευή φόρτισης και επιβάλλεται το φορτίο ( Κgf) όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα. 3. Ρυθμίζεται ο διακόπτης επιλογής στη θέση Ρ και στον παλμογράφο φαίνεται η κυματομορφή των Ρ κυμάτων. Με το διακόπτη μεγένθυσης γίνεται ρύθμιση της ευκρίνειας της κυματομορφής και περιστρέφοντας το διακόπτη μέτρησης χρόνου γίνεται μέτρηση του χρόνου εισόδου των κυμάτων Ρ στη θέση της πρώτης καμπής της κυματομορφής. Στο σημείο αυτό καταγράφεται ο χρόνος εισόδου (Τ) των διαμηκών κυμάτων Ρ στο ψηφιακό πίνακα του οργάνου σε μs (Τ Ρ ). 4. Η ίδια εργασία επαναλαμβάνεται και για τον υπολογισμό του χρόνου (Τ) των διατμητικών κυμάτων S (Τ S ) αφού τοποθετηθεί ο διακόπτης επιλογής στη θέση S. 5. Οι τιμές Τ Ρ και Τ S καταχωρούνται στο έντυπο της δοκιμής μαζί με τα άλλα στοιχεία του δοκιμίου.αφού προσδιορίστηκαν οι χρόνοι Τ Ρ και Τ S, μπορούν να υπολογιστούν οι ταχύτητες των επιμηκών V P και εγκαρσίων V S από την παρακάτω σχέση: V (S,P)= L/T (S,P) G 0 =pvs 2 Όπου: L το μήκος του δοκιμίου σε m και Τ ο χρόνος διέλευσης (Τp και Τs) σε sec Από τις ταχύτητες διέλευσης των κυμάτων υπολογίζονται οι ελαστικές δυναμικές παράμετροι δηλαδή το δυναμικό μέτρο ελαστικότητας Ε ο, ο λόγος Ροisson (ν) και το δυναμικό μέτρο διάτμησης G 0, που αντίστοιχα δίνονται από τις παρακάτω σχέσεις: E 0 =Vs 2 (3V p 2-4V s 2 )/(V p 2 -V p 2 ) V=(V p 2 -V s 2 )/2(V p 2 -V s 2 ) οπού : ρ η πυκνότητα του πετρώματος η οποία συσχετίζεται με το συνολικό φαινόμενο βάρος με βάση τη σχέση:

35 ρ = γt /g (όπου η επιτάχυνση της βαρύτητας και γt σε KN/m 3 ) V p, V S η ταχύτητα των κυμάτων Ρ και S αντίστοιχα σε m/sec και Εο, Gο σε kρa. Οι τιμές των Εο και Gο δίνονται τελικά σε GPa. Στο εργαστήριο Τεχνικής Γεωλογίας του Πανεπιστημίου Πατρών μπορούμε να υπολογίσουμε μόνο τα διαμήκη (Ρ) κύματα. Όμως η ταχύτητα Vp συνδέεται με την Vs σύμφωνα με τη σχέση Vp 1,7 Vs. Επομένως αν και δεν μετρήσαμε την ταχύτητα των S κυμάτων, μπορούμε να την υπολογίσουμε σύμφωνα με την παραπάνω σχέση. Aκόμα ισχύει V (s,p) = οπότε έχοντας υπολογίσει το Vs μπορούμε να υπολογίσουμε και το Ts. Στον παρακάτω πίνακα παρουσιάζονται τα απότελέσματα της δοκιμής και ο προσδιορισμός του χρόνου διέλευσης και της ταχύτητας διέλευσης των κυμάτων Ρ και S: Όνομα Δείγματος Τp (μs) Τs (μs) Έμμεσος Προσδιορισμός Vp (m/sec) Vs (m/sec) Έμμεσος Προσδιορισμός ΛΙΔ1Γ 24,00 40, , ,08 ΛΙΔ1Ε 23,00 39, , ,82 Πίνακας: Αποτελέσματα δοκιμής με τον προσδιορισμό του χρόνου διέλευσης και της ταχύτητας διέλευσης των κυμάτων Ρ και S για τα δείγματα ΛΙΔ1Γ και ΛΙΔ1Ε ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΑΝΤΟΧΗΣ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΣΚΛΗΡΟΤΗΤΑΣ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΤΟΥ ΣΦΥΡΙΟΥ Schmidt Η δοκιμή αυτή έχει σαν σκοπό τον καθορισμό της σκληρότητας δειγμάτων πετρώματος με τη 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 ελαφρύ 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 στην οποία είναι χαραγμένη αυλακωτή τομή σχήματος U ή V για τη συγκράτηση του δοκιμίου. Το εξεταζόμενο στο εργαστήριο δοκίμιο, πρέπει να είναι ορθού κυλινδρικού σχήματος με διάμετρο μεγαλύτερη των 54 mm ή κυβικού σχήματος με ακμή μεγαλύτερη των 6 cm. Επίσης, πρέπει να έχει λεία και καθαρή επιφάνεια, χωρίς ρωγμές. Στην περίπτωση που το σχήμα του δοκιμίου είναι διαφορετικό πρέπει να αναφέρεται στο έντυπο δοκιμής. Χρησιμοποιούμε το σφυρί σε θέση οριζόντια, κατακόρυφη με το έμβολο προς τα πάνω ή κατακόρυφη με το έμβολο προς τα κάτω.για το κάθε δοκίμιο θα πραγματοποιήσουμε 10 μετρήσεις και θα εξάγουμε τον μέσο όρο των τιμών αυτών. Η δοκιμή σκληρότητας είναι γενικά αξιόπιστη για πετρώματα που η αντοχή τους σε ανεμπόδιστη θλίψη είναι πάνω από 20 MPa. Tο διάγραμμα υπολογισμού της αντοχής σε ανεμπόδιστη θλίψη με βάση τον μέσο όρο των μετρήσεων της σκληρότητας (SHV) και της πυκνότητας (ρ d ) καθώς και η ταξινόμηση του ακέραιου πετρώματος με βάση τη σκληρότητά του δίνονται παρακάτω.

36 Η δοκιμή αυτή αποτελεί μία απλή μέθοδο για τον έμμεσο προσδιορισμό της αντοχής του πετρώματος σε ανεμπόδιστη θλίψη. Ο μέσος όρος των μετρήσεων αναπήδησης σε συνδυασμό με την ξηρή πυκνότητα του πετρώματος δίνει έμμεσα την αντοχή σε ανεμπόδιστη θλίψη ( σ C ), όπως φαίνεται στο διάγραμμα της εικόνας 61. Η δοκιμή με χρήση του σφυριού Schmidt δεν θα πρέπει να πραγματοποιείται σε δοκίμια, τα οποία: είναι μαλακά και συνεπώς μπορούν να παραμορφωθούν εύκολα, παρουσιάζουν αρκετές ασυνέχειες, είναι κλαστικά και αποτελούνται από αδρομερή υλικά με σχετικά μαλακή συνδετική ύλη, είναι μεταμορφωμένα και έχουν πολύπλοκη δομή (μικροπτυχώσεις κ.τ.λ.), έχουν υποστεί ανακρυστάλλωση, κατάκλαση ή παρουσιάζουν επιφάνειες ασυνεχειών με δευτερογενές υλικό πλήρωσης. Στον παρακάτω πίνακα παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της δοκιμής και ο προσδιορισμός της αντοχής σε ανεμπόδιστη θλίψη του ακέραιου πετρώματος για τα δείγματα Δ3, Δ5, ΛΙΔ1Δ και ΛΙΔ1Κ Όνομα Δείγματος Διάμετρος D (cm) Ύψος L (cm) Μάζα ξηρού δείγματος Ms (kn) ρ d (kn/m 3 ) Mέση τιμή Ν σ c (MPa) Δ3 5,42 13,2 0, , ± 85 Δ5 5,42 11,17 0, , ,5 220 ± 95 ΛΙΔ1Δ 5,42 11,00 0, , ,6 170 ± 80 ΛΙΔ1Κ 5,42 14,73 0, , ± 90 Πίνακας: Αποτελέσματα δοκιμής με τον προσδιορισμό της αντοχής σε ανεμπόδιστη θλίψη του ακέραιου πετρώματος για τα δείγματα Δ3, Δ5, ΛΙΔ1Δ και ΛΙΔ1Κ Κατηγορία Πετρωμάτων Μέση Ένδειξη Σφυριού (SHV) Πολύ μαλακά πετρώματα <10 Μαλακά πετρώματα Μέτρια πετρώματα Σκληρά πετρώματα Πολύ σκληρά πετρώματα >60 Πίνακας: Ταξινόμηση ακέραιου πετρώματος με βάση τη σκληρότητά του Παρατηρούμε με βάση τον παραπάνω πίνακα ότι τα δείγματα Δ3,Δ5, ΛΙΔ1Δ και ΛΙΔ1Κ ανήκουν στην κατηγορία σκληρά πετρώματα και ταξινομούνται με αυξανόμενο το βαθμό σκληρότητάς τους ως: Δ5,Δ3, ΛΙΔ1Δ, ΛΙΔ1Κ ΔΟΚΙΜΗ ΣΗΜΕΙΑΚΗΣ ΦΟΡΤΙΣΗΣ (POINT LOAD INDEX) Η δοκιμή σημειακής φόρτισης είναι μία απλή δοκιμή που έχει σαν σκοπό την ταξινόμηση του ακέραιου πετρώματος από πλευράς αντοχής και τον έμμεσο προσδιορισμό της αντοχής σε μοναξονική θλίψη. Η δοκιμή γίνεται συνήθως στο εργαστήριο αλλά και επιτόπου στην ύπαιθρο, λόγω της σχετικά εύκολης μεταφοράς της ειδικής συσκευής που χρησιμοποιείται. Η συσκευή που χρησιμοποιούμε (Εικόνα 62), αποτελείται από ένα μεταλλικό πλαίσιο, δύο μεταλλικές πλάκες που φέρουν

37 κωνικά άκρα καμπυλότητας 5mm, μία χειροκίνητη υδραυλική αντλία για την επιβολή της πίεσης, ένα έμβολο για την μετακίνηση της πλάκας και ένα μανόμετρο για την μέτρηση της πίεσης του εμβόλου ή του επιβαλλόμενου φορτίου. Συγκεκριμένα, κατά τη δοκιμή αυτή, οι πυρήνες του πετρώματος υποβάλλονται σε αντιδιαμετρική σημειακή φόρτιση από τα δύο κωνικά άκρα της ειδικής συσκευής (Εικόνα 63). Το δοκίμιο (διαμέτρου μεγαλύτερης των 42mm) τοποθετείται μεταξύ των δύο κωνικών άκρων φόρτισης, ώστε η φόρτιση να γίνεται στο μέσο μήκος του δοκιμίου και κατά διάμετρο. Η φόρτιση πραγματοποιείται βαθμιαία και με σταθερή ταχύτητα, μέχρι να έχουμε τη θραύση του πετρώματος. Η αντοχή του πετρώματος μετριέται με την εφαρμογή μιας αντιδιαμετρικά ασκούμενης δύναμης από τα δύο κωνικά άκρα της ειδικής συσκευής και προσδιορίζεται ο δείκτης σημειακής φόρτισης (Ιs). 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. 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 δίνεται απευθείας από την ένδειξη του μανόμετρου και σημειώνεται στο δελτίο δοκιμής. Με την εκτέλεση της δοκιμής υπολογίζεται ο δείκτης σημειακής φόρτισης Ιs (Ρoint Load Index), που είναι ο λόγος του φορτίου θραύσης (Ρ) προς το τετράγωνο της ισοδύναμης διάστασης (D e ). Ιs = P/ De 2 όπου: Ρ σε Ν, De σε mm οπότε και Ιs σε ΜΡa. Η ισοδύναμη διάσταση ή διάμετρος (De) για διαμετρική δοκιμή είναι ίση με την απόσταση D (διάμετρος του δοκιμίου). Στους άλλους τύπους δοκιμών η ισοδύναμη διάσταση δίνεται από τη σχέση: De 2 = 4DW/π, όπου οι διαστάσεις D και W σε mm Ο δείκτης σημειακής φόρτισης Ιs μεταβάλλεται ανάλογα με την ισοδύναμη διάμετρο του δοκιμίου (D e ). Για το λόγο αυτό απαιτείται να γίνει διόρθωση του δείκτη αυτού και η εύρεση ενός ανηγμένου δείκτη σημειακής φόρτισης που θα αναφέρεται σε μια τυποποιημένη διάμετρο δοκιμίου. Ο νέος αυτός δείκτης Ιs(50) καλείται ανηγμένος δείκτης σημειακής φόρτισης και αναφέρεται σε διαμετρική δοκιμή με τυποποιημένη διάμετρο δοκιμίου D = 50mm. O δείκτης Is (50) υπολογίζεται από τη σχέση: Is (50) =F.I S, όπου F είναι ένας συντελεστής διόρθωσης που εκτιμάται από τη σχέση: F=(D e /50) 0,45 Τελικά, Is (50) = D e /50) 0,45 I S. Ο ανηγμένος δείκτης Is (50) εκφράζεται επίσης σε MPa. Η αξιοπιστία εκτέλεσης της δοκιμής εξαρτάται από το είδος θραύσης των δοκιμίων. Η θραύση γενικά πρέπει να γίνεται κατά μήκος των δύο αιχμών της συσκευής, όπως φαίνεται στην εικόνα 68. Θα πρέπει να τονισθεί ότι η δοκιμή αυτή, δίνει αξιόπιστα αποτελέσματα για D μεγαλύτερο των 42mm. Γενικά η διαμετρική

38 Όνομα Δείγματος δοκιμή είναι περισσότερο αξιόπιστη σε σχέση με την αξονική και τη δοκιμή σε ακανόνιστο ή κυβικού σχήματος δείγμα. Τα αποτελέσματα της δοκιμής μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ταξινόμηση των πετρωμάτων ως προς την αντοχή τους με βάση τον Πίνακα: Χαρακτηρισμός αντοχής Ο δείκτης σημειακής φόρτισης Ιs (50) (MPa) Πολύ υψηλής αντοχής >8 Υψηλής αντοχής 4-8 Μέσης αντοχής 2-4 Χαμηλής αντοχής 1-2 Πολύ χαμηλής αντοχής Δεν συνίσταται η δοκιμή Πίνακας.Ταξινόμηση ακέραιου πετρώματος με βάση το δείκτη σημειακής φόρτισης Ι S(50) (Β1ΕΝΙΑWSΚΙ, 1975). Η αντοχή σε μοναξονική θλίψη (σ c ) συνδέεται με τον ανηγμένο δείκτη σημειακής φόρτισης Ιs (50) με τη σχέση : σ c =KI s (50). Η τιμή του Κ είναι 24 για δοκίμια διαμέτρου ΝΧ (54mm) (ISRM,1981) αλλά νεόερες έρευνες έχουν δείξει ότι η τιμή του Κ μεταβάλλεται σημαντικά ανάλογα με το είδος του πετρώματος, το βαθμό διαγέννεσης, την αποσάθρωση κ.λ.π. Στην περίπτωσή μας, η τιμή του Κ από τη διεθνή βιβλιογραφία για τους ψαμμίτες είναι 22 (CARTER et al). Επομένως, η αντοχή σε μοναξονική θλίψη υπολογίστηκε ως το γινόμενο του ανηγμένου δείκτη σημειακής φόρτισης επί 22. Φορτίο θραύσης P (kn) Ισοδύναμη διάσταση D e (mm) Δείκτης Ιs (MPa) Συντελεστής διόρθωσης f Ανηγμένος δείκτης Is (50) (MPa) Αντοχή σε μοναξονική θλίψη (σ c ) (MPa) Έμμεσος Προσδιορισμός Δ3 10,2 54,2 3,47 1,0370 3,60 79,2 Δ ,2 3,4 1,0370 3,53 77,66 ΛΙΔ1 25,2 54,2 8,58 1,0370 8,90 195,8 Πίνακας: Αποτελέσματα δοκιμής με τον προσδιορισμό ανηγμένου δείκτη Is (50) και της αντοχής σε ανεμπόδιστη θλίψη του ακέραιου πετρώματος (σ c ) για τα δείγματα Δ3, Δ5 και ΛΙΔ1 Παρατηρούμε ότι τα δείγματα Δ3 και Δ5 χαρακτηρίζονται ως μέσης αντοχής, ενώ το δοκίμιο ΛΙΔ1 ως πολύ υψηλής αντοχής. Με βάση τον ίδιο πίνακα, με αυξανόμενη την αντοχή σε μοναξονική θλίψη, τα δείγματα έχουν ως εξής: Δ5-Δ3- ΛΙΔ1.

39 ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΗΣ ΑΝΤΟΧΗΣ ΣΕ ΤΡΙΑΞΟΝΙΚΗ ΘΛΙΨΗ (TRIAXIAL COMPRESSION TEST) Η μηχανική αντοχή που αναφέρεται σε μοναξονικές συνθήκες, δηλαδή επίδραση μόνο αξονικής τάσης (σ 1 ) χωρίς την ύπαρξη πλευρικών (σ 2 και σ 3 ) στο πέτρωμα, στις πραγματικές συνθήκες είναι πολύ δύσκολη περίπτωση να συμβεί. Και αυτό διότι το βραχώδες υλικό υποβάλλεται σε πλευρικές τάσεις οι οποίες βέβαια θεωρούνται συνήθως ίσες μεταξύ τους και θεωρητικά αντικαθίστανται από μία ομοιόμορφα πλευρικά εξασκούμενη (σ 3 ). Οι συνθήκες αυτές προσομοιάζονται με την εκτέλεση κλασσικών τριαξονικών δοκιμών στο ακέραιο πέτρωμα. Τα δοκίμια είναι ορθού κυλινδρικού σχήματος με λόγο ύψους (L) προς διάμετρο (D), L/D = 2.0 έως 3.0 και διάμετρο όχι μεγαλύτερη των 54 mm (NX). Οπωσδήποτε η διάμετρος του δοκιμίου θα πρέπει να είναι δεκαπλάσια του μεγέθους του μεγαλύτερου κόκκου των ορυκτών που αποτελούν τη δομή του πετρώματος. Τα άκρα του δοκιμίου είναι λεία και επίπεδα με μέγιστη απόκλιση 0.02 mm και παράλληλα μεταξύ τους, ώστε να μην αποκλίνουν από την κάθετο προς τον άξονα του δοκιμίου περισσότερο από rad. Η κυλινδρική επιφάνεια (περίμετρος) είναι ελεύθερη από προεξοχές, δηλαδή λεία και απαλλαγμένη από απότομες ανωμαλίες με μέγιστη απόκλιση από την ευθεία για όλο το μήκος του δοκιμίου 0.3 mm. Η διάμετρος (D) του δοκιμίου μετριέται με ακρίβεια 0.1 mm με τη λήψη του μέσου όρου δύο μετρήσεων της διαμέτρου σε ορθή γωνία μεταξύ τους, η μία στο μέσον του δοκιμίου καθώς και η άλλη στο άνω και κάτω άκρο αυτού. Ο μέσος όρος των μετρήσεων αυτών χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της εγκάρσιας διατομής του δοκιμίου (Α). Επίσης μετριέται το ύψος (L) και το βάρος του (W) με ακρίβεια 0.1 gr, για τον υπολογισμό της πυκνότητας (ρd). Οι συνθήκες υγρασίας του δοκιμίου κατά τη δοκιμή καλό θα είναι να αντιπροσωπεύουν τις πραγματικές επιτόπου συνθήκες Είναι δυνατόν όμως οι συνθήκες υγρασίας να είναι διαφορετικές ή το δοκίμιο να είναι σε ξηρή κατάσταση, οπότε οι συνθήκες αυτές θα πρέπει να αναφέρονται στο δελτίο της δοκιμής. Τα δοκίμια που εξετάζονται σε ξηρή κατάσταση τοποθετούνται σε κλίβανο ξήρανσης, θερμοκρασίας 105 ± 5 C για 24 ώρες.ο αριθμός των δοκιμίων και των τιμών της πλευρικής πίεσης εξαρτάται από το σκοπό για τον οποίο γίνονται οι δοκιμές. Για την εκτέλεση της δοκιμής απαιτούνται τα παρακάτω: Συσκευή αξονικής φόρτισης (πρέσα) Σύστημα εφαρμογής και μέτρησης πλευρικής πίεσης (πρέσα πλευρικής πίεσης) Τριαξονικό κελί υψηλών πιέσεων και ελαστικές μεμβράνες Συσκευή εξαγωγής του δοκιμίου από το τριαξονικό κελί μετά την εκτέλεση της δοκιμής (εξολκέας)

40 ΕΚΤΕΛΕΣΗ ΔΟΚΙΜΗΣ Αρχικά, τυλίγουμε με μεμβράνη το δοκίμιο και συναρμολογείται το κελί με την τοποθέτηση του δοκιμίου μεταξύ των πλακών. Γεμίζουμε το κελί με το υδραυλικό υγρό και αφήνουμε να διαφύγει ο αέρας από την βαλβίδα εξαγωγής. Έπειτα κλείνουμε τη βαλβίδα και ασκούμε μικρή πλευρική πίεση στο δοκίμιο. Τοποθετούμε το κελί μεταξύ των πλακών της πρέσας, ασκώντας μικρό αξονικό φορτίο. Αυξάνουμε ομοιόμορφα και προοδευτικά τις δύο πιέσεις (αξονική και πλευρική) μέχρι να εξισωθούν στην τιμή της επιθυμητής πλευρικής πίεσης (σ 3 ). Στη συνέχεια αυξάνουμε συνεχώς και βαθμιαία το αξονικό φορτίο, διατηρώντας όμως σταθερή την πλευρική πίεση, με απόκλιση από την επιθυμητή τιμή μικρότερη του 2%. Η ταχύτητα της φόρτισης πρέπει να είναι τέτοια ώστε να επέλθει η θραύση του δοκιμίου μέσα σε 5-15min από την αρχή της δοκιμής. Αφού επέλθει η θραύση, γίνεται αποφόρτιση των 2 πιέσεων αργά και ταυτόχρονα μέχρι να επελευθερωθεί το δοκίμιο με τις προσθήκες από την πίεση στο κελί. Εν συνεχεία, απομακρύνονται οι προσθήκες και το δοκίμιο, το οποίο παρατηρείται και σχεδιάζεται η θραύση του στο δελτίο της δοκιμής. ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ Η αντοχή του δοκιμίου σε τριαξονική θλίψη (σ1 ) υπολογίζεται σαν ο λόγος του φορτίου θραύσης που επιβλήθηκε στο δοκίμιο προς το εμβαδόν της εγκάρσιας διατομής του, σύμφωνα με τη σχέση : σ 1 = όπου: σ 1 = αντοχή σε τριαξονική θλίψη του δοκιμίου (kpa ή MPa) Ρ = φορτίο θραύσης του δοκιμίου (kn ή ΜΝ ) Α = το εμβαδόν της εγκάρσιας διατομής του δοκιμίου (m 2 ) Οι πλευρικές πιέσεις (σ 3 ) και οι αντίστοιχες αντοχές (σ 1 ) για τα διαφορετικά δοκίμια του ίδιου πετρώματος προβάλλονται σε σύστημα ορθογωνίων αξόνων. Σχεδιάζεται η ευθεία που διέρχεται από αυτά με τη μέθοδο των ελαχίστων τετραγώνων και υπολογίζονται η εφαπτομένη της γωνίας κλίσης (m) και η τιμή (b) που ορίζει η τομή της ευθείας με τον άξονα της αξονικής τάσης (Διάγραμμα 7). Για τον υπολογισμό (με βάση το κριτήριο θραύσης Mohr-Coulomb) της γωνίας εσωτερικής τριβής φ και της (φαινόμενης) συνοχής c χρησιμοποιούνται οι σχέσεις: ημφ = [(m -1) / (m + 1)] και φ = τοξ [(m 1)/( m + 1)] c = b [(1 ημφ) / (2 συνφ)] όπου: m: η κλίση της ευθείας f(σ 1, σ 3 ) και b η τομή της ευθείας με τον άξονα σ 1. Όνομα Δείγματος Ορθό φορτίο Ρ (kn) Ορθή (αξονική) τάση (MPa) Πλευρική πίεση σ 3 (MPa) m b c (MPa) ΛΙΔ1Δ 472,10 204,62 3 ΛΙΔ1Β 486, ,0 ΛΙΔ1Ε 625,4 271,1 10 5,722 25,7 44,6 9 ΛΙΔ1Γ 575,8 249,6 12 ΛΙΔ1ΣΤ 437,6 189,7 8 Πίνακας: Αποτελέσματα δοκιμής με τον προσδιορισμό της (φαινόμενης) συνοχής c και της γωνίας εσωτερικής τριβής φ για τα δείγματα ΛΙΔ1Β, ΛΙΔ1Γ, ΛΙΔ1Δ, ΛΙΔ1Ε και ΛΙΔ1ΣΤ φ ( ο )

41 5.6 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΤΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗΣ ΕΡΕΥΝΑΣ Στα πλαίσια της εργασίας αυτής εξετάστηκαν βραχώδη δείγματα της κατηγορίας των κλαστικών ιζηματογενών πετρωμάτων και συγκεκριμένα των ψαμμιτών. Για όλα τα δείγματα που συλλέχθηκαν πραγματοποιήθηκε ο προσδιορισμός των φυσικών ιδιοτήτων τους με την δοκιμή προσδιορισμού του πορώδους, της πυκνότητας και του λόγου κενών (με τη χρήση μικρομέτρου και συσκευής κενού). Επίσης έχουν προσδιοριστεί οι δυναμικές παράμετροι με την μέτρηση της ταχύτητας των υπερήχων κυμάτων δια μέσου των βραχωδών δειγμάτων. Αυτά πραγματοποιήθηκαν με σκοπό τη διερεύνηση των φυσικών και δυναμικών ιδιοτήτων των ψαμμιτικών πετρωμάτων. Τέλος, προσδιορίστηκαν οι παράμετροι μηχανικής αντοχής και συγκεκριμένα μετρήθηκαν η σκληρότητα με τη χρήση του σφυριού Schmidt, o δείκτης σημειακής φόρτισης και η αντοχή σε τριαξονική θλίψη. Συμπεράσματα: 1. Oι ψαμμίτες της περιοχής μελέτης έχουν πορώδες (n)<1 με ελάχιστη τιμή το 0,43% (δοκίμιο ΛΙΔ1Β) και μέγιστη τιμή 0,70% (δοκίμιο ΛΙΔ1Ε). 2. Οι τιμή της ξηρής πυκνότητας ρ d των ψαμμιτών έχει μέση τιμή 26 KN/m 3 και συγκεκριμένα κυμαίνεται από 26,08 KN/m 3 (δοκίμιο ΛΙΔ1Γ) έως 26,19 KN/m 3 (δοκίμιο ΛΙΔ1Β). Πρόκειται για μέτρια συνεκτικούς ψαμμίτες με αργιλομαργαϊκή συνδετική ύλη. 3. Η τιμή ταχύτητας των κυμάτων Ρ κυμαίνονται από 4583,33 m/sec (δοκίμιο ΛΙΔ1Γ) έως 4739,13 m/sec (δοκίμιο ΛΙΔ1Ε). 4. Η τιμή ταχύτητας των κυμάτων S προσδιορίστηκε έμμεσα μέσω του τύπου Vp 1,7 Vs και έχει εύρος τιμών από 2696,08 (δοκίμιο ΛΙΔ1Γ) έως 2787,82 m/sec (δοκίμιο ΛΙΔ1Ε). Παρατηρούμε όπως ήταν αναμενόμενο ότι η ταχύτητα των Ρ κυμάτων είναι μεγαλύτερη της ταχύτητας των S. 5. Η σκληρότητα των ψαμμιτών προσδιορίστηκε μέσω της σφύρας Schmidt μεταξύ 50,5 και 56, επομένως χαρακτηρίζονται ως σκληρά πετρώματα. 6. Από τη δοκιμή τριαξονικής θλίψης προέκυψαν παράμετροι μηχανικής αντοχής συνοχής c=25,7 MPa και γωνίας εσωτερικής τριβής φ= Kωδικός Δείγματος ΛΙΔ1Β ΛΙΔ1Γ ΛΙΔ1Ε ΛΙΔ1Δ ΛΙΔ1Κ ΛΙΔ1ΣΤ Δ3 Δ5 ΛΙΔ1 Ξηρή πυκνότητα (ρd) (kn/m 3 ) 26,13 26,08 26,12 26, , , , Λόγος κενών (e) 0,004 0,007 0, Πορώδες (n) (%) 0,43 0,68 0, Δείκτης γρήγορης 0,31 0,28 0, απορρόφησης (Ι ν ) (%) Τ P (μs) - 24,00 23, V P (m/sec) , , Τ s (μs) Έμμεσος Προσδιορισμός - 40,79 39, V s (m/sec) Έμμεσος Προσδιορισμός , , SHV , ,5 -

42 σ c (MPa) ,2 77,66 195,8 Ανηγμένος δείκτης ,60 3,53 8,90 Is (50) (MPa) Ορθή Τάση (MPa) ,6 271,1 204,62-189, Πλευρική Τάση (MPa) m i * 13,47 13,47 13,47 13,47-13, Πίνακας 16. Συγκεντρωτικός Πίνακας τον εργαστηριακών δοκιμών που εκτελέστηκαν για κάθε δοκίμιο. * O τρόπος υπολογισμού τoυ m i περιγράφεται αναλυτικά στο Κεφάλαιο Β

43 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 ΤΕΧΝΙΚΟΓΕΩΛΟΓΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ 6.1 ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΑΣΥΝΕΧΕΙΩΝ Όλα τα πετρώματα σε υγιή κατάσταση παρουσιάζουν πολύ μεγαλύτερη αντοχή βραχώδους υλικού σε σύγκριση με αυτή της βραχομάζας τους, καθώς η τελευταία επηρεάζεται από την παρουσία των ασυνεχειών που τη διασχίζουν. Συνεπώς στην όλη διαδικασία αστοχίας πρανούς, πρωταρχικό ρόλο παίζει όχι η διατμητική αντοχή του βραχώδους υλικού αλλά η διατμητική αντοχή της βραχομάζας. Η τελευταία διαμορφώνεται από τον αριθμό, τα κύρια χαρακτηριστικά και την αλληλοεμπλοκή των συστημάτων ασυνεχειών που διασχίζουν τη βραχομάζα. Συνεπώς, η γεωμηχανική συμπεριφορά της βραχομάζας καθορίζεται κύρια από το καθεστώς διάρρηξης που τη χαρακτηρίζει. Οι ασυνέχειες (discontinuities) συνήθως ομαδοποιούνται σε συστήματα (Discontinuity sets ή Joint sets), τα μέλη των οποίων έχουν λίγο πολύ κοινό προσανατολισμό, ενώ η συμπεριφορά τους σχετίζεται και με μια σειρά άλλων παραμέτρων, όπως η συνέχεια (το μήκος), η απόσταση, το άνοιγμα, το υλικό πλήρωσης, η αντοχή, η τραχύτητα των τοιχωμάτων, καθώς και οι συνθήκες του νερού. Συνεπώς είναι αναγκαία η γνώση τόσο των γεωμετρικών στοιχείων όσο και των παραμέτρων αυτών. 6.2 ΤΕΚΤΟΝΙΚΑ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ Στο σημείο αυτό θα παρουσιαστεί η ανάλυση των τεκτονικών διαγραμμάτων με τοποθέτηση των στοιχείων των ασυνεχειών που καταγράφηκαν, ύστερα από λεπτομερή μελέτη στο ύπαιθρο, σε δίκτυα Schmidt. Για τη δημιουργία των τεκτονικών διαγραμμάτων χρησιμοποιήθηκε το πρόγραμμα «Dips 5.1» της Rocscience. Στην συνέχεια θα παρουσιαστούν για κάθε πρανές ξεχωριστά διαγράμματα με τους πόλους, την κατανομή τους (πύκνωση) με την αντίστοιχη ομαδοποίηση, τα επίπεδα των ασυνεχειών που προκύπτουν, καθώς και τις δυνητικές ολισθήσεις και την ανάλυση του μηχανισμού ολίσθησης αυτών. Τα τεκτονικά στοιχεία που συγκεντρώθηκαν κατά την υπαίθρια έρευνα παρατίθενται ως παράρτημα στο τέλος της παρούσας διατριβής. Η περιοχή μελέτης διαιρέθηκε σε 3 Τ.Δ., κατά μήκος του δεξιού (βόρειου αντερείσματος), όπως διακρίνεται στην παρακάτω εικόνα:

44 Εικόνα: Κάτοψη του Δεξίου (Βόρειου) αντερείσματος όπου έχουν μαρκαριστεί οι περιοχές των τριών τεκτονικών διαγραμμάτων (από Google Earth) Ακολουθούν οι συντεταγμένες για κάθε τεκτονικό διάγραμμα ξεχωριστά, τα αποτελέσματα της στατιστικής επεξεργασίας των τεκτονικών στοιχείων (για κάθε τεκτονικό διάγραμμα ξεχωριστά), καθώς και χαρακτηριστικές φωτογραφίες. ΤΔ 1 Εικόνα. Κάτοψη του Δεξίου (Βόρειου) αντερείσματος όπου διακρίνεται η περιοχή του ΤΔ1(από Google Earth). Αρχή Τέλος Mήκος Χ= Χ= m Υ= Υ=

45 Αξίζει να αναφερθεί ότι οι συντεταγμένες της αρχής και του τέλους έχουν ληφθεί κατά τη διάρκεια της υπαίθριας παρατήρησης με gps και στη συνέχεια συσχετίστηκαν με τις αντίστοιχες του κτηματολογίου, ενώ η κλίμακα είναι γραμμική. Εικόνα. Τεκτονικό διάγραμμα ΤΔ1 σε χαρακτηριστική θέση της αργιλικής (πηλιτικής) φάσης του φλύσχη στο δεξιό αντέρεισμα Εικόνα 80.Τεκτονικό διάγραμμα ΤΔ1 σε χαρακτηριστική θέση της αργιλικής (πηλιτικής) φάσης του φλύσχη στο δεξιό αντέρεισμα

46 ΤΔ 2 Εικόνα. Κάτοψη του Δεξίου (Βόρειου) αντερείσματος όπου διακρίνεται η περιοχή του ΤΔ2 (από Google Earth). Αρχή Τέλος Mήκος Χ= Χ= m Υ= Υ= Αξίζει να αναφερθεί ότι οι συντεταγμένες της αρχής και του τέλους έχουν ληφθεί κατά τη διάρκεια της υπαίθριας παρατήρησης με gps και στη συνέχεια συσχετίστηκαν με τις αντίστοιχες του κτηματολογίου, ενώ η κλίμακα είναι γραμμική. Εικόνα. Τεκτονικό διάγραμμα ΤΔ2 σε χαρακτηριστική θέση της ψαμμιτικής φάσης του φλύσχη στο δεξιό αντέρεισμα

47 Εικόνα 85.Τεκτονικό διάγραμμα ΤΔ2 σε χαρακτηριστική θέση της ψαμμιτικής φάσης του φλύσχη στο δεξιό αντέρεισμα Εικόνα. Κάτοψη του Δεξίου (Βόρειου) αντερείσματος όπου διακρίνεται η περιοχή του ΤΔ6 (από Google Earth). Αρχή Τέλος Mήκος Χ= Χ= m Υ= Υ=

48 Αξίζει να αναφερθεί ότι οι συντεταγμένες της αρχής και του τέλους έχουν ληφθεί κατά τη διάρκεια της υπαίθριας παρατήρησης με gps και στη συνέχεια συσχετίστηκαν με τις αντίστοιχες του κτηματολογίου, ενώ η κλίμακα είναι γραμμική. Εικόνα.Τεκτονικό διάγραμμα ΤΔ6 σε χαρακτηριστική θέση της αργιλικής (πηλιτικής) φάσης του φλύσχη στο δεξιό αντέρεισμα Εικόνα. Τεκτονικό διάγραμμα ΤΔ6 σε χαρακτηριστική θέση της αργιλικής (πηλιτικής) φάσης του φλύσχη στο δεξιό αντέρεισμα

49 6.3 ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΑΣΥΝΕΧΕΙΩΝ Η στατιστική ανάλυση της μηχανικής περιγραφής των ασυνεχειών έγινε μετά από μέτρηση των αντίστοιχων παραμέτρων στην ύπαιθρο σύμφωνα με τις οδηγίες της (I.S.R.M.,1981). Ακολουθούν οι συγκεντρωτικοί πίνακες επεξεργασίας των παραμέτρων των ασυνεχειών για κάθε τεκτονικό διάγραμμα καθώς και διαγράμματα για κάθε παράμετρο ξεχωριστά: ΤΔ1 SET4 SET2 SET3 Είδος (DT) Στρώση Διάκλαση Διάκλαση Άνοιγμα (A) Κλειστές Πολύ κλειστές Πολύ κλειστές Υλικό πλήρωσης (F) Αμμώδες Αμμώδες Αμμώδες Συνέχεια (P) Μέση Πολύ μικρή Πολύ μικρή Τραχύτητα (R) Τραχεία κυματοειδής Τραχεία κυματοειδής Τραχεία κυματοειδής Νερό (W) Ξηρό Ξηρό Ξηρό Απόσταση (S) Πολύ μικρή Πολύ μικρή Πολύ μικρή Πίνακας. Επεξεργασία τεκτονικών παραμέτρων για το ΤΔ1 ΤΔ2 SET4 SET2 SET3 Είδος (DT) Στρώση Διάκλαση Διάκλαση Άνοιγμα (A) Κλειστές Κλειστές Πολύ κλειστές Υλικό πλήρωσης (F) Αμμώδες Αμμώδες Αμμώδες Συνέχεια (P) Μικρή Πολύ μικρή Πολύ μικρή Τραχύτητα (R) Τραχεία κυματοειδής Τραχεία κυματοειδής Τραχεία κυματοειδής Νερό (W) Ξηρό Ξηρό Ξηρό Απόσταση (S) Πολύ μικρή Μικρή Μικρή Πίνακας. Επεξεργασία τεκτονικών παραμέτρων για το ΤΔ2 ΤΔ6 SET4 SET2 SET3 Είδος (DT) Στρώση Διάκλαση Διάκλαση Άνοιγμα (A) Πολύ κλειστές Κλειστές Κλειστές Υλικό πλήρωσης (F) Αμμώδες Αμμώδες Αμμώδες Συνέχεια (P) Μικρή Πολύ μικρή Πολύ μικρή Τραχύτητα (R) Τραχεία επίπεδη Τραχεία επίπεδη Τραχεία επίπεδη Νερό (W) Ξηρό Ξηρό Ξηρό Απόσταση (S) Πολύ μικρή Μικρή Μικρή Πίνακας. Επεξεργασία τεκτονικών παραμέτρων για το ΤΔ6

50 6.4. ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΕΙΣ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ Η γνώση της μηχανικής συμπεριφοράς της βραχομάζας είναι απαραίτητο εργαλείο για το σχεδιασμό κάθε τεχνικού έργου που κατασκευάζεται μέσα (π.χ. σήραγγα, πρανές) ή πάνω (π.χ. θεμελίωση) σε αυτή. Η εκτίμηση των παραμέτρων που περιγράφουν τη μηχανική συμπεριφορά της βραχομάζας αποτελεί ένα αρκετά δύσκολο αντικείμενο, καθόσον οι παράμετροι αυτές εξαρτώνται τόσο από τα χαρακτηριστικά του βραχώδους υλικού, όσο και από τα χαρακτηριστικά και τις επιμέρους παραμέτρους των ασυνεχειών που τη διατέμνουν. Η κατάσταση γίνεται περισσότερο περίπλοκη και δυσχερής όταν υπάρχει λιθολογική ανομοιογένεια στη σύσταση και δομή της, ποικιλία βαθμού αποσάθρωσης, ανισότροπο εντατικό πεδίο κ.λπ. Αυτό σημαίνει ότι ο γεωλογικός παράγοντας είναι καθοριστικός στη διαμόρφωση του πλαισίου της μηχανικής συμπεριφοράς της βραχομάζας και η δυνατόν καλύτερη γνώση και πρόβλεψη της επίδρασής του αποτελεί τη θεμελιώδη αρχή για μια ρεαλιστική και αξιόπιστη εκτίμηση. Τα πλέον ευρέως εφαρμοζόμενα σήμερα πολυπαραμετρικά συστήματα ταξινόμησης, είναι αυτά των Bieniawski (RMR) και Barton (σύστημα Q). Σχετικά πρόσφατα, ο Hoek et al (1992) στην προσπάθεια βελτίωσης του κριτηρίου αστοχίας, που είχε διατυπωθεί παλαιότερα από τους Hoek & Brown (κριτήριο Hoek Brown), για τη δυνατότητα εύκολου υπολογισμού των παραμέτρων που υπεισέρχονται στον τύπο πρότειναν τη χρήση ενός νέου δείκτη που τον ονόμασαν GSI. Ο δείκτης αυτός συνδυάζει τη δομή της βραχομάζας (κερματισμός, συστήματα ασυνεχειών) με την κατάσταση των ασυνεχειών από πλευράς αποσάθρωσης, τραχύτητας, υλικού πλήρωσης κλπ, δίνοντας μια βαθμονόμηση από 10 έως 100. Με τα συστήματα ταξινόμησης αναλύονται οι παράμετροι αναφοράς και προκύπτει η βαθμονόμηση αυτών. Επιπρόσθετα, γίνεται η τελική ποιοτική βαθμονόμηση της βραχομάζας και η απόκτηση των ορίων κύμανσης των γεωμηχανικών παραμέτρων αυτής, δηλαδή διευκολύνεται η ομαδοποίηση της βραχώδους μάζας με βάση ποιοτικά και ποσοτικά δεδομένα, σε ενότητες με παρόμοια γεωμηχανική συμπεριφορά. Στην υπό μελέτη περιοχή, η ταξινόμηση και η κατηγοριοποίηση της συμπεριφοράς της βραχόμαζας έγινε με βάση τα γνωστά συστήματα RMR και GSI ΣΥΣΤΗΜΑ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗΣ RΜR Το σύστημα ταξινόμησης RMR (Rock Mass Rating) που αναπτύχθηκε από τον Bieniawski την περίοδο , έχει υποστεί διαδοχικές τροποποιήσεις στις βαθμονομήσεις των διαφόρων παραμέτρων μέχρι σήμερα, καθώς όλο και περισσότερες περιπτώσεις έχουν μελετηθεί (Κούκης Γ., Σαµπατακάκης Ν., Γεωλογία Τεχνικών Έργων, Εκδόσεις Παπασωτηρίου, Αθήνα). Η μεθοδολογία που ακολουθείται για τη εφαρμογή της ταξινόμησης κατά RMR περιλαμβάνει:

51 o Α στάδιο: Η περιοχή μελέτης διαχωρίζεται σε επιμέρους ζώνες, όπου σε καθεμία από τις ζώνες αυτές, τα κύρια χαρακτηριστικά της βραχομάζας φαίνονται μακροσκοπικά παρόμοια. o Β στάδιο: Μετά από τον διαχωρισμό των επιμέρους ζωνών γίνεται για κάθε συγκεκριμένη ζώνη προσδιορισμός των μετρούμενων μεγεθών τα οποία καθορίζουν τα κριτήρια ταξινόμησης. Οι παράμετροι κριτήρια που προτείνονται στο σύστημα RMR είναι οι εξής: 1. Αντοχή σε ανεμπόδιστη θλίψη του βραχώδους υλικού. Προσδιορίζεται σε δείγματα βραχώδους υλικού άμεσα με την εκτέλεση της εργαστηριακής δοκιμής αντοχής σε ανεμπόδιστη θλίψη (σc ) ή έμμεσα με την χρήση της δοκιμής σε σημειακή φόρτιση. 2. Δείκτης ποιότητας πετρώματος (RQD). Υπολογίζεται άμεσα από μετρήσεις σε βραχώδη δείγματα γεωτρήσεων.εφόσον στην περιοχή έρευνας δεν έχει ανορυχθεί ερευνητική γεώτρηση για να υπολογιστεί με τον κλασικό τρόπο, ο προσδιορισμός του, για τις ανάγκες των γεωμηχανικών ταξινομήσεων γίνεται με τη βοήθεια του τύπου του PALMSTROM: R.Q.D. = 115 3,3 x Jv, όπου Jv= το συνολικό άθροισμα του αριθμού ασυνεχειών ανά ένα m 3. Στην περίπτωσή μας, Για το ΤΔ1: Jv=1/S1 + 1/S2 +1/S3 =1/0,04 + 1/0,04 + 1/0,04 = 75 RQD = 115 3,3 * 75 = - 132,5 Άρα RQD (%) = 0 Για το ΤΔ2: Jv = 1/S1 + 1/S2 +1/S3 =1/0,13 + 1/0,13 + 1/0,04 = 40,38 RQD = 115-3,3*40,38 = - 18,25. Άρα RQD (%) = 0 Για το ΤΔ6: Jv=1/S1 + 1/S2 1/S3 = 1/0,04 + 1/0,13 + 1/0,13 = 40,38 RQD =115 3,3 * 40,38-18,25 Άρα RQD (%) = 0 Πίνακας. Ταξινόμηση ποιότητας πετρώματος, Deere 1966 (από Κούκης Γ., Σαµπατακάκης Ν., 2002 Τεχνική Γεωλογία, Εκδόσεις Παπασωτηρίου, Αθήνα) 3. Απόσταση μεταξύ ασυνεχειών. Προκύπτει από συστηματικές μετρήσεις στο ύπαιθρο με μετροταινία, κάθετα στο συγκεκριμένο σύστημα ασυνεχειών στο οποίο αναφέρεται. 4. Κατάσταση ασυνεχειών. Προκύπτει από συστηματικές μετρήσεις στο ύπαιθρο της τραχύτητας,του ανοίγματος, της αποσάθρωσης των τοιχωμάτων και του υλικού πλήρωσης των ασυνεχειών.

52 5. Υδρογεωλογικές συνθήκες που επικρατούν στην περιοχή του έργου και εκφράζονται ποιοτικά με την ύπαρξη ή όχι υπόγειου νερού και ποσοτικά με την εκτίμηση υδροστατικών πιέσεων που αναπτύσσονται στις ασυνέχειες. 6. Προσανατολισμός των ασυνεχειών σε σχέση με την γεωμετρία του τεχνικού έργου που δίνεται ποιοτικά σαν πολύ ευμενής μέχρι πολύ δυσμενής. Οι βαθμονομήσεις που προκύπτουν για κάθε μια από τις πρώτες πέντε παραμέτρους και προσδιορίζονται με βάση τις υποδιαιρέσεις όπως φαίνονται στον παρακάτω πίνακα (πίνακας 21) και προστίθενται για τον υπολογισμό της βασικής βαθμολογίας (RMR bas ). Στη βασική βαθμολογία γίνεται στην συνέχεια προσαρμογή λόγω των ασυνεχειών σε σχέση με την γεωμετρία του έργου και ανάλογα με το είδος του προβλεπόμενου τεχνικού έργου. o Γ στάδιο: Η ολοκλήρωση της ταξινόμησης και η κατάταξη της βραχόμαζας σε μια συγκεκριμένη κατηγορία έχει σαν αποτέλεσμα την οριοθέτηση του πλαισίου της μηχανικής συμπεριφοράς της και συνεπώς την ποσοτική εκτίμηση των μηχανικών παραμέτρων της καθώς και των απαιτούμενων μέτρων υποστήριξης της. Στο σημείο αυτό, πρέπει να τονιστεί το γεγονός ότι υπάρχουν μερικές αβεβαιότητες σχετικά με τη χρήση του RMR ή του RMR bas στην εκτίμηση των παραμέτρων διατμητικής αντοχής της βραχομάζας. Όπως φαίνεται από την πλέον πρόσφατη έκδοση του BIENIAWSKI (1989), η εκτίμηση των παραμέτρων διατμητικής αντοχής της βραχομάζας γίνεται με τη χρήση του RMR και αυτό βέβαια προκύπτει από το βασικό πίνακα εφαρμογής του συστήματος (Πίνακας 21 Ενότητα Β). Αντίθετα, στο λογισμικό που ο ίδιος δίνει για την εφαρμογή του συστήματος, φαίνεται ότι οι παράμετροι διατμητικής αντοχής υπολογίζονται με βάση το RMRbas. Η τελευταία αυτή θεώρηση φαίνεται περισσότερο ρεαλιστική καθόσον η διατμητική αντοχή της βραχομάζας πρέπει να αντιπροσωπεύεται από καθαρά «εγγενείς» παραμέτρους που έχουν σχέση τόσο με το βραχώδες υλικό όσο και με τα χαρακτηριστικά των ασυνεχειών, ενώ ο προσανατολισμός απλά συμβάλλει στην πιθανή εκδήλωση αστοχιών. Πάντως, όπως τουλάχιστον έχει δείξει η υπάρχουσα εμπειρία από σημαντικό αριθμό τεχνικών έργων, κυρίως βραχωδών πρανών, η χρήση των παραμέτρων διατμητικής αντοχής της βραχομάζας (c και φ) που έχουν προκύψει με τη χρήση του RMR bas στις παραπάνω σχέσεις είναι πολύ πιο κοντά στην πραγματικότητα (Κούκης Γ., Σαµπατακάκης Ν., Γεωλογία Τεχνικών Έργων, Εκδόσεις Παπασωτηρίου, Αθήνα). Επομένως, εμείς θα χρησιμοποιήσουμε την τιμή του RMR bas και όχι του RMR για την εκτίμηση των παραμέτρων διατμητικής αντοχής των ασυνεχειών. Επισημαίνεται ότι για την κατάσταση των ασυνεχειών χρησιμοποιήθηκε ο ακόλουθος πίνακας:

53 ΤΔ1 ΑΝΤΟΧΗ ΣΕ ΑΝΕΜΠΟΔΙΣΤΗ ΘΛΙΨΗ Is (50) = 3,60 MPa ΒΑΘΜΟΣ: 7 RQD (%) 0 ΒΑΘΜΟΣ: 3 ΑΠΟΣΤΑΣΗ ΜΕΤΑΞΥ ΑΣΥΝΕΧΕΙΩΝ < 60 mm ΒΑΘΜΟΣ: 5 Από τον πίνακα 22 έχουμε: Παράμετρος Βαθμοί ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ Συνέχεια >20m 0 ΑΣΥΝΕΧΕΙΩΝ Διαχωρισμός >5mm 4 Τραχύτητα Ελαφρά τραχείες 3 ΒΑΘΜΟΣ: 9 Υλικό πλήρωσης Μαλακό<5mm 2 Αποσάθρωση Aποσυνθεμένο 0 τοιχωμάτων ΥΠΟΓΕΙΟ ΝΕΡΟ Εντελώς στεγνό ΒΑΘΜΟΣ: 15 RΜRbas : 39 Πίνακας. Παράμετροι ταξινόμησης στην υπό μελέτη περιοχή για το ΤΔ1 RMR = RΜRbas βαθμός από προσαρμογή με τον προσανατολισμό των ασυνεχειών = = 14 Χαρακτηρισμός Βραχομάζας : ΠΤΩΧΗ (ΙV) Συνοχή c= kpa, γωνία τριβής φ= 15 ο -25 ο ΤΔ2 ΑΝΤΟΧΗ ΣΕ ΑΝΕΜΠΟΔΙΣΤΗ ΘΛΙΨΗ Is (50) = 3,53 MPa ΒΑΘΜΟΣ:7 RQD (%) 0 ΒΑΘΜΟΣ: 3 ΑΠΟΣΤΑΣΗ ΜΕΤΑΞΥ ΑΣΥΝΕΧΕΙΩΝ 0,06 0,2 (m) ΒΑΘΜΟΣ: 8 ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ Από τον πίνακα 22 έχουμε: ΑΣΥΝΕΧΕΙΩΝ Παράμετρος Βαθμοί ΒΑΘΜΟΣ: 12 Συνέχεια >20m 0 Διαχωρισμός >5mm 4 Τραχύτητα Ελαφρά τραχείες 3 Υλικό πλήρωσης Σκληρό >5mm 2 Αποσάθρωση τοιχωμάτων Μέτρια 3 ΥΠΟΓΕΙΟ ΝΕΡΟ Εντελώς στεγνό ΒΑΘΜΟΣ: 15 RΜRbas : 45 RMR = RΜRbas βαθμός από προσαρμογή με τον προσανατολισμό των ασυνεχειών = = 20

54 Χαρακτηρισμός Βραχομάζας : METΡΙΑ (ΙΙΙ) Συνοχή c= kpa, γωνία τριβής φ= 25 ο -35 ο ΤΔ6 ΑΝΤΟΧΗ ΣΕ ΑΝΕΜΠΟΔΙΣΤΗ ΘΛΙΨΗ Is (50) = 8,90 MPa ΒΑΘΜΟΣ:12 RQD (%) 0 ΒΑΘΜΟΣ:3 ΑΠΟΣΤΑΣΗ ΜΕΤΑΞΥ ΑΣΥΝΕΧΕΙΩΝ < 60 mm ΒΑΘΜΟΣ: 5 ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ Από τον πίνακα 22 έχουμε: ΑΣΥΝΕΧΕΙΩΝ Παράμετρος Βαθμοί Συνέχεια >20m 0 Διαχωρισμός >5mm 1 Τραχύτητα Ελαφρά τραχείες 1 Υλικό πλήρωσης Μαλακό>5mm 0 Αποσάθρωση τοιχωμάτων Aποσυνθεμένο 0 ΒΑΘΜΟΣ:2 RΜRbas : 37 ΥΠΟΓΕΙΟ ΝΕΡΟ Εντελώς στεγνό ΒΑΘΜΟΣ: 15 Πίνακας. Παράμετροι ταξινόμησης στην υπό μελέτη περιοχή για το ΤΔ6 RMR = RΜRbas βαθμός από προσαρμογή με τον προσανατολισμό των ασυνεχειών = = 12 Χαρακτηρισμός Βραχομάζας : ΠΤΩΧΗ (ΙV) Συνοχή c= kpa, γωνία τριβής φ=15 ο -25 ο ΣΥΣΤΗΜΑ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗΣ SΜR Ο ROMANA (1985) μετά την επεξεργασία στοιχείων βραχωδών πρανών, από τα οποία ένας σημαντικός αριθμός αστόχησε, ανέπτυξε μια μεθοδολογία προσέγγισης της επίδρασης του προσανατολισμού των ασυνεχειών στην ευστάθεια των πρανών, με σκοπό να βελτιώσει προς την κατεύθυνση αυτή το σύστημα ταξινόμησης RMR. Για το λόγο αυτόν, πρότεινε μια προσαρμογή του συστήματος RMR μόνο για τα βραχώδη πρανή, δίνοντας ιδιαίτερη βαρύτητα και έμφαση στη βαθμονόμηση του προσανατολισμού των ασυνεχειών της βραχομάζας σε σχέση με τη γεωμετρία του πρανούς και στον τρόπο διάνοιξης (εκσκαφής) των πρανών, καθορίζοντας έτσι τη

55 βάση του συστήματος SMR (Slope Mass Rating), η ποσοτική εκτίμηση του οποίου γίνεται σύμφωνα με τη σχέση: SMR = RMR bas - (F 1 F 2 F 3 ) + F 4 όπου: RMR bas είναι η βασική βαθμολογία της βραχομάζας σύμφωνα με το σύστημα RMR (δηλαδή η συνολική βαθμολογία των παραμέτρων ταξινόμησης χωρίς να ληφθεί υπόψη η απομειωση που προκύπτει από τον προσανατολισμό των ασυνεχειών) F1: αριθμητικός παράγοντας που αναφέρεται στην παραλληλότητα μεταξύ της διεύθυνσης των ασυνεχειών και της διεύθυνσης του μετώπου του πρανούς και ο οποίος κυμαίνεται από 1 (ασυνέχειες παράλληλες στο πρανές) μέχρι 0.15 (γωνία μεταξύ διεύθυνσης ασυνεχειών και μετώπου πρανούς μεγαλύτερη των 30 ο ) F 2 : αριθμητικός παράγοντας που αξιολογεί την πιθανότητα εκδήλωσης επίπεδης ολίσθησης με βάση την κλίση των ασυνεχειών, ο οποίος κυμαίνεται από 1 (ασυνέχειες με κλίση >45 ο ) μέχρι 0.15 (ασυνέχειες με κλίση <20 ο ) F 3 : αριθμητικός παράγοντας που αναφέρεται στη σχέση μεταξύ της γωνίας κλίσης του μετώπου του πρανούς και της κλίσης των ασυνεχειών. Η πλέον δυσμενής περίπτωση επίπεδης ολίσθησης είναι όταν το πρανές έχει κλίση κατά 10 ο μεγαλύτερη της κλίσης των ασυνεχειών F 4 : παράγοντας που αξιολογεί τη μέθοδο εκσκαφής η οποία έχει άμεση επίδραση στη χαλάρωση της βραχομάζας. Στην περίπτωσή μας αναλυτικά, έχουμε: ΤΔ1 Πρανές 1 Πρανές 2 α j = 120 ο, α s =218 ο, β j =24 ο, β s =60 ο α j = 120 ο, α s =165 ο, β j =24 ο, β s =64 ο α j -α s 98 ο (>30 ο ) 45 ο (>30 ο ) F 1 0,15 F 1 =0,15 β j 24 ο (20 ο -30 o ) 24 ο (20 ο -30 o ) F 2 0,40 F 2 =0,40 β j -β s -36 ο (<-10 ο ) -40 ο (<-10 ο F Μέθοδος Εκρηκτικά ή μηχανικά Εκρηκτικά ή μηχανικά F SMR 39 (0,15*0,40*60) + 0 = 35,4 39 (0,15*0,40*60) + 0= 35,4 Πίνακας: Ταξινόμηση βραχομάζας κατά SMR για το ΤΔ1 ΤΔ2 α j = 80 ο, α s =141 ο, β j =24 ο, β s =65 ο α j -α s 61 ο (>30 ο ) F 1 0,15 β j 24 ο (20 ο -30 o )

56 F 2 0,40 β j -β s -41 ο (<-10 ο ) F 3 60 Μέθοδος φυσικό πρανές F 4 15 SMR 45 (0,15*0,40*60) + 15= 56,4 Πίνακας: Ταξινόμηση βραχομάζας κατά SMR για το ΤΔ2 ΤΔ6 Πρανές 1 Πρανές 2 α j = 115 ο, α s =151 ο, β j =6 ο, β s =67 ο α j = 115 ο, α s =121 ο, β j =6 ο, β s =68 ο α j -α s 36 ο (>30 ο ) 6 ο (10 ο -5 ο ) F 1 0,15 0,85 β j 6 ο (<20 ο ) 6 ο (<20 ο ) F 2 0,15 0,15 β j -β s -61 ο (<-10 ο ) -62 ο (<-10 ο ) F Μέθοδος Εκρηκτικά ή μηχανικά Εκρηκτικά ή μηχανικά F SMR 37 (0,15*0,15*60) + 0= 35,65 37 (0,85*0,15*60) + 0= 29,35 Πίνακας: Ταξινόμηση βραχομάζας κατά SMR για το ΤΔ6 ΤΔ 1 ΤΔ 2 ΤΔ 6 Κατηγορία IV ΙΙΙ IV SMR 34,4 49,4 Πρανές 1: 36,65 Πρανές 2: 30,35 Περιγραφή Πτωχή Μέτρια Πτωχή Ευστάθεια Ασταθές Μερικά σταθερό Ασταθές Ολισθήσεις Επίπεδες ολισθήσεις ή εκτεταμένες σφήνες Πολλές σφήνες Επίπεδες ολισθήσεις ή εκτεταμένες σφήνες Μέτρα Προστασίας Οπλισμένο εκτοξευόμενο σκυρόδεμα, τοίχος αναχαίτισης, επανεκσκαφή, βαθιά Τάφρος και πλέγμα, τοίχος αναχαίτισης, αγκυρώσεις Οπλισμένο εκτοξευόμενο σκυρόδεμα, τοίχος αναχαίτισης, επανεκσκαφή, βαθιά αποστράγγιση αποστράγγιση Πίνακας : Συγκεντρωτική Ταξινόμηση της βραχομάζας κατά SMR για τα τρία τεκτονικά διαγράμματα της περιοχής μελέτης

57 ΓΕΩΛΟΓΙΚΟΣ ΔΕΙΚΤΗΣ ΑΝΤΟΧΗΣ (GSI) Το τρίτο σύστημα ταξινόμησης που χρησιμοποιήθηκε είναι το GSI, το οποίο αποτελεί ένα σύστημα ταξινόμησης για την εκτίμηση της απομείωσης της αντοχής της βραχόμαζας για διαφορετικές γεωλογικές συνθήκες και βασίζεται καθαρά σε παρατηρήσεις υπαίθρου. Τα χαρακτηριστικά της βραχομάζας εκτιμώνται μακροσκοπικά με βάση την υφή του πετρώματος και την επιφάνεια των ασυνεχειών. Στην περίπτωση μας, όπου έχουμε ετερογενή βραχομάζα και συγκεκριμένα φλύσχη, για την εκτίμηση του γεωλογικού δείκτη αντοχής, χρησιμοποιείται ο παρακάτω πίνακας. Με βάση την γεωλογική παρατήρηση της περιοχής μελέτης ο γεωλογικός δείκτης αντοχής GSI που υπολογίστηκε παρουσιάζεται στον ακόλουθο πίνακα: Πίνακας: Εκτίμηση του γεωλογικού δείκτη αντοχής με βάση τη γεωλογική περιγραφή και παρατήρηση για ανομοιογενείς βραχομάζες όπως ο φλύσχης (MARINOS and HOEK 2000) GSI ΚΑΤΗΓΟΡΙΑ ΤΔ , άρα 27,5 ΠΤΩΧΗ (E) ΤΔ , άρα 37,5 ΜΕΤΡΙΑ (C) ΤΔ , άρα 27,5 ΠΤΩΧΗ (E) Πίνακας. Ταξινόμηση της βραχομάζας κατά GSI για κάθε τεκτονικό διάγραμμα της περιοχής μελέτης.

58 6.5. ΔΥΝΗΤΙΚΕΣ ΟΛΙΣΘΗΣΕΙΣ Η δυνητική αστάθεια του πρανούς, λόγω της παρουσίας ασυνεχειών μελετάται με την χρήση στερεογραφικών προβολών. Έτσι προκύπτουν ποσοτικές προβλέψεις σχετικά με τα προβλήματα που αναμένονται και γίνεται δυνατός ο σχεδιασμός και η λήψη των απαραίτητων μέτρων. Παρακάτω απεικονίζονται τα αποτελέσματα των αναλύσεων ευστάθειας από την περιοχή μελέτης, για κάθε τεκτονικό διάγραμμα ξεχωριστά, όπως αυτά προέκυψαν με τη χρήση του προγράμματος DIPS. ΤΔ1 Γεωμετρικά στοιχεία βραχομάζας Υδατικές συνθήκες Αποτελείται από δύο πρανή: Πρανές 1: 60 ο /218 ο Πρανές 2: 64 ο /165 ο Kαθώς και από 3 οικογένειες ασυνεχειών: i. 4m (στρώση): 24 ο /120 ο ii. 2m (διάκλαση): 83 ο /269 ο iii. 3m (διάκλαση): 78 ο /223 ο Ξηρές Διατμητική αντοχή ασυνεχειών Ίδια για όλους τους τύπους ασυνεχειών (4m,2m,3m): Συνοχή c=43 kpa (από δοκιμή άμεσης διάτμησης σε ψαμμίτες) Γωνία εσωτερικής τριβής φ=34 o (από δοκιμή άμεσης διάτμησης σε ψαμμίτες) Πίνακας: Συγκεντρωτικός πίνακας μηχανικής περιγραφής των ασυνεχειών για το ΤΔ1.

59 Εικόνα. Στερεογραφική προβολή σε δίκτυο Schmidt της διασποράς των πόλων ασυνεχειών Εικόνα. Στερεογραφική προβολή σε δίκτυο Schmidt της κατανομής πόλων και στατιστικής επεξεργασίας Εικόνα. Στερεογραφική προβολή σε δίκτυο Schmidt της αποτύπωσης επιπέδων των κυρίων συστημάτων

60 ασυνεχειών, των επιφανειών των 2 πρανών καθώς και του κύκλου τριβής Σύμφωνα με τα παρακάτω τεκτονικά διαγράμματα, στα οποία σκιαγραφείται η κρίσιμη περιοχή ολίσθησης, παρατηρούνται αστοχίες της βραχομάζας. Συγκεκριμένα, οι δυνητικές ολισθήσεις των υπό μελέτη πρανών του ΤΔ1 είναι: Πρανές 1 (60 o /218 o ) Δυνητικές Ολισθήσεις: Δεν παρατηρούνται Εικόνα. Στερεοδιάγραμμα στο οποίο απεικονίζεται η κρίσιμη περιοχή Πρανές 2 (64 o /165 o ) Δυνητικές Ολισθήσεις: Δεν παρατηρούνται Εικόνα 1. Στερεοδιάγραμμα στο οποίο απεικονίζεται η κρίσιμη περιοχή Ενώ παρατηρούμε επίπεδη ολίσθηση κατά μήκος της στρώσης 4m (24 ο /120 ο ), εντούτοις αποτελεί ακραία περίπτωση διότι η διεύθυνση των δύο επιπέδων διαφέρει 45 ο

61 ΤΔ2 Αποτελείται από ένα πρανές: Πρανές 1: 65 ο /141 ο Γεωμετρικά στοιχεία βραχομάζας Kαθώς και από 3 οικογένειες ασυνεχειών: i. 4m (στρώση): 24 ο /080 ο ii. 2m (διάκλαση): 81 ο /159 ο iii. 3m (διάκλαση): 67 ο /206 ο Υδατικές συνθήκες Ξηρές Διατμητική αντοχή ασυνεχειών Ίδια για όλους τους τύπους ασυνεχειών (4m,2m,3m): Συνοχή c=43 kpa (από δοκιμή άμεσης διάτμησης σε ψαμμίτες) Γωνία εσωτερικής τριβής φ=34 o (από δοκιμή άμεσης διάτμησης σε ψαμμίτες) Πίνακας. Συγκεντρωτικός πίνακας μηχανικής περιγραφής των ασυνεχειών για το ΤΔ2.

62 Εικόνα. Στερεογραφική προβολή σε δίκτυο Schmidt της αποτύπωσης επιπέδων των κυρίων συστημάτων ασυνεχειών, της επιφάνειας του πρανούς καθώς και του κύκλου τριβής Σύμφωνα με το παρακάτω τεκτονικό διάγραμμα, στο οποίο σκιαγραφείται η κρίσιμη περιοχή ολίσθησης, παρατηρούνται αστοχίες της βραχομάζας. Συγκεκριμένα, οι δυνητικές ολισθήσεις του υπό μελέτη πρανούς του ΤΔ2 είναι: Πρανές 1 (65 o /141 o ) Δυνητικές Ολισθήσεις: Δεν παρατηρούνται Ενώ παρατηρούμε επίπεδη ολίσθηση κατά μήκος της στρώσης 4m (24 ο /080 ο ), εντούτοις αποτελεί πολύ οριακή περίπτωση διότι η διεύθυνση των δύο επιπέδων διαφέρει 61 ο Εικόνα. Στερεοδιάγραμμα στο οποίο απεικονίζεται η κρίσιμη περιοχή

63 ΤΔ6 Γεωμετρικά στοιχεία βραχομάζας Αποτελείται από δύο πρανή: Πρανές 1: 67 ο /151 ο Πρανές 2: 68 ο /121 ο Kαθώς και από 3 οικογένειες ασυνεχειών: i. 4m (στρώση): 06 ο /115 ο ii. 2m (διάκλαση): 72 ο /82 ο iii. 3m (διάκλαση): 84 ο /321 ο Υδατικές συνθήκες Ξηρές Ίδια για όλους τους τύπους ασυνεχειών (4m,2m,3m): Διατμητική αντοχή ασυνεχειών Συνοχή c=43 kpa (από δοκιμή άμεσης διάτμησης σε ψαμμίτες) Γωνία εσωτερικής τριβής φ=34 o (από δοκιμή άμεσης διάτμησης σε ψαμμίτες) Πίνακας 36. Συγκεντρωτικός πίνακας μηχανικής περιγραφής των ασυνεχειών για το ΤΔ6.

64 Εικόνα.Στερεογραφική προβολή σε δίκτυο Schmidt της διασποράς των πόλων ασυνεχειών Εικόνα. Στερεογραφική προβολή σε δίκτυο Schmidt της κατανομής πόλων και στατιστικής επεξεργασίας Εικόνα. Στερεογραφική προβολή σε δίκτυο Schmidt της αποτύπωσης επιπέδων των κυρίων συστημάτων ασυνεχειών, των επιφανειών των 2 πρανών καθώς και του κύκλου τριβής

65 Σύμφωνα με τα παρακάτω τεκτονικά διαγράμματα, στα οποία σκιαγραφείται η κρίσιμη περιοχή ολίσθησης, παρατηρούνται αστοχίες της βραχομάζας. Συγκεκριμένα, οι δυνητικές ολισθήσεις των υπό μελέτη πρανών του ΤΔ6 είναι: Πρανές 1 (67 o /151 o ) Δυνητικές Ολισθήσεις: Α. Οριακή περίπτωση επίπεδης ολίσθησης κατά μήκος της στρώσης (06 ο /115 ο ) (δεχόμενοι ότι η στρώση μπορεί να φτάσει κλίση μέχρι και 30 ο ) Εικόνα. Στερεοδιάγραμμα στο οποίο απεικονίζεται η κρίσιμη περιοχή Β. Περίπτωση ανατροπής, κατά τη διάκλαση 3m (84 ο /321 ο ) Πρανές 2 (68 o /121 o ) Δυνητικές Ολισθήσεις: Α. Επίπεδη ολίσθηση κατά μήκος της στρώσης (06 ο /115 ο ) (δεχόμενοι ότι η στρώση μπορεί να φτάσει κλίση μέχρι και 30 ο ) B. Περίπτωση ανατροπής, κατά τη διάκλαση 3m (84 ο /321 ο ) Εικόνα. Στερεοδιάγραμμα στο οποίο απεικονίζεται η κρίσιμη περιοχή

66 6.6. ΕΠΙΛΟΓΗ ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΩΝ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΔΙΑΤΜΗΤΙΚΗΣ ΑΝΤΟΧΗΣ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ Α) Από ταξινόμηση με το σύστημα RMR Από την ταξινόμηση της βραχομάζας με το σύστημα RMR, η οποία παρουσιάστηκε λεπτομερώς στο κεφάλαιο προέκυψαν τιμές συνοχής και γωνίας εσωτερικής τριβής οι οποίες χρησιμοποιήθηκαν στο επόμενο κεφάλαιο για την ανάλυση ευστάθειας. Στον ακόλουθο πίνακα παρουσιάζονται για κάθε τεκτονικό διάγραμμα οι αντίστοιχες παράμετροι διατμητικής αντοχής: ΤΔ1 ΤΔ2 ΤΔ6 RΜRbas RMR Χαρακτηρισμός ΠΤΩΧΗ METΡΙΑ ΠΤΩΧΗ Βραχομάζας Kατηγορία (ΙV) (ΙΙΙ) (ΙV) Συνοχή (MPa) Γωνία εσωτερικής τριβής ( 0 ) 15 ο -25 ο 25 ο -35 ο 15 ο -25 ο Πίνακας. Παράμετροι διατμητικής αντοχής της βραχομάζας από την ταξινόμηση κατά RMR για κάθε τεκτονικό διάγραμμα ξεχωριστά Β) Από ταξινόμηση με το σύστημα GSI Στον ακόλουθο πίνακα παρουσιάζεται ο υπολογισμός της συνοχής και της γωνίας εσωτερικής τριβής για κάθε τεκτονικό διάγραμμα ξεχωριστά: ΤΔ1 ΤΔ2 ΤΔ6 Αντοχή σε μοναξονική θλίψη (σci) (MPa) Σταθερά του υλικού (mi) 13,473 13,473 13,473 GSI Παράγων διατάραξης (D) Φαινόμενο βάρος (MN/m 3 ) 0,026 0,026 0,026 Ύψος πρανούς (m) Συνοχή (MPa) 0,180 ή 180 kpa 0,253 ή 253 kpa 0,180 ή 180 kpa Γωνία εσωτερικής τριβής ( 0 ) 40,84 46,3 40,84 Πίνακας. Παράμετροι διατμητικής αντοχής της βραχομάζας από την ταξινόμηση κατά GSI για κάθε τεκτονικό διάγραμμα ξεχωριστά.

67 6.6.2 ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΔΙΑΤΜΗΤΙΚΗΣ ΑΝΤΟΧΗΣ ΑΣΥΝΕΧΕΙΩΝ Από τον παρακάτω πίνακα, στον οποίο δίνεται εύρος τιμών της βασικής γωνίας τριβής (φ b ) σε προκατασκευασμένες ομαλές επιφάνειες ασυνεχειών διαφόρων πετρωμάτων από τον Ελληνικό χώρο, επιλέξαμε για τον ψαμμίτη την τιμή 30 ο. Είδος πετρώματος Βασική γωνία τριβής ασυνεχειών (φ b ) ο Ασβεστόλιθοι Μαργόλιθοι-ιλυόλιθοι Γνεύσιοι-σχιστόλιθοι Ψαμμίτες Πίνακας. Εύρος τιμών βασικής γωνίας τριβής (φ b ) για διάφορα πετρώματα (στοιχεία από ΚΕΔΕ) (από Κούκης Γ., Σαµπατακάκης Ν., Τεχνική Γεωλογία, Εκδόσεις Παπασωτηρίου, Αθήνα.) Από δοκιμή άμεσης διάτμησης η οποία έχει γίνει σε δοκίμια ψαμμιτών της ζώνης Πίνδου, λάβαμε τιμή συνοχής c= 43 kpa. Έτσι, μέσω του τύπου του PATTON (1966) και γνωρίζοντας μέσω της δοκιμής τη μέγιστη διατμητική αντοχή των ασυνεχειών (τ) και την επιβαλλόμενη ορθή τάση (σ n ), έχοντας και από τον παραπάνω πίνακα την τιμή της βασικής γωνίας τριβής των ασυνεχειών (φ b =30 ο ), προσδιορίσαμε τη γωνία τραχύτητας (i): τ = σ n εφ(φ b +i) Λύνοντας ως προς i προκύπτει i=4 ο, οπότε από τον τύπο φ=φ b +i, η γωνία φ=34 ο. 6.7 ΤΕΧΝΙΚΟΓΕΩΛΟΓΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ Από όλα τα προηγούμενα στάδια της παρούσας διατριβής, δηλαδή γεωλογική χαρτογράφηση, εργαστηριακές δοκιμές, ανάλυση των τεκτονικών διαγραμμάτων των στοιχείων των ασυνεχειών που καταγράφηκαν, ύστερα από λεπτομερή μελέτη στην ύπαιθρο και κατηγοριοποίηση κατά RMR, SMR και GSI συντάχθηκε ο Τεχνικογεωλογικός χάρτης της ευρύτερης περιοχής του φράγματος.διακρίνονται 4 Τεχνικογεωλογικές ενότητες, όπου η κάθεμια χαρακτηρίζεται από τα αντίστοιχα γεωμηχανικά της χαρακτηριστικά.

68 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ ΕΥΣΤΑΘΕΙΑΣ ΠΡΑΝΩΝ 7.1 ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ Η προσέγγιση της ευστάθειας των βραχωδών πρανών διαφέρει αυτής των εδαφικών από την ύπαρξη των ασυνεχειών που διατέμνουν τη βραχομάζα και αποτελούν επίπεδα αδυναμίας και επιφάνειες εκδήλωσης αστοχιών. Ο γεωλογικός παράγοντας εδώ παίζει σημαντικό ρόλο καθόσον οι επιμέρους παράμετροι μηχανικής περιγραφής των ασυνεχειών πρέπει να προσδιοριστούν επακριβώς, ώστε να εκτιμηθει ένα αξιόπιστο μοντέλο της δομής της βραχομάζας. Ανάλογα με το μοντέλο αυτό και τις επιτόπου συνθήκες, εκτιμώνται οι αναμενόμενες αστοχίες και γίνεται ανάλυση της ευστάθειας με τις μεθόδους της οριακής ισορροπίας, κατά μήκος συγκεκριμένων πλέον επιφανειών ολίσθησης χρησιμοποιώντας και τις αντίστοιχες κατά περίπτωση παραμέτρους διατμητικής αντοχής (δηλαδή των επιπέδων ασυνεχειών ή της βραχομάζας). Στην παρούσα διατριβή εξετάστηκε ως προς την ευστάθειά του το ΤΔ6 του δεξιού αντερείσματος του φράγματος Μόρνου για διάφορες περιπτώσεις, οπώς θα αναλυθούν παρακάτω. Εκτίμηση δυνητικών ολισθήσεων: Αποτελεί το πρώτο βήμα των αναλύσεων ευστάθειας σε βραχώδη πρανή, καθόσο δίνει τη βασική πληροφόρηση σχετικά με τις δυνατότητες εκδήλωσης κάποιας μορφής αστάθειας στο πρανές, η οποία οφείλεται αποκλειστικά στα συστήματα των ασυνεχειών που διατέμνουν τη βραχομάζα. Συνεπώς, η βασική παράμετρος που υπεισέρχεται στο πρόβλημα είναι ο προσανατολισμός των επιπέδων των ασυνεχειών και η σύγκρισή του με τον αντίστοιχο προσανατολισμό του επιπέδου (μετώπου) του πρανούς. Η αποτύπωση των επιπέδων, πρανούς και ασυνεχειών, γίνεται ως γνωστόν στο στερεοδιάγραμμα Schmidt. Στο στερεοδιάγραμμα επίσης αποτυπώνεται ο κύκλος τριβής των ασυνεχειών, δηλαδή ο κύκλος που αντιπροσωπεύει τη γωνία τριβής των ασυνεχειών (συνήθως τη βασική γωνία τριβής φ b ). Ο κύκλος αυτός είναι ομόκεντρος του μέγιστου κύκλου με κλίση μετρούμενη από την περιφέρεια προς το κέντρο. Οι δυνατές περιπτώσεις ολίσθησεις που εκτιμήθηκαν με βάση τα στερεοδιαγράμματα παρουσιάστηκαν αναλυτικά στο κεφάλαιο 6.5 και είναι οι παρακάτω: Ύπαρξη συστήματος ασυνεχειών (δηλαδή συγκέντρωση πόλων) με προσανατολισμό ίδιο με του πρανούς, συνεπάγεται δυνατότητα εκδήλωσης επίπεδης ολίσθησης κατά μήκος του συγκεκριμένου επιπέδου ασυνεχειών (Εικονα 114). Βασικές προϋποθέσεις για τη δυνατότητα εκδήλωσης: α) διαφορά διεύθυνσης ασυνεχειών - πρανούς ±20 ο, β) υψηλή συνέχεια των ασυνεχειών, γ) κλίση του συστήματος των ασυνεχειών μικρότερη εκείνης του πρανούς. Ύπαρξη συστήματος ασυνεχειών με διεύθυνση περίπου ίδια με αυτήν του πρανούς (διαφορά διεύθυνσης ασυνεχειών - πρανούς ±20 ο ) αλλά με αντίθετη φορά κλίσης καθώς και μεγάλη κλίση ασυνεχειών δημιουργεί συνθήκες εκδήλωσης

69 ανατροπών (από Κούκης Γ., Σαµπατακάκης Ν., Γεωλογία Τεχνικών Έργων, Εκδόσεις Παπασωτηρίου, Αθήνα). Επίπεδη ολίσθηση Γίνεται κατά μήκος μιάς διακριτής επίπεδης επιφάνειας ολίσθησης που συνήθως αποτελεί ένα καλά αναπτυγμένο σύστημα ασυνεχειών με προφανώς «ευνοϊκό για αστάθεια» προσανατολισμό (π.χ. επίπεδο στρώσης, επίπεδο διάκλασης με μεγάλη συνέχεια, σχιστότητα κ.λπ). Οι βασικές προϋποθέσεις για την εκδήλωση μιας τέτοιας αστάθειας είναι: το επίπεδο ολίσθησης πρέπει να έχει διεύθυνση σχεδόν παράλληλη προς το επίπεδο του πρανούς (διαφορά στη φορά μέγιστης κλίσης των δύο επιπέδων μέχρι ± 20 ο ). η κλίση του πρανούς (Ψ f ) πρέπει να είναι μεγαλύτερη της κλίσης του επιπέδου ολίσθησης (Ψ P ) η οποία θα πρέπει να είναι μεγαλύτερη της γωνίας τριβής (φ) του επιπέδου ολίσθησης, δηλαδή Ψ f > Ψ P >φ η ύπαρξη στη βραχομάζα «επιφανειών απελευθέρωσης» με αμελητέα αντίσταση στην ολίσθηση, οι οποίες και οριοθετούν τα πλευρικά όρια της ολίσθησης Η ανάλυση της ευστάθειας συνήθως θεωρείται σε διατομή κάθετη στο μέτωπο του πρανούς με μοναδιαίο πάχος ενώ λαμβάνει υπόψη δύο κύριες περιπτώσεις: πρανές με τη δημιουργία εφελκυστικής ρωγμής (tension crack) στο μέτωπο ή πάνω από το φρύδι του πρανούς πρανές χωρίς τη δημιουργία εφελκυστικής ρωγμής Οι μεθοδολογίες ανάλυσης που περιγράφονται στη συνέχεια, βασίζονται στις θεωρήσεις της οριακής ισοροπιας που προτάθηκαν από τους HOEK and BRAY (1977) για την ανάλυση της ευστάθειας βραχωδών πρανών οι οποίες και συνήθως χρησιμοποιούνται στην πράξη ΛΟΓΙΣΜΙΚΟ ΓΙΑ ΤΗΝ ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΗΣ ΕΥΣΤΑΘΕΙΑΣ Rocksta Το Rocksta είναι ένα πρόγραμμα που έχει αναπτυχθεί στο Εργαστήριο Τεχνικής Γεωλογίας του Πανεπιστημίου Πατρών και βασίζεται στην επίλυση των σχέσεων των Hoek & Bray. Βασική λειτουργία του είναι την ανάλυση της ευστάθειας ενός βραχώδους πρανούς με τον υπολογισμό του συντελεστή ασφαλείας Fs. Το Rocksta διαθέτει επιλογές για τον υπολογισμό του συντελεστή ασφαλείας στην περίπτωση αστοχίας με δημιουργία εφελκυστικής ρωγμής πάνω από το φρύδι του πρανούς και στην περίπτωση επίπεδης ολίσθησης χωρίς εφελκυστική ρωγμή. Για κάθε μια από τις παραπάνω περιπτώσεις πραγματοποιείται διερεύνηση με τις επιλογές που διαθέτει το πρόγραμμα για τις συνθήκες του πρανούς. Οι συνθήκες αυτές διακρίνονται στις εξής κατηγορίες ανάλογα με την ύπαρξη υπόγειου νερού και σεισμού: Χωρίς νερό Χωρίς σεισμό Με νερό Χωρίς σεισμό

70 Χωρίς νερό Με σεισμό Με νερό Με σεισμό Rocplane Το RocPlane είναι ένα λογισμικό της εταιρίας Rocscience με σκοπό τη σχεδίαση και εκτέλεση της ανάλυσης ευστάθειας βραχώδους πρανούς. Το RocPlane καθιστά εύκολη τη σχεδίαση μοντέλων επίπεδης ολίσθησης προβαλλόμενα σε 2D και 3D μοντέλα καθώς και την αξιολόγηση των αποτελεσμάτων της ανάλυσης. Ακόμα περιέχει πολλές χρήσιμες δυνατότητες που επιτρέπουν την σχεδίαση, εκτέλεση και τροποποίηση των μοντέλων. Επιπλέον περιλαμβάνει λειτουργίες για την εύκολη ανάλυση των αποτελεσμάτων που προκύπτουν από τα στοιχεία και τα γραφήματα και καθιστούν εύκολη τη σύνοψη των μοντέλων και των αποτελεσμάτων τους. Στην παρούσα διατριβή διερευνήθηκαν και οι δύο περιπτώσεις: ύπαρξης εφελκυστικής ρωγμής (περίπτωση επίπεδης ολίσθησης) απουσία εφελκυστικής ρωγμής (περίπτωση ολικής αστοχίας του πρανούς) Στη συνέχεια δίνεται το κριτήριο θραύσης, τα δεδομένα του οποίου συμβάλουν καταλυτικά στον υπολογισμό του συντελεστή ασφαλείας του πρανούς. Τα κριτήρια θραύσης που χρησιμοποιεί το πρόγραμμα είναι το Hoek Brown, το Mohr Coylomb, το Barton Bandis, το γενικευμένο κριτήριο Hoek Brown και τα μοντέλα καμπύλης ισχύος. Για τον σκοπό της εργασίας αυτής χρησιμοποιήθηκε το κριτήριο θραύσης Mohr Coulomb. Τα δεδομένα που εισήχθησαν στο πρόγραμμα είναι η συνοχή και η γωνία τριβής που υπολογίστηκαν από το RMR και το GSI. Για το λόγο αυτό η διερεύνηση πραγματοποιήθηκε δύο φορές. Ακολουθούν εικόνες 119 και 120 για κάθε μία από τις παραπάνω περιπτώσεις με τα στοιχεία δυναμικών παραμέτρων που εισήχθησαν στο πρόγραμμα. Τέλος στο πρόγραμμα εισάγονται δεδομένα που προκύπτουν από την ενδεχόμενη δράση άλλων δυνάμεων οι οποίες προκύπτουν από την πίεση που ασκεί στη βραχομάζα, η ύπαρξη νερού ή η σεισμική δραστηριότητα. Για τον υπολογισμό του συντελεστή ασφαλείας σε κάθε μια από τις περιπτώσεις αυτές πραγματοποιήθηκε διερεύνηση για την ολική αστοχία του πρανούς με δυναμικές παραμέτρους οι οποίες προκύπτουν τόσο από το RMR όσο και από το GSI, καθώς και την αστοχία υπό μορφής επίπεδης ολίσθησης. Για τις παραπάνω περιπτώσεις η διερεύνηση επεκτάθηκε στον υπολογισμό του συντελεστή ασφαλείας υπό τις εξής συνθήκες: Χωρίς νερό ή σεισμό Με νερό, χωρίς σεισμό Χωρίς νερό, με σεισμό Με νερό και σεισμό Στο σημείο αυτό θα πρέπει να αναφερθεί ότι τα υπολογιστικά μοντέλα που χρησιμοποιούνται στο πρόγραμμα στην περίπτωση ύπαρξης νερού είναι τα Peak Pressure Mid Height, Peak Pressure Toe, Peak Pressure TC Base, Custome Pressure. Για την εργασία αυτή χρησιμοποιήθηκε το μοντέλο Peak Pressure Mid Height, με το οποίο το πρόγραμμα έχει τη δυνατότητα να υπολογίζει και την οριακή

71 ποσότητα νερού που μπορεί να αντέξει το πρανές πριν αστοχήσει (εκφρασμένη σαν ποσοστό %). Με άλλα λόγια δηλαδή στις περιπτώσεις Με Νερό Χωρίς Σεισμό και Με Νερό Με Σεισμό, ο συντελεστής ασφαλείας που εξάγεται αποτελεί την πλέον οριακή ακραία περίπτωση πλήρωσης του πρανούς με νερό. Επιπλέον στην περίπτωση σεισμικής φόρτισης θεωρούμε ότι αυτή πραγματοποιείται κατακόρυφα στο πρανές και όχι οριζόντια ΕΠΙΠΕΔΕΣ ΟΛΙΣΘΗΣΕΙΣ ΠΑΝΩ ΣΕ ΑΣΥΝΕΧΕΙΕΣ Στην ανάλυση ευστάθειας του δεξιού (βόρειου) αντερείσματος του φράγματος του Μόρνου αρχικά μελετήθηκε η περίπτωση της επίπεδης ολίσθησης πάνω στη στρώση (06 ο /115 ο ), όπως προέκυψε από την ανάλυση των στερεοδιαγραμμάτων και τον υπολογισμό των δυνητικών ολισθήσεων που προηγήθηκαν στο κεφάλαιο 6.5. Για τον σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκαν τα προγράμματα Rocplane και Rocksta των οποίων τα αποτελέσματα συγκρίθηκαν. Το καθένα από τα δύο προγράμματα χρησιμοποιήθηκε για τον υπολογισμό του συντελεστή ασφαλείας με τις παραμέτρους διατμητικής αντοχής των ασυνεχειών, οι οποίες αναφέρθηκαν αναλυτικά στο κεφάλαιο Συγκεκριμένα, η συνοχή ισούται με 43 kpa και η γωνία εσωτερικής τριβής ισούται με 34 ο. Διερευνήθηκαν τόσο η περίπτωση επίπεδης ολίσθησης χωρίς εφελκυστική ρωγμή, όσο και η περίπτωση επίπεδης ολίσθησης με εφελκυστική ρωγμή πάνω από τη στέψη του πρανούς. Τέλος για κάθε μία από τις παραπάνω περιπτώσεις πραγματοποιήθηκε διερεύνηση με βάση τις συνθήκες της περιοχής όσον αφορά την παρουσία υπόγειου νερού και σεισμικής δραστηριότητας ΕΠΙΠΕΔΗ ΟΛΙΣΘΗΣΗ ΧΩΡΙΣ ΕΦΕΛΚΥΣΤΙΚΗ ΡΩΓΜΗ Στην περίπτωση της επίπεδης ολίσθησης πάνω σε ασυνέχειες χωρίς εφελκυστική ρωγμή, το πρανές 1(67 ο /151 ο ) ολισθαίνει κατά μήκος της στρώσης (06 ο /115 ο ). Αντίστοιχα και το πρανές 2 (68 ο /121 ο ) ολισθαίνει κατά μήκος της στρώσης (06 ο /115 ο ). Αρχικά χρησιμοποιώντας το πρόγραμμα Rocplane της εταιρίας Rocscience, και λαμβάνοντας τις παραμέτρους διατμητικής αντοχής (συνοχή c και γωνία τριβής φ) των ασυνεχειών πραγματοποιήθηκε διερεύνηση της ευστάθειας του αντερείσματος για το ΤΔ6, το οποίο λόγω της αλλαγής φοράς μεγίστης κλίσης διαιρέθηκε σε δύο τμήματα. Το πρώτο έχει κλίση/φορά μεγίστης κλίσης 67 ο /151 ο και το δεύτερο 68 ο /121 ο. Η ανάλυση της ευστάθειας του αντερείσματος με τον υπολογισμό του συντελεστή ασφαλείας ξεκίνησε για κάθε πρανές χωριστά, όμως η απόκλιση στους συντελεστές ασφαλείας για το πρανές 1 και 2 ήταν της τάξεως του 0,01 (λ.χ. Fs 1 =7,52 και Fs 2 =7,51) ενώ σε πολλές περιπτώσεις ήταν ίδιος. Το αποτέλεσμα αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι εκτός από τη γωνία κλίσης του πρανούς Ψf (η οποία ισούται με 67 ο για το πρανές 1 και 68 ο για το πρανές 2), όλες οι υπόλοιπες παράμετροι που απαιτούνται για τον υπολογισμό του συντελεστή ασφαλείας, δηλαδή η συνοχή (c), το ύψος του πρανούς (Η), η γωνία τριβής των ασυνεχειών (φ), η γωνία κλίσης του επιπέδου ολίσθησης της ασυνέχειας (Ψp) και η πυκνότητα (γ) είναι οι ίδιες και για τα

72 δύο πρανή. Για το λόγο αυτό κρίθηκε σκόπιμο η ανάλυση να πραγματοποιηθεί μόνο για το ένα πρανές, και τα αποτελέσματα να ισχύουν και για το δεύτερο. Στη συνέχεια χρησιμοποιήσαμε το Rocksta με τις ίδιες τιμές παραμέτρων διατμητικής αντοχής (συνοχή c=43 kpa και γωνία τριβής φ=34 ο ). Τα δεδομένα εισόδου καθώς και τα αποτελέσματα με την εξαγωγή του συντελεστή ασφαλείας για κάθε περίπτωση παρουσιάζονται αναλυτικά παρακάτω: Πρανές 1 (67 ο /151 ο ) Rocplane: Πρανές: 67/151 (deg) Ύψος πρανούς (Height): 30 (m) Πυκνότητα (Unit weight): 2.66 (t/m3) Στέψη πρανούς (Upper face): 05 (deg) Eπίπεδο ολίσθησης (Failure plane): 06 (deg) Συνοχή (Cohesion): 4,38 (t/m2) Γωνία τριβής (Friction Ange): 34 (deg) Πλήρωση σε νερό (Percent filled): 0 Εξωτερικές δυνάμεις: 0 Συντελεστής Ασφαλείας Fs: 7.52 Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε διερεύνηση της διακύμανσης του συντελεστή ασφαλείας επιβαρύνοντας με σεισμική φόρτιση και με υπόγειο νερό το πρανές: Με νερό Χωρίς σεισμό Χωρίς νερό Με σεισμό Με νερό Με σεισμό Πρανές: 67/151 (deg) 67/151 (deg) 67/151 (deg) Ύψος πρανούς (Height): 30 (m) 30 (m) 30 (m) Πυκνότητα (Unit weight): 2.66 (t/m 3 ) 2.66 (t/m 3 ) 2.66 (t/m 3 ) Στέψη πρανούς (Upper face): 05 (deg) 05 (deg) 05 (deg) Eπίπεδο ολίσθησης (Failure 06 (deg) 06 (deg) 06 (deg) plane): Συνοχή (Cohesion): 4,38 (t/m 2 ) 4,38 (t/m 2 ) 4,38 (t/m 2 ) Γωνία τριβής (Friction Ange): 34 (deg) 34 (deg) 34 (deg) Υγρό φαινόμενο βάρος (Unit 2.67 (t/m 3 ) (t/m 3 ) weight): Πλήρωση σε νερό (Percent 57% - 60% filled): Σεισμική επιτ.: (m/sec 2 ) 0.12 (m/sec 2 ) Διεύθυνση: - 90 (deg) 90 (deg) Εξωτερικές δυνάμεις: Συντελεστής Ασφαλείας Fs: Rocksta: Συνοχή (C) 43

73 Ύψος (H) 30 Γωνία τριβής (Φ) 34 Γωνία επιπέδου (ΨP) 6 Γωνία πρανούς (ΨF) 67 πυκνότητα (γ) 27 B=zw/z =0 D=hw/h=0 Συντελεστής Ασφαλείας Fs: 7.49 Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε διερεύνηση της διακύμανσης του συντελεστή ασφαλείας επιβαρύνοντας με σεισμική φόρτιση και με υπόγειο νερό το πρανές: Με νερό Χωρίς σεισμό Χωρίς νερό Με Με νερό Με σεισμό σεισμό Συνοχή (C) Ύψος (H) Γωνία τριβής (Φ) Γωνία επιπέδου (ΨP) Γωνία πρανούς (ΨF) πυκνότητα (γ) B=zw/z D=hw/h Σεισμική Επιτάχυνση (Α) Συντελεστής Ασφαλείας Fs: Στον ακόλουθο πίνακα δίδονται οι συντελεστές ασφαλείας που υπολογίστηκαν με τα 2 προγράμματα για κάθε περίπτωση: Για γωνία του επιπέδου ολίσθησης: 6 ο Πρανές 1 Περιπτώσεις Fs Rocksta Rocplane Χωρίς Νερό Χωρίς Σεισμό Με Νερό Χωρίς Σεισμό Χωρίς Νερό Με Σεισμό Με Νερό Με Σεισμό Πίνακας. Συγκεντρωτικός πίνακας των συντελεστών ασφαλείας (Fs) που υπολογίστηκαν και με τα δύο προγράμματα, για γωνία του επιπέδου ολίσθησης = 6 ο Παρατηρούμε ότι οι τιμές του συντελεστή ασφαλείας είναι πολύ μεγάλες, αυτό όμως δικαιολογείται λόγω της μικρής κλίσης της στρώσης (6 ο ). Στο σημείο αυτό, δεχόμενοι ότι η κλίση του επιπέδου ολίσθησης (της στρώσης) μπορεί να φτάσει μέχρι και 30 ο, κρίθηκε σκόπιμο να γίνει μία διερεύνηση για γωνίες 10 ο,15 ο,20 ο,25 ο και 30 ο

74 ΓΙΑ ΚΛΙΣΗ ΤΟΥ ΕΠΙΠΕΔΟΥ ΟΛΙΣΘΗΣΗΣ (ΣΤΡΩΣΗ ) = 10 ο Rocplane: Πρανές: 67/151 (deg) Ύψος πρανούς (Height): 30 (m) Πυκνότητα (Unit weight): 2.66 (t/m3) Στέψη πρανούς (Upper face): 06 (deg) Eπίπεδο ολίσθησης (Failure plane): 10 (deg) Συνοχή (Cohesion): 4,38 (t/m2) Γωνία τριβής (Friction Ange): 34 (deg) Πλήρωση σε νερό (Percent filled): 0 Εξωτερικές δυνάμεις: 0 Συντελεστής Ασφαλείας Fs: 4.52 Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε διερεύνηση της διακύμανσης του συντελεστή ασφαλείας επιβαρύνοντας με σεισμική φόρτιση και με υπόγειο νερό το πρανές: Rocksta: Συνοχή (C) 43 Ύψος (H) 30 Γωνία τριβής (Φ) 34 Γωνία επιπέδου (ΨP) 10 Γωνία πρανούς (ΨF) 67 πυκνότητα (γ) 27 B=zw/z =0 D=hw/h=0 Συντελεστής Ασφαλείας Fs: 4.5 Στον ακόλουθο πίνακα δίδονται οι συντελεστές ασφαλείας που υπολογίστηκαν με τα 2 προγράμματα για κάθε περίπτωση: Για γωνία του επιπέδου ολίσθησης: 10 ο Πρανές 1 Περιπτώσεις Fs Rocksta Rocplane Χωρίς Νερό Χωρίς Σεισμό Με Νερό Χωρίς Σεισμό Χωρίς Νερό Με Σεισμό Με Νερό Με Σεισμό Πίνακας. Συγκεντρωτικός πίνακας των συντελεστών ασφαλείας (Fs) που υπολογίστηκαν και με τα δύο προγράμματα, για γωνία του επιπέδου ολίσθησης = 10 ο

75 ΓΙΑ ΚΛΙΣΗ ΤΟΥ ΕΠΙΠΕΔΟΥ ΟΛΙΣΘΗΣΗΣ (ΣΤΡΩΣΗ ) = 15 ο Rocplane: Πρανές: 67/151 (deg) Ύψος πρανούς (Height): 30 (m) Πυκνότητα (Unit weight): 2.66 (t/m3) Στέψη πρανούς (Upper face): 06 (deg) Eπίπεδο ολίσθησης (Failure plane): 15 (deg) Συνοχή (Cohesion): 4,38 (t/m2) Γωνία τριβής (Friction Ange): 34 (deg) Πλήρωση σε νερό (Percent filled): 0 Εξωτερικές δυνάμεις: 0 Συντελεστής Ασφαλείας Fs: 3.01 Rocksta: Συνοχή (C) 43 Ύψος (H) 30 Γωνία τριβής (Φ) 34 Γωνία επιπέδου (ΨP) 15 Γωνία πρανούς (ΨF) 67 πυκνότητα (γ) 27 B=zw/z =0 D=hw/h=0 Συντελεστής Ασφαλείας Fs: 3.00 Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε διερεύνηση της διακύμανσης του συντελεστή ασφαλείας επιβαρύνοντας με σεισμική φόρτιση και με υπόγειο νερό το πρανές: Στον ακόλουθο πίνακα δίδονται οι συντελεστές ασφαλείας που υπολογίστηκαν με τα 2 προγράμματα για κάθε περίπτωση: Για γωνία του επιπέδου ολίσθησης: 15 ο Πρανές 1 Περιπτώσεις Fs Rocksta Rocplane Χωρίς Νερό Χωρίς Σεισμό Με Νερό Χωρίς Σεισμό Χωρίς Νερό Με Σεισμό Με Νερό Με Σεισμό Πίνακας. Συγκεντρωτικός πίνακας των συντελεστών ασφαλείας (Fs) που υπολογίστηκαν και με τα δύο προγράμματα, για γωνία του επιπέδου ολίσθησης = 15 ο

76 ΓΙΑ ΚΛΙΣΗ ΤΟΥ ΕΠΙΠΕΔΟΥ ΟΛΙΣΘΗΣΗΣ (ΣΤΡΩΣΗ ) = 20 ο Rocplane: Πρανές: 67/151 (deg) Ύψος πρανούς (Height): 30 (m) Πυκνότητα (Unit weight): 2.66 (t/m3) Στέψη πρανούς (Upper face): 06 (deg) Eπίπεδο ολίσθησης (Failure plane): 20 (deg) Συνοχή (Cohesion): 4,38 (t/m2) Γωνία τριβής (Friction Ange): 34 (deg) Πλήρωση σε νερό (Percent filled): 0 Εξωτερικές δυνάμεις: 0 Συντελεστής Ασφαλείας Fs: 2.26 Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε διερεύνηση της διακύμανσης του συντελεστή ασφαλείας επιβαρύνοντας με σεισμική φόρτιση και με υπόγειο νερό το πρανές: Rocksta: Συνοχή (C) 43 Ύψος (H) 30 Γωνία τριβής (Φ) 34 Γωνία επιπέδου (ΨP) 20 Γωνία πρανούς (ΨF) 67 πυκνότητα (γ) 27 B=zw/z =0 D=hw/h=0 Συντελεστής Ασφαλείας Fs: 2.24 Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε διερεύνηση της διακύμανσης του συντελεστή ασφαλείας επιβαρύνοντας με σεισμική φόρτιση και με υπόγειο νερό το πρανές: Στον ακόλουθο πίνακα δίδονται οι συντελεστές ασφαλείας που υπολογίστηκαν με τα 2 προγράμματα για κάθε περίπτωση: Για γωνία του επιπέδου ολίσθησης: 20 ο Πρανές 1 Περιπτώσεις Fs Rocksta Rocplane Χωρίς Νερό Χωρίς Σεισμό Με Νερό Χωρίς Σεισμό Χωρίς Νερό Με Σεισμό Με Νερό Με Σεισμό Πίνακας 44. Συγκεντρωτικός πίνακας των συντελεστών ασφαλείας (Fs) που υπολογίστηκαν και με τα δύο προγράμματα, για γωνία του επιπέδου ολίσθησης = 20 ο

77 ΓΙΑ ΚΛΙΣΗ ΤΟΥ ΕΠΙΠΕΔΟΥ ΟΛΙΣΘΗΣΗΣ (ΣΤΡΩΣΗ ) = 25 ο Rocplane: Πρανές: 67/151 (deg) Ύψος πρανούς (Height): 30 (m) Πυκνότητα (Unit weight): 2.66 (t/m3) Στέψη πρανούς (Upper face): 06 (deg) Eπίπεδο ολίσθησης (Failure plane): 25 (deg) Συνοχή (Cohesion): 4,38 (t/m2) Γωνία τριβής (Friction Ange): 34 (deg) Πλήρωση σε νερό (Percent filled): 0 Εξωτερικές δυνάμεις: 0 Συντελεστής Ασφαλείας Fs: 1.80 Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε διερεύνηση της διακύμανσης του συντελεστή ασφαλείας επιβαρύνοντας με σεισμική φόρτιση και με υπόγειο νερό το πρανές: Συνοχή (C) 43 Ύψος (H) 30 Γωνία τριβής (Φ) 34 Γωνία επιπέδου (ΨP) 25 Γωνία πρανούς (ΨF) 67 πυκνότητα (γ) 27 B=zw/z =0 D=hw/h=0 Rocksta: Συντελεστής Ασφαλείας Fs: 1.79 Στον ακόλουθο πίνακα δίδονται οι συντελεστές ασφαλείας που υπολογίστηκαν με τα 2 προγράμματα για κάθε περίπτωση: Για γωνία του επιπέδου ολίσθησης: 25 ο Πρανές 1 Περιπτώσεις Fs Rocksta Rocplane Χωρίς Νερό Χωρίς Σεισμό Με Νερό Χωρίς Σεισμό Χωρίς Νερό Με Σεισμό Με Νερό Με Σεισμό Πίνακας. Συγκεντρωτικός πίνακας των συντελεστών ασφαλείας (Fs) που υπολογίστηκαν και με τα δύο προγράμματα, για γωνία του επιπέδου ολίσθησης = 25 ο

78 ΓΙΑ ΚΛΙΣΗ ΤΟΥ ΕΠΙΠΕΔΟΥ ΟΛΙΣΘΗΣΗΣ (ΣΤΡΩΣΗ ) = 30 ο Rocplane: Πρανές: 67/151 (deg) Ύψος πρανούς (Height): 30 (m) Πυκνότητα (Unit weight): 2.66 (t/m3) Στέψη πρανούς (Upper face): 06 (deg) Eπίπεδο ολίσθησης (Failure plane): 30 (deg) Συνοχή (Cohesion): 4,38 (t/m2) Γωνία τριβής (Friction Ange): 34 (deg) Πλήρωση σε νερό (Percent filled): 0 Εξωτερικές δυνάμεις: 0 Συντελεστής Ασφαλείας Fs: 1.50 Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε διερεύνηση της διακύμανσης του συντελεστή ασφαλείας επιβαρύνοντας με σεισμική φόρτιση και με υπόγειο νερό το πρανές: Rocksta: Συνοχή (C) 43 Ύψος (H) 30 Γωνία τριβής (Φ) 34 Γωνία επιπέδου (ΨP) 30 Γωνία πρανούς (ΨF) 67 πυκνότητα (γ) 27 B=zw/z =0 D=hw/h=0 Συντελεστής Ασφαλείας Fs: 1.49 Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε διερεύνηση της διακύμανσης του συντελεστή ασφαλείας επιβαρύνοντας με σεισμική φόρτιση και με υπόγειο νερό το πρανές: Για γωνία του επιπέδου ολίσθησης: 30 ο Πρανές 1 Περιπτώσεις Fs Rocksta Rocplane Χωρίς Νερό Χωρίς Σεισμό Με Νερό Χωρίς Σεισμό Χωρίς Νερό Με Σεισμό Με Νερό Με Σεισμό Πίνακας 46. Συγκεντρωτικός πίνακας των συντελεστών ασφαλείας (Fs) που υπολογίστηκαν και με τα δύο προγράμματα, για γωνία του επιπέδου ολίσθησης = 30 ο

79 Συντελεστής Ασφαλείας Fs Συντελεστής Ασφαλείας Fs Στον πίνακα παρουσιάζονται οι συντελεστές ασφαλείας που προέκυψαν για κάθε περίπτωση με το λογισμικό Rocplane και στον πίνακα 48 παρουσιάζονται οι συντελεστές ασφαλείας που προέκυψαν για κάθε περίπτωση με το λογισμικό Rocksta. Rocplane Συντελεστής Ασφαλείας: Fs Γωνία επιπέδου ολίσθησης 6 ο 10 ο 15 ο 20 ο 25 ο 30 ο Χωρίς Νερό Χωρίς Σεισμό Με Νερό Χωρίς Σεισμό Χωρίς Νερό Με Σεισμό Με Νερό Με Σεισμό Πίνακας. Συντελεστές ασφαλείας που υπολογίστηκαν με το Rocplane για γωνίες κλίσης επιπέδου 6 ο,10 ο,15 ο,20 ο,25 ο και 30 ο για όλες τις περιπτώσεις φόρτισης του πρανούς Rocplane: Σχέση Fs - Ψp Χωρίς Νερό - Χωρίς Σεισμό Με Νερό - Χωρίς Σεισμό Χωρίς Νερό - Με Σεισμό Με Νερό - Με Σεισμό Γωνία Επιπέδου Ολίσθησης Διάγραμμα. Μεταβολή του συντελεστή ασφαλείας με τη γωνία ολίσθησης επιπέδου, με τα αποτελέσματα από το Rocplane. Rocksta Συντελεστής Ασφαλείας: Fs Γωνία επιπέδου ολίσθησης 6 ο 10 ο 15 ο 20 ο 25 ο 30 ο Χωρίς Νερό Χωρίς Σεισμό Με Νερό Χωρίς Σεισμό Χωρίς Νερό Με Σεισμό Με Νερό Με Σεισμό Πίνακας. Συντελεστές ασφαλείας που υπολογίστηκαν με το Rocksta για γωνίες κλίσης επιπέδου 6 ο,10 ο,15 ο,20 ο,25 ο και 30 ο για όλες τις περιπτώσεις φόρτισης του πρανούς Rocksta: Σχέση Fs - Ψp Γωνία Επιπέδου Ολίσθησης Χωρίς Νερό - Χωρίς Σεισμό Με Νερό - Χωρίς Σεισμό Χωρίς Νερό - Με Σεισμό Με Νερό - Με Σεισμό Διάγραμμα. Μεταβολή του συντελεστή ασφαλείας με τη γωνία ολίσθησης επιπέδου, με τα αποτελέσματα από το Rocksta.

80 Τόσο από το πρώτο διάγραμμα, όσο και από το δεύτερο παρατηρούμε τη συσχέτιση του συντελεστή ασφαλείας (F s ) με τη γωνία ολίσθησης επιπέδου (Ψ p ), η οποία είναι αντιστρόφως ανάλογη. Με άλλα λόγια, όσο μεγαλώνει η γωνία ολίσθησης επιπέδου, τόσο ο συντελεστής ασφαλείας μειώνεται. Αυτό είναι απολύτως λογικό, αν σκεφτούμε ότι η αύξηση της γωνίας ολίσθησης επιπέδου έχει ως αποτέλεσμα το πρανές να έχει πιο απότομη κλίση, γεγονός το οποίο όσο συνεχίζεται δυσχεραίνει εξαιρετικά την ευστάθεια και οδηγεί σε καταστάσεις αστοχίας. Επίσης, οι τιμές των συντελεστών ασφαλείας που προέκυψαν είναι (έστω και οριακά ορισμένες), αποδεκτές. Με την ολοκλήρωση της ανάλυσης της ευστάθειας για την περίπτωση της επίπεδης ολίσθησης πάνω στη στρώση χωρίς εφελκυστική ρωγμή, ακολούθησε στο κεφάλαιο η ανάλυσης της ευστάθειας για την περίπτωση της επίπεδης ολίσθησης πάνω στη στρώση με εφελκυστική ρωγμή πάνω από τη στέψη του πρανούς ΕΠΙΠΕΔΗ ΟΛΙΣΘΗΣΗ ΜΕ ΕΦΕΛΚΥΣΤΙΚΗ ΡΩΓΜΗ ΠΑΝΩ ΑΠΟ ΤΗ ΣΤΕΨΗ ΤΟΥ ΠΡΑΝΟΥΣ Στην περίπτωση της επίπεδης ολίσθησης πάνω σε ασυνέχειες με εφελκυστική ρωγμή, χρησιμοποιήσαμε αρχικά το πρόγραμμα Rocplane της εταιρίας Rocscience, και λαμβάνοντας τις δυναμικές παραμέτρους (συνοχή c και γωνία τριβής φ) των ασυνεχειών πραγματοποιήθηκε διερεύνηση της ευστάθειας του αντερείσματος για το ΤΔ6, και για τα δύο πρανή. Το πρώτο έχει κλίση/φορά μεγίστης κλίσης 67 ο /151 ο και το δεύτερο 68 ο /121 ο. Η ανάλυση της ευστάθειας του αντερείσματος με τον υπολογισμό του συντελεστή ασφαλείας ξεκίνησε για κάθε πρανές χωριστά, όμως η απόκλιση στους συντελεστές ασφαλείας για το πρανές 1 και 2 ήταν της τάξεως του 0,01 (λ.χ. Fs 1 =7,02 και Fs 2 =7,01) ενώ σε πολλές περιπτώσεις ήταν ίδιος. Το αποτέλεσμα αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι εκτός από τη γωνία κλίσης του πρανούς Ψf (η οποία ισούται με 67 ο για το πρανές 1 και 68 ο για το πρανές 2), όλες οι υπόλοιπες παράμετροι που απαιτούνται για τον υπολογισμό του συντελεστή ασφαλείας, δηλαδή η συνοχή (c), το ύψος του πρανούς (Η), η γωνία τριβής των ασυνεχειών (φ), η γωνία κλίσης του επιπέδου ολίσθησης της ασυνέχειας (Ψp) και η πυκνότητα (γ) είναι οι ίδιες και για τα δύο πρανή. Για το λόγο αυτό κρίθηκε σκόπιμο η ανάλυση να πραγματοποιηθεί μόνο για το ένα πρανές, και τα αποτελέσματα να ισχύουν και για το δεύτερο. Μετά την ανάλυση της ευστάθειας με το πρόγραμμα Rocplane, ακολούθησε η ανάλυση της ευστάθειας του αντερείσματος για το ΤΔ6 με το λογισμικό Rocksta με τις ίδιες τιμές δυναμικών παραμέτρων (συνοχή c=43 kpa και γωνία τριβής φ=34 ο ). Τα δεδομένα εισόδου καθώς και τα αποτελέσματα με την εξαγωγή του συντελεστή ασφαλείας για κάθε περίπτωση παρουσιάζονται αναλυτικά παρακάτω:

81 Πρανές 1 (67 ο /151 ο ) Rocplane: Πρανές: 67/151 (deg) Ύψος πρανούς (Height): 30 (m) Πυκνότητα (Unit weight): 2.66 (t/m3) Στέψη πρανούς (Upper face): 05 (deg) Eπίπεδο ολίσθησης (Failure plane): 06 (deg) Συνοχή (Cohesion): 4,38 (t/m2) Γωνία τριβής (Friction Ange): 34 (deg) Εφελκυστική ρωγμή (Tension crack): 90 (deg) Πλήρωση σε νερό (Percent filled): 0 Εξωτερικές δυνάμεις: 0 Συντελεστής Ασφαλείας Fs: 7.02 Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε διερεύνηση της διακύμανσης του συντελεστή ασφαλείας επιβαρύνοντας με σεισμική φόρτιση και με υπόγειο νερό το πρανές: Rocksta: Συνοχή (C) 43 Ύψος (H) 30 Γωνία τριβής (Φ) 34 Γωνία επιπέδου (ΨP) 06 Γωνία πρανούς (ΨF) 67 πυκνότητα (γ) 27 B=zw/z =0 Συντελεστής Ασφαλείας Fs: 7.06 Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε διερεύνηση της διακύμανσης του συντελεστή ασφαλείας επιβαρύνοντας με σεισμική φόρτιση και με υπόγειο νερό το πρανές: Στον ακόλουθο πίνακα δίνονται οι συντελεστές ασφαλείας που υπολογίστηκαν με τα 2 προγράμματα για κάθε περίπτωση: Για κλίση του επιπέδου ολίσθησης = 6 ο Περιπτώσεις Fs Rocplane Rocksta Χωρίς Νερό Χωρίς Σεισμό Με Νερό Χωρίς Σεισμό Χωρίς Νερό Με Σεισμό Με Νερό Με Σεισμό Πίνακας 49. Συγκεντρωτικός πίνακας των συντελεστών ασφαλείας (Fs) που υπολογίστηκαν και με τα δύο προγράμματα, για την περίπτωση επίπεδης ολίσθησης πάνω σε ασυνέχεις με εφελκυστική ρωγμη πάνω από τη στέψη του πρανούς. Παρατηρούμε ότι οι τιμές του συντελεστή ασφαλείας είναι πολύ μεγάλες, αυτό όμως δικαιολογείται λόγω της μικρής κλίσης της στρώσης (6 ο ). Στο σημείο αυτό, δεχόμενοι ότι η κλίση του επιπέδου ολίσθησης (της στρώσης) μπορεί να φτάσει μέχρι και 30 ο, κρίθηκε σκόπιμο να γίνει μία διερεύνηση για γωνίες 10 ο, 20 ο και 30 ο, όπως έγινε και στο κεφάλαιο

82 ΓΙΑ ΚΛΙΣΗ ΤΟΥ ΕΠΙΠΕΔΟΥ ΟΛΙΣΘΗΣΗΣ (ΣΤΡΩΣΗ ) = 10 ο Rocplane: Πρανές: 67/151 (deg) Ύψος πρανούς (Height): 30 (m) Πυκνότητα (Unit weight): 2.66 (t/m3) Στέψη πρανούς (Upper face): 06 (deg) Eπίπεδο ολίσθησης (Failure plane): 10 (deg) Συνοχή (Cohesion): 4,38 (t/m2) Γωνία τριβής (Friction Ange): 34 (deg) Εφελκυστική ρωγμή (Tension crack): 90 (deg) Πλήρωση σε νερό (Percent filled): 0 Εξωτερικές δυνάμεις: 0 Συντελεστής Ασφαλείας Fs: 4.23 Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε διερεύνηση της διακύμανσης του συντελεστή ασφαλείας επιβαρύνοντας με σεισμική φόρτιση και με υπόγειο νερό το πρανές: Rocksta: Συνοχή (C) 43 Ύψος (H) 30 Γωνία τριβής (Φ) 34 Γωνία επιπέδου (ΨP) 10 Γωνία πρανούς (ΨF) 67 πυκνότητα (γ) 27 B=zw/z =0 D=hw/h=0 Συντελεστής Ασφαλείας Fs: 4.25 Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε διερεύνηση της διακύμανσης του συντελεστή ασφαλείας επιβαρύνοντας με σεισμική φόρτιση και με υπόγειο νερό το πρανές: Στον ακόλουθο πίνακα δίδονται οι συντελεστές ασφαλείας που υπολογίστηκαν με τα 2 προγράμματα για κάθε περίπτωση:

83 Για γωνία του επιπέδου ολίσθησης: 10 ο Πρανές 1 Περιπτώσεις Fs Rocksta Rocplane Χωρίς Νερό Χωρίς Σεισμό Με Νερό Χωρίς Σεισμό Χωρίς Νερό Με Σεισμό Με Νερό Με Σεισμό Πίνακας 50. Συγκεντρωτικός πίνακας των συντελεστών ασφαλείας (Fs) που υπολογίστηκαν και με τα δύο προγράμματα, για γωνία του επιπέδου ολίσθησης = 10 ο ΓΙΑ ΚΛΙΣΗ ΤΟΥ ΕΠΙΠΕΔΟΥ ΟΛΙΣΘΗΣΗΣ (ΣΤΡΩΣΗ ) = 20 ο Rocplane: Πρανές: 67/151 (deg) Ύψος πρανούς (Height): 30 (m) Πυκνότητα (Unit weight): 2.66 (t/m3) Στέψη πρανούς (Upper face): 06 (deg) Eπίπεδο ολίσθησης (Failure plane): 20 (deg) Συνοχή (Cohesion): 4,38 (t/m2) Γωνία τριβής (Friction Ange): 34 (deg) Εφελκυστική ρωγμή (Tension crack): 90 (deg) Πλήρωση σε νερό (Percent filled): 0 Εξωτερικές δυνάμεις: 0 Συντελεστής Ασφαλείας Fs: 2.12 Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε διερεύνηση της διακύμανσης του συντελεστή ασφαλείας επιβαρύνοντας με σεισμική φόρτιση και με υπόγειο νερό το πρανές: Rocksta: Συνοχή (C) 43 Ύψος (H) 30 Γωνία τριβής (Φ) 34 Γωνία επιπέδου (ΨP) 20 Γωνία πρανούς (ΨF) 67 πυκνότητα (γ) 27 B=zw/z =0 D=hw/h=0 Συντελεστής Ασφαλείας Fs: 2.13

84 Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε διερεύνηση της διακύμανσης του συντελεστή ασφαλείας επιβαρύνοντας με σεισμική φόρτιση και με υπόγειο νερό το πρανές: Στον ακόλουθο πίνακα δίδονται οι συντελεστές ασφαλείας που υπολογίστηκαν με τα 2 προγράμματα για κάθε περίπτωση: Για γωνία του επιπέδου ολίσθησης: 20 ο Πρανές 1 Περιπτώσεις Fs Rocksta Rocplane Χωρίς Νερό Χωρίς Σεισμό Με Νερό Χωρίς Σεισμό Χωρίς Νερό Με Σεισμό Με Νερό Με Σεισμό Πίνακας. Συγκεντρωτικός πίνακας των συντελεστών ασφαλείας (Fs) που υπολογίστηκαν και με τα δύο προγράμματα, για γωνία του επιπέδου ολίσθησης = 20 ο ΓΙΑ ΚΛΙΣΗ ΤΟΥ ΕΠΙΠΕΔΟΥ ΟΛΙΣΘΗΣΗΣ (ΣΤΡΩΣΗ ) = 30 ο Rocplane: Πρανές: 67/151 (deg) Ύψος πρανούς (Height): 30 (m) Πυκνότητα (Unit weight): 2.66 (t/m3) Στέψη πρανούς (Upper face): 06 (deg) Eπίπεδο ολίσθησης (Failure plane): 30 (deg) Συνοχή (Cohesion): 4,38 (t/m2) Γωνία τριβής (Friction Ange): 34 (deg) Εφελκυστική ρωγμή (Tension crack): 90 (deg) Πλήρωση σε νερό (Percent filled): 0 Εξωτερικές δυνάμεις: 0 Συντελεστής Ασφαλείας Fs: 1.41 Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε διερεύνηση της διακύμανσης του συντελεστή ασφαλείας επιβαρύνοντας με σεισμική φόρτιση και με υπόγειο νερό το πρανές:

85 Συνοχή (C) 43 Ύψος (H) 30 Γωνία τριβής (Φ) 34 Γωνία επιπέδου (ΨP) 30 Γωνία πρανούς (ΨF) 67 πυκνότητα (γ) 27 B=zw/z =0 D=hw/h=0 Rocksta: Συντελεστής Ασφαλείας Fs: 1.41 Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε διερεύνηση της διακύμανσης του συντελεστή ασφαλείας επιβαρύνοντας με σεισμική φόρτιση και με υπόγειο νερό το πρανές: Για γωνία του επιπέδου ολίσθησης: 30 ο Πρανές 1 Περιπτώσεις Fs Rocksta Rocplane Χωρίς Νερό Χωρίς Σεισμό Με Νερό Χωρίς Σεισμό Χωρίς Νερό Με Σεισμό Με Νερό Με Σεισμό Πίνακας. Συγκεντρωτικός πίνακας των συντελεστών ασφαλείας (Fs) που υπολογίστηκαν και με τα δύο προγράμματα, για γωνία του επιπέδου ολίσθησης = 30 ο Στον ακόλουθο πίνακα παρουσιάζονται οι συντελεστές ασφαλείας που προέκυψαν για κάθε περίπτωση με το λογισμικό Rocplane. Rocplane Συντελεστής Ασφαλείας: Fs Γωνία επιπέδου ολίσθησης 6 ο 10 ο 20 ο 30 ο Χωρίς Νερό Χωρίς Σεισμό Με Νερό Χωρίς Σεισμό Χωρίς Νερό Με Σεισμό Με Νερό Με Σεισμό Πίνακας. Συντελεστές ασφαλείας που υπολογίστηκαν με το Rocplane για γωνίες κλίσης επιπέδου 6 ο,10 ο,20 ο και 30 ο για όλες τις περιπτώσεις φόρτισης του πρανούς.

86 Συντελεστής Ασφαλείας Fs Συντελεστής Ασφαλείας Fs Rocplane: Σχέση Fs - Ψp Γωνία Επιπέδου Ολίσθησης Χωρίς Νερό Χωρίς Σεισμό Με Νερό Χωρίς Σεισμό Χωρίς Νερό Με Σεισμό Με Νερό Με Σεισμό Διάγραμμα. Μεταβολή του συντελεστή ασφαλείας με τη γωνία ολίσθησης επιπέδου, με τα αποτελέσματα από το Rocplane. Στον ακόλουθο πίνακα παρουσιάζονται οι συντελεστές ασφαλείας που προέκυψαν για κάθε περίπτωση με το λογισμικό Rocksta. Rocksta Συντελεστής Ασφαλείας: Fs Γωνία επιπέδου ολίσθησης 6 ο 10 ο 20 ο 30 ο Χωρίς Νερό Χωρίς Σεισμό Με Νερό Χωρίς Σεισμό Χωρίς Νερό Με Σεισμό Με Νερό Με Σεισμό Πίνακας. Συντελεστές ασφαλείας που υπολογίστηκαν με το Rocksta για γωνίες κλίσης επιπέδου 6 ο,10 ο,20 ο και 30 ο για όλες τις περιπτώσεις φόρτισης του πρανούς Rocksta: Σχέση Fs - Ψp Χωρίς Νερό - Χωρίς Σεισμό Με Νερό - Χωρίς Σεισμό Γωνία Επιπέδου Ολίσθησης Χωρίς Νερό - Με Σεισμό Με Νερό - Με Σεισμό Διάγραμμα. Μεταβολή του συντελεστή ασφαλείας με τη γωνία ολίσθησης επιπέδου, με τα αποτελέσματα από το Rocksta.

87 Τόσο από το πρώτο διάγραμμα, όσο και από το δεύτερο παρατηρούμε τη συσχέτιση του συντελεστή ασφαλείας (F s ) με τη γωνία ολίσθησης επιπέδου (Ψ p ), η οποία είναι αντιστρόφως ανάλογη. Με άλλα λόγια, όσο μεγαλώνει η γωνία ολίσθησης επιπέδου, τόσο ο συντελεστής ασφαλείας μειώνεται. Αυτό είναι απολύτως λογικό, αν σκεφτούμε ότι η αύξηση της γωνίας ολίσθησης επιπέδου έχει ως αποτέλεσμα το πρανές να έχει πιο απότομη κλίση, γεγονός το οποίο όσο συνεχίζεται δυσχεραίνει εξαιρετικά την ευστάθεια και οδηγεί σε καταστάσεις αστοχίας. Με την ολοκλήρωση της ανάλυσης της ευστάθειας για την περίπτωση της επίπεδης ολίσθησης πάνω στη στρώση με εφελκυστική ρωγμή πάνω από τη στέψη του πρανούς, ακολούν στο κεφάλαιο 7.4 οι αναλύσεις της ευστάθειας για την περίπτωση της επίπεδης ολίσθησης σε σύνθετες επιφάνειες με εφελκυστική ρωγμή πάνω από τη στέψη του πρανούς. 7.4 ΟΛΙΣΘΗΣΕΙΣ ΣΕ ΣΥΝΘΕΤΕΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΕΣ ΜΕ ΕΦΕΛΚΥΣΤΙΚΗ ΡΩΓΜΗ ΜΕ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΥΣ ΑΝΤΟΧΗΣ ΑΠΟ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ RMR Στην εξέταση ευστάθειας του δεξιού (βόρειου) αντερείσματος του φράγματος του Μόρνου πραγματοποιήθηκε επίσης διερεύνηση για την περίπτωση ολικής αστοχίας του πρανούς. Για τον σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκαν τα προγράμματα Rocplane και Rocksta των οποίων τα αποτελέσματα συγκρίθηκαν. Το καθένα από τα δύο προγράμματα χρησιμοποιήθηκε για τον υπολογισμό του συντελεστή ασφαλείας με τις δυναμικές παραμέτρους που υπολογίστηκαν από την κατάταξη της βραχομάζας τόσο με το σύστημα ταξινόμησης RMR όσο και με το GSI. Τέλος για κάθε μία από τις παραπάνω περιπτώσεις πραγματοποιήθηκε διερεύνηση με βάση τις συνθήκες της περιοχής όσον αφορά την παρουσία υπόγειου νερού και σεισμικής δραστηριότητας. Αρχικά χρησιμοποιώντας το πρόγραμμα Rocplane της εταιρίας Rocscience, και λαμβάνοντας τις παραμέτρους διατμητικής αντοχής (συνοχή c και γωνία τριβής φ) από το RMR πραγματοποιήθηκε διερεύνηση της ευστάθειας του αντερείσματος για το ΤΔ6, το οποίο λόγω της αλλαγής φοράς μεγίστης κλίσης διαιρέθηκε σε δύο τμήματα. Το πρώτο έχει κλίση/φορά μεγίστης κλίσης 67 ο /151 ο και το δεύτερο 68 ο /121 ο. Από την ταξινόμηση της βραχομάζας με το σύστημα RMR, προέκυψαν τιμές συνοχής kpa και γωνίας εσωτερικής τριβής 15 ο -25 ο. Η τιμή της συνοχής που χρησιμοποιήσαμε είναι 170 kpa (17,33 t/m 2 ) και της γωνίας τριβής 23 ο (βλέπε Κεφάλαιο ). Στη συνέχεια με τις ίδιες τιμές δυναμικών παραμέτρων από το RMR (συνοχή c=170 kpa και γωνία τριβής φ=23 ο ) χρησιμοποιήσαμε το πρόγραμμα Rocksta. Σε αυτό το σημείο αξίζει να αναφερθεί ότι η γωνία κλίσης του επιπέδου ολίσθησης δίνεται από τη σχέση: Ψ pc = (Ψ f + φ) όπου: Ψ f είναι η γωνία κλίσης του πρανούς και φ η γωνία τριβής της βραχομάζας.

88 Πρανές: Ύψος πρανούς (Height): Πυκνότητα (Unit weight): Η παραπάνω σχέση ισχύει για ξηρές συνθήκες ενώ η περίπτωση παρουσίας νερού προκαλεί «απομείωση» της γωνίας Ψ pc κατά 10% περίπου. Επομένως για ξηρές συνθήκες ( δηλαδή στις περιπτώσεις Χωρίς Νερό Χωρίς Σεισμό, Χωρίς Νερό Με Σεισμό), Ψ pc = ( ), δηλαδή η γωνία κλίσης του επιπέδου ολίσθησης Ψ pc = 45 ο ενώ στις δύο περιπτώσεις που έχουμε παρουσία νερού ( δηλαδή στις περιπτώσεις Με Νερό Χωρίς Σεισμό, Με Νερό Με Σεισμό), η γωνία κλίσης του επιπέδου ολίσθησης απομειώνεται κατά 10% οπότε Ψ pc = 40,5 ο. Τα δεδομένα εισόδου καθώς και τα αποτελέσματα με την εξαγωγή του συντελεστή ασφαλείας για κάθε περίπτωση παρουσιάζονται αναλυτικά παρακάτω: Στέψη πρανούς (Upper face): Eπίπεδο ολίσθησης (Failure plane): Συνοχή (Cohesion): Γωνία τριβής (Friction Ange): Εφελκυστική ρωγμή (Tension crack): Πρανές 1 (67 ο /151 ο ) Rocplane: 67/151 (deg) 30 (m) 2.66 (t/m3) 06 (deg) 45 (deg) 17,33 (t/m2) 23 (deg) 90 (deg) Πλήρωση σε νερό (Percent filled): 0 Εξωτερικές δυνάμεις: 0 Συντελεστής Ασφαλείας Fs: 1.66 Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε διερεύνηση της διακύμανσης του συντελεστή ασφαλείας επιβαρύνοντας με σεισμική φόρτιση και με υπόγειο νερό το πρανές: Rocksta: Συνοχή (C) 170 Ύψος (H) 30 Γωνία τριβής (Φ) 23 Γωνία επιπέδου (ΨP) 45 Γωνία πρανούς (ΨF) 67 πυκνότητα (γ) 27 B=zw/z =0 Συντελεστής Ασφαλείας Fs: 1.63 Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε διερεύνηση της διακύμανσης του συντελεστή ασφαλείας επιβαρύνοντας με σεισμική φόρτιση και με υπόγειο νερό το πρανές:

89 Πρανές: Ύψος πρανούς (Height): Πυκνότητα (Unit weight): Στέψη πρανούς (Upper face): Eπίπεδο ολίσθησης (Failure plane): Συνοχή (Cohesion): Γωνία τριβής (Friction Ange): Εφελκυστική ρωγμή (Tension crack): Πρανές 2 (68 ο /121 ο ) Rocplane: 68/121 (deg) 30 (m) 2.66 (t/m3) 06 (deg) 45 (deg) 17,33 (t/m2) 23 (deg) 90 (deg) Πλήρωση σε νερό (Percent filled): 0 Συντελεστής Ασφαλείας Fs: 1.61 Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε διερεύνηση της διακύμανσης του συντελεστή ασφαλείας επιβαρύνοντας με σεισμική φόρτιση και με υπόγειο νερό το πρανές: Συνοχή (C) 170 Ύψος (H) 30 Γωνία τριβής (Φ) 23 Γωνία επιπέδου (ΨP) 43.5 Γωνία πρανούς (ΨF) 67 πυκνότητα (γ) B=zw/z =0 Rocksta: Συντελεστής Ασφαλείας Fs: 1.59

90 Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε διερεύνηση της διακύμανσης του συντελεστή ασφαλείας επιβαρύνοντας με σεισμική φόρτιση και με υπόγειο νερό το πρανές. Στον ακόλουθο πίνακα παρουσιάζονται συγκεντρωτικά οι συντελεστές ασφαλείας Fs που υπολογίστηκαν με τις τιμές δυναμικών παραμέτρων από το RMR, και με τα δύο προγράμματα, για το κάθε πρανές ξεχωριστά: ΕΦΕΛΚΥΣΤΙΚΗ ΡΩΓΜΗ ΠΑΝΩ ΑΠΟ ΦΡΥΔΙ Πρανές 1 Πρανές 2 Περιπτώσεις Fs Fs Rocksta Rocplane Rocksta Rocplane Χωρίς νερό Χωρίς σεισμό 1,63 1,66 1,59 1,61 Με νερό Χωρίς σεισμό 1,43 1,20 1,39 1,11 Χωρίς νερό Με σεισμό 1,41 1,52 1,37 1,48 Με νερό Με σεισμό 1,18 1,02 1,15 1,01 Πίνακας. Συντελεστές ασφαλείας για τα πρανή 1 και 2 με παραμέτρους RMR ΜΕ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΥΣ ΑΝΤΟΧΗΣ ΑΠΟ ΤΗΝ TAΞΙΝΟΜΗΣΗ GSI Όπως αναφέρθηκε και στο κεφάλαιο , με τη χρήση του λογισμικού RocLab της Rocscience, παίρνουμε τιμές συνοχής και γωνίας εσωτερικής τριβής της βραχομάζας από την ταξινόμηση GSI. Συγκεκριμένα, το ΤΔ6 λόγω της αλλαγής φοράς μεγίστης κλίσης διαιρέθηκε σε δύο τμήματα. Το πρώτο πρανές έχει κλίση/φορά μεγίστης κλίσης 67 ο /151 ο και το δεύτερο 68 ο /121 ο.να θυμίσουμε ότι από την ταξινόμηση GSI για το ΤΔ6 προέκυψαν τιμές συνοχής 0,180 MPa ή αλλιώς 180 kpa και γωνίας εσωτερικής τριβής 40,84 ο. Στη συνέχεια με τις ίδιες τιμές δυναμικών παραμέτρων (συνοχή c=180 kpa και γωνία τριβής φ=40.84 ο ) από το GSI χρησιμοποιήσαμε και το Rocksta. Σε αυτό το σημείο αξίζει να αναφερθεί ότι η γωνία κλίσης του επιπέδου ολίσθησης δίνεται από τη σχέση: Ψ pc = (Ψ f + φ) όπου: Ψ f είναι η γωνία κλίσης του πρανούς και φ η γωνία τριβής της βραχομάζας. Η παραπάνω σχέση ισχύει για ξηρές συνθήκες ενώ η περίπτωση παρουσίας νερού προκαλεί «απομείωση» της γωνίας Ψ pc κατά 10% περίπου. Επομένως για ξηρές συνθήκες, Ψ pc = ( ,84) = 53,9 ο ενώ στις δύο περιπτώσεις που έχουμε παρουσία νερού, η γωνία κλίσης του επιπέδου ολίσθησης απομειώνεται κατά 10% οπότε Ψ pc = 48,6 ο. Τα δεδομένα εισόδου καθώς και τα αποτελέσματα με την εξαγωγή του συντελεστή ασφαλείας για κάθε περίπτωση παρουσιάζονται αναλυτικά παρακάτω:

91 Πρανές 1 (67 o /151 o ) Rocplane: Πρανές: 67/151(deg) Ύψος πρανούς (Height): 30 (m) Πυκνότητα (Unit weight): 2.66 (t/m 3 ) Στέψη πρανούς (Upper face): 06 (deg) Eπίπεδο ολίσθησης (Failure plane): 53,9 (deg) Εφελκυστική ρωγμή (Tension crack): 90 (deg) Συνοχή (Cohesion): 18,35 (t/m 2 ) Γωνία τριβής (Friction Angle): 40,84 (deg) Πλήρωση σε νερό (Percent filled): 0 Εξωτερικές δυνάμεις: 0 Συντελεστής Ασφαλείας Fs: 2.65 Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε διερεύνηση της διακύμανσης του συντελεστή ασφαλείας επιβαρύνοντας με σεισμική φόρτιση και με υπόγειο νερό το πρανές: Rocksta: Συνοχή (C) 180 Ύψος (H) 30 Γωνία τριβής (Φ) 40,84 Γωνία επιπέδου (ΨP) Γωνία πρανούς (ΨF) 67 πυκνότητα (γ) 27 B=zw/z =0 Συντελεστής Ασφαλείας Fs: 2.60 Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε διερεύνηση της διακύμανσης του συντελεστή ασφαλείας επιβαρύνοντας με σεισμική φόρτιση και με υπόγειο νερό το πρανές: Με νερό Χωρίς σεισμό Χωρίς νερό Με σεισμό Με νερό Με σεισμό Συνοχή (C) Ύψος (H) Γωνία τριβής (Φ) 40,84 40,84 40,84 Γωνία επιπέδου (ΨP) 47, ,98 Γωνία πρανούς (ΨF) πυκνότητα (γ) B=zw/z Σεισμική Επιτάχυνση (Α) Συντελεστής Ασφαλείας Fs: