Μεθοδολογία τεχνικογεωλογικών μελετών. Βασίλης Χρηστάρας Καθηγητής Τεχνικής Γεωλογίας ΑΠΘ, e mail: christar@geo.auth.gr

Transcript

1 Μεθοδολογία τεχνικογεωλογικών μελετών Βασίλης Χρηστάρας Καθηγητής Τεχνικής Γεωλογίας ΑΠΘ, e mail: christar@geo.auth.gr

2 Οι τεχνικογεωλογικές μελέτες οφείλουν να εκπονούνται σύμφωνα με τις εγκεκριμένες προδιαγραφές Οι προδιαγραφές περιγράφονται στο ΦΕΚ 29/ στο ΦΕΚ223/ , που αφορά τις αμοιβές των εργασιών, στο ΦΕΚ 297/ , που αναφέρεται στο ΠΔ344 για την άσκηση επαγγέλματος γεωτεχνικού, στο ΠΔ317/ , που αφορά την ίδρυση και τον καθορισμό των εργασιών του Εργαστηρίου Τεχνικής Γεωλογίας του Τμήματος Γεωλογίας ΑΠΘ καθώς και άλλα νομοθετήματα ή διοικητικές πράξεις που κατοχυρώνουν το έργο του γεωλόγου και ορίζουν με σαφήνεια το πλαίσιο αναγκαίων εργασιών για κάθε έργο χωριστά. Σεόλαταέργαημελέτηχωρίζεταισε3 στάδια: «Αναγνωριστική στάδιο», «Προμελέτη», «Οριστική μελέτη».

3 Σε όλα τα στάδια και σε όλες τις μελέτες χρειάζεται Τεχνικογεωλογική χαρτογράφηση που περιέχει (επί πλέον του γεωλογικού χάρτη) Τα τεχνικά χαρακτηριστικά των πετρωμάτων και την πιθανή μηχανική συμπεριφορά των γεωλογικών σχηματισμών. Δίδονται μηκοτομές Παραδείγματα: ακριβή περιγραφή: 1. των τεχνικών χαρακτηριστικών των μαργών της περιοχής Ηρακλείου ή 2. των εδαφικών σχηματισμών της δυτικής περιοχής της Θεσσαλονίκης

4 Γεωτεχνική περιγραφή των γεωλογικών σχηματισμών περιγραφή (πχ κατά ISRM) ταξινόμηση βραχομάζας, συνήθως κατά RMR (και SMR), GSI και Q κατάταξη εδαφών, κατά USCS (ASTM 2487), AASHO, FOCS 64, ASEE περιγραφή της πιθανής μηχανικής συμπεριφοράς του που συνάγεται από την αξιολόγηση των παραπάνω κατατάξεων (USAE, 1953). Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι η ακραία διαφορετική συμπεριφορά a) ενός αργιλικού εδάφους, με ορισμένη συνοχή, που αυξάνει την ευστάθεια ενός πρανούς, έχει εξαιρετικά μικρή διαπερατότητα, δεν επιτρέπεται την εύκολη αποστράγγιση δημιουργούνται συνθήκες καθιζήσεων και b) ενός αμμώδους εδάφους εμφανίζει μεγάλη αποστραγγιστική ικανότητα δεν εμφανίζει καθιζήσεις Έχει μηδενική συνοχή Εμφανίζει οριακή ευστάθεια πρανών, για κλίση β=φ ή φ/2 όταν είναι κορεσμένο

5 Περιγραφή ποιότητας βραχομάζας ΦΥΛΛΟ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΚΑΤΑΓΡΑΦΗΣ ΑΣΥΝΕΧΕΙΩΝ (Σύμφωνα με ISRM, 1981 * ) ΓΕΝΙΚΕΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ ΦΥΛΛΟ ΗΜΕΡΑ ΜΗΝΑΣ ΧΡΟΝΟΣ ΣΕΙΡΑ ΘΕΣΗ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ ΜΕΛΕΤΗΤΗΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΑΠΟ ΑΣΥΝΕΧΕΙΩΝ ΦΥΣΗ ΚΑΙ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΣ ΑΣΥΝΕΧΕΙΩΝ Χ. ΘΕΣΗ ή α.α. ΤΥΠΟΣ ΚΛΙΣΗ ΔΙΕΥΘΥΝΣ Η ΚΛΙΣΗΣ ΣΥΝΕΧΕΙΑ Σε m ΑΝΟΙΓΜΑ ΦΥΣΗ ΥΛΙΚΟΥ ΠΛΗΡΩΣΗΣ ΣΥΝΕΚΤΙΚΑ ΥΛΙΚΟΥ ΠΛΗΡΩΣΗΣ ΤΡΑΧΥΤΗΤΑ ΝΕΡΟ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ ΤΥΠΟΣ ΕΥΡΟΣ ΦΥΣΗ ΘΛΙΠΤΙΚΗ ΑΝΤΟΧΗ ΥΛΙΚΟΥ ΠΛΗΡΩΣΗΣ ΤΡΑΧΥΤΗΤΑ ΝΕΡΟ. ΡΗΓΜΑ 1. ΜΕΓΑΛΟ (>200 mm) ΥΛΙΚΟΥ ΠΛΗΡΩΣΗΣ ΑΡΓΙΛΟΣ ΒΡΑΧΟΣ 1 ης τάξης 2 ης τάξης 1. ΞΕΡΗ. ΔΙΑΚΛΑΣΗ 2. ΣΧΕΤ. ΜΕΓΑΛΟ ( mm) 1. ΚΑΘΑΡΗ ΑΣΥΝΕΧΕΙΑ 1. ΠΟΛΥ ΜΑΛΑΚΗ (<25 kpa) 7. ΕΞΑΙΡΕΤΙΚΑ ΑΣΘΕΝΗΣ Α. Β. 2. ΥΓΡΑΣΙΑ. ΣΧΙΣΜΟΣ 3. ΣΧΕΤ. ΜΙΚΡΟ (20-60 mm) 2. ΕΠΙΦΑΝ. ΟΞΕΙΔΩΣΗ 2. MAΛAKH (25-50 kpa) (< MPa) 1. ΚΛΙΜΑΚΩΤΗ Α. ΤΡΑΧΕΙΑ ΠΑΡΟΧΕΣ. ΣΧΙΣΤΟΤΗΤΑ 4. ΜΙΚΡΟ (6-20 mm) 3. ΜΗ ΣΥΝΕΚΤΙΚΟ 3. ΣΤΕΡΕH ( kpa) 8. ΑΣΘΕΝΗΣ (<1.0-5 MPa) 2. ΚΥΜΑΤΟΕΙΔΗΣ Β. ΛΕΙΑ 3. <10 m/sec. ΔΙΑΤΜΗΣΗ 6. ΕΞΑΙΡΕΤΙΚΑ ΜΙΚΡΟ (<2 mm) 4. ΑΝΕΝΕΡΓΗ ΑΡΓΙΛΟΣ 4. ΣΤΙΦΡΗ ( kpa) 9. ΑΣΘΕΝΗΣ (<5-25 MPa) 3. ΕΠΙΠΕΔΗ Γ. ΚΑΤΟΠΤΡΙΚΗ ml/sec. ΡΩΓΜΗ 7. ΣΦΙΧΤΗ ΡΩΓΜΗ 5. ΔΙΟΓΚΟΥΜΕΝΗ 5. ΠΟΛΥ ΣΤΙΦΡΗ ( ΜΕΓΑΛΗΣ ΑΝΤΟΧΗΣ l/sec. Ρ. ΕΦΕΛΚΥΣΜΟΥ ΑΡΓΙΛΟΣ kpa) 11. ΜΕΓΑΛΗΣ ΑΝΤΟΧΗΣ l/sec. ΓΡΑΜΜΩΣΗ 6. ΣΥΓΚΟΛ. ΥΛΙΚΟ 6. ΣΚΛΗΡΗ (>500 kpa) ( MPa) l/sec. ΣΤΡΩΣΗ 7. ΧΛΩΡΙΤHΣ, ΤΑΛΚΗΣ ή 12. ΕΞΑΙΡ. ΜΕΓΑΛΗΣ 8. >100 l/sec 0. ΑΛΛΕΣ ΓΥΨΟΣ ΑΝΤΟΧΗΣ (>250 MPa) 8. ΑΛΛΟ * ISRM - Commission on Classification of Rocks and Rock Masses (1981): Basic Geotechnical Description of Rock Masses. Int. J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr. Vol. 18, pp

6 Πίνακας 6. Γεωτεχνική ταξινόμηση RMR (Bieniawski, 1989) - Προσαρμογή για βραχώδη πρανή SMR (Romana, 1985). RMR (Bieniawski 1989) Α. ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΚΑΙ ΒΑΘΜΟΝΟΜΗΣΗ ΤΩΝ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΣ ΠΕΔΙΟ ΤΙΜΩΝ 1 Αντοχή συμπαγούς πετρώματος Δείκτης σημειακής φόρτισης >l0mpa 4-10 MPa 2-4 MPa 1-2 MPa Προτιμάται η δοκιμή μονοαξονικής αντοχής Αντοχή σε ανεμποδ. θλίψη >250 MPa MPa MPa MPa 5-25 MPa Βαθμοί Ποιότητα πετρώματος RQD % % % % <25 % Βαθμοί Απόσταση ασυνεχειών >2m m mm mm <60mm Βαθμοί Κατάσταση ασυνεχειών (βλέπε D) πολύ τραχείς επιφάνειες, ασυνεχείς, χωρίς διαχωρισμό, υγιή τοιχώματα ελαφρά τραχείς επιφάνειες, διαχωρισμός <1mm, ελαφρά αποσαθρωμένα τοιχώματα ελαφρά τραχείς επιφάνειες, διαχωρισμός 1mm, πολύ αποσαθρωμένα τοιχώματα επιφάνειες ολίσθησης ή υλικό πλήρωσης <5mm διαχωρισμός 1-5mm συνεχείς 1-5 MPa <1 MPa Μαλακό υλικό πλήρωσης >5mm ή διαχωρισμός >5mm, συνεχείς Βαθμοί Εισροή ανά καμία < >125 10m μήκος σηρ. (lit/min) Λόγος πίεσης 0 < >0.5 Υπόγειο νερό νερού διακλασ. προς μέγιστη κύρια τάση σ max Γενικές εντελώς ξηρό ύφυγρο υγρό στάγδην ροή συνθήκες υγρασίας Βαθμοί Β. ΠΡΟΣΑΡΜΟΓΗ ΒΑΘΜΟΛΟΓΗΣΗΣ ΜΕ ΒΑΣΗ ΤΟΝ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛ1ΣΜΟ ΤΩΝ ΑΣΥΝΕΧΕΙΩΝ (Βλέπε Ε) C. ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΤΗΣ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ ΣΕ ΣΧΕΣΗ ΜΕ ΤΗΝ ΒΑΘΜΟΝΟΜΗΣΗ Βαθμοί RMR <21 Κατάταξη Ι II III IV V Χαρακτηρισμός πολύ καλή καλή μέτρια πτωχή πολύ πτωχή D. ΟΔΗΓΙΕΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΤΗΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΤΩΝ ΑΣΥΝΕΧΕΙΩΝ (γραμμή Α.4). Μήκος ασυνεχειών (συνεχεία) Βαθμοί < 1 m m m m 1 >20m 0 Διαχωρισμός (άνοιγμα) Βαθμοί Κανένα 6 < 0.1 mm mm mm 1 >5mm 0 Τραχύτητα Βαθμοί Πολύ τραχείες 6 Τραχείες 5 Ελαφρά τραχείες 3 Λείες 1 Ολισθαίνουσες 0 Υλικό πλήρωσης Βαθμοί Κανένα 6 Σκληρό < 5 mm 4 Σκληρό > 5 mm 2 Μαλακό < 5mm 2 Μαλακό > 5 mm 0 Αποσάθρωση τοιχωμάτων Βαθμοί Υγιές 6 Ελαφρά αποσαθρωμένο 5 Μέτρια αποσαθρωμένο 3 Τελείως αποσαθρωμένο 1 Αποσυντιθημένο 0

7 Γεωτεχνική ταξινόμηση κατά GSI σχετίζεται με την εκτίμηση της αντοχής των βραχωδών μαζών για διαφορετικές γεωλογικές συνθήκες κατά τις παρατηρήσεις πεδίου Μονοαξονικήαντοχήσ ci. Υπολογίζεται με point load test ή με τη βοήθεια της σταθεράς του υλικού mt Γωνία τριβής και συνοχή. Υπολογίζονται από διαγράμματα συσχέτισης του GSI με τα c και φ του υλικού Μοντέλο παραμόρφωσης Ε m : Εm= (σ ci /100)1/2 x 10[(GSI-10)/40] ΕΠΕΞΗΓΗΣΗ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΟΣ Η δομή της βραχομάζας περιγράφεται καθέτως, ενώ το είδος των επιφανειών των ασυνεχειών περιγράφεται οριζοντίως. 1: Πολύ καλή ποιότητα: Μη αποσαθρωμένες επιφάνειες. 2: Καλή ποιότητα: Τραχείες ελαφρά αποσαθρωμένες επιφάνειες. Εμφανείς κηλίδες οξείδωσης. 3: Μέτρια ποιότητα: Ομαλές, μέτρια αποσαθρωμένες επιφάνειες. 4: Πτωχή ποιότητα: Επιφάνειες με λεία τοιχώματα ή έντονα αποσαθρωμένες. Το υλικό πλήρωσης των ασυνεχειών είναι γωνιώδη θραύσματα. 5: Πολύ πτωχή ποιότητα: Επιφάνειες επικαλυμμένες ε αργιλικό υλικό και λεία τοιχώματα, έντονα αποσαθρωμένες. Το υλικό πλήρωσης των ασυνεχειών είναι αργιλικό. Α: Ελαφρά τεμαχισμένη βραχομάζα: Μη διακοπτόμενη βραχομάζα αποτελούμενη από κυβικούς όγκους βράχου που σχηματίζονται από τρεις ορθογωνικές ομάδες ασυνεχειών. Β: Πολύ τεμαχισμένη βραχομάζα: Μερικώς διακοπτόμενη βραχομάζα αποτελούμενη από πολλαπλά στρώματα γωνιωδών βραχωδών όγκων που σχηματίζονται από τέσσερις ή περισσότερες ομάδες ασυνεχειών. C: Κατακερματισμένη βραχομάζα: Ρηγματωμένη και πτυχωμένη βραχομάζα με γωνιώδεις βραχώδεις όγκους που σχηματίζονται από πλήθος ομάδων ασυνεχειών. D; Εξαλλειωμένη βραχομάζα: Τελείως κατεστραμμένη βραχομάζα με μίξη γωνιωδών και στρογγυλών βραχωδών κομματιών. E: Φολιδωμένη / σχιστοποιημένη βραχομάζα: Λεπτά φολιδωμένη ή σχιστοποιημένη, τεκτονικά διατμημένα ασθενή πετρώματα. Η έντονη σχιστοποίηση υπερισχύει σε οποιαδήποτε άλλη ομάδα ασυνεχειών, έχοντας ως αποτέλεσμα την πλήρη έλλειψη τεμαχών.

8 Περιφερειακή Καβάλας Θέση Παλιό F3 Sl J2 J3 J1 F1 J1: 224/68 J2: 126/67 J3: 112/41 F1: 228/67 F3: 104/74

9 KAVALA - SLOPE 07 Tectonic measurements of road slope face Περιφερειακή Καβάλας Θέση Παλιό Περιγραφή βραχομάζας κατά ISRM Discontinuities' characteristics Number Dip Dipdirection Quantity Type Location Spacing Surface Aperture Weathering Infilling ( o ) ( o ) (m) index 1 (m) index 2 Left slope (west) - Road joint b failed f.w. empty joint b failed f.w. empty joint b failed f.w. empty joint b failed f.w. empty joint b failed f.w. empty joint b failed f.w. empty joint b failed f.w. empty joint b closed oxidized empty joint b closed oxidized empty joint b closed oxidized empty joint b closed oxidized empty joint b closed oxidized empty joint b closed oxidized empty joint b closed oxidized empty joint b 0.15 oxidized aplite joint b closed f.w. empty joint b closed f.w. empty joint b closed f.w. empty joint b closed m.w. mylonite joint b closed m.w. empty joint b closed m.w. empty joint b closed m.w. empty joint b closed m.w. empty joint b s.w. empty joint b closed s.w. empty joint b closed s.w. empty INDEX 1 ROUGHNESS-WAVINESS A- first order B- second order 1. Graduated a. Rough 2. Undulating b. Smooth 3. Planar c. Slickensided INDEX 2 WEATHERING CLASSIFICATION f. Fresh f.w. Faintly weathered s.w. Slightly weathered m.w. Moderately weathered h.w. Highly weathered c.w. Completely weathered r.s. Residual soil

10 Περιφερειακή Καβάλας Θέση Παλιό

11 F Retaining _ forces Sliding _ or _ topling _ forces Stability Retaining _ Forces Sliding _ or _ Toppling _ Forces Plane failure analysis Rapid wedge failure analysis Slope stability analysis Earth pressure Comprehensive wedge failure analysis Toppling failure analysis

12 Safety factor (SF) calculation for a slope a) Without tension crack b) With a water-filled tension crack

13 Slope stability analysis. Safety factor calculation for plane failure. N Na Ra Φi ni W Wl E Ra Νi Φi ni A Ni S S W F= εφφi/ εφni

14 Slope stability analysis. Safety factor calculation for wedge failure, along the intersection of two discontinuities A B O Ν b Qb Rb Ub b N Ua Ν a Ra a Qa Ν i Ri I Na Νi a Φi ni Nb W i Wl b E A B F= tanφi / tanni S

15 Κύθηρα Κατολισθήσεις σε μαργαϊκούς σχηματισμούς Πίνακας 1. Ιστορικοί σεισμοί με μέγιστη ένταση στο νησί των Κυθήρων ( Παπαζάχος και Παπαζάχου, 2002) Έτος Ημερομηνία Γεωγ. Πλάτος Γεωγ. Μέγεθος Εστιακό βάθος Μήκος 1750 Ιούνιος Μ=7.2 Επιφανειακό 1789 Ιούνιος Μ=6.8 Επιφανειακό 1866 Φεβρουάριος Μ=6.6 Επιφανειακό 1903 Αύγουστος Μ=7.2 Βάθος εστίας 80 Km 1937 Οκτώβριος Μ=6.0 Βάθος εστίας 100 Km

16 Περιοχή μελέτης Θέση Καψάλη

17 Μηχανική συμπεριφορά της μάργας Από τις εργαστηριακές δοκιμές διαπιστώθηκε ότι το υλικό χαρακτηρίζεται ως ιλυώδης άργιλος χαμηλής πλαστικότητας (CL ML). Επίσης εργαστηριακά υπολογίστηκε η γωνία εσωτερικής τριβής φ= 23,20 και η συνοχή c= Kg/cm2. Εν ξηρώ, το υλικό δείχνει σχετικά συμπαγές, αλλά, γρήγορα χάνει τη συνοχήτουσεσυνθήκεςυδατοκορεσμού Η διαπερατότητα: k=100xd102=100x0.0012= mm/sec = 10 6 cm/sec. Εν ξηρώ: FSmin: Σε βροχόπτωση: FS1= & FS2= (μέθοδος αντίστροφης ανάλυσης στις δύο κατολισθήσεις που μελετήσαμε). Η ανάλυση πραγματοποιήθηκε με τη μέθοδο των Morgenstern & Price (1965) Παραδοχές ανάλυσης ευστάθειας πρανών (μάργα): Χρήση αντίστροφής ανάλυσης. Εκτιμήθηκαν τιμές c= 4 kn/m2 και φ= 180. Για συνθήκες βροχόπτωσης (υγρασία περίπου 15% γ=23 kn/m.

18 Δυτική Κατολίσθηση Εικόνα 1. Aνάλυση ευστάθειας του πρανούς στην δυτική κατολίσθηση, με αντίστροφή μέθοδο

19 Ανατολική κατολίσθηση Εικόνα 1. Κατολίσθηση στο κατώτερο τμήμα της υφιστάμενης (ανατολικής) Εικόνα 1. Aνάλυση ευστάθειας του πρανούς στην ανατολική κατολίσθηση, με αντίστροφή μέθοδο

20 Μέθοδοι σταθεροποίησης Έλεγχος των δυνάμεων που προκαλεί η παρουσία υπόγειου νερού Μείωση των δυνάμεων ολίσθησης και αύξηση των δυνάμεων συγκράτησης

21 Αύξηση της ευστάθειας πρανών Μέθοδοι αποστράγγισης Σταθεροποίηση πρανών Βαθιές γεωτρήσεις, Κατακόρυφα στραγγιστήρια, Υπο-οριζόντια (πλάγια) στραγγιστήρια, Αποστραγγιστικές σήραγγες, Αποστραγγιστικές τάφροι Διαμόρφωση ανάγλυφου. Μεταβολή της γεωμετρίας του πρανούς: Για μείωση των δυνάμεων ολίσθησης και αύξηση των δυνάμεων συγκράτησης. Έλεγχος του επιφανειακού νερού: Παροχέτευση του επιφανειακού νερού για μείωση των δυνάμεων αστάθειας λόγω επιφανειακής απορροής. Έλεγχος του υπόγειου νερού: για μείωση της αστάθειας λόγω πίεσης πόρων και αύξηση της αντοχής του υλικού. Αντιστήριξη του πρανούς, για αύξηση δυνάμεων συγκράτησης.

22 ΤΕΛΟΣ Ευχαριστώ για την υπομονή σας

23 Πίνακας 6. Γεωτεχνική ταξινόμηση RMR (Bieniawski, 1989) - Προσαρμογή για βραχώδη πρανή SMR (Romana, 1985). RMR (Bieniawski 1989) Α. ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΚΑΙ ΒΑΘΜΟΝΟΜΗΣΗ ΤΩΝ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΣ ΠΕΔΙΟ ΤΙΜΩΝ 1 Αντοχή συμπαγούς πετρώματος Δείκτης σημειακής φόρτισης >l0mpa 4-10 MPa 2-4 MPa 1-2 MPa Προτιμάται η δοκιμή μονοαξονικής αντοχής Αντοχή σε ανεμποδ. θλίψη >250 MPa MPa MPa MPa 5-25 MPa Βαθμοί Ποιότητα πετρώματος RQD % % % % <25 % Βαθμοί Απόσταση ασυνεχειών >2m m mm mm <60mm Βαθμοί Κατάσταση ασυνεχειών (βλέπε D) πολύ τραχείς επιφάνειες, ασυνεχείς, χωρίς διαχωρισμό, υγιή τοιχώματα ελαφρά τραχείς επιφάνειες, διαχωρισμός <1mm, ελαφρά αποσαθρωμένα τοιχώματα ελαφρά τραχείς επιφάνειες, διαχωρισμός 1mm, πολύ αποσαθρωμένα τοιχώματα επιφάνειες ολίσθησης ή υλικό πλήρωσης <5mm διαχωρισμός 1-5mm συνεχείς 1-5 MPa <1 MPa Μαλακό υλικό πλήρωσης >5mm ή διαχωρισμός >5mm, συνεχείς Βαθμοί Εισροή ανά καμία < >125 10m μήκος σηρ. (lit/min) Λόγος πίεσης 0 < >0.5 Υπόγειο νερό νερού διακλασ. προς μέγιστη κύρια τάση σ max Γενικές εντελώς ξηρό ύφυγρο υγρό στάγδην ροή συνθήκες υγρασίας Βαθμοί Β. ΠΡΟΣΑΡΜΟΓΗ ΒΑΘΜΟΛΟΓΗΣΗΣ ΜΕ ΒΑΣΗ ΤΟΝ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛ1ΣΜΟ ΤΩΝ ΑΣΥΝΕΧΕΙΩΝ (Βλέπε Ε) C. ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΤΗΣ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ ΣΕ ΣΧΕΣΗ ΜΕ ΤΗΝ ΒΑΘΜΟΝΟΜΗΣΗ Βαθμοί RMR <21 Κατάταξη Ι II III IV V Χαρακτηρισμός πολύ καλή καλή μέτρια πτωχή πολύ πτωχή D. ΟΔΗΓΙΕΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΤΗΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΤΩΝ ΑΣΥΝΕΧΕΙΩΝ (γραμμή Α.4). Μήκος ασυνεχειών (συνεχεία) Βαθμοί < 1 m m m m 1 >20m 0 Διαχωρισμός (άνοιγμα) Βαθμοί Κανένα 6 < 0.1 mm mm mm 1 >5mm 0 Τραχύτητα Βαθμοί Πολύ τραχείες 6 Τραχείες 5 Ελαφρά τραχείες 3 Λείες 1 Ολισθαίνουσες 0 Υλικό πλήρωσης Βαθμοί Κανένα 6 Σκληρό < 5 mm 4 Σκληρό > 5 mm 2 Μαλακό < 5mm 2 Μαλακό > 5 mm 0 Αποσάθρωση τοιχωμάτων Βαθμοί Υγιές 6 Ελαφρά αποσαθρωμένο 5 Μέτρια αποσαθρωμένο 3 Τελείως αποσαθρωμένο 1 Αποσυντιθημένο 0

24 SMR Romana 1985) Ε. ΠΡΟΣΑΡΜΟΓΗ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗΣ ΑΣΥΝΕΧΕΙΩΝ (Romana, 1985). Περίπτωση Πολύ ευνοϊκή Ευνοϊκή Μέτρια Δυσμενής Πολύ δυσμενής Ρ a j -a s > 30 o 30 o 20 o 20 o - 10 o 10 o -5 o <5 o Τ P/T Ρ Ρ Τ Ρ Τ P/T a j -a s o F 1 0,15 0,40 0,70 0,85 1,00 β j < 20 o 20 o - 30 o 30 o -35 o 35 o -45 o > 45 o F 2 F 2 β j -β s β j +β s F 3 0,15 0, > 10 o 10 o -0 o <110 o 110 o -120 o 0-6 0,70 0,85 1, o 0-(-10 o ) <-10 o > 120 o Ρ = Κατολίσθηση με επίπεδη επιφάνεια ολίσθησης (Plane failure) Τ = Κατάπτωση με ανατροπή (Toppling failure) β s = Κλίση πρανούς a s = Διεύθυνση κλίσης πρανούς a j = Διεύθυνση κλίσης ασυνεχειών β j = Κλίση ασυνεχειών F. ΠΡΟΣΑΡΜΟΓΗ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗΣ ΑΣΥΝΕΧΕΙΩΝ (Romana, 1985). Μέθοδος εκσκαφής Φυσικό πρανές (Natural slope) Προρηγμάτωση (Presplitting) Ήπια ανατίναξη (Smooth blasting) Συνήθης ανατίναξη (Regular blasting) Ελαττωματική ανατίναξη (Deficient blasting) F SMR = RMR + (F 1 x F 2 x F 3 ) + F 4 G. ΠΡΟΣΩΡΙΝΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΚΛΑΣΕΩΝ S.M.R. (Slope Mass Rating). Κατάταξη V IV III Π Ι SMR Περιγραφή Πολύ πτωχή Πτωχή Μέτρια Καλή Πολύ καλή Ευστάθεια Πολύ ασταθές Ασταθές Μερικά ευσταθές Ευσταθές Πλήρως ευσταθές Αστοχίες Μεγάλες επίπεδες ή σαν έδαφος Επίπεδες ή μεγάλες σφήνες Μερικές ασυνέχειες ή πολλές σφήνες Μερικά τεμάχη (blocks) Καμμία Αναγκαία μέτρα (υποστήριξη) Επανεκσκαφή Εκτεταμένη διόρθωση Συστηματική Τυχαία Καμμία

25 Table 4.5: Guidelines for excavation and support of 10 m span rock tunnels in accordance with the RMR system (After Bieniawski, 1989). Rock mass class Excavation Rock bolts (20 mm diameter, fully grouted) Shotcrete Steel sets I - Very good rock RMK: Full face, 3 m advance Generally no support required except spot bolting II - Good rock RMR: Full face, m advance. Complete support 20 m from face Locally, bolts in crown 3 m long, spaced 2.5 m with occasional wire mesh 50 mm in crown where required None III - Fair rock RMK::41-60 Top heading and bench m advance in top heading. Commence support after each blast. Complete support 10 m from face Systematic bolts 4 m long, spaced m in crown and walls with wire mesh in crown mm in crown and 30 mm in sides None IV - Poor rack RMR: Top heading and bench m advance in top heading. Install support concurrently with excavation, 10 m from face Systematic boles 4-5 m long, spaced m in crown and walls with wire mesh mm in crown and 100 mm in sides Light to medium ribs spaced 1-5 m where required V - Very poor rock RMR: < 20 Multiple drifts m advance in top heading. Install support concurrently with excavation. Shotcrete as soon as possible after blasting Systematic bolts 5-6 m long, spaced m in crown and walls with wire mesh. Bolt invert mm in crown. 150 mm in sides, and 50 mm on face Medium to heavy ribs spaced 0.75 H with steel lagging and fore poling if required. Close invert

26 Γεωτεχνική ταξινόμηση κατά GSI Ο Δείκτης Γεωλογικής Αντοχής (GSI) σχετίζεται με την εκτίμηση της αντοχής των βραχωδών μαζών για διαφορετικές γεωλογικές συνθήκες κατά τις παρατηρήσεις πεδίου (Hoek & Brown, 1980). Ο χαρακτηρισμός της βραχομάζας βασίζεται στην ταξινόμηση της δομής του πετρώματος όσον αφορά τους όγκους που σχηματίζονται εξαιτίας των διακλάσεων, καθώς και την επιφανειακή κατάσταση των ασυνεχειών. Σε διάγραμμα γίνεται εκτίμηση του GSI ως αποτέλεσμα συνδυασμού της τυπικής σχηματικής περιγραφής της δομής του πετρώματος με βάση την πυκνότητα των ασυνεχειών και του ποιτικού χαρακτηρισμού του πετρώματος Hoek, 1994, Chatziangelou et al, 2001).). Μονοαξονική αντοχή σ ci Μπορεί να υπολογιστεί με εργαστηριακές δοκιμές δια μέσω του δείκτη σημειακής φόρτισης και με τη βοήθεια του πίνακα 6 (Hoek et al, 1998) ή με τη βοήθεια της σταθεράς του υλικού mt, η οποία λαμβάνεται από πίνακα (Hoek et al, 1998). Γωνία τριβής και συνοχή. Υπολογίζονται από διαγράμματα που συσχετίζουν την τιμή GSI με τις παραμέτρους c και φ του υλικού (Hoek et al, 1998). Μοντέλο παραμόρφωσης Ε m. Εm= (σ ci /100)1/2 x 10[(GSI-10)/40] (Hoek & Brown, 1998).

27 ΕΠΕΞΗΓΗΣΗ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΟΣ Η δομή της βραχομάζας περιγράφεται καθέτως, ενώ το είδος των επιφανειών των ασυνεχειών περιγράφεται οριζοντίως. 1: Πολύ καλή ποιότητα: Μη αποσαθρωμένες επιφάνειες. 2: Καλή ποιότητα: Τραχείες ελαφρά αποσαθρωμένες επιφάνειες. Εμφανείς κηλίδες οξείδωσης. 3: Μέτρια ποιότητα: Ομαλές, μέτρια αποσαθρωμένες επιφάνειες. 4: Πτωχή ποιότητα: Επιφάνειες με λεία τοιχώματα ή έντονα αποσαθρωμένες. Το υλικό πλήρωσης των ασυνεχειών είναι γωνιώδη θραύσματα. 5: Πολύ πτωχή ποιότητα: Επιφάνειες επικαλυμμένες ε αργιλικό υλικό και λεία τοιχώματα, έντονα αποσαθρωμένες. Το υλικό πλήρωσης των ασυνεχειών είναι αργιλικό. Α: Ελαφρά τεμαχισμένη βραχομάζα: Μη διακοπτόμενη βραχομάζα αποτελούμενη από κυβικούς όγκους βράχου που σχηματίζονται από τρεις ορθογωνικές ομάδες ασυνεχειών. Β: Πολύ τεμαχισμένη βραχομάζα: Μερικώς διακοπτόμενη βραχομάζα αποτελούμενη από πολλαπλά στρώματα γωνιωδών βραχωδών όγκων που σχηματίζονται από τέσσερις ή περισσότερες ομάδες ασυνεχειών. C: Κατακερματισμένη βραχομάζα: Ρηγματωμένη και πτυχωμένη βραχομάζα με γωνιώδεις βραχώδεις όγκους που σχηματίζονται από πλήθος ομάδων ασυνεχειών. D; Εξαλλειωμένη βραχομάζα: Τελείως κατεστραμμένη βραχομάζα με μίξη γωνιωδών και στρογγυλών βραχωδών κομματιών. E: Φολιδωμένη / σχιστοποιημένη βραχομάζα: Λεπτά φολιδωμένη ή σχιστοποιημένη, τεκτονικά διατμημένα ασθενή πετρώματα. Η έντονη σχιστοποίηση υπερισχύει σε οποιαδήποτε άλλη ομάδα ασυνεχειών, έχοντας ως αποτέλεσμα την πλήρη έλλειψη τεμαχών.

28 τίμηση της μονοαξονικής αντοχής ακεραίου πετρώματος στο πεδίο Βαθμός R6 Χαρακτηρισμός Εξερετικά σκληρό Μονοαξονική αντοχή(mpa) Δείκτης Σημειακής φόρτισης(mpa) Εκτίμηση αντοχής στο πεδίο Τα δείγματα μονο επιφανειακά χαράσονται με το γεωλογικό σφυρί Παραδείγματα Υγιής βασάλτης, διαβάσης, γνεύσιος, γρανίτης, χαλαζίτης R5 Πολύ σκληρό Χρειάζονται αρκετα κτυπήματα με το γεωλογικό σφυρί για να σπάσουν τα δείγματα Αμφιβολίτης, ψαμμίτης, βασάλτης, γάββρος, γνεύσιος, γρανοδιορίτης, ασβεστόλιθος, μάρμαρο, ρυόλιθος, υφαιστειακός τόφος R4 Σκληρό Χρειάζονται πολλά περισσότερα κτυπήματα με το γεωλογικό σφυρί για να σπάσουν τα δείγματα Ασβεστόλιθος, μάρμαρο, φυλλίτης, ψαμμίτης, σχιστόλιθος R3 Μέσης σκληρότητας Το δείγμα δεν μπορεί να απολεπηθεί με μαχαιρίδιο τσέπης, μπορεί όμως να σπάσει με μια σφυριά. Αργιλικός σχιματισμός, ιλυόλιθος, λιγνίτης, σκυρόδεμα, αργιλικός σχιστόλιθος b R2 Μαλακό 5 25 Μπορεί να απολεπηθεί, δύσκολα, με μαχαιρίδιο τσέπης. Σημάδι μικρού βάθους με σταθερό κτύπημα με την αιχμηρή πλευρά του γεωλογικού σφυριού b R1 Πολύ μαλακό 1 5 Τσαλάκωμα, με σταθερό κτύπημα με το γεωλογικό σφυρί. Μπορεί να απολεπηθεί με μαχαιρίδιο τσέπης. Κιμωλία, ορυκτό άλας. Πολύ αποσαθρωμένα και διαβρωμένα πετρώματα R0 Εξερετικά μαλακό b Χαράσεται με τον αντίχειρα Βαθύ αυλάκι με σκαρπέλο μηση σήμφνα με τον Brown (1981) b σημειακής φόρτισης με μονοαξονική αντοχή μικρότερη των 25 MPa δίδουν αμφίβολα αποτελέσματα