ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ TOMΕΑΣ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ TOMΕΑΣ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ (Π.Μ.Σ.) «ΓΕΩΕΠΙΣΤΗΜΕΣ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ» ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ: «ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗ & ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΓΕΩΛΟΓΙΑ» ΘΕΜΑ: ΦΥΣΙΚΑ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΒΡΑΧΩΔΟΥΣ ΥΛΙΚΟΥ ΔΙΑΤΡΙΒΗ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗΣ ΣΥΝΤΑΞΗ ΜΠΕΡΕΒΕΣΚΟΥ ΙΩΑΝΝΑ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΣΑΜΠΑΤΑΚΑΚΗΣ ΝΙΚΟΛΑΟΣ ΠΑΤΡΑ ΙΟΥΝΙΟΣ 2013

2

3 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ TOMΕΑΣ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ (Π.Μ.Σ.) «ΓΕΩΕΠΙΣΤΗΜΕΣ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ» ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ: «ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗ & ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΓΕΩΛΟΓΙΑ» ΘΕΜΑ: ΦΥΣΙΚΑ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΒΡΑΧΩΔΟΥΣ ΥΛΙΚΟΥ ΔΙΑΤΡΙΒΗ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗΣ ΣΥΝΤΑΞΗ ΜΠΕΡΕΒΕΣΚΟΥ ΙΩΑΝΝΑ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΣΑΜΠΑΤΑΚΑΚΗΣ ΝΙΚΟΛΑΟΣ ΠΑΤΡΑ ΙΟΥΝΙΟΣ 2013

4 Τριμελής Εξεταστική Επιτροπή: Σαμπατακάκης Νικόλαος, Αναπλ. Καθηγητής Π.Π. (Επιβλέπων) Παπαθεοδώρου Γεώργιος, Αναπλ. Καθηγητής Π.Π. Ζαγγανά Ελένη, Λέκτορας Π.Π.

5 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η παρούσα διπλωματική εργασία εκπονήθηκε στα πλαίσια του Μεταπτυχιακού Προγράμματος Σπουδών «Γεωεπιστήμες και Περιβάλλον» του Τμήματος Γεωλογίας του Πανεπιστημίου Πατρών στην κατεύθυνση «Εφαρμοσμένη και Περιβαλλοντική Γεωλογία». Από αυτή τη θέση θα ήθελα να ευχαριστήσω θερμά τον επιβλέπων Καθηγητή μου κ. Νικόλαο Σαμπατακάκη για την καθοδήγηση και συμπαράστασή του καθ όλη τη διάρκεια εκπόνησης της εργασίας. Επίσης, ευχαριστώ ιδιαίτερα τον Αναπλ. Καθηγητή κ. Γεώργιο Παπαθεοδώρου και την Λέκτορα κ. Ελένη Ζαγγανά, για την συμμετοχή τους στην εξεταστική επιτροπή. Τον υποψήφιο διδάκτορα Σ. Μπούμπουκα, για την σημαντική βοήθεια που μου παρείχε στις εργαστηριακές δοκιμές καθώς και για τις απαραίτητες συμβουλές του κατά την εκπόνηση της εργασίας. Τέλος, θα ήθελα να ευχαριστήσω την οικογένειά μου για την αμέριστη συμπαράσταση σε όλη την διάρκεια εκπόνησης αυτής της διατριβής.

6 Στην οικογένεία μου

7 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΣΧΗΜΑΤΩΝ... iii ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΧΑΡΤΩΝ... iv ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΠΙΝΑΚΩΝ... vi ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΩΝ... vi ΠΕΡΙΛΗΨΗ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΓΕΩΛΟΓΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΘΕΣΕΩΝ ΔΕΙΓΜΑΤΟΛΗΨΙΑΣ ΓΕΝΙΚΑ ΠΕΡΙΟΧΗ ΦΛΩΡΙΝΑΣ ΠΕΡΙΟΧΗ ΑΓΙΩΝ ΘΕΟΔΩΡΩΝ ΚΟΡΙΝΘΙΑΣ ΠΕΡΙΟΧΗ ΣΧΙΝΟΥ ΚΟΡΙΝΘΙΑΣ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ ΔΕΙΓΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΔΟΚΙΜΕΣ ΓΕΝΙΚΑ ΔΕΙΓΜΑΤΑ ΜΕΓΑΛΩΝ ΔΙΑΣΤΑΣΕΩΝ ΔΕΙΓΜΑΤΑ ΑΠΟ ΔΕΙΓΜΑΤΟΛΗΠΤΙΚΕΣ ΓΕΩΤΡΗΣΕΙΣ ΛΙΘΟΛΟΓΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΔΕΙΓΜΑΤΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΔΟΚΙΜΕΣ ΒΡΑΧΩΔΩΝ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΩΝ ΓΕΝΙΚΑ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΕΚΠΟΝΗΣΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΩΝ ΔΟΚΙΜΩΝ ΦΥΣΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΔΥΝΑΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗΣ ΕΡΕΥΝΑΣ-ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ ΓΕΝΙΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΩΝ ΔΟΚΙΜΩΝ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΤΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ ΣΥΣΧΕΤΙΣΜΟΙ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΒΡΑΧΩΔΟΥΣ ΥΛΙΚΟΥ ΑΝΑΚΕΦΑΛΑΙΩΣΗ-ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΚΕΣ ΑΝΑΦΟΡΕΣ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ i

8 ii

9 ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΣΧΗΜΑΤΩΝ 2.1. Απεικόνιση της Πελαγονικής Ζώνης. Πηγή: Μουντράκης Συνοπτική λιθοστρωματογραφική-τεκτονική στήλη της Πελαγονικής ζώνης στη Δυτική Μακεδονία. Σημειώνονται οι κωδικοί των θέσεων από τις οποίες έχουν ληφθεί δείγματα από την στρωματογραφική στήλη αυτής της ζώνης (από Μουντράκης 1986 τροποποιημένη από Ξανθοπούλου 2006) Απεικόνιση της Υποπελαγονικής Ζώνης Τροποποιημένη στρωματογραφική στήλη της Υποπελαγονικής ζώνης, σύμφωνα με το γεωλογικό χάρτη του ΙΓΜΕ κλίμακας 1: (Φύλλο Σοφικόν). Σημειώνονται οι κωδικοί των θέσεων από τις οποίες έχουν ληφθεί δείγματα από την στρωματογραφική στήλη αυτής της ζώνης Τροποποιημένη στρωματογραφική στήλη της Βοιωτικής ζώνης, σύμφωνα με το γεωλογικό χάρτη του ΙΓΜΕ κλίμακας 1: (Φύλλο Καπαρέλλιον). Σημειώνονται οι κωδικοί των θέσεων από τις οποίες έχουν ληφθεί δείγματα από την στρωματογραφική στήλη αυτής της ζώνης Ιστόγραμμα κατανομής του πορώδους, n (%) για δακίτες Ιστόγραμμα κατανομής του πορώδους, n (%) για περιδοτίτες Ιστόγραμμα κατανομής του πορώδους, n (%) για γρανίτες-γρανιτογνεύσιους Ιστόγραμμα κατανομής λόγου κενών, e για δακίτες Ιστόγραμμα κατανομής λόγου κενών, e για περιδοτίτες Ιστόγραμμα κατανομής λόγου κενών, e για γρανίτες γρανιτογνεύσιους Ιστόγραμμα κατανομής της ξηρής πυκνότητας, ρ d (kn/m 3 ) για τους δακίτες Ιστόγραμμα κατανομής της ξηρής πυκνότητας, ρ d (kn/m 3 ) για τους περιδοτίτες Ιστόγραμμα κατανομής της ξηρής πυκνότητας, ρ d (kn/m 3 ) για τους γρανίτεςγρανιτογνεύσιους Ιστόγραμμα κατανομής της διάδοσης των επιμήκων κυμάτων, V p (m/sec), για τους δακίτες Ιστόγραμμα κατανομής της διάδοσης των επιμήκων κυμάτων, V p (m/sec), για τους περιδιτίτες Ιστόγραμμα κατανομής της διάδοσης των επιμήκων κυμάτων, V p (m/sec), για τους γρανίτες-γρανιτογνεύσιους Ιστόγραμμα κατανομής της σκληρότητας, SHV, για τους δακίτες, περιδοτίτες, γρανίτες-γρανιτογνεύσιους Ιστόγραμμα κατανομής του I s(50) (MPa), για τους δακίτες, περιδοτίτες και γρανίτεςγρανιτογνεύσιους. iii

10 4.15. Ιστόγραμμα κατανομής της αντοχής σε μονοαξονική θλίψη, σ c (MPa), για τους δακίτες, περιδοτίτες και γρανίτες-γρανιτογνεύσιους Ιστόγραμμα κατανομής του μέτρου Ελαστικότητας Ε t (GPa), για τους δακίτες, περιδοτίτες και γρανίτες-γρανιτογνεύσιους Ιστόγραμμα κατανομής του λόγου Poisson ν, για τους δακίτες, περιδοτίτες και γρανίτες-γρανιτογνεύσιους Ιστόγραμμα κατανομής της συνοχής c (MPa), για τους δακίτες, περιδοτίτες και γρανίτες-γρανιτογνεύσιους Ιστόγραμμα κατανομής της γωνίας εσωτερικής τριβής φ ( ), για τους δακίτες, περιδοτίτες, γρανίτες-γρανιτογνεύσιους Ιστόγραμμα κατανομής της σταθεράς m i, για τους δακίτες, περιδοτίτες, γρανίτεςγρανιτογνεύσιους Διάγραμμα συσχέτισης πορώδους, n (%) και ξηρής πυκνότητας, ρ d (kn/m 3 ) για δακίτες, περιδοτίτες και γρανίτες Διάγραμμα συσχέτισης πορώδους, n (%) και υγρής πυκνότητας, ρsat (kn/m3) για δακίτες, περιδοτίτες και γρανίτες Διάγραμμα συσχέτισης υγρής πυκνότητας, ρ sat (kn/m 3 ) και σκληρότητας, SHV για δακίτες, περιδοτίτες και γρανίτες Διάγραμμα συσχέτισης ξηρής πυκνότητας, ρ d (kn/m 3 ) και σκληρότητας, SHV για δακίτες, περιδοτίτες και γρανίτες Διάγραμμα συσχέτισης πορώδους, n (%) και σκληρότητας, SHV για δακίτες, περιδοτίτες και γρανίτες Διάγραμμα συσχέτισης σκληρότητας, SHV και αντοχής, σ c (MPa) για δακίτες, περιδοτίτες και γρανίτες Διάγραμμα συσχέτισης σκληρότητας, SHV και μέτρου ελαστικότητας, E t (GPa) για δακίτες, περιδοτίτες και γρανίτες Διάγραμμα συσχέτισης αντοχής, σ c (MPa) και μέτρου ελαστικότητας, E t (ΜPa), για δακίτες, περιδοτίτες και γρανίτες Διάγραμμα συσχέτισης της αντοχής σε μονοαξονική θλίψη, σ c (MPa) και του δείκτη σημειακής φόρτισης, I s(50), (MPa). ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΧΑΡΤΩΝ 2.1. Αποτύπωση των γεωλογικών σχηματισμών Πισοδερίου (από φύλλο χάρτη του ΙΓΜΕ), όπου απεικονίζονται οι εννέα δειγματοληπτικές γεωτρήσεις Αποτύπωση των γεωλογικών σχηματισμών στην περιοχή των Αγίων Θεοδώρων (από φύλλο χάρτη του ΙΓΜΕ), όπου πραγματοποιήθηκε δειγματοληψία σε τέσσερις (4) θέσεις. iv

11 2.3. Αποτύπωση των γεωλογικών σχηματισμών στην περιοχή Σχίνος (από φύλλο χάρτη του ΙΓΜΕ), όπου λήφθηκε δείγμα από μία (1) θέση. ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΠΙΝΑΚΩΝ 2.1. Καταγραφή των δεκατεσσάρων (14) θέσεων δειγματοληψίας, όπου παρουσιάζονται τα γενικά χαρακτηριστικά αυτών Σπουδαιότερες και συχνά εκτελούμενες κλασσικές εργαστηριακές δοκιμές Βραχομηχανικής Εργαστηριακές δοκιμές Βραχομηχανικής και προδιαγραφές αυτών Συγκεντρωτικός πίνακας με τα αποτελέσματα των εργαστηριακών δοκιμών για τον προσδιορισμό των φυσικών, δυναμικών και μηχανικών παραμέτρων Συγκεντρωτικός πίνακας στατιστικής επεξεργασίας παραμέτρων των υπό μελέτη σχηματισμών Συσχετίσεις μεταξύ αντοχής και σημειακής φόρτισης, γραμμικής και εκθετικής μορφής. ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΩΝ 3.1. Χαρακτηριστική άποψη των πρανών από τα οποία λήφθηκε δείγμα (Άγιοι Θεόδωροι & Σχίνος Κορινθίας), στην φωτογραφία διακρίνονται τα δείγματα μεγάλων διαστάσεων (block samples) που αποκολλήθηκαν από την βραχομάζα Δείγματα μεγάλων διαστάσεων, μετά από την διάτρηση με εργαστηριακό αδαμαντοτρύπανο (απλή καροταρία) Κυλινδρικά δοκιμία, στα οποία εκτελέστηκαν εργαστηριακές δοκιμές για τον προσδιορισμό των φυσικοχημικών τους ιδιοτήτων Εργαστηριακό αδαμαντοτρύπανο για την διαμόρφωση κυλινδρικών δοκιμίων πετρώματος Δίσκος λείανσης βάσεων κυλινδρικών δοκιμίων πετρώματος Δειγματοληπτικό γεωτρύπανο στην περιοχή-θέση μελέτης Συλλεχθέντα δοκιμία από τις ευρενητικές γεωτρήσεις που πραγματοποιήθηκαν στα πλαίσια της Γεωτεχνικής Μελέτης για το Αιολικό Πάρκο (στη θέση Τούμπα Ανθοβούνι) Κάτω Κλεινών Νομού Φλώρινας Αντιπροσωπευτικά δοκιμία γρανίτη Φλώρινας από τις γεωτρήσεις Γ7 και Γ12, παραθέτοντας τα βασικά χαρακτηριστικά τους Αντιπροσωπευτικά δοκιμία γρανίτη Φλώρινας από τις γεωτρήσεις Γ13, Γ14 και Γ19, παραθέτοντας τα βασικά χαρακτηριστικά τους. v

12 3.10. Αντιπροσωπευτικά δοκιμία γρανιτογνεύσιου από τις γεωτρήσεις Γ13, Γ14 και Γ19, παραθέτοντας τα βασικά χαρακτηριστικά τους Αντιπροσωπευτικά δοκιμία γνεύσιου από τις γεωτρήσεις Γ30 και Γ31, παραθέτοντας τα βασικά χαρακτηριστικά τους Αντιπροσωπευτικά δοκιμία δακίτη, παραθέτοντας τα βασικά χαρακτηριστικά τους Αντιπροσωπευτικά δοκιμία περιδοτίτη, παραθέτοντας τα βασικά χαρακτηριστικά τους Διάταξη για τον κορεσμό των κυλινδρικών βραχωδών δοκιμίων Συσκευή προσδιορισμού των ταχυτήτων V p των υπερήχων κυμάτων μέσα σε βραχώδες υλικό. Στη συγκεκριμένη εικόνα η δοκιμή εκτελείται σε δείγμα σερπεντιωμένου περιδοτίτη και σε δείγμα γρανίτη Εκτέλεση δοκιμής σκληρότητας πετρώματος με τη χρήση της σφύρας Schmidt, τύπου L Λεπτομέρεια από συσκευή σημειακής φόρτισης (εφαρμογή στο βραχώδες δοκίμιο αντιδιαμετρικά ασκούμενης δύναμης από τα κωνικά άκρα) Διαμετρική δοκιμή προσδιορισμού του δείκτη σημειακής φόρτισης Προσδιορισμός της αντοχής του βραχώδους υλικού σε μοναξονική θλίψη με σύγχρονο προσδιορισμό της παραμορφωσιμότητας του βραχώδους υλικού, στην φωτογραφία απεικονίζεται το βραχώδες δοκιμίο στο οποίο έχουν τοποθετηθεί τα ηλεκτρονικά μηκυνσιόμετρα για την μέτρηση αξονικών και πλευρικών πιέσεων Σύστημα μέτρησης και καταγραφής των αξονικών και πλευρικών παραμορφώσεων βραχωδών δοκιμίων Τριαξονικό κελί υψηλών πιέσεων, μέσα στο οποίο βρίσκεται το βραχώδες δοκίμιο που περιβάλλεται από εύκαμπτη μεμβράνη. Το κελί έχει τοποθετηθεί στην πρέσα αξονικής φόρτισης Σύστημα επιβολής της πλευρικής πίεσης, όπου διακρίνονται τα δύο μανόμετρα υψηλών και χαμηλών πιέσεων, η βαλβίδα ανακούφισης και το κύκλωμα που επιστρέφει το λάδι μέσω του φίλτρου βαρύτητας στη δεξαμενή της χειραντλίας Χαρακτηριστική πεντάδα κυλινδρικών δοκιμίων που χρησιμοποιήθηκαν για την εκτέλεση της δοκιμής σε τριαξονική θλίψη. ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Έντυπα Αποτελεσμάτων Εργαστηριακών Δοκιμών. vi

13 vii

14 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Αντικείμενο της εργασίας είναι η αποτίμηση των φυσικών και μηχανικών παραμέτρων του βραχώδους υλικού από μερικά μαγματικά πετρώματα (δακίτης, περιδοτίτης και γρανίτης), καθώς και κάποιων μεταμορφωμένων πετρωμάτων (γνεύσιος). Η δειγματοληψία των γεωϋλικών έγινε στις περιοχές (α) Αγίων Θεοδώρων και Σχίνου Κορινθίας και (β) Πισοδερίου Φλώρινας. Στην πρώτη περιοχή πάρθηκαν μεγάλων διαστάσεων δείγματα (block samples), ενώ στη δεύτερη (Πισοδέρι) τα δείγματα προέρχονται από δειγματοληπτικές γεωτρήσεις, που έγιναν στα πλαίσια της γεωτεχνικής μελέτης θεμελίωσης ανεμογεννητριών (Αιολικό πάρκο). Από κάθε θέση δειγματοληψίας διαμορφώθηκαν, με εργαστηριακό αδαμαντοτρύπανο (απλή καροταρία), αδαμαντοτροχό και συσκευή λείανσης, σημαντικός αριθμός κυλινδρικών δοκιμίων για τον εργαστηριακό προσδιορισμό των φυσικών, δυναμικών και μηχανικών παραμέτρων του βραχώδους υλικού. Συνολικά, οι εργαστηριακές δοκιμές που εκτελέστηκαν ήταν: Πενήντα πέντε (55) δοκιμές προσδιορισμού του πορώδους n (%), της ξερής πυκνότητας ρ d (kn/m 3 ), της κορεσμένης πυκνότητας ρ sat (kn/m 3 ), του λόγου κενών e και του δείκτη κενών I ν (%). Είκοσι τέσσερες (24) δοκιμές προσδιορισμού της ταχύτητας διάδοσης των επιμήκων κυμάτων V p (m/sec). Τριάντα οκτώ (38) δοκιμές προσδιορισμού της σκληρότητας SHV με τη χρήση της σφύρας Schmidt (τύπου L). Είκοσι τρεις (23) δοκιμές προσδιορισμού του δείκτη σημειακής φόρτισης Ι s(50) (MPa). Επτά (7) δοκιμές προσδιορισμού της αντοχής σε μονοαξονική θλίψη σ c (MPa) με σύγχρονη μέτρηση και προσδιορισμό του μέτρου ελαστικότητας (Ε t ) και τoυ λόγου Poisson (v). Δέκα (10) δοκιμές προσδιορισμού της αντοχής σε τριαξονική θλίψη. Μετά την ολοκλήρωση των εργαστηριακών δοκιμών ακολούθησε στατιστική επεξεργασία των αποτελεσμάτων των παραμέτρων που προσδιορίστηκαν, με τη σχεδίαση των ιστογραμμάτων κατανομής των τιμών και την εκτίμηση των βασικών στατιστικών παραμέτρων. Επίσης, έγινε η εφαρμογή απλών στατιστικών μοντέλων συσχετισμών και διατυπώθηκαν εμπειρικές σχέσεις που περιγράφουν την αλληλεξάρτηση των διαφόρων παραμέτρων του βραχώδους υλικού για τα συγκεκριμένα πετρώματα. 1

15 1. Εισαγωγή 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι ο προσδιορισμός των φυσικών και μηχανικών παραμέτρων του βραχώδους υλικού και η διατύπωση συσχετίσεων και εμπειρικών σχέσεων μεταξύ των τιμών των παραμέτρων. Στα κεφάλαια που ακολουθούν περιγράφονται αναλυτικά οι επιμέρους φάσεις της έρευνας, όπως αυτές εκτελέστηκαν για τους σκοπούς που περιγράφονται παραπάνω. Αναλυτικότερα, στο Κεφ.2 παρουσιάζονται τα γεωλογικά στοιχεία των περιοχών που αποτέλεσαν αντικείμενο δειγματοληψίας των υλικών που εξετάστηκαν. Ορίζονται και περιγράφονται οι γεωλογικές συνθήκες που επικρατούν στις ευρύτερες θέσεις δειγματοληψίας, απεικονίζεται η στρωματογραφική στήλη της ζώνης στην οποία ανήκει το κάθε δείγμα με επισήμανση της τεκτονοστρωματογραφικής θέσης από την οποία έχει προέλθει και παρουσιάζονται οι σχετικοί χάρτες που δείχνουν τις θέσεις δειγματοληψίας. Στο Κεφ.3 γίνεται η περιγραφή της μεθοδολογίας που χρησιμοποιήθηκε για τη λήψη των δειγμάτων και τη διαμόρφωση των βραχωδών δοκιμίων. Επιπλέον, παρατίθενται τα πλήρη στοιχεία για τα δείγματα που λήφθηκαν από την περιοχή της Κορίνθου, καθώς και των δειγμάτων που προέκυψαν από τις δειγματοληπτικές γεωτρήσεις της Φλώρινας. Ταυτόχρονα, παρουσιάζεται η λιθολογική περιγραφή των δειγμάτων που μελετήθηκαν. Εν συνεχεία, περιγράφεται ο τρόπος εκτέλεσης των εργαστηριακών δοκιμών που πραγματοποιήθηκαν στα πλαίσια της παρούσας διατριβής, παρουσιάζοντας τον εξοπλισμό που χρησιμοποιήθηκε για την εκτέλεσή τους. Στο Κεφ.4 παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των εργαστηριακών δοκιμών, όπου παρατίθενται ο συγκεντρωτικός πίνακας των αποτελεσμάτων των εργαστηριακών δοκιμών για τον προσδιορισμό των φυσικών, δυναμικών και μηχανικών παραμέτρων του βραχώδους υλικού. Επίσης, παρουσιάζονται και σχολιάζονται τα αποτελέσματα της στατιστικής επεξεργασίας των τιμών που έδωσαν οι αντίστοιχες εργαστηριακές δοκιμές για τις παραμέτρους που εξετάστηκαν. Έτσι, σχεδιάστηκαν ιστογράμματα κατανομής των τιμών των διαφόρων παραμέτρων του βραχώδους υλικού. Μέσω αυτής της διαδικασίας καθορίστηκαν τα όρια και οι τυπικές τιμές των παραμέτρων που μελετήθηκαν, αποδίδοντας το εύρος που κυμαίνονται τα χαρακτηριστικά των σχηματισμών. Αφού, ολοκληρώθηκε η ανάλυση των εργαστηριακών αποτελεσμάτων των τιμών των παραμέτρων του βραχώδους υλικού, έγινε εφικτή η διατύπωση συσχετισμών και εμπειρικών σχέσεων που περιγράφουν την αλληλεξάρτηση των πετρωμάτων που μελετήθηκαν. Στο Κεφ.5 παρουσιάζονται αναλυτικά τα συμπεράσματα που προέκυψαν από την παρούσα διατριβή. Ακολουθεί η παράθεση των βιβλιογραφικών αναφορών και τέλος το Παράρτημα στο οποίο παρατίθενται τα έντυπα εκτέλεσης των σημαντικότερων εργαστηριακών δοκιμών. 2

16 2. Γεωλογικές συνθήκες θέσεων δειγματοληψίας 2. ΓΕΩΛΟΓΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΘΕΣΕΩΝ ΔΕΙΓΜΑΤΟΛΗΨΙΑΣ 2.1. ΓΕΝΙΚΑ Αρχικά, στο κεφάλαιο αυτό παρατίθενται στοιχεία σχετικά με την γεωλογική θεώρηση των ευρύτερων περιοχών από τις οποίες ελήφθησαν τα δείγματα που μελετήθηκαν στα πλαίσια της διατριβής, ώστε να σκιαγραφηθεί το γεωλογικό περιβάλλον που τους φιλοξενεί. Στη συνέχεια, απεικονίζεται η στρωματογραφική στήλη της ζώνης στην οποία ανήκει το κάθε δείγμα με επισήμανση της τεκτονοστρωματογραφικής θέσης από την οποία έχει προέλθει και δίνονται οι σχετικοί χάρτες του Ι.Γ.Μ.Ε. που ψηφιοποιήθηκαν με τη χρήση του λογισμικού ArcGIS 9.3 και δείχνουν τις θέσεις δειγματοληψίας. Τέλος, πρέπει να σημειωθεί ότι τα δείγματα που μελετήθηκαν γεωτεκτονικά ανήκουν στην Πελαγονική και Υποπελαγονική ζώνη και στην ενότητα Βοιωτίας ΠΕΡΙΟΧΗ ΦΛΩΡΙΝΑΣ Γεωτεκτονικά, η περιοχή δειγματοληψίας που βρίσκεται στο Πισοδέρι και συγκεκριμένα στη θέση Τούμπα- Ανθοβούνι, Ν. Φλώρινας ανήκει στην Πελαγονική ζώνη (Σχήμα 2.1). Η Πελαγονική ζώνη συγκροτείται από τα Παλαιοζωϊκά κρυσταλλοσχιστώδη πετρώματα του ηπειρωτικού φλοιού της παλιάς Κιμμερικής ηπείρου, μέσα στα οποία διείσδυσαν γρανιτικά σώματα του Άνω Λιθανθρακοφόρου. Περμοτριαδικά, Μετακλαστικά ιζήματα και ανθρακικά πετρώματα Τριαδικού Ιουρασικού αποτέθηκαν στα ηπειρωτικά περιθώρια της ζώνης και πάνω σ αυτά επωθήθηκαν οι οφιολιθικές μάζες προερχόμενες από τις εκατέρωθεν ωκεάνιες λεκάνες της Τηθύος (Μουντράκης 1988). Σχήμα 2.1: Απεικόνιση της Πελαγονικής Ζώνης. Πηγή: Μουντράκης

17 Η στρωματογραφική διάρθρωση της εν λόγω περιοχής από τα νεότερα προς τα παλαιότερα (Σχήμα 2.2) έχει ως εξής: a. Τα επικλυσιγενή ιζήματα Μέσου-Άνω Κρητιδικού, b. Οι οφιόλιθοι και τα συνοδά ιζήματα, c. Τα ανθρακικά καλύμματα Τριαδικού-Ιουρασικού, d. Οι Περμοτριαδικές μετακλαστικές ακολουθίες από φυλλίτες, μετααρκόζες και σχιστόλιθους, e. Οι γνευσιωμένοι γρανίτες του Άνω Λιθανθρακοφόρου. Πρόκειται για γρανίτες, πορφυριτικούς με μεγάλους κρυστάλλους αστρίων, οι οποίοι συναντώνται σε όλη την έκταση της Πελαγονικής ζώνης. Εντός αυτών των τμημάτων, παρατηρούνται και γρανιτικοί όγκοι μη μεταμορφωμένοι, οι οποίοι είναι αποτέλεσμα νεώτερων μαγματικών διεισδύσεων, f. Το κρυσταλλοσχιστώδες υπόβαθρο που κυρίως συγκροτείται από γνεύσιους και σχιστόλιθους. Γ7,Γ12, Γ7,Γ12,Γ13,Γ14,Γ19, Γ13,Γ14, Γ30,Γ31,Γ32,ΠΙΣ Γ19,Γ30, Γ31,Γ32, ΠΙΣ Σχήμα 2.2: Συνοπτική λιθοστρωματογραφική-τεκτονική στήλη της Πελαγονικής ζώνης στη Δυτική Μακεδονία. Σημειώνονται οι κωδικοί των θέσεων από τις οποίες έχουν ληφθεί δείγματα από την στρωματογραφική στήλη αυτής της ζώνης (από Μουντράκης 1986 τροποποιημένη από Ξανθοπούλου 2006). Από την ζώνη αυτή εξετάστηκαν δείγματα από εννέα δειγματοληπτικές γεωτρήσεις, οι οποίες είναι: Γ7, Γ12, Γ13, Γ14, Γ19, Γ30, Γ31, Γ32, ΠΙΣ (Χάρτης 2.1). Στη στήλη σημειώνονται και οι στρωματογραφικές θέσεις από τις οποίες έχουν ληφθεί δείγματα. Στην περιοχή μελέτης επικρατούν γρανίτες υπότεφροιλευκότεφροι με μεγάλους κρυστάλλους αστρίων, που καλούνται και Γρανίτες Φλώρινας, ηλικίας Άνω Λιθανθρακοφόρου (Μουντράκης, 1985). Εμφανίζουν βλαστοκατακλαστικό ιστό και είναι γνευσιοποιημένοι και σχιστοποιημένοι ως αποτέλεσμα της τεκτονικής παραμόρφωσης που έχουν υποστεί. 4

18 al: αλλουβιακές αποθέσεις, Q.sc.cs: Παλιά και σύγχρονα πλευρικά κορήματα και κώνοι κορημάτων, al: αλλουβιακές αποθέσεις Q.sc.cs: Παλιά και σύγχρονα πλευρικά κορήματα και κώνοι κορημάτων, Pt-t: Παλαιές χερσαίες αναβαθμίδες, Ng: Άμμοι, άργιλοι και κροκαλοπαγή, Pz.s.ch.: Ανώτερος Pt-t: Παλαιές χερσαίες αναβαθμίδες, Ng: Άμμοι, άργιλοι και κροκαλοπαγή, Pz.s.ch.: Ανώτερος ορίζοντας (σχιστόλιθοι), Pz.gn: Κατώτερος ορίζοντας (γνεύσιοι και σχιστόλιθοι), Pz.gn ορίζοντας (σχιστόλιθοι), Pz.gn: Κατώτερος ορίζοντας (γνεύσιοι και σχιστόλιθοι), Pz.gn 1 : 1 Γρανιτογνεύσιοι Δυτ. Μακεδονίας,, Y Γρανιτογνεύσιοι Δυτ. Μακεδονίας, 1 : Γρανίτης Φλώρινας, Y 1 Γρανίτης Φλώρινας, 1-i : Αρενοποιημένοι γρανίτες-αρενίτες, 1-i Αρενοποιημένοι γρανίτες-αρενίτες, Y 4 : Απλιτικός γρανίτης της Πύλης, Υ 4 Απλιτικός γρανίτης της Πύλης, 3 : Αδροκρυσταλλικός-πορφυροειδής μεταγρανίτης. 3 Αδροκρυσταλλικός-πορφυροειδής μεταγρανίτης. Χάρτης 2.1: Αποτύπωση των γεωλογικών σχηματισμών Πισοδερίου (από φύλλο χάρτη του ΙΓΜΕ), όπου απεικονίζονται οι εννέα δειγματοληπτικές γεωτρήσεις. 5

19 2.3. ΠΕΡΙΟΧΗ ΑΓΙΩΝ ΘΕΟΔΩΡΩΝ ΚΟΡΙΝΘΙΑΣ Γεωτεκτονικά, η περιοχή δειγματοληψίας που βρίσκεται στην τοποθεσία Κόκκινη Σπηλιά στους Αγίους Θεοδώρους Ν. Κορινθίας ανήκει στην Υποπελαγονική ζώνη (Σχήμα 2.3), όπου η στρωματογραφική διάρθρωση της εν λόγω περιοχής από τα νεότερα προς τα παλαιότερα (Σχήμα 2.4), σύμφωνα με το γεωλογικό χάρτη του ΙΓΜΕ κλίμακας 1: (Φύλλο Σοφικόν έκδοσης ) έχει ως εξής: Σχήμα 2.3: Απεικόνιση της Υποπελαγονικής Ζώνης. a. Ποταμοχερσαίες αποθέσεις (Pt.c): Εναλλαγές κροκαλολατυποπαγών, ψαμμιτών, διαστρώσεων καστανοκόκκινων αργίλων και αμμούχων αργίλων μικρού πάχους,πλειστοκαινικής ηλικίας, χωρίς παρουσία απολιθωμάτων. b. Μάργες Τράπεζας-Ισθμού: Εναλλαγές θαλάσσιων, υφάλμυρων και λιμναίων αποθέσεων που αποτελούνται από μάργες (Pl-Pt.m), αμμούχες, πηλούχες, πλακώδεις και φυλλώδεις υποκίτρινου ή υπόλευκου χρώματος, Πλειο-Πλειοστοκαινίκης ηλικίας. Επίσης, απαντούν μαργαϊκοί ασβεστόλιθοι, άμμοι καστανού χρώματος με μικρό πάχος, χαλαρά ή συνεκτικά κροκαλοπαγή, μαργαϊκοί ψαμμίτες και μαργαϊκα κροκαλοπαγή. c. Σχηματισμοί «Θειόχωμα» (Pl.m.c): Λιμναίες κυρίως αποθέσεις, αποτελούνται από εναλλαγές αμμούχων μαργών, συνεκτικών κροκαλοπαγών καστανού χρώματος και χαλαρών κροκάλων με άμμους. Οι σχηματισμοί ανήκουν στο Πλειόκαινο. d. Ηφαιστίτες (βιοτιτικοί δακίτες, βιοτιτικοί δακίτες με κεροστίλβη και κεροστιλβικοί βιοτιτικοί δακίτες) - (δα): Οι εν λόγω σχηματισμοί δημιουργούν ρεύματα λάβας, πρόκειται για καστανότεφρου έως τεφρού χρώματος πετρώματα, τα οποία χαρακτηρίζονται από φαινοκρυστάλλους πλαγιοκλάστων. Από τα φεμικά ορυκτά κυριαρχούν οι βιοτίτες και σε μικρότερο ποσοστό η πράσινη κεροστίλβη. Οι λάβες σχηματίστηκαν το Πλειόκαινο και αποτέθηκαν μέσα στη νεογενή λεκάνη και στις παρυφές της. Από τον συγκεκριμένο ορίζοντα προέρχονται και τα υλικά δειγματοληψίας. e. Οφιόλιθοι (ο): Πρόκειται για σχηματισμούς που επωθήθηκαν πάνω στα ανθρακικά πετρώματα του δυτικού Πελαγονικού περιθωρίου και αποτελούν την οφιολιθική συρραφή της Υποπελαγονικής (Άνω - Μέσο Κρητιδικό). Πρόκειται για: i) Ελαφρά σερπεντιωμένους περιδοτίτες. ii) Σερπεντινίτες με κύρια συστατικά χλωρίτη και σερπεντίνη. Στην περιοχή του Σουσακίου οι σερπεντινίτες διασχίζονται από φλέβες πληρωμένες με δευτερογενή ασβεστίτη, μικροκρυσταλλικό χαλαζία και χαλκηδόνιο. iii) Σώματα βασικής συστάσεως. f. Τεμάχη ασβεστολίθων (k): Παρατηρούνται κατά τόπους στη βάση των οφιολίθων (σε τεκτονική επαφή), τριαδικής ή ιουρασικής ηλικίας. 6

20 g. Σχιστοκερατόλιθοι (sh): Αργιλικοί σχιστόλιθοι σε εναλλαγές με κοκκινωπούς, καστανούς ραδιολαρίτες και λευκοκίτρινους πλακώδεις ασβεστόλιθους. Οι σχηματισμοί αυτοί βρίσκονται συνήθως στη βάση του οφιολιθικού συμπλέγματος (σε τεκτονική επαφή) που είναι επωθημένο πάνω στις ανθρακικές μάζες. h. Βοιωτικός φλύσχης (fb): Ρυθμική σειρά από τεφρούς, κιτρινοπράσινους, λεπτοπλακώδεις πηλίτες και βιομικρίτες. Κατά τόπους έχουμε εμφάνιση των ασβεστολίθων (Js.k), που θεωρούνται το υποκείμενο του βοιωτικού φλύσχη. i. Ασβεστόλιθοι (Ji-m.k): Τεφροί, τεφρομέλανοι παχυστρωματώδεις, προς τα ανώτερα μέλη εξελίσσονται σε κοκκινωπούς πλακώδεις έως παχυπλακώδεις. j. Ασβεστόλιθοι (Ts-Ji.k): Τεφροί έως λευκότεφροι, παχυστρωματώδεις, ηλικίας ανώτερου Τριαδικού κατώτερου Ιουρασικού. k. Ασβεστόλιθοι, δολομίτες (Τi-s.k): Τεφροί έως λευκότεφροι, παχυστρωματώδεις έως άστρωτοι. Κατά θέσεις δολομιτιωμένοι, ηλικίας μέσω-άνω Τριαδικού. l. Aσβεστόλιθοι (Pzn-Ti): Τεφροί έως λευκότεφροι βιομικρίτες, βιοαρενίτες σε εναλλαγές με ψαμμίτες και χαλαζιακά κροκαλοπαγή, ηλικίας Παλαιοζωικού έως κατώτερου μέσου Τριαδικού. Από αυτή τη στρωματογραφική στήλη έχουν ληφθεί δείγματα από τον ορίζοντα (δα) και συγκεκριμένα από τέσσερις θέσεις (Χάρτης 2.2), οι οποίες είναι ΑΓΘ1, ΑΓΘ2, ΑΓΘ4 (Δακίτης καστανότεφρου χρώματος) και η θέση ΑΓΘ3 (Δακίτης τεφρού χρώματος). Οι εν λόγω σχηματισμοί δημιουργήθηκαν κατά το Πλειόκαινο. Στη στήλη σημειώνεται και η στρωματογραφική θέση που έχει ληφθεί δείγμα. ΑΓΘ1,ΑΓΘ2, ΑΓΘ3,ΑΓΘ4 Σχήμα 2.4: Τροποποιημένη στρωματογραφική στήλη της Υποπελαγονικής ζώνης, σύμφωνα με το γεωλογικό χάρτη του ΙΓΜΕ κλίμακας 1: (Φύλλο Σοφικόν). Σημειώνονται οι κωδικοί των θέσεων από τις οποίες έχουν ληφθεί δείγματα από την στρωματογραφική στήλη. 7

21 sc 1 : Υλικά (μπάζα), H.cd: Άμμοι, κροκάλες ακτών, H.sl: Πηλοί τεγανών, el 1 : Ελουβιακός μανδύας, al 1 : Αλλουβιακές αποθέσεις, sc.cs: Παλιά και σύγχρονα πλευρικά κορήματα και κώνοι κορημάτων, Pt.t 1, Pt.t 2 : Ποτάμιες αναβαθμίδες, Pt.c: Ποταμοχερσαίες αποθέσεις, Pt.st.c: Σειρά Καλαμακίιου, Pl.Pt.m: Μάργες Τράπεζας-Ισθμού, Pl-Pt.c: Μαργαϊκοί ψαμμίτες και κροκαλοπαγή, Pl.m.c: Σχηματισμοί Θειόχωμα, Pl.m.c.st: Σχηματισμοί Ασπροχώματα-Καλαμώνα, ol-k: Τεμάχη ασβεστολίθων, Pl.c.st: Μαργαϊκά κροκαλοπαγή, δα: Ηφαιστίτες, ο 1 : Οφιόλιθοι, Ji-m.k 1 : Ασβεστόλιθοι, Τis.k: Ασβεστόλιθοι, δολομίτες. Χάρτης 2.2: Αποτύπωση των γεωλογικών σχηματισμών στην περιοχή των Αγίων Θεοδώρων (από φύλλο χάρτη του ΙΓΜΕ), όπου πραγματοποιήθηκε δειγματοληψία σε τέσσερις (4) θέσεις. 8

22 2.4. ΠΕΡΙΟΧΗ ΣΧΙΝΟΥ KOΡΙΝΘΙΑΣ Γεωτεκτονικά, η περιοχή δειγματοληψίας ανήκει στην Βοιωτική Ενότητα, θα πρέπει να σημειωθεί ότι αποτελεί μια ενότητα της Υποπελαγονικής και όχι μια ανεξάρτητη ζώνη, καθώς η Υποπελαγονική αντιπροσωπεύει το χώρο μιας ωκεάνιας λεκάνης από όπου προήλθαν οι οφιόλιθοι ή το ηπειρωτικό περιθώριο πάνω στο οποίο τοποθετήθηκαν με επώθηση οι οφιόλιθοι και τα ωκεάνια ιζήματα (Μουντράκης, 1983). Η στρωματογραφική διάρθρωση της συγκεκριμένης περιοχής από τα νεότερα προς τα παλαιότερα φαίνεται στο Σχήμα 2.5, σύμφωνα με το γεωλογικό χάρτη του ΙΓΜΕ κλίμακας 1: (Φύλλο Καπαρέλλιον, έκδοσης ). Από τη ζώνη αυτή έχουν ληφθεί δείγματα από μια θέση ΣΧΙ2 (Χάρτης 2.3) και συγκεκριμένα ο σχηματισμός που μελετάται είναι ο περιδοτίτης, ο οποίος είναι έντονα σερπεντιωμένος κατά τόπους, ηλικίας Ανώτερου Δογγέριου-Μέσου Μαλμίου. Στη στήλη που ακολουθεί σημειώνεται και η στρωματογραφική θέση από την οποία έχει ληφθεί δείγμα. ΣΧΙ2 Βοιωτική Ενότητα Σχήμα 2.5: Τροποποιημένη στρωματογραφική στήλη της Βοιωτικής ενότητας, σύμφωνα με το γεωλογικό χάρτη του ΙΓΜΕ κλίμακας 1: (Φύλλο Καπαρέλλιον). Σημειώνονται οι κωδικοί των θέσεων από τις οποίες έχουν ληφθεί δείγματα από την στρωματογραφική στήλη αυτής της ζώνης. 9

23 al ii : Αλλουβιακές αποθέσεις, cd: Άμμοι ακτών, H.cs I : Σύγχρονα πλευρικά κορήματα, Pt.cs II : Κώνοι κορημάτων, Pt I : Ποταμοχερσααίες αποθέσεις, Pl.m.st.c: Μάργες,Ψαμμίτες, Αμμούχες Μάργες, Κροκαλοπαγή, fb: Βοιωτικός Φλύσχης, Jms,sh: Σχιστοκερατολιθική διάπλαση, ο ΙΙ : Υπερβασικά πετρώματα, Ji-m.k: Ασβεστόλιθοι, T-.Jik.d : Ασβεστόλιθοι, Δολομίτες. Χάρτης 2.3: Αποτύπωση των γεωλογικών σχηματισμών στην περιοχή Σχίνος (από φύλλο χάρτη του ΙΓΜΕ), όπου λήφθηκε δείγμα από μία (1) θέση. 10

24 Σύμφωνα, με τα παραπάνω λήφθηκαν δείγματα από τρεις περιοχές και συγκεκριμένα από δεκατέσσερις (14) θέσεις δειγματοληψίας. Στον Πίνακα 2.1 παρατίθενται οι κωδικοί των θέσεων δειγματοληψίας, η γεωτεκτονική ζώνη, το φύλλο γεωλογικού χάρτη του ΙΓΜΕ κλίμακας 1: στο οποίο ανήκουν, οι ακριβείς συντεταγμένες της θέσης στο σύστημα προβολής ΕΓΣΑ 87, ο λιθολογικός τύπος και η ηλικία του σχηματισμού. Πίνακας 2.1: Καταγραφή των δεκατεσσάρων (14) θέσεων δειγματοληψίας, όπου παρουσιάζονται τα γενικά χαρακτηριστικά αυτών. α/α Κωδικός Θέσης Γεωτεκτονική Ζώνη Φύλλο Χάρτη ΙΓΜΕ (1:50.000) Λιθολογικός Τύπος Ηλικία Σχηματισμού Χ Υ 1 ΑΓΘ1 Υποπελαγονική Σοφικόν Δακίτης Πλειόκαινο 2 ΑΓΘ2 Υποπελαγονική Σοφικόν Δακίτης Πλειόκαινο 3 ΑΓΘ3 Υποπελαγονική Σοφικόν Δακίτης Πλειόκαινο 4 ΑΓΘ4 Υποπελαγονική Σοφικόν Δακίτης Πλειόκαινο 5 ΣΧΙ2 Βοιωτίας Καπαρέλλιον Περιδοτίτης 6 Γ7 Πελαγονική Φλώρινα Γρανίτης 7 Γ12 Πελαγονική Φλώρινα Γρανίτης 8 Γ13 (7-7.70m) Γ13 (17.0m) Πελαγονική Φλώρινα Γρανίτης Πελαγονική Φλώρινα 9 Γ14 Πελαγονική Φλώρινα Γρανίτης 10 Γ19 Πελαγονική Φλώρινα Γρανίτης 11 Γ30 Πελαγονική Φλώρινα Γνευσιος 12 Γ31 Πελαγονική Φλώρινα Γνεύσιος 13 Γ32 Πελαγονική Φλώρινα Γρανιτογνευσιος Γρανιτογνεύσιος 14 ΠΙΣ Πελαγονική Φλώρινα Γνεύσιος Ανώτερο Δογγέριο- Μέσο Μάλμιο Άνω Λιθανθρακοφόρο Άνω Λιθανθρακοφόρο Άνω Λιθανθρακοφόρο Άνω Λιθανθρακοφόρο Άνω Λιθανθρακοφόρο Άνω Λιθανθρακοφόρο Άνω Λιθανθρακοφόρο Άνω Λιθανθρακοφόρο Άνω Λιθανθρακοφόρο Άνω Λιθανθρακοφόρο 11

25 3. Διαμόρφωση δειγμάτων και Εργαστηριακές δοκιμές 3. ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ ΔΕΙΓΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΔΟΚΙΜΕΣ 3.1. ΓΕΝΙΚΑ Σκοπός της δειγματοληψίας είναι η απόληψη και διαμόρφωση ομογενών δειγμάτων από τα γεωλογικά υλικά, κατάλληλων για τις δοκιμές που ορίζονται με βάση τις αντίστοιχες προδιαγραφές και ταυτόχρονα αντιπροσωπευτικών δειγμάτων του σχηματισμού από τον οποίο ελήφθησαν. Η δειγματοληψία έγινε με τέτοιο τρόπο ώστε το δείγμα να είναι αντιπροσωπευτικό του σχηματισμού από τον οποίο προέρχεται. Καθώς, τα δείγματα θα χρησιμοποιηθούν για τον προσδιορισμό των φυσικών και μηχανικών ιδιοτήτων του ακέραιου πετρώματος, το δείγμα έπρεπε να είναι κατά το δυνατόν υγιές, χωρίς εμφανή σημεία αποσάθρωσης και χωρίς ασυνέχειες ΔΕΙΓΜΑΤΑ ΜΕΓΑΛΩΝ ΔΙΑΣΤΑΣΕΩΝ Η δειγματοληψία έγινε κυρίως σε επιφανειακές εμφανίσεις πετρώματος, γι αυτό το λόγο δόθηκε έμφαση στην αντιπροσωπευτικότητα του δείγματος ως προς το σχηματισμό από τον οποίο προέρχεται. Έτσι, όπου κρίθηκε απαραίτητο και κυρίως όπου η εμφάνιση του εν λόγω σχηματισμού παρουσίαζε σημαντική διαφοροποίηση σε όλη της την έκταση, ελήφθησαν περισσότερα από ένα δείγματα (Φωτογραφία 3.1). Τα δείγματα αποκολλήθηκαν από τη βραχομάζα σε μορφή κύβου διαστάσεων τουλάχιστον 40 x 30 cm (block samples). Φωτογραφία 3.1: Χαρακτηριστική άποψη των πρανών από τα οποία λήφθηκαν δείγματα (Άγιοι Θεόδωροι & Σχίνος Κορινθίας), στην φωτογραφία διακρίνονται τα δείγματα μεγάλων διαστάσεων (block samples) που αποκολλήθηκαν από την βραχομάζα. Από κάθε δείγμα μεγάλων διαστάσεων (Φωτογραφία 3.2), διαμορφώθηκαν κατά μέσο όρο πέντε έως έξι (5-6) δοκίμια για τον εργαστηριακό προσδιορισμό των φυσικών και μηχανικών παραμέτρων του βραχώδους υλικού (Φωτογραφία 3.3). 12

26 Φωτογραφία 3.2: Δείγματα μεγάλων διαστάσεων, μετά από την διάτρηση με εργαστηριακό αδαμαντοτρύπανο (απλή καροταρία). Φωτογραφία 3.3: Κυλινδρικά δοκιμία, στα οποία εκτελέστηκαν εργαστηριακές δοκιμές για τον προσδιορισμό των φυσικοχημικών τους ιδιοτήτων. Τα κυλινδρικά δοκίμια ελήφθησαν στο Εργαστήριο Τεχνικής Γεωλογίας του Πανεπιστημίου Πατρών με εργαστηριακό αδαμαντοτρύπανο (απλή καροταρία) που είναι εφοδιασμένο με ειδικό κοπτικό άκρο λεπτού τοιχώματος με διαμάντια (Φωτογραφία 3.4). Εσωτερικά από το αδαμαντοτρύπανο διέρχεται νερό για την απομάκρυνση των θραυσμάτων πετρώματος και για τη ψύξη του κοπτικού άκρου. Φωτογραφία 3.4: Εργαστηριακό αδαμαντοτρύπανο για την διαμόρφωση κυλινδρικών δοκιμίων πετρώματος. Από τη διάτρηση του κάθε δείγματος προέκυψαν κατά μέσο όρο πέντε έως έξι (5-6) δοκίμια τα οποία, αφού ελέγχθηκαν για την απουσία μικρορωγμών, αποκόπηκαν στα άκρα με αδαμαντοτροχό σε κατάλληλα μήκη για την εκτέλεση της προβλεπόμενης εργαστηριακής δοκιμής. Στη συνέχεια έγινε λείανση των πλευρών με ειδική συσκευή λείανσης (Φωτογραφία 3.5) έτσι ώστε οι βάσεις του δοκιμίου να είναι τελείως παράλληλες μεταξύ τους και κάθετες προς το μεγάλο άξονα του δοκιμίου. Η παραπάνω διαδικασία πραγματοποιήθηκε στο Εργαστήριο Τεχνικής Γεωλογίας του Πανεπιστημίου Πατρών. 13 Φωτογραφία 3.5: Δίσκος λείανσης βάσεων κυλινδρικών δοκιμίων πετρώματος.

27 Σε κάθε δείγμα που προέκυψε δόθηκε ονομασία με βάση το πρόθεμα της περιοχής όπου πάρθηκε το δείγμα, δίνοντας αύξουσα αρίθμηση στα δείγματα που προέρχονται από την ίδια θέση δειγματοληψίας. Μετά την ολοκλήρωση της διαμόρφωσης των δειγμάτων ακολούθησε στο εργαστήριο η εκτέλεση των εργαστηριακών δοκιμών ΔΕΙΓΜΑΤΑ ΑΠΟ ΔΕΙΓΜΑΤΟΛΗΠΤΙΚΕΣ ΓΕΩΤΡΗΣΕΙΣ Τα δείγματα από την περιοχή της Φλώρινας, προέρχονται από τις δειγματοληπτικές γεωτρήσεις που έγιναν στα πλαίσια της γεωτεχνικής μελέτης θεμελίωσης των ανεμογεννητριών (Αιολικό Πάρκο) στο Ανθοβούνι. Τα βραχώδη δείγματα πάρθηκαν με δειγματολήπτη διπλού τοιχώματος (Φωτογραφία 3.6) με κοπτικό άκρο διαμάντι [Γεωτεχνική Μελέτη για τη θεμελίωση Αιολικού Πάρκου (στη θέση Τούμπα Ανθοβούνι) Κάτω Κλεινών Νομού Φλώρινας, της Άνεμος Μακεδονίας]. Φωτογραφία 3.6: Δειγματοληπτικό γεωτρύπανο στην περιοχή-θέση μελέτης. Στη συνέχεια, τα δείγματα τοποθετήθηκαν σε ειδικά ξύλινα κιβώτια (Φωτογραφία 3.7), που έφεραν συνοπτικά στοιχεία του περιεχομένου τους (τίτλος του έργου, ονομασία της γεώτρησης, ανώτερο και κατώτερο βάθος του περιεχομένου δείγματος, αύξοντα αριθμό κιβωτίου), όπου μεταφέρθηκαν στο εργαστήριο για την εκτέλεση των εργαστηριακών δοκιμών που απαιτούνται για τον προσδιορισμό των φυσικών και μηχανικών χαρακτηριστικών τους. Φωτογραφία 3.7: Συλλεχθέντα δοκιμία από τις ευρενητικές γεωτρήσεις που πραγματοποιήθηκαν στα πλαίσια της Γεωτεχνικής Μελέτης για το Αιολικό Πάρκο (στη θέση Τούμπα Ανθοβούνι) Κάτω Κλεινών Νομού Φλώρινας. 14

28 3.4. ΛΙΘΟΛΟΓΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΔΕΙΓΜΑΤΩΝ Για τη γεωλογική περιγραφή και την πετρογραφική ταξινόμηση του βραχώδους υλικού καθορίζονται συγκεκριμένοι δείκτες οι οποίοι είναι: α) ο λιθολογικός τύπος, β) το χρώμα, γ) το μέγεθος των κόκκων του υλικού, δ) η δομή και ο ιστός και ε) ο βαθμός αποσάθρωσης και εξαλλοίωσης του υλικού. Ο προσδιορισμός των παραπάνω ιδιοτήτων συντελεί στο να σχηματιστεί μία πλήρης εικόνα ως προς το είδος, τη λιθολογία και τη σύσταση του βραχώδους υλικού. Στην παρούσα εργασία εξετάστηκαν κατά κύριο λόγο μαγματικά πετρώματα (γρανίτης, δακίτης και περιδοτίτης) και κάποια μεταμορφωμένα (γνεύσιοι-γρανιτογνεύσιοι). Στη συνέχεια, παρατίθενται πλήρης λιθολογική περιγραφή του κάθε σχηματισμού που μελετήθηκε, δίνοντας για κάθε δείγμα αντιπροσωπευτική φωτογραφία με τα βασικά χαρακτηριστικά του. Γρανίτης Φλώρινας: Ανήκει στην κατηγορία των μαγματικών πετρωμάτων και πρόκειται για πλουτώνιο πέτρωμα, (από Χατζηπαναγιώτου, 2005). Πρόκειται για ολοκρυσταλλικά, ανδρόκοκκα πετρώματα, λευκότεφρου έως υπότεφρου χρώματος (Φωτογραφία 3.8 και 3.9). Έχει ως ουσιώδη συστατικά αλκαλιούχους αστρίους (μικροκλινής, ορθόκλαστο, αλβίτης), χαλαζία, πλαγιόκλαστα, βιοτίτη και πράσινη κεροστίλβη. Ως επουσιώδη υπάρχουν μοσχοβίτη, επίδοτο, τιτανίτης, απατίτης, ζιρκόνιο, χλωρίτης και σερικίτης. Χαρακτηρίζεται ελαφρά έως μέτρια αποσαθρωμένο και οι εξαλλοιώσεις που παρατηρούνται είναι περθιτίωση των καλλιούχων αστρίων, ασθενής έως ισχυρή εξαλλοίωση πλαγιοκλάστων σε σερικίτη ή επίδοτο και τεκτονική παραμόρφωση των ορυκτολογικών συστατικών που εκδηλώνεται με διακλάσεις και δημιουργία λεπτόκοκκου χαλαζία και βιοτίτη. Δείγμα από την γεώτρηση Γ7, πρόκειται για λευκότεφρο υψηλής αντοχής,κρυσταλλικό, χονδρόκοκκο γρανίτη, όσον αφορά την αποσάθρωση χαρακτηρίζεται μέτρια έως τοπικά πολύ αποσαθρωμένος. Δείγμα από την γεώτρηση Γ12, πρόκειται για λευκότεφρο, υψηλής αντοχής, μεσοκρυσταλλικό γρανίτη, ελαφρά αποσαθρωμένο. Φωτογραφία 3.8: Αντιπροσωπευτικά δοκιμία γρανίτη Φλώρινας από τις γεωτρήσεις Γ7 και Γ12, παραθέτοντας τα βασικά χαρακτηριστικά τους. 15

29 Δείγμα από την γεώτρηση Γ13 (7-7,70) m, πρόκειται για λευκότεφρο υψηλής αντοχής, κρυσταλλικό, μεσόκοκκο γρανίτη, χαρακτηρίζεται ως ελαφρά αποσαθρωμένο. Δείγμα από την γεώτρηση Γ14 (14-14,70) m, πρόκειται για τεφρό, μέσης αντοχής κρυσταλλικό, μεσόκοκκο γρανίτη, χαρακτηρίζεται ως ελαφρά αποσαθρωμένο. Δείγμα από την γεώτρηση Γ19, λευκότεφρος, υψηλής αντοχής, μεσοκρυσταλλικό, γρανίτη, χαρακτηρίζεται ως υγιές. Φωτογραφία 3.9: Αντιπροσωπευτικά δοκιμία γρανίτη Φλώρινας από τις γεωτρήσεις Γ13, Γ14 και Γ19, παραθέτοντας τα βασικά χαρακτηριστικά τους. Γρανιτογνεύσιος: Ανήκει στην κατηγορία των μεταμορφωμένων πετρωμάτων που προήλθαν από την μεταμόρφωση των μαγματικών. Έχουν γνευσιακή έως σχιστοποιημένη υφή και πορφυροκατακλαστικό έως βλαστομυλονιτικό ιστό (από Χατζηπαναγίωτου 2005). Αποτελείται από χαλαζία, αλκαλικούς αστρίους, όξινα πλαγιόκλαστα και σερικίτη ενώ ως επουσιώδη συμμετέχουν μοσχοβίτης, βιοτίτης αποχρωματισμένος, απατίτης, τίτανίτης, επίδοτο κ.α. Εκτός από την περθιτίωση των αλκαλικών αστρίων και την εξαλλοίωση των πρωτογενών ορυκτών, υπάρχουν στοιχεία έντονης τεκτονικής παραμόρφωσης και κυρίως ένας έντονος και γραμμικός προσανατολισμός των φυλλοπυριτικών ορυκτών, στον οποίο οφείλεται η χαρακτηριστική σχιστότητα στο πέτρωμα. Χαρακτηρίζεται ως ελαφρά αποχρωματισμένος και μέτρια εξαλλοιωμένος (Φωτογραφία 3.10). 16

30 Δείγμα από την γεώτρηση Γ13 (17,0) m, λευκότεφρος, μεσοκρυσταλλικός, γρανίτογνεύσιος, χαρακτηρίζεται ως ελαφρά αποσαθρωμένος. Δείγμα από την γεώτρηση Γ32, λευκότεφρος, υψηλής αντοχής, κρυσταλλικά μεσόκοκκος γρανιτογνεύσιος, χαρακτηρίζεται ως ελαφρά αποσαθρωμένος. Φωτογραφία 3.10: Αντιπροσωπευτικά δοκιμία γρανιτογνεύσιου από τις γεωτρήσεις Γ13 και Γ32, παραθέτοντας τα βασικά χαρακτηριστικά τους. Γνεύσιος: Ανήκει στη κατηγορία των μεταμορφωμένων πετρωμάτων. Χαρακτηρίζεται από γρανοβλαστικό-πορφυροειδή έως οφθαλμώδη ιστό είναι σχιστοποιημένος και συνίσταται από χαλαζία, αστρίους, μοσχοβίτη και σε μικρότερο ποσοστό περιέχει επίδοτο, χλωριτιωμένο βιοτίτη, τιτανίτη, ζιρκονίο και αδιαφανή μεταλλικά ορυκτά (Φωτογραφία 3.11). Έχουν εμφανή σχιστότητα και χαρακτηρίζονται ως ελαφρά αποχρωματισμένοι και μέτρια θρυμματισμένοι. Δείγμα από την γεώτρηση Γ30, τεφρός, μέσης αντοχής, γνεύσιος, χαρακτηρίζεται ως μέτρια αποσαθρωμένος. Δείγμα από την γεώτρηση Γ31, τεφρός γνεύσιος, χαρακτηρίζεται ως μέτρια αποσαθρωμένος κατά θέσεις έντονα κερματισμένος. Φωτογραφία 3.11: Αντιπροσωπευτικά δοκιμία γνεύσιου από τις γεωτρήσεις Γ30 και Γ31, παραθέτοντας τα βασικά χαρακτηριστικά τους. 17

31 Δακίτης: Πρόκειται για βιοτιτικούς δακίτες με κεροστίλβη, ανήκουν στην κατηγορία των μαγματικών και συγκεκριμένα στα ηφαιστειακά. Κατά κύριο λόγο περιέχει φαινοκρυστάλλους χαλαζία, πλαγιόκλαστα και αλκαλικούς αστρίους (Φωτογραφία 3.12). Πέτρωμα τέφρου έως καστανότεφρου χρώματος με μεγάλους φαινοκρυστάλλους πλαγιοκλάστων και χαλαζία που περιβάλλονται από στιφρό πυριτικο υλικό. Τα φεμικά συστατικά που συμμετέχουν είναι κυρίως ο βιοτίτης και σε μικρότερο ποσοστό η πράσινη κεροστίλβη. Από πλευράς αποσάθρωσης χαρακτηρίζεται ως μέτρια αποσαθρωμένο. Δείγματα δακίτη, τεφρού έως καστονότεφρου χρώματος, χαμηλής έως μέσης αντοχής, μέτρια αποσαθρωμένο. Φωτογραφία 3.12: Αντιπροσωπευτικά δοκιμία δακίτη, παραθέτοντας τα βασικά χαρακτηριστικά τους. Περιδοτίτης: Ανήκει στα μαγματικά στην κατηγορία των υπερβασικών πετρωμάτων. Πρόκειται για ολομελανοκρατικό πέτρωμα και περιέχει φεμικά συστατικά κυρίως ολιβίνη με κεροστίλβη, είναι σαπωνοειδείς στην αφή και έντονα σερπεντιωμένος κατά τόπους (Φωτογραφία 3.13). Όσον αφορά την αποσάθρωση χαρακτηρίζεται ως μέτρια αποσαθρωμένο. Δείγματα περιδοτίτη, ολομελανοκρατικό πέτρωμα, μέσης έως υψηλής αντοχής, μέτρια αποσαθρωμένο Φωτογραφία 3.13: Αντιπροσωπευτικά δοκιμία περιδοτίτη, παραθέτοντας τα βασικά χαρακτηριστικά τους. 18

32 3.5. ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΔΟΚΙΜΕΣ ΒΡΑΧΩΔΩΝ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΩΝ ΓΕΝΙΚΑ Η εκτέλεση των εργαστηριακών δοκιμών Βραχομηχανικής έχει σαν σκοπό: Την απόκτηση τις βασικής πληροφόρησης σχετικά με τις φυσικές ιδιότητες και την μηχανική συμπεριφορά του ακέραιου πετρώματος. Τη γεωτεχνική ταξινόμηση και το χαρακτηρισμό του βραχώδους υλικού με βάση τους διάφορους δείκτες ταξινόμησης. Την εκτίμηση των παραμέτρων που μπορούν να χρησιμοποιηθούν άμεσα στο σχεδιασμό των διάφορων τεχνικών έργων στο πέτρωμα. Οι σπουδαιότερες και συχνότερα εκτελούμενες εργαστηριακές δοκιμές Βραχομηχανικής φαίνονται στον Πίνακα 3.1 (ΚΟΥΚΗΣ και ΣΑΜΠΑΤΑΚΑΚΗΣ, 2002). Πίνακας 3.1: Σπουδαιότερες και συχνά εκτελούμενες κλασσικές εργαστηριακές δοκιμές Βραχομηχανικής. Δοκιμές Ταξινόμησης (Index Tests) Δοκιμές Σχεδιασμού ( Design Tests) Φυσική υγρασία (Water content) Πορώδες (Porosity) Πυκνότητα (Density) Δείκτης κενών ( Void index) Γρήγορη απορρόφηση (Quick absorption) Ανθεκτικότητα-Χαλάρωση (Slake-Durability) Ταχύτητα διάδοσης υπερήχων Σκληρότητα (Hardness)- (Schmidt rebound) Αντοχή σε σημειακή φόρτιση (Point load strength index) Αντοχή σε μονοαξονική θλίψη (Uniaxial compressive strength) Παραμορφωσιμότητα (Deformability) Αντοχή σε τριαξονική θλίψη (Triaxial strength) Aντοχή σε εφελκυσμό (Τensile strength) Διάτμηση ασυνεχειών (Shear strength) Φυσικές Παράμετροι Δυναμικές Παράμετροι Παράμετροι Αντοχής Ο συνολικός αριθμός των δειγμάτων που διαμορφώθηκαν ήταν 79 κυλινδρικά δοκίμια. Συγκεκριμένα, λήφθηκαν: Από την περιοχή της Κορινθίας μεγάλων διαστάσεων (α) δείγματα δακίτη από τέσσερις (4) θέσεις (ΑΓΘ1, ΑΓΘ2, ΑΓΘ3, ΑΓΘ4), όπου ανήκουν στην Υποπελαγονική ζώνη και (β) δείγματα περιδοτίτη από μια (1) θέση (ΣΧΙ2), τα οποία ανήκουν στην ενότητα Βοιωτίας. Ενώ, από τις ευρενητικές γεωτρήσεις της Φλώρινας, μελετηθήκαν δείγματα από εννέα (9) διαφορετικές γεωτρήσεις (Γ7, Γ12, Γ13, Γ14, Γ19, Γ30, Γ31,ΠΙΣ και Γ32), αφού πρώτα διαμορφώθηκαν κυλινδρικά δοκιμία στα κατάλληλα μήκη για την εκτέλεση των προβλεπόμενων εργαστηριακών δοκιμών. 19

33 Συγκεκριμένα, πρόκειται για δείγματα γρανίτη-γρανιτογνεύσιου που ανήκουν στην Πελαγονική ζώνη. Από τις γεώτρηση Γ7 προέκυψε ένα (1) δοκίμιο (Γ7 Α), ενώ από την γεώτρηση Γ12 διαμορφώθηκαν δύο (2) δοκιμία (Γ12 Α και Γ12). Από την γεώτρηση Γ13 εξετάστηκαν δείγματα από δύο διαφορετικά βάθη, από το βάθος των m διαμορφώθηκαν έξι (6) δοκίμια (Γ13 Α, Γ13 Β, Γ13 Γ, Γ13 Δ, Γ13 ΣΤ, Γ13 Ζ) και από το βάθος των 17.0 m προέκυψαν έξι (6) δοκιμία (Γ13 Α, Γ13 Β, Γ13 Γ, Γ13 Δ, Γ13 Ε, Γ13 ΣΤ). Από την γεώτρηση Γ19 διαμορφώθηκαν τρία (3) δοκιμία (Γ19 Α, Γ19 Β, Γ19Γ). Η γεώτρηση Γ14 έδωσε πέντε (5) δοκιμία (Γ14 Α, Γ14 Β, Γ14 Γ, Γ14 Δ, Γ14 Ε) σε βάθος m και ένα (1) δοκίμιο (Γ14 ΣΤ) σε βάθος m. Στη συνέχεια, προέκυψαν έξι (6) δοκιμία από την γεώτρηση Γ30 (Γ30 Α, Γ30 Β, Γ30 Γ, Γ30 Δ, Γ30 Ε, Γ30 ΣΤ). Η γεώτρηση Γ31 έδωσε δύο (2) δοκίμια (Γ31 Α, Γ31 Β). Τέλος, από την γεώτρηση Γ32 διαμορφώθηκαν δύο (2) δοκίμια (Γ32 Α, Γ32 Β), ενώ από την γεώτρηση ΠΙΣ προέκυψαν τρία (3) δοκίμια (ΠΙΣΑ,ΠΙΣΒ,ΠΙΣΓ) ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΕΚΠΟΝΗΣΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΩΝ ΔΟΚΙΜΩΝ ΒΡΑΧΟΜΗΧΑΝΙΚΗΣ Οι εργαστηριακές δοκιμές Βραχομηχανικής είναι επακριβώς και σαφώς προδιαγραμμένες σε κανονισμούς και οδηγίες οι πιο σημαντικοί των οποίων είναι της I.S.R.M (Διεθνής Ένωση Βραχομηχανικής), A.S.T.M (Αμερικάνικη Ένωση Δοκιμών και Υλικών), B.S (Βρετανικά Πρότυπα) και οι αντίστοιχες προδιαγραφές του ΥΠΕΧΩΔΕ (Ε103-84). Ο μηχανολογικός εξοπλισμός που χρησιμοποιείται πρέπει να είναι διακριβωμένος και η εκτέλεση των δοκιμών να γίνεται σύμφωνα με τις προδιαγραφές και τα προβλεπόμενα από τα πιστοποιητικά ποιότητας. Οι προδιαγραφές των δοκιμών που εκπονήθηκαν στην παρούσα διατριβή και πραγματοποιήθηκαν στο Εργαστήριο Τεχνικής Γεωλογίας του Πανεπιστημίου Πατρών αναφέρονται στον Πίνακα 3.2. Αρχικά, πραγματοποιήθηκαν οι δοκιμές για τον προσδιορισμό των φυσικών και δυναμικών ιδιοτήτων για κάθε βραχώδες δοκίμιο και στη συνέχεια ακολούθησαν οι καταστροφικές εργαστηριακές δοκιμές (προσδιορισμός μηχανικών ιδιοτήτων). Πίνακας 3.2: Εργαστηριακές δοκιμές Βραχομηχανικής και προδιαγραφές αυτών. Προσδιορισμός πορώδους και πυκνότητας Ε103-84,ISRM 1981,ASTM D Προσδιορισμός ταχύτητας διάδοσης υπερήχων ISRM 1981, ASTM D Προσδιορισμός σκληρότητας με τη σφύρα Schmidt (τύπου L) E103-84, ISRM1981 Προσδιορισμός αντοχής σε σημειακή φόρτιση E103-84, ISRM 1985 Προσδιορισμός αντοχής σε μονοαξονική θλίψη E103-84, ISRM 1981, ASTM D Προσδιορισμός αντοχής σε μονοαξονική θλίψη με μέτρηση και προσδιορισμό Ε και ν E103-84,ISRM1981, ASTM D Προσδιορισμός αντοχής σε τριαξονική θλίψη E103-84,ISRM 1981, ASTM D

34 Στη συνέχεια αναφέρονται οι εργαστηριακές δοκιμές που πραγματοποιηθήκαν με σκοπό τον προσδιορισμό και τη σύγκριση τόσο των φυσικών και δυναμικών τους ιδιοτήτων όσο και των μηχανικών τους παραμέτρων, επίσης δίνονται κάποια τεχνικά χαρακτηριστικά σχετικά με τον εξοπλισμό που χρησιμοποιήθηκε από το Εργαστήριο Τεχνικής Γεωλογίας του Πανεπιστημίου Πατρών. Οι προδιαγραφές εκτέλεσης των παραπάνω εργαστηριακών δοκιμών αναφέρονται στο βιβλίο «Τεχνική Γεωλογία» (ΚΟΥΚΗΣ και ΣΑΜΠΑΤΑΚΑΚΗΣ, 2002) ΦΥΣΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ α) Προσδιορισμός πορώδους, πυκνότητας και λόγου κενών. Με τη μέθοδο αυτή προσδιορίζονται οι παραπάνω παράμετροι με τη χρήση μικρομέτρου και συσκευής κενού (Φωτογραφία 3.14). Για την εκτέλεση της δοκιμής απαιτείται ο παρακάτω εξοπλισμός: Συσκευή δημιουργίας κενού της τάξης των 800 Pa, Μικρόμετρο (παχύμετρο) ακριβείας 0,1mm, Φούρνος που να διατηρεί σταθερή θερμοκρασία στους 105±5οC, Ζυγός ακριβείας 0,01gr. Φωτογραφία 3.14: Διάταξη για τον κορεσμό των κυλινδρικών βραχωδών δοκιμίων. β) Προσδιορισμός του δείκτη κενών (I ν ) με την τεχνική της γρήγορης απορρόφησης. Για την εκτέλεση της δοκιμής, τα δείγματα τοποθετούνται σε ένα δοχείο με νερό για μια ώρα μέχρι να κορεστούν. Ο δείκτης προκύπτει από την μάζα του κορεσμένου βραχώδους δοκιμίου προς την αρχική του ξηρή μάζα. 21

35 ΔΥΝΑΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ α) Προσδιορισμός της ταχύτητας των υπερήχων κυμάτων διαμέσου βραχωδών δοκιμίων. Σκοπός της δοκιμής είναι ο προσδιορισμός των ταχυτήτων V p καιv s των κυμάτων των υπερήχων μέσα στο βραχώδες υλικό. Στη παρούσα εργασία εκτιμήθηκε μόνο η ταχύτητα των V p (διαμήκων κυμάτων). Για τη δοκιμή απαιτείται: Σύστημα παραγωγής κυμάτων υπερήχων γνωστής συχνότητας (περίπου 50kHz), Δύο πιεζοηλεκτρικούς μετατροπείς που τοποθετούνται σε επαφή με τις δύο βάσεις του κυλινδρικού δοκιμίου, για την εκπομπή και λήψη των κυμάτων αντίστοιχα, Παλμογράφος αποτύπωσης της κυματομορφής, Γράσο Συσκευή φόρτισης (πρέσα). Η διάταξη που χρησιμοποιήθηκε φαίνεται στην Φωτογραφία Φωτογραφία 3.15: Συσκευή προσδιορισμού των ταχυτήτων V p των υπερήχων κυμάτων μέσα σε βραχώδες υλικό. Στη συγκεκριμένη εικόνα η δοκιμή εκτελείται σε δείγμα σερπεντιωμένου περιδοτίτη και σε δείγμα γρανίτη ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ α) Προσδιορισμός σκληρότητας βραχώδους υλικού με τη χρήση της σφύρας Schmidt. Η δοκιμή έχει σαν σκοπό τον καθορισμό της σκληρότητας δειγμάτων πετρώματος (Φωτογραφία 3.16), καθώς επίσης είναι δυνατή η εκτίμηση της αντοχής τους σε ανεμπόδιστη θλίψη. Για την εκτέλεση της δοκιμής απαιτείται: σφύρα αναπήδησης Schmidt τύπου L (ενέργεια κρούσης 0.74 N), χαλύβδινη βάση διατομής V και μάζας μεγαλύτερης των 20 kg για τη συγκράτηση του δείγματος. 22

36 Φωτογραφία 3.16: Εκτέλεση δοκιμής σκληρότητας πετρώματος με τη χρήση της σφύρας Schmidt τύπου L. β) Προσδιορισμός της αντοχής σε σημειακή φόρτιση βραχώδους δοκιμίου. Η δοκιμή έχει σαν σκοπό την ταξινόμηση του ακέραιου πετρώματος από πλευράς αντοχής, καθώς και τον έμμεσο προσδιορισμό της αντοχής σε ανεμπόδιστη θλίψη (Φωτογραφία 3.17). Φωτογραφία 3.17: Λεπτομέρεια από συσκευή σημειακής φόρτισης (εφαρμογή στο βραχώδες δοκίμιο αντιδιαμετρικά ασκούμενης δύναμης από τα κωνικά άκρα). Η συσκευή σημειακής φόρτισης απεικονίζεται στην Φωτογραφία

37 Φωτογραφία 3.18: Διαμετρική δοκιμή προσδιορισμού του δείκτη σημειακής φόρτισης. γ) Προσδιορισμός της αντοχής σε μονοαξονική θλίψη με σύγχρονη μέτρηση και προσδιορισμό του μέτρου ελαστικότητας (Ε) και τoυ λόγου Poisson (v). Για την εκτέλεση της δοκιμής χρησιμοποιήθηκε μηχανή φόρτισης για την επιβολή και μέτρηση του αξονικού φορτίου της WYKEHAM FARRANCE. Για τη μέτρηση και την καταγραφή των αξονικών και διαμετρικών παραμορφώσεων χρησιμοποιήθηκαν ηλεκτρονικά μηκυνσιόμετρα LVDT (linear variable differential transformers) της εταιρείας MaTest, όπου καταγράφονταν οι αξονικές και διαμετρικές παραμορφώσεις. Η διάταξη για την μέτρηση της παραμόρφωσης του βραχώδους δοκιμίου απεικονίζεται στην Φωτογραφία 3.19, ενώ το σύστημα μέτρησης και καταγραφής των αξονικών και πλευρικών παραμορφώσεων που αποτελείται από τα ηλεκτρονικά μηκυνσιόμετρα, τον καταγραφέα και έναν ηλεκτρονικό υπολογιστή φαίνεται στην Φωτογραφία Φωτογραφία 3.19: Προσδιορισμός της αντοχής του βραχώδους υλικού σε μοναξονική θλίψη με σύγχρονο προσδιορισμό της παραμορφωσιμότητας του βραχώδους υλικού. Φωτογραφία 3.20: Σύστημα μέτρησης και καταγραφής των αξονικών και πλευρικών παραμορφώσεων βραχωδών δοκιμίων. 24

38 δ) Προσδιορισμός της αντοχής σε τριαξονική θλίψη. Για την εκτέλεση της δοκιμής χρησιμοποιήθηκε: Συσκευή φόρτισης για την εφαρμογή, τον έλεγχο και τη μέτρηση του αξονικού φορτίου που εφαρμόζεται στο βραχώδες δοκίμιο, Συσκευή εφαρμογής και μέτρησης της πλευρικής πίεσης η οποία περιλάμβανε μια υδραυλική αντλία για την επιβολή σταθερής πλευρικής πίεσης και τη διατήρηση αυτής με απόκλιση όχι μεγαλύτερη του 2% της επιθυμητής τιμής και μηχανισμό για τη μέτρηση της πλευρικής πίεσης, Τριαξονικό κελί υψηλών πιέσεων (Hoek cell) και ελαστικές μεμβράνες. Επίσης, για την ακριβής εκτέλεση της δοκιμής συνίσταται ο αριθμός των δοκιμίων που εξετάζονται (Φωτογραφία 3.23) να είναι μεγαλύτερος από πέντε. Στη Φωτογραφία 3.21 φαίνεται το κελί Hoek μέσα στο οποίο βρίσκεται το βραχώδες δοκιμίο που περιβάλλεται από εύκαμπτη μεμβράνη, ενώ στη Φωτογραφία 3.22 απεικονίζεται το σύστημα επιβολής της πλευρικής πίεσης. Φωτογραφία 3.21: Τριαξονικό κελί υψηλών πιέσεων, μέσα στο οποίο βρίσκεται το βραχώδες δοκίμιο που περιβάλλεται από εύκαμπτη μεμβράνη. Το κελί έχει τοποθετηθεί στην πρέσα αξονικής φόρτισης. Φωτογραφία 3.22: Σύστημα επιβολής της πλευρικής πίεσης, όπου διακρίνονται τα δύο μανόμετρα υψηλών και χαμηλών πιέσεων, η βαλβίδα ανακούφισης και το κύκλωμα που επιστρέφει το λάδι μέσω του φίλτρου βαρύτητας στη δεξαμενή της χειραντλίας. Φωτογραφία 3.23: Χαρακτηριστική πεντάδα κυλινδρικών δοκιμίων που χρησιμοποιήθηκαν για την εκτέλεση της δοκιμής σε τριαξονική θλίψη. 25

39 4. Αποτελέσματα εργαστηριακής έρευνας Αξιολόγηση Αποτελεσμάτων 4. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗΣ ΕΡΕΥΝΑΣ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ 4.1. ΓΕΝΙΚΑ Όπως προαναφέρθηκε, στα πλαίσια της παρούσας διατριβής εκτελέστηκε πλήθος εργαστηριακών δοκιμών για τον προσδιορισμό των φυσικών, δυναμικών και μηχανικών παραμέτρων του υπό μελέτη βραχώδους υλικού. Παρακάτω παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των εργαστηριακών δοκιμών, ακολουθεί στατιστική επεξεργασία των τιμών που οι αντίστοιχες δοκιμές έδωσαν για τις παραμέτρους των υλικών που εξετάστηκαν στην παρούσα διατριβή και τέλος αξιολογούνται τα αποτελέσματα της έρευνας με τις συσχετίσεις των παραμέτρων όπως αυτές προέκυψαν από τις εργαστηριακές δοκιμές ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΩΝ ΔΟΚΙΜΩΝ Συνολικά εκτελέστηκαν 55 εργαστηριακές δοκιμές για τον προσδιορισμό των φυσικών παραμέτρων, 24 εργαστηριακές δοκιμές για τον προσδιορισμό των δυναμικών παραμέτρων και 78 δοκιμές προσδιορισμού των μηχανικών παραμέτρων του βραχώδους υλικού. Στον Πίνακα 4.1 παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των εργαστηριακών δοκιμών για τον προσδιορισμό των φυσικών, δυναμικών και μηχανικών παραμέτρων των υλικών της διπλωματικής εργασίας. 26

40 Πίνακας 4.1: Συγκεντρωτικός πίνακας με τα αποτελέσματα των εργαστηριακών δοκιμών για τον προσδιορισμό των φυσικών, δυναμικών και μηχανικών παραμέτρων. a/a Θέση Κωδικός n (%) 1 ΑΓΘ1 ΑΓΘ1 2 ΑΓΘ1 ΑΓΘ1 Α 3 ΑΓΘ1 ΑΓΘ1 Β 4 ΑΓΘ1 ΑΓΘ1 Γ 5 ΑΓΘ1 ΑΓΘ1 Δ 6 ΑΓΘ1 ΑΓΘ1 Ε 7 ΑΓΘ1 ΑΓΘ1 Χ 8 ΑΓΘ1 ΑΓΘ 1ΣΤ 9 ΑΓΘ2 ΑΓΘ2 Ζ 10 ΑΓΘ2 ΑΓΘ2 Α 11 ΑΓΘ2 ΑΓΘ2 Β 12 ΑΓΘ2 ΑΓΘ2 Γ 13 ΑΓΘ2 ΑΓΘ2 Δ 14 ΑΓΘ2 ΑΓΘ2 Ε 15 ΑΓΘ2 ΑΓΘ2 ΣΤ 16 ΑΓΘ3 ΑΓΘ3 Α 17 ΑΓΘ3 ΑΓΘ3 Β 18 ΑΓΘ3 ΑΓΘ3 Γ 19 ΑΓΘ3 ΑΓΘ3 Δ 20 ΑΓΘ3 ΑΓΘ3 Ε 21 ΑΓΘ4 ΑΓΘ4 Η 22 ΑΓΘ4 ΑΓΘ4 Α 23 ΑΓΘ4 ΑΓΘ4 Β 24 ΑΓΘ4 ΑΓΘ4 Γ 25 ΑΓΘ4 ΑΓΘ4 Δ 26 ΑΓΘ4 ΑΓΘ4 Ε 27 ΑΓΘ4 ΑΓΘ4 Ζ 28 ΑΓΘ4 ΑΓΘ4 Θ 29 ΣΧΙ 2 ΣΧΙ2 Ζ 30 ΣΧΙ 2 ΣΧΙ2 Α ρd (kn/m 3 ) ρsat (kn/m 3 ) Vp (m/sec) SHV Is(50) (MPa) σc (MPa) Et (GPa) ν σ1 (MPa) σ3 (MPa) mi c (MPa) φ ( ) 27

41 a/a Θέση Κωδικός n (%) 31 ΣΧΙ 2 ΣΧΙ2 Β 32 ΣΧΙ 2 ΣΧΙ2 Γ 33 ΣΧΙ 2 ΣΧΙ2 Δ 34 ΣΧΙ 2 ΣΧΙ2 Ε 35 ΣΧΙ 2 ΣΧΙ2 ΣΤ 36 ΣΧΙ 2 ΣΧΙ2 Ν 37 ΣΧΙ 2 ΣΧΙ2 Ξ 38 ΣΧΙ 2 ΣΧ2 Θ 39 ΣΧΙ 2 ΣΧΙ2 Ι 40 ΣΧΙ 2 ΣΧΙ2 Λ 41 ΣΧΙ 2 ΣΧΙ2 Η 42 ΣΧΙ 2 ΣΧΙ2 Μ 43 ΣΧΙ 2 ΣΧΙ2 Κ 44 ΣΧΙ 2 ΣΧΙ2 Ο 45 ΣΧΙ 2 ΣΧΙ2 Π 46 ΣΧΙ 2 ΣΧΙ2 Ρ 47 Γ 7 Γ7 Α 48 Γ 12 Γ12 Α 49 Γ 12 Γ12 Β (17,90m) 50 Γ13 Γ13 Α (7-7.70)m 51 Γ13 Γ13 Ζ (17.0 m) 52 Γ13 Γ13 Β (7-7.70)m 53 Γ13 Γ13 Γ (7-7.70)m 54 Γ13 Γ13 Δ (7-7.70)m ρd (kn/m 3 ) ρsat (kn/m 3 ) Vp (m/sec) SHV Is(50) (MPa) σc (MPa) Et (GPa) ν σ1 (MPa) σ3 (MPa) mi c (MPa) φ ( ) 28

42 a/a Θέση Κωδικός n (%) 55 Γ13 Γ13 ΣΤ (7-7.70)m 56 Γ13 Γ13 Ε (7-7.70)m 57 Γ13 Γ13 Ζ (17.0 m) 58 Γ13 Γ13 Α (17.0 m) 59 Γ13 Γ13 Β (17.0 m) 60 Γ13 Γ13 Γ (17.0 m) 61 Γ13 Γ13 Δ (17.0 m) 62 Γ13 Γ13 ΣΤ (17.0 m) 63 Γ13 Γ13 Ε (17.0 m) 64 Γ 14 Γ14 Α 65 Γ 14 Γ14 Β 66 Γ 14 Γ14 Γ 67 Γ 14 Γ14 Δ 68 Γ 14 Γ14 Ε 69 Γ 14 Γ14 ΣΤ 70 Γ 14 Γ14 Ζ (5,20m) 71 Γ 19 Γ19(9,00m) 72 Γ 19 Γ19 Α 73 Γ 19 Γ19 Β 74 Γ 19 Γ19 Γ 75 Γ 19 Γ19 Δ ρd (kn/m 3 ) ρsat (kn/m 3 ) Vp (m/sec) SHV Is(50) (MPa) σc (MPa) Et (GPa) ν σ1 (MPa) σ3 (MPa) mi c (MPa) φ ( ) 29

43 a/a Θέση Κωδικός n (%) 76 Γ 30 Γ30 Α 77 Γ 30 Γ30 Β 78 Γ 30 Γ30 Γ 79 Γ 30 Γ30 Δ 80 Γ 30 Γ30 Ε 81 Γ 30 Γ30 ΣΤ 82 Γ 30 Γ30 Ζ 83 Γ 31 Γ31 Α 84 Γ 31 Γ31 Β 85 Γ 31 Γ31 Γ 86 Γ 32 Γ32 Α 87 Γ 32 Γ32 Β 88 ΠΙΣ ΠΙΣ Α 89 ΠΙΣ ΠΙΣ Β 90 ΠΙΣ ΠΙΣ Γ 91 ΠΙΣ ΠΙΣ Δ 92 ΠΙΣ ΠΙΣ Ε ρd (kn/m 3 ) ρsat (kn/m 3 ) Vp (m/sec) SHV Is(50) (MPa) σc (MPa) Et (GPa) ν σ1 (MPa) σ3 (MPa) mi c (MPa) φ ( ) 30

44 4.3. ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΤΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ Σε αυτή την ενότητα παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της στατιστικής επεξεργασίας των τιμών που έδωσαν οι αντίστοιχες εργαστηριακές δοκιμές για τις παραμέτρους που εξετάστηκαν. Έτσι, σχεδιάστηκαν ιστογράμματα κατανομής των τιμών των διαφόρων παραμέτρων του βραχώδους υλικού. Στο υπόμνημα κάθε ιστογράμματος δίνονται οι στατιστικές παράμετροι του ελάχιστου (Μin), του μέγιστου (Μax), της μέσης τιμής (ΑVG) και της τυπικής απόκλισης (STDΕV). Επίσης, παρατίθενται ο πίνακας 4.2 όπου παρουσιάζονται τα συγκεντρωτικά αποτελέσματα της στατιστικής επεξεργασίας ανά σχηματισμό. Πίνακας 4.2: Συγκεντρωτικός πίνακας στατιστικής επεξεργασίας παραμέτρων των υπό μελέτη σχηματισμών. Παράμετροι Τύπος πετρώματος Min Max AVG STDEV N n (%) Δακίτης Περιδοτίτης Γρανίτης-Γρανιτογνεύσιος e Δακίτης Περιδοτίτης Γρανίτης-Γρανιτογνεύσιος ρ d (kn/m 3 ) Δακίτης Περιδοτίτης Γρανίτης-Γρανιτογνεύσιος V p (m/sec) Δακίτης Περιδοτίτης Γρανίτης-Γρανιτογνεύσιος SHV Δακίτης Περιδοτίτης Γρανίτης-Γρανιτογνεύσιος I s(50) (MPa) Δακίτης Περιδοτίτης Γρανίτης-Γρανιτογνεύσιος σ c (MPa) Δακίτης Περιδοτίτης Γρανίτης-Γρανιτογνεύσιος E t (GPa) Δακίτης Περιδοτίτης Γρανίτης-Γρανιτογνεύσιος MR Δακίτης Περιδοτίτης Γρανίτης-Γρανιτογνεύσιος ν Δακίτης Περιδοτίτης Γρανίτης-Γρανιτογνεύσιος c (MPa) Δακίτης Περιδοτίτης Γρανίτης-Γρανιτογνεύσιος φ ( ) Δακίτης Περιδοτίτης Γρανίτης-Γρανιτογνεύσιος 31

45 Παράμετροι Τύπος πετρώματος Min Max AVG STDEV N m i Δακίτης Περιδοτίτης Γρανίτης-Γρανιτογνεύσιος Πορώδες, n (%) Για τον προσδιορισμό του πορώδους εξετάστηκαν 21 δοκιμία που αφορούν δακίτες, 5 δοκιμία που αφορούν περιδοτίτες και 29 δοκιμία γρανιτών-γρανιτογνεύσιωνγνεύσιων. Στα ιστογράμματα των Σχημάτων 4.1, 4.2, 4.3 παρουσιάζονται οι κατανομές του πορώδους ανά λιθολογικό τύπο. 12 Πλήθος n (%) Σχήμα 4.1: Ιστόγραμμα κατανομής του πορώδους, n (%) για δακίτες. 3 Πλήθος ,1 0,3 0,5 0,7 n (%) Σχήμα 4.2: Ιστόγραμμα κατανομής του πορώδους, n (%) για περιδοτίτες. 32

46 16 12 Πλήθος ,5 1 1,5 2 2,5 n (%) Σχήμα 4.3: Ιστόγραμμα κατανομής του πορώδους, n (%) για γρανίτεςγρανιτογνεύσιους. Από τα παραπάνω ιστογράμματα παρατηρείται ότι για τους δακίτες το πορώδες n (%), παρουσιάζει αυξημένες τιμές σε σχέση με τις τιμές που μετρήθηκαν στους άλλους δύο σχηματισμούς. Αντίθετα, οι περιδοτίτες παρουσιάζουν το χαμηλότερο πορώδες σε σχέση με τους άλλους δύο λιθολογικούς τύπους. Στους δακίτες το εύρος των τιμών είναι σημαντικό και κυμαίνεται μεταξύ του 5 έως 11 % (Σχήμα 4.1). Τέλος, στους γρανίτες-γρανιτογνεύσιους παρατηρείται υψηλή συγκέντρωση τιμών μεταξύ του 0,5 έως 1.5 %. Λόγος κενών, e Ο λόγος κενών προσδιορίστηκε σε 56 δοκιμία, τα αποτελέσματα παρατίθενται στα παρακάτω ιστογράμματα. 9 Πλήθος ,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,2 e Σχήμα 4.4: Ιστόγραμμα κατανομής λόγου κενών, e για δακίτες. 33

47 3 Πλήθος ,001 0,003 0,005 0,007 e Σχήμα 4.5: Ιστόγραμμα κατανομής λόγου κενών, e για περιδοτίτες Πλήθος ,003 0,006 0,009 0,012 0,015 0,018 0,021 0,023 e Σχήμα 4.6: Ιστόγραμμα κατανομής λόγου κενών, e για γρανίτες γρανιτογνεύσιους. Οι δακίτες παρουσιάζουν τις υψηλότερες τιμές όσον αφορά το λόγο κενών, σε σχέση με τους περιδοτίτες και γρανίτες-γρανιτογνεύσιους. Επίσης, το εύρος των τιμών των δακιτών παρουσιάζει υψηλή συγκέντρωση μεταξύ του ,06 % και μεταξύ του 0,1-0,2 %. Τέλος, στους γρανίτες γρανιτογνεύσιους παρατηρείται υψηλή συγκέντρωση μεταξύ των τιμών 0,003 έως 0,009 % (Σχήμα 4.6). Ξηρή πυκνότητα, ρ d (kn/m 3 ) Στον ίδιο αριθμό δοκιμίων προσδιορίστηκε και η ξηρή πυκνότητα, ρ d (kn/m 3 ). Τα ιστογράμματα που προέκυψαν ανά λιθολογικό τύπο (Σχήμα 4.7, Σχήμα 4.8, Σχήμα 4.9) φαίνονται στη συνέχεια. 34

48 9 Πλήθος ρ d (kn/m 3 ) Σχήμα 4.7: Ιστόγραμμα κατανομής της ξηρής πυκνότητας, ρ d (kn/m 3 ) για τους δακίτες. 2 Πλήθος ρ d (kn/m 3 ) Σχήμα 4.8: Ιστόγραμμα κατανομής της ξηρής πυκνότητας, ρ d (kn/m 3 ) για τους περιδοτίτες Πλήθος , , ,5 28 ρ d (kn/m 3 ) Σχήμα 4.9: Ιστόγραμμα κατανομής της ξηρής πυκνότητας, ρ d (kn/m 3 ) για τους γρανίτες-γρανιτογνεύσιους. 35

49 Κατά την στατιστική ανάλυση των μετρήσεων που πραγματοποιήθηκαν για τον προσδιορισμό της ξηρής πυκνότητας ρ d (kn/m 3 ), παρατηρείται ότι οι περιδοτίτες που παρουσίαζαν τις χαμηλότερες τιμές πορώδους έχουν τις υψηλότερες τιμές όσον αφορά την ξηρή πυκνότητα. Αντίθετα, οι δακίτες που παρουσίαζαν το μεγαλύτερο πορώδες έχουν τη μικρότερη ξηρή πυκνότητα (Σχήμα 4.7). Ταχύτητα διάδοσης επιμήκων κυμάτων, V p (m/sec) Για τον προσδιορισμό της παρούσας δοκιμής χρησιμοποιήθηκαν 7 δοκιμία για τους δακίτες, 2 δοκιμία για περιδοτίτες και 15 δοκίμια γρανιτών-γρανιτογνεύσιων. Τα αποτελέσματα της στατιστικής επεξεργασίας δίδονται παρακάτω. 6 Πλήθος V p (m/sec) Σχήμα 4.10: Ιστόγραμμα κατανομής της διάδοσης των επιμήκων κυμάτων, V p (m/sec), για τους δακίτες. 2 Πλήθος V p (m/sec) Σχήμα 4.11: Ιστόγραμμα κατανομής της διάδοσης των επιμήκων κυμάτων, V p (m/sec), για τους περιδιτίτες. 36

50 6 Πλήθος V p (m/sec) Σχήμα 4.12: Ιστόγραμμα κατανομής της διάδοσης των επιμήκων κυμάτων, V p (m/sec), για τους γρανίτες-γρανιτογνεύσιους. Με βάση τα παραπάνω ιστογράμματα, προκύπτει ότι οι δακίτες εμφανίζουν την χαμηλότερη τιμή, αφού αυτοί οι σχηματισμοί παρουσίαζαν τη μικρότερη ξηρή πυκνότητα και το μεγαλύτερο πορώδες. Αντίθετα, οι περιδοτίτες εμφανίζουν τις υψηλότερες τιμές της υπό μελέτη παραμέτρου, ενώ οι γρανίτες-γρανιτογνεύσιοι δίνουν ενδιάμεσες τιμές σε σχέση με τους παραπάνω λιθολογικούς τύπους, όπου το εύρος των τιμών με τις υψηλότερες συγκεντρώσεις κυμαίνεται από έως m/sec (Σχήμα 4.12). 37

51 Σκληρότητα, SHV Η σκληρότητα προσδιορίστηκε συνολικά σε 38 δοκιμία με τη χρήση της σφύρας Schmidt τύπου L. Συγκεκριμένα, μετρήθηκε η σκληρότητα σε 20 δακίτες, σε 4 περιδοτίτες και σε 14 γρανίτες-γρανιτογνεύσιους. Το ιστόγραμμα κατανομής με τους λιθολογικούς τύπους που μελετήθηκαν απεικονίζεται στο Σχήμα Δακίτης Περιδοτίτης Γρανίτης Πλήθος SHV Σχήμα 4.13: Ιστόγραμμα κατανομής της σκληρότητας, SHV, για τους δακίτες, περιδοτίτες, γρανίτες-γρανιτογνεύσιους. Σύμφωνα με τα παρακάτω δεδομένα τη χαμηλότερη μέση τιμή σκληρότητας παρουσιάζουν οι δακίτες (SHV=47.1). Οι περιδοτίτες δίνουν SHV=55.52, ενώ οι γρανίτες-γρανιτογνεύσιοι εμφανίζουν τη μεγαλύτερη μέση τιμή σκληρότητας SHV= Με βάση, τα αποτελέσματα που αναφέρθηκαν προκύπτει η ταξινόμηση των υπό μελέτη σχηματισμών που έχει ως εξής: Δακίτες-Μέτρια σκληρά πετρώματα Περιδοτίτες-Σκληρά πετρώματα Γρανίτες/Γρανιτογνεύσιοι-Σκληρά πετρώματα 38

52 Δείκτης Σημειακής Φόρτισης, Is(50) (MPa) Για τον προσδιορισμό του δείκτη σημειακής φόρτισης χρησιμοποιήθηκαν 4 δοκίμια για τους δακίτες, 11 δοκίμια για τους περιδοτίτες και 8 δοκίμια για τους γρανίτεςγρανιτογνεύσιους. Τα αποτελέσματα των σχηματισμών που μελετήθηκαν φαίνονται στο ιστόγραμμα κατανομής του Σχήματος Δακίτης Περιδοτίτης Γρανίτης 6 5 Πλήθος I s(50) (MPa) Σχήμα 4.14: Ιστόγραμμα κατανομής του I s(50) (MPa), για τους δακίτες, περιδοτίτες και γρανίτεςγρανιτογνεύσιους. Οι γρανίτες-γρανιτογνεύσιοι εμφανίζουν την υψηλότερη τιμή του δείκτη σημειακής φόρτισης, Ιs(50). Επίσης, αυξημένες τιμές παρατηρήθηκαν και στους περιδοτίτες, εμφανίζοντας μεγαλύτερη συγκέντρωση στο εύρος των 3 έως 4 MPa. Τέλος, οι δακίτες παρουσιάζουν ενδιάμεσες τιμές με μέση τιμή 2.38 MPa. Με βάση τις τιμές του Ιs(50) τα πετρώματα μπορούν να ταξινομηθούν κατά BIENIAWSKI(1975) ως εξής: Δακίτες-Χαμηλής έως Μέσης Αντοχής Περιδοτίτες- Μέσης Αντοχής Γρανίτες/Γρανιτογνεύσιοι- Μέσης έως Υψηλής Αντοχής 39

53 Αντοχή σε Μονοαξονική Θλίψη, σ c (MPa) Μέτρο Ελαστικότητας Ε (GPa) - Λόγος Poisson ν Η αντοχή σε μονοαξονική θλίψη και κατ επέκταση το μέτρο ελαστικότητας και ο λόγος Poisson προσδιορίστηκαν σε 3 δοκίμια δακιτών, σε 1 δοκίμιο περιδοτίτη και 3 δοκίμια γρανιτών-γρανιτογνεύσιων. Τα ιστογράμματα που προέκυψαν απεικονίζονται στα Σχήματα 4.15, 4.16 και Δακίτης Περιδοτίτης Γρανίτης 3 Πλήθος σ c (MPa) Σχήμα 4.15: Ιστόγραμμα κατανομής της αντοχής σε μονοαξονική θλίψη, σ c (MPa), για τους δακίτες, περιδοτίτες και γρανίτες-γρανιτογνεύσιους. Σύμφωνα, με το παραπάνω ιστόγραμμα του Σχήματος 4.15, παρατηρείται ότι οι γρανίτες-γρανιτογνεύσιοι έχουν τη μέγιστη μέση τιμή σ c, ενώ οι δακίτες εμφανίζουν τη μικρότερη τιμή. Σε υψηλά επίπεδα κυμαίνεται και η αντοχή σ c των περιδοτιτών με μέγιστη τιμή αντοχής τα 91,87MPa. Οι δακίτες με βάση την ταξινόμηση της ISRM (1981) χαρακτηρίζονται από χαμηλής έως μέσης αντοχής, οι περιδοτίτες από μέσης έως υψηλής αντοχής, ενώ οι γρανίτες-γρανιτογνεύσιοι σαν υψηλής αντοχής. 40

54 Δακίτης Περιδοτίτης Γρανίτης 3 Πλήθος Ε (GPa) Σχήμα 4.16: Ιστόγραμμα κατανομής του μέτρου Ελαστικότητας Ε (GPa), για τους δακίτες, περιδοτίτες και γρανίτες-γρανιτογνεύσιους. Η κατανομή των τιμών του μέτρου Ελαστικότητας Ε (GPa), απεικονίζεται στο ιστόγραμμα τους Σχήματος Γενικά, παρατηρούνται χαμηλές τιμές στους δακίτες, σε αντίθεση με τους περιδοτίτες και γρανίτες-γρανιτογνεύσιους, οι οποίοι έχουν υψηλές τιμές και δίνουν μέση μέγιστη τιμή 9,45 GPa και 14.1 GPa αντίστοιχα. Το γεγονός αυτό υποδηλώνει τη σημαντικά μεγαλύτερη δυσκαμψία των γρανιτών σε σχέση με τους περιδοτίτες και δακίτες. Δακίτης Περιδοτίτης Γρανίτης 2 Πλήθος 1 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 ν Σχήμα 4.17: Ιστόγραμμα κατανομής του λόγου Poisson ν, για τους δακίτες, περιδοτίτες και γρανίτες-γρανιτογνεύσιους. 41