ΜΑΡΙΑ Α. ΧΑΤΖΗΑΓΓΕΛΟΥ Μ.Sc. Τεχνικός Γεωλόγος ΕΚΤΙΜΗΣΗ

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΜΑΡΙΑ Α. ΧΑΤΖΗΑΓΓΕΛΟΥ Μ.Sc. Τεχνικός Γεωλόγος ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΣΥΝΘΗΚΩΝ ΤΩΝ ΑΣΤΟΧΙΩΝ ΠΟΥ ΠΑΡΟΥΣΙΑΖΟΝΤΑΙ ΣΤΗΝ ΚΑΚΗΣ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑ ΤΩΝ ΣΗΡΑΓΓΩΝ ΑΣΠΡΟΒΑΛΤΑΣ ΚΑΙ ΜΕΤΡΑ ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗΣ ΤΟΥΣ Ι ΑΚΤΟΡΙΚΗ ΙΑΤΡΙΒΗ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 2008

2 ΜΑΡΙΑ Α. ΧΑΤΖΗΑΓΓΕΛΟΥ ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΣΥΝΘΗΚΩΝ ΤΩΝ ΑΣΤΟΧΙΩΝ ΠΟΥ ΠΑΡΟΥΣΙΑΖΟΝΤΑΙ ΣΤΗΝ ΚΑΚΗΣ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑ ΤΩΝ ΣΗΡΑΓΓΩΝ ΑΣΠΡΟΒΑΛΤΑΣ ΚΑΙ ΜΕΤΡΑ ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗΣ ΤΟΥΣ Ι ΑΚΤΟΡΙΚΗ ΙΑΤΡΙΒΗ Υποβλήθηκε στο τµήµα Γεωλογίας Τοµέας Γεωλογίας Ηµεροµηνία προφορικής εξέτασης: 25 Ιανουαρίου, 2008 ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 2008

3 Εξεταστική επιτροπή Καθηγητής Τµήµατος Γεωλογίας Α.Π.Θ Β. Χρηστάρας Επιβλέπων Καθηγητής Τµήµατος Γεωλογίας Γ. ηµόπουλος Μέλος Τριµελούς Συµβουλευτικής Επιτροπής Αποχωρίσας Καθηγητής Τµήµατος Πολιτικών Μηχανικών Α.Π.Θ. Χ. Μαραγκός Μέλος Τριµελούς Συµβουλευτικής Επιτροπής Καθηγητής Τµήµατος Πολιτικών Μηχανικών Ε.Μ.Π. Π. Μαρίνος, Εξεταστής Καθηγητής Τµήµτος Γεωλογίας Πανεπιστηµίου Πατρών Γ. Κούκης, Εξεταστής Καθηγητής Τµήµατος Γεωλογίας Α.Π.Θ. Αδ. Κίλιας, Εξεταστής Καθηγητής Τµήµατος Γεωλογίας Α.Π.Θ. Γ. Σούλιος, Εξεταστής

4 Μαρία Α. Χατζηαγγέλου Α.Π.Θ. ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΣΥΝΘΗΚΩΝ ΤΩΝ ΑΣΤΟΧΙΩΝ ΠΟΥ ΠΑΡΟΥΣΙΑΖΟΝΤΑΙ ΣΤΗΝ ΚΑΚΗΣ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑ ΤΩΝ ΣΗΡΑΓΓΩΝ ΑΣΠΡΟΒΑΛΤΑΣ ΚΑΙ ΜΕΤΡΑ ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗΣ ΤΟΥΣ ISBN «Η έγκριση της παρούσης ιδακτορικής ιατριβής από το Τµήµα Γεωλογίας του Αριστοτελείου Πανεπιστηµίου Θεσσαλονίκης δεν υποδηλώνει αποδοχή των γνωµών της συγγραφέως» (Ν.5343/1932, άρθρο 202, παρ.2)

5 Στη µητέρα µου και τη µνήµη του πατέρα µου

6 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Σελ. ΠΡΟΛΟΓΟΣ 9 ΣΥΜΒΟΛΙΣΜΟΙ 11 ΒΑΣΙΚΗ Ι ΕΑ 14 ΕΙΣΑΓΩΓΗ 16 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Ι - ΜΕΘΟ ΟΛΟΓΙΑ 1. ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΤΗΣ ΕΥΡΥΤΕΡΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ ΠΟΙΟΤΙΚΗ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ - ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗΣ Γενικά Γεωτεχνική ταξινόµηση βραχοµάζας µε τη µέθοδο RMR Γεωτεχνική ταξινόµηση βραχοµάζας µε τη µέθοδο GSI Γεωτεχνική ταξινόµηση βραχοµάζας κατά Q-system (Νορβηγικού Γεωτεχνικού. Ινστιτούτου N.G.I) Μοντέλο παραµόρφωσης βραχοµάζας - Συγκρίσεις µεταξύ δοκιµών πεδίου και έµµεσων εκτιµήσεων ΕΚΣΚΑΦΗ ΣΗΡΑΓΓΩΝ Επίδραση της βραχοµηχανικής στην εκσκαφή των σηράγγων Μέθοδοι διάνοιξης σηράγγων Φάσεις τµηµατικής εκσκαφής Μέθοδοι όρυξης ΠΑΡΑΜΟΡΦΩΣΕΙΣ - ΜΕΤΑΤΟΠΙΣΕΙΣ Θεωρητική πρόβλεψη αστοχιών κατά την πρόοδο εκσκαφής σηράγγων Επίδραση της γεωµετρικής κατανοµής των διακλάσεων της βραχοµάζας στη συµπεριφορά παραµόρφωσης της διατοµής εκσκαφής Θεωρητική εκτίµηση της τάσης χαλάρωσης την περιφέρεια των σηράγγων σε βραχοµάζα πτωχής ποιότητας Θεωρητική ανάλυση της συµπεριφοράς σηράγγων σε βραχοµάζα φτωχής ποιότητας Εκτίµηση µέγιστων µετατοπίσεων - Κριτήριο αστοχίας Hoek & Brown Γενικευµένο κριτήριο Hoek & Brown Γωνία τριβής και συνοχή βραχοµάζας Αντοχή βραχοµάζας Προσδιορισµός τη µέγιστης οριζόντιας τάσης σ 3 ' max Προσδιορισµός του παράγοντα διαταραχής D ΜΕΤΡΑ ΑΜΜΕΣΗΣ ΥΠΟΣΤΗΡΙΞΗΣ Εκτοξευόµενο σκυρόδεµα οµικό πλέγµα Χαλύβδινα πλαίσια Αγκύρια βράχων Αγκύρια προπορείας οκοί προπορείας 73

7 Απλές ηλώσεις βράχου 74

8 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Εγκατάσταση - ενεµάτωση ηλώσεων Απλά αγκύρια βράχου µε ενεµάτωση (post-grouted) Ηλώσεις βράχου, τύπου διαστελλοµένου άκρου Ηλώσεις βράχου, τύπου PERFO Ηλώσεις βράχου µε ρητινικό ένεµα Ηλώσεις βράχου, τύπου Swellex Αυτοδιατρούµενες ηλώσεις βράχου τύπου Self - Drilling Ηλώσεις βράχου από ίνες υάλου (fiber-glass) Αγκύρια βράχου µε συρµατόσχοινα και τσιµεντένεµα Προεντεταµένες αγκυρώσεις µονής και διπλής προστασίας Μηχανισµός αγκύρωσης και σταθεροποίησης βραχοµάζας ΜΕΘΟ ΟΙ ΕΠΙΛΟΓΗΣ ΜΕΤΡΩΝ ΑΜΕΣΗΣ ΥΠΟΣΤΗΡΙΞΗΣ Ανυποστήρικτο όριο Μέτρα άµεσης υποστήριξης κατά RMR (Bieniawski, 1989 ) Μέτρα άµεσης υποστήριξης σύµφωνα µε το σύστηµα Q (Barton et al, 1980 ) Μέτρα άµεσης υποστήριξης σύµφωνα µε το σύστηµα GSI ΕΥΣΤΑΘΕΙΑ ΣΗΡΑΓΓΩΝ Γωνία κλίσης ρηγµάτων Θέση ρηγµάτων ως προς τη διατοµή εκσκαφής Αστοχίες βραχοσφηνών Κινηµατική ανάλυση βραχοσφηνών Ανάλυση ολίσθησης βραχοσφηνών Υπολογισµός συντελεστή ασφαλείας δυνητικών βραχοσφηνών κατά την ολίσθηση ως προς την τοµή δυο επιπέδων ασυνεχειών Παράδειγµα υπολογισµού συντελεστή ασφαλείας βραχοσφήνας κατά την ολίσθηση ως προς την τοµή δυο επιπέδων ασυνεχειών Υπολογισµός συντελεστή ασφαλείας δυνητικών βραχοσφηνών κατά την ολίσθηση ως προς επίπεδο ασυνέχειας Παράδειγµα υπολογισµού συντελεστή ασφαλείας βραχοσφήνας κατά την ολίσθηση ως προς επίπεδο ασυνέχειας Υπολογισµός γεωµετρικών στοιχείων βραχοσφηνών Υπολογισµός συντελεστών ασφαλείας βραχοσφηνών κατόπιν τοποθέτησης των προσωρινών µέτρων υποστήριξης Υπολογισµός συντελεστή ασφαλείας βραχοσφηνών που υποστηρίζονται µε εκτοξευόµενο σκυρόδεµα Υπολογισµός συντελεστή ασφαλείας βραχοσφηνών οι οποίες υποστηρίζονται µε τοποθέτηση αγκυρίων Υπολογισµός συντελεστή ασφαλείας βραχοσφηνών οι οποίες υποστηρίζονται µε τοποθέτηση αγκυρίων και εφαρµογή εκτοξευόµενου σκυροδέµατος 123

9 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΙΙ - ΣΥΛΛΟΓΗ ΚΑΙ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ Ε ΟΜΕΝΩΝ 1. ΓΕΩΛΟΓΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΗΣ ΘΕΣΗΣ ΤΩΝ ΣΗΡΑΓΓΩΝ ΑΣΠΡΟΒΑΛΤΑΣ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ ΚΑΤΑ ΤΗ ΙΑΝΟΙΞΗ ΤΩΝ ΣΗΡΑΓΓΩΝ ΑΣΠΡΟΒΑΛΤΑΣ Ποιοτικά στοιχεία βραχοµάζας ΕΚΣΚΑΦΗ ΤΩΝ ΣΗΡΑΓΓΩΝ ΑΣΠΡΟΒΑΛΤΑΣ Τρόπος εκσκαφής Εκσκαφή τµήµατος Α φάσης Εκσκαφή τµήµατος Β φάσης ΠΑΡΑΜΟΡΦΩΣΕΙΣ - ΜΕΤΑΤΟΠΙΣΕΙΣ ΚΑΤΑ ΤΗ ΙΑΝΟΙΞΗ ΤΩΝ ΣΗΡΑΓΓΩΝ ΑΣΠΡΟΒΑΛΤΑΣ Πρόγραµµα συλλογής τεχνικογεωλογικών στοιχείων και µετρήσεων µετατοπίσεων ιαδικασία παρακολούθησης των µετατοπίσεων Στοιχεία µέτρησης των µετατοπίσεων Υπολογισµός µέγιστων µετατοπίσεων των σηράγγων Ασπροβάλτας Αστοχία στην περιοχή της Χ.Θ ,4 του αριστερού κλάδου της σήραγγας Ι ΜΕΤΡΑ ΑΜΜΕΣΗΣ ΥΠΟΣΤΗΡΙΞΗΣ ΣΗΡΑΓΓΩΝ ΑΣΠΡΟΒΑΛΤΑΣ ΕΥΣΤΑΘΕΙΑ ΣΗΡΑΓΓΩΝ ΑΣΠΡΟΒΑΛΤΑΣ ιερεύνηση επισφαλών δυνητικών βραχοσφηνών ιερεύνηση της αύξησης της ασφάλειας των δυνητικών βραχοσφηνών µε εφαρµογή µέτρων προσωρινής υποστήριξης που προτείνονται από τις µεθόδους RMR και Q Υποστήριξη δυνητικών βραχοσφηνών µε τις κλασικές µεθόδους κατά τη διάνοιξη του δεξιού κλάδου της σήραγγας Ι Υποστήριξη δυνητικών βραχοσφηνών µε τις κλασικές µεθόδους κατά τη διάνοιξη του αριστερού κλάδου της σήραγγας Ι Υποστήριξη δυνητικών βραχοσφηνών µε τις κλασικές µεθόδους κατά τη διάνοιξη του αριστερού κλάδου της σήραγγας ΙΙ ιερεύνηση της αποτελεσµατικότητας των µέτρων υποστήριξης κατά τη διάνοιξη των σηράγγων Ασπροβάλτας 196

10 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΙΙΙ - ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ 1. ΣΥΣΧΕΤΙΣΕΙΣ ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ ΣΧΕΣΗ ΜΕΤΑΤΟΠΙΣΕΩΝ - ΡΗΓΜΑΤΩΝ ΚΑTA ΤΗ ΙΑΝΟΙΞΗ ΤΩΝ ΣΗΡΑΓΓΩΝ ΑΣΠΡΟΒΑΛΤΑΣ ΣΥΓΚΡΙΤΙΚΗ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΕΠΑΡΚΕΙΑΣ ΜΕΤΡΩΝ ΥΠΟΣΤΗΡΙΞΗΣ, ΠΟΥ ΠΡΟΤΕΙΝΟΝΤΑΙ ΜΕ ΒΑΣΗ ΤΙΣ ΜΕΘΟ ΟΥΣ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗΣ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ ΕΛΑΧΙΣΤΑ ΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΑ ΜΕΤΡΑ ΥΠΟΣΤΗΡΙΞΗΣ ΤΩΝ ΑΣΤΑΘΩΝ ΥΝΗΤΙΚΩΝ ΒΡΑΧΟΣΦΗΝΩΝ ΕΠΙ ΡΑΣΗ ΤΩΝ ΑΓΚΥΡΙΩΝ ΣΤΗΝ ΥΠΟΣΤΗΡΙΞΗ ΤΩΝ ΥΝΗΤΙΚΩΝ ΒΡΑΧΟΣΦΗΝΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑ ΤΩΝ ΤΥΠΩΝ ΥΠΟΣΤΗΡΙΞΗΣ ΣΤΗΝ ΕΥΣΤΑΘΕΙΑ ΣΗΡΑΓΓΩΝ ΠΟΥ ΙΑΝΟΙΓΟΝΤΑΙ ΣΕ ΒΡΑΧΟΜΑΖΕΣ ΠΤΩΧΗΣ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ 227 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ 230 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 238

11 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η κατασκευή των σηράγγων είναι µια διαδικασία επικίνδυνη και ανθυγιεινή. Οι «άνθρωποι των υπογείων έργων», όπως αυτοαποκαλούνται, είναι ολιγάριθµοι γιατί η απόφαση της εργασίας κάτω από την επιφάνεια του εδάφους είναι πολύ δύσκολη. Η απόφαση αυτή απαιτεί αποµάκρυνση από το οικογενειακό και κοινωνικό τους περιβάλλον, πολύωρη, βαριά και ανθυγιεινή δουλειά. Για τον λόγο αυτό και οι σχέσεις µεταξύ των ανθρώπων που εργάζονται στις υπόγειες διανοίξεις είναι πιο ευαίσθητες, είναι σχέσεις ζωής. Η διδακτορική διατριβή µου χρησιµοποίησε υλικό πεδίου που συνέλεξα στο πλαίσιο της εργασιακής µου σχέσης µε την εταιρία κατασκευής των σηράγγων Ασπροβάλτας. Οι σήραγγες της Ασπροβάλτας ήταν το ξεκίνηµά µου στον χώρο εργασίας. Γνωρίζοντας τους ανθρώπους και αντιµετωπίζοντας από κοντά τις δύσκολες συνθήκες, κατάλαβα πως όσοι εργάζονται στα υπόγεια έργα πρέπει να είναι ιδιαίτερα έµπειροι, γιατί το παραµικρό λάθος ή αµέλεια µπορεί πολύ εύκολα να δηµιουργήσει θανατηφόρο ατύχηµα. Έτσι, κατά τη διάρκεια της εργασίας µου ευαισθητοποιήθηκα στη διερεύνηση τρόπων µείωσης πιθανότητας λάθους ή αµέλειας µε τη βοήθεια του µοναδικού επιστηµονικού τρόπου που κατείχα: Την Τεχνική Γεωλογία. Έτσι, ξεκίνησε ο βασικός προβληµατισµός όσον αφορά τα µέτρα υποστήριξης, που αποτέλεσε και τον πυρήνα της διδακτορικής µου διατριβής: Σύγκριση των µέτρων υποστήριξης που προτείνονται από τις αναλυτικές µεθόδους λαµβάνοντας υπόψη τη γεωµετρία των βραχοσφηνών και τις δυνάµεις που ασκούνται σ αυτές κατά την ολίσθηση, µε τα µέτρα υποστήριξης που προτείνουν οι κλασσικές µέθοδοι ταξινόµησης. Ο προβληµατισµός αυτός, όπως ήταν αναµενόµενο, επεκτάθηκε παραπέρα: Στη διερεύνηση των αστοχιών σε κατακερµατισµένες βραχοµάζες, όπου εξαιτίας του µικρού πάχους των υπερκειµένων δεν εκδηλώνονται παραµορφώσεις. Θέλω να πιστεύω πως η παρούσα διατριβή θα αποτελέσει µια µικρή συνεισφορά στην επιτυχή διάνοιξη των σηράγγων και στη µείωση των κινδύνων του δηµιουργούνται εξαιτίας των «απρόβλεπτων» αστοχιών και της λανθασµένης εκτίµησης της επάρκειας των µέτρων υποστήριξης. Ο σκοπός µου, η πραγµατοποίηση µιας έρευνας µε καθαρά ανθρωπιστικό χαρακτήρα και αποτέλεσµα, δεν θα ήταν εφικτός αν δεν υποστηρίζονταν από την εταιρεία κατασκευής των σηράγγων Ασπροβάλτας: J&P-ΑΒΑΞ Α.Ε. Αναγνωρίζοντας τη σηµαντική προσφορά της στο έργο µου, θέλω να την ευχαριστήσω για την ευκαιρία που µου παρείχε και τις γνώσεις που µου προσέφερε τόσο σε επιστηµονικό επίπεδο όσο και για την ένταξή µου στο εργοτάξιο δια µέσω των σηµαντικών στελεχών της: Νικόλαο Ρηγόπουλο, Πολιτικό Μηχανικό ( ιευθυντή Σηράγγων J&P-AΒΑΞ Α.Ε.) και Εµµανουήλ Μαλλιαρουδάκη, Πολιτικό Μηχανικό (Αναπληρωτή Εργοταξιάρχη έργου Ασπροβάλτας). Οι βάσεις για την επιστηµονική γνώση στο επίπεδο διδακτορικού και η ορθή συγγραφή της διατριβής µου οφείλονται στους Καθηγητές της Τριµελούς Επιτροπής, που µου συµπαραστάθηκαν σε όλη αυτή την προσπάθεια και ενθάρρυναν τη συνέχεια και περάτωση του έργου µου. Πιο συγκεκριµένα, θέλω να ευχαριστήσω τον Επιβλέποντα της Τριµελούς Επιτροπής Βασίλη Χρηστάρα, Καθηγητή Γεωλογίας του Α.Π.Θ. για τον πολύτιµο χρόνο και την υποµονή που διέθεσε σε όλη τη φάση της

12 έρευνας και της συγγραφής. Περισσότερο όµως, θέλω να τον ευχαριστήσω για τις γνώσεις που µου µετέδωσε και εξακολουθεί να µου µεταδίδει στο αντικείµενο της Τεχνικής Γεωλογίας. Τον Καθηγητή Γεωλογίας του Α.Π.Θ. Γεώργιο ηµόπουλο, Μέλος της Τριµελούς Επιτροπής, ευχαριστώ ιδιαίτερα για τις εύστοχες και αναλυτικές παρατηρήσεις του και τους προβληµατισµούς που έθεσε σχετικά µε το αντικείµενο, ώστε να είµαι σε θέση να το υποστηρίξω επιτυχώς. Τον Καθηγητή Πολιτικών Μηχανικών του Α.Π.Θ. Χρήστο Μαραγκό, Μέλος της Τριµελούς Επιτροπής, ευχαριστώ για την εµπειρία που µου µετέδωσε όσον αφορά την κατασκευή των σηράγγων και την ενθάρρυνση στην επιλογή των µέτρων υποστήριξης κατά τη διάρκεια της εργασιακής µου σχέσης. Στο τελευταίο στάδιο της διατριβής, στην ανάπτυξη και τελική επεξεργασία µε σκοπό την πληρότητά της ως συγγραφικού έργου, εµπλέκονται τα µέλη της Επταµελούς Επιτροπής. Ο Καθηγητής Πολιτικών Μηχανικών Ε.Μ.Π. Παύλος Μαρίνος συντέλεσε στον τελικό σκοπό µε παρατηρήσεις του, οι οποίες µε ώθησαν σε βαθύτερη ανάλυση καθοριστικών στοιχείων. Ο Καθηγητής Γεωλογίας του Πανεπιστηµίου Πατρών Γεώργιος Κούκης µε ενθάρρυνε στη δηµοσιοποίηση στοιχείων για την πληρότητα της διατριβής. Ο Καθηγητής Γεωλογίας του Α.Π.Θ. Αδαµάντιος Κίλιας µε καθοδήγησε στην ορθή απεικόνιση και απόδοση της γεωλογίας της περιοχής. Τους ευχαριστώ, τον καθένα ξεχωριστά, για την πολύτιµη συνεισφορά τους. Τέλος, ιδιαίτερη χαρά και τιµή αποτέλεσε για µένα η παρουσία του Καθηγητή Γεωλογίας του Α.Π.Θ. Γεωργίου Σούλιου ως Μέλους της Επταµελούς Επιτροπής, η συνεισφορά του οποίου ήταν καθοριστική για την εργασιακή µου σχέση µε την εταιρεία J&P-ABAΞ Α.Ε.. Θέλω από καρδιάς να ευχαριστήσω τον ρ. Πολιτικό Μηχανικό Κωνσταντίνο Αναγνωστόπουλο, που µε την ιδιότητα του αγαπητού φίλου και του επιστήµονα στάθηκε, όλο αυτό το διάστηµα, ηθικός συµπαραστάτης και πολυτιµότατος σύµβουλος. Τελειώνοντας, οφείλω να ευχαριστήσω τη µητέρα µου για την καρτερία της και το θάρρος που µου µετέδωσε σε όλα τα χρόνια της ζωής µου, ώστε να καταφέρω να εκπληρώσω και αυτό το τελευταίο προς στιγµήν καθήκον. Θεσσαλονίκη, Ιανουάριος 2008 Μ.Α.Χ.

13 ΣΥΜΒΟΛΙΣΜΟΙ Λατινικά γράµµατα πεζά a = Ακτίνα κυκλικής διατοµής σήραγγας b = Οριζόντια διάσταση c = Συνοχή clm = Αλυσιδωτό πλέγµα (συρµατόπλεγµα) d = Κατακόρυφη διάσταση d f = Τυχαία απόσταση πίσω από το µέτωπο εκσκαφής d zr = Απόσταση µηδενικού σηµείου µέτρησης µετατοπίσεων από το µέτωπο εκσκαφής f = Υπολειµµατική περιοχή της καµπύλης τάσης - παραµόρφωσης h = Καθοδική περιοχή της καµπύλης τάσης - παραµόρφωσης h = Ελάχιστο πάχος εκτοξευόµενου σκυροδέµατος k = Συντελεστής ρωγµάτωσης l = Mήκος εκσκαφής m = Σταθερά υλικού m = Ενεργό άνοιγµα διατοµής εκσκαφής m b = Μειωµένη τιµή της σταθεράς του υλικού m i = Παράµετρος αντοχής του συµπαγούς βράχου στο κριτήριο Hoek & Brown mr = Ενίσχυση µε µεταλλικό πλέγµα n = Πλήθος κατατµήσεων κατά µήκος µιας ευθείας ni = Γωνία ανάµεσα στη συνισταµένη των ορθών δυνάµεων που ασκούνται σε δύο επίπεδα βραχοσφήνας και το βάρος της βραχοσφήνας (απεικονίζεται σε στερεοδιάγραµµα) p = Λόγος τάσεων κατά τη φόρτιση βραχοµάζας p i = Ασκούµενη πίεση r = Συντελεστής συσχέτισης s = Σταθερά υλικού t = Γωνία µεταξύ του διανύσµατος της τάσης του µέσου σε τυχαία θέση και του οριζόντιου άξονα tg = Αγκύρια διαστελλόµενης κεφαλής για συµπαγείς βραχοµάζες και µε πλήρωση κονιάµατος για χαµηλής ποιότητας βραχοµάζες utg = Αγκυρώσεις χωρίς τάση, µε ένεµα, πακτωµένες σε όλο το µήκος w d = Μη ελαστική περιοχή w e = Ελαστική περιοχή x = Οριζόντια διεύθυνση y = Κατακόρυφη διεύθυνση Λατινικά γράµµατα κεφαλαία Β = Συστηµατικές αγκυρώσεις Β = Πλάτος διάνοιξης Β s = Πλάτος της αυτοϋποστηριζόµενης διατοµής C = Εµπειρικός συντελεστής C20/25 = Τσιµέντο χαρακτηριστικής αντοχής 28 ηµερών κυλινδρικών δοκιµίων 20MPa και κυβικών δοκιµίων 25MPa CCA = Τόξο από έγχυτο σκυρόδεµα D = Λόγος υπολειπόµµενης προς κύριας ορθής τάσης D = Παράγοντας που εξαρτάται από τον βαθµό κερµατισµού στο γενικευµένο κριτήριο Hoek & Brown D = Παράγοντας διαταραχής D 1 = Παράγοντας που υπεισέρχεται στον υπολογισµό της ακτίνας ζώνης χαλάρωσης και εξαρτάται από την κατάσταση των τάσεων D 2 = Παράγοντας που υπεισέρχεται στον υπολογισµό της ακτίνας ζώνης χαλάρωσης και εξαρτάται από τη γωνία τριβής D cl = Οριζόντια µετακίνηση ακίδων µέτρησης µετατοπίσεων DDM = Μέθοδος της παραµόρφωσης των διακλάσεων D e = Ισοδύναµη διάσταση DEM = Μέθοδος των ορατών στοιχείων E = Μοντέλο του Young Ε = Μέτρο παραµόρφωσης βραχοµάζας Ε d = Μέτρο παραµόρφωσης κατά RMR Ε em = Μέτρο ελαστικότητας βραχοµάζας Ε m = Μέτρο παραµόρφωσης κατά GSI ΕSR = Συντελεστής ο οποίος συνδέεται µε τις απαιτήσεις ασφάλειας υπογείων έργων Ε t = Εφαπτόµενο µέτρο ελαστικότητας F = Εµβαδό νοητής διαχωριστικής επιφάνειας F = Συνολικό εµβαδό της επιφάνειας µιας ασυνέχειας F = ύναµη F = Συντελεστής διόρθωσης που χρησιµοποιείται για τον υπολογισµό του δείκτη σηµειακής φόρτισης F = Συµβολισµός ρήγµατος F = Φαινόµενη επιφάνεια βραχοσφήνας FS = Συντελεστής ασφαλείας

14 FS b = Συντελεστής ασφαλείας ανυποστήρικτης διατοµής G = Bάρος της βραχοσφήνας G = ιατµητική αντοχή εκτοξευόµενου σκυροδέµατος GSI = είκτης Γεωλογικής Αντοχής Η = Ύψος πρανούς ISRM = ιεθνής Ένωση Βραχοµηχανικής J = ιάκλαση J = Συµβολισµός διάκλασης J a = Συντελεστής αλλοίωσης των ασυνεχειών J n = Συντελεστής που εξαρτάται από τον αριθµό των οικογενειών των ασυνεχειών J r = Συντελεστής τραχύτητας Jν = Συνολικός αριθµός διακλάσεων στο κυβικό µέτρο της βραχοµάζας J w = Συντελεστής αναγωγής του νερού των ασυνεχειών H = Ύψος υπερκειµένων σχηµατισµών Η t = Ύψος της εφελκυστικής ρωγµής κάτω από το ανώτερο τµήµα του µετώπου της βραχοσφήνας Η w = Ύψος βραχοσφήνας Ι s = είκτης σηµειακής φόρτισης Ι s(50) = είκτης σηµειακής φόρτισης για ισοδύναµη διάµετρο 50mm Κ = Συντελεστής που χρησιµοποιείται για τον υπολογισµό του δείκτη σηµειακής φόρτισης Κ p = Παράµετρος που υπεισέρχεται στον υπολογισµό της κύριας ορθής τάσης στην κατάσταση πριν την εφαρµογή της µέγιστης τάσης και την εκδήλωση της αστοχίας Κp* = Παράµετρος που υπεισέρχεται στον υπολογισµό της υπολειµµατικής τάσης στην κατάσταση πριν την εφαρµογή της µέγιστης τάσης και την εκδήλωση της αστοχίας L = µήκος ευθείας L1 = Οριζόντια µετατόπιση σε τυχαίο σηµείο της διατοµής της σήραγγας Lο = Οριζόντια µετατόπιση στο µηδενικό σηµείο µέτρησης µετατοπίσεων Log = Λογάριθµος ΜR = Μεταβολή του ρυθµού του µέτρου παραµόρφωσης ΝΑΤΜ = Νέα Αυστριακή Μέθοδος ιάνοιξης Σηράγγων NGI = Νορβηγικό Γεωτεχνικό Ινστιτούτο ΝΜΤ = Νορβηγική Μέθοδος ιάνοιξης Σηράγγων P = Πίεση οροφής (χονδρική προσέγγιση κατά Q-system) P = Τάση υπερκειµένων P = Φορτίο θραύσης Pi = Κατακόρυφη τάση βραχοµάζας που αναπτύσσεται σε κυκλική διατοµή P o = Αρχική πίεση του εδάφους Pο = Τάση του µέσου από την αρχική θέση στο σηµείο αναφοράς P(r,t) = Τάση του µέσου σε τυχαία θέση Ps = Πίεση υποστήριξης Q = ιάνυσµα της δύναµης ευστάθειας που ασκείται σε ένα επίπεδο Q = είκτης ποιότητας βραχοµάζας κατά Barton Q = Τριβή Q w = είκτης ποιότητας των πλευρικών τοιχωµάτων υπόγειου ανοίγµατος στην ταξινόµηση των Barton, Lien, Lunde R = ύναµη αντίδρασης R = Εφελκυστική αντοχή αγκυρίων Ra = ιάνυσµα της διατµητικής συνιστώσας R e = Ακτίνα ζώνης χαλάρωσης R f = Ακτίνα πλαστικής ζώνης RMR = είκτης ποιότητας βραχοµάζας κατά Bieniawski RMR bas = είκτης ποιότητας κατά Bieniawski χωρίς να ληφθεί υπόψη ο προσανατολισµός των τεκτονικών στοιχείων σε σχέση µε τον άξονα της σήραγγας RQD = είκτης ποιότητας βράχου S = Εκτοξευόµενο σκυρόδεµα S = Κατακόρυφη διατµητική συνιστώσα του βάρους βραχοσφήνας S = Συµβολισµός σχιστότητας S1 = Τάση εκτροπής από την αρχική θέση σε τυχαίο σηµείο της διατοµής της σήραγγας Sb = Σηµειακές αγκυρώσεις SCL = Μέθοδος επένδυσης εκτοξευόµενου σκυροδέµατος Sr = Ενίσχυση µε οπλισµό (αγκύρια) SRF = Συντελεστής αναγωγής της εντατικής κατάστασης StIV = Tύπος ηλώσεων βράχου Sο = Τάση εκτροπής από την αρχική θέση στο σηµείο αναφοράς ΤΒΜ = Μηχάνηµα διάτρησης σηράγγων (µετροπόντικας)

15 U = Συνισταµένη δύναµη που δηµιουργείται από την υδροστατική πίεση του νερού και ενεργεί στην πίσω πλευρά της βραχοσφήνας σε διεύθυνση κάθετη προς το επίπεδο ολίσθησης Ur = Ακτινική µετατόπιση V = Συνισταµένη δύναµη που δηµιουργείται από την υδροστατική πίεση του νερού και ενεργεί στην πίσω πλευρά της βραχοσφήνας σε διεύθυνση παράλληλη µε το επίπεδο ολίσθησης V = Όγκος βραχοσφήνας W = Βάρος βραχοσφήνας Ελληνικά γράµµατα πεζά α = Φορέας προσανατολισµού α = Μοντέλο θραύσης α = Σταθερά βραχοµάζας α = Ακτίνα εκσκαφής β = Γωνία κλίσης επιπέδου ολίσθησης γ = Ειδικό βάρος βραχοµάζας γ w = Ειδικό βάρος νερού ε = Παραµόρφωση ε = Γωνία που σχηµατίζεται από το διάνυσµα της διατµητικής αντοχής στη θέση ολίσθησης βραχοσφήνας και το διάνυσµα της διατµητικής αντοχής του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος ε m = Παράµετρος που υπεισέρχεται στον υπολογισµό της κύριας ορθής τάσης στην κατάσταση πριν την εφαρµογή της µέγιστης τάσης και την εκδήλωση της αστοχίας ε r = Παράµετρος που υπεισέρχεται στον υπολογισµό της κύριας ορθής τάσης στην κατάσταση πριν την εφαρµογή της µέγιστης τάσης και την εκδήλωση της αστοχίας εφ = εφαπτοµένη γωνίας ηµ = ηµίτονο γωνίας κ e = Επίπεδος βαθµός διαµελισµού µ = Σταθερά που υπεισέρχεται στον υπολογισµό του µοντέλου θραύσης ξ = Παράγοντας που υπεισέρχεται στον υπολογισµό της ακτίνας ζώνης χαλάρωσης σ = Τάση - Αντοχή βραχοµάζας σ 1 = Κύρια ορθή τάση σ 1 = Μέγιστη αρχική τάση στην αστοχία σ 2 = Ενδιάµεση κύρια ορθή τάση σ 3 = Ελάχιστη κύρια ορθή τάση σ 3 = Ελάχιστη αρχική τάση στην αστοχία σ c = Μοναξονική αντοχή σ ci = Μοναξονική δύναµη - θλιπτική τάση αδιατάρακτου βράχου σ co = Μοναφονική θλιπτική τάση σ co * = Υπολειµµατική τάση σ h = Οριζόντια πίεση στις παρειές της υποστήριξης µιας υπόγειας εκσκαφής σ n = Ορθή τάση σ t = Εφαπτοµενική τάση - αντοχή σε εφελκυσµό σ ν = Κατακόρυφη πίεση στην κλείδα της οροφής προσωρινής υποστήριξης συν = συνηµίτονο γωνίας σ xo = Τάση πεδίου κατά την οριζόντια διεύθυνση σ zo = Τάση πεδίου κατά τον άξονα Ζ τ = ιατµητική τάση φ = Γωνία τριβής ψ = Γωνία κλίσης επιπέδου ολίσθησης ψ i = Γωνία κλίσης της τοµής δύο επιπέδων ασυνεχειών ως προς την οριζόντια Ελληνικά γράµµατα κεφαλαία Α = Ανατολή Α = Επιφάνεια της βάσης ολίσθησης της βραχοσφήνας Β = Βορράς = ύση Η = Κατακόρυφη µετακίνηση ακίδων µέτρησης µετατοπίσεων L = Μεταβολή οριζόντιων µετατοπίσεων S = Μεταβολή κατακόρυφων µετατοπίσεων Ν = Νότος Ν = Ορθή δύναµη που ασκείται σε επίπεδο της βραχοσφήνας Ν i = Συνισταµένη των ορθών δυνάµεων που ασκούνται σε δύο επίπεδα βραχοσφήνας Ν i = Ορθή συνιστώσα του βάρους βραχοσφήνας ΣF ji = Συνολικό εµβαδόν των επιφανειών των ασυνεχειών Φ = ιάµετρος αγκυρίων Φi = Μέση φαινόµενη γωνία τριβής που δρα σε κατακόρυφο επίπεδο, παράλληλο µε την ευθεία τοµής των επιπέδων βραχοσφήνας Χ.Θ. = Χιλιοµετρική θέση

16 ΒΑΣΙΚΗ Ι ΕΑ Η παρούσα διδακτορική διατριβή περιλαµβάνει τις παρακάτω ερευνητικές ενότητες: i. Εκτίµηση των παραµορφώσεων κατά την εκσκαφή των σηράγγων Ασπροβάλτας ii. Εκτίµηση των αστοχιών και της ευστάθειας της βραχοµάζας κατά την εκσκαφή των σηράγγων iii. Εκτίµηση και αξιολόγηση των µέτρων αντιµετώπισης των αστοχιών Αρχικός στόχος της διατριβής ήταν η εκτίµηση των παραµορφώσεων και η διερεύνηση των αιτιών εκδήλωσης των αστοχιών κατά τη διάνοιξη των σηράγγων. Κατά την αξιολόγηση των µετρήσεων των µετατοπίσεων και της εκτίµησης των µέγιστων συγκλίσεων και αποκλίσεων των οριζόντιων και κατακόρυφων µετακινήσεων, φαίνεται πως εξαιτίας του ρηχού βάθους τοποθέτησης των σηράγγων δεν παρατηρήθηκαν µετατοπίσεις κατά τη διάνοιξη. Ωστόσο, η εκδήλωση καταπτώσεων από την οροφή και ολισθήσεων από τα τοιχώµατα της σήραγγας οδήγησαν στην έρευνα της σχέσης αστοχιών και µετατοπίσεων. Η παρατήρηση πως οι διευθύνσεις των µέγιστων συγκλίσεων συµπίπτουν µε τις διευθύνσεις των κύριων τεκτονικών στοιχείων, συνέβαλε στην αναζήτηση ερµηνείας των αστοχιών µέσω της τεκτονικής. Από τις επιτόπιες παρατηρήσεις κατά τη διάνοιξη των σηράγγων, παρατηρήθηκε πως οι θέσεις εκδήλωσης των αστοχιών συµπίπτουν µε τις θέσεις δηµιουργίας κατακερµατισµένων βραχοσφηνών που σχηµατίζονται από τα επίπεδα των ασυνεχειών της βραχoµάζας. Έτσι, ο αρχικός στόχος της διατριβής οδηγείται στη διερεύνηση της επίδρασης των δυνητικών βραχοσφηνών στην ευστάθεια των τοιχωµάτων και της οροφής της σήραγγας και στη σύγκριση των µέτρων υποστήριξης που προτείνονται από τις κλασσικές εµπειρικές ταξινοµήσεις µε αυτά που προκύπτουν από τις αναλυτικές µεθόδους, λαµβάνοντας υπόψη: i) Tη γεωµετρία αυτών των βραχοσφηνών, οι οποίες οριοθετούνται από τις κύριες επιφάνειες των τεκτονικών στοιχείων, και ii) Tις δυνάµεις που ασκούνται, οι οποίες οφείλονται στο βάρος και στα στοιχεία τριβής που δηµιουργούνται εξαιτίας των ολισθήσεων. Η ανάπτυξη της διδακτορικής διατριβής ταξινοµείται σε τρεις βασικές 14

17 ενότητες: I. Μεθοδολογία. Στην ενότητα αυτή αναπτύσσεται η θεωρητική και βιβλιογραφική υποστήριξη που αφορά: Την περιγραφή της γεωλογίας της περιοχής διάνοιξης των σηράγγων Την ποιοτική ταξινόµηση της βραχοµάζας, όπου αναλύονται οι µέθοδοι γεωτεχνικής ταξινόµησης RMR, Q και GSI Την εκσκαφή των σηράγγων, όπου περιγράφονται οι µέθοδοι διάνοιξης σηράγγων Τις παραµορφώσεις και µετατοπίσεις των τοιχωµάτων και της οροφής των σηράγγων, όπου αναλύονται οι µηχανισµοί παραµόρφωσης και οι υπολογισµοί των µέγιστων µετατοπίσεων και συναφών παραµέτρων που σχετίζονται µε τις µετατοπίσεις. Τα µέτρα άµεσης υποστήριξης, όπου περιγράφεται η λειτουργία και ο τρόπος χρήσης τους Τις µεθόδους επιλογής των µέτρων υποστήριξης που προκύπτουν από τα συστήµατα ταξινόµησης Την ευστάθεια των σηράγγων, που προκύπτει σύµφωνα µε την ανάλυση της κινηµατικής των βραχοσφηνών που σχηµατίζονται από την τοµή των ασυνεχειών. II. Συλλογή και επεξεργασία δεδοµένων. Στην ενότητα αυτή περιγράφεται η επιτόπου συλλογή των στοιχείων καθώς και η µετέπειτα επεξεργασία τους. Τα επιµέρους αποτελέσµατα αξιολογούνται αναλυτικά. III. Αξιολόγηση αποτελεσµάτων - Συµπεράσµατα. Στην ενότητα αυτή γίνεται συνολική αξιολόγηση των συµπερασµάτων που προέκυψαν από την αξιολόγηση των δεδοµένων και αφορούσαν την επίτευξη των στόχων της διατριβής. 15

18 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Οι σήραγγες Ασπροβάλτας βρίσκονται στη Βόρεια Ελλάδα, στην περιοχή της Ασπροβάλτας, 80km περίπου ανατολικά της Θεσσαλονίκης (Εικ.1). Η κατασκευή τους αποτελεί τµήµα του οδικού άξονα της Εγνατίας Οδού. Πρόκειται για δύο συνεχόµενες σήραγγες Ι και ΙΙ (Εικ.2). Εικ.1. Θέση περιοχής Ασπροβάλτας Εικ.2. Θέσεις σηράγγων Ασπροβάλτας Ι και ΙΙ Η σήραγγα Ι (Εικ.3) είναι δίδυµη σήραγγα που διανοίχτηκε κάτω από την ορεινή έξαρση «Κούγκι», για να εξυπηρετεί τη διέλευση του αυτοκινητόδροµου της Εγνατίας Οδού από τις ΝΑ παρυφές του Κερδυλλίου όρους. Το µήκος του δεξιού κλάδου της σήραγγας είναι περίπου 218m και του αριστερού κλάδου περίπου 228m. Η αξονική απόσταση των δύο κλάδων είναι περίπου 50m. Εικ. 3 εξιός και αριστερός κλάδος σήραγγας Ι Ασπροβάλτας Η σήραγγα ΙΙ (Εικ.4) αποτελείται από υπόγειο τµήµα µήκους περίπου 247m το οποίο εξυπηρετεί τον αριστερό κλάδο κυκλοφορίας µε κατεύθυνση προς δυτικά, και από σήραγγα εκσκαφής και επανεπίχωσης (cover & cut) η οποία εξυπηρετεί την µετακίνηση του δεξιού κλάδου κυκλοφορίας. Η σήραγγα ΙΙ κατασκευάστηκε ανατολικά της σήραγγας Ι, µε µέγιστο απόλυτο υψόµετρο 160m περίπου και σε απόσταση από την ακτή του Κόλπου του Ορφανού 370m περίπου. 16

19 Εικ. 4 Αριστερός κλάδος σήραγγας ΙΙ Ασπροβάλτας Το σχήµα της διατοµής των σηράγγων είναι πεταλοειδές ακτίνας 5,5m. Το πλάτος του οδοστρώµατος (απόσταση µεταξύ των πεζοδροµίων) του κάθε κλάδου είναι 8,50m (4,25m εκατέρωθεν του άξονα της σήραγγας) και περιλαµβάνει δύο λωρίδες κυκλοφορίας πλάτους 4m έκαστη και περιθώριο 0,25m εκατέρωθεν των λωρίδων. Η παρούσα διατριβή στοχεύει αρχικά στην εκτίµηση των πραµορφώσεων και τη διερεύνηση των αιτιών εκδήλωσης των αστοχιών που εκδηλώνονται κατά τη διάνοιξη των σηράγγων Ασπροβάλτας. Μελετάται κυρίως η βραχοµάζα πτωχής και πολύ πτωχής ποιότητας, που συναντήθηκε κατά τη διάνοιξη των σηράγγων. Στη διατριβή χρησιµοποιήθηκαν τα στοιχεία διάνοιξης των σηράγγων Ι και ΙΙ Ασπροβάλτας, του τµήµατος της Εγνατίας Οδού. Συγκεκριµένα, πραγµατοποιήθηκε από τη συγγραφέα γεωλογική χαρτογράφηση των µετώπων εκσκαφής, του θόλου και των παρειών των σηράγγων, µετρήσεις των τεκτονικών στοιχείων και περιγραφή αυτών σε κάθε βήµα διάνοιξης. Όλα τα πρωτογενή στοιχεία που χρησιµοποιήθηκαν στην παρούσα διατριβή ανήκουν στη συγγραφέα, η οποία τα συνέλλεξε κατά την κατασκευή του έργου ως Τεχνικός Γεωλόγος κατασκευής των Σηράγγων. Τα στοιχεία αυτά είναι τα µοναδικά στοιχεία συλλογής που υπάρχουν για τις σήραγγες Ασπροβάλτας και έχουν ανακοινωθεί επίσηµα στην κατασκευαστική εταιρεία και στην επιβλέπουσα αρχή. Σύµφωνα µε την εγκεκριµένη µελέτη κατασκευής των σηράγγων («ΟΜΙΛΟΣ ΤΕΧΝΙΚΩΝ ΜΕΛΕΤΩΝ»Τ.Ε.Π.Ε, 2000 και «ΒΑΣΙΣ ΣΥΣΜ» Α.Ε., 2002), πραγµατοποιήθηκαν δύο γεωτρήσεις για την τεχνικογεωλογική εκτίµηση της βραχοµάζας του δεξιού κλάδου της σήραγγας Ι, δύο γεωτρήσεις για την τεχνικογεωλογική εκτίµηση της βραχοµάζας του αριστερού κλάδου της σήραγγας Ι και τέσσερις γεωτρήσεις για την εκτίµηση της βραχοµάζας του αριστερού κλάδου της σήραγγας ΙΙ. Τα τεχνικογεωλογικά στοιχεία που χρησιµοποιήθηκαν στη διατριβή δεν βασίστηκαν στα αποτελέσµατα των γεωτρήσεων, εφόσον αυτές περιγράφουν σηµειακά την κατάσταση της βραχοµάζας. Παρ όλα αυτά, τα τεχνικογεωλογικά στοιχεία που συλλέχθηκαν κατά τη διάνοιξη των σηράγγων στις θέσεις των γεωτρήσεων, συγκρίθηκαν και εµπλουτίστηκαν µε τις παρατηρήσεις της µελέτης. Επιπλέον, εξαιτίας της φυτοκάλυψης των ορεινών όγκων διάνοιξης των σηράγγων ήταν αδύνατη η αξιολόγηση των τεχνικογεωλογικών στοιχείων στην επιφάνεια. εδοµένης και της αδυναµίας αυτής, τα στοιχεία της παρούσας 17

20 διδακτορικής διατριβής ήταν καθοριστικά για την αξιολόγηση της κατάστασης της βραχοµάζας. ιαπιστώθηκε ότι η βραχοµάζα συνίσταται από κατακερµατισµένους και τεκτονισµένους γνευσιακούς σχηµατισµούς, µε µεταβαλλόµενο τοπικά βαθµό αποσάθρωσης και θέσεις πλήρως εξαλλοιωµένου αποσαθρωµένου υλικού. Ανάµεσα στους σχηµατισµούς των γνευσίων παρεµβάλλονται όγκοι κερµατισµένων µαρµάρων ελαφριάς και µέτριας αποσάθρωσης. Οι επαφές των δύο σχηµατισµών είναι αποσαθρωµένες. Αργιλοαµµώδες υλικό που προέρχεται από την εξαλλοίωση του γνευσίου κατά την κίνηση των υδάτων των κατακρηµνισµάτων µέσα στις ασυνέχειες επικαλύπτει τα τοιχώµατα των ασυνεχειών στις επαφές των γνευσίων και µαρµάρων. Στην έξοδο της σήραγγας ΙΙ συναντήθηκε αµφιβολίτης, καλής σχετικά ποιοτικής κατάστασης. Πηγµατιτικές και απλιτικές διεισδύσεις µεγίστου πάχους ενός µέτρου εκτείνονται σε όλο το µήκος της διάνοιξης. Οι πετρολογικοί σχηµατισµοί που συναντήθηκαν κατά τη διάνοιξη ήταν σε ύφυγρη κατάσταση, εξαιτίας της διείσδυσης και κίνησης των υδάτων των κατακρηµνισµάτων δια µέσου των ασυνεχειών, ενώ ροή υδάτων ικανοποιητικής παροχής δεν παρατηρήθηκε, αφού ο υδροφόρος ορίζοντας βρίσκεται σε πολύ χαµηλότερο επίπεδο από τη βάση των σηράγγων. Κατά την αξιολόγηση των στοιχείων µέτρησης των οριζόντιων και κατακόρυφων µετατοπίσεων και την εκτίµηση των µέγιστων συγκλίσεων και αποκλίσεων δε διαπιστώθηκαν παραµορφώσεις κατά τη διάνοιξη. Το γεγονός αυτό φαίνεται να οφείλεται στο σχετικό µικρό βάθος των 60m από την επιφάνεια, στο οποίο διανοίχθηκαν οι σήραγγες. Επιπλέον, οι συγκλίσεις που µετρήθηκαν µε γεωδαιτικές µεθόδους στα τοιχώµατα και στην οροφή δεν ξεπέρασαν τα 5cm. Ο κατακερµατισµός της βραχοµάζας διευκόλυνε την εκτόνωση των τάσεων που δηµιουργήθηκαν στην περιφέρεια της εκσκαφής εξαιτίας της αποµάκρυνσης του υλικού, µ αποτέλεσµα την ελάχιστη µετακίνηση της διατοµής. Αν και λαµβάνοντας υπόψη το µέγεθος των συγκλίσεων δεν αναµένονταν αστοχίες κατά τη διάνοιξη, εντούτοις συχνή ήταν η εκδήλωση καταπτώσεων µεγάλων όγκων βραχοµάζας από την οροφή ή ολισθήσεων από τα τοιχώµατα. Η παρατήρηση αυτή οδήγησε στο διαχωρισµό της συσχέτισης αστοχιών και µετατοπίσεων, αφού τα µεγέθη των µετατοπίσεων δεν προσφέρουν καµία πληροφορία για την εκδήλωση των επικείµενων αστοχιών. Παρ όλα αυτά, η παρατήρηση πως οι διευθύνσεις των µέγιστων συγκλίσεων συµπίπτουν µε τις διευθύνσεις των κυρίων τεκτονικών στοιχείων, συνέβαλε στην αναζήτηση ερµηνείας των αστοχιών µέσω της τεκτονικής. Είναι γνωστό πως τέσσερα ή πλέον επίπεδα ασυνεχειών οριοθετούν στο χώρο µια βραχοσφήνα. Στην περίπτωση κατακερµατισµένης βραχοµάζας, η µέγιστη δυνητική βραχοσφήνα που οριοθετείται από τα κύρια επίπεδα ασυνεχειών, συντίθεται από πολύ µικρότερες βραχοσφήνες οι οποίες είναι δυνατό να ολισθήσουν ως προς µία επιφάνεια ολίσθησης ή γραµµή τοµής δύο επιφανειών. Ουσιαστικά, στην περίπτωση βραχοµάζας πολύ φτωχής ποιότητας, οι κύριες επιφάνειες των ασυνεχειών οριοθετούν θέσεις κατακερµατισµένης βραχοµάζας. Οι «βραχοσφήνες» αυτές εκτείνονται κατά επιφάνεια και κατά όγκο, αλλά επειδή είναι κατακερµατισµένες δεν επεκτείνονται σε βάθος. Η κατακερµατισµένη βραχοµάζα που συναντήθηκε κατά την εκσκαφή των σηράγγων Ι και ΙΙ αποτελείται από τέτοιου είδους δυνητικές βραχοσφήνες, οι οποίες µπορεί να ολισθαίνουν από τα τοιχώµατα ή να πέφτουν από την οροφή. Εξαιτίας του κατακερµατισµού του υλικού, οι συγκλίσεις που µετρώνται στις θέσεις των βραχοσφήνων αυτών είναι πολύ µικρές, αφού οι τάσεις που αναπτύσσονται µε την αφαίρεση του υλικού εκσκαφής εκτονώνονται µέσα στο 18

21 χαλαρό κατακερµατισµένο υλικό της βραχοσφήνας, που εµποδίζουν την εκδήλωση ανησυχητικών συγκλίσεων. Εντούτοις, αν έστω ένα επίπεδο οριοθέτησης των βραχοσφηνών βρεθεί σε ευνοϊκή θέση ολίσθησης ως προς τον άξονα της σήραγγας, τότε το κατακερµατισµένο υλικό θα κινηθεί ακολουθώντας τη διεύθυνση αυτού του επιπέδου. Η ξαφνική εκδήλωση αστοχίας βραχοσφηνών, παρά το µικρό µέγεθος των συγκλίσεων, επιβεβαιώνεται από ολισθήσεις που εδκηλώθηκαν κατά την εκσκαφή του αριστερού κλάδου της σήραγγας Ι. Οι µετρηµένες συγκλίσεις στην οροφή και στα τοιχώµατα της σήραγγας ήταν πολύ µικρές και καθόλου ανησυχητικές για την ευστάθεια της διατοµής. Παρ όλα αυτά, εκδηλώθηκαν σηµαντικές καταπτώσεις όταν αποκαλύφτηκε η βάση επισφαλούς δυνητικής βραχοσφήνας στην οροφή της σήραγγας. Τα παραπάνω αποτελέσµατα µας οδήγησαν στη διερεύνηση των µέτρων υποστήριξης των δυνητικών βραχοσφηνών και ολισθήσεων, µε σκοπό την κατάλληλη αντιµετώπιση των επικείµενων αστοχιών. Για το σκοπό αυτό εξετάστηκε η αποτελεσµατικότητα των µέτρων υποστήριξης που προτείνουν οι γνωστές κλασικές µέθοδοι υποστήριξης σηράγγων: RMR, GSI και Q σε συνάρτηση µε τα ελάχιστα θεωρητικά απαιτούµενα µέτρα υποστήριξης των µέγιστων δυνητικών βραχοσφηνών. Για το σκοπό αυτόν, πραγµατοποιήθηκε εκτίµηση της ποιότητας της βραχοµάζας µε τις κλασικές µεθόδους ταξινόµησης κατά µήκος των σηράγγων. Οι παράµετροι που χρησιµοποιήθηκαν ήταν η αντοχή του βράχου, η οποία εκτιµήθηκε από πειραµατικές δοκιµές σηµειακής φόρτισης, που εκτέλεσε η συγγραφέας, σε δείγµατα βράχου κατά τη δειγµατοληψία από το µέτωπο εκσκαφής, ο δείκτης κερµατισµού, τα χαρακτηριστικά των ασυνεχειών, - το µήκος τους, η απόσταση και η τραχύτητα των τοιχωµάτων τους, το είδος και το πάχος του υλικού πλήρωσης, ο βαθµός αποσάθρωσης της βραχοµάζας στα τοιχώµατα των ασυνεχειών και η παρουσία του υπόγειου νερού. Κατά την εφαρµογή των συστηµάτων ποιοτικής ταξινόµησης RMR, Q και GSI, παρατηρήθηκε συσχέτιση της µεταβολής των τιµών RMR και Q και των τιµών Q και GSI. Οι συσχετίσεις αυτές είναι ανάλογης µορφής µε τις συσχετίσεις που υπάρχουν στη διεθνή βιβλιογραφία. Επιπλέον, παρατηρήθηκαν συσχετίσεις του δείκτη ποιότητας βράχου (RQD) και των τιµών RMR και Q. Με βάση τα καταµετρηµένα τεκτονικά στοιχεία, επισηµάνθηκαν ζώνες οµογένειας της βραχοµάζας κατά µήκος της διάνοιξης των σηράγγων και εντοπίστηκαν οι θέσεις των µέγιστων δυνητικών βραχοσφηνών. Λαµβάνοντας υπόψη τις διευθύνσεις και τις γωνίες κλίσης των ασυνεχειών, υπολογίστηκαν τα γεωµετρικά στοιχεία (βάρος, όγκος, εµβαδόν, µέγιστο ύψος), οι θέσεις και οι διευθύνσεις ολισθήσεων των µέγιστων επισφαλών δυνητικών βραχοσφηνών βάρους άνω των 10tn. Η επιλογή αυτή στηρίχτηκε στην παραδοχή ότι οι µικροί βραχώδεις όγκοι υποστηρίζονται συνολικά ευκολότερα. Οι συντελεστές ασφάλειας των µέγιστων δυνητικών βραχοσφηνών υπολογίστηκαν µε αναλυτικές µεθόδους. Ανάλογα µε την ποιότητα της βραχοµάζας στην οποία βρίσκονται αυτές οι βραχοσφήνες, υπολογίστηκαν οι συντελεστές ασφάλειας που προκύπτουν µε εφαρµογή των µέτρων υποστήριξης που προτείνονται από τις κλασικές µεθόδους. Ο υπολογισµός των συντελεστών ασφαλείας βασίστηκε στην ανάλυση των δυνάµεων ολίσθησης και συγκράτησης λαµβάνοντας υπόψη το ποσοστό αντίδρασης στην ολίσθηση που προκύπτει από την εφαρµογή των µέτρων υποστήριξης. 19

22 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Ι ΜΕΘΟ ΟΛΟΓΙΑ 20

23 1. ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΤΗΣ ΕΥΡΥΤΕΡΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ Η περιοχή διάνοιξης των σηράγγων Ι και ΙΙ τοποθετείται γεωτεκτονικά στη Σερβοµακεδονική µάζα, η οποία εκτείνεται στη Βόρεια Ελλάδα στην περιοχή δυτικά του Στρυµώνα από τα σύνορα µέχρι και τη Χαλκιδική. Η Σερβοµακεδονική µάζα της βορείου Ελλάδας είναι η συνέχεια του γεωλογικού σχηµατισµού των µεταµορφωµένων πετρωµάτων της Νοτιοδυτικής Βουλγαρίας και της Νοτιοανατολικής Πρώην Γιουγκοσλαβίας. Κατά µήκος του δυτικού ορίου της Σερβοµακεδονικής αναπτύσσεται η ηφαιστειοιζηµατογενής σειρά της Περιροδοπικής ζώνης µε τα ελαφρά µεταµορφωµένα Μεσοζωϊκά ιζήµατα και µαγµατικά πετρώµατα. Ακόµη πιο δυτικά, τα επωθηµένα οφειολιθικά πετρώµατα της ζώνης Αξιού εκτείνονται κατά µήκος του δυτικού ορίου της Περιροδοπικής, δηµιουργώντας τα υπερκείµενα κατάλοιπα της ωκεάνιας περιοχής της ζώνης Αξιού. Όσον αφορά το ανατολικό όριο της Σερβοµακεδονικής, αυτή η µάζα τοποθετείται τεκτονικά πάνω στην ενότητα Παγκαίου της κρυσταλλοσχιστώδους µάζας της Ροδόπης (Kilias and Mountrakis, 1990). Η επανεκτίµηση της επαφής Παγκαίου Σερβοµακεδονικής ως κανονικό ρήγµα διαφυγής προσδιορίζει την ενότητα Πανγκαίου ως µεταµορφωµένο πυρήνα που αποκαλύφτηκε τη γεωλογική περίοδο Ολιγοκαίνου-Μειοκαίνου (Dinter et al, 1995, Kilias et al, 1999) (Εικ.1.1). Το κρυσταλλοσχιστώδες της Σερβοµακεδονικής µάζας διαιρείται σε δύο µεγάλες σειρές πετρωµάτων παλαιοζωϊκής ή και παλαιότερης ηλικίας: Την κατώτερη σειρά των Κερδυλίων και την ανώτερη σειρά του Βερτίσκου (Kockel & Walther, 1968). Η σειρά των Κερδυλίων εκτείνεται στην ανατολική Χαλκιδική µεταξύ των εκβολών του Στρυµώνα και του Στρατωνίου, και τα πετρώµατά της συνιστούν τους τεκτονικά βαθύτερους ορίζοντες της Σερβοµακεδονικής µάζας. Οι λιθολογικές φάσεις της σειράς περιλαµβάνουν ορίζοντες µαρµάρων και γνευσίων µε παρεµβολές σχιστολίθων και αµφιβολιτών. Η σειρά του Βερτίσκου βρίσκεται δυτικά της σειράς των Κερδυλίων και εκτείνεται στον κορµό της Χαλκιδικής προς Βορρά µέχρι τα σύνορα. Αποτελείται από µια ακολουθία γνευσίων, µαρµαρυγιακών σχιστολίθων και λεπτών στρωµάτων µαρµάρων, ενώ στους ανώτερους ορίζοντες επικρατούν µεταγάββροι-µεταδιαβάσες και αµφιβολίτες. Συχνά παρεµβάλονται µε τεκτονικές επαφές σερπεντινιτικά στρώµατα. Η διάκριση των δυο σειρών στηρίχθηκε σε ορισµένες διαφορές αυτών, οι οποίες είναι: Στη σειρά των Κερδυλλίων µεγάλη είναι η παρουσία µαρµάρων σε ορίζοντες πολύ µεγάλου πάχους, σε αντίθεση µε τη σειρά Βερτίσκου όπου η παρουσία των µαρµάρων είναι σπάνια και υπό µορφή λεπτών ενστρώσεων. Μέσα στα πετρώµατα της σειράς Βερτίσκου παρεµβάλλονται τεκτονικά σχιστοποιηµένα σερπεντινικά σώµατα που απουσιάζουν από τη σειρά Κερδυλλίων. Παρ όλες τις παραπάνω διαφορές, υπάρχουν και πολλές οµοιότητες µεταξύ τους, όπως είναι η παρουσία στις δυο σειρές των ίδιων λοιπών πετρωµάτων (γνευσίων και σχιστολίθων) καθώς και η παρουσία ίδιων τεκτονικών στοιχείων. Έτσι δεν µπορεί να αποκλειστεί η πιθανότητα να πρόκειται για µια και µόνη, ενιαία µάζα κρυσταλλικών 21

24 πετρωµάτων. Στο πνεύµα αυτό της ενιαίας µάζας έγινε µια διαφορετική διαίρεση του ενιαίου κρυσταλλοσχιστώδους της Σερβοµακεδονικής σε δύο ορίζοντες (Chatzidimitriadis et al,1985): o Τον κατώτερο ορίζοντα των γνευσίων µιγµατιτών, και o Τον ανώτερο ορίζοντα των γνευσίων, σχιστολίθων, µαρµάρων και αµφιβολιτών. Όσον αφορά τη µεταµορφική ιστορία της συνολικής κρυσταλλοσχιστώδους µάζας της Σερβοµακεδονικής πιστεύεται ότι δύο µεταµορφώσεις έχουν επιδράσει στα πετρώµατά της: Μια πρώτη µεταµόρφωση σε συνθήκες αµφιβολιτικής φάσης που έλαβε χώρα στο Παλαιοζωϊκό (300εκ. έτη), και Μια δεύτερη ανάδροµη µεταµόρφωση σε συνθήκες πρασσινοσχιστολιθικής έως αµφιβολιτικής φάσης που χρονολογήθηκε µε ραδιοχρονολογήσεις στο Κάτω-Μέσο Κρητιδικό (130 εκ.έτη). Παρ όλα αυτά, πολλές άλλες ραδιοχρονολογήσεις που έγιναν για τη µεταµόρφωση έδωσαν ποικίλες ηλικίες (από Παλαιοζωικές µέχρι Τριτογενείς) στα µεταµορφωµένα πετρώµατα της µάζας, γεγονός που εξηγείται σαν το αποτέλεσµα αναζωπυρώσεων που έλαβαν χώρα µετά την πρώτη κύρια µεταµόρφωση που πρέπει να ήταν παλιά, ίσως µάλιστα και Κατωπαλαιοζωϊκή όπως υποστηρίζεται από πολλούς ερευνητές. Φυσικά, η απόθεση των αρχικών ιζηµάτων, που στη συνέχεια έδωσαν τα µεταµορφωµένα πετρώµατα, µπορεί να ήταν ακόµη πιο παλιά πιθανόν και προκάµβρια. Η τεκτονική δοµή της Σερβοµακεδονικής είναι πολύπλοκη καθώς συνίσταται από ένα ετερογενές µίγµα µεταµορφωµένων λιθολογικών ενοτήτων Παλαιοζωικής ή παλαιότερης ηλικίας (κρυσταλλοσχιστώδες) που διακόπτεται από γρανιτικούς όγκους ηλικίας Μεσοζωϊκού και Καινοζωϊκού, γνευσίους, µάρµαρα, σχιστόλιθους και παρεµβολές σερπεντινικών στρωµάτων. Τα πυριγενή πετρώµατα προέρχονται από διάφορες µαγµατικές εκδηλώσεις στη διάρκεια της γεωλογικής ιστορίας, που κατατάσσονται συµβατικά σε τέσσερις φάσεις µαγµατισµού (Kockel & Walther, 1965, Kockel et al, 1971). Η πρώτη φάση µαγµατισµού είναι βασικής-υπερβασικής σύστασης προαλπικής ηλικίας. Τα µεταβασικά πετρώµατα (αµφιβολίτες, µεταγάββροι, µετα-διαβάσες), που πιθανώς προέρχονται από την ωκεάνια γειτονική περιοχή της ζώνης Αξιού µε επώθηση, βρίσκονται συµπτυχωµένα µε τα κρυσταλλοσχιστώδη πετρώµατα. Σύµφωνα µε την υπόθεση αυτή, τα µεταβασικά πετρώµατα θεωρούνται αλπικής ηλικίας µετα-οφειολιθικά πετρώµατα. Η δεύτερη φάση µαγµατισµού είναι γρανιτικής σύστασης και αντιπροσωπεύεται από πλαγιοκλαστικούς-µικροκλινικούς γνευσίους των περιοχών Κερδυλλίων, Ολυµπιάδας και Βερτίσκου που ήταν παλιοί γρανίτες. Η φάση αυτή είναι Ανωπαλαιοζωϊκής ηλικίας ( Ma, µέθοδος Rb-Sr) συνδεδεµένη µε την Ερκύνια ορογένεση. Η τρίτη φάση µαγµατισµού έλαβε χώρα στο Μεσοζωικό και δηµιούργησε µεγάλους γρανιτικούς όγκους σε περιοχές της Χαλκιδικής και στο όρος Βερτίσκος. Στη φάση αυτή δηµιουργήθηκαν οι γρανιτικοί όγκοι της Αρναίας ηλικίας Ιουρασικού (155±11Μa, µέθοδος Rb-Sr). Η τέταρτη µαγµατική φάση πραγµατοποιήθηκε στο Τριτογενές (Ηώκαινο-Ολιγόκαινο). Πρόκειται για µεταορογενετική, όξινη φάση που δηµιούργησε γρανίτες, γρανοδιορίτες και χαλαζιακούς διορίτες σε περιοχές της Χαλκιδικής. Στη φάση αυτή δηµιουργήθηκαν οι γρανίτες της Σιθωνίας, της Ουρανούπολης και του Χιλιανδαρίου ηλικίας Ηωκαίνου (ca. 50Ma στοιχεία 40 Ar- 39 Ar, µέθοδος Rb-Sr) και ο όγκος του Στρατωνίου ηλικίας Ολιγοκαίνου (29,6±1,4 Μa, µέθοδος Κ-Αr) ( ηµητριάδης, 1974). Με τη φάση αυτή συνδέονται και ορισµένες µικρές εµφανίσεις πορφύρων και πηγµατιτικών, απλιτικών φλεβών µε πλούσια 22

25 µεταλλοφορία. Κάποιες ρυολιθικές εµφανίσεις που έχουν εντοπιστεί στο χώρο της Σερβοµακεδονικής οφείλονται στη µεταλπική, Πλειο-τεταρτογενή ηφαιστειότητα (Chatzidimitriadis et al, 1985). Η εξέλιξη της µεταµόρφωσης των πετρωµάτων της Σερβοµακεδονικής δίδεται από το ακόλουθο σχήµα: Η πρώτη κύρια τεκτονική δράση ήταν προ Άνω Παλαιοζωϊκή (τουλάχιστον προ Πέρµιος) και σύµφωνα µε τις απόψεις τωνγιουγκοσλάβων γεωλόγων πρόκειται για µια προ-κάµβριο ορογενετική περίοδο κατά την οποία µεταµορφώθηκαν και πτυχώθηκαν τα πετρώµατα της Σερβοµακεδονικής. Εντούτοις οι ραδιοχρονολογικές ενδείξεις που υπάρχουν στον Ελληνικό χώρο δείχνουν ότι η ορογενετική αυτή περίοδος πρέπει να είναι Ερκύνια, 300 εκ.ετών. Κατά την ορογένεση αυτή δηµιουργήθηκαν ισοκλινείς πτυχές συµµεταµορφικές ως προς την πρώτη κύρια αµφιβολιτική µεταµόρφωση, οι άξονες των οποίων έχουν γενική διεύθυνση και βύθιση προς Βορρά. Η δεύτερη ορογενετική περίοδος είναι Αλπική και τοποθετείται µεταξύ Ανωτέρου Ιουρασικού και Κάτω Κρητιδικού. Στην περίοδο αυτή έλαβε χώρα η δεύτερη ανάδροµη πρασσινοσχιστολιθική µεταµόρφωση και η δεύτερη φάση πτυχώσεων που ήταν συµµεταµορφική και προκάλεσε πτυχές υποϊσοκλινείς οι άξονες των οποίων εµφανίζονται διεσπαρµένοι. Στην ίδια περίοδο εκδηλώθηκε και η τρίτη (Μεσοζωϊκή) φάση µαγµατισµού που δηµιούργησε τους µεγάλους γρανιτικούς όγκους της µάζας. Μεταξύ Τέλους Κρητιδικού και Ολιγοκαίνου έλαβαν χώρα οι τριτογενείς Αλπικές φάσεις πτυχώσεων οι οποίες δηµιούργησαν λεπιώσεις των στρωµάτων, τοπικές και µεγάλες επωθήσεις, καθώς και µια αναστροφή των στρωµάτων στο δυτικό περιθώριο της ζώνης. Ανοιχτές πτυχές και πτυχές τύπου knick προκλήθηκαν κατά τη διάρκεια τωντελευταίων Τριτογενών πτυχώσεων. Κατά πάσα πιθανότητα οι πτυχώσεις αυτές έγιναν σε τρεις διαδοχικές φάσεις: στο Τέλος Κρητιδικού, στο Πριαµπόνιο του Άνω Ηωκαίνου και στο Ολιγόκαινο (Μουντράκης, 1985). Η περιοχή του έργου βρίσκεται στη γεωλογική ενότητα της σειράς των Κερδυλίων. Στην περιοχή κατασκευής των σηράγγων επικρατεί ο σχηµατισµός του βιοτιτικού γνευσίου µε πηγµατιτικές διεισδύσεις και παρεµβολές µαρµάρων και αµφιβολιτών (Chatzigogos et al, 2007). 23

26 N Σερβοµακεδονική ΕΛΛΑ Α Όριο Σερβοµακεδονικής-Ροδόπης Κρητιδικό BA Ηπειρωτικός φλοιός Μοέσια Πλάκα N ΕΛΛΑ Α Κυκλικό τόξο της Ροδόπης και οφειόλιθοι της Σερβοµακεδονικής Hωκαινικά ιζήµατα BA N Πλουτωνίτης της Σιθωνίας Ηώκαινο ΕΛΛΑ Α Ολιγοκαινικά ιζήµατα Αδρανείς µυλωνίτες Πλουτωνίτης του Κενταύρου Ενότητα Σιδηρονερίου Hωκαινικά ιζήµατα Ζώνες διάτµησης BA Σερβοµακεδονική Ενότητα Σιδηρονερίου Ζώνη Πανγκαίου Πλουτωνίτης της Βροντού Ολιγόκαινο Ενότητα Σιδηρονερίου N ΕΛΛΑ Α Οφειόλιθοι Mειοκαινικά ιζήµατα Σερβοµακεδονική Πλουτωνίτης της Βροντού Hωκαινικά ιζήµατα BA Ενότητα Σιδηρονερίου Ζώνη Πανγκαίου Πρώιµο Μειόκαινο Πλουτωνίτης της Καβάλας Ενότητα Σιδηρονερίου Ζώνη Πανγκαίου N Λεκάνη του Λαγκαδά Σερβοµακεδονική Ενότητα Σιδηρονερίου Ζώνη Πανγκαίου Λεκάνη του Στρυµώνα Σήµερα Πλουτωνίτης της Καβάλας BA Hωκαινικά ιζήµατα Ενότητα Σιδηρονερίου Εικ.1.1. Σχηµατική τοµή που απεικονίζει την κινηµατική και τεκτονική εξέλιξη της περιοχής του ορίου Σερβοµακεδονικής-Ροδόπης από την περίοδο του Κρητιδικού. a. Σύγκρουση των Ηπειρωτικών πλακών Μοέσιας και Ροδοπικής κατά τη διάρκεια του Κρητιδικού (συµπεριλαµβανοµένης της Σερβοµακεδονικής). b-e. Τα στάδια παραµόρφωσης της περιοχής του ορίου Σερβοµακεδονικής Ροδόπης από το Ηώκαινο µέχρι σήµερα. 24

27 2. ΠΟΙΟΤΙΚΗ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗΣ 2.1. Γενικά Σκοπός της περιγραφής της βραχοµάζας είναι η εκτίµηση των τεκτονικών και µηχανικών της χαρακτηριστικών και η ποιοτική ταξινόµησή της, ώστε να είναι εφικτή η ορθή αξιολόγηση των µέτρων υποστήριξης που πρόκειται να χρησιµοποιηθούν για να ενισχύσουν τη βραχοµάζα και να υποστηρίξουν την κατασκευή. Τα πρώτα συστήµατα ταξινόµησης έχουν αναπτυχθεί έναν αιώνα πριν, από τότε που ο Ritter (1879) προσπάθησε να δηµιουργήσει µια εµπειρική σχέση για το σχεδιασµό των σηράγγων, και να προσδιορίσει τις απαιτήσεις υποστήριξης. Η ταξινόµηση βραχοµάζας που πραγµατοποιήθηκε στην παρούσα διατριβή µε διάφορες µεθόδους, σκοπό έχει τη συγκριτική διερεύνηση των αποτελεσµάτων και των προτεινόµενων µέτρων υποστήριξης και τη σύγκρισή τους µε τα ελάχιστα αναγκαία µέτρα που καταλογίζονται από την ανάλυση της ευστάθειας των βραχοσφηνών. Οι περισσότεροι παράµετροι που αξιολογούνται στα συστήµατα ταξινόµησης έχουν εισαχθεί και χρησιµοποιηθεί ύστερα από περιγραφή παρατηρήσεων κατά τη διάνοιξη και υποστήριξη σηράγγων στις οποίες περιλαµβάνονται τα στοιχεία του γεωµηχανικού χαρακτήρα της βραχοµάζας (Aydan & Kawamoto, 2000). ιαφορετικά συστήµατα ταξινόµησης δίνουν έµφαση σε διαφορετικές παραµέτρους. Συνιστάται να χρησιµοποιούνται τουλάχιστον δύο συστήµατα ταξινόµησης κατά τα πρώιµα στάδια του έργου (Marangos, 1990). Βέβαια, όλα τα συστήµατα έχουν περιορισµούς, όµως αν εφαρµόζονται κατάλληλα και µε προσοχή µετατρέπονται σε χρήσιµα εργαλεία. Παράλληλα µε τα κλασικά συστήµατα ταξινόµησης, δηµιουργήθηκε ένας αριθµός από ειδικά συστήµατα και µεθόδους ταξινόµησης όπως, π.χ. για την ταξινόµηση της αντοχής των βραχοµαζών, του δείκτη ποιότητας βράχου (RQD), του βαθµού αποσάθρωσης, της ικανότητας διάτρησης και ανατίναξης του βράχου, όπως και της επιλογής των µηχανηµάτων διάτρησης σηράγγων (TBM). Ο κοινός τόπος αυτών των συστηµάτων και µεθόδων είναι πως αυτά βασίζονται λίγο έως πολύ σε καταγεγραµµένες παρατηρήσεις και µετρήσεις που πραγµατοποιήθηκαν στην ύπαιθρο ή στο εργαστήριο. Οι παρατηρήσεις και οι µετρήσεις εκφράζονται ως αριθµοί, ώστε µε διαφορετικούς τρόπους να συνδυάζονται σε ένα τελικό σύνολο. Συνήθως, αυτοί οι αριθµοί τοποθετούνται σε πίνακα που περιγράφει την ποιότητα της βραχοµάζας. Τα πιο διαδεδοµένα συστήµατα ποιοτικής ταξινόµησης που χρησιµοποιούνται είναι: 1) Η ταξινόµηση κατά RMR (Bieniawski, 1989), 2) Η ταξινόµηση κατά GSI (Marinos and Hoek, 2001), 3) Η ταξινόµηση κατά Q (Barton et al, 1974). Οι µέθοδοι RMR και Q, ενσωµατώνουν γεωλογικές, γεωµετρικές και σχεδιαστικές / µηχανικές παραµέτρους για να καταλήξουν σε µια συγκεκριµένη τιµή της ποιότητας της βραχοµάζας. Η επινόηση των συστηµάτων αυτών βασίζεται σε µετρήσεις της πίεσης υποστήριξης 25 σηράγγων πλάτους 2m έως 14m. Αν και χρησιµοποιούνται κοινές παράµετροι για την ταξινόµηση κατά τα συστήµατα αυτά, οι παράµετροι αυτοί έχουν διαφορετική βαρύτητα σε κάθε σύστηµα ταξινόµησης. Η ταξινόµηση RMR χρησιµοποιεί τη συµπιεστική δύναµη άµεσα, ενώ η ταξινόµηση κατά Q χρησιµοποιεί τις 25

28 τάσεις που ασκούνται στη βραχοµάζα µόνο στην περίπτωση που εκδηλώνονται επί τόπου παραµορφώσεις σε συνεκτικό βράχο. Και οι δύο ταξινοµήσεις χρησιµοποιούν τη γεωλογία και τη γεωµετρία της βραχοµάζας, λαµβάνουν υπόψη την παρουσία του υπόγειου νερού και περιλαµβάνουν κάποια συστατικά της αντοχής του βραχώδους υλικού (Hoek and Brown, 1998). Ο τρόπος ποιοτικής ταξινόµησης κατά GSI χρησιµοποιεί περιγραφές της κατάστασης των ασυνεχειών και της βραχοµάζας (σχιστοποιηµένη λεπτοστρωµατώδης διατµηµένη, αποσυντεθηµένη, διαταραγµένη πτυχωµένη, κερµατισµένη, τεµαχώδης) οι οποίες εισάγονται σε νοµόγραµµα και την τελική εκτίµηση ενός εύρους τιµών του είκτη Γεωλογικής Αντοχής GSI. Από την τιµή του δείκτη GSI και µία παράµετρο που καθορίζεται από την αντοχή της βραχοµάζας, είναι δυνατό να υπολογιστεί ο δείκτης παραµόρφωσης. Ο είκτης Γεωλογικής Αντοχής (GSI) εκτός από την ταξινόµηση, εκφράζει αριθµητικά την αποµείωση των σταθερών του υλικού, ανάλογα µε τη ρωγµάτωση της βραχοµάζας. Αποτελεί σηµαντικό στοιχείο στην επίλυση του κριτηρίου θραύσης Hoek and Brown (Ηoek & Brown, 1998) και προσφέρει λύσεις στο πρόβληµα του προσδιορισµού αντιπροσωπευτικών τιµών των παραµέτρων σχεδιασµού των έργων σε περιβάλλον ρωγµατωµένων βράχων. Ο δείκτης αυτός βασίζεται στην εκτίµηση της δοµής και της κατάστασης των ασυνεχειών της βραχοµάζας και αποτελεί ένα φιλικό, γεωλογικά, δείκτη που µπορεί να εκτιµάται εύκολα. Σύµφωνα µε τις τελευταίες αναφορές, ο δείκτης GSI µπορεί να εφαρµοστεί σε πολύπλοκους σχηµατισµούς µε ποικίλη µηχανική συµπεριφορά (Marinos P. et al, 2006). Η διαφορά του δείκτη GSI από τους δείκτες των παραπάνω ταξινοµήσεων είναι πως έχει γεωλογική λογική και περιορίζει τη συλλογή ποσοτικών δεδοµένων κατά τη βαθµονόµηση της ποιότητας της βραχοµάζας (Hoek et al, 1998). Τα αποτελέσµατα των ταξινοµήσεων είναι προσεγγιστικά. Από τη µια πλευρά µπορούµε να εκτιµήσουµε την ποιότητα της βραχόµαζας σύµφωνα µε τις παραµέτρους που εισάγονται στις µεθόδους ταξινόµησης, ενώ από την άλλη πλευρά, µπορούµε να χαρακτηρίσουµε µε ακρίβεια τη βραχοµάζα και κατόπιν τις ιδιότητες των παραµέτρων που δηµιουργούνται ετεροχρονισµένα. Οι µέθοδοι ταξινόµησης δίνουν µια πλήρη περιγραφή της βραχοµάζας η οποία µπορεί να µεταφραστεί σε βαθµό ταξινόµησης (Afrouz, 1992). Κατά το σχεδιασµό και την εκτέλεση των κατασκευαστικών σταδίων της σήραγγας, όταν διαθέτουµε πολύ µικρό ποσοστό λεπτοµερούς πληροφόρησης για την κατάσταση της βραχοµάζας, τις τάσεις της και τα υδραυλικά της χαρακτηριστικά, η χρήση των συστηµάτων ταξινόµησης είναι σηµαντική. Ο σχεδιασµός της άµεσης υποστήριξης στα στάδια της µελέτης και κατασκευής της σήραγγας βασίζεται σε στοιχεία πληροφοριών των ιδιοτήτων της βραχοµάζας, από σηµειακή πυρηνοληψία, τα οποία αντιπροσωπεύουν συγκεκριµένο τµήµα της υπόγειας διάνοιξης. Η χρήση του συστήµατος ταξινόµησης της βραχοµάζας κατά την εκσκαφή της σήραγγας δεν αντικαθιστά τα αποτελέσµατα των εκτιµήσεων κατά τον σχεδιασµό της άµεσης υποστήριξης, αλλά τα συµπληρώνει µε νέα στοιχεία για όλο το µήκος του υπόγειου τµήµατος (Marinos et al, 2005). 26

29 2.2. Γεωτεχνική ταξινόµηση βραχοµάζας µε τη µέθοδο RMR Για την ταξινόµηση της βραχοµάζας κατά RMR χρησιµοποιούνται οι παρακάτω ιδιότητες (Bieniawski, 1989). Οι ιδιότητες αυτές περιγράφονται µε τη βοήθεια παραµέτρων και βαθµονοµούνται ξεχωριστά (Πίνακας 2.4).: Αντοχή ακέραιου βράχου: Εκτιµάται από την αντοχή σε µοναξονική θλίψη (Μpa) δειγµάτων που λήφθηκαν από πυρηνοληψία ή από το δείκτη σηµειακής αντοχής. είκτης ποιότητας βράχου RQD: Ορίζεται ως το συνολικό µήκος των κοµµατιών του πυρήνα µιας γεώτρησης ελάχιστου µήκους 10cm, ανά µέτρο πυρήνα γεώτρησης. ίνεται σε ποσοστό επί τοις εκατό (%). Ο προσδιορισµός του δείκτη ποιότητας βράχου είναι δυνατό να πραγµατοποιηθεί και από επιφανειακά στοιχεία, όταν δεν υπάρχει διαθέσιµη γεώτρηση χρησιµοποιώντας τη σχέση (Palmstrom, 1982): RQD%=115-3,3J ν Όπου J ν = συνολικός αριθµός διακλάσεων στο κυβικό µέτρο της βραχοµάζας. Προϋπόθεση για χρήση της παραπάνω σχέσης είναι η απουσία αργίλου από τη βραχοµάζα. Αποστάσεις ασυνεχειών. Ανάλογα µε την απόσταση µεταξύ των ασυνεχειών, το κατατµητικό σύστηµα µπορεί να είναι από πολύ πυκνό µέχρι πολύ αραιό. Για τον υπολογισµό της µέσης τιµής των αποστάσεων των ασυνεχειών χρησιµοποιείται ο συντελεστής ρωγµάτωσης k (m -1 ): k = n / L n = το πλήθος των κατατµήσεων κατά µήκος µιας ευθείας L = το µήκος αυτής της ευθείας Ανάπτυξη ασυνεχειών: Είναι το αδιαίρετο µήκος των ασυνεχειών µέσα στη διατοµή της σήραγγας (Deere&Deere, 1988). Για τον υπολογισµό της ανάπτυξης των ασυνεχειών χρησιµοποιείται ο επίπεδος βαθµός διαµελισµού κ e : κ e = ΣF ji / F ΣF ji = άθροισµα τµηµάτων των διαχωριστικών επιφανειών F = εµβαδό µιας νοητής διαχωριστικής επιφάνειας. Εύρος ανοίγµατος ασυνεχειών: Είναι η απόσταση των τοιχωµάτων των ασυνεχειών που χαρακτηρίζει τις ασυνέχειες από πολύ ανοικτές έως πολύ κλειστές. Τραχύτητα επιφανειών ασυνεχειών : Αναφέρεται στην τραχύτητα των επιφανειών των τοιχωµάτων των ασυνεχειών, οι οποίες µπορεί να είναι από πολύ τραχείες µέχρι λείες. Υλικό πλήρωσης: Περιγράφεται από τη σκληρότητα και το πάχος του υλικού που βρίσκεται ανάµεσα στα τοιχώµατα των ασυνεχειών. Όσον αφορά τη σκληρότητα, το υλικό πλήρωσης µπορεί να είναι σκληρό ή µαλακό, ενώ το πάχος των 5mm είναι καθοριστικό στη βαθµονόµηση. Ο παράγοντας αυτός λαµβάνει υπόψη του και την περίπτωση πολύ κλειστών ασυνεχειών στις οποίες δεν υπάρχει υλικό πλήρωσης. Αποσάθρωση πετρώµατος στις παρειές των ασυνεχειών: Η αποσάθρωση διαβαθµίζεται από ελαφριά έως πλήρης, ενώ λαµβάνεται υπόψη και η υγιής κατάσταση της βραχοµάζας. Συνθήκες υπόγειου νερού: Αναφέρονται στην παρουσία υγρασίας ή ροής ύδατος στη βραχοµάζα και ανάλογα µε την παροχή διακρίνονται οι περιπτώσεις ύφυγρης, υγρής, 27

30 στάγδην βραχοµάζας. Λαµβάνεται υπόψη και η περίπτωση απουσίας κάθε υγρασίας, ενώ στην περίπτωση ροής, η πίεση του νερου δεν υπεισέρχεται στη βαθµονόµηση. Προσανατολισµός ασυνεχειών (Πίνακας 2.1): Πραγµατοποιείται χαρακτηρισµός του προσανατολισµού των ασυνεχειών σε σχέση µε τον άξονα της σήραγγας. Ο προσανατολισµός µπορεί να είναι από πολύ δυσµενής έως πολύ ευµενής για την ευστάθεια των τοιχωµάτων της σήραγγας. Ο προσδιορισµός της ποιότητας της βραχοµάζας πραγµατοποιείται µε τη βοήθεια του δείκτη RMR ο οποίος υπολογίζεται από το άθροισµα των βαθµονοµηµένων παραµέτρων (Πίνακας 2.2). Κάθε εύρος τιµών του δείκτη RMR αντιστοιχεί σε µια συγκεκριµένη τάξη και ποιότητα βραχοµάζας. H εκτίµηση της κατηγορίας της βραχοµάζας προσδιορίζει το εύρος συνοχής και γωνίας τριβής του βράχου µε τη βοήθεια του Πίνακα 2.3, καθώς και το µέτρο παραµόρφωσης Ε d της µάζας του πετρώµατος µε τις σχέσεις (Bieniawski, 1978, Serafim & Pereira, 1983): Ε d (GPa) = 2RMR-100 αν RMR > 50 Ε d (GPa) = 10 (RMR-10)/40 αν RMR < 50 Ε d (GPa) = 0,5RMR αν RMR < 52 28

31 Πίνακας 2.1. Επίδραση του προσανατολισµού των διακλάσεων στην ευστάθεια σηράγγων (Bieniawski, 1989) Ανεξάρτητα από παράταξη Γωνία κλίσης Εκτίµηση 0-20 ο υσµενής Παράταξη παράλληλη στον άξονα της σήραγγας Γωνία κλίσης Εκτίµηση ο Πολύ δυσµενής ο Μέτρια Παράταξη κάθετη στον άξονα της σήραγγας ιάνοιξη σύµφωνα µε την κατεύθυνση βύθισης Γωνία κλίσης Εκτίµηση ο Πολύ ευννοϊκή ο Ευννοϊκή ιάνοιξη αντίθετα µε την κατεύθυνση βύθισης Γωνία κλίσης Εκτίµηση ο Μέτρια ο υσµενής Πίνακας 2.2. Ποιότητα βραχοµάζας σύµφωνα µε τη γεωτεχνική ταξινόµηση κατά RMR (Bieniawski, 1989) Κατηγορία βραχοµάζας Ποιότητα βραχοµάζας RMR I Πολύ καλή II Καλή III Μέτρια IV Φτωχή V Πολύ φτωχή

32 Πίνακας 2.3. Παράµετροι αντοχής βραχοµάζας (Bieniawski, 1989) Κατηγορία ποιότητας βραχοµάζας Ι ΙΙ ΙΙΙ IV V Συνοχή (Kpa) > <100 Γωνία εσωτερικής τριβής ( ο ) > <15 30

33 Πίνακας 2.4. Γεωτεχνική ταξινόµηση κατά RMR (Bieniawski, 1989) ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΚΑΤΑ ΒΕΝIAWSKI ANTOXH AKΕΡΑΙΟΥ ΒΡΑΧΟΥ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΣ ΑΝΤΟΧΗ (ΜPa) ΕΙΚΤΗΣ ΒΑΘΜΟΙ RMR Πολύ υψηλή >250 >10 15 Υψηλή Μέση Μέτρια Μικρή 5-25 <1 2 Πολύ µικρή <1 0 RQD Εξαιρετική % 20 Καλή 75-90% 17 Μέτρια 50-75% 13 Πτωχή 25-50% 8 Πολύ πτωχή <25% 3 ΟΙΚΟΓΕΝΕΙΑ 1 ΟΙΚΟΓΕΝΕΙΑ 2 ΟΙΚΟΓΕΝΕΙΑ 3 ΟΙΚΟΓΕΝΕΙΑ 4 ΑΠΟΣΤΑΣΕΙΣ ΑΣΥΝΕΧΕΙΩΝ Πολύ αραιή >2m 20 Αραιή 0,6-2,0m 15 Μέτρια mm 10 Πυκνή mm 8 Πολύ πυκνή <60mm 5 ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΑΣΥΝΕΧΕΙΩΝ Πολύ λίγη <1m 6 Λίγη 1-3m 4 Μέση 3-10m 2 Υψηλή 10-20m 1 Πολύ υψηλή >20m 0 ΙΑΧΩΡΙΣΜΌΣ ΑΣΥΝΕΧΕΙΩΝ Πολύ κλειστές 6 Κλειστές <0,1mm 5 Μέτριες Ανοιχτές 0,1-1,0mm 4 Ανοικτές διακλάσεις 1-5mm 1 Πολύ ανοικτές >5mm 0 ΤΡΑΧΥΤΗΤΑ ΕΠΙΦΑΝΕΙΩΝ ΑΣΥΝΕΧΕΙΩΝ Πολύ τραχείες 6 Τραχείες 5 Ελαφρώς τραχείες 3 Λείες 1 ιατµηµένες 0 ΥΛΙΚΟ ΠΛΗΡΩΣΗΣ Πολύ κλειστές 6 <5mm-Σκληρό υλικό 4 >5mm-Σκληρό υλικό 2 <5mm-Μαλακό υλικό 2 >5mm-Μαλακό υλικό 0 ΠΕΤΡΩΜΑ ΣΤΙΣ ΠΑΡΕΙΕΣ ΑΣΥΝΕΧΕΙΩΝ Υγειές 6 Ελαφρώς αποσαθρωµένο 5 Μετρίως αποσαθρωµένο 3 Πολύ αποσαθρωµένο 1 Πλήρως αποσαθρωµένο 0 ΥΠΟΓΕΙΟ ΝΕΡΟ Εισροές ανά 10m µήκους σήραγγας lit/hr Πίεση νερού ΓΕΝΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ Τελείως ξηρές 15 Ύφυγρη 10 Υγρή 7 Στάγδην 4 ΡΟΗ Χαµηλή πίεση 0 Μέση πίεση 0 Υψηλή πίεση 0 ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΣ ΙΕΥΘΥΝΣΗΣ ΚΑΙ ΚΛΙΣΗΣ Οικογένεια 1 Οικογένεια 2 Οικογένεια 3 Οικογένεια 4 ΠΡΟΣΑΡΜΟΓΗ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ Πολύ ευµενής 0 Ευµενής -2 Μέτριος -5 υσµενής -10 Πολύ δυσµενής -12 ΒΑΘΜΟΣ RMR KATHΓΟΡΙΑ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΣ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ ΚΑΤΗΓΟΡΙΑ ΥΠΟΣΤΗΡΙΞΗΣ 31

34 2.3. Γεωτεχνική ταξινόµηση βραχοµάζας µε τη µέθοδο GSI Ο είκτης Γεωλογικής Αντοχής (GSI) σχετίζεται µε την εκτίµηση της αντοχής των βραχωδών µαζών για διαφορετικές γεωλογικές συνθήκες κατά τις παρατηρήσεις πεδίου (Marinos et al, 2004). Ο χαρακτηρισµός της βραχοµάζας βασίζεται στην περιγραφή της δοµής του πετρώµατος στους όγκους που σχηµατίζονται εξαιτίας των διακλάσεων, σε συνδυασµό µε την περιγραφή της επιφανειακής κατάστασης των ασυνεχειών (Εικ.2.1). ιακρίνονται έξι κατηγορίες δοµής της βραχοµάζας (Marinos & Hoek,,2001): 1 Ακέραια ή συµπαγής βραχοµάζα που αποτελείται από τµήµατα ακέραιου βράχου ή συµπαγές πέτρωµα µε λίγες ασυνέχειες σε µεγάλη απόσταση. 2 Κερµατισµένη αδιατάρακτη βραχοµάζα που αποτελείται από κυβοειδή τεµάχια µε καλή αλληλοεµπλοκή τα οποία δηµιουργούνται από τρία ή λιγότερα συστήµατα ασυνεχειών χωρίς υλικό πλήρωσης. 3 Κατακερµατισµένη µερικά διαταραγµένη βραχοµάζα µε καλή αλληλοεµπλοκή πολύεδρων γωνιακών τεµαχίων που δηµιουργούνται από τέσσερα ή περισσότερα συστήµατα ασυνεχειών µε πολύ µικρό ποσοστό λεπτόκοκκου υλικού. 4 Κερµατισµένη, διαταραγµένη, πτυχωµένη ή ρηγµατωµένη βραχοµάζα µε γωνιώδη τεµάχια που διαµορφώνονται από απλά αλληλοσυµπλεκόµενα συστήµατα ασυνεχειών. 5 Αποδιοργανωµένη, κατακερµατισµένη έως µυλωνιτιωµένη βραχοµάζα που αποτελείται από µίγµα γωνιωδών και αποστρογγυλεµένων κόκκων µε µικρή αλληλοεµπλοκή. 6 Σχιστοποιηµένη, διατµηµένη, πτυχωµένη βραχοµάζα µε πολύ πυκνή σχιστότητα που κυριαρχεί έναντι των άλλων συστηµάτων ασυνεχειών µε αποτέλεσµα την πλήρη έλλειψη διακριτοποίησης τεµαχίων. Η κατάσταση των ασυνεχειών µπορεί να είναι: 1 Πολύ καλή, µε τραχείες και υγιείς επιφάνειες. 2 Καλή, µε τραχείες, ελαφρώς αποσαθρωµένες και οξειδωµένες επιφάνειες. 3 Μέτρια, µε οµαλές, µέτρια αποσαθρωµένες ή ελαφρά εξαλλοιωµένες επιφάνειες. 4 Φτωχή, µε πολύ αποσαθρωµένες επιφάνειες ασυνεχειών ή ρηγµάτων, πληρωµένες µε γωνιώδη τεµάχια βραχοµάζας. 5 Πολύ κακή, µε πολύ αποσαθρωµένες επιφάνειες ασυνεχειών ή ρηγµάτων, µε µαλακά υλικά πλήρωσης κοκκοµετρίας αργίλου. Η ταξινόµηση πραγµατοποιείται µε τη βοήθεια βαθµονοµηµένου νοµογράµµατος (Εικ.2.1). Η αντιστοιχία της περιγραφής της δοµής της βραχοµάζας και της κατάστασης των ασυνεχειών προσδιορίζει ένα εύρος τιµών εκτίµησης της είκτη Γεωλογικής Αντοχής (GSI) για κάθε περίπτωση. Η εκτίµηση του δείκτη GSI σε συνάρτηση µε τις τιµές σταθεράς m i ακέραιου πετρώµατος (Πίνακας 2.6) οδηγεί σε προσδιορισµό της συνοχής και της γωνίας τριβής της βραχοµάζας µε τη βοήθεια εµπειρικών διαγραµµάτων (Εικ. 2.2 και Εικ. 2.3, Hoek et al, 1998). Επί πλέον, η εκτίµηση του δείκτη GSI σε συνάρτηση µε τη µοναξονική αντοχή σ ci που υπολογίζεται από εργαστηριακές δοκιµές δια µέσω του δείκτη σηµειακής φόρτισης (Πίνακας 2.5) οδηγεί στον προσδιορισµό του µέτρου παραµόρφωσης Ε m είτε µε τη βοήθεια εµπειρικού διαγράµµατος ( Εικ. 2.4), είτε µε τη βοήθεια της σχέσης: 32

35 Ε m = (σ ci /100) 1/2 x 10 [(GSI-10)/40] (Hoek & Brown, 1998). ΟΜΗ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΑΣΥΝΕΧΕΙΩΝ ΠΟΛΥ ΚΑΛΗ Πολύ τραχείες, µη αποσαθρωµένες ΚΑΛΗ Τραχείες, ελαφρώς αποσαθρωµένες, οξειδωµένες ΜΕΤΡΙΑ Οµαλές, µέτρια αποσαθρωµένες ή ελαφρά εξαλλειωµένες ΚΑΚΗ ιατµηµένες ή πολύ αποσαθρωµένες, πληρωµένες µε γωνιώδη τεµάχια ΠΟΛΥ ΚΑΚΗ ιατµηµένες, πολύ αποσαθρωµένες µε µαλακά υλικά πλήρωσης κοκκοµετρίας αργίλου ΑΚΕΡΑΙΑ Η ΣΥΜΠΑΓΗΣ Τεµάχιο ακέραιου βράχου ή συµπαγές πέτρωµα µε λίγες ασυνέχειες σε µεγάλη απόσταση. 90 Ν/Α Ν/Α Ν/Α 80 ΚΕΡΜΑΤΙΣΜΕΝΗ Αδιατάραχτη βραχοµάζα µε πολύ καλή αλληλοεµπλοκή κυβοειδών τεµαχών. Τρία ή λιγότερα συστήµατα ασυνεχειών χωρίς υλικό πλήρωσης ΚΑΤΑΚΕΡΜΑΤΙΣΜΕΝΗ Μερικά διαταραγµένη βραχοµάζα µε καλή αλληλοεµπλοκή πολύεδρων γωνιακών τεµαχών. Τέσσερα ή περισσότερα συστήµατα ασυνεχειών. Πολύ µικρό ποσοστό λεπτόκοκκου υλικού ΚΕΡΜΑΤΙΣΜΕΝΗ/ ΙΑΤΑΡΑΓΜΕΝΗ Πτυχωµένη ή ρηγµατωµένη βραχοµάζα µε γωνιώδη τεµάχη που διαµορφώνονται από απλά αλληλοσυµπλεκόµενα συστήµατα ασυνεχειών ΑΠΟΣΥΝΤΕΘΗΜΕΝΗ Κατακερµατισµένη έως µυλωνιτιωµένη βραχοµάζα που αποτελείται από µίγµα γωνιωδών και αποστρογγυλεµένων κόκκων µε µικρή αλληλοεµπλοκή. 10 ΣΧΙΣΤΟΠΟΙΗΜΈΝΗ - ΙΑΤΜΗΜΕΝΗ Πτυχωµένη, τεκτονικά διατµηµένη ασθενής βραχοµάζα, πολύ πυκνή σχιστότητα που κυριαρχεί έναντι οποιονδήποτε άλλων συστηµάτων ασυνεχειών µε αποτέλεσµα την πλήρη έλλειψη διακριτοποίησης τεµαχίων. Ν/Α Ν/Α 5 Εικ Εκτίµηση είκτη Γεωλογικής Αντοχής (GSI) (Marinos &Hoek, 2001) 33

36 Πίνακας 2.5. Εκτίµηση της µοναξονικής αντοχής ακέραιου πετρώµατος στο πεδίο Βαθµός R6 Χαρακτηρισµός Εξαιρετικά σκληρό Μοναξονική αντοχή(mpa) είκτης Σηµειακής φόρτισης > Εκτίµηση αντοχής στο πεδίο Τα δείγµατα µόνο επιφανειακά χαράσσονται µε το γεωλογικό σφυρί Παραδείγµατα Υγιής βασάλτης, διαβάσης, γνεύσιος, γρανίτης, χαλαζίτης R5 Πολύ σκληρό R4 Σκληρό Χρειάζονται πολλά κτυπήµατα µε το γεωλογικό σφυρί για να σπάσουν τα δείγµατα Χρειάζονται αρκετά κτυπήµατα µε το γεωλογικό σφυρί για να σπάσουν τα δείγµατα Αµφιβολίτης, ψαµµίτης, βασάλτης, γάββρος, γνεύσιος, γρανοδιορίτης, ασβεστόλιθος, µάρµαρο, ρυόλιθος, ηφαιστειακός τόφος 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 σχηµατισµός, 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 b R0 Εξαιρετικά µαλακό Χαράσσεται µε τον αντίχειρα Βαθύ αυλάκι µε σκαρπέλο Βαθµονόµηση σύµφωνα µε τον Brown (1981) b οκιµές σηµειακής φόρτισης µε µοναξονική αντοχή µικρότερη των 25 MPa δίδουν αµφίβολα αποτελέσµατα Πίνακας 2.6. Τιµές σταθεράς m i ακέραιου πετρώµατος. Οι τιµές στις παρενθέσεις είναι κατ εκτίµηση. Πέτρολογικός τύπος Κατηγορία - Οµάδα Υφή Ιζηµατογενή Μεταµορφωµένα Πυριγενή Αδρόκοκκα Μεσόκοκκα Λεπτόκοκκα Πολύ λεπτόκοκκα Κλαστικά Κροκαλοπαγή (22) Ψαµµίτες-19 Ιλιόλιθος-19 Συνεκτική άργιλος-4 Μη κλαστικά οργανικά Γραουβάκης (18) Κιµωλία - 7 Άνθρακας (8-21) Ανθρακικά Τεκτονικό Σπαριτικός Μικριτικός λατυποπαγές (20) ασβεστόλιθος (10) ασβεστόλιθος-8 Χηµικά Γύψος - 16 Ανυδρίτης -13 Μη φυλλόµορφα Μάρµαρο - 9 Κερατόλιθος (19) Χαλαζίτης - 24 Ελαφρά φυλλόµορφα Μιγµατίτης (30) Αµφιβολίτης Μυλονίτης (6) Φυλλόµορφα Γνεύσιος - 33 Σχιστόλιθος 4-8 Ρυόλιθος (10) Αργιλ.σχιστ. 9 Ανοικτόχρωµα Γρανίτης - 33 Ρυόλιθος (16) Οψιδιανός (19) Γρανοδιορίτης (30) ακίτης (17) ιορίτης (28) Ανδεσίτης (19) Σκουρόχρωµα Γάββρος -27 ολερίτης (19) Βασάλτης (17) Πυροκλαστικοί τύποι Λατυποπαγές (20) Τεκτ. Λατυποπ. (18) Ηφ. Τόφφος (15) 34

37 0.2 ύναµη συνοχής / Μοναξονική δύναµη αδιατάρακτου βράχου mi = είκτης Γεωλογικής Αντοχής - GSI Εικ ιάγραµµα σχέσης GSI και συνοχής (π.χ. GSI=20, m i =10, c/σ ci =0,018) (Hoek &Marinos, 2000) mi = Γωνία τριβής Φ (βαθµοί) είκτης Γεωλογικής Αντοχής - GSI Εικ ιάγραµµα σχέσης GSI και γωνίας τριβής (φ) (π.χ. GSI=20, m i =10, φ=23 ο ) (Hoek, 2000). 35

38 70 60 Μοντέλο παραµόρφωσης - Ε(GPa) σ(ci) = 100MPa είκτης Γεωλογικής Αντοχής - GSI 100 Εικ ιάγραµµα σχέσης µεταξύ των GSI, µοναξονικής αντοχής υγιούς πετρώµατος (σ ci ) και επί τόπου µέτρου παραµόρφωσης (Ε m ), για σ ci <100 (Marinos & Hoek, 2000). 36

39 2.4. Γεωτεχνική ταξινόµηση βραχοµάζας κατά Q- System (Νορβηγικού Γεωτεχνικού Ινστιτούτου N.G.I.) Το σύστηµα Q αρχικά αναπτύχθηκε για ταξινοµήσεις βραχοµαζών και εδαφών µε σκοπό να αποτελεί ένα βοηθητικό εργαλείο εκτίµησης της απαιτούµενης υποστήριξης σηράγγων και σπηλαίων. Η πρώτη επίσηµη αναφορά του συστήµατος πραγµατοποιήθηκε το 1974 από τους N. Barton, R. Lien και J. Lunde του Νορβηγικού Γεωτεχνικού Ινστιτούτου (NGI), και από τότε έχει αναµφισβήτητα γίνει απαραίτητο στην ανάπτυξη της βραχοµηχανικής. Αργότερα, περιέλαβε ως βασικό παράγοντα την «Νορβητική µέθοδο διάνοιξης σηράγγων» (ΝΜΤ), η οποία είναι το αντίφωνο ή το συµπλήρωµα της ΝΑΤΜ (Νέας Αυστριακής Μεθόδου ιάνοιξης Σηράγγων). Η ποιότητα της βραχοµάζας κατά την εκσκαφή σηράγγων που εκτιµάται µε τη µέθοδο Q θεωρείται ως παράγοντας τριών βασικών εδαφικών παραµέτρων: I. Του σχετικού µεγέθους των βραχωδών όγκων (RQD/J n ): Αντιπροσωπεύει τη δοµή της βραχοµάζας, λαµβάνει δύο ακραίες τιµές (100/0,5 και 10/20) και δε λαµβάνει ποτέ την τιµή 400. II. Της εσωτερικής διατµητικής τάσης των βραχωδών όγκων (J r /J a ): Αντιπροσωπεύει τη σκληρότητα και τα χαρακτηριστικά τριβής των τοιχωµάτων των ασυνεχειών µε ή χωρίς υλικό πλήρωσης. Η επαφή των βραχωδών τεµαχίων µετά από µικρές διατµητικές µετατοπίσεις µπορεί να είναι ένας πολύ σηµαντικός παράγοντας αποτροπής κάποιας αστοχίας κατά την εκσκαφή. Όταν δεν υπάρχει καµία επαφή µεταξύ των βραχωδών τµηµάτων, οι συνθήκες είναι δυσµενείς για την ευστάθεια της σήραγγας. Ο λόγος J r /J a είναι ένας χρήσιµος χαρακτηρισµός για την κατάσταση των ασυνεχειών. Ο προσδιορισµός του οφείλεται στη συλλογή ευκόλως αναγνωρίσιµων χαρακτηριστικών των ασυνεχειών. III. Των ενεργών τάσεων (J w /SRF): Πρόκειται για µια πολύπλοκη, εµπειρική αναλογία που αφορά δύο οµάδες τασικών παραµέτρων. Έχει αποδειχθεί αδύνατο να συνδυάσουµε αυτές τις δύο παραµέτρους από την άποψη της εσωτερικής τάσης των βραχωδών τεµαχίων, επειδή παραδόξως µια υψηλή τιµή τάσης µπορεί κάποιες φορές να σηµαίνει µικρότερο ποσοστό ευστάθειας συγκριτικά µε την περίπτωση χαµηλής τάσης, παρά την υψηλή τιµή διατµητικής τάσης (Hoek, 2004). Οι παραπάνω παράµετροι συνδυάζονται, για να εκφράσουν την ποιότητα της βραχοµάζας λαµβάνοντας υπόψη την ευστάθεια και την υποστήριξη της υπόγειας διάνοιξης. Ο υπολογισµός του δείκτη ποιότητας Q, που πραγµατοποιείται µε τη βοήθεια του δείκτη κερµατισµού και παραγόντων που περιγράφουν τη γενική κατάσταση του κατατµητικού συστήµατος και την εντατική κατάσταση της βραχοµάζας (Πίνακας 2.7) δίνεται από την παρακάτω σχέση: Q = (RQD/J n )(J r /J a )(J w /SRF) Οι παράγοντες που υπεισέρχονται στον υπολογισµό του δείκτη Q είναι: RQD J n = συντελεστής που εξαρτάται από τον αριθµό των συστηµάτων διακλάσεων και κυµαίνεται από 0,5-20. Ο συντελεστής αυτός λαµβάνει υπόψη του επιπλέον τις ακραίες περιπτώσεις συµπαγούς βραχοµάζας χωρίς διακλάσεις, και 37

40 κονιορτοποιηµένης βραχοµάζας η οποία µπορεί να προσοµοιωθεί µε έδαφος. J r = συντελεστής τραχύτητας των τοιχωµάτων των διακλάσεων και κυµαίνεται από 1-4. Οι διακλάσεις ανάλογα µε την τραχύτητα των τοιχωµάτων τους διαβαθµίζονται σε έξι κατηγορίες από ασυνεχείς και τραχείες, έως ολισθηρές και επίπεδες. Ο συντελεστής αυτός λαµβάνει υπόψη και τις ρηξιγενείς και διατµητικές ζώνες. J a = συντελεστής αποσάθρωσης των τοιχωµάτων των διακλάσεων ή του υλικού πλήρωσής τους και κυµαίνεται από 0, Ο συντελεστής αυτός εξαρτάται από την αποσάθρωση των τοιχωµάτων των διακλάσεων, την παρουσία και την κοκκοµετρία του υλικού πλήρωσης, λαµβάνοντας υπόψη την γωνία τριβής των επιφανειών. J w = συντελεστής παρουσίας του νερού στις διακλάσεις και κυµαίνεται από 0,05-1. Ο συντελεστής αυτός λαµβάνει υπόψη του την παροχή και την πίεση του νερού που διέρχεται ανάµεσα στις διακλάσεις. Είναι φανερό πως µικρές ροές νερού (J w 0,5) έχουν επίδραση στις συνθήκες της σήραγγας, όµως δεν έχουν σηµαντική επίδραση στο ποσοστό της υποστήριξης. Για ροές νερού όπου J w <0,5, το νερό µπορεί να περιορίσει τη χρήση του σκυροδέµατος και να προκαλέσει τη διάλυσή του. Οι διακλάσεις, οι ρωγµές και η ανακατανοµή των τάσεων που αναπτύσσονται εξαιτίας της ανατίναξης και της διάτρησης επηρεάζουν την απορροή περιφερειακά της σήραγγας και έχουν ως αποτέλεσµα τη µείωση των υδροστατικών πιέσεων. SRF = συντελεστής αναγωγής της εντατικής κατάστασης (ή µείωσης των τάσεων) που κυµαίνεται από 0,5-15 (Barton, 1983). Ο συντελεστής αυτός λαµβάνει υπόψη του ένα µεγάλο εύρος παραγόντων, όπως το πεδίο των τάσεων, τη δοµή της βραχοµάζας, το βάθος εκσκαφής, τον τεκτονισµό της περιοχής και έµµεσα τη θλιπτική αντοχή του πετρώµατος. Ο συντελεστής αυτός είναι µια µέτρηση: a. Του φορτίου χαλάρωσης στην περίπτωση ασθενών ζωνών / ρηγµάτων κατά το στάδιο της εκσκαφής b. Των τάσεων του βράχου c. Των φορτίων πίεσης σε πλαστικά πετρώµατα d. Των φορτίων διόγκωσης εξαιτίας χηµικής αντίδρασης που προκαλείται από το νερό. Ανάλογα µε την τιµή του είκτη Ποιότητας Q η βραχοµάζα µπορεί να χαρακτηριστεί ως εξαιρετικά καλή, πάρα πολύ καλή, πολύ καλή, καλή, µέτρια, φτωχή, πολύ φτωχή, πάρα πολύ φτωχή και εξαιρετικά φτωχή (Πίνακας 2.8). Όπως και στις άλλες ποιοτικές ταξινοµήσεις, δια µέσω της κατηγοριοποίησης της βραχοµάζας είναι δυνατό να προσδιοριστεί και το µέτρο παραµόρφωσης E m, σε µονάδες GPa, της µάζας του πετρώµατος σύµφωνα µε τη σχέση (Barton et al, 1980, Barton et al, 1992, Grimstad and Barton, 1993): E m = 25 Log 10 Q (MPa) 38

41 Πίνακας 2.7. Γεωτεχνική ταξινόµηση κατά Q System 1. ΕΙΚΤΗΣ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ RQD Α. Πολύ φτωχή 0-25 Β. Φτωχή C. Μέτρια D. Καλή E. Άριστη Όταν το RQD αναφέρεται ή µετράται 10, τότε µία τιµή ίση µε 10 χρησιµοποιείται για τον υπολογισµό του Q. 2. ιαφορές RQD=5 π.χ.90,95,100 κτλ. Είναι επαρκώς ακριβείς. 2. ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ ΑΡΙΘΜΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΙΑΚΛΑΣΕΩΝ J n A. Συµπαγές, χωρίς ή µε λίγες διακλάσεις 0,5-1,0 B. Ένα σύστηµα διακλάσεων 2,0 C. Ένα σύστηµα διακλάσεων και επί πλέον τυχαίες 3,0 D. ύο συστήµατα διακλάσεων 4,0 E. ύο συστήµατα διακλάσεων και επί πλέον τυχαίες 6,0 F. Τρία συστήµατα διακλάσεων 9,0 G. Τρία συστήµατα διακλάσεων και επί πλέον τυχαίες 12,0 H. Τέσσερα ή περισσότερα συστήµατα διακλάσεων, τυχαίες, ισχυρά διακλασµένο, «κύβοι ζάχαρης», κτλ. 15,0 J. Κονιορτοποιηµένο πέτρωµα µε µορφή εδαφικού σχηµατισµού 20,0 1. Για διασταυρώσεις: 3J n 2. Για εισόδους: 2J n 3. ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ ΤΡΑΧΥΤΗΤΑΣ ΙΑΚΛΑΣΕΩΝ J r (α) Τοιχώµατα βράχων σε επαφή (β) Τοιχώµατα βράχων σε επαφή πριν από διάτµηση 10cm A. Ασυνεχείς διακλάσεις 4,0 B. Τραχείες ή κυµατώδεις, ακανόνιστες 3,0 C. Λείες, κυµατώδεις 2,0 D. Ολισθηρές, επίπεδες 1,5 E. Τραχείες ή ακανόνιστες, επίπεδες 1,5 F. Λείες, επίπεδες 1,0 G. Ολισθηρές, επίπεδες 0,5 (γ) Τοιχώµατα βράχων χωρίς επαφή κατά τη διάτµηση H. Ζώνη µε ορυκτά αργίλου αρκετού πάχους ώστε να µην εφάπτονται τα τοιχώµατα 1,0 J. Αµµώδεις, χαλικώδεις ή θραυστές ζώνες αρκετού πάχους ώστε να εµποδίζεται η επαφή των τοιχωµάτων του 1,0 πετρώµατος 1. Προστίθεται 1,0 αν η µέση απόσταση του κύριου συστήµατος διακλάσεων είναι µεγαλύτερη από 3m 2. J r = 0,5 δυνατόν να χρησιµοποιηθεί για επίπεδες ολισθηρές διακλάσεις µε προσανατολισµένες γραµµώσεις κατά τη διεύθυνση της ελάχιστης αντοχής. RQD 39

42 4. ΑΠΟΣΑΘΡΩΣΗ ΤΟΙΧΩΜΑΤΩΝ ΙΑΚΛΑΣΕΩΝ J a (α) Χωρίς ουσιαστικό υλικό πλήρωσης, επαφή τοιχωµάτων Φ (ένδειξη) A. «Πληρωµένες» υγιείς, σκληρές, αδιαπέρατο υλικό πλήρωσης όπως χαλαζίας ή επίδοτο - 0,75 B. Επιφανειακά «λεκιασµένα» µόνο τοιχώµατα, δεν υπάρχει αποσάθρωση (25 ο -35 ο ) 1,0 C. Ελαφρά αποσαθρωµένα τοιχώµατα διακλάσεων. Μη µαλακές επιστρώσεις ορυκτών, αµµώδεις κόκκοι, µη (25 ο -30 ο ) 2,0 αργιλώδες αποσυντεθηµένο πέτρωµα D. Ιλυώδεις ή αµµώδεις επιστρώσεις αργίλου, µικρό κλάσµα αργίλου (20 ο -25 ο ) 3,0 E. Μαλακές η µικρής τριβής φ επιστρώσεις από αργιλικά ορυκτά (καολινίτης, µαρµαρυγίες), επίσης τάλκης, χλωρίτης, γύψος, γραφίτης, και µικρές ποσότητες από (8 ο -16 ο ) 4,0 διογκούµενες αργίλους (β) Με υλικό πληρώσεως, τοιχώµατα σε επαφή 10cm πριν από διάτµηση F. Αµµώδεις κόκκοι, χωρίς άργιλο, κονιορτοποιηµένο πέτρωµα (25 ο -30 ο ) 4,0 G. Ισχυρά υπερστερεοποιηµένα µη µαλακά αργιλικά ορυκτά ως υλικό πλήρωσης (συνεχείς διακλάσεις, πάχους < 5mm) (16 ο -24 ο ) 6,0 H. Μέσα ή χαµηλά υπερστερεοποιηµένα µαλακά αργιλικά ορυκτά ως υλικό πλήρωσης (συνεχείς διακλάσεις, πάχους (12 ο -16 ο ) 8,0 <5mm) J. ιογκούµενη άργιλος πλήρωσης όπως µοντµοριλλονίτης, (συνεχείς, πάχους < 5mm). Οι τιµές του J a εξαρτώνται από το ποσοστό του µεγέθους των διογκούµενων αργιλικών (6 ο -12 ο ) 8,0-12,0 κόκκων και την πρόσβαση σε νερό. (γ) Τοιχώµατα βράχων χωρίς επαφή κατά τη διάτµηση K,L,M. Ζώνες ή τµήµατα από αποσυντεθηµένο ή θρυµµατισµένο πέτρωµα και άργιλο (ανάλογα µε τον τύπο του αργιλικού (6 ο -24 ο 6,0, 8,0 ή ) 8,0-12,0 υλικού, βλέπε G,H,J) N. Ζώνες ή τµήµατα από ιλυώδη ή αµµώδη άργιλο, µικρή ποσότητα µη µαλακής αργίλου - 5,0 O. Από στιφρή άργιλο > 5mm πάχους, συνεχείς (6 ο -24 ο ) 10,0 P. Από µαλακή άργιλο > 5mm πάχους, συνεχείς 13,0 R. Από διογκούµενη άργιλο > 5mm πάχους, συνεχείς 13,0-20,0 5. ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΝΕΡΟΥ ΤΩΝ ΙΑΚΛΑΣΕΩΝ Πίεση νερού (kg/cm 2 ) J w A. Ξηρή εκσκαφή µε λίγες εισροές (τοπικά <5l/min) <1,0 1,0 B. Μέση εισροή νεού ή πίεση, περιστασιακή έκπλυση του υλικού πλήρωσης των διακλάσεων 1-2,5 0,66 C. Μεγάλη εισροή ή υψηλή πίεση σε ρωγµές χωρίς υλικό πλήρωσης 2,5-10 0,5 D. Μεγάλη εισροή ή υψηλή πίεση (ρωγµές µε υλικό πλήρωσης που αποπλένεται σηµαντικά) 2,5-10 0,33 E. Εξαιρετικά υψηλή εισροή ή πίεση υπό εκτόνωση µε προοδευτική µείωση µε το χρόνο >10 0,2-0,1 F. Εξαιρετικά υψηλή συνεχής παροχή ή πίεση που δεν µειώνεται µε το χρόνο >10 0,1-0,05 1. Αύξηση J w αν υπάρχει αποστράγγιση. Οι συντελεστές C-F υπολογίστηκαν χωρίς επεξεργασία 2. εν έχουν ληφθεί υπόψη ειδικά προβλήµατα από σχηµατισµό πάγου 40

43 6. ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ ΜΕΙΩΣΗΣ ΤΑΣΕΩΝ (α) Ασθενούς αντοχής ζώνες που τέµνουν την εκσκαφή και που µπορούν να προκαλέσουν χαλάρωση της βραχοµάζας κατά την διάνοιξη της σήραγγας 1. Πολλαπλές εµφανίσεις ασθενών ζωνών µε αργιλικό υλικό A. ή χηµικών, αλλοιωµένο πέτρωµα, πολύ χαλαρό 10 περιβάλλον πέτρωµα (για οποιοδήποτε βάθος) B. Μεµονωµένες ασθενείς ζώνες µε αργιλικό υλικό ή χηµικών, αλλοιωµένο πέτρωµα, (βάθος εκσκαφής < 50m) 5,0 C. Μεµονωµένες ασθενείς ζώνες όπως παραπάνω (βάθος εκσκαφής > 50m) 2,5 D. Πολλαπλές ζώνες διάτµησης σε συµπαγές πέτρωµα, χωρίς αργιλικό υλικό πλήρωσης, χαλαρό περιβάλλον πέτρωµα 7,5 (για οποιοδήποτε βάθος) E. Μεµονωµένες ζώνες διάτµησης σε συµπαγές πέτρωµα, χωρίς αργιλικό υλικό πλήρωσης (βάθος εκσκαφής <50m) 5,0 F. Μεµονωµένες ζώνες διάτµησης σε συµπαγές πέτρωµα, χωρίς αργιλικό υλικό πλήρωσης (βάθος εκσκαφής >50m) 2,5 G. Χαλαρές ανοιχτές ασυνέχειες, έντονα διακλάσµένη µάζα ή «κύβοι ζάχαρης» (για οποιοδήποτε βάθος) 2 5,0 (β) Συµπαγές πέτρωµα, πέτρωµα µε προβλήµατα τάσεων 3 σ c /σ 1 σ t /σ 1 H. Χαµηλές τάσεις, κοντά στην επιφάνεια >200 >13 2,5 J. Μέσες τάσεις ,66 1,0 K. Υψηλές τάσεις, πολύ «συµπαγής» δοµή (συνήθως ευνοϊκή επίδραση στην ευστάθεια, δυνατή όµως δυσµενή επίδραση ,66-0,33 0,5-2,0 στην ευστάθεια των τοιχωµάτων) L. Ελαφρά «εκτίναξη» συµπαγούς πετρώµατος 5-2,5 0,33-0, M. Έντονη «εκτίναξη» συµπαγούς πετρώµατος <2,5 <0, (γ) Συµπιεστό πέτρωµα, πλαστική ροή όλκιµου πετρώµατος κάτω από υψηλές πιέσεις N. Μέτρια πίεση από τη συµπιεστότητα 5-10 O. Μεγάλη πίεση από τη συµπιεστότητα (δ) ιογκούµενο πέτρωµα, «χηµική»διόγκωση σε συνάρτηση µε την πίεση του νερού P. Μέτρια πίεση από διόγκωση 5-10 R. Μεγάλη πίεση από διόγκωση Οι τιµές του SRF µειώνονται κατά 25-50% όταν οι ασθενείς ζώνες διάτµησης δεν τέµνουν την εκσκαφή αλλά απλώς την επηρεάζουν. 2. Σε έντονα ανισότροπο πεδίο (αν µετρηθεί): α) όταν 5 σ 1 /σ 3 <10 µειώνεται η σ c και σ t κατά 20%, β) όταν σ 1 /σ 3 >10 µειώνεται η σ c και σ t κατά 40%, όπου σ c : αντοχή στη µοναξονική θλίψη, σ t : αντοχή στον εφελκυσµό (φόρτιση αιχµής), σ 1 και σ 3 : µέγιστη και ελάχιστη κύρια τάση 3. Η σ c και σ t πρέπει να αντιστοιχούν στη διεύθυνση που είναι δυσµενής για την ευστάθεια σε περίπτωση ανισότροπου πετρώµατος. 4. Οι συγγραφείς (Barton et al, 1974) δεν έχουν στοιχεία από πραγµατικές περιπτώσεις όταν η σήραγγα βρίσκεται σε βάθος µικρότερο από το εύρος της, προτείνουν τότε µια αύξηση του SRF από 2,5 σε 5 (βλέπε Η). SRF 41

44 Πίνακας 2.8. Χαρακτηρισµός ποιότητας βραχοµάζας κατά Q System (Barton et al, 1974). Q P (kg/cm 2 Χαρακτηρισµός ποιότητας για ) σήραγγες 0,001-0,01 12,0 Εξαιρετικά φτωχή 0,01-0,1 6,0 Πάρα πολύ φτωχή 0,1-1,0 2,25-3,0 Πολύ φτωχή 1-4 1,5 Φτωχή ,0 Μέτρια ,5 Καλή ,25 Πολύ καλή ,05 Πάρα πολύ καλή ,01 Εξαιρετικά καλή 42

45 2.5. Μοντέλο παραµόρφωσης βραχοµάζας Συγκρίσεις µεταξύ δοκιµών πεδίου και έµµεσων εκτιµήσεων Το στατικό µοντέλο παραµόρφωσης ανήκει στις παραµέτρους που αντιπροσωπεύουν καλύτερα τη µηχανική συµπεριφορά του βράχου και της βραχοµάζας, ειδικά στις υπόγειες εκσκαφές. Αυτό συµβαίνει γιατί οι περισσότερες αριθµητικές αναλύσεις πεπερασµένων στοιχείων που πραγµατοποιούνται για την εκτίµηση της κατανοµής των τάσεων και των µετατοπίσεων περιφερειακά των υπογείων εκσκαφών βασίζονται σ αυτήν την παράµετρο. Όλες οι µετρήσεις πεδίου του στατικού µοντέλου παραµόρφωσης που χρησιµοποιούνται σήµερα απαιτούν κατανάλωση χρόνου, ενώ εµφανίζουν και λειτουργικές δυσκολίες. Γι αυτόν το λόγο, όπως φαίνεται στα προηγούµενα κεφάλαια περιγραφής των γεωτεχνικών ταξινοµήσεων, το µέτρο παραµόρφωσης εκτιµάται έµµεσα από τα συστήµατα ταξινόµησης. Σε άλλες περιπτώσεις, το µέτρο παραµόρφωσης θεωρείται ότι βασίζεται στην εµπειρία του τεχνικού γεωλόγου, ή στα βιβλιογραφικά στοιχεία. Το µέτρο παραµόρφωσης χαρακτηρίζει την παραµορφωσιµότητα της βραχοµάζας και περιγράφει τη σχέση µεταξύ του εφαρµοζόµενου φορτίου και των τάσεων της βραχοµάζας. Το γεγονός πως, οι κερµατισµένες βραχοµάζες δεν 5 p 4 Εφαρµοζόµενη τάση (MPa) we wd Μέτρηση παραµόρφωσης (cm) Εικ.2.5. Καµπύλη τυπικής µεταβολής τάσης παραµόρφωσης που βασίστηκε στην καταγραφή στοιχείων από δοκιµή παραµορφωσιµότητας βραχοµάζας (κατά την κατασκευή του υδροδυναµικού τεχνικού έργου στην Τάλα, Βουδάν) (Clerici, 1993). 43

46 συµπεριφέρονται ελαστικά επέβαλε τη χρήση του όρου «µέτρο παραµόρφωσης», περισσότερο από τον όρο «µέτρο ελαστικότητας» ή «µοντέλο του Υoung. Σύµφωνα µε τη ιεθνή Ένωση Βραχοµηχανικής (ISRM) δίνονται οι ακόλουθοι ορισµοί (ISRM, 1975): Μοντέλο του Young (E): Λόγος των τάσεων στο όριο αντοχής ενός υλικού. Μέτρο παραµόρφωσης βραχοµάζας (Ε m ): Λόγος των τάσεων (p) κατά τη φόρτιση βραχοµάζας, στην ελαστική (w e ) και µη ελαστική περιοχή (w d ), όπως φαίνεται στην Εικ.2.5. Μέτρο ελαστικότητας βραχοµάζας (Ε em ): Λόγος των τάσεων (p) κατά τη φόρτιση βραχοµάζας, µόνο στην ελαστική περιοχή (w e ), όπως φαίνεται στην Εικ.2.5. Ο Bieniawsi, 1989 αναφέρει ότι «Μερικά τεχνικά έργα χαρακτηρίζονται από επαρκή αριθµό διαφορετικών δοκιµών, οι οποίες επιτρέπουν τη σηµαντική αξιολόγηση των στοιχείων πεδίου. Τα αποτελέσµατα των δοκιµών αυτών µπορεί να είναι πολύ διαφορετικά. Η διαφοροποίηση αυτή οφείλεται στη µέθοδο της δοκιµής. Υπό αυτές τις συνθήκες, δεν είναι χρήσιµο να συζητάµε την ακρίβεια των µεθόδων πεδίου. Ακόµα και σε ένα εκτεταµένο πρόγραµµα δοκιµών πεδίου σε συνθήκες οµογενούς και καλής ποιότητας βραχοµάζας, τα στοιχεία παραµορφωσιµότητας µπορεί να παρουσιάζουν µια απόκλιση των 25%, ή 10GPa, για µέσο όρο µετρήσεων 40GPa. Γι αυτόν το λόγο είναι δύσκολο να βασιστούµε σε οποιαδήποτε µέθοδο πεδίου. ύο ή περισσότερες µέθοδοι θα πρέπει να χρησιµοποιούνται για να διασταυρώνουµε και να ελέγχουµε τα αποτελέσµατα». Όπως επίσης αναφέρεται από διάφορους ερευνητές, οι µετρήσεις του µέτρου παραµόρφωσης µε τις δοκιµές πεδίου διαφέρουν σε σηµαντικό ποσοστό από τις εργαστηριακές τιµές. Η διαφορά αυτή οφείλεται στα τεκτονικά στοιχεία της βραχοµάζας. Για παράδειγµα, οι Farmer and Kemeny, 1992 βρήκαν, πως το µέτρο παραµόρφωσης δειγµάτων αδιατάρακτου πετρώµατος στο εργαστήριο είναι κατά 5-20 φορές υψηλότερο από αυτό των µετρήσεων πεδίου. Η ποικιλοµορφία των τεµαχίων ή ο βαθµός κερµατισµού των βραχοµαζών µπορεί να αποτελούν συχνά τη βασική αιτία αυτής της διαφοράς. Άλλη αιτία της διαφοράς αυτής µπορεί να είναι οι µεταβολές των οριακών συνθηκών των δοκιµών, ο φτωχός σχεδιασµός τους ή οι εσφαλµένες αναλύσεις. ιάφορες έρευνες σηµειώνουν, πως το µέτρο παραµόρφωσης (Ε m ) δεν είναι σταθερό, αλλά εξαρτάται από τις συνθήκες των τάσεων, οι οποίες είναι γενικώς µεγαλύτερες στις περιοχές που υπόκεινται βράχων υψηλών πιέσεων σε σχέση µε τις περιοχές που υφίστανται µικρές πιέσεις. Επιπλέον, οι διαφορετικές τεχνικές και ο εξοπλισµός που χρησιµοποιούνται για να φτάσουµε στον υπολογισµό του µέτρου παραµόρφωσης των βραχοµαζών συχνά δίνουν διαφορετικά αποτελέσµατα. Έτσι, όταν η τιµή του µέτρου παραµόρφωσης προσδιορίζεται ακόµα και µε έµµεσες µετρήσεις, ο σκοπός δε µπορεί να είναι ο προσδιορισµός µιας ακριβούς τιµής, αλλά ο προσδιορισµός ενός εύρους τιµών που ορίζουν το µέγεθος του µέτρου παραµόρφωσης (Clerici, 1993). Το µέτρο παραµόρφωσης κατά τη διάνοιξη των σηράγγων συχνά ποικίλει στις διάφορες θέσεις της διατοµής εκσκαφής. Όταν δεν υπάρχει κοντινή έκρηξη που διαταράσσει το τασικό πεδίο, η ποικιλοµορφία του µέτρου παραµόρφωσης οφείλεται στις διαφορετικές ποιότητες βραχοµάζας, µε αποτέλεσµα τη µεταβολή του ρυθµού του µέτρου παραµόρφωσης ΜR=σ c /Ε. Εξαιτίας του κόστους και των συχνών δυσκολιών των µετρήσεων των δοκιµών πεδίου, η τιµή του µέτρου παραµόρφωσης 44

47 συχνά εκτιµάται έµµεσα από παρατηρήσεις σχετικών παραµέτρων της βραχοµάζας που λαµβάνονται εύκολα και µε µικρό κόστος. Οι τιµές αυτών των παραµέτρων τοποθετούνται σε κατάλληλες εξισώσεις, όπως αναφέρθηκε στα προηγούµενα κεφάλαια περιγραφής των γεωτεχνικών ταξινοµήσεων RMR, GSI και Q. Η χρήση µιας ή περισσοτέρων έµµεσων διαδικασιών υπολογισµού προτείνεται από πολλούς ερευνητές, έτσι ώστε τα εξαγόµενα αποτελέσµατα να µπορούν να συγκριθούν και να ελεγχθεί η αντικειµενικότητά τους. Το σύστηµα RMR χρησιµοποιείται πιο συχνά στις εκτιµήσεις του µέτρου παραµόρφωσης. Ο Clerici, 1993 ανακάλυψε πως οι εξισώσεις που αναπτύχθηκαν από τους Serafim and Pereire, 1983: Ε d (GPa) = 2RMR-100 αν RMR > 50 Ε d (GPa) = 10 (RMR-10)/40 αν RMR < 50 Ε d (GPa) = 0,5RMR αν RMR < 52 δίνουν τιµές µε απόκλιση +/- 15% των τιµών που µετρήθηκαν µε δοκιµές πεδίου. Οι έµµεσες διαδικασίες εκτίµησης του µέτρου παραµόρφωσης είναι απλές και οικονοµικά συµφέρουσες, ειδικά όταν αυτές συγκρίνονται µε τις δοκιµές πεδίου. Εξάλλου, οι µετρήσεις πεδίου φέρουν διάφορες πηγές ανακρίβειας, όπως η προετοιµασία της θέσης και η διαταραχή του τασικού πεδίου στην περιοχή δοκιµής, σε συνδυασµό µε τη µέθοδο µετρήσεων και τη διαδικασία της δοκιµής. Συνεπώς, ο σωστός χαρακτηρισµός της βραχοµάζας και η χρήση της κατάλληλης έµµεσης µεθόδου υπολογισµού του µέτρου παραµόρφωσης, µπορεί, στις περισσότερες περιπτώσεις, να δώσει καλύτερα αποτελέσµατα από τις µετρήσεις πεδίου. Παρ όλα αυτά, συγκρίσεις που έγιναν µεταξύ αποτελεσµάτων που προέκυψαν από µετρήσεις πεδίου σε ακέραιους βράχους και εκτιµήσεων του µέτρου παραµόρφωσης µε τη βοήθεια των γεωτεχνικών ταξινοµήσεων έδειξαν, πως ο υπολογισµός του µέτρου παραµόρφωσης µε τα συστήµατα ταξινόµησης είναι κατάλληλος µόνο σε συµπαγή πετρώµατα, ενώ στην περίπτωση ασθενών πετρωµάτων οι τιµές του µέτρου παραµόρφωσης παρουσιάζονται σηµαντικά υψηλότερες από τις πραγµατικές (Palmstrom & Singh, 2001). 45

48 3. ΕΚΣΚΑΦΗ ΣΗΡΑΓΓΩΝ 3.1. Επίδραση της βραχοµηχανικής στην εκσκαφή των σηράγγων Οι νόµοι της βραχοµηχανικής επηρεάζουν µε πολλούς τρόπους την κατασκευή και την ικανότητα ευστάθειας των εκσκαφών. Για το λόγο αυτόν λαµβάνονται υπόψη στα στάδια σχεδιασµού των σηράγγων. ιάφοροι παράγοντες επιλογής µηχανηµάτων όπως η ικανότητα και ο ρυθµός της διάτρησης, ο ρυθµός διάτρησης, οι συνθήκες ευστάθειας που αναφέρονται στην ευστάθεια της διάνοιξης και στην απαίτηση της υποστήριξης, επηρεάζονται άµεσα από τις συνθήκες που επικρατούν στη βραχοµάζα. Στη µέτρια κερµατισµένη βραχοµάζα καλής και µέτριας ποιότητας, η επιλογή των µέσων εκσκαφής ή διάτρησης εξαρτάται σε µεγάλο βαθµό από την αστάθεια που δηµιουργείται κατά τη διάνοιξη. Στη βραχοµάζα καλής έως πολύ καλής ποιότητας η επιλογή των µέσων εκσκαφής ή διάτρησης εξαρτάται από την ικανότητα διάτρησης της βραχοµάζας (Lislerud, 1988). Η ικανότητα διάτρησης σχετίζεται µε γεωµηχανικές παραµέτρους, όπως η σκληρότητα και η τραχύτητα του πετρώµατος, η διάρρηξη της βραχοµάζας, το πορώδες και οι τάσεις πεδίου, καθώς και µε παράγοντες του µηχανήµατος, όπως η ικανότητα θραύσης, η διάµετρος του κοπτικού, το σχήµα, το µέγεθος και γενικά ο σχεδιασµός του µηχανήµατος (Movinkel and Johannessen, 1986). Στη θέση επαφής του κοπτικού εξαρτήµατος και της βραχοµάζας, αναπτύσσεται τριβή µεταξύ της σκληρής χαλύβδινης επιφάνειας του κοπτικού εξαρτήµατος και της µαλακής επιφάνειας των ορυκτών. Η συνεχόµενη κίνηση κοπής δηµιουργεί διάβρωση του κοπτικού εξαρτήµατος και επηρεάζει κατά µέγιστο ρόλο τη διάρκεια της ζωής του. Η διάβρωση του πετρώµατος εξαρτάται από την ορυκτολογική σύνθεσή του και τη φύση του υλικού σύνδεσης των ορυκτών. Στην επιλογή του µηχανήµατος εκσκαφής ή διάτρησης λαµβάνονται επίσης υπόψη η αστάθεια των τοιχωµάτων της σήραγγας και η πιθανή αστοχία τους. Αν και κάποιες φορές η αστοχία της βραχοµάζας στο µέτωπο εκσκαφής µπορεί να ευνοεί την πρόοδο της προχώρησης, η εκτεταµένη αστοχία της βραχοµάζας µπορεί να µειώσει το ρυθµό προόδου, να προκαλέσει πτώση της οροφής ή την άµεση απαίτηση της υποστήριξής της. Στις βραχοµάζες πολύ καλής ποιότητας, που βρίσκονται σε συνθήκες υψηλών πιέσεων, οι αστοχίες µεγάλων όγκων βραχοµαζών είναι δυνατό να επηρεάσουν την εκσκαφή. Στις βραχοµάζες πτωχής ποιότητας, επικρατούν οι αστοχίες µε µορφή κατάπτωσης βραχοσφηνών ή εκτεταµένων ολισθήσεων. Κάθε εκσκαφή, όπως και να δηµιουργείται, µεταβάλει το τοπικό τασικό πεδίο δηµιουργώντας παραµορφώσεις στη βραχοµάζα και πιθανές αστοχίες οι οποίες εξαρτώνται από το µέγεθος των τάσεων στο εσωτερικό της βραχοµάζας. Κατά τη διαδικασία εκσκαφής µε διάτρηση ή έκρηξη οι παράγοντες επιλογής των µηχανηµάτων εκσκαφής, σχετίζονται µε τη µελέτη των συνθηκών βραχοµηχανικής. Η συµπεριφορά της βραχοµάζας κατά την εκσκαφή και η επιλογή των µέσων εκσκαφής βασίζεται: 1. Στις ιδιότητες του αδιατάρακτου πετρώµατος 2. Στις ιδιότητες των ασυνεχειών 3. Στην κατάσταση των τάσεων 46

49 4. Στις συνθήκες του υπόγειου νερού Οι δύο πρώτες παράµετροι περιγράφουν τη µηχανική συµπεριφορά της βραχοµάζας. Η τρίτη παράµετρος περιγράφει το επίπεδο των τάσεων που δρα στη βραχοµάζα. Λαµβάνοντας υπόψη αυτές τις τρεις παραµέτρους, υπάρχουν έξι βασικές περιπτώσεις βραχοµαζών: 1. Βραχοµάζα χωρίς ασυνέχειες που υπόκειται σε χαµηλές πιέσεις. 2. Βραχοµάζα χωρίς ασυνέχειες που υπόκειται σε υψηλές πιέσεις. 3. Βραχοµάζα µε λίγες ασυνέχειες που υπόκειται σε χαµηλές πιέσεις. 4. Βραχοµάζα µε λίγες ασυνέχειες που υπόκειται σε υψηλές πιέσεις. 5. Κατακερµατισµένη βραχοµάζα που υπόκειται σε χαµηλές πιέσεις. 6. Κατακερµατισµένη βραχοµάζα που υπόκειται σε υψηλές πιέσεις. Έτσι, οι γενικές συνθήκες της βραχοµάζας οµαδοποιούνται στις ακόλουθες κατηγορίες: Αδιατάρακτο πέτρωµα Μετρίως κερµατισµένη και ρηγµατωµένη βραχοµάζα Πολύ κερµατισµένη - κατακερµατισµένη και ρηγµατωµένη βραχοµάζα Το νερό επίσης, είναι δυνατό να µεταβάλει τις ιδιότητες της βραχοµάζας και των ασυνεχειών. Η πίεση του νερού κατά την κίνησή του δια µέσου των διακλάσεων είναι δυνατό να δηµιουργήσει αστοχία, η οποία οφείλεται στη µείωση των ενεργών τάσεων των βραχωδών τεµαχίων. Επί πλέον, οι υψηλές υδροστατικές πιέσεις σίγουρα επηρεάζουν τη διαδικασία εκσκαφής και γι αυτό το λόγο το νερό µπορεί να αποτελέσει µια σηµαντική παράµετρο επίδρασης στη συνολική συµπεριφορά της βραχοµάζας. Στην περίπτωση αδιατάρακτου πετρώµατος που δέχεται χαµηλές πιέσεις, δεν υπάρχει ιδιαίτερος λόγος ανησυχίας για αστοχία. Επικινδυνότητα υφίσταται στην περίπτωση που το αδιατάρακτο πέτρωµα δεχτεί µεγαλύτερες τάσεις από αυτές που µπορεί να αντέξει. Σε µέτρια κερµατισµένες βραχοµάζες, οι πιθανές αστοχίες εκδηλώνονται µε τη µορφή κατάπτωσης ή ολίσθησης τεµαχίων βράχου. Κάποιες τοπικές αστοχίες υλικού του αδιατάρακτου πετρώµατος µπορεί να συµβούν, εφόσον η βραχοµάζα δέχεται υψηλές τάσεις. Η πολύ κερµατισµένη και ρηγµατωµένη βραχοµάζα συµπεριφέρεται ως µέσο που αποτελείται από πολύ µικρά κοµµάτια βράχου. Συνεπώς, η ποιότητα της βραχοµάζας, και η συµπεριφορά της κατά την εκσκαφή, εξαρτάται από: 1 Το µέγεθος των τεµαχίων ή της συχνότητας των ασυνεχειών 2 Την αντοχή της βραχοµάζας 3 Τις συνθήκες πίεσης που µπορεί να δεχτεί η βραχοµάζα από τους υπερκείµενους σχηµατισµούς και την παρουσία του υπόγειου νερού ή από τις εργασίες διάνοιξης Μέθοδοι διάνοιξης σηράγγων Ανάλογα µε τη θέση τοποθέτησης των σηράγγων και την ποιότητα της βραχοµάζας, υπάρχουν δύο µέθοδοι διάνοιξης σηράγγων ηµικυκλικής διατοµής: 1. Μέθοδος ολοµέτωπης διάνοιξης µε χρήση µηχανηµάτων ολοµέτωπης κοπής (ΤΒΜ) ή µε χρήση προστατευτικής ασπίδας. 2. Μέθοδος εκσκαφής µε µηχανικά µέσα. 47

50 Η επιλογή της µεθόδου διάνοιξης εξαρτάται από τα γεωτεχνικά χαρακτηριστικά των γεωλογικών σχηµατισµών που πρόκειται να διατρηθούν, τις υφιστάµενες επί τόπου συνθήκες του έργου, την εµπειρία του εργατοτεχνικού προσωπικού και τα λειτουργικά και κατασκευαστικά χαρακτηριστικά των σηράγγων. Υπάρχουν τρεις τρόποι µηχανικής εκσκαφής σηράγγων, η εφαρµογή των οποίων καθορίζεται από την ποιότητα της βραχοµάζας: ολοµέτωπη προσβολή, τµηµατική εκσκαφή, εκσκαφή µε προήγηση σήραγγας πιλότου. Ολοµέτωπη προσβολή Η εκσκαφή πραγµατοποιείται µε ανατινάξεις διατρηµάτων τα οποία διατάσσονται σ όλη την επιφάνεια της διατοµής εκσκαφής. Η ολοµέτωπη προσβολή εφαρµόζεται σε βράχο καλής και πολύ καλής ποιότητας και σε σήραγγες µικρού µήκους. Τµηµατική εκσκαφή Η τµηµατική εκσκαφή (εκσκαφή σε δύο ή περισσότερα τµήµατα, άνω και κάτω) εφαρµόζεται γενικά σε περιπτώσεις σηράγγων οι οποίες διανοίγονται σε µέτρια, φτωχή και πολύ φτωχή ποιότητα βραχοµάζας ή σε εδαφικούς σχηµατισµούς. Κατά τη διάνοιξη της σήραγγας µε τµηµατική εκσκαφή δίνεται ιδιαίτερη προσοχή στη σύνδεση των µέτρων άµεσης υποστήριξης του άνω τµήµατος της διατοµής µε εκείνα του κάτω τµήµατος, ώστε να αποφευχθούν τυχόν αστοχίες των µέτρων άµεσης υποστήριξης στην ευαίσθητη περιοχή της σύνδεσής τους. Εκσκαφή µε προήγηση σήραγγας πιλότου Η µέθοδος αυτή εφαρµόζεται, σε κάποιες περιπτώσεις, σε βραχοµάζες πολύ φτωχής ποιότητας και σε εδαφικά υλικά, ή σε περιπτώσεις όπου πρέπει να ληφθούν άµεσα µέτρα αποστράγγισης ή ενίσχυσης της διατοµής της σήραγγας. Η διατοµή της σήραγγας πιλότου είναι µικρότερη από 15m 2. Η ποικιλοµορφία της ποιότητας της βραχοµάζας εξαιτίας της εναλλαγής των γεωλογικών σχηµατισµών απαιτεί προσεκτική και σωστή επιλογή του τρόπου εκσκαφής ώστε να αποφευχθούν αστοχίες που έχουν ως αποτέλεσµα την πιθανή πρόκληση ατυχηµάτων και την καθυστέρηση των εργασιών. Γι αυτόν τον λόγο η µεθοδολογία του τρόπου εκσκαφής προσαρµόζεται κάθε φορά στις υπάρχουσες γεωτεχνικές συνθήκες Φάσεις τµηµατικής εκσκαφής Η τµηµατική εκσκαφή (Εικ.3.1) έχει σκοπό τη µείωση του µέγιστου ύψους της διατοµής σε όρια ευστάθειας και ασφαλούς εργασίας και προτιµάται σε έντονα τεκτονισµένες περιοχές στις οποίες η συνέχεια των γεωλογικών σχηµατισµών διακόπτεται από ρήγµατα και διακλάσεις. Η τµηµατική εκσκαφή πραγµατοποιείται σε δύο ή τρεις φάσεις. Στην πρώτη φάση λαµβάνει χώρα εκσκαφή του άνω ηµικυκλικού τµήµατος της διατοµής και στη δεύτερη φάση, εκσκαφή του κάτω τµήµατος της ηµιδιατοµής. Στις θέσεις πολύ έως πλήρως 48

51 αποσαθρωµένων και εδαφοποιηµένων σχηµατισµών µε παρουσία νερών, στις οποίες αναµένεται εκτεταµένη ζώνη παραµόρφωσης και χαλάρωσης της βραχοµάζας, προβλέπεται η εκσκαφή και τρίτης φάσης που αποσκοπεί στη δηµιουργία πυθµένα ανάστροφου τόξου (Leca et al, 2000). Η προχώρηση σε κάθε φάση είναι η µέγιστη δυνατή που επιτρέπει η ευστάθεια του πετρώµατος. Η συλλογή παρατήρησης και εµπειριών κατά την κατασκευή σηράγγων ενισχύει την ετοιµότητα αντιµετώπισης των αστοχιών και την ευελιξία στην επιλογή και στην προσαρµογή του τρόπου εκσκαφής, σύµφωνα µε τις επί τόπου γεωτεχνικές και υδρογεωλογικές αναµενόµενες ή µη συνθήκες, µε σκοπό την αποφυγή ατυχηµάτων Μέθοδοι όρυξης Η εµπειρία κατασκευής σηράγγων δηµιούργησε τρεις µεθόδους όρυξης: 1 Νορβηγική µέθοδος (ΝΤΜ): Χρησιµοποιείται συνήθως για την εκσκαφή σκληρών και ανθεκτικών σχηµατισµών µε χρήση εκρηκτικών και διάτρηση µε µετροπόντικα ΤΒΜ. Η εκσκαφή πραγµατοποιείται µε ολοµέτωπη προσβολή. 2 Νέα Αυστριακή µέθοδος όρυξης σηράγγων (ΝΑΤΜ): Χρησιµοποιείται σ όλες τις περιπτώσεις βραχοµαζών µε χρήση εκρηκτικών και διάτρηση µε µηχανικά µέσα. Η εκσκαφή πραγµατοποιείται τµηµατικά πρώτα στο κέντρο του µετώπου (πυρήνας) και συνεχίζεται προς τα τοιχώµατα της σήραγγας. Η ΝΑΤΜ περιγράφηκε για πρώτη φορά το έτος 1963 και αρχικά αναπτύχθηκε για τα µεταµορφωµένα πετρώµατα των Άλπεων. 3 Μέθοδος επένδυσης εκτοξευόµενου σκυροδέµατος (SCL): Χρησιµοποιείται σε φτωχής ποιότητας βραχοµάζα µε χρήση εκρηκτικών και διάτρηση µε µηχανικά µέσα. Η εκσκαφή πραγµατοποιείται τµηµατικά ξεκινώντας από τα τοιχώµατα της σήραγγας και διατηρώντας µια «στήλη προστασίας» στο κέντρο του µετώπου. Η εκσκαφή της «στήλης προστασίας» πραγµατοποιείται µετά την ολοκλήρωση της υποστήριξης των τοιχωµάτων (Moreno Tallon, 1982). Εικ Μέτωπο εκσκαφής δεξιού κλάδου της σήραγγας Ι Ασπροβάλτας στη Χ.Θ.10+36,41. 49

52 4. ΠΑΡΑΜΟΡΦΩΣΕΙΣ - ΜΕΤΑΤΟΠΙΣΕΙΣ 4.1. Θεωρητική πρόβλεψη αστοχιών κατά την πρόοδο εκσκαφής σηράγγων Κατά την κατασκευή σηράγγων ειδικά σε πολύπλοκες εδαφικές συνθήκες αξιολογούνται ιδιαίτερα οι ακτινικές παραµορφώσεις µε σκοπό τον έλεγχο της αποτελεσµατικότητας της υποστήριξης. Οι µετατοπίσεις που παρατηρούνται κοντά στο µέτωπο εκσκαφής µπορούν να χρησιµοποιηθούν για την πρόβλεψη των εδαφικών συνθηκών µπροστά από αυτό (Schubert & Budil, 1985). Ο έλεγχος των µετατοπίσεων αποτελεί βασικό στοιχείο αξιολόγησης στη µοντέρνα κατασκευή των σηράγγων (Panet, 1993). Κατά την αλληλεπίδραση εδάφους υποστήριξης όπως φαίνεται στην Εικ. 4.1, η σχέση µεταξύ των ακτινικών µετατοπίσεων και της πίεσης υποστήριξης ακολουθεί την καµπύλη Α-Β µε την ευστάθεια να επιτυγχάνεται στο σηµείο Β. Ο απλός έλεγχος των ακτινικών µετατοπίσεων µπορεί να µας δώσει πληροφορίες για την επίτευξη της ευστάθειας στη σήραγγα. Μηκοτοµή Ακτινική µετατόπιση Ur Α Μέτωπο εκσκαφής Καµπύλη αντίδρασης εδάφους Pï Πίεση υποστήριξης Ps Ps kpo Ps1 B Επίδραση υποστήριξης Ακτινική µετατόπιση Ur Εικ.4.1. Αλληλεπίδραση εδάφους υποστήριξης όπου απεικονίζονται οι σχέσεις µεταξύ της αξονικής µετατόπισης και της ευστάθειας της σήραγγας. Στην αλληλεπίδραση εδάφους-υποστήριξης, η συµπεριφορά του µετώπου της σήραγγας αγνοείται. Όµως, όπως φαίνεται στην Εικ.4.2, σηµαντικές ακτινικές παραµορφώσεις συµβαίνουν και µπροστά από το µέτωπο εκσκαφής. Ο έλεγχος των παραµορφώσεων που σχετίζεται µε το µέτωπο εκσκαφής είναι βασικός παράγοντας ελέγχου της συνολικής ευστάθειας της σήραγγας (Lunardi et al, 1992, και Lunardi, 50

53 2000). Οι παραµορφώσεις στο µέτωπο τείνουν να ακολουθούν την τάση των ακτινικών µετατοπίσεων και οι µετατοπίσεις στο µέτωπο είναι περίπου 70% του συνόλου των ακτινικών µετατοπίσεων για ένα µεγάλο εύρος του µήκους της σήραγγας όπου αναπτύσσεται η πλαστική ζώνη (Hoek, 2001) (Εικ.4.2). Όριο πλαστικής ζώνης Πυρήνας µπροστά από το µέτωπο εκσκαφής Ακτινική σύγκλιση Μέτωπικές συγκλίσεις Εικ.4.2. Συγκλίσεις κοντά στο µέτωπο εκσκαφής σύµφωνα µε το αξονικο-συµµετρικό µοντέλο. Μέτωπο εκσκαφής Πυρήνας µπροστά από το µέτωπο εκσκαφής σ1 σ3 σ2 Σύγκλιση Μετωπική σύγκλιση Προσύγκλιση σ3 σ (τάση) Αντίδραση παραµόρφωσης στο µέτωπο και στην οροφή ε (παραµόρφωση) Ελαστική Ευστάθεια Ελαστική - πλαστική Περιορισµένη ευστάθεια Αστοχία Κατάρρευση Εικ.4.3. Ορισµοί των παραµορφώσεων και της συµπεριφοράς του πυρήνα προχώρησης του µετώπου εκσκαφής και της οροφής της σήραγγας (Lunardi, 2000). Κατά τη διάρκεια της τελευταίας δεκαετίας, οι παραδοσιακές µέθοδοι µετρήσεων συγκλίσεων των σηράγγων έχουν αντικατασταθεί µε τις γεωδαιτικές 51

54 µεθόδους µέτρησης κατά τις οποίες προσδιορίζεται ένα τρισδιάστατο δίκτυο µετατοπίσεων της οροφής της σήραγγας και σε κάποιες περιπτώσεις του µετώπου εκσκαφής. Στις περιπτώσεις, όπου µετρήθηκαν τρισδιάστατες µετατοπίσεις, τα αποτελέσµατα έδειξαν πως οι συνθήκες της βραχοµάζας µπροστά από το µέτωπο εκσκαφής επηρεάζονται σηµαντικά από το λόγο των οριζόντιων προς τις κατακόρυφες µετατοπίσεις (Jeon et al, 2005). Συνεπώς, οι παραµορφώσεις του µετώπου εκσκαφής µπορεί να είναι χρήσιµος δείκτης στην εκτίµηση της αντίδρασης του εδάφους. Λαµβάνοντας υπόψη το σηµαντικό ρόλο της ευστάθειας του εδάφους στον έλεγχο της αντίδρασης της σήραγγας στις παραµορφώσεις, οι µετατοπίσεις που συνδέονται µε την εκσκαφή της σήραγγας ταξινοµούνται σε: (1) προσυγκλίσεις, (2) µετωπικές συγκλίσεις και (3) ακτινικές συγκλίσεις (Εικ.4.3) (Lunardi, 2000). Η συµπεριφορά αντίδρασης του εδάφους που βρίσκεται στην άµεση γειτονία του µετώπου εκσκαφής στην παραµόρφωση µπορεί να χαρακτηριστεί ως: ελαστική συµπεριφορά, ελαστοπλαστική συµπεριφορά ή συµπεριφορά κατάρρευσης (Εικ.4.3). Υπάρχει µια άµεση σύνδεση µεταξύ της αστοχίας του πυρήνα και της κατάρρευσης του τµήµατος διάνοιξης της σήραγγας(lunardi, 2000). Αυτό φαίνεται και από το γεγονός µείωσης των µετατοπίσεων ανάλογα µε τον αριθµό και το µήκος των αγκυρίων γύρω από το µέτωπο εκσκαφής (Moritz et al.,2002). Μ άλλα λόγια, τα πρόσθετα µέτρα σταθεροποίησης του µετώπου έχουν πολύ θετική επίδραση στη S (+) (-) L Φορέας προσανατολισµού, α εφα = L/ S Μηδενικό σηµείο µέτρησης dzr l Lo So Το µηδενικό σηµείο µέτρησης λαµβάνεται πίσω από το µέτωπο σε dzr απόσταση ίση µε το µήκος εκσκαφής. df L1 S1 Οι µετατοπίσεις λαµβάνονται σε απόσταση df πίσω από το µέτωπο εκσκαφής Εικ.4.4. Προσδιορισµός του φορέα προσανατολισµού (α) χρησιµοποιώντας µια αρχική µηδενική µέτρηση η οποία λαµβάνεται σε απόσταση df από το µέτωπο εκσκαφής 52

55 συµπεριφορά των µετατοπίσεων. Συνεπώς, η σύγκλιση του µετώπου µπορεί να είναι ένας καλός δείκτης για την πρόβλεψη της ευστάθειας βαθιών σηράγγων και της δυνητικής αστοχίας του εδάφους στην περίπτωση ρηχών σηράγγων. Η άποψη αυτή ενισχύεται από παρατηρήσεις που βασίστηκαν στη συλλογή γεωδαιτικών µετρήσεων κατά τις οποίες, οι µετρήσεις συγκλίσεων στον πυρήνα δηµιουργούν ικανή πληροφόρηση για τις συνθήκες που επικρατούν εµπρός από το µέτωπο εκσκαφής, όπως και για την ευστάθεια της σήραγγας (Schubert et al., 2002). Επιπλέον, κατά τη διάνοιξη σήραγγας, οι Schubert and Budil, 1950, κατέγραψαν πως, αν και η κατεύθυνση της παραµόρφωσης της στέψης δεν έδειχνε µεταβολή των εδαφικών συνθηκών µπροστά από το µέτωπο εκσκαφής, οι µεταβολές των µετατοπίσεων της στέψης, που εκφράστηκαν ως ο λόγος των οριζόντιων µετατοπίσεων προς τις κατακόρυφες µετατοπίσεις (L/S), σχετίστηκαν µε ζώνες διαφορετικής ακαµψίας µπροστά από το µέτωπο εκσκαφής. Ο λόγος της µεταβολής των οριζοντίων προς τις κατακόρυφες µετατοπίσεις ορίστηκε ως φορέας προσανατολισµού α (εφα = L/ S) και προσδιορίζεται στην Εικ Όταν µια σήραγγα διανοίγεται σε ασθενή εδάφη, οι συγκεντρώσεις των τάσεων αναπτύσσονται στο πιο άκαµπτο σηµείο του εδάφους (Schubert & Budil, 1995). Στην περίπτωση µετώπου εκσκαφής που πλησιάζει το άκαµπτο έδαφος, η µείωση της οριζόντιας µετατόπισης ( L) οδηγεί σε µείωση του φορέα προσανατολισµού α. Γενικώς, η απότοµη µεταβολή του φορέα προσανατολισµού είναι ένα σηµείο µεταβολής των εδαφικών συνθηκών. Η έγκαιρη εκτίµηση των µεταβολών του φορέα προσανατολισµού α βασίζεται στη µέθοδο τρισδιάστατων οριακών στοιχείων θεωρώντας το έδαφος ελαστικό υλικό (Steindorfer, 1998, Golser and Steindorfer, 2000). Για έργα σηράγγων µεγάλου βάθους αυτή η θεώρηση ισχύει. Όµως, για ασθενή βραχοµάζα, το υλικό αντίδρασης συνήθως δεν είναι ελαστικό, αλλά αναπτύσσεται γύρω από τη σήραγγα µια εκτεταµένη πλαστική ζώνη. Οι αριθµητικές αναλύσεις έδειξαν πως, σ όλες τις περιπτώσεις που εξετάστηκαν, ο φορέας προσανατολισµού ενός σηµείου στον πυρήνα της σήραγγας δίνει πληροφορίες για την προσέγγιση των εδαφικών συνθηκών χωρίς αυτές να φαίνονται κατά τις παραδοσιακές κατακόρυφες / ακτινικές µετατοπίσεις ή των µετρήσεων των συγκλίσεων του µετώπου. Για απλές γεωλογικές συνθήκες, όπως η κατασκευή σηράγγων προς την κατεύθυνση µιας εδαφικής φάσης, ο φορέας προσανατολισµού δίνει σαφή πληροφόρηση της µεταβολής των εδαφικών συνθηκών. Ενώ, σε πιο πολύπλοκες γεωλογικές συνθήκες διάνοιξης ρηχών σηράγγων, η ερµηνεία του φορέα προσανατολισµού είναι περισσότερο αµφισβητήσιµη. Στο επόµενο κεφάλαιο «συλλογής και επεξεργασίας δεδοµένων» πραγµατοποιείται αξιολόγηση των µετρηθέντων µετατοπίσεων κατά τη διάνοιξη των σηράγγων Ασπροβάλτας, σχετίζοντας τις τεκτονικές γεωλογικές συνθήκες και κάνοντας µια προσπάθεια να ερµηνεύσουµε τις σηµαντικές µεταβολές του φορέα προσανατολισµού Επίδραση της γεωµετρικής κατανοµής των διακλάσεων της βραχοµάζας στη συµπεριφορά παραµόρφωσης της διατοµής εκσκαφής Οι µηχανισµοί παραµόρφωσης και αστοχίας κατά τη διάνοιξη των σηράγγων σε κατακερµατισµένες βραχοµάζες εξαρτώνται από τα χαρακτηριστικά της γεωµετρικής κατανοµής των ασυνεχειών (Κούκης & Σαµπατaκάκης, 2002). 53

56 Στη φύση, οι περισσότερες βραχοµάζες κατανέµονται από τεκτονικές ασυνέχειες. Η γεωµετρική κατανοµή των ασυνεχειών είναι πάρα πολύ πολύπλοκη. Έχει αποδειχτεί, ότι οι ασυνέχειες έχουν µήκη που κυµαίνονται από την κλίµακα των χιλιοστών στην κλίµακα των χιλιοµέτρων (Aviles et al., 1987). Το µέγεθος των κερµατισµένων τεµαχίων εξαρτάται από το µήκος των ασυνεχειών και την κατανοµή τους στο χώρο (Turcotte, 1992). Η γεωµετρική κατανοµή των ασυνεχειών µπορεί να υπολογιστεί µε σχετικά υπολογιστικά προγράµµατα. Η διάσταση των κερµατισµένων τεµαχίων µπορεί να εκτιµηθεί από τον βαθµό διάρρηξης ή βαθµό διαµελισµού κ e (Εικ.4.5) και από την πυκνότητα ή συντελεστή ρωγµάτωσης k των ασυνεχειών (βλ. Κεφ.Ι, παρ.2.2) (Κulatilake et al, 1997) (Εικ.4.6). Με σκοπό την εκτίµηση της συµπεριφοράς παραµόρφωσης και το µηχανισµό ευστάθειας των υπoγείων εκσκαφών, όπως και για τη βοήθεια του σχεδιασµού και της εκτίµησης της ευστάθειας των υπόγειων διανοίξεων εφαρµόζονται συµβατικές αριθµητικές µέθοδοι και θεωρίες, όπως η µέθοδος της παραµόρφωσης των διακλάσεων (DDM) και η µέθοδος των ορατών στοιχείων (DEM) χρησιµοποιούνται. Εικ.4.5. Βαθµός διάρρηξης ή διαµελισµού κ e = ΣF ji / F, όπου F=b x d (Muller, 1963) Εικ.4.6. Πυκνότητα ή συντελεστής ρωγµάτωσης k ασυνεχειών: λόγος του αριθµού n των ασυνεχειών προς το µήκος της ευθείας l στο οποίο περιέχονται οι ασυνέχειες (Muller et al., 1970) Οι παραπάνω µέθοδοι βασίζονται στην προσοµοίωση της γεωµετρικής κατανοµής των ασυνεχειών στο χώρο. Έρευνα που βασίστηκε στην ανάλυση και στην αριθµητική προσοµοίωση των υπόγειων διανοίξεων σε µεγάλα βάθη στις κατακερµατισµένες και φτωχής ποιότητας βραχοµάζες, χρησιµοποίησε τις σχέσεις που προκύπτουν µεταξύ της παραµορφωσιµότητας της βραχοµάζας και των τεκτονικών στοιχείων (διαστάσεις και προσανατολισµός ασυνεχειών) (Yujing Jiang et al, 2006): Η παραµόρφωση των υπόγειων διανοίξεων αυξάνει σηµαντικά µε την επιµήκυνση των ασυνεχειών όταν η γωνία µεταξύ των οµάδων ασυνεχειών είναι µικρότερη από 90 ο. Όταν η γωνία µεταξύ των ασυνεχειών και του τοιχώµατος της σήραγγας είναι περίπου 60 ο, µπορεί να συµβεί µεγάλη παραµόρφωση, η οποία µπορεί να οδηγήσει σε εκτεταµένη αστοχία. 54

57 4.3. Θεωρητική εκτίµηση της τάσης χαλάρωσης στην περιφέρεια των σηράγγων σε βραχοµάζα φτωχής ποιότητας Η εκτίµηση της µηχανικής συµπεριφοράς του εδάφους και της τάσης χαλάρωσης είναι σηµαντικοί παράγοντες που εξετάζονται για το σχεδιασµό υποστήριξης της σήραγγας. Η βραχοµάζα φτωχής ποιότητας σε σήραγγα µε υπερκείµενο τµήµα µικρού πάχους παρουσιάζει µετάβαση από την κατάσταση της χαλάρωσης στο υπολειµµατικό στάδιο στην κατάσταση διαστολής κάτω από χαµηλή πίεση. Η συνθήκη µεταβολής από την κερµατισµένη (χαλάρωση) στην πλαστική κατάσταση για βραχοµάζες χαµηλής αντοχής, προσδιορίζεται µε τη βοήθεια της σχέσης που συνδέει την τάση (σ 3 ) και την αρχική διαφορά των τάσεων (σ 1 -σ 3 ) (Jiang, 1993): σ 1 -σ 3 = 3,4 σ 3 Οι περισσότερες περιπτώσεις βραχοµαζών υφίστανται χαλάρωση αν η υφιστάµενη πίεση είναι µικρότερη από την πίεση µεταβολής εύθραυστης-πλαστικής κατάστασης (Εικ.4.7). Η εκτίµηση του µεγέθους της χαλάρωσης κατά τη διαδικασία χαλάρωσης µπορεί να γίνει µε υπολογισµό της υπολειµµατικής τάσης σ co * και του µοντέλου θραύσης α. Το µοντέλο θραύσης µπορεί να προσδιοριστεί ως ακολούθως: σ1 σ1 σco E l σ3 σco* l E σ3 = 0 σ3 u e ε1o h e α ε1o ε1 σ3 = 0 f σ3 -ε3 Εικ.4.7. Σχέση τάσεων παραµόρφωσης φτωχής ποιότητας βραχοµάζας (Jiang, 1993) α = 1+ dε 1 f / ε 1 e = (σ c 2µσ 3 ) / Ε Στην κατάσταση πριν την εφαρµογή της µέγιστης τάσης και την εκδήλωση της αστοχίας, οι σχέσεις τάσεων παραµορφώσεων είναι: 55

58 Εε 1 (ε 1 ε m ) σ 1 (1+ Ε) (Κ p σ 3 + σ co ) Ε ε (ε m ε 1 ε r ) σco * + Κ p σ 3 ( ε r ε 1 ) Όπου: ε m = (σ co + Κ p σ 3 ) / Ε ε r = α ε 1ο e + Κ p σ 3 / Ε σ = σ co * / σ co E = E / Ε Κ p = (1 + ηµφ) / (1- ηµφ) Στα πειράµατα που έχουν πραγµατοποιηθεί, οι µέγιστες µηχανικές παράµετροι της βραχοµάζας, σύµφωνα µε την διεθνή βιβλιογραφία, θεωρούνται αποτέλεσµα της µοναξονικής θλιπτικής τάσης. Οι σχέσεις µεταξύ της γωνίας τριβής, φ, του µοντέλου θραύσης, α, των λόγων Poisson, στην καθοδική και υπολειµµατική περιοχή της καµπύλης τάσης - παραµόρφωσης, h και f, της σ co * και της µοναξονικής θλιπτικής τάσης, σ co ακολουθούν τις παρακάτω σχέσεις (Jiang, 1993): φ = 38,28 σ co -0,004 α = 1,33 σ co 0,153 h = 1,88 σ co 0,136 f = 1,41 σ co 0,035 σ co * = 0,65 σ co 0, Θεωρητική ανάλυση της συµπεριφοράς σηράγγων σε βραχοµάζα φτωχής ποιότητας Τα µη ελαστικά χαρακτηριστικά των σηράγγων σε πτωχής ποιότητας βραχοµάζα επηρεάζονται από τη συµπεριφορά αστοχίας των πετρωµάτων που δηµιουργήθηκε κατά το παρελθόν. Η κατάσταση των αρχικών τάσεων πεδίου και οι τρόποι αστοχίας σε µια ανυποστήρικτη κυκλική σήραγγα φαίνονται στην Εικ Οι αρχικές τάσεις πεδίου κατά την οριζόντια (x) και κατακόρυφη (y) διεύθυνση αναλύονται σε δύο τµήµατα: P o και S o. Όπου τα σύµβολα P o και S o είναι αντίστοιχα η τάση του µέσου και η τάση εκτροπής από την αρχική θέση. Το σχήµα και η έκταση των ζωνών αστοχίας επηρεάζονται από την τάση εκτροπής S o (Jiang and Esaki, 1994). Οι ακτίνες πλαστικότητας R e και R f που δείχνουν την έκταση των πλαστικών περιοχών είναι: 56

59 R e = α {(D 1 + D 2 ξ 1-Κp ) / [p i + σ * 1/ (Kp 1) c / (Κ p 1)]} R f = ξ. R e Όπου: ξ = [Ε Η n / (Ε Η n - σ * 1/ (1+Κp*) co + σ co )] όπου D 1 και D 2 είναι δύο παράγοντες που εξαρτώνται από την κατάσταση των τάσεων και τη γωνία τριβής των πετρωµάτων και p i είναι η ασκούµενη πίεση. Τα αποτελέσµατα της ανάλυσης του τρόπου αστοχίας σύµφωνα µε την µεταβολή του ρυθµού θραύσης α και του λόγου της υπολειµµατικής προς τη συµπιεστική αντοχή, D = σ c * / σ c δείχνουν πως µε την αύξηση του λόγου D, η έκταση της πλαστικής ζώνης ροής γύρω από τη σήραγγα µειώνεται σηµαντικά συγκρινόµενη µε την ακτίνα εκσκαφής α. Έχει αναγνωριστεί πρόσφατα πως η παραµόρφωση των σηράγγων οφείλεται κυρίως στη συµπίεση του περιβάλλοντος πετρώµατος που σχετίζεται µε την πλαστική κατάσταση. Ειδικά, όταν οι σήραγγες διανοίγονται σε µαλακά πετρώµατα και συνεπώς σε φτωχής ποιότητας βραχοµάζες µε χαρακτήρες χαλάρωσης σε χαµηλές εδαφικές πιέσεις που προσδιορίζονται από το λόγο της µοναξονικής θλιπτικής τάσης προς την αρχική αντοχή του εδάφους, η παραµόρφωση και η ευστάθεια των σηράγγων πρέπει να ελέγχονται στην περιοχή της ζώνης πλαστικότητας που αναπτύσσεται περιφερειακά της σήραγγας. σzo = Po + So Ελαστική ζώνη Y P (r,t) σxo = Kσzo = Po - So Re a X t Rf X Ζώνη χαλάρωσης Πλαστική ζώνη Εικ.4.8. Προσδιορισµός της κατάστασης των τάσεων περιφερειακά κυκλικής σήραγγας Για την εκτίµηση της παρουσίας της ζώνης πλαστικότητας, έχει προταθεί από τον Jiang (1993) µια αναλυτική λύση, που λαµβάνει υπόψη της κυκλικές σήραγγες σε µαλακά πετρώµατα σε υδροστατικές πιέσεις και αρχική πίεση του εδάφους (P o ), 57

60 όπως φαίνεται στην Εικ.4.8. Η ζώνη πλαστικότητας δηµιουργείται στα περιβάλλοντα πετρώµατα όταν οι τάσεις ανακατανοµής είναι µεγαλύτερες από την αντίδραση του υλικού στο στάδιο της εκσκαφής. Η έκταση των πλαστικών ζωνών προσδιορίζεται µε τις ακτίνες πλαστικότητας, R e και R f, αντίστοιχα. Η αρχική παραµόρφωση των πετρωµάτων θεωρείται ότι συµβαίνει ακολουθώντας το γραµµικό κριτήριο αστοχίας Mohr-Coulomb. Με την αύξηση της παραµόρφωσης των τοιχωµάτων της σήραγγας, η πίεση του εδάφους µειώνεται, ενώ η τάση χαλάρωσης αυξάνεται χάρη στην ανάπτυξη της ζώνης πλαστικότητας Εκτίµηση µέγιστων µετατοπίσεων Κριτήριο αστοχίας Hoek & Brown Το κριτήριο αστοχίας Hoek & Brown δηµιουργήθηκε για να εξυπηρετήσει τις αναλύσεις που απαιτούνται στο σχεδιασµό υπόγειων εκσκαφών σε σκληρά πετρώµατα (Hoek & Brown, 1980). Το κριτήριο βασίστηκε στα αποτελέσµατα έρευνας που πραγµατοποιήθηκε για να προσδιορίσει τις συνθήκες µηχανικής συµπεριφοράς και αστοχίας αδιατάρακτου πετρώµατος (Hoek, 1968) και στις µελέτες µοντέλων συµπεριφοράς διακλασµένης βραχοµάζας (Brown, 1970). Ιδέα της εισαγωγής του κριτηρίου αποτέλεσε η παρατήρηση της µείωσης των µηχανικών ιδιοτήτων αδιατάρακτου πετρώµατος µε την παρουσία των διακλάσεων: σ 1 = σ 3 + σ ci [(mσ 3 / σ ci )+ s] 0,5 όπου σ 1 και σ 3 είναι η µέγιστες και ελάχιστες αρχικές τάσεις στην αστοχία, σ ci είναι η µοναξονική θλιπτική τάση αδιατάρακτου βραχώδους υλικού και m και s είναι οι σταθερές του υλικού, όπου s=1 για το αδιατάρακτο πέτρωµα. Η ευρεία χρήση αυτού του κριτηρίου και η εισαγωγή νέων στοιχείων δηµιούργησε την ανάγκη επανεξέτασης των αρχικών σχέσεων µε σκοπό την εφαρµογή του κριτηρίου τούτου στην εκτίµηση µεγάλου εύρους πρακτικών προβληµάτων. Η ιδέα της «αδιατάρακτης» και «διαταραγµένης» βραχοµάζας αποτελεί την αιτία εισαγωγής ενός τροποποιηµένου κριτηρίου για βραχοµάζες πολύ φτωχής ποιότητας µε µηδενική διατµητική τάση (Hoek, Wood and Shah, 1992). Μια από τις πρώτες δυσκολίες εφαρµογής του κριτηρίου δηµιουργήθηκε κατά τη συσχέτιση πολλών γεωτεχνικών προβληµάτων µε τις διατµητικές και ορθές τάσεις παρά µε τις κύριες τάσεις που εισάγει το αρχικό κριτήριο Hoek Brown. Κατά τη διερεύνηση ισοδύναµων γωνιών τριβής και συνοχής για ποικίλες πρακτικές περιπτώσεις εξήχθησαν εξισώσεις που βασίστηκαν στις εφαπτοµένες στον κύκλο Mohr. Η συνοχή προσδιορίστηκε προσαρµόζοντας µια εφαπτοµένη σε ένα σηµείο της καµπύλης του κύκλου Mohr. Συνεπώς, προσαρµόζοντας τη γραµµική σχέση Mohr Coulomb µε την µέθοδο των ελαχίστων τετραγώνων προσδιορίστηκε µια πιο κατάλληλη τιµή συνοχής. Στο πλαίσιο αυτό εισάγεται η έννοια του Γενικευµένου κριτηρίου Hoek-Brown, στο οποίο το σχήµα των διαγραµµάτων των αρχικών τάσεων ή ο κύκλος του Mohr προσαρµόστηκαν µε τη βοήθεια µιας µεταβλητής σταθεράς α που αντικατέστησε την τετραγωνική ρίζα του όρου της εξίσωσης του αρχικού κριτηρίου Hoek-Brown (Hoek & Brown, 1997). 58

61 Εκφράζεται ως: 4.6. Γενικευµένο κριτήριο Hoek and Brown σ 1 = σ 3 + σ ci { [(m b σ 3 / σ ci )]+s} α όπου m b είναι η µειωµένη τιµή της σταθεράς του υλικού m i και δίνεται από τη σχέση: m b = m i exp[(gsi-100)/(28-14d)] s και α είναι σταθερές της βραχοµάζας που δίνονται από τις ακόλουθες σχέσεις: s = exp [(GSI-100)/(9-3D)] α = ½ + 1/6 (e -GSI/15 e -20/3 ) D είναι ένας παράγοντας που εξαρτάται από το βαθµό κερµατισµού που έχει υποστεί η βραχοµάζα από τις εκρήξεις και τη µείωση των τάσεων. Αυτός ποικίλει από 0 για αδιατάρακτες βραχοµάζες έως 1 για πολύ διαταραγµένες βραχοµάζες. Η µοναξονική θλιπτική τάση βρίσκεται θέτοντας σ 3 = 0 στην εξίσωση του γενικευµένου κριτηρίου, δίνοντας: σ c = σ ci s α Έχει παρατηρηθεί από την ανάλυση περίπου 150 περιπτώσεων σε παγκόσµια κλίµακα (Barton et al.,1974 και Singh et al, 1992), καθώς και από κάποιες προσθετικές περιπτώσεις (Verman, 1993 και Goel, 1994), πως η βραχοµάζα που διανοίγεται σε ξηρές συνθήκες, θα αστοχεί (J w = 1) αν το ύψος των υπερκειµένων σχηµατισµών Η(m) είναι: Η 350Q 1/3 Η 483Q 1/3 / (B-B s ) 0.1 (Verman, 1993) Η 275Q 1/3 / B 0.1 (Goel, 1994) Όπου: Β = πλάτος της διάνοιξης (m) Β s = πλάτος της αυτοϋποστηριζόµενης διατοµής (m) Q = ποιότητα της βραχοµάζας Η ανάλυση των στοιχείων που πραγµατοποιήθηκε από τον Goel, 1994 δείχνει, πως οι παραπάνω σχέσεις είναι ανεξάρτητες της µοναξονικής θλιπτικής τάσης του βραχώδους υλικού, η οποία ποικίλει µεταξύ 2 και 150MPa. Πολλαπλασιάζοντας τις παραπάνω σχέσεις και στις δύο πλευρές µε τον παράγοντα 2γ και αντικαθιστώντας το γινόµενο 2γΗ µε σ c λαµβάνουµε κατά προσέγγιση την µοναξονική θλιπτική τάση της βραχοµάζας σε σήραγγες (για Q<10, J w = 1, σ c >2MPa), ως ακολούθως: σ c = 700γQ 1/3 t/m 2 59

62 σ c = 7γQ 1/3 MPa σ c = 5.5γQ 1/3 / B 0.1 MPa (Goel, 1994) όπου: γ = ειδικό βάρος βραχοµάζας (t/m 3 ) Οι παραπάνω εξισώσεις δείχνουν πως υπάρχει σηµαντική αύξηση της µοναξονικής θλιπτικής τάσης εξαιτίας του πολλαπλασιασµού των ασυνεχειών στην περιφέρεια της σήραγγας. Είναι φανερό, πως στην περίπτωση πολύ διακλασµένης βραχοµάζας η σ c θα είναι πολύ µικρότερη από τη σ ci. Επιπλέον, τα στοιχεία πεδίου που συλλέχθηκαν από τον Goel, 1994 δείχνουν πως γενικά η προβλεπόµενη σ c είναι µικρότερη από τη σ ci, (σ ci >2MPa). Οι Grimstad and Bhasin, 1996 τροποποίησαν τη σχέση της µοναξονικής θλιπτικής τάσης ενσωµατώνοντας την απεριόριστη θλιπτική τάση του βραχώδους υλικού (σ ci σε MPa) για σκληρά πετρώµατα: σ c = (σ ci /100). 7. γ. Q 1/3 MPa Η τροποποίηση αυτή έχει εφαρµογή στα καλής ποιότητας και αδιατάρακτα σκληρά πετρώµατα (σ ci > 100ΜPa και Q >10), όπου η σ c εξαρτάται άµεσα από τη σ ci και είναι κυρίως µικρότερη από τη σ ci. Όµως, για διακλασµένα πετρώµατα (Q<10), (Mehrotra, 1992), όπως αποδείκτηκε από 21 δοκιµές διατµητικής αντοχής σε όγκους κορεσµένης και αποσαθρωµένης βραχοµάζας, η διατµητική αντοχή σ c πρακτικά είναι ανεξάρτητη της σ ci. Στη διεθνή βιβλιογραφία αναφέρεται, πως κατά τη διάνοιξη σηράγγων θεωρείται ότι η βραχοµάζα συµπεριφέρεται ως ενιαίος φορέας. Συνεπώς, η αστοχία δεν οφείλεται στο τεκτονικό σύστηµα αλλά στην παραµόρφωση που δηµιουργείται από την ενεργοποίηση των τάσεων του πεδίου. Αυτό έρχεται σε αντίθεση µε τη δοκιµή διάτµησης βραχωδών όγκων, όπου οι ασυνέχειες επεκτείνονται σε όλες τις πλευρές και κατά µήκος µιας κριτικής διάκλασης (Singh et al, 1997). Γι αυτό έχει προταθεί (Goel, 1994) ένας πιο ρεαλιστικός παράγοντας για την πρόβλεψη της τιµής του s: s n = 7γQ 1/3 / q c για Q<10, J w = 1, q c <100MPa s n = 5.5γ(Q ) 1/3 / q c. B 0.1 m/m r = s 1/3 Στην περίπτωση πετρωµάτων µε ορυκτά ευαίσθητα στο νερό (όπως ο σχιστόλιθος, ο φιλίτης, κ.τ.λ.), ο κορεσµός ή η αφίδρωση έχουν δυσµενή επίδραση στην αντοχή του βραχώδους υλικού (Mehrotra, 1992). Οι τιµές της αντοχής µπορεί να µειωθούν αντίστοιχα. Θέτοντας σ 1 = σ 3 = σ t στην εξίσωση του γενικευµένου κριτηρίου Hoek-Brown, υπολογίζεται η διατµητική τάση σ t πρός: σ t = -sσ ci / m b 60

63 Οι ορθές και οι διατµητικές τάσεις σχετίζονται µε τις αρχικές τάσεις στις παρακάτω εξισώσεις ( Balmer, 1952): σ n = [(σ 1 + σ 3 )/2] {[(σ 1 - σ 3 )/2][(dσ 1 /d σ 3 )-1]/ [(dσ 1 / d σ 3 )+1]} όπου: τ = (σ 1 + σ 3 )( dσ 1 /d σ 3 ) 1/2 / [(dσ 1 /d σ 3 )+1] dσ 1 /d σ 3 = 1+αm b [m b σ 3 / (σ ci + s)] α Γωνία τριβής και συνοχή βραχοµάζας Όπως είναι γνωστό, ο προσδιορισµός των ισοδύναµων γωνιών τριβής και των δυνάµεων συνοχής για κάθε βραχοµάζα και εύρος τάσεων γίνεται µε τη βοήθεια του κριτηρίου Mohr-Coulomb, προσαρµόζοντας την καµπύλη που δηµιουργείται από τη λύση της εξίσωσης σ 1 = σ 3 + σ ci { [(m b σ 3 / σ ci )]+s} α (γενικευµένο κριτήριο Hoek- Brown) για ένα εύρος ελάχιστων τιµών αρχικής τάσης που προσδιορίζονται από την Μέγιστη κύρια τάση σ1' σ1' = σ3' + σci { [(mbσ3' / σci)]+s}α σ1' = [2c'συνφ'/(1-ηµφ')] + [(1+ηµφ')σ'3 / (1-ηµφ')] 10 σt σ3'max Ελάχιστη κύρια τάση σ3' Εικ Σχέσεις µεταξύ των κύριων και ελάχιστων κύριων τάσεων για τα κριτήρια Hoek- Brown και Mohr-Coulomb. ανισότητα σ t < σ 3 < σ 3max, όπου η σ 3max είναι το ανώτερο όριο των θλιπτικών τάσεων πέρα από το οποίο ισχύει η σχέση µεταξύ των κριτηρίων Hoek & Brown και Mohr-Coulomb (Εικ.4.9). Εξισορροπώντας τις περιοχές πάνω και κάτω από την καµπύλη Mohr-Coulomb, οι σχέσεις που προκύπτουν για τον υπολογισµό της γωνίας τριβής φ και της δύναµης συνοχής c είναι: φ = ηµ -1 {6αm b (s+m b σ 3n ) α-1 [2(1+α)(2+α)+ 6αm b (s+m b σ 3n ) α-1 ] 61

64 c = σ ci [(1+2α)s+(1-α)m b σ 3n ]( s+m b σ 3n ) α-1 [(1+α)(2+α)[1+ 6αm b (s+m b σ 3n ) α-1 / (1+α)(2+α) ] 1/2 όπου σ 3n = σ 3max / σ ci Γνωρίζοντας τη γωνία τριβής φ και την τάση συνοχής c είναι δυνατός ο υπολογισµός της διατµητικής τάσης τ των Mohr-Coulomb προς: τ = c + σεφφ είναι: Τελικά, η µέγιστη κύρια τάση σ 1 σύµφωνα µε το κριτήριο Mohr-Coulomb σ 1 = [2c συνφ /(1-ηµφ )] + [(1+ηµφ )σ 3 / (1-ηµφ )] Επιπλέον, οι Aydan et al, 1993 έχουν βρεί µια σχέση µεταξύ των φ ρ (βαθµοί) και σ ci (MPa) µε αναλύσεις σε εργαστηριακά στοιχεία (35 στοιχεία): φ ρ = 20. σ ci 0,25 Οι Barton et al, 1974, δίνουν µια κατά προσέγγιση σχέση που χρησιµοποιείται για τον υπολογισµό της µέγιστης γωνίας εσωτερικής τριβής της βραχοµάζας: εφφ = J r / J a <1.5 όπου J r και J a συντελεστές τραχύτητας και αποσάθρωσης των τοιχωµάτων των διακλάσεων (βλ. Κεφ.Ι, παρ.2.4) και άρα η συνοχή θα είναι: c = σ c (1. ηµφ ρ ) / 2συνφ Θεωρείται πως οι συνθήκες υδροστατικής πίεσης υπάρχουν σε µεγάλο βάθος, όπου µπορεί να συµβεί αστοχία και συµπίεση της βραχοµάζας. Έτσι, η ορθή τάση στην κατάσταση έναρξης της µέσης πίεσης θα είναι περίπου 2γΗ (Singh et al, 1997) Αντοχή βραχοµάζας Όπως αναφέρθηκε προηγουµένως, η µοναξονική θλιπτική τάση της βραχοµάζας σ c δίνεται από την ισότητα σ c = σ ci s α. Η αστοχία ξεκινά στο όριο µιας εκσκαφής, όταν η σ c είναι µεγαλύτερη από την οριακή τάση αντοχής της βραχοµάζας. Η αστοχία εξελίσσεται από ένα αρχικό σηµείο σε ένα δισδιάστατο πεδίο τάσεων και τελικά σταθεροποιείται όταν η τοπική αντοχή, που προσδιορίζεται από το γενικευµένο κριτήριο Hoek-Brown σ 1 = σ 3 + σ ci { [(m b σ 3 / σ ci )]+s} α, είναι µεγαλύτερη από τις κύριες τάσεις σ 1 και σ 3. Η συνολική «αντοχή της βραχοµάζας» µπορεί να εκτιµηθεί από τη σχέση Mohr Coulomb προς: σ cm = 2c συνφ /(1-ηµφ ) 62

65 όπου c και φ προσδιορίζονται για το εύρος τάσεων σ t <σ 3 < σ ci /4 δίνοντας: σ cm = σ ci [m b + 4s α(m b 8s)]( m b / 4+s) α-1 2(1+α)(2+α) 4.9. Προσδιορισµός της µέγιστης οριζόντιας κύριας τάσης σ 3max Συσχετίζοντας τους λόγους της µέγιστης οριζόντιας και µέγιστης µοναξονικής συµπιεστικής τάσης, σ 3max / σ cm και της µέγιστης µοναξονικής συµπιεστικής τάσης και της αρχικής τάσης, σ cm / σ 1i από στοιχεία διάνοιξης βαθιών σηράγγων προκύπτει η σχέση: σ 3max / σ cm = 0,47(σ cm / σ 1i ) -0,94 = 0,47(σ cm / γh) -0,94 όπου γ είναι το ειδικό βάρος της βραχοµάζας και h είναι το βάθος της σήραγγας κάτω από την επιφάνεια. Στις περιπτώσεις που οι οριζόντιες τάσεις είναι µεγαλύτερες από τις κατακόρυφες, η τιµή των οριζόντιων τάσεων χρησιµοποιείται αντί του γινοµένου γh. Η εξίσωση σ 3max / σ cm = 0,47(σ cm /γη) -0,94 εφαρµόζεται για όλες τις υπόγειες εκσκαφές, όπου περικλείονται από µια ζώνη αστοχίας η οποία δεν εκτείνεται στην επιφάνεια. Για επιλύσεις προβληµάτων που σχετίζονται µε όγκους βραχοσφηνών προτείνεται (Hoek, Carranza-Torres, Corkum, 2002) να µη γίνεται συσχέτιση των παραµέτρων Hoek-Brown και Mohr-Coulomb, αλλά ο προσδιορισµός των µηχανικών ιδιοτήτων και η ανάλυση των τάσεων να βασίζεται µόνο σε ένα από αυτά τα κριτήρια Προσδιορισµός του παράγοντα διαταραχής D Η δευτερογενής συµπίεση που δηµιουργείται από πρανή διαφορετικής ακτίνας καµπυλότητας (στο επίπεδο) συγκρινόµενη µε το ύψος τους έχει επίσης επίδραση στη διαταραχή της βραχοµάζας (Lorig and Varona, 2001). 63

66 Πίνακας 4.1. Εκτίµηση παράγοντα διαταραχής D Περιγραφή βραχοµάζας Πολύ καλή ποιότητα βραχοµάζας. Εκσκαφή µε εκρηκτικά ή µε µηχάνηµα διάτρησης σηράγγων (TBM) Μηχανική εκσκαφή φτωχής ποιότητας βραχοµάζας (χωρίς εκρηκτικά). Στην περίπτωση υψηλών πιέσεων χρησιµοποιείται η κατασκευή προσωρινού ανάστροφου τόξου πυθµένα. Πολύ κακής ποιότητας βραχοµάζα. Η έκρηξη σε σκληρά πετρώµατα έχει ως αποτέλεσµα διάφορες τοπικές καταστροφές, οι οποίες εκτείνονται 2 ή 3m στην περιβάλλουσα βραχοµάζα. Μικρής κλίµακας έκρηξη σε πρανή έχει ως αποτέλεσµα τη µέτρια καταστροφή της βραχοµάζας, ειδικά αν χρησιµοποιείται ελεγχόµενη έκρηξη. Πολύ ανοιχτά ανοίγµατα πρανών ορυχείων διαταραγµένα εξαιτίας ευρείας χρήσης εκρηκτικών και πιέσεων των υπερκειµένων. D=0 D = 0 Προτεινόµενες τιµές παράγοντα D D = 0,5 (χωρίς κατασκευή ανάστροφου τόξου πυθµένα) D = 0,8 D = 0,7 (Καλής ποιότητας έκρηξη) D = 1 (Κακής ποιότητας έκρηξη) D = 1 (Παραγωγή έκρηξης) Κατά την εκσκαφή µαλακών πετρωµάτων D = 0,7 (Μηχανική εκσκαφή) µπορούν να δηµιουργηθούν αναβαθµίδες και η καταπόνηση των πρανών να µειωθεί. Ένας µεγάλος αριθµός παραγόντων µπορεί να επηρεάσει το βαθµό διαταραχής σε βραχοµάζες γύρω από µια εκσκαφή. Η εκτίµηση του παράγοντα διαταραχής βασίζεται στην εµπειρική παρατήρηση και ποιοτική εκτίµηση των παραγόντων που τον επηρεάζουν ( Πίνακας 4.1) (Hoek, Carranza-Torres, Corkum, 2002). 64

67 5. ΜΕΤΡΑ ΑΜΕΣΗΣ ΥΠΟΣΤΗΡΙΞΗΣ Ο όρος «µέτρα άµεσης υποστήριξης» αναφέρεται στα µέτρα που πρέπει να ληφθούν κατά τη διάρκεια της εκσκαφής ή αµέσως µετά από αυτή, και τα οποία θα επιτρέψουν να ολοκληρωθεί η διάνοιξη µε ασφάλεια. Τα µέτρα άµεσης υποστήριξης που χρησιµοποιούνται για την κατασκευή σηράγγων είναι τα αγκύρια, το εκτοξευόµενο σκυρόδεµα, τα µεταλλικά πλέγµατα, τα χαλύβδινα πλαίσια, τα µεταλλικά δικτυωτά πλαίσια, τα µεταλλικά ελάσµατα, ελάσµατα ή ράβδοι, οι δοκοί προπορείας, τα στοιχεία έγχυτου ή προκατασκευασµένου σκυροδέµατος, η ενίσχυση του πετρώµατος µε ενέσεις σταθεροποίησης, µικροπάσσαλους κ.τ.λ.. Η συµπεριφορά της βραχοµάζας στο µέτωπο και πίσω από αυτό απαιτεί, σχεδόν πάντοτε, ταχείες επεµβάσεις για τη σταθεροποίησή της. Κάθε τύπος διατοµής επιβάλλει ιδιαίτερο τρόπο τοποθέτησης των µέτρων άµεσης υποστήριξης (χρόνος τοποθέτησης, βήµα εκσκαφής). Για όλες σχεδόν τις κατηγορίες ποιότητας της βραχοµάζας, βασικά µέτρα άµεσης υποστήριξης είναι το εκτοξευόµενο σκυρόδεµα και τα αγκύρια. Η άµεση τοποθέτηση του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος έχει σκοπό να περιορίσει τις µετακινήσεις της βραχοµάζας και να επιµηκύνει το χρόνο αυτοϋποστήριξης του πετρώµατος µετά την εκσκαφή (Rose, 1985). Ταυτόχρονα µε την πρώτη στρώση του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος τοποθετούνται, σε χαρακτηριστικές θέσεις πλησίον του µετώπου αγκύρια, έτσι ώστε να εξασφαλίζεται η στήριξη της διατοµής. Μετά την ολοκλήρωση της αποµάκρυνσης των προϊόντων της εκσκαφής, εφαρµόζεται η δεύτερη και τελική στρώση του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος το οποίο µπορεί να είναι οπλισµένο µε επαρκή αριθµό χαλύβδινων ινών ή µε µεταλλικό πλέγµα (Sebastiano & Daniele, 2005). Στην περίπτωση τοποθέτησης µεταλλικών πλαισίων, αυτά τοποθετούνται αµέσως µετά την εκσκαφή και την εφαρµογή της πρώτης στρώσης εκτοξευόµενου σκυροδέµατος. Τα πλαίσια σφηνώνονται στην επιφάνεια της πρώτης στρώσης του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος, είτε µε προκατασκευασµένους τάκους από σκυρόδεµα, είτε µε µεταλλικές σφήνες, και πρέπει να εδράζονται αποτελεσµατικά έτσι ώστε να αποφεύγεται κάθε σοβαρή κίνηση της βραχοµάζας. Στην περίπτωση που το εκτοξευόµενο σκυρόδεµα είναι οπλισµένο µε µεταλλικό πλέγµα, η τοποθέτηση του πλέγµατος γίνεται πριν την σφήνωση του χαλύβδινου πλαισίου. Μετά την τοποθέτηση του κάθε πλαισίου, πραγµατοποιείται σύνδεση του πλαισίου µε διαµήκη οπλισµό µε τα προηγούµενα πλαίσια και συµπληρώνεται το εκτοξευόµενο σκυρόδεµα στο στατικό του πάχος. Κατά τη διάνοιξη της δεύτερης φάσης εκσκαφής καταβάλλεται ιδιαίτερη προσοχή στη σωστή σύνδεση των χαλύβδινων πλαισίων στα τµήµατα των δύο φάσεων. Στις περιπτώσεις πολύ φτωχής ποιότητας βραχοµάζας, ιδιαίτερα ασθενών πετρωµάτων, που παρουσιάζουν µικρό χρόνο αυτοϋποστήριξης, απαιτείται, πολλές φορές, η ενίσχυση του θόλου της εκσκαφής µε ορισµένα συστήµατα που τοποθετούνται εµπρός από την κυρίως διάνοιξη. Τέτοια συστήµατα είναι: I. Η προήγηση µεταλλικών λαµαρίνων. Προβλέπεται σε µέτριας συνοχής σχηµατισµούς, όπου γίνεται χρήση µεταλλικών πλαισίων. Μετά την τοποθέτηση του τελευταίου πλαισίου και κατά την έναρξη του επόµενου βήµατος εκσκαφής, διανοίγεται προσεκτικά µε χειροπίστολο ή µηχανικά µέσα, περιµετρικό αυλάκι µέσα στη βραχοµάζα, στο οποίο και σφηνώνονται οι λαµαρίνες προπορείας. Προς την πλευρά του πλαισίου που έχει ήδη τοποθετηθεί, οι µεταλλικές λαµαρίνες τοποθετούνται πάνω από το εξωράχιό 65

68 του λειτουργώντας ως στέγαστρο που προστατεύει τους εργαζόµενους στις επόµενες φάσεις της διάνοιξης. II. Χαλύβδινοι σωλήνες ή αγκύρια ή δοκοί προπορείας. Πρόκειται για µεταλλικούς δοκούς προπορείας (σιδηροσωλήνες τούµπο ή αγκύρια ή χαλύβδινες δοκοί διαφόρων διατοµών) που τοποθετούνται είτε σε οπές, που διανοίγονται αµέσως πριν την εκσκαφή, είτε µε ώθηση µε µηχανικά µέσα, σε διάταξη που να σχηµατίζεται µια κωνοειδής επιφάνεια, υπό την προστασία της οποίας γίνονται ένα ή περισσότερα βήµατα προχώρησης της εκσκαφής της σήραγγας µε ασφάλεια. Κατά την εφαρµογή των δοκών προπορείας διατηρείται µια αλληλεπικάλυψη αυτών ενός µέτρου τουλάχιστον. III. Στοιχεία έγχυτου ή προκατασκευασµένου σκυροδέµατος IV. Ενίσχυση βραχοµάζας µετώπου εκσκαφής. Η προενίσχυση του µετώπου εκσκαφής πραγµατοποιείται κυρίως µε αγκύρια υάλου, µε τσιµεντενέσεις σταθεροποίησης του πετρώµατος (Aναγνωστόπουλος, 1999) και στρώµα εκτοξευόµενου σκυροδέµατος Εκτοξευόµενο σκυρόδεµα Η εφαρµογή του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος (Εικ.5.1) για την άµεση υποστήριξη των σηράγγων συνίσταται σ όλες τις περιπτώσεις βραχοµάζας εκτός απ την πολύ καλή ποιότητα υγιούς βραχοµάζας χωρίς κερµατισµό. Ο ρόλος του εκτοξευόµενου συροδέµατος είναι πιο ουσιαστικός σε κακής ποιότητας Εικ Μηχάνηµα εφαρµογής εκτοξευόµενου σκυροδέµατος (Κατασκευή σήραγγας Βρασνών) αποσαθρωµένων και κατακερµατισµένων βραχοµαζών. Το εκτοξευόµενο σκυρόδεµα δηµιουργεί µια οµογενή επιφάνεια κάλυψης της διατοµής αποτρέποντας την ολίσθηση και την κατάπτωση των δυνητικών βραχοσφηνών. Σε βραχοµάζες καλύτερης ποιότητας η βασική λειτουργία του τοποθετείται στην πλήρωση των ανοιχτών διακλάσεων και ρηξιγενών δοµών, µ αποτέλεσµα την αύξηση της συνοχής του βράχου. Μειονέκτηµα της εφαρµογής του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος είναι η σταδιακή και όχι ταχεία αύξηση της διατµητικής του αντοχής. Γι αυτόν το λόγο η εφαρµογή του συνδέεται µε την παρουσία και άλλων µέτρων υποστήριξης, των οποίων η δράση είναι ταχεία και άµεση. 66

69 Το εκτοξευόµενο σκυρόδεµα είναι το σκυρόδεµα που διαστρώνεται πάνω σε µία επιφάνεια µε εκτόξευσή του από ακροφύσιο, ώστε να σχηµατίσει ενιαία στρώση πάνω στην εν λόγω επιφάνεια (Εικ.5.1). Η εφαρµογή του γίνεται µετά την αφαίρεση χαλαρών τεµαχίων από τις επιφάνειες βράχου που αποκαλύπτονται µετά την εκσκαφή (Morgan, 1993). Το εκτοξευόµενο σκυρόδεµα αποτελείται από τσιµέντο C20/25, λεπτόκοκκα και χονδρόκοκκα αδρανή, νερό και πρόσµικτα. Η συνήθης κοκκοµετρική διαβάθµιση των λεπτόκοκκων και των χονδρόκοκκων αδρανών για την παρασκευή εκτοξευόµενου σκυροδέµατος δίνεται στον Πίνακα 5.1. Η περιεκτικότητα των αδρανών σε νερό, κατά τον χρόνο ενσωµάτωσής τους στο µίγµα, είναι µικρότερη του 5% του βάρους του αδρανούς ξηραµένου στον φούρνο. Ο αέρας που χρησιµοποιείται για την εκτόξευση του σκυροδέµατος είναι καθαρός και απαλλαγµένος από κάθε είδους έλαια. Η ελάχιστη αντοχή θραύσης του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος είναι 4ΜPa σε 8 ώρες και 28,5MPa σε 28 ηµέρες. Πίνακας 5.1. Τυπική κοκκοµετρική διαβάθµιση των αδρανών που χρησιµοποιούνται στην παρασκευή εκτοξευόµενου σκυροδέµατος. Πρότυπα αµερικάνικα κόσκινα Ποσοστό (%) Λεπτόκοκκων αδρανών Ποσοστό (%) Χονδρόκοκκων αδρανών Μέγεθος 8-3/8 Μέγεθος 4-3/ ¾ ½ 100 3/ Αµέσως µετά τη διάνοιξη, οι επιφάνειες των τοιχωµάτων και του µετώπου της σήραγγας, που επρόκειτο να καλυφτούν µε εκτοξευόµενο σκυρόδεµα, προετοιµάζονται µε αφαίρεση των χαλαρών υλικών (ξεσκάρωµα). Η καλή σύνδεση του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος µε την επιφάνεια του πετρώµατος είναι απαραίτητη προϋπόθεση, έτσι ώστε να αποτρέπεται η µείωση της ικανότητας υποστήριξης σε περίπτωση αποκόλλησής του. Η καλή σύνδεση πετρώµατος και εκτοξευόµενου σκυροδέµατος επιτυγχάνεται µε έκπλυση των επιφανειών επίστρωσης µε νερό, ώστε οι επιφάνειες να είναι υγρές, καθαρές και απαλλαγµένες από υλικά αναπήδησης κατά το χρόνο επίστρωσης του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος (Moy et al, 1990). Η εφαρµογή του εκτοξευοµένου σκυροδέµατος γίνεται σε δύο στρώσεις. Η εφαρµογή της κάθε στρώσης πραγµατοποιείται µετά την πήξη του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος της προηγούµενης στρώσης. Οι επιφάνειες κάθε επίστρωσης καθαρίζονται µε αέρα και νερό υπό πίεση ή µε άλλα µέσα, για να αφαιρεθούν όλα τα ίχνη ακαθαρσίας, λάσπης, συντριµµάτων, ελαίου, χαλαρών τεµαχίων, υλικών αναπήδησης, επιφανειακών εκχύσεων τσιµέντου και οποιουδήποτε άλλου επιβλαβούς υλικού. Οι επιφάνειες διατηρούνται υγρές, µέχρις ότου γίνει η επίστρωση της επόµενης στρώσης του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος (Εικ.5.2). Όπου υπάρχει σηµαντική ροή ύδατος από την επιφάνεια πάνω στην οποία επρόκειτο να γίνει διάστρωση εκτοξευόµενου σκυροδέµατος, το νερό αποµακρύνεται 67

70 µε έµφραξη ή µε εκτροπή δια µέσω σωληνώσεων, έτσι ώστε το εκτοξευόµενο σκυρόδεµα να µην υπόκειται σε υδροστατικές πιέσεις ή διαβρώσεις λόγω του διηθούµενου ύδατος (Franzen, 1992). Κατά την επίστρωση του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος το ακροφύσιο τοποθετείται κάθετα στην επιφάνεια εφαρµογής και η απόστασή του από την επιφάνεια εργασίας κυµαίνεται από 1m έως 1,5m. Στην περίπτωση εφαρµογής εκτοξευόµενου σκυροδέµατος πάνω σε επιφάνεια µε πλέγµα, το ακροφύσιο τοποθετείται κοντύτερα και υπό µικρή γωνία ως προς την κάθετο στην επιφάνεια εφαρµογής, ώστε να γίνεται ευκολότερη η ενσωµάτωση του πλέγµατος και η αποµάκρυνση του υλικού αναπήδησης (Wood et al, 1993). Σε περίπτωση εφαρµογής του εκτοξευοµένου σκυροδέµατος σε κατακόρυφες ή µεγάλων κλίσεων επιφάνειες, εκτός του θόλου της σήραγγας, η εφαρµογή του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος πραγµατοποιείται σε οριζόντιες ζώνες, από κατάντι προς ανάντι. Στις περιπτώσεις οπλισµού του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος µε χαλύβδινες ίνες, το µήκος των ινών κυµαίνεται µεταξύ 25-50mm και η διάµετρός τους 0,40-0,80mm. Η αντοχή θράυσης του ινοπλισµένου εκτοξευόµενου σκυροδέµατος σε εφελκυσµό είναι µεγαλύτερη από 110MPa (Wood, 1992) οµικό πλέγµα Εικ Εφαρµογή εκτοξευόµενου σκυροδέµατος µε ενδιάµεση τοποθέτηση δοµικού πλέγµατος (Τµήµα Ασπροβάλτας-Στρυµώνα Εγνατίας οδού) 68

71 Η εφαρµογή του δοµικού πλέγµατος έχει σκοπό να ενισχύει την αντοχή του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος (Εικ.5.2). Εναλλακτικά µπορεί να αντικατασταθεί µε παρουσία χαλύβδινων ινών. Σε κάποιες περιπτώσεις το χαλύβδινο πλέγµα χρησιµοποιείται για την πλήρωση υπερεκσκαφών. Το δοµικό πλέγµα αποτελείται από Εικ οµικό πλέγµα (Τµήµα Ασπροβάλτας-Στρυµώνα Εγνατίας Οδού) Εικ Συγκράτηση δοµικού πλέγµατος από αγκύρια βράχου (Τµήµα Ασπροβάλτας-Στρυµώνα Εγνατίας Οδού) 69

72 σύρµατα διαµέτρου 3-5mm σε τετραγωνική διάταξη πλευράς µεγαλύτερης ή ίσης των 100mm, µε όριο διαρροής µεγαλύτερο από 275MPa (Εικ.5.3). Για την στήριξη του πλέγµατος χρησιµοποιούνται αγκύρια µήκους 0,50m και διαµέτρου 16mm σε κάνναβο 1-1,5m. Σε πολλές περιπτώσεις, όπου είναι εφικτό, το πλέγµα στηρίζεται στα αγκύρια υποστήριξης της βραχοµάζας (Εικ.5.4). Η τοποθέτηση του πλέγµατος πραγµατοποιείται σε απόσταση µεγαλύτερη των 3cm από την επιφάνεια της βραχοµάζας, αµέσως µετά την πρώτη στρώση του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος. Στην περίπτωση παράλληλης εφαρµογής πλέγµατος και µεταλλικών πλαισίων, το πλέγµα εφαρµόζεται στο εξωρράχιο, ή στο εσωρράχιο των πλαισίων. Η επικάλυψη εφαρµογής των πλεγµάτων είναι τουλάχιστον10cm (Langille and Burtney, 1992) Χαλύβδινα πλαίσια Η τοποθέτηση χαλύβδινων πλαισίων (Εικ. 5.5) ενδείκνυται µόνο σε φτωχής ποιότητας βραχοµάζες, αποσαθρωµένες και κατακερµατισµένες. Η εφαρµογή των πλαισίων συνδέεται πάντα µε την εφαρµογή του πλέγµατος ή µεταλλικών ινών µε αποτέλεσµα τη δηµιουργία σταθερού οµοιογενούς τµήµατος κάλυψης της σήραγγας που έχει τη δυνατότητα να λαµβάνει σηµαντικές παραµορφώσεις, διατηρώντας τη Εικ Χαλύβδινα πλαίσια (Σήραγγα Ασπροβάλτας) γεωµετρία της διατοµής σταθερή. Η κατασκευή που δηµιουργείται µε το συνδυασµό πλαισίων - πλέγµατος αυξάνει την αντοχή του εκτοξευοµένου σκυροδέµατος πολύ περισσότερο από την απλή εφαρµογή πλέγµατος εκτοξευοµένου σκυροδέµατος. 70

73 Τα χαλύβδινα πλαίσια είναι µεταλλικά πλαισιωτά υποστηρίγµατα τοξωτής διατοµής από µορφοχάλυβα, τα οποία συνδέονται µεταξύ τους µε διαδοκίδες, δηµιουργώντας µια σταθερή κατασκευή περιµετρικά της διατοµής της σήραγγας. Τα πλαίσια τοποθετούνται σταθερά σε ίσες αποστάσεις, έτσι ώστε να µην υπάρχει περίπτωση διατάραξής τους από τις µετέπειτα εργασίες στη σήραγγα. Οι βάσεις έδρασής τους έχουν κατάλληλο σχεδιασµό και επαρκή διατοµή, ώστε τα πλαίσια να εξασφαλίζονται από καθιζήσεις ή οριζόντιες µετατοπίσεις (Laubsher, 1984) Αγκύρια βράχων Η εφαρµογή των αγκυρίων συνίσταται σε όλες τις περιπτώσεις ποιότητας βραχοµαζών. Ο τρόπος τοποθέτησης και η επιλογή του είδους των αγκυρίων εξαρτάται από την ποιότητα της βραχοµάζας και το κατατµητικό σύστηµα. Σε βραχοµάζα καλής ποιότητας τα αγκύρια συγκρατούν τις πραγµατικές βραχοσφήνες εφαρµόζοντας τάσεις αντίθετες των δυνάµεων ολίσθησης των βραχοσφηνών. Γι αυτόν το λόγο η τοποθέτηση των αγκυρίων δεν είναι τυχαία, αλλά επιλεκτική σε θέσεις επικείµενων ολισθήσεων. Σε βραχοµάζες κακής ποιότητας η παρουσία των αγκυρίων ενισχύει σηµειακά τη συνοχή της βραχοµάζας βοηθώντας προσωρινά την υποστήριξη έως ότου το εκτοξευόµενο σκυρόδεµα να αποκτήσει την κατάλληλη αντοχή για να µπορεί να συγκρατεί τις δυνητικές κατακερµατισµένες βραχοσφήνες. Γι αυτόν το λόγο, σ αυτές τις ποιότητες βραχοµαζών, η τοποθέτηση των αγκυρίων είναι συστηµατική σε σταθερό κάνναβο, ανεξάρτητη από τα χαρακτηριστικά του κατατµητικού συστήµατος. Ανάλογα µε τη λειτουργία τους, υπάρχουν πολλοί τύποι αγκυρώσεων οι οποίοι αναλύονται στα παρακάτω κεφάλαια (Tyler et al, 1991). Όσον αφορά τον τρόπο εφαρµογής τους, υπάρχουν δύο είδη αγκυρίων: τα παθητικά και τα προεντεταµένα. Τα παθητικά αγκύρια αποτελούνται από ενισχυµένες χαλύβδινες ράβδους που τοποθετούνται σε οπές διατρήσεων και σε όλο τους το µήκος ενεµατώνονται µε τσιµεντοκονίαµα. Όταν το ένεµα αποκτήσει ικανή σκληρότητα και αντοχή (Αnagnostopoulos C. & Anagnostopoulos A., 1999) τότε οι ράβδοι µπορούν να λαµβάνουν τις εντατικές παραµορφώσεις της βραχοµάζας. Τα προεντεταµένα αγκύρια τοποθετούνται επίσης σε οπές διατρηµάτων, όµως µόνο το άκρο τους που είναι µέσα στον βράχο πακτώνεται µε ένεµα. Όταν το ένεµα αναπτύξει ικανή αντοχή, οι ράβδοι τανύονται και το ελεύθερό τους άκρο προσαρµόζεται στην επιφάνεια του βράχου, µεταδίδοντας µια συµπιεστική δύναµη στον περιβάλλοντα όγκο της βραχοµάζας, έτσι ώστε να δηµιουργείται µια προεντεταµένη επιφάνεια. Εφαρµογές των αγκυρίων βράχου για ενίσχυση και προένταση των βραχωδών όγκων και επιφανειών παρουσιάζονται στην Εικ.5.6. Σύµφωνα µε τη διεθνή βιβλιογραφία, αν και κατά την τοποθέτηση αγκυρίων µικρού µήκους υπάρχει γραµµική αναλογία της δύναµης συγκράτησης προς το εφαρµοζόµενο µήκος του αγκυρίου, αυτό δεν συµβαίνει όταν το εφαρµοζόµενο µήκος του αγκυρίου ξεπερνά τα 6m. Η δύναµη των δεσµών συγκόλλησης ανάµεσα στο ένεµα και σε µια χαλύβδινη επιφάνεια που επιµηκύνεται, µειώνεται καθώς αυξάνει το µήκος της επιφάνειας. Έτσι, κατά την επιµήκυνση του αγκυρίου, η συγκολλητική τάση µειώνεται. Το ενεργό µήκος του αγκυρίου εξαρτάται από την αναλογία των τάσεων εισόδου και εξόδου του κονιάµατος και τις ελαστικές ιδιότητες του αγκυρίου. 71

74 Εικ Παραδείγµατα εφαρµογών αγκυρίων βράχου a) τοίχοι συγκράτησης βαθιάς εκσκαφής, b) αποκατάσταση ευστάθειας βραχώδους πρανούς µε οδικές σήραγγες, c) οπλισµένο µπετόν φράγµατος το οποίο σταθεροποιείται µε προεντεταµένα αγκύρια, d) προένταση βράχου σε υπόγειες εκσκαφές, e) προεντεταµένα αγκύρια για τη στήριξη αιωρούµενης γέφυρας (Nonveiller, 1989). Στην αρχή της ενεµάτωσης, η δύναµη του αγκυρίου αυξάνεται µέχρι µια µέγιστη τιµή και πέραν αυτής δεν παρατηρείται καµιά µεταβολή στην τάση. Από πειράµατα που έχουν πραγµατοποιηθεί αποδεικνύεται πως το κρίσιµο µήκος αγκύρωσης µέχρι το οποίο αυξάνει η δύναµη συγκράτησης του αγκυρίου είναι 6m. Αγκύρια µήκους άνω των 6m δεν προσφέρουν αύξηση της ασφάλειας της κατασκευής (Bajzelj et al, 1992) Αγκύρια προπορείας Κατά τη διάνοιξη σηράγγων σε βραχοµάζες µε προβλήµατα αστάθειας λόγω ολισθήσεων ή καταπτώσεων βραχοσφηνών (Εικ.5.7) εφαρµόζεται η τεχνική της τοποθέτησης χαλύβδινων αγκυρίων προπορείας για την υποστήριξη του µετώπου και του άσκαπτου µέρους πέρα από αυτό, ώστε η εκσκαφή του βήµατος προχώρησης να γίνεται υπό ασφαλείς συνθήκες (Marinos & Hoek, 2002). Τα αγκύρια προπορείας, τοποθετούνται είτε σε οπές που διανοίγονται αµέσως πριν την εκσκαφή µε χρήση διατρητικού, είτε µε ώθηση, είτε µε µηχανικά µέσα. Πριν την τοποθέτηση των αγκυρίων εισπιέζεται ένεµα στις οπές διάνοιξης. Τα αγκύρια προπορείας στηρίζονται 72

75 στο πλαίσιο και στο εκτοξευόµενο σκυρόδεµα σφράγισης πάνω απ αυτό. Αµέσως µετά την τοποθέτηση των αγκυρίων προπορείας πραγµατοποιείται συµπλήρωση του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος στο κενό µεταξύ πλαισίου και βράχου (Stillborg, 1994) οκοί προπορείας Κατά τη διάνοιξη σηράγγων σε κερµατισµένες και αποσαθρωµένες βραχοµάζες µε προβλήµατα αστάθειας, εφαρµόζεται η τεχνική της τοποθέτησης µεταλλικών δοκών προπορείας για την υποστήριξη του µετώπου και του άσκαπτου µέρους πέρα από αυτό, ώστε η εκσκαφή του βήµατος προχώρησης να γίνεται υπό ασφαλείς συνθήκες. Οι δοκοί προπορείας είναι είτε µεταλλικοί δοκοί διαµέτρου 2 3, ελάχιστου πάχους 3mm (ελαφρού τύπου), είτε σιδηροσωλήνες τούµπο ή απλοί µε ραφή, διαµέτρου Φ mm (βαρέως τύπου - forepolling), (µήκους περίπου 6m) και τοποθετούνται σε οπές που διανοίγονται µε χρήση διατρητικού φορείου Εικ Aγκύρια προπορείας (Σήραγγα Βρασνών) αµέσως πριν την εκσκαφή. Η διάταξη των οπών σχηµατίζει κωνοειδή επιφάνεια υποστήριξης της οροφής, υπό την προστασία της οποίας µπορούν να γίνουν αρκετά βήµατα προχώρησης µε ασφάλεια. Πριν την τοποθέτηση των δοκών προπορείας βαρέως τύπου πραγµατοποιείται εισπίεση ενέµατος στις οπές. Συνήθως, η εισπίεση πραγµατοποιείται σε δύο στάδια των 6m, µε πίεση εφαρµογής 6 και 3 bar αντίστοιχα. Μετά την τοποθέτηση των δοκών, πραγµατοποιείται συµπλήρωση του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος στο κενό µεταξύ πλαισίου και βράχου µε παρενθέµατα τύπου Bullflex (ανάµιξη πολυαµίδιου και τσιµεντενέµατος σε αναλογία νερού προς 73

76 τσιµέντο 1:2,5). Οι οµάδες των δοκών προπορείας τοποθετούνται µε επικάλυψη τουλάχιστον δύο βηµάτων προχώρησης (Laubsher & Page, 1990) Απλές ηλώσεις βράχου Εικ Απλές ηλώσεις βράχου (Τµήµα Ασπροβάλτας-Στρυµώνα Εγνατίας Οδού) Ως απλές ηλώσεις βράχου χρησιµοποιούνται ράβδοι StIV ή ανώτερης ποιότητας χάλυβα, διαµέτρου 25-32mm, που φέρουν σπείρωµα µε περικόχλιο (Εικ.5.8) και πλάκα αγκύρωσης στην κεφαλή. Πριν την τοποθέτηση των ηλώσεων πραγµατοποιείται εισπίεση τσιµεντενέµατος µε κατάλληλη αντλία, µέσω εύκαµπτου σωλήνα από ελαστικό, κατάλληλης διαµέτρου, η απόληξη του οποίου τοποθετείται στον πυθµένα της οπής. Με την έναρξη της εισπίεσης του τσιµεντενέµατος, ο εύκαµπτος σωλήνας ανασύρεται σταδιακά από τον πυθµένα της οπής. Όταν έχει εισχωρήσει στην οπή ικανή ποσότητα τσιµεντενέµατος, ώστε να είναι εξασφαλισµένη η πλήρωση του διακένου µεταξύ της ράβδου ήλωσης και της βραχοµάζας σε όλο το µήκος του διατρήµατος, ολοκληρώνεται η εισπίεση, ανασύρεται τελείως ο εύκαµπτος σωλήνας και τοποθετείται στην οπή η ράβδος ήλωσης, η οποία στερεώνεται στη θέση της µέσω σφηνών ή άλλων µεθόδων. Επίσης, αν απαιτείται, σφραγίζεται η οπή µε κατάλληλα υλικά ώστε να αποφεύγεται η εκροή του τσιµεντενέµατος από αυτήν. Επειδή οι ράβδοι ήλωσης τοποθετούνται συνήθως προς τα επάνω µε µεγάλη κλίση, πρέπει το τσιµεντένεµα που χρησιµοποιείται για την πάκτωσή τους να είναι παχύρρευστο, ώστε να µην εκρέει από την οπή και να είναι δυνατή η τοποθέτηση των 74

77 ράβδων, µε τη διαδικασία που περιγράφεται παραπάνω, χωρίς σηµαντική απώλεια τσιµεντενέµατος από την οπή (Lappalainen et al, 1984) Εγκατάσταση-ενεµάτωση ηλώσεων Η διεύθυνση των ήλων προσαρµόζεται στα συστήµατα των ασυνεχειών της βραχοµάζας, ώστε να αποφεύγεται η χαλάρωση και η αποκόλληση σφηνών. Με σκοπό την καλύτερη εφαρµογή, η διεύθυνση των ήλων, κατά κανόνα, σχηµατίζει γωνία µεγαλύτερη των 20 ο µε τις επιφάνειες που πρόκειται να αγκυρωθούν. Σε κάθε ήλο, το άκρο που προεξέχει της οπής φέρει κατάλληλο σπείρωµα, στο οποίο είναι προσαρµοσµένο εξαγωνικό περικόχλιο, βαρέως τύπου, ροδέλα από σκληρό χάλυβα, δύο ή περισσότερες σφηνοειδείς ροδέλες και χαλύβδινη πλάκα έδρασης, επίπεδη ή ειδικού σχήµατος µε οπές ή εγκοπές για τις τσιµεντενέσεις. Το βάθος διάτρησης των κεκλιµένων οπών προς τα κάτω, για την τοποθέτηση των ηλώσεων, είναι 20cm πέρα από το θεωρητικό άκρο του ήλου. Το µέγιστο βάθος διάτρησης των κεκλιµένων οπών προς τα πάνω είναι 10cm πέρα από το θεωρητικό άκρο του ήλου. Μετά τη διάτρηση των οπών, αυτές καθαρίζονται µε έκπλυση από τα προϊόντα διάτρησης µε αέρα και νερό υπό πίεση (Ciccu, 2003). Στις περιπτώσεις βραχοµάζας µε τάσεις διόγκωσης ή µε ασυνέχειες πληρωµένες µε αργιλικό υλικό, ο καθαρισµός των οπών γίνεται µόνο µε πεπιεσµένο αέρα. Μετά τη διάνοιξη και καθαρισµό των οπών, καθαρίζεται η ράβδος από τυχόν εργοστασιακά λιπαντικά, εφαρµόζεται λιπαντικό στο σπείρωµα και κεντράρεται ο ήλος µέσα στην οπή. Κατόπιν, ακολουθεί η τοποθέτηση σωλήνων ενεµάτωσης και εξαερισµού, το σφράγισµα της οπής κάτω από την πλάκα έδρασης µε τσιµεντοκονία ταχείας πήξης και τάνυση του ήλου ώστε να επιτευχθεί καλή έδραση της πλάκας στο κονίαµα και στο βράχο. Μεταξύ της πλάκας έδρασης και της ροδέλας, από σκληρό χάλυβα, τοποθετούνται και προσαρµόζονται σφηνοειδείς ροδέλες κατά τέτοιο τρόπο, ώστε να εξασφαλίζεται επιφάνεια έδρασης του περικοχλίου κάθετη προς τον ήλο. Η ροδέλα από σκληρό χάλυβα τοποθετείται αµέσως πριν τοποθετηθεί το περικόχλιο. Στη συνέχεια, στο σπείρωµα του ήλου και στην επιφάνεια επαφής ροδέλας και περικοχλίου εφαρµόζεται ειδικό λιπαντικό (Yazici & Kaiser, 1992). Το περικόχλιο συσφίγγεται µέχρι να επιτευχθεί η απαιτούµενη ροπή στρέψης. Η τάνυση των ήλων γίνεται είτε µε δυναµόκλειδο πεπιεσµένου αέρα ή µε µηχανικό δυναµόκλειδο, που έχουν τη δυνατότητα προεπιλογής της εφαρµοστέας ροπής στρέψης, είτε µε υδραυλικό γρύλο. Στην περίπτωση των ενεργητικών ηλώσεων, µετά την τοποθέτηση του κοχλία και την τάνυση των ήλων, αυτοί τσιµεντώνονται σε όλο το µήκος τους. Η εργασία αυτή πραγµατοποιείται µε τη βοήθεια πλαστικών σωλήνων τσιµεντένεσης και εξαερισµού οι οποίοι προσδένονται πάνω στη ράβδο του ήλου και εισάγονται µαζί της στην οπή. Στην περίπτωση των παθητικών ηλώσεων, πριν από την εισαγωγή του ήλου, η οπή πληρείται µε ένεµα. Ένας ήλος θεωρείται ότι έχει πληρωθεί µε ένεµα όταν παρατηρηθεί σταθερή επιστροφή ενέµατος µέσα από τον σωλήνα εξαέρωσης ή από τη διαµήκη κεντρική οπή κοίλου ήλου (Windsor, 1992). Το ένεµα αναµιγνύεται τουλάχιστον για 3 µε αναδευτήρα υψηλής ταχύτητας προτού εισπιεσθεί στην οπή. Η εισπίεση του ενέµατος πραγµατοποιείται µε αντλία ελάχιστης ικανότητας 700kPa. 75

78 Απλά αγκύρια βράχου µε ενεµάτωση (post-grouted) Πρόκειται για απλά χαλύβδινα αγκύρια βράχου στα οποία προσδένονται µε µεταλλικό σύρµα κατάλληλοι πλαστικοί σωλήνες ενεµάτωσης και εξαερισµού µε σκοπό την ενεµάτωση σε όλο το µήκος της ράβδου. Για την αποφυγή έµφραξης του σωλήνα εξαερισµού το ακροφύσιο του σωλήνα προστατεύεται κατάλληλα, µε µεταλλικό κάλυµµα, το οποίο ηλεκτροσυγκολείται στη ράβδο του αγκυρίου. Τα αγκύρια µε ενεµάτωση χρησιµοποιούνται εναλλακτικά προς τα απλά αγκύρια βράχου σε περιπτώσεις όπου η τοποθέτηση των τελευταίων είναι προβληµατική (Hoek & Brown, 1980). Πριν την τοποθέτηση δίνεται µια ελαφριά καµπυλότητα στη ράβδο, ώστε να αγκυρωθεί προσωρινά στην οπή. Εν συνεχεία η είσοδος της οπής σφραγίζεται µε ταχύπηκτο ένεµα, ώστε να αποφεύγεται η εκροή του τσιµεντενέµατος από αυτήν. Μετά τη σκλήρυνση του ενέµατος σφράγισης ακολουθεί η ενεµάτωση του αγκυρίου. Η ενεµάτωση σταµατά όταν παρατηρηθεί συνεχής εκροή τσιµεντενέµατος από τον σωλήνα εξαερισµού. Κατόπιν ο σωλήνας εξαερισµού σφραγίζεται και εξακολουθεί να εξασκείται πίεση αέρα ίση µε την πίεση ενεµάτωσης τουλάχιστον για 3 ακόµη λεπτά. Τέλος σφραγίζεται και ο σωλήνας ενεµάτωσης Ηλώσεις βράχου τύπου διαστελλοµένου άκρου. Πρόκειται για χαλύβδινους ήλους διαµέτρου 25mm µε σπείρωµα στο ένα άκρο και διαστελλόµενη κεφαλή από σφυρηλατηµένο χάλυβα στο άλλο άκρο. Αποτελούνται από εξαγωνικό περικόχλιο, χαλύβδινη σφήνα µονοκόµµατη µαζί µε τον ήλο, χαλύβδινη πλάκα έδρασης της κεφαλής του ήλου, περικόχλιο και παρένθεµα κλίσης, όπου απαιτείται. Η επιφάνεια των πλακών έδρασης είναι µεγαλύτερη από 225cm 2 ανά ήλο και το ελάχιστο πάχος τους είναι 7,5mm. Η διάµετρος των διατρηµάτων τοποθέτησης των ήλων αυτών είναι 51-54mm. Ο ήλος µε το διαστελλόµενο άκρο τοποθετείται στο κατάλληλο βάθος και κατόπιν προστίθεται η πλάκα έδρασης µε το περικόχλιο. Το περικόχλιο σφίγγεται, µέχρις ότου επιτευχθεί τάση ίση µε τα 2/3 του ορίου διαρροής. Όταν η πλάκα έδρασης του περικοχλίου τοποθετείται στον ήλο υπό γωνία, γίνεται χρήση παράκυκλου κλίσης µεταξύ πλάκας και περικοχλίου, ώστε να ελαττώνεται η ένταση που ασκείται στον κοχλία (Tallon, 1982) Ηλώσεις βράχου τύπου PERFO Οι ήλοι τύπου PERFO ανήκουν στην κατηγορία των παθητικών αγκυρίων και αποτελούνται από διάτρητο στρογγυλό σωλήνα διαµέτρου περίπου 30cm, ελάχιστου ονοµαστικού πάχους 1mm, που είναι κοµµένος κατά µήκος σε δύο τεµάχια. Τα δύο τεµάχια του σωλήνα (πουκάµισα) δένονται µε σύρµα ελάχιστου πάχους 0,5mm και γεµίζονται µε τσιµεντοκονίαµα υψηλής πλαστικότητας. Το τσιµεντοκονίαµα αποτελείται από µίγµα τσιµέντου, νερού και πλυµένης άµµου, µέγιστου κόκκου 2,5mm. Η αναλογία τσιµέντου προς άµµο είναι 1:1. Σε µια οπή διαµέτρου 32mm ή 36mm εισέρχεται ο διάτρητος σωλήνας γεµάτος µε τσιµεντοκονίαµα. Κατόπιν, µια χαλύβδινη ράβδος διαµέτρου 25mm, η οποία έχει κωνική απόληξη στο ένα άκρο, σε µήκος 50mm και φέρει σπείρωµα στο άλλο άκρο, εισάγεται στο σωλήνα µε το χέρι ή 76

79 Εικ Φάσεις κατασκευής ηλώσεων βράχου τύπου "Perfo" a) πλήρωση «πουκαµίσων» που αποτελούνται από διάτρητους σωλήνες µε κονίαµα, b) τα δεµένα «πουκάµισα» επικαλύπτονται µε κονίαµα ώστε να είναι έτοιµα για την τοποθέτησή τους στην οπή, c) άποψη αγκυρίου «Perfo» στην θέση τοποθέτησής του. µε χειροπίστολο. Ο διάτρητος σωλήνας εκτοπίζει το κονίαµα διαµέσου των οπών που έχει, και γεµίζει σφιχτά το κενό ανάµεσα στο διάτρητο σωλήνα και στα τοιχώµατα της οπής µε κονίαµα, έτσι ώστε να προσαρµόζεται η ενισχυµένη ράβδος στην οπή. Όταν το κονίαµα αναπτύξει αντοχή, το εξωτερικό άκρο της ράβδου δένεται στην επιφάνεια της βραχοµάζας µε τη βοήθεια πλάκας έδρασης, παράκυκλου και περικόχλιου(εικ.5.9). Το σύνηθες µήκος τέτοιων αγκυρίων είναι µεταξύ 2 και 6m, αλλά και µήκη όπως 10m έχουν τοποθετηθεί µε επιτυχία µε κάποια επιφυλακτικότητα. Κάποια µικρή προένταση αγκυρίων µεγάλου µήκους µπορεί να επιτευχθεί µε τα αγκύρια «Perfo» αν το κονίαµα στο άκρο των διατρηµένων σωλήνων αναµιχθεί µε ένα πρόσθετο ταχείας αντοχής, και το υπόλοιπο µήκος των σωλήνων µε ικανής αντοχής επιβραδυντή. Το αγκύριο τεντώνεται µε τον κοχλία αµέσως µόλις το κονίαµα µε το πρόσθετο ταχείας αντοχής αναπτύξει ικανή δύναµη Ηλώσεις βράχου µε ρητινικό ένεµα. Πρόκειται για µόνιµες χαλύβδινες ηλώσεις βράχου µε ρητινικό ένεµα, διαµέτρου 25mm µε σπείρωµα στο ένα άκρο που συνοδεύονται από περικόχλια, παράκυκλο και πλάκες έδρασης. Για την παρασκευή του ενέµατος χρησιµοποιείται εποξειδική ρητίνη δύο συστατικών µε ταχύτητα πολυµερισµού και σκλήρυνση ρητίνης τέτοια, ώστε η χαλύβδινη ράβδος του ήλου να µην πέφτει από κατακόρυφη ή πολύ κεκλιµένη προς τα πάνω οπή, λόγω του βάρους της. Οι ρητινικοί ήλοι µπορούν να παραλάβουν εφελκυστική δύναµη ίση µε την αντοχή σε διαρροή του ήλου σε χρονικό διάστηµα 15 λεπτών µετά την τοποθέτηση του ήλου µέσα στην οπή. Για να επιτευχθεί η µέγιστη αντοχή πρόσφυσης 77

80 µεταξύ ήλου, οπής πληρούµενης µε ρητίνη, και βραχοµάζας, πρέπει η διαφορά της διαµέτρου του διατρήµατος και του ήλου να είναι η ελάχιστη δυνατή (Hoek, 1994). Η χαλύβδινη ράβδος σπρώχνεται και περιστρέφεται µηχανικά µέσα στην οπή, στην οποία έχει τοποθετηθεί επαρκής αριθµός φυσιγγίων ρητίνης, τα οποία κατά την ώθηση και περιστροφή των ράβδων καταστρέφονται, µ αποτέλεσµα την ανάµιξη των δύο συστατικών της ρητίνης µέσα στην οπή διάτρησης. Τα συστατικά των ρητινών καθώς εκτοπίζονται από τη χαλύβδινη ράβδο γεµίζουν τελείως την οπή και δηµιουργούν πλήρη επαφή µεταξύ ράβδου και βραχοµάζας. Για τους ήλους που πρόκειται να τανηθούν, τοποθετείται µια κάψουλα µε ταχυπηκτική ρητίνη, στο βαθύτερο τµήµα της οπής, για την πάκτωση της ράβδου. Το υπόλοιπο τµήµα της οπής πληρώνεται µε κάψουλες που περιέχουν βραδυπηκτικό ρητινικό ένεµα, ώστε να είναι δυνατή η τάνυση του ήλου Ηλώσεις βράχου, τύπου SWELLEX Εικ Ηλώσεις τύπου Swellex (Τµήµα Ασπροβάλτας-Στρυµώνα Εγνατίας Οδού) Ο ήλος τύπου SWELLEX είναι χαλύβδινος σωλήνας που διογκώνεται µε την άσκηση υψηλής πίεσης νερού µέσα σε αυτόν, ύστερα από την εγκατάστασή του στην οπή. Για την τοποθέτησή του χρησιµοποιείται αντλία για την άσκηση υψηλής πίεσης. Τα άκρα του σωλήνα είναι ενισχυµένα µε κοντούς δακτυλίους, που σφραγίζονται µε συγκόλληση. Το µήκος των κοντών δακτυλίων είναι 41mm και το πάχος του σωλήνα είναι 3mm (Εικ.5.10). Μετά την τοποθέτηση του ήλου σωλήνα στην οπή, ασκείται από το κάτω άκρο του µέγιστη υψηλή πίεση διόγκωσης, περίπου 30Mpa. Ο τύπος αυτός των ηλώσεων δεν απαιτεί έγχυση ενέµατος. 78

81 Εναλλακτικά τα αγκύρια SWELLEX µπορούν να αντικατασταθούν µε αγκύρια τύπου Mn και Mn24e Αυτοδιατρούµενες ηλώσεις βράχου, τύπου Self-Drilling. Πρόκειται για χαλύβδινους αυτοδιατρούµενους κοίλους ήλους. Αποτελούνται από στέλεχος ειδικού χάλυβα, κατάλληλης εσωτερικής και εξωτερικής διαµέτρου, προκειµένου να επιτευχθούν οι απαιτούµενες εφελκυστικές αντοχές. Η εγκατάσταση του ήλου γίνεται ταυτόχρονα µε τη διάτρηση της οπής. Το επιθυµητό µήκος ήλωσης αποκτάται µε συνδέσεις των διατιθέµενων ήλων µε συνδέσµους. Στο κάτω άκρο προσαρµόζεται κοπτικό, ενώ η κεφαλή φέρει ειδική πλάκα, διαστάσεων 150mm*150mm*8mm. Οι ήλοι αυτοί είναι κατάλληλοι για πάσης φύσεως εδάφη (γαιώδη, αµµοχαλικώδη, ρέοντα, ηµιβραχώδη, βραχώδη) Ηλώσεις βράχου από ίνες ύαλου (fiber-glass) Πρόκειται για ηλώσεις οι οποίες αποτελούνται από ίνες ύαλου που Εικ Ηλώσεις βράχου από ίνες υάλου τοποθετούνται σε οπές διάτρησης κατάλληλου µήκους (Εικ.5.11). Για την ορθή εγκατάσταση των ηλώσεων απαιτείται καθαρισµός και έκπλυση των οπών, µετά τη διάτρησή τους και πριν την τοποθέτηση των ηλώσεων. Μετά την εγκατάσταση του ήλου πραγµατοποιείται έγχυση ενέµατος. Οι ηλώσεις από ίνες ύαλου χρησιµοποιούνται συνήθως για την αντιστήριξη του µετώπου εκσκαφής (Stillborg, 1994). Οι ίνες ύαλου αν και είναι εύκαµπτες, µετά την εφαρµογή τους αναπτύσσουν αντοχές ισοδύναµες µε τις αντοχές των χαλύβδινων αγκυρίων, αλλά προτιµώνται στην αντιστήριξη του µετώπου εξαιτίας του ότι δεν παρεµποδίζουν τις εργασίες εκσκαφής στο µέτωπο. 79

82 Αγκύρια βράχου µε συρµατόσχοινα και τσιµεντένεµα. Πρόκειται για αγκύρια βράχου που αποτελούνται από χάλυβα κατάλληλων διαµέτρων, συρµατόσχοινα και τσιµεντένεµα σε όλο το µήκος του διατρήµατος. Τα αγκύρια αυτά χρησιµοποιούνται εναλλακτικά προς τα απλά αγκύρια βράχου σε περιπτώσεις όπου η τοποθέτηση των τελευταίων είναι προβληµατική, π.χ. λόγω περιορισµένων διαστάσεων του υπογείου ανοίγµατος, απαιτήσεων εφαρµογής µεγάλου µήκους αγκυρίων κ.λ.π. Η επιλογή του αριθµού των συρµατόσχοινων και της διαµέτρου των αγκυρίων γίνεται µε βάση την επίτευξη της απαιτούµενης φέρουσας ικανότητας (Mathews et al, 1983) Προεντεταµένες αγκυρώσεις µονής και διπλής προστασίας Οι προεντεταµένες αγκυρώσεις συνίστανται από ράβδους µε εξωτερικές ραβδώσεις (νευρώσεις) ή κατάλληλες δέσµες ράβδων ή δέσµες καλωδίων (Bouchier et al, 1992) ή συρµατόσχοινα, εφοδιασµένα µε όλα τα κατάλληλα εξαρτήµατα Εικ Προεντεταµένο αγκύριο Εικ Τυπικό προεντεταµένο αγκύριο, a) µήκος αγκυρίου, b) ενεµατωµένο σταθερό µήκος αγκυρίου, d) διάµετρος οπής mm, δύναµη τάσης kN, αριθµός χαλύβδινων ράβδων 7mm Φ7-102, 1) κεφαλή τάνυσης και παξιµάδι, 2) άκρο Packer, 3) πλαστικό λάστιχο, 4) τσιµεντένεµα ή πλήρωση µε πλαστικό υλικό, 5) σωλήνες εισπίεσης, 6) εισπιεσµένο ένεµα. 80

83 (κατασκευές έδρασης των κεφαλών των αγκυρώσεων από οπλισµένο σκυρόδεµα ή χάλυβα, χαλύβδινους δοκούς, ελάσµατα και άλλα χαλύβδινα προσαρτήµατα), διαµέτρου 6mm έως 12mm ανάλογα µε την ικανότητα του αγκυρίου (Εικ.5.12). Ο αριθµός των ράβδων εξαρτάται επίσης από την ικανότητα του αγκυρίου και µπορεί να ποικίλει από 7 έως 100 τεµάχια (Bywater & Fuller, 1984). Τα προεντεταµένα αγκύρια προστατεύονται σε όλο το µήκος τους από οξείδωση, διάβρωση, ηλεκτρόλυση ή άλλους επιβλαβείς παράγοντες, µε σύστηµα διπλού πλαστικού περιβλήµατος ή µε άλλη µέθοδο. Στο εξωτερικό άκρο του αγκυρίου οι ράβδοι συγκεντρώνονται στην κεφαλή των αγκυρίων. Οι κεφαλές των αγκυρώσεων αποτελούνται από χαλύβδινη πλάκα, που επιτρέπει την τάνυση κάθε ράβδου, καλωδίου ή συρµατόσχοινου χωριστά ή όλων µαζί, καθώς και την εκτέλεση τσιµεντένεσης για την πλήρωση της οπής. Το άκρο πάκτωσης αποτελείται από κοινό ανθρακούχο χάλυβα και περιλαµβάνει παρέµβυσµα, που διαχωρίζει τη ζώνη πάκτωσης από το τανυόµενο τµήµα. Η διάτρηση των οπών πραγµατοποιείται µε περιστροφικό γεωτρύπανο, µε ή χωρίς πυρηνοληψία, ή µε περιστροφικό κρουστικό γεωτρύπανο. Το βάθος της διάτρησης είναι 50cm µεγαλύτερο του µήκους του αγκυρίου. Μετά τη διάτρηση, η οπή καθαρίζεται. Ο καθαρισµός της πραγµατοποιείται µε έκπλυση µε καθαρό νερό και φύσηµα µε πεπιεσµένο αέρα. Πριν από την τοποθέτηση των αγκυρίων, το διάτρηµα σε ολόκληρο το µήκος του υποβάλλεται σε δοκιµή εισπίεσης νερού, µε την τοποθέτηση στεγανού παρεµβύσµατος, σε βάθος 2m από το στόµιο της οπής και εφαρµογή πίεσης 100kPa στο µανόµετρο, για χρονικό διάστηµα 5. Αν κατά τη διάρκεια της δοκιµής παρατηρηθεί απώλεια νερού µεγαλύτερη από 3 lt/sec, ανεξάρτητα από το βάθος της οπής, εκτελείται τσιµεντένεση υπό πίεση κατά στάδια. Μετά την πήξη του ενέµατος, γίνεται επαναδιάτρηση της οπής και εκτελείται νέα δοκιµή εισπίεσης νερού κ.ο.κ. Μόνο αφού εξασφαλιστεί το υδατοστεγές του διατρήµατος γίνεται η τοποθέτηση των αγκυρίων. Τα αγκύρια κεντράρονται στον άξονα της οπής µε ειδικά εξαρτήµατα. Μετά την εγκατάσταση των αγκυρώσεων πραγµατοποιείται έγχυση του ενέµατος πάκτωσης. Ένα πώµα (packer), απαραίτητο για την εισπίεση του ενέµατος, που τοποθετείται στο ανώτερο άκρο του µήκους του αγκυρίου, προσαµόζεται στον βράχο (Εικ. 5.13). Μετά την πήξη του ενέµατος, πραγµατοποιείται τάνυση του αγκυρίου µε ειδικό µηχανικό εξοπλισµό και αν χρειαστεί και επανατάνυση. Μετά την τάνυση τοποθετείται περικόχλιο στην κεφαλή του αγκυρίου (Εικ.5.14). Μια ποσότητα Εικ Προένταση αγκυρίου, a) ελεύθερο µήκος, b) σταθερό µήκος αγκύρωσης, 1) κεφαλή τάνυσης και περικόχλιο, 2) χαλύβδινες ράβδοι επενδυµένες µε πλαστικούς σωλήνες, 5) εισπιεσµένο κονίαµα, 6) ελεύθερο µήκος αγκυρίου πληρωµένο µε κονίαµα ή πλαστικά συστατικά, 3) εξωτερικός χαλύβδινος σωλήνας µε αύλακες, 4) σωλήνας εισπίεσης. 81

84 ενισχυµένου κονιάµατος εφαρµόζεται στο εξωτερικό άκρο της οπής, το οποίο υποστηρίζει την κεφαλή του αγκυρίου και κατανέµει τη δύναµη στην επιφάνεια του πετρώµατος. Η προστασία των ενισχυµένων ραβδών από τη διάβρωση είναι απαραίτητη. Αν το περιβάλλον πέτρωµα του αγκυρίου δεν υπόκειται σε εφαπτοµενικές παραµορφώσεις, η αντιδιαβρωτική προστασία πραγµατοποιείται µε πλήρωση του ελεύθερου µήκους των ράβδων µε ρητινικό ένεµα ή τσιµεντένεµα. ιαφορετικά, το ελεύθερο µήκος των ράβδων προστατεύεται από την υγρασία και τη διάβρωση µε ειδικά καλύµµατα από πλαστικές λουρίδες. Αυτές εφαρµόζονται στο εξωτερικό τµήµα µέσα σε έναν αυλακωτό σωλήνα που τοποθετείται στη βάση της αγκύρωσης. Μέσα στις πλαστικές λωρίδες τοποθετούνται οι ράβδοι και ανάµεσά τους ο σωλήνας εισπίεσης. Για καλύτερη µόνωση, πραγµατοποιείται εισπίεση στο ελεύθερο άκρο του αγκυρίου µε κονίαµα από σύνθεση πλαστικών συστατικών. Η δύναµη του αγκυρίου µεταβιβάζεται στο κονίαµα και στο περιβάλλον πέτρωµα των τοιχωµάτων της οπής µε τη βοήθεια του σωλήνα ο οποίος πρεσάρεται και δεν δηµιουργεί εφελκυστικές ρωγµές στο περιβάλλον κονίαµα, προστατεύοντας µόνιµα τον σωλήνα από τη διάβρωση εξαιτίας του υπόγειου ύδατος Μηχανισµός αγκύρωσης και σταθεροποίησης βραχοµάζας Για τη σταθεροποίηση της βραχοµάζας στην περιφέρεια των σηράγγων που διανοίγονται σε βραχώδεις σχηµατισµούς, τα αγκύρια πρέπει να χρησιµοποιούνται µε προσοχή αφού υπάρχει περίπτωση να έχουν αρνητική επίδραση στην ευστάθεια της διατοµής. Η επιλογή του είδους των αγκυρίων πρέπει να βασίζεται στην κατανόηση των χαρακτηριστικών της αγκύρωσης και της δοµής της βραχοµάζας περιφερειακά της διατοµής διάνοιξης. Οι αγκυρώσεις εφαρµόζονται για τη σταθεροποίηση των βραχοµαζών στην οροφή και στις παρειές των σηράγγων. Η χρήση των αγκυρίων είναι εύκολη, γρήγορη και οικονοµική γιατί µπορούν να εφαρµοστούν και σε µεταβαλλόµενες συνθήκες εδαφών. Οι αγκυρώσεις βοηθούν τη βραχοµάζα να δηµιουργήσει µια δοµή αυτοϋποστήριξης καθώς ενισχύουν την εσωτερική δύναµή της, αυξάνουν την σκληρότητα του βράχου, συνεισφέρουν στην διατµητική αντοχή των διακλάσεων του βράχου ή των ασυνεχειών και αναστέλλουν τη χαλάρωση των βραχωδών όγκων. Η θλιπτική τάση που δέχεται η οροφή της σήραγγας αµέσως µετά την εκσκαφή είναι απεριόριστη. Η δύναµη των αγκυρίων αντιδρά στη συµπιεστική δύναµη και αποτρέπει τις ολισθήσεις. Ο µηχανισµός λειτουργίας των αγκυρίων πρέπει να λαµβάνεται σοβαρά υπόψη κατά την επιλογή του εφαρµοζόµενου είδους αγκυρίων. Εξαιτίας της εκσκαφής η δηµιουργία πλαστικής ζώνης ή ζώνης υψηλών τάσεων µπορεί να οδηγήσει σε αστοχία της βραχοµάζας. Επι πλέον, οι διακλάσεις και οι ασυνέχειες µπορεί να δηµιουργήσουν χαλαρούς βραχώδεις όγκους οι οποίοι τείνουν να πέσουν και να µεταβάλουν τη γεωµετρία της διατοµής. Αν δεν εξασφαλιστεί η κατάλληλη υποστήριξη, ο αέρας ή το νερό που εισπιέζονται κατά τη διάνοιξη των διατρητικών οπών µπορούν να προκαλέσουν την επιπλέον αλλοίωση της βραχοµάζας. Το νερό µπορεί να αυξήσει τις τάσεις στις επιφάνειες των ασυνεχειών, µ αποτέλεσµα τη διαστολή των ασυνεχειών, τη µείωση της διατµητικής αντοχής της βραχοµάζας και κατ επέκταση την ολίσθηση. Οι αγκυρώσεις χρησιµοποιούνται για να παρέχουν µια πίεση αντίδρασης µε σκοπό τη βελτίωση της φέρουσας ικανότητας του βράχου, τη µείωση των εξωτερικών 82

85 τάσεων και την αποτροπή της ολίσθησης. Σκοπός της εφαρµογής των αγκυρίων είναι η διατήρηση των βραχωδών όγκων στη θέση τους και η δηµιουργία τόξου ενίσχυσης. Οι αγκυρώσεις εφαρµόζονται (Εικ.5.15) στη: Βελτίωση των µηχανικών ιδιοτήτων των βραχοµαζών ηµιουργία εσωτερικής πίεσης σε ελαστικό µέσο Ανάρτηση Κατασκευή δοκών ηµιουργία τόξου ενίσχυσης βραχοµάζας Βράχος Αγκύριο Πλαστική ζώνη Βελτίωση µηχανικών ιδιοτήτων Eλαστική ζώνη Εσωτερική πίεση Ανάρτηση Κατασκευή δοκών Εικ Εφαρµογές αγκυρώσεων ηµιουργία τόξου ενίσχυσης Η παρουσία των προεντεταµένων αγκυρίων χρησιµοποιείται για την ενίσχυση της «ζώνη χαλάρωσης» γύρω από τη διατοµή και τη δηµιουργία τεχνητού τόξου ενίσχυσης κοντά στην επιφάνεια (Lang, 1962). Όµως, οι σήραγγες σχεδιάζονται συνήθως µε οροφή τοξωτού σχήµατος µε σκοπό τον ευνοϊκότερο καταµερισµό των τάσεων και διανοίγονται προσεκτικά µε ελεγχόµενη ανατίναξη. Υπό αυτές τις συνθήκες, στην περίπτωση ύπαρξης φυσικής ευσταθούς τοξωτής διατοµής, η πρόσθετη χρήση συστηµατικά τοποθετηµένων αγκυρίων προέντασης είναι υπερβολική. Σ αυτήν την περίπτωση, η τοποθέτηση των αγκυρίων δεν έχει αποτελεσµατικότητα ούτε ασφάλεια εξαιτίας της συγκέντρωσης εσωτερικής δύναµης και την παρουσία παραµορφώσεων στα τοιχώµατα. Στις περιπτώσεις διακλασµένης και υψηλής σκληρότητας βραχοµάζας, προτιµάται η τοποθέτηση σε µικρή απόσταση αγκυρίων ολόσωµης πάκτωσης έναντι των προεντεταµένων για την ενίσχυση του τόξου της οροφής. Τα προεντεταµένα αγκύρια µπορεί να χρησιµοποιηθούν για να συγκρατήσουν τις βραχοσφήνες και τους βραχώδεις όγκους µόνο τοπικά. 83

86 6. MEΘΟ ΟΙ ΕΠΙΛΟΓΗΣ ΜΕΤΡΩΝ ΑΜΕΣΗΣ ΥΠΟΣΤΗΡΙΞΗΣ Η σκοπιµότητα της περιγραφής της βραχoµάζας, της εκτίµησης των ποιοτικών και µηχανικών χαρακτηριστικών της και κατ επέκταση της ποιοτικής ταξινόµησής της, όπως αναλύθηκε σε προηγούµενο κεφάλαιο, είναι η ορθή εκτίµηση των µέτρων υποστήριξης που πρόκειται να χρησιµοποιηθούν για να ενισχύσουν τη βραχοµάζα και να υποστηρίξουν την κατασκευή. Η υποστήριξη κάθε σήραγγας, κατά την εκσκαφή µε µηχανικά µέσα, πραγµατοποιείται σε δύο στάδια. Το πρώτο στάδιο υποστήριξης, το οποίο καλείται άµεση ή προσωρινή υποστήριξη, αναφέρεται στην υποστήριξη της διατοµής αµέσως µετά την ολοκλήρωση της εκσκαφής. Η υποστήριξη αυτή έχει µικρή διάρκεια λειτουργίας, µέχρι την πλήρη διάνοιξη της σήραγγας. Σκοπός της προσωρινής ή άµεσης υποστήριξης είναι η διατήρηση της διατοµής και η ενίσχυση του τµήµατος διάνοιξης µε σκοπό την αποτελεσµατική και ασφαλή εκτέλεση των εργασιών. Το δεύτερο στάδιο υποστήριξης, το οποίο καλείται µόνιµη υποστήριξη, αναφέρεται στην υποστήριξη µετά την πλήρη διάνοιξη της σήραγγας. Η υποστήριξη αυτή είναι βαριάς µορφής κατασκευή από σκυρόδεµα µεγάλου πάχους και σιδηρό οπλισµό. Σκοπός της µόνιµης υποστήριξης είναι η διατήρηση του τµήµατος διάνοιξης για τη λειτουργία της σήραγγας. Η επιλογή της άµεσης ή προσωρινής υποστήριξης στηρίζεται στα στοιχεία πληροφοριών των ιδιοτήτων της βραχοµάζας από σηµειακή πυρηνοληψία, και συµπληρώνεται από τις πληροφορίες της ποιοτικής ταξινόµησης της βραχοµάζας κατά την εκσκαφή. Τα κλασσικά συστήµατα ταξινόµησης ποιότητας βραχοµάζας RMR, και Q αναφέρονται σε διάφορους συνδυασµούς άµεσης υποστήριξης, οι οποίοι αναπτύσσονται στα κεφάλαια που ακολουθούν Ανυποστήρικτο όριο Βασισµένοι σε πλήθος εµπειρικών στοιχείων που πάρθηκαν από διάνοιξη και ανατίναξη σε σήραγγες που διανοίγονται σε σκληρά πετρώµατα, ανάλογα µε την Υπερβολικά φτωχή Πάρα πολύ φτωχή Πολύ φτωχή Φτωχή Καλή 10 ιάµετρος (m) 1 Ανυποστήρικτο όριο 0,1 0,001 0,01 0, Ποιότητα βραχοµάζας (Q) Εικ.6.1. Ανυποστήρικτο όριο για κατακόρυφες εκσκαφές (Barton et al, 1974): Η ευθεία γραµµή αντιπροσωπεύει την τιµή του ανυποστήρικτου ορίου συσχετίζοντας την ποιότητα βραχοµάζας (Q) µε τη διάµετρο της εκσκαφής. Η περιοχή επιλογής (κόκκινο χρώµα) αντιπροσωπεύει την περιοχή του ανυποστήρικτου ορίου σε σήραγγες που διανοίγονται σε σκληρά πετρώµατα. Όπως φαίνειται, σύµφωνα µε τους Barton et all, 1974, σ αυτές τις περιπτώσεις, οι σήραγγες διαµέτρου 1-5m δεν χρειάζονται υποστήριξη ανεξάρτητα της ποιότητας της βραχοµάζας. 84

87 ποιότητα της βραχοµάζας ορίστηκε ο παράγοντας του µεγέθους διάνοιξης που καλείται «ανυποστήρικτο όριο» (Barton et al.,1974) (Εικ.6.1). Το «ανυποστήρικτο όριο» εξαρτάται από το δείκτη Q και τη διάµετρο της διάνοιξης. Οι τιµές του θα µπορούσαν να εφαρµοστούν για οποιουδήποτε µεγέθους κατακόρυφες εκσκαφές. Συνεπώς, τα προβλήµατα ευστάθειας για τυπικές διαµέτρους εκσκαφής εισάγονται µόνο σε φτωχής και πολύ πτωχής ποιότητας βραχοµάζες. Θεωρήθηκε (McCracken και Stacey, 1989) πως η αρχική προσέγγιση του «ανυποστήρικτου ορίου» όπως αναφέρθηκε, δεν ταίριαζε κατάλληλα σε µια κατακόρυφη εκσκαφή µεγάλης διαµέτρου, όπου υπάρχει η ανάγκη άµεσης τοποθέτησης υποστήριξης πίσω από το µέτωπο προχώρησης. Έτσι, παρουσιάστηκε µια τροποποίηση στο «ανυποστήρικτο όριο» για εφαρµογή σε εκσκαφές µεγάλης διαµέτρου (Εικ.6.2). Σύµφωνα µε τη νέα τροποποίηση, το «ανυποστήρικτο όριο» της Εικ.6.1 θα ανταποκρινόταν στην πραγµατικότητα σε ποσοστό 90% (ή θα υπήρχε πιθανή αστοχία σε ποσοστό 10%). Το ποσοστό επικινδυνότητας εξαρτάται από το χρόνο διάνοιξης, το είδος διάνοιξης και τα αίτια της αστοχίας. Χρονική περίοδος ενός έτους Χρονική περίοδος δύο ετών Ανυποστήρικτο τµήµα 10 Υπερβολικά φτωχή Πάρα πολύ φτωχή Πολύ φτωχή Φτωχή Καλή ιάµετρος (m) 1 Εύρος Ανυποστήρικτου ορίου 0,1 0,001 0,01 0, Ποιότητα βραχοµάζας (Q) Εικ.6.2. Εύρος ανυποστήρικτου ορίου κατακόρυφων εκσκαφών για χρονικές περιόδους έως και δύο ετών (McCracken & Stacey, 1989) Λαµβάνοντας υπόψη το «Ανυποστήρικτο όριο» κατά Barton et al.,1974 φαίνεται πως οι κατακόρυφες εκσκαφές σε καλής ποιότητας βραχοµάζα θα είναι πάντα σταθερές και δεν θα απαιτούν υποστήριξη. Όµως, η εµπειρία δείχνει πως ακόµα και σε βραχοµάζες καλής ποιότητας, µπορούν να υπάρχουν προβλήµατα αστάθειας των παρειών. Γενικά, µια βραχοµάζα που διανοίγεται µε χρήση εκρηκτικών χρειάζεται µικρότερη υποστήριξη από µια βραχοµάζα που διανοίγεται µε συνδυασµό εκσκαφής µε µηχανικά µέσα και ελεγχόµενης χρήσης εκρηκτικών. (Kaiser & Mc Creath, 1994). Αν οι εγκλωβισµένες τάσεις στη βραχοµάζα δεν είναι αρκετά υψηλές για να προκαλέσουν αστοχία λόγω διάτµησης, η υποστήριξη µπορεί να πραγµατοποιείται µόνο στα χαλαρά πετρώµατα δηµιουργώντας κέλυφος προστασίας γύρω από τη διατοµή. Στη βραχοµάζα καλής ποιότητας, το πλέγµα και τα αγκύρια χρησιµοποιούνται περισσότερο για να συγκρατήσουν τα χαλαρά τεµάχια βράχου, παρά για να ενισχύσουν τη βραχοµάζα. Στη µέτρια κερµατισµένη βραχοµάζα, όπου οι βραχώδεις όγκοι έχουν συγκεκριµένες γεωµετρίες, τα αγκύρια τοποθετούνται διάσπαρτα µε 85

88 σκοπό να σταθεροποιήσουν τους βραχώδεις αυτούς όγκους. Στη βραχοµάζα κακής ποιότητας, το εκτοξευόµενο σκυρόδεµα ή η συστηµατική αγκύρωση (κατά προτίµηση µε ενεµάτωση) χρησιµοποιούνται συνήθως για να αποτρέψουν τη χαλάρωση και την αστοχία και για να ενισχύσουν την ικανότητα αυτοϋποστήριξης της βραχοµάζα Μέτρα άµεσης υποστήριξης κατά RMR (Bieniawski, 1989) Σύµφωνα µε την κατηγοριοποίηση που προτείνεται από την ταξινόµηση της βραχοµάζας κατά RMR, µπορεί να εκτιµηθεί ο µέσος χρόνος διατήρησης της διατοµής εκσκαφής χωρίς υποστήριξη (Εικ.6.3), το µέτρο παραµόρφωσης του βράχου, και να επιλεγεί τρόπος εκσκαφής και προσωρινής υποστήριξης (Πίνακας 6.1). Ο µέγιστος χρόνος κατά τον οποίο το τµήµα διάνοιξης σε µια βραχοµάζα πολύ πτωχής ποιότητας µπορεί να µείνει ανυποστήρικτο χωρίς να καταρρεύσει είναι 3,5ώρες, µε την προϋπόθεση πως το βήµα εκσκαφής δεν υπερβαίνει τα 80cm. Σε περίπτωση που το βήµα εκσκαφής είναι µεγαλύτερο από 80cm, αλλά δεν υπερβαίνει τα 2m, ο µέγιστος χρόνος υποστήριξης µειώνεται στη µία ώρα. Το τµήµα διάνοιξης σε βραχοµάζα φτωχής ποιότητας µπορεί να µείνει ανυποστήρικτο µέχρι δύο ηµέρες, µε την προϋπόθεση πως το βήµα εκσκαφής δεν υπερβαίνει το 1,80m. Σε περίπτωση που το βήµα εκσκαφής είναι µεγαλύτερο από 1,80m, αλλά δεν υπερβαίνει τα 5,5m, ο µέγιστος χρόνος υποστήριξης µειώνεται στις 15ώρες. Για διάνοιξη σε καλύτερης ποιότητας βραχοµάζα ο µέγιστος χρόνος του «ανυποστήρικτου τµήµατος» αυξάνεται µέχρι 15ηµέρες για µήκος 12m σε βραχοµάζες µέτριας ποιότητας, µέχρι έναν χρόνο για µήκος 20m για βραχοµάζες καλής ποιότητας. Οι βραχοµάζες πολύ καλής ποιότητας δεν απαιτούν υποστήριξη. Το µέτρο παραµόρφωσης του βράχου E d σε µονάδες GPa, όπως αναφέρθηκε σε προηγούµενο κεφάλαιο (Κεφ.Ι, παρ.2.2), υπολογίζεται από εµπειρικές σχέσεις των Bieniawski, Serafim & Pereira και Stille (Σοφιανός & Μαρίνος, 1990) στις οποίες υπεισέρχεται ο δείκτης ποιότητας RMR: Ε d (GPa) = 2RMR-100 αν RMR > 50 Bieniawski, 1978 Ε d (GPa) = 10 (RMR-10)/40 αν RMR < 50 Serafim & Pereira, 1983 Ε d (GPa) = 0,5RMR αν RMR < 52 Stille, 1986 Τα µέτρα προσωρινής υποστήριξης που προτείνονται σύµφωνα µε την κατηγοριοποίηση κατά RMR και αφορούν σήραγγες πεταλοειδούς σχήµατος, µικρού σχετικά βάθους, διαµέτρου 10m περίπου, ανάλογα µε την περίπτωση, είναι ηλώσεις διαµέτρου 20mm, πλέγµα, εκτοξευόµενο σκυρόδεµα και µεταλλικά πλαίσια. Η τοποθέτηση ηλώσεων προτείνεται σε όλες τις περιπτώσεις βραχοµαζών, µε συστηµατική τοποθέτηση σε µέτριες, φτωχές και πολύ φτωχές βραχοµάζες, ενώ σηµειακή και επιλεκτική τοποθέτηση ηλώσεων προτείνεται σε βραχοµάζες καλής και πολύ καλής ποιότητας µε σκοπό την αποτροπή ολίσθησης των ασταθών βραχοσφηνών. Η εφαρµογή εκτοξευόµενου σκυροδέµατος συνιστάται σ όλες τις κατηγορίες ποιότητας βραχοµαζών, εκτός από την κατηγορία πολύ καλής ποιότητας, όπου δεν απαιτείται υποστήριξη. Ανάλογα µε την ποιότητα της βραχοµάζας, το πάχος και η επιφάνεια εφαρµογής του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος αυξάνεται στις βραχοµάζες φτωχής ποιότητας και µειώνεται στις βραχοµάζες καλής ποιότητας. Η 86

89 τοποθέτηση των πλαισίων προτείνεται µόνο σε βραχοµάζες φτωχής και πολύ φτωχής ποιότητας µε διαφορετικούς τύπους πλαισίων σε κάθε περίπτωση. ιατοµή ανάστροφου τόξου, προτείνεται µόνο σε βραχοµάζες πολύ φτωχής ποιότητας (Πίνακας 6.1). m V IV III II I ώρες Εικ.6.3. Σχέση µεταξύ ενεργού ανοίγµατος και του χρόνου διατήρησης της διατοµής εκσκαφής χωρίς υποστήριξη, σύµφωνα µε τις τιµές βαθµονόµησης RMR 87

90 Πίνακας 6.1. Μέθοδος εκσκαφής και προσωρινής υποστήριξης σηράγγων µικρού βάθους (Bieniawski, 1989) Σχήµα: Πεταλοειδής. Μέση διάµετρος εκσκαφής: 10m. Κατακόρυφες τάσεις:<25mpa (βάθος<900m).μέθοδος διάνοιξης: διάτρηση και ανατίναξη. Εναλλακτικά συστήµατα υποστήριξης σε κατασκευή µε συµβατικά µέσα Πάχος και θέσεις Mήκος και θέση ηλώσεων Ποιότητα εφαρµογής Τύπος και απόσταση µεταλλικών Μέθοδος εκσκαφής (διάµετρος 20mm µε πλήρη βραχοµάζας εκτοξευόµενου πλαισίων πάκτωση) και πλέγµατος σκυροδέµατος I Ολοµέτωπη εκσκαφή. Βήµα εκσκαφής 3m. εν απαιτείται καµία υποστήριξη εκτός από περιπτωσιακές σηµειακές επί τόπου αγκυρώσεις. II Ολοµέτωπη εκσκαφή. Βήµα εκσκαφής 1-1,5m. Τοπικά, ηλώσεις στην οροφή 50mm στην οροφή όπου Κανένα Ολοκλήρωση υποστήριξης 20m από το µέτωπο. µήκους 3m µε αραίωση 2,5m χρειάζεται. III IV V Εκσκαφή κατά φάσεις. Εκσκαφή πρώτα στο ανώτερο τµήµα κατά 1,5-3m. Έναρξη υποστήριξης µετά από κάθε ανατίναξη. Ολοκλήρωση υποστήριξης 10m από το µέτωπο. Εκσκαφή κατά φάσεις. Εκσκαφή πρώτα στο ανώτερο τµήµα κατά 1-1,5m. Τοποθέτηση υποστήριξης συγχρόνως µε την εκσκαφή. Ολοκλήρωση υποστήριξης 10m από το µέτωπο. Τµηµατική εκσκαφή πολλαπλών φάσεων. Βήµα εκσκαφής στο ανώτερο τµήµα 0,5-1,5m. Τοποθέτηση υποστήριξης συγχρόνων µε την εκσκαφή. Εφαρµογή σκυροδέµατος όσο το δυνατόν γρηγορότερα µετά από κάθε ανατίναξη. και κατά περίπτωση πλέγµα. Συστηµατικές ηλώσεις µήκους 4m, µε αραίωση 1,5-2m στην οροφή και στις παρειές και πλέγµα στην οροφή. Συστηµατικές ηλώσεις µήκους 4-5m, µε αραίωση 1-1,5m στην οροφή και στις παρειές µε πλέγµα. Συστηµατικές ηλώσεις µήκους 5-6m, µε αραίωση 1-1,5m στην οροφή και στις παρειές και χαλύβδινο πλέγµα. Ήλωση του ανάστροφου τόξου mm στην οροφή και 30mm στις παρειές mm στην οροφή και 100mm στις παρειές mm στην οροφή, 150mm στις παρειές και 50mm στο µέτωπο. Κανένα Ελαφρά προς µέσα πλαίσια σε απόσταση 1,5m όπου απαιτείται. Μέσα προς βαριά, σε απόσταση 0,75m µε επικάλυψη λαµαρίνας και στήριξη του µετώπου. Κλείσιµο του ανάστροφου τόξου. 88

91 6.3. Μέτρα άµεσης υποστήριξης σύµφωνα µε το σύστηµα Q (Barton et al,1980) H εκτίµηση των µέτρων υποστήριξης σύµφωνα µε την ταξινόµηση κατά το σύστηµα Q απαιτεί: Tον υπολογισµό του συντελεστή ΕSR (Πίνακας 6.2), ο οποίος εξαρτάται από τον τύπο της εκσκαφής. Tην ισοδύναµη διάσταση που εξαρτάται από το δείκτη Q: D e = 2Q 0,4 Πίνακας 6.2. Συντελεστής ESR (Barton et al, 1974) Τύπος εκσκαφής ESR A Προσωρινά ανοίγµατα µεταλλείων κ.τ.λ. 3-5 B Κατακόρυφα φρέατα κυκλικής διατοµής 2,5 Κατακόρυφα φρέατα ορθoγωνικής ή τετραγωνικής διατοµής 2 C Μόνιµα µεταλλευτικά ανοίγµατα, σήραγγες νερού για υδροηλεκτρικά έργα (εκτός από υψηλές πιέσεις), διερευνητικές σήραγγες (pilot) κ.τ.λ. 1,6 D Μικρές οδικές-σιδηροδροµικές σήραγγες, στοές προσπελάσεων, αποθηκευτικοί θάλαµοι κ.τ.λ. 1,3 E Μεγάλες οδικές ή σιδηροδροµικές σήραγγες, θάλαµοι ενεργειακών σταθµών, καταφύγια πολιτικής άµυνας, διασταυρώσεις, πύλες (αρχικά τµήµατα σηράγγων) 1,0 κ.τ.λ. F Σταθµοί σιδηροδρόµων, εργοστάσια, υπόγειοι πυρηνικοί σταθµοί 0,8 O προσδιορισµός της κατηγορίας υποστήριξης είναι συνάρτηση της ισοδύναµης διάστασης D e και του δείκτη ποιότητας Q (Εικ.6.4). Η επιλογή των µέτρων υποστήριξης που εφαρµόζονται σε κάθε κατηγορία υποστήριξης, εξαρτάται επιπλέον από τους λόγους RQD/J n (RQD = δείκτης ποιότητας βράχου, J n = συντελεστής που εξαρτάται από τον αριθµό των συστηµάτων διακλάσεων), J r /J a (J r = συντελεστής τραχύτητας των τοιχωµάτων των διακλάσεων, J a = συντελεστής αποσάθρωσης των τοιχωµάτων των διακλάσεων ή του υλικού πλήρωσής τους), άνοιγµα διατοµής (m)/esr και την κατακόρυφη τάση σ(kpa) ( Πίνακας 6.3). Οι κατακόρυφες τάσεις που ασκούνται στην οροφή και στα τοιχώµατα των σηράγγων είναι: Πίεση οροφής: σ ν = (Jn 1/2 / 15 Jr) (5Q) -1/3 (MPa) Πίεση παρειάς: σ h = (Jn 1/2 / 15 Jr) (5Q w ) -1/3 (MPa) Όπου: Q w = 5Q αν Q>10 Q w = 2,5Q αν Q = 01, - 10 Q w = Q αν Q < 01 Η κατηγορία υποστήριξης προσδιορίζεται µε τη βοήθεια νοµογράµµατος της Εικ Το νοµόγραµµα αυτό περιλαµβάνει 38 αριθµηµένες περιοχές κάθε µία από τις οποίες αναφέρεται σε µία από τις 38 κατηγορίες υποστήριξης (Πίνακας 6.3). Ο αριθµός της περιοχής µέσα στην οποία βρίσκεται το σηµείο το οποίο ορίζεται από το ζεύγος τιµών του δείκτη ποιότητας και του ανοίγµατος/εsr προσδιορίζει την κατηγορία υποστήριξης. Για την υποστήριξη της οροφής των σηράγγων, ο όρος «άνοιγµα» 89

92 αναφέρεται στην ακτίνα εκσκαφής, ενώ για την υποστήριξη των παρειών, ο όρος «άνοιγµα» αναφέρεται στη διάµετρο της σήραγγας. De εξαιρετικά φτωχή πάρα πολύ φτωχή πολύ φτωχή φτωχή µέτρια καλή πολύ καλή ε χρειάζεται υποστήριξη πάρα πολύ καλή εξαιρ. καλή Q Εικ Προσδιορισµός της κατηγορίας υποστήριξης κατά Q-system Μια γενική εκτίµηση της άµεσης υποστήριξης µπορεί να πραγµατοποιηθεί µε χρήση του διαγράµµατος ισοδύναµης διάστασης D e και δείκτη ποιότητας Q (Εικ.6.5). Κατά την εκτίµηση αυτή προτείνονται επτά τρόποι άµεσης υποστήριξης οι οποίοι αντιστοιχούν σε εννιά διακριτές περιοχές βραχοµάζας. De εξαιρετικά φτωχή πάρα πολύ πολύ φτωχή φτωχή 100 φτωχή µέτρια καλή 2.1m 2.3m 2.5m Απόσταση αγκυρίων σε περιοχή µε επένδυση εκτοξευόµενου σκυροδέµατος 250m 9 1m 150m 8 120m 1.2m 1.3m 7 90m 1.5m 1.7m 6 1m 1.3m 50m 5 πολύ καλή πάρα πολύ εξαιρ. καλή καλή Απόσταση αγκυρίων σε περιοχή χωρίς επένδυση εκτοξευόµενου σκυροδέµατος m 4 40m 2m 3 3m 4m 2 1 Μήκος αγκυρίων σε m για ESR=1 Q 1. Ανυποστήρικτο 2. Σποραδική αγκύρωση 3. Συστηµατική αγκύρωση 4. Συστηµατική αγκύρωση µε mm µη ενισχυµένο εκτοξευόµενο σκυρόδεµα 5. Ενισχυµένο µε ίνες εκτοξευόµενο σκυρόδεµα, 50-90mm και αγκύρωση 6. Ενισχυµένο µε ίνες εκτοξευόµενο σκυρόδεµα, mm και αγκύρωση 7. Ενισχυµένο µε ίνες εκτοξευόµενο σκυρόδεµα, mm και αγκύρωση 8. Ενισχυµένο µε ίνες εκτοξευόµενο σκυρόδεµα, >150mm, ενισχυµένο µε νευρώσεις και αγκύρωση 9. Επένδυση από µπετόν. Εικ ιάγραµµα προσδιορισµού του συστήµατος υποστήριξης (Grimstad & Barton, 1993). 90

93 Η εκτίµηση του δείκτη ποιότητας Q, καθώς και των συντελεστών Jn και Jr, είναι δυνατό να βοηθήσουν στον υπολογισµό του φορτίου που δέχεται η οροφή της σήραγγας, σύµφωνα µε την σχέση: P = 2 Q -1/3 Jn 1/2 / 3 Jr (Grimstad & Barton, 1993) 91

94 Πίνακας 6.3. Προσδιορισµός µέτρων υποστήριξης κατά Q-system (Barton et al, 1980). Κατηγορία σ Q RQD/J υποστήριξης n J r /J a Άνοιγµα διατοµής (m)/esr ν (kpa) D e (m) Σύστηµα υποστήριξης Παρατηρήσεις 1* < sb(utg) 2* < sb(utg) 3* < sb(utg) 4* < sb(utg) 5* sb(utg) 6* sb(utg) 7* sb(utg) 8* sb(utg) ,5-19 sb(utg) <20 B(utg)2,5-3m B(utg)2-3m <30 B(utg)1,5-2m+clm 11* B(tg)2-3m <30 B(tg)1,5-2m+clm 12* B(tg)2-3m <30 B(tg)1,5-2m+clm , sb(utg) I 10 <1,5 B(utg)1,5-2m I <10 1,5 B(utg)1,5-2m I <10 <1,5 B(utg)1,5-2m+S2-3cm I B(tg)1,5-2m+clm I,II <10 15 B(tg)1,5-2m+S(mr)5-10cm I,II <15 B(utg)1,5-2m+clm I,III > B(tg)1,5-2m+clm I,II,IV 10 B(tg)1,5-2m+S(mr)5-10cm I,II,IV 16* > B(tg)1,5-2m+clm I,V,VI 15 B(tg)1,5-2m+S(mr)10-15cm I,V,VI > ,5-9 sb(utg) I 10, 30 B(utg)1-1,5m I 92

95 Κατηγορία Q RQD/J n J r /J a Άνοιγµα/ESR (m) σ ν D e (m) Σύστηµα υποστήριξης Παρατηρήσεις υποστήριξης (kpa) <10 6 B(utg)1-1,5m+S2-3cm I <10 <6 S2-3cm I > B(tg)1-1,5m+clm I,III >5 <10 B(utg)1-1,5m+clm I 5 10 B(tg)1-1,5m+S2-3cm I,III 5 <10 B(utg)1-1,5m+S2-3cm I B(tg)1-2m+S(mr)10-15cm I,II,IV <20 B(tg)1-1,5m+S(mr)5-10cm I,II 20* B(tg)1-2m+S(mr)20-25cm I,V,VI Βλ.XII <35 B(tg)1-2m+S(mr)10-20cm I,II,IV ,5 0, ,1-6,5 B(utg)1m+S2-3cm I <12,5 0,75 S2,5-5cm I >0,75 B(utg)1m I >10,<30 >1, ,5- B(utg)1m+clm I 11,5 10 >1,0 S2,5-7,5cm <30 1,0 B(utg)1m+S(mr)2,5-5cm I B(utg)1m I B(tg)1-1,5m+S(mr)10-15cm I,II,IV,VII <15 B(utg)1-1,5m+S(mr)5-10cm I 24* B(tg)1-1,5m+S(mr)15-30cm I,V,VI Βλ.XII <30 B(tg)1-1,5m+S(mr)10-15cm I,II,IV 25 1,0-0,4 >10 >0, ,5-4,2 B(utg)1m+mr ή clm I 10 >0,5 B(utg)1m+S(mr)5cm I 0,5 B(tg)1m+S(mr)5cm I 26 1,0-0, ,2-7,5 B(tg)1m+S(mr)5-7,5cm VIII,X,XI B(utg)1m+S2,5-5cm I,IX 27 1,0-0, B(tg)1m+S(mr)7,5-10cm I,IX <12 B(utg)1m+S(mr)5-7,5cm I,IX >12 CCA12-40cm+B(tg)1m VIII,X,XI <12 S(mr)10-20cm+ B(tg)1m VIII,X,XI 28* 1,0-0, B(tg)1m+S(mr)30-40cm I,IV,V,IX 93

96 Κατηγορία Q RQD/J n J r /J a Άνοιγµα/ESR (m) σ ν D e (m) Σύστηµα υποστήριξης Παρατηρήσεις υποστήριξης (kpa) Βλ.XII 20,<30 B(tg)1m+S(mr)20-30cm I,II,IV,IX <20 B(tg)1m+S(mr)15-20cm I,II,IX CCA(sr)30-100cm+B(tg)1m IV,VIII,X,XI 29* 0,4-0,1 >5 >0, ,1 B(utg)1m+S2-3cm 5 >0,25 B(utg)1m+S(mr)5cm 0,25 B(tg)1m+S(mr)5cm 30 0,4-0, ,2-6 B(tg)1m+S2,5-5cm IX <5 S(mr)5-7,5cm IX B(tg)1m+S(mr)5-7,5cm VIII,X,XI 31 0,4-0,1 > ,5 B(tg)1m+S(mr)5-12,5cm IX 4, 1,5 S(mr)7,5-25cm IX <1,5 CCA20-40cm+B(tg)1m IX,XI CCA(sr)30-50cm+B(tg)1m VIII,X,XI 32 0,4-0, B(tg)1m+S(mr)5-12,5cm II,IV,IX,XI Βλ.XII <20 B(tg)1m+S(mr)20-40cm III,IV,IX,XI CCA(sr)40-120cm+B(tg)1m IV,VIII,X,XI 33* 0,1-0, ,9 B(tg)1m+S(mr)2,5-5cm IX <2 S(mr)5-10cm IX S(mr)7,5-15cm VIII,X 34 0,1-0,01 2 0, B(tg)1m+S(mr)5-7,5cm IX <2 0,25 S(mr)7,5-15cm IX <0,25 S(mr)15-25cm IX CCA(sr)20-60cm+B(tg)1m VIII,X,XI 35 0,1-0, ,5-28 B(tg)1m+S(mr)30-100cm II,IX,XI Βλ.XII 15 CCA(sr)60-200cm+B(tg)1m VIII,X,XI,II <15 B(tg)1m+S(mr)20-70cm IX,XI,III <15 CCA(sr)40-150cm+B(tg)1m VIII,X,XI,III 36* 0,01-0, S(mr)10-20cm IX S(mr)10-20cm+ B(tg)0,5-1,0m VIII,X,XI 37 0,01-0, ,5 S(mr)20-60cm IX S(mr)20-60cm+ B(tg)0,5-1,0m VIII,X,XI 94

97 Κατηγορία Q RQD/J n J r /J a Άνοιγµα/ESR (m) σ ν D e (m) Σύστηµα υποστήριξης Παρατηρήσεις υποστήριξης (kpa) 38 0,01-0, CCA(sr) cm IX 10 CCA(sr) cm+B(tg)1m VIII,X,11,XI Βλ.XIII <10 S(mr)70-200cm IX <10 S(mr)70-200cm+ B(tg)1m VIII,X,III,XI Παρατηρήσεις πίνακα 6.3: 1. * = εν υπάρχει επαρκής εµπειρία. οι προτάσεις στηρίζονται σε εκτιµήσεις. 2. Η υποστήριξη για τους τύπους 1-8 εξαρτάται από την τεχνική των ανατινάξεων (Szenchy, 1973). Σε ήπιες τεχνικές µπορεί να µη χρειάζεται υποστήριξη. Οι τραχείες παρειές εξαιτίας της ανατίναξης µπορεί να χρειάζονται απλή τοποθέτηση εκτοξευόµενου σκυροδέµατος, κυρίως για εκσκαφές µε ύψος µικρότερο από 25m. 3. Sb : σηµειακές αγκυρώσεις Β : συστηµατικές αγκυρώσεις (utg) : αγκυρώσεις χωρίς τάση, µε ένεµα, πακτωµένες σε όλο το µήκος (tg) : αγκύρια διαστελλόµενης κεφαλής για συµπαγείς βραχοµάζες και µε πλήρωση κονιάµατος για χαµηλής ποιότητας βραχοµάζες S : εκτοξευόµενο σκυρόδεµα (mr) : ενίσχυση µε µεταλλικό πλέγµα clm : αλυσιδωτό πλέγµα (συρµατοπλέγµατα) CCA : τόξο από έγχυτο σκυρόδεµα (Sr) : ενίσχυση µε οπλισµό (αγκύρια) 4. Σε περίπτωση διαφορετικών καταστάσεων στις ασυνέχειες µέσα στην ίδια βραχοµάζα (π.χ. χωρίς υλικό πλήρωσης η µια οικογένεια και µε παρουσία υλικού η άλλη, ή τραχεία τοιχώµατα σ ορισµένες και λεία σ άλλες), λαµβάνονται υπόψη για λόγους ασφαλείας αυτές που αντιστοιχούν στην πιο µικρή τιµή του J r /J a. Εξαίρεση µπορεί να γίνει όταν οι ασυνέχειες αυτές έχουν εντελώς ευνοϊκό προσανατολισµό προς τη σήραγγα (Pells, 1975). 5. Ι : Για περιπτώσεις ισχυρών εκτινάξεων του πετρώµατος (µεγάλα βάθη), χρησιµοποιούνται συχνά κοχλίες στήριξης µε διευρυµένες φέρουσες πλάκες (µεγάλες επιφάνειες έδρασης), σε αποστάσεις περίπου 1m (κατά περίπτωση <0,8m) σαν προσωρινή υποστήριξη. Η τελική υποστήριξη γίνεται αφού σταµατήσει η ενέργεια εκτίναξης. ΙΙ : ιαφορετικά µήκη κοχλιών χρησιµοποιούνται συχνά στην ίδια εκσκαφή, π.χ. 3,5,7m. 95

98 ΙΙΙ : Όπως παραπάνω, π.χ.2,3 και 4m. ΙV : Αγκύρια µε καλώδια στερέωσης χρησιµοποιούνται συχνά σαν συµπληρωµατικά στοιχεία της υποστήριξης µε κοχλιώσεις. Συνήθεις αποστάσεις αραίωσης 2-4m (προσεγγιστική εκτίµηση-δυνατότητα αραιώσεων των κοχλίων). V : Όπως ΙΙ π.χ. 6,8 και 10m. VI : Όπως ΙV µε τυπικό διάστηµα καρφώµατος από 4-6m (προσεγγιστική εκτίµηση). VII : Αναφέρονται από τον Barton ότι πολλοί υπόγειοι ενεργειακοί σταθµοί έχουν εφαρµόσει ως µόνιµη υποστήριξη συστηµατικές ή τοπικές σηµειακές κοχλιώσεις µε σειρές µεταλλικών πλεγµάτων διασύνδεσης και τόξο ελεύθερου ανοίγµατος από σκυρόδεµα (25-40cm). VIII : Σε περιπτώσεις διογκούµενων εδαφών swelling soil (π.χ. µοντµοριλλονιτικοί άργιλοι) µε εισροές νερού, απαιτείται χώρος για εκτόνωση (διαστολή) πίσω από την υποστήριξη σε περιπτώσεις έντονης διόγκωσης. Αποστράγγιση εάν είναι δυνατό. ΙΧ. : Περιπτώσεις που δεν αφορούν συµπιεστά ή διογκούµενα πετρώµατα. Χ : Περιπτώσεις συµπιεστών πετρωµάτων. Συνήθως χρησιµοποιείται βαριά άκαµπτη υποστήριξη σαν οριστική. ΧΙ : Σε περιπτώσεις συµπιεστών ή διογκούµενων πετρωµάτων, η προσωρινή υποστήριξη που απαιτείται, πριν από την επένδυση µε τόξα (πλαίσια) σκυροδέµατος ή εκτοξευόµενο σκυρόδεµα, αποτελείται από κοχλιώσεις-αγκύρια, αν η τιµή του RQD/J n είναι αρκετά υψηλή (π.χ. >1,5), συνδυασµένες ενδεχόµενα µε εκτοξευόµενο σκυρόδεµα. Αν το πέτρωµα είναι πολύ διακλασµένο ή θρυµµατισµένο (π.χ. RQD/J n <1,5), τότε η προσωρινή υποστήριξη µπορεί να αποτελείται από επάλληλες στρώσεις εκτοξευόµενου σκυροδέµατος. Συστηµατικές αγκυρώσεις πρέπει να προστεθούν ύστερα από τα έγχυτα τόξα (πλαίσια) σκυροδέµατος ή του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος για να µειώσει τη διαφορετική φόρτιση του σκυροδέµατος. Για να είναι αποτελεσµατική η ήλωση, όταν το RQD/J n <1,5 ή υπάρχει µεγάλη ποσότητα αργιλικού υλικού, πρέπει να χρησιµοποιηθεί υλικό ενέµατος πριν την έκταση των αγκυρίων. Ένα αρκετά ικανοποιητικό µήκος µπορεί να επιτευχθεί αν χρησιµοποιήσουµε γι αυτές τις χαµηλής ποιότητας βραχοµάζες ταχύπηκτα ενέµατα αγκύρωσης. Σοβαρές εµφανίσεις διογκούµενων ή συνθλιβόµενων πετρωµάτων ίσως απαιτούν άµεση υποστήριξη µε πλαίσια σκυροδέµατος του µετώπου της επιφάνειας, χρησιµοποιώντας πιθανόν ένα προσωρινό ξυλότυπο µετώπου. Εποµένως, σ αυτές τις περιπτώσεις ίσως χρειαστεί προσωρινή υποστύλωση της επιφάνειας του µετώπου εκσκαφής. ΧΙΙ : Για λόγους ασφαλείας συχνά µπορεί να απαιτείται η µέθοδος της πολλαπλής προώθησης κατά τη διάρκεια της εκσκαφής και αυποστήριξης της οροφής για τις κατηγορίες 16,20,24,28,32,35 και για D e <15 µόνο. ΧΙΙΙ : Η µέθοδος της πολλαπλής προώθησης συνήθως απαιτείται κατά τη διάρκεια της εκσκαφής και υποστήριξης οροφής, τοιχωµάτων και δαπέδου σε περιπτώσεις έντονα κερµατισµένων πετρωµάτων (συµπιεστά πετρώµατα, κατηγορία 38 D e >10 µόνο). 96

99 6.4. Μέτρα άµεσης υποστήριξης σύµφωνα µε το σύστηµα GSI Έχει αποδειχτεί πως η ευστάθεια των σηράγγων που διανοίγονται σε χαµηλής ποιότητας βραχοµάζες, εξαρτάται από το λόγο της µοναξονικής αντοχής της βραχοµάζας προς τη µέγιστη επί τόπου τάση. Αυτός ο λόγος δηµιούργησε έναν οδηγό για µια πρώτη εκτίµηση των απαιτήσεων υποστήριξης µε σκοπό τον έλεγχο των τάσεων σε ένα καθορισµένο επίπεδο (Hoek, 1998b). Τα αποτελέσµατα εκτεταµένων ερευνών και πολυετούς εµπειρίας που συγκεντρώθηκαν (Hoek & Marinos, 2000), περιλήφθηκαν σε ένα εµπειρικό διάγραµµα (Εικ.6.6). Το εµπειρικό διάγραµµα διαχωρίζει πέντε κατηγορίες παραµόρφωσης από Α έως Ε ανάλογα µε το ποσοστό σύγκλισης της ανυποστήρικτης διατοµής (κατακόρυφος άξονας) και το λόγο της αντοχής της βραχοµάζας σ προς την τάση των υπερκειµένων p (οριζόντιος άξονας). Για τα διάφορα ποσοστά παραµόρφωσης προτείνονται πέντε τύποι υποστήριξης: i. Κατηγορία παραµόρφωσης Α (ποσοστό σύγκλισης µικρότερο από 1%): Γεωτεχνικά χαρακτηριστικά: Λίγα προβλήµατα αστάθειας, ώστε να είναι δυνατή η χρήση απλών σχεδιαστικών µεθόδων υποστήριξης σηράγγων. Το σύστηµα υποστήριξης της σήραγγας βασίζεται στις κλασσικές ταξινοµήσεις βραχοµάζας που δηµιουργούν επαρκή βάση σχεδιασµού. Μέτρα υποστήριξης: Πολύ απλές συνθήκες διάνοιξης σηράγγων. Η υποστήριξη απαιτεί την τυπική εφαρµογή αγκυρίων και εκτοξευόµενου σκυροδέµατος. ii. Κατηγορία παραµόρφωσης Β (ποσοστό σύγκλισης µεταξύ 1 και 2,5%): Γεωτεχνικά χαρακτηριστικά: Χρήση µεθόδων περιορισµού συγκλίσεων µε σκοπό τον προσδιορισµό δηµιουργίας της «πλαστικής ζώνης» της βραχοµάζας, που περιβάλλει τη σήραγγα, και την αλληλεπίδραση µεταξύ της προοδευτικής ανάπτυξης αυτής της ζώνης και των διαφόρων τύπων υποστήριξης. Μέτρα υποστήριξης: Ελάχιστα προβλήµατα παραµόρφωσης που µπορούν να αντιµετωπιστούν µε αγκύρια και εκτοξευόµενο σκυρόδεµα. Μερικές φορές µπορούν να χρησιµοποιηθούν ελαφρού τύπου χαλύβδινα πλαίσια ή δικτυωτά υποστηρίγµατα, τα οποία δηµιουργούν µια πρόσθετη ασφάλεια. iii. Κατηγορία παραµόρφωσης C (ποσοστό σύγκλισης µεταξύ 2,5 και 5%): Γεωτεχνικά χαρακτηριστικά: Απαιτείται δυσδιάστατη ανάλυση πεπερασµένων στοιχείων. Σε τέτοιου είδους προβλήµατα χρησιµοποιούνται συνήθως ενσωµατωµένα στοιχεία υποστήριξης που ακολουθούν την εκσκαφή. Η ευστάθεια του µετώπου εκσκαφής δεν αποτελεί µείζον πρόβληµα. Μέτρα υποστήριξης: Σοβαρά προβλήµατα παραµόρφωσης απαιτούν ταχεία εγκατάσταση της υποστήριξης και προσεκτικό έλεγχο της ποιότητας κατασκευής. Η υποστήριξη αφορά βαρέως τύπου χαλύβδινα πλαίσια εγκυβωτισµένα σε εκτοξευόµενο σκυρόδεµα. iv. Κατηγορία παραµόρφωσης D (ποσοστό σύγκλισης µεταξύ 5 και 10%): Γεωτεχνικά χαρακτηριστικά: Ο σχεδιασµός των σηράγγων καθορίζεται από τα χαρακτηριστικά ευστάθειας του µετώπου εκσκαφής. Απαιτούνται δυσδιάστατες αναλύσεις πεπερασµένων στοιχείων και εκτιµήσεις των αποτελεσµάτων των δοκών προπορείας και της αντιστήριξης του µετώπου εκσκαφής. Μέτρα υποστήριξης: Για την αντιµετώπιση πολύ σοβαρών προβληµάτων παραµορφώσεων και αστάθειας του µετώπου, προτείνεται η τοποθέτηση δοκών προπορείας, η αντιστήριξη του µετώπου εκσκαφής καθώς και η τοποθέτηση χαλύβδινων πλαισίων εγκυβωτισµένων σε εκτοξευόµενο σκυρόδεµα. 97

100 v. Κατηγορία παραµόρφωσης Ε (ποσοστό σύγκλισης µεγαλύτερο από 10%): Γεωτεχνικά χαρακτηριστικά: Τα σοβαρά προβλήµατα αστάθειας του µετώπου εκσκαφής καθώς και η παραµόρφωση της σήραγγας δηµιουργούν ένα δύσκολο τρισδιάστατο πρόβληµα µεγάλης έκτασης, για το οποίο καµία µέθοδος σχεδιασµού δεν είναι πλήρως αποτελεσµατική. Οι περισσότερες λύσεις βασίζονται στην εµπειρία. Μέτρα υποστήριξης: Για την αντιµετώπιση προβληµάτων παραµόρφωσης µεγάλης έκτασης προτείνεται η τοποθέτηση δοκών προπορείας και αντιστήριξη του µετώπου. Σε ειδικές ακραίες περιπτώσεις µπορεί να απαιτείται εύκαµπτη υποστήριξη. Ποσοστό σύγκλισης (%) ε = (Σύγκλιση σήραγγας / διάµετρος σήραγγας) *100 Παραµόρφωση µεγαλύτερη από 10%. Προβλήµατα συµπίεσης µεγάλης έκτασης και αστάθεια του µετώπου εκσκαφής. Παραµόρφωση µεταξύ 5 και 10%. Σοβαρά προβλήµατα συµπίεσης της διατοµής και αστάθεια του µετώπου εκσκαφής. Παραµόρφωση µεταξύ 2,5 και %. Σοβαρά προβλήµατα συµπίεσης. Παραµόρφωση µεταξύ 1 και 2,5%. Ελάχιστα προβλήµατα συµπίεσης. Παραµόρφωση µικρότερη από 1%. Προβλήµατα υποστήριξης. σ/p Εικ Εµπειρικό διάγραµµα κατηγοριοποίησης παραµορφώσεων ανυποστήρικτης σήραγγας (Hoek & Marinos, 2000). 98

101 7. ΕΥΣΤΑΘΕΙΑ ΣΗΡΑΓΓΩΝ Σε σήραγγες που κατασκευάζονται σε σχετικά µικρά βάθη, το µικρό πάχος των υπερκείµενων γεωλογικών σχηµατισµών δεν είναι αρκετό για να δηµιουργήσει µεγάλες πιέσεις στην οροφή και στα τοιχώµατα της υπόγειας διάνοιξης, µ αποτέλεσµα να µην εκδηλώνονται σηµαντικές παραµορφώσεις που να προµηνύουν την εκδήλωση αστοχιών. Στις περιπτώσεις αυτών των σηράγγων, οι αστοχίες εκδηλώνονται ξαφνικά και ραγδαία, που µειώνουν την ασφάλεια κατασκευής του έργου. Το γεγονός αυτό εξισώνει τη δυσκολία της διάνοιξης σε ρηχά βάθη, µε τη δυσκολία διάνοιξης σε µεγάλα βάθη, στα οποία βασική αιτία εκδήλωσης των αστοχιών είναι οι παραµορφώσεις που εκδηλώνονται στα τοιχώµατα και στην οροφή των σηράγγων (Aydan & Kawamoto, 2001). Στη διεθνή βιβλιογραφία έχει παρατηρηθεί, πως οι ασταθείς υπόγειες διανοίξεις σχετίζονται στενά µε τη γειτονική παρουσία ρηγµάτων. Η εφαρµογή αριθµητικών µεθόδων αποκάλυψε, πως κάποιες παράµετροι των ρηγµάτων είναι κρίσιµες για την ευστάθεια των υπόγειων δοµών. Οι παράµετροι αυτοί είναι η γωνία κλίσης, η διατµητική αντοχή και η θέση των ρηγµάτων ως προς τις υπόγειες διανοίξεις. Αυτές οι αριθµητικές αναλύσεις αποκάλυψαν πως τα ρήγµατα επηρεάζουν την ευστάθεια των υπόγειων διανοίξεων γιατί αυξάνουν το εύρος των πλαστικών ζωνών, τις µετατοπίσεις και δηµιουργούν ασυµµετρίες που κατανέµονται στη γειτονική βραχοµάζα της εκσκαφής. Στις περισσότερες περιπτώσεις, η αστοχία που προκαλείται από τα ρήγµατα είναι ανεπανόρθωτη και κάποιες φορές καταστροφική. Τα ρήγµατα που σχετίζονται µε την αστάθεια των υπόγειων εκσκαφών συχνά επιδεικνύουν πολλά ειδικά χαρακτηριστικά. Η κατάπτωση µεγάλων όγκων βραχοµάζας µέσα στη ζώνη ρηγµάτωσης που διέρχεται από µια σήραγγα είναι ένα από αυτά τα χαρακτηριστικά, όταν οι υπόγειες διανοίξεις πραγµατοποιούνται µέσα σε µεγάλες και παχιές ζώνες ρηγµάτων (Buergi et al., 1999). Άλλο χαρακτηριστικό είναι οι ολισθήσεις ως προς τα επίπεδα των ρηγµάτων και η πτώση τεµαχίων βράχων ή βραχοσφηνών που δηµιουργούνται από την τοµή ρηγµάτων και άλλων µικρότερων διακλάσεων στο εσωτερικό των σηράγγων (Nagelhout and Roest, 1997). Μια µεγάλη απειλή στη βραχυπρόθεσµη ευστάθεια της υπόγειας διάνοιξης είναι η σταδιακή αστοχία της βραχοµάζας και η ασύµµετρη µετατόπιση της διατοµής εξαιτίας της παρουσίας ρηγµάτων, τα οποία φαίνονται σε µεγάλη κλίµακα και έχουν αµελητέο πάχος σε σχέση µε το µέγεθος των υπόγειων διανοίξεων (Bruneau et al, 2003). Η συµπεριφορά των βραχοµαζών που επηρεάζεται από αυτούς τους τύπους ρηγµάτων µπορεί να µην εκδηλώνεται κατά την πρόοδο της εκσκαφής και την εγκατάσταση του συστήµατος υποστήριξης και έτσι µπορεί να µη γίνει εύκολα αντιληπτή. Πολλές µέθοδοι έχουν αναπτυχθεί και εκτενώς εφαρµοστεί για τον προσδιορισµό και τη λύση των προβληµάτων αστοχίας. Με την εκτεταµένη εφαρµογή αριθµητικών µεθόδων της γεωµηχανικής (Beer and Poulsen, 1994), µπορεί να πραγµατοποιηθεί ένας λεπτοµερής προσδιορισµός των αστοχιών που συνδέονται µε τα ρήγµατα. Όµως, πολλές αριθµητικές προσεγγίσεις αναλύσεων απέδειξαν, πως οι λειτουργίες των αριθµητικών µεθόδων είναι πολύ περιορισµένες στην περιγραφή της µηχανικής συµπεριφοράς των ρηγµάτων. Αυτό οφείλεται στο ότι τα µοντέλα των διακλάσεων δεν µπορούν να συµπεριλάβουν την εκτεταµένη ολίσθηση και το άνοιγµα των ρηγµάτων καθώς και τις περιστροφές και την ολοκληρωτική απόσπαση των τεµαχίων (Jing, 1998). 99

102 7.1. Γωνία κλίσης ρηγµάτων Οι γωνίες κλίσης των ρηγµάτων σε συνδυασµό µε τις παρατάξεις ορίζουν τη γεωµετρία των βραχοσφηνών. Το µέγεθος των πλαστικών ζωνών που δηµιουργούνται γύρω από την υπόγεια διάνοιξη στην περιοχή των ρηγµάτων, εξαρτάται, σε µεγάλο βαθµό, από τις γωνίες κλίσης των ρηγµάτων. Όταν οι γωνίες κλίσης των ρηγµάτων είναι µεγαλύτερες από 30 ο η περιοχή των πλαστικών ζωνών αυξάνεται σηµαντικά. Η αύξηση αυτή µεγιστοποιείται καθώς οι γωνίες κλίσης των ρηγµάτων πλησιάζουν τις 50 ο (Hao & Azzam, 2004). Βέβαια, η αστοχία δεν εξαρτάται µόνο από τη γωνία κλίσης, αλλά και από τα µηχανικά χαρακτηριστικά της βραχοµάζας, όπως είναι η γωνία τριβής. Για τον λόγο αυτό, δεν πρέπει να αναµένεται πάντα αστοχία όταν οι γωνίες κλίσης των ρηγµάτων ευνοούν τη δηµιουργία πλαστικών ζωνών. Εξαιτίας της µεταβολής της γωνίας τριβής µπορεί να υπάρχει τοπικά µικρή µείωση ή αύξηση της τριβής στην επιφάνεια ολίσθησης, η οποία µπορεί να προκαλέσει ή να µην προκαλέσει αστοχία. Η επίδραση των γωνιών κλίσης των ρηγµάτων είναι τοπική. Από προγενέστερες µελέτες (Hao & Azzam, 2004) που πραγµατοποιήθηκαν για το εύρος και την θέση των πλαστικών ζωνών, προκύπτει πως οι πλαστικές ζώνες οριοθετούνται στο εύρος µεταξύ του ρήγµατος και της υπόγειας διάνοιξης και αναπτύσσονται κατά µήκος της παράταξης του ρήγµατος. Η µετατόπιση που προκαλείται λόγω της παρουσίας των ρηγµάτων είναι ασύµµετρη. Η µέγιστη µετατόπιση συµβαίνει στο σηµείο όπου η κατακόρυφη απόσταση του ρήγµατος από την περιφέρεια της διάνοιξης είναι µικρότερη σε σύγκριση µε άλλες θέσεις Θέση των ρηγµάτων ως προς τη διατοµή εκσκαφής Τέσσερις πιθανές θέσεις ρηγµάτων αναµένονται στην εκσκαφή (Εικ.7.1): i. Το ρήγµα βρίσκεται πάνω από την οροφή της σήραγγας (περίπτωση 1). ii. Το ρήγµα διασχίζει το µέτωπο εκσκαφής (περίπτωση 2). iii. Το ρήγµα βρίσκεται στη βάση του µετώπου (περίπτωση 3). iv. Το ρήγµα βρίσκεται κάτω από το δάπεδο της σήραγγας (περίπτωση 4). Σ όλες τις περιπτώσεις, οι γωνίες κλίσεις των ρηγµάτων θεωρούνται ότι βρίσκονται στο εύρος των 30 ο και 80 ο και οι µηχανικές ιδιότητες της βραχοµάζας είναι σταθερές. Κατά την παρατήρηση του µεγέθους της πλαστικής ζώνης (Hao & Azzam, 2004) στις παραπάνω περιπτώσεις τα ρήγµατα της περίπτωσης 2 είναι τα πιο δυσµενή για την ευστάθεια της σήραγγας όσον αφορά την περιοχή διείσδυσης των πλαστικών ζωνών στη βραχοµάζα. Οι περιπτώσεις ρηγµάτων µε γωνίες κλίσης περίπου 50 ο τα οποία βρίσκονται κοντά στην οροφή της υπόγειας εκσκαφής ή στο µέσο του µετώπου, είναι τα πιο ευµενή για την ευστάθεια της διάνοιξης. Στις υπόλοιπες περιπτώσεις όπου τα ρήγµατα βρίσκονται πάνω από την οροφή ή κάτω από το δάπεδο της σήραγγας ή κοντά στη βάση του µετώπου εκσκαφής, φαινόµενα ευστάθειας υπάρχουν όταν οι γωνίες κλίσης των ρηγµάτων είναι περίπου 70 ο Αστοχίες βραχοσφηνών Οι βραχοσφήνες δηµιουργούνται από επίπεδα ασυνεχειών τα οποία διαχωρίζουν τη βραχοµάζα σε διακριτά τεµάχια (Aversano et al, 2003). Κατά τη 100

103 διάρκεια της εκσκαφής, αµέσως µετά την ολοκλήρωσή της και πριν την εφαρµογή των µέτρων προσωρινής υποστήριξης, το τασικό πεδίο της περιβάλλουσας βραχοµάζας µεταβάλλεται. Μία ή περισσότερες βραχοσφήνες µπορούν να πέσουν ή να ολισθήσουν από την επιφάνεια, αν οι δεσµοί του πετρώµατος ανάµεσα στις ασυνέχειες καταστραφούν. Αν δεν ληφθούν τα κατάλληλα µέτρα για την υποστήριξη αυτών των χαλαρών βραχοσφηνών, η ευστάθεια της υπόγειας διάνοιξης µπορεί να µειωθεί. Κάθε βραχοσφήνα, η οποία είναι επιρρεπής σε κατάπτωση ή ολίσθηση, επηρεάζει την Ρήγµα Περίπτωση 2 Περίπτωση 1 Περίπτωση 3 α Υπόγεια εκσκαφή α Περίπτωση 4 α α Γωνία κλίσης ρήγµατος Εικ.7.1. Πιθανές θέσεις ρηγµάτων κατά την εκσκαφή σηράγγων ισορροπία του τασικού πεδίου και µειώνει τη συνοχή της περιβάλλουσας βραχοµάζας έτσι ώστε να προκαλεί την αστοχία και των γειτονικών βραχοσφηνών (Luodes et al, 2000). Αυτή η διαδικασία αστοχίας συνεχίζεται µέχρι να επιτευχθεί ισορροπία γύρω από τη διατοµή εκσκαφής ή µέχρι την πλήρωση της διατοµής µε το υλικό της κατάπτωσης. Τα βήµατα που ακολουθούνται για την εκτίµηση και αντιµετώπιση του προβλήµατος των αστοχιών των βραχοσφηνών είναι: 1. Προσδιορισµός της µέσης γωνίας και της διεύθυνσης κλίσης των κύριων οµάδων διακλάσεων. 2. Εντοπισµός των δυνητικών βραχοσφηνών που µπορούν να ολισθήσουν από τα τοιχώµατα ή να καταπέσουν στην περιοχή του τµήµατος διάνοιξης. 3. Υπολογισµός του συντελεστή ασφαλείας των δυνητικών βραχοσφηνών. 4. Εκτίµηση του είδους ενίσχυσης που απαιτείται ώστε να επιτευχθεί αύξηση του συντελεστή ασφαλείας των επισφαλών βραχοσφηνών σε αποδεκτό επίπεδο για την ευστάθεια της διάνοιξης. Το σχήµα και το µέγεθος των δυνητικών βραχοσφηνών κατά την εκσκαφή του υπόγειου τµήµατος, εξαρτάται από τα γεωµετρικά χαρακτηριστικά (µέγεθος, σχήµα διατοµής εκσκαφής) του τµήµατος διάνοιξης, τον προσανατολισµό της διάνοιξης, την απόσταση των τοιχωµάτων των ασυνεχειών και τη θέση τους στον 101

104 χώρο (γωνία και διεύθυνση κλίσης), καθώς και από το είδος (γωνία τριβής και συνοχή) του υλικού πλήρωσης των ασυνεχειών Κινηµατική ανάλυση βραχοσφηνών Α Παράταξη ιεύθυνση κλίσης Γωνία κλίσης Παράταξη Β ιεύθυνση κλίσης Πόλος Mέγιστος κύκλος είκτης γωνίας Γ Mέγιστος κύκλος Πόλος 90 µοίρες είκτης γωνίας Εικ Α) Σχηµατική απεικόνιση παράταξης, γωνίας και διεύθυνση κλίσης επιφανειών στρώσης. Β) Απεικόνιση τεκτονικών στοιχείων στο κατώτερο ηµισφαίριο. Γ) Στερεογραφική προβολή επιφανειακού τεκτονικού στοιχείου (Bassarb, 1979). Ολίσθηση επιπέδων ασυνεχειών είναι δυνατό να συµβεί υπό δύο προϋποθέσεις (Markland, 1972): i) Η γωνία κλίσης της ασυνέχειας πρέπει να είναι µεγαλύτερη από την γωνία τριβής, αφού η γωνία τριβής είναι η ελάχιστη γωνία για την οποία µπορεί να συµβεί 102

105 ολίσθηση στα τοιχώµατα της σήραγγας κατά µήκος µιας ασυνέχειας ή κατάπτωση στην οροφή. ii) Η γωνία κλίσης της ασυνέχειας πρέπει να είναι µικρότερη από τη γωνία κλίσης του µετώπου εκσκαφής µε την προϋπόθεση πως η ασυνέχεια βρίσκεται στην ίδια γενική διεύθυνση του µετώπου εκσκαφής. Αν η διεύθυνση κλίσης της ασυνέχειας (Εικ.7.2) έχει αντίθετη φορά από τη διεύθυνση κλίσης του µετώπου εκσκαφής, δεν συµβαίνει ολίσθηση. Παρ όλα αυτά, µπορεί να συµβεί κατάπτωση βραχοµάζας από την οροφή της σήραγγας. Όταν οι ασυνέχειες έχουν ίδια διεύθυνση µε το µέτωπο εκσκαφής αλλά, µεγαλύτερη γωνία κλίσης από αυτό, ολίσθηση πραγµατοποιείται όταν υπάρχει άλλη ασυνέχεια µικρότερης κλίσης για να προκαλέσει το φαινόµενο. Απεικονίζοντας µια περιοχή σε ένα στερεοδιάγραµµα, η οποία δηµιουργείται από το επίπεδο του µετώπου εκσκαφής και τη γωνία τριβής, τα επίπεδα ασυνεχειών που θα τηρούν τις δύο παραπάνω προϋποθέσεις ολίσθησης βρίσκονται µέσα στην περιοχή αυτή. Παρ όλα αυτά, υπάρχουν πολλοί πρόσθετοι παράγοντες που µπορούν να επηρεάζουν την ευστάθεια της βραχοµάζας µεταξύ των ασυνεχειών (Marangos, 1995). Κατά τη στερεογραφική ανάλυση, όλες οι ασυνέχειες θεωρούνται ότι είναι συνεχείς, ενώ στην πραγµατικότητα πολλές από αυτές δεν είναι. Επίσης, ακόµα και ένα µικρό ποσοστό αδιατάρακτου βράχου ανάµεσα σε µια ασυνέχεια µπορεί να είναι αρκετό να δηµιουργήσει αστοχία. Εφόσον µια βραχοσφήνα δηµιουργείται από τρία επίπεδα ασυνεχειών, η κινηµατική ανάλυση της ολίσθησης της βραχοσφήνας περιλαµβάνει την εκτίµηση συνδυασµών ολισθήσεων των επιπέδων που τη δηµιουργούν. Λαµβάνοντας υπόψη τις προϋποθέσεις ολίσθησης των επιπέδων των ασυνεχειών, για να είναι κινηµατικά πιθανή η ολίσθηση βραχοσφήνας ως προς ένα επίπεδο, πρέπει, κάθε ένας από τους µέγιστους κύκλους, οι οποίοι αντιπροσωπεύουν τα συστήµατα ασυνεχειών, που δηµιουργούν τη βραχοσφήνα, σε ένα στερεοδιάγραµµα, να βρίσκεται µέσα στην περιοχή που ορίζεται από το επίπεδο του µετώπου εκσκαφής και τη γωνία τριβής. Για να συµβεί ολίσθηση βραχοσφήνας ως προς τη γραµµή τοµής δύο επιπέδων ασυνεχειών, η διεύθυνση τοµής των δύο επιπέδων που τη δηµιουργούν πρέπει να είναι παράλληλη µε το µέτωπο του πρανούς, και η γραµµή τοµής που δηµιουργείται από την τοµή των επιπέδων αυτών πρέπει να βρίσκεται µέσα στην περιοχή που ορίζεται από το επίπεδο του µετώπου εκσκαφής και τη γωνία τριβής, ώστε η γωνία κλίσης του επιπέδου που ορίζεται από την τοµή των δύο επιπέδων να είναι µεγαλύτερη από τη γωνία τριβής, και µικρότερη από τη γωνία του µετώπου του πρανούς (Liaufin et al, 2002). 103

106 7.5. Ανάλυση ολίσθησης βραχοσφηνών Στις περιπτώσεις ολίσθησης βραχοσφηνών, η εκτίµηση των συντελεστών ασφαλείας κατά µήκος του επιπέδου ολίσθησης πραγµατοποιείται µε τον υπολογισµό της αναλογίας των δυνάµεων αντίστασης και των δυνάµεων ολίσθησης κατά µήκος του επιπέδου ολίσθησης. Οι δυνάµεις που ενεργούν σε µια βραχοσφήνα (Εικ. 7.3) η οποία εξετάζεται αν θα ολισθήσει ως προς κάποιο επίπεδο ασυνέχειας είναι: το βάρος της βραχοσφήνας W, η συνιστώσα του βάρους W*ηµψ (ψ = γωνία κλίσης επιπέδου ολίσθησης), W*ηµψ ψ R W*συνψ W Α Εικ Σχηµατική ανάλυση δυνάµεων κατά την ολίσθηση βραχοσφήνας που είναι παράλληλη µε το επίπεδο ολίσθησης και η οποία τείνει να µετακινήσει τη βραχοσφήνα η συνιστώσα του βάρους που ενεργεί κάθετα στο επίπεδο ολίσθησης και τείνει να σταθεροποιήσει τη βραχοσφήνα W*συνψ (ψ = γωνία κλίσης επιπέδου ολίσθησης) η διατµητική αντίσταση R της επιφάνειας ανάµεσα στο σώµα και το επίπεδο ολίσθησης. Το µέγεθος της διατµητικής αντίστασης οφείλεται στα µηχανικά χαρακτηριστικά (γωνία τριβής φ και συνοχής c) της βραχοµάζας και στην κλίση του επιπέδου ολίσθησης. Η ορθή τάση που ενεργεί στη βάση της βραχοσφήνας κάθετα προς το επίπεδο ολίσθησης θα είναι: σ = W*συνψ /Α όπου Α = η επιφάνεια της βάσης ολίσθησης της βραχοσφήνας. Υποθέτοντας ότι η διατµητική αντοχή της επιφάνειας ολίσθησης ορίζεται από τη γραµµική σχέση του Coulomb: τ = c + σ*εφφ πολλαπλασιάζοντας τα δύο µέλη της σχέσης του Coulomb µε την επιφάνεια του επιπέδου ολίσθησης της βραχοσφήνας Α, προκύπτει: 104

107 τ*α = c*a + W*συνψ*εφφ = R Όταν η συνισταµένη των δυνάµεων ολίσθησης είναι µεγαλύτερη από τη συνισταµένη των δυνάµεων συγκράτησης, γεγονός που αποδεικνύεται µε τιµή του συντελεστή ασφάλειας µικρότερης της µονάδας, τότε πραγµατοποιείται ολίσθηση της βραχοσφήνας. Στην αντίθετη περίπτωση υπάρχει ευστάθεια. Η βραχοσφήνα θα βρίσκεται σε κατάσταση οριακής ισορροπίας όταν οι δυνάµεις ολίσθησης και συγκράτησης είναι ίσες, δηλαδή όταν: W*ηµψ = c*a + W*συνψ*εφφ Όταν η συνοχή είναι µηδενική, η συνθήκη ισορροπίας γίνεται: εφψ = εφφ, ή ψ=φ Σε περίπτωση παρουσίας νερού, η υδροστατική πίεση του νερού, δηµιουργεί µια συνισταµένη δύναµη V που ενεργεί στην πίσω επιφάνεια της βραχοσφήνας µε Εφελκυστικό ρήγµα γεµάτο νερό γ W*ηµψ U ψ R V W*συνψ W Α Εικ Σχηµατική ανάλυση δυνάµεων κατά την ολίσθηση βραχοσφήνας υπό την επίδραση υδροστατικής πίεσης. διεύθυνση παράλληλη µε το επίπεδο ολίσθησης. Υποθέτοντας ότι το νερό συνεχίζει να ρέει κατά µήκος της βάσης και αποστραγγίζεται ελεύθερα από τον πόδα της πρόσοψης της βραχοσφήνας, θα έχουµε µια τριγωνική κατανοµή της υδροστατικής πίεσης κατά µήκος της βάσης της βραχοσφήνας. Η κατανοµή αυτή δίνει µια συνισταµένη δύναµη άνωσης και προκαλεί µια µείωση της εφαρµοζόµενης κατακόρυφης δύναµης (Εικ. 7.4). Η εξίσωση της οριακής ισορροπίας στην περίπτωση αυτή θα δίνεται από τη σχέση: W*sinψ + V = c*a + (W*cosψ U) tanφ 105

108 Μέτωπο παρειάς Γραµµή τοµής Η = Ηw φ ψi β Α) Κατακόρυφη τοµή αστοχίας βραχοσφήνας Γραµµή τοµής Επίπεδο Β W* συνψi RA Επίπεδο Α RΒ αβ αα Β) Aποψη κατά µήκος της γραµµής τοµής Εικ Γεωµετρία αστοχίας βραχοσφήνας Από την εξίσωση αυτή φαίνεται ότι οι υδροστατικές δυνάµεις V και U ενεργούν σε διευθύνσεις δυσµενείς για την ευστάθεια της βραχοσφήνας. Η V αυξάνει τη δύναµη που τείνει να προκαλέσει την ολίσθηση, ενώ η U ελαττώνει την κατακόρυφη δύναµη και εποµένως, µειώνει την αντίσταση τριβής. Κάτω από τις συνθήκες αυτές, συνθήκη οριακής ισορροπίας θα συµβεί όταν η γωνία κλίσης του επιπέδου ολίσθησης ψ είναι µικρότερη από τη γωνία τριβής φ. Αν και οι αναπτυσσόµενες υδροστατικές πιέσεις είναι σχετικά µικρές, οι υδροστατικές δυνάµεις είναι πολύ µεγάλες. Αυτό συµβαίνει γιατί οι επιφάνειες στις οποίες ενεργούν οι υδροστατικές πιέσεις είναι µεγάλες. Κατά την κινηµατική ανάλυση τρισδιάστατης βραχοσφήνας, γίνεται η παραδοχή ότι η σφήνα συµπεριφέρεται ως ενιαίο σώµα το οποίο δε θραύεται σε επιµέρους τεµάχια. Η ολίσθηση της βραχοσφήνας µπορεί να γίνει πιο σύνθετη όταν συνδυάζεται µε περιστροφή. Η γεωµετρία τρισδιάστατης βραχοσφήνας για τον σκοπό αλγεβρικής ανάλυσης του βασικού µηχανισµού αστοχίας απεικονίζεται στις Εικ. 7.5, 7.6, 7.7. Κατά την ανάλυση γίνονται ο παρακάτω υποθέσεις: 1. Η συνθήκη αστοχίας καθορίζεται από τη σχέση: β > ψ i > φ όπου: β = γωνία της παρειάς της σήραγγας ή του µετώπου εκσκαφής (Εικ.7.5.Α) ψ i = γωνία κλίσης της τοµής δύο επιπέδων ασυνεχειών ως προς την οριζόντια φ = γωνία εσωτερικής τριβής της βραχοµάζας 2. Το λιγότερο κεκλιµένο από τα δύο επίπεδα της βραχοσφήνας ονοµάζεται επίπεδο Α και το περισσότερο κεκλιµένο ονοµάζεται επίπεδο Β (Εικ.7.5Β). 106

109 3. Η αστοχία της βραχοσφήνας πραγµατοποιείται µε ολίσθηση και η µοναδική δύναµη αντίδρασης είναι η τριβή. 4. Η γωνία εσωτερικής τριβής φ είναι η ίδια και στις δύο επιφάνειες αστοχίας. Λαµβάνοντας υπ όψη τις παραπάνω υποθέσεις, ο συντελεστής ασφαλείας µπορεί να προσδιοριστεί ως εξής: FS = (R A + R B ) / Wηµψ i Όπου: R A = η αντίδραση που παρέχεται από το επίπεδο Α : Wσυνψ i εφφ Α R B = η αντίδραση που παρέχεται από το επίπεδο Β : Wσυνψ i εφφ B Όταν φ Α = φ Β = φ, η παραπάνω σχέση γίνεται: FS = (R A + R B ) W συνψi εφφ / Wηµψ i = (R A + R B ) εφφ / εφψ i Φαίνεται ότι τα περισσότερο κεκλιµένα επίπεδα ή η µείωση της περιβάλλουσας γωνίας της βραχοσφήνας, µειώνουν το συντελεστή ασφάλειας. Υποτιθέµενη κατανοµή πίεσης νερού Γραµµή τοµής µεταξύ επίπεδα Α και Β Aνώτερο επίπεδο µετώπου βραχοσφήνας Κατώτερο επίπεδο µετώπου βραχοσφήνας Ηw Ηw/2 Α) Aστοχία βραχοσφήνας χωρίς διάτµηση Aνώτερο επίπεδο µετώπου βραχοσφήνας Κατώτερο επίπεδο µετώπου βραχοσφήνας Ηw Γραµµή τοµής µεταξύ των επιπέδων Α και Β Ηw/2 Α) Aστοχία βραχοσφήνας µε διάτµηση Εικ Κατανοµή πίεσης νερού κατά την αστοχία βραχοσφήνας Η µέση πίεση που ασκείται στη βραχοσφήνα σε συνθήκες υγρασίας είναι: P = γ Η w /6 = γ*η t / 3 Όπου: Η w = ύψος της βραχοσφήνας Η t = ύψος της εφελκυστικής ρωγµής κάτω από το ανώτερο τµήµα του µετώπου της βραχοσφήνας (Εικ.7.7) Όµως, κάτω από συνθήκες υγρασίας και όταν λαµβάνουν χώρα στον υπολογισµό διαφορετικές τιµές συνοχής και γωνίας τριβής, ο προσδιορισµός του συντελεστή ασφάλειας της βραχοσφήνας είναι: 107

110 FS = RA + RB (γ+γw)hw ηµψi 6 = WσυνψiεφφΑ + WσυνψiεφφΒ (γ+1)hw ηµψi 6 = Wσυνψi(εφφΑ+εφφΒ) FS = = (γ+1)hw ηµψi 6 6Wσυνψi(εφφΑ+εφφΒ) (γ+1)hw ηµψi Όπου γ = ειδικό βάρος βραχοσφήνας - γ w = Η w = φ Α = φ Β = ειδικό βάρος νερού συνολικό ύψος βραχοσφήνας γωνία τριβής επιπέδου αστοχίας Α γωνία τριβής επιπέδου αστοχίας Β Σε κάθε περίπτωση, η κινηµατική ανάλυση τρισδιάστατης βραχοσφήνας µπορεί να επιλυθεί µε τους τέσσερις παρακάτω τρόπους: Α) Αλγεβρική επίλυση Η αλγεβρική επίλυση απαιτεί ανάλυση των δυνάµεων που δρουν στα επίπεδα θραύσης ως προς καθορισµένο σύστηµα αξόνων. Πιο συγκεκριµένα, οι δυνάµεις της βραχοσφήνας αναλύονται σε οριζόντιες και κατακόρυφες συνιστώσες ως προς τη γραµµή τοµής των επιπέδων θραύσης. Οι κατακόρυφες συνιστώσες αποτελούν συνάρτηση των συνιστωσών των κατακόρυφων δυνάµεων που εφαρµόζονται σε κάθε επίπεδο θραύσης χωριστά. Β) ιανυσµατική επίλυση Κατά τη διανυσµατική επίλυση, όλες οι δυνάµεις οι οποίες εφαρµόζονται πάνω σε µια βραχοσφήνα, εκφράζονται ως διανύσµατα. Κάθε ασυνέχεια αναπαρίσταται από διανύσµατα κατά την διεύθυνση της παράταξης, της γωνίας κλίσης και της διεύθυνσης κλίσης του κάθε επιπέδου θραύσης. Γ) Γραφική επίλυση Κατά τη γραφική κινηµατική επίλυση της βραχοσφήνας, το µέγεθος των δυνάµεων που εφαρµόζονται σε κάθε επιφάνεια θραύσης υπολογίζεται και σχεδιάζεται υπό κλίµακα σε ένα διάγραµµα. Όλες οι δυνάµεις σχεδιάζονται σε ένα δυναµοπολύγωνο, και οι συνισταµένες δυνάµεις, καθώς και ο συντελεστής ασφάλειας υπολογίζονται γραφικά. ) Χρήση στερεογραφικών προβολών Η διατµητική αντοχή των επιπέδων και οι δυνάµεις που εφαρµόζονται στη βραχοσφήνα αναλύονται σε στερεογραφική προβολή και ο συντελεστής ασφάλειας 108

111 υπολογίζεται µε βάση το µέγεθος και τις γωνιακές σχέσεις των εφαρµοζόµενων δυνάµεων. Ηt t ιάτµηση (6) Ανώτερο επίπεδο µετώπου βραχοσφήνας (7) Κορυφή Ηw Η Γραµµή τοµής Κατώτερο επίπεδο µετώπου βραχοσφήνας (8) Α) Εικονική άποψη ολίσθησης βραχοσφήνας µε διάτµηση όπου φαίνεται ο αριθµός των γραµµών τοµής και των επιπέδων Ν Πόλος επιπέδου Α Β Πόλος επιπέδου Β na Α nb ψ5 ιεύθυνση ολίσθησης Β) Στερεοδιάγραµµα ολίσθησης βραχοσφήνας Εικ.7.7. Γεωµετρία αστοχίας βραχοσφήνας 109

112 7.6. Υπολογισµός συντελεστή ασφάλειας δυνητικών βραχοσφηνών κατά την ολίσθηση ως προς την τοµή δυο επιπέδων ασυνεχειών Για τον υπολογισµό του συντελεστή ασφάλειας των δυνητικών βραχοσφηνών στις σήραγγες της Ασπροβάλτας χρησιµοποιήσαµε µε τη χρήση στερεογραφικών προβολών. Η συνοχή των επιπέδων των ασυνεχειών που οριοθετούν τις βραχοσφήνες A B ιεύθυνση ολίσθησης O Νb Rb Ub Qb b Ua Νa Ra a Qa Νi Ri I Εικ Σχηµατική απεικόνιση δυνάµεων και τάσεων κατά την ολίσθηση βραχοσφήνας ως προς την τοµή δύο επιπέδων ασυνεχειών ( ηµόπουλος, 1986) N Na a Νi Φi ni Nb W i Wl b E A B S Εικ Εκτίµηση συντελεστή ασφάλειας δυνητικών βραχοσφηνών (ολίσθηση ως προς τοµή δύο επιπέδων) θεωρήθηκε µηδενική ενώ η γωνία τριβής, σύµφωνα µε τριαξονικές δοκιµές που πραγµατοποιήθηκαν στο στάδιο της µελέτης, είναι µικρότερη από 35 ο. Οι γωνίες τριβής φ a και φ b που λαµβάνονται στην επίλυση της ευστάθειας των βραχοσφηνών 110

113 προκύπτουν βιβλιογραφικά από την ταξινόµηση RMR (Bieniawski, 1989) κάνοντας αναγωγή της ποιότητας του υλικού σε σχέση σε σχέση µε αυτό της βιβλιογραφίας. Κάθε δυνητική βραχοσφήνα οριοθετείται από τρία ή τέσσερα επίπεδα ασυνεχειών, δύο εκ των οποίων είναι υπεύθυνα για την πιθανή αστοχία της. Είναι δυνατόν δηλαδή, η ολίσθηση να πραγµατοποιηθεί ως προς κάποιο επίπεδο ασυνέχειας ή ως προς τη γραµµή τοµής δύο επιπέδων ασυνεχειών. Κατά την ολίσθηση βραχοσφήνας ως προς δύο επίπεδα ασυνεχειών τα επίπεδα αστοχίας Α και Β τέµνονται. Για να εκτιµηθεί η ευστάθεια της βραχοσφήνας σ αυτήν την περίπτωση είναι αναγκαίο να προσδιοριστεί η µέση φαινόµενη γωνία τριβής Φi που δρα σε κατακόρυφο επίπεδο, παράλληλο µε την ευθεία τοµής των επιπέδων Α και Β. Στα επίπεδα Α και Β ασκούνται οι ορθές δυνάµεις Na και Nb που µας δίνουν τη συνισταµένη Ν i (Εικ.7.8). Η δύναµη ευστάθειας που ασκείται στο επίπεδο Α αντιπροσωπεύεται από το διάνυσµα της δύναµης Qa που είναι η συνισταµένη της ορθής δύναµης Νa και της αντιδρώσας δύναµης Ra, η οποία δρα παράλληλα προς την ευθεία τοµής των δύο επιπέδων. Αντίστοιχα, η δύναµη N 2 N1 W J2 ni Φi E J1 N2 S Εικ Στερεογραφική απεικόνιση δυνάµεων ολίσθησης και συγκράτησης δυνητικής βραχοσφήνας κατά την ολίσθηση ως προς την τοµή των επιπέδων J1 και J3 ευστάθειας που ασκείται στο επίπεδο Β αντιπροσωπεύεται από το διάνυσµα της δύναµης Qb που είναι η συνισταµένη της ορθής δύναµης Nb και της αντιδρώσας δύναµης Rb ( ηµόπουλος, 1986). Με σκοπό τον υπολογισµό του συντελεστή ασφάλειας της βραχοσφήνας, οι δυνάµεις ευστάθειας και ολίσθησης απεικονίζονται σε στερεοδιάγραµµα µε τον παρακάτω τρόπο (Εικ.7.9): Απεικονίζονται οι µέγιστοι κύκλοι των επιπέδων Α και Β και οι πόλοι τους Νa και Nb αντίστοιχα. H διεύθυνση και η βύθιση της γραµµής τοµής των επιπέδων προσδιορίζεται από το σηµείο τοµής τους, ενώ πάνω στο κατακόρυφο επίπεδο Wl που περνά από το σηµείο τοµής βρίσκεται η συνιστώσα του βάρους της βραχοσφήνας Νi. Γύρω από τους πόλους Νa και Nb σχεδιάζονται οι αντίστοιχοι κώνοι τριβής µε γωνίες τριβής φ a και φ b. Για να βρούµε τα σηµεία a και b φέρουµε τους µέγιστους κύκλους που περνούν από το σηµείο τοµής των επιπέδων Α 111

114 και Β και τα σηµεία Νa και Nb αντίστοιχα. Το σηµείο τοµής καθενός από αυτούς τους µέγιστους κύκλους µε τους κώνους τριβής προσδιορίζει τα σηµεία a και b. Στη συνέχεια, φέρουµε τους µέγιστους κύκλους που περνούν από τα σηµεία a-b και Na- Nb. Στην τοµή αυτών των µέγιστων κύκλων µε το κατακόρυφο επίπεδο Wl βρίσκονται αντίστοιχα τα σηµεία i και Νi. Η γωνία ni ανάµεσα στη δύναµη Νi και το βάρος W στο κέντρο του στερεοδιαγράµµατος µετράται πάνω στον άξονα Ανατολή ύση του δικτύου. Η φαινόµενη γωνία τριβής φ i µετριέται στον ίδιο άξονα ανάµεσα στα σηµεία Νi και i (Εικ.7.9). Ο συντελεστής ασφάλειας της βραχοσφήνας υπολογίζεται από την σχέση: FS = εφφ i / εφn i Παράδειγµα υπολογισµού συντελεστή ασφαλείας βραχοσφήνας κατά την ολίσθηση ως προς την τοµή δύο επιπέδων ασυνεχειών. Η βραχοσφήνα που επρόκειτο να µελετηθεί στο παρόν παράδειγµα και συναντήθηκε κατά την εκσκαφή του δεξιού κλάδου της σήραγγας Ι (Πίνακας 6.1 Α/Α.17-Κεφάλαιο ΙΙ) οριοθετείται από τα επίπεδα ασυνεχειών: J1=205/74 J2=240/45 J3=299/70 Η ολίσθηση λαµβάνει χώρα ως προς την τοµή των επιπέδων J1 και J3. Αν θεωρηθεί πως η γωνία τριβής του επιπέδου J1 είναι περίπου 20 ο και του επιπέδου J2 είναι περίπου 10 ο, αφού η ποιότητα της βραχοµάζας είναι πολύ φτωχή, από τη στερεογραφική απεικόνιση των επιπέδων και των γωνιών τριβής, υπολογίζεται η φαινόµενη γωνία τριβής φ i ίση µε 22 ο περίπου και η γωνία ni ίση µε 65 ο περίπου (Εικ. 7.10). Συνεπώς: FS = εφ22 o / εφ65 o = 0,1 112

115 7.7. Υπολογισµός συντελεστή ασφαλείας δυνητικών βραχοσφηνών κατά την ολίσθηση ως προς επίπεδο ασυνέχειας Ra Ra Νi Φi ni S W Εικ Σχηµατική απεικόνιση δυνάµεων κατά την ολίσθηση βραχοσφήνας ως το επίπεδο µιας ασυνέχειας Για να εκτιµηθεί η ευστάθεια της βραχοσφήνας στην περίπτωση ολίσθησής της ως προς το επίπεδο Α µιας ασυνέχειας είναι αναγκαίο να προσδιοριστεί η γωνία ολίσθησης n i (Εικ. 7.11). Στο επίπεδο Α, η δύναµη ολίσθησης είναι το βάρος W που ασκείται µε τη διατµητική του συνιστώσα S. Η ορθή συνιστώσα Ν i ασκείται κάθετα στο επίπεδο Α. Η δύναµη ευστάθειας που ασκείται στο επίπεδο Α αντιπροσωπεύεται από το διάνυσµα της διατµητικής συνιστώσας Ra, η οποία ασκείται παράλληλα στο επίπεδο. Με σκοπό την εκτίµηση του συντελεστή ασφάλειας της βραχοσφήνας, η N Na Φi ni W Wl E A Ni S Εικ Εκτίµηση συντελεστή ασφάλειας δυνητικών βραχοσφηνών (ολίσθηση ως επίπεδο) 113

116 N J2 W ni E N2 Φi S Εικ Στερεογραφική απεικόνιση δυνάµεων ολίσθησης και συγκράτησης δυνητικής βραχοσφήνας κατά την ολίσθηση ως προς το επίπεδο J2 δύναµη ευστάθειας και η δύναµη ολίσθησης απεικονίζονται σε στερεοδιάγραµµα µε τον παρακάτω τρόπο (Εικ. 7.12): Απεικονίζεται ο µέγιστος κύκλος του επιπέδου Α και ο πόλος του Νa. Πάνω στο κατακόρυφο επίπεδο Wl που διέρχεται από το κέντρο του µέγιστου κύκλου του επιπέδου ολίσθησης βρίσκεται η συνιστώσα του βάρους της βραχοσφήνας Νi. Γύρω από τον πόλο Νa σχεδιάζεται ο κώνος τριβής µε γωνία τριβής φ a. Επίσης, σχεδιάζεται ο µέγιστος κύκλος που περνά από τον πόλο Νa. Η γωνία ni ανάµεσα στον µέγιστο κύκλο που διέρχεται από τον πόλο του επιπέδου ολίσθησης και το βάρος W στο κέντρο του στερεοδιαγράµµατος µετράται πάνω στον άξονα Ανατολή ύση του δικτύου. Η φαινόµενη γωνία τριβής φ i µετράται στον ίδιο άξονα ανάµεσα στον πόλο και στο σηµείο i (Εικ. 7.12). Ο συντελεστής ασφάλειας της βραχοσφήνας υπολογίζεται από τη σχέση: F = εφφ i / εφn i Παράδειγµα υπολογισµού συντελεστή ασφαλείας βραχοσφήνας κατά την ολίσθηση ως προς επίπεδο ασυνέχειας. Η βραχοσφήνα που επρόκειτο να µελετηθεί στο παρόν παράδειγµα και συναντήθηκε κατά τη διάνοιξη του αριστερού κλάδου της σήραγγας Ι (Κεφ. ΙΙ, Πίνακας 6.2, α/α.33 ), οριοθετείται από τα επίπεδα ασυνεχειών: J1=320/42 J2=50/45 J3=125/38 114

117 Η ολίσθηση λαµβάνει χώρα ως προς το επίπεδο J2. Λόγω τη κακής ποιότητας της βραχοµάζας, η γωνία τριβής του επιπέδου J2 θεωρείται περίπου 20 ο. Από τη στερεογραφική απεικόνιση του επιπέδου και της γωνίας τριβής, υπολογίζεται η γωνία ni ίση µε 45 ο περίπου (Εικ. 7.13). Συνεπώς: F = εφ20 o / εφ45 o = 0, Υπολογισµός γεωµετρικών στοιχείων βραχοσφηνών C E Ε D F a c B b B A Μήκος ασυνέχειας O Εικ Ανάπτυξη βραχοσφήνας µε σκοπό τη γεωµετρική ανάλυσή της ( ηµόπουλος, 1986) Ο όρος «γεωµετρικά στοιχεία βραχοσφηνών» αναφέρεται στον προσδιορισµό του εµβαδού της επιφάνειας οριοθέτησης της βραχοσφήνας, του βάρους και του όγκου των βραχοσφηνών. Στην παρούσα διατριβή ο υπολογισµός αυτός πραγµατοποιήθηκε από τη συγγραφέα µε γεωµετρική ανάλυση των εδρών των βραχοσφηνών. Αρχικά, πραγµατοποιήθηκε στερεογραφική απεικόνιση των στοιχείων του µετώπου ή των παρειών της σήραγγας και των επιπέδων των ασυνεχειών που οριοθετούν τη βραχοσφήνα. Με τη βοήθεια του στερεοδιαγράµµατος κατέστη δυνατή η εκτίµηση των γωνιών µεταξύ των εδρών της βραχοσφήνας. Στη συνέχεια, γνωρίζοντας από επιτόπιες µετρήσεις το µήκος της µιας ακµής της έδρας της βραχοσφήνας που αποκαλύπτεται κατά την εκσκαφή, το οποίο είναι ουσιαστικά το µήκος της µιας ασυνέχειας πάνω στη διατοµή που οριοθετεί τη βραχοσφήνα, πραγµατοποιείται γεωµετρικός υπολογισµός όλων των στοιχείων της βραχοσφήνας (Εικ.7.14). Ο όγκος τετραεδρικού σώµατος, όπως µπορεί να είναι η βραχοσφήνα ΟΑΒCB, δίνεται από τη σχέση: V = 1/6 (a. b. c ). K 115

118 Όπου: a,b,c a, b, c = οι ακµές της βραχοσφήνας που σχηµατίζονται από τις πλευρές K = (1 - συν 2 a b - συν 2 a c - συν 2 b c + 2συνa b. συνa c. συνb c ) 1/2 Το βάρος της βραχοσφήνας είναι το γινόµενο του ειδικού βάρους της βραχοµάζας και του υπολογιζόµενου όγκου της βραχοσφήνας: G = γ. V Η επιφάνεια οριοθέτησης της βραχοσφήνας δίνεται από τη σχέση: F = 1/2a. b. ηµa b Στην περίπτωση βραχοσφήνας που αποτελείται από πέντε έδρες, όπως µπορεί να είναι η βραχοσφήνα ΟΑΒΕDFEΒ, ο υπολογισµός των γεωµετρικών στοιχείων της πραγµατοποιείται µε αφαίρεση των στοιχείων της βραχοσφήνας OABCB και της βραχοσφήνας FDECE ( ηµόπουλος, 1986) Υπολογισµός συντελεστών ασφαλείας βραχοσφηνών κατόπιν τοποθέτησης των προσωρινών µέτρων υποστήριξης Οι περιπτώσεις µέτρων υποστήριξης που χρησιµοποιήθηκαν για τον υπολογισµό των συντελεστών ασφάλειας είναι: i) Εφαρµογή εκτοξευόµενου σκυροδέµατος, ii) εφαρµογή αγκυρίων, iii) εφαρµογή εκτοξευόµενου σκυροδέµατος και αγκυρίων (Hoek et al., 1995). Ο υπολογισµός του συντελεστή ασφάλειας των βραχοσφηνών πραγµατοποιήθηκε από τη συγγραφέα µε ανάλυση των δυνάµεων ολίσθησης και των δυνάµεων συγκράτησης, ως προς την επιφάνεια ολίσθησης, κατά τη στιγµή της δεδοµένης υποστήριξης (Chatziangelou et al, 2001). Εξαιτίας της φτωχής ποιότητας της βραχοµάζας, σ όλες τις περιπτώσεις η συνοχή του υλικού θεωρείται µηδενική, ενώ η γωνία τριβής φ, σύµφωνα µε τριαφονικές δοκιµές που πραγµατοποιήθηκαν στο στάδιο της µελέτης, είναι µικρότερη από 35 ο Υπολογισµός συντελεστή ασφαλείας βραχοσφηνών που υποστηρίζονται µε εκτοξευόµενο σκυρόδεµα Σε βραχοσφήνα που ολισθαίνει ως προς ένα επίπεδο ασυνέχειας Α, µε γωνία τριβής φ, που σχηµατίζει γωνία β µε το οριζόντιο επίπεδο, ασκούνται οι παρακάτω δυνάµεις (Εικ.7.15): Βάρος βραχοσφήνας Β. Το βάρος της βραχοσφήνας ασκείται κάθετα στο οριζόντιο επίπεδο µε φορά προς τη βάση της σήραγγας. Το βάρος αναλύεται, ως προς άξονες αναφοράς παράλληλα και κάθετα µε το επίπεδο ολίσθησης, σε δύο συνιστώσες: α) Σε διατµητική συνιστώσα Βηµβ που βρίσκεται σε 116

119 επίπεδο παράλληλο µε το επίπεδο ολίσθησης και έχει φορά προς το εσωτερικό της σήραγγας βοηθώντας την ολίσθηση, β) Σε ορθή συνιστώσα Βσυνβ που βρίσκεται σε επίπεδο κάθετο προς το επίπεδο ολίσθησης, έχει φορά προς το εξωτερικό της σήραγγας. Τριβή Q. Η δύναµη της τριβής ασκείται προς όλες τις διευθύνσεις της σήραγγας και δρα µε τη συνιστώσα τριβής Τ παράλληλα στο επίπεδο ολίσθησης µε φορά προς το εξωτερικό της σήραγγας, αντίρροπα προς τη Βηµφ, επιδρώντας αρνητικά στις δυνάµεις ολίσθησης. Η τιµή της υπολογίζεται ίση προς: T = Βσυνβεφφ (φ = γωνία τριβής) ιατµητική αντοχή εκτοξευόµενου σκυροδέµατος G. Η διατµητική αντοχή του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος ασκείται παράλληλα στην επιφάνεια ολίσθησης µε φορά προς το εξωτερικό της σήραγγας, ενισχύοντας τις δυνάµεις συγκράτησης. Λαµβάνοντας υπόψη τη θέση και τη φορά των δυνάµεων που περιγράφηκαν, οι δυνάµεις που είναι παράλληλες µε το επίπεδο ολίσθησης είναι υπεύθυνες για την οποιαδήποτε κίνηση που επρόκειτο να συµβεί (Jun Li et al, 2002). Έτσι, η συνολική δύναµη συγκράτησης είναι: F συγκράτησης = Βσυνβεφφ + G Επίπεδο ολίσθησης G Q T Εκτοξευόµενο σκυρόδεµα Bσυνβ φ β β B Bηµβ Εικ Απεικόνιση δυνάµεων που δρουν σε βραχοσφήνα υποστηριζόµενη µε εκτοξευόµενο σκυρόδεµα Κατά ανάλογο τρόπο, η συνολική δύναµη ολίσθησης είναι: 117

120 F ολίσθησης = Βηµβ Ο συντελεστής ασφάλειας υπολογίζεται από το λόγο των δυνάµεων συγκράτησης προς τις δυνάµεις ολίσθησης: FS = Fσυγκράτησης Fολίσθησης = Fσυνβεφφ+G Βηµβ = εφφ εφβ + G Βηµβ Υπολογισµός συντελεστή ασφαλείας αντιπροσωπευτικής βραχοσφήνας η οποία υποστηρίζεται µε εκτοξευόµενο σκυρόδεµα Έχουµε την περίπτωση της βραχοσφήνας Α/Α 40, του αριστερού κλάδου της σήραγγας Ι ( Κεφ.ΙΙ, Πίνακας 6.2). Τα γεωµετρικά χαρακτηριστικά που χρησιµοποιούνται για τον υπολογισµό του συντελεστή ασφάλειας είναι: Eπιφάνεια εφαρµογής εκτοξευόµενου σκυροδέµατος = 49,6m 2. Όγκος βραχοσφήνας (m 3 ) = επιφάνεια εφαρµογής εκτοξευόµενου σκυροδέµατος (m 2 ) * Ύψος βραχοσφήνας (m) = 49,6 * 3,52 = 174,58m 3 Βάρος βραχοσφήνας = 296tn Γωνία του επιπέδου ολίσθησης β = 54 ο Η γωνία της εφαπτοµένης της διατοµής στο σηµείο ολίσθησης είναι 40 ο, τότε Επίπεδο ολίσθησης Εφαπτοµένη της διατοµής εκσκαφής στη θέση ολίσθησης β ιατµητική αντοχή στη θέση ολίσθησης ε ιατµητική αντοχή εκτοξευόµενου σκυροδέµατος Οριζόντιο επίπεδο Εικ Υπολογισµός διατµητικής αντοχής εκτοξευόµενου σκυροδέµατος στη θέση ολίσθησης 118

121 η γωνία ε θα είναι 4 ο (γωνία επιπέδου ολίσθησης γωνία της εφαπτοµένης της διατοµής) (Εικ.7.16) (Laubsher, 1984). Λαµβάνοντας υπόψη ότι το πάχος εφαρµογής του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος στην περίπτωσή µας είναι 3cm, και η διατµητική αντοχή του 200tn/m 2 η σηµειακή διατµητική αντοχή που ασκείται κάθετα στην εφαπτοµένη της διατοµής είναι: ιατµητική αντοχή (tn/m 2 ) * πάχος εκτοξευόµενου σκυροδέµατος (m) = 200*0,03 = 6tn/m 2 Σε όλη την επιφάνεια εφαρµογής του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος η δύναµη διάτµησης είναι: Σηµειακή διατµητική αντοχή (tn/m) * επιφάνεια εφαρµογής εκτοξευόµενου σκυροδέµατος (m) = 6 * 49,6 = 297,6tn Η διατµητική δύναµη G που ασκείται στην επιφάνεια ολίσθησης είναι: ύναµη διάτµησης (tn) /συνε (Εικ.7.16) = 297,6 / συν4 = 298,2tn Έτσι, η συνολική δύναµη συγκράτησης, µε δεδοµένο ότι η γωνία τριβής θεωρήθηκε 31 ο λόγω της φτωχής ποιότητας βραχοµάζας, είναι: F συγκράτησης = Βσυνβεφφ + G = 296συν54εφ ,2 = 401,84tn Κατά ανάλογο τρόπο, η συνολική δύναµη ολίσθησης είναι: F ολίσθησης = Βηµβ = 296ηµ54 = 239,47tn Ο συντελεστής ασφάλειας υπολογίζεται από τον λόγο των δυνάµεων συγκράτησης προς τις δυνάµεις ολίσθησης: FS = F συγκράτησης / F ολίσθησης = (Βσυνβεφφ + G) / Βηµβ = 401,84 / 239,47 = 1,6 119

122 Υπολογισµός συντελεστή ασφαλείας βραχοσφηνών οι οποίες υποστηρίζονται µε τοποθέτηση αγκυρίων Επίπεδο ολίσθησης ηµα Όριο εκσκαφής συνα φ α συνβ β Αγκύριο β ηµβ Εικ Ανάλυση δυνάµεων βραχοσφήνας η οποία υποστηρίζεται µε τοποθέτηση αγκυρίων. Σε βραχοσφήνα η οποία ολισθαίνει ως προς ένα επίπεδο ασυνέχειας Α το οποίο σχηµατίζει γωνία β µε το οριζόντιο επίπεδο, ασκούνται οι παρακάτω δυνάµεις (Εικ.7.17): Βάρος βραχοσφήνας Β. Το βάρος της βραχοσφήνας ασκείται κάθετα στο οριζόντιο επίπεδο µε φορά προς τη βάση της σήραγγας. Το βάρος αναλύεται, ως προς άξονες αναφοράς παράλληλα και κάθετα µε το επίπεδο ολίσθησης, σε δύο συνιστώσες: α) Σε διατµητική συνιστώσα Βηµβ που βρίσκεται σε επίπεδο παράλληλο µε το επίπεδο ολίσθησης και έχει φορά προς το εσωτερικό της σήραγγας βοηθώντας την ολίσθηση, β) Σε ορθή συνιστώσα Βσυνβ που βρίσκεται σε επίπεδο κάθετο προς το επίπεδο ολίσθησης, έχει φορά προς το εξωτερικό της σήραγγας. Τριβή Q. Η δύναµη της τριβής ασκείται προς όλες τις διευθύνσεις της σήραγγας και δρα µε τη συνιστώσα τριβής Τ παράλληλα στο επίπεδο ολίσθησης µε φορά προς το εξωτερικό της σήραγγας, αντίρροπα προς τη Βηµφ, επιδρώντας αρνητικά στις δυνάµεις ολίσθησης. Η τιµή της υπολογίζεται ίση προς: T = Βσυνβεφφ (φ = γωνία τριβής) 120

123 Εφελκυστική αντοχή αγκυρίων R. Η εφελκυστική αντοχή των αγκυρίων εφαρµόζεται υπό γωνία α ως προς την επιφάνεια ολίσθησης µε φορά προς το εξωτερικό της διατοµής. Η εφελκυστική αντοχή αναλύεται σε δύο συνιστώσες: α) η συνιστώσα Rηµα βρίσκεται σε επίπεδο παράλληλο µε το επίπεδο ολίσθησης και έχει φορά προς το εξωτερικό της διατοµής αντιδρώντας στην ολίσθηση, β) η συνιστώσα Rσυνα βρίσκεται σε επίπεδο κάθετο προς το επίπεδο ολίσθησης, έχει φορά προς το εξωτερικό της διατοµής και λειτουργεί ως δύναµη συγκράτησης. Επίπεδο ολίσθησης Όριο εκσκαφής Q T R α φ Rσυνα Bσυνβ Rηµα αγκύριο β B Bηµβ Εικ Ανάλυση δυνάµεων βραχοσφήνας (Κεφ.ΙΙ, Πίνακας 6.3) η οποία υποστηρίζεται µε Λαµβάνοντας υπόψη τη θέση και τη φορά των δυνάµεων που περιγράφηκαν, οι δυνάµεις που είναι κάθετες παράλληλες µε το επίπεδο ολίσθησης είναι υπεύθυνες για την οποιαδήποτε κίνηση που επρόκειτο να συµβεί. Έτσι, η συνολική δύναµη συγκράτησης είναι: F συγκράτησης = Τ + Rηµα = Βσυνβεφφ + Rηµα Κατά ανάλογο τρόπο, η συνολική δύναµη ολίσθησης είναι: F ολίσθησης = Βηµβ Ο συντελεστής ασφαλείας υπολογίζεται από τον λόγο των δυνάµεων συγκράτησης προς τις δυνάµεις ολίσθησης (Xρηστάρας et al, 2004): 121

124 FS = Fσυγκράτησης Fολίσθησης = Βσυνβεφφ+Rηµα Βηµβ Υπολογισµός ευστάθειας αντιπροσωπευτικής βραχοσφήνας η οποία υποστηρίζεται µε τοποθέτηση αγκυρίων Έστω η περίπτωση της βραχοσφήνας Α/Α 6, του αριστερού κλάδου της σήραγγας ΙΙ (Εικ. 7.18) (Κεφ.ΙΙ, Πίνακας 6.3). Τα γεωµετρικά χαρακτηριστικά που χρησιµοποιούνται για τον υπολογισµό του συντελεστή ασφαλείας είναι: Eπιφάνεια εφαρµογής εκτοξευόµενου σκυροδέµατος = 4,6m 2. Όγκος βραχοσφήνας (m 3 ) = επιφάνεια εφαρµογής εκτοξευόµενου σκυροδέµατος (m 2 ) * Ύψος βραχοσφήνας (m) = 4,6 * 3,67 = 16,9m 3 Βάρος βραχοσφήνας = 46tn Γωνία του επιπέδου ολίσθησης β = 56 ο Η εφελκυστική αντοχή του αγκυρίου είναι 35tn/m. Στη δεδοµένη περίπτωση, η εφαρµογή 4 αγκυρίων µήκους 5m το καθένα αυξάνει την εφελκυστική αντοχή των αγκυρίων: Εφελκύστική αντοχή των τεσσάρων αγκυρίων = εφελκυστική αντοχή αγκυρίου * µήκος αγκυρίου * τεµάχια αγκυρίων = 35*5*4 = 700tn Λαµβάνοντας υπ οψη και την φέρουσα ικανότητα της πλάκας συγκράτησης του αγκυρίου ίση µε 25tn, η συνολική εφελκυστική αντοχή R των αγκυρίων που χρησιµοποιείται στους υπολογισµούς είναι: R = εφελκυστική αντοχή των τεσσάρων αγκυρίων + (φέρουσα ικανότητα πλάκας συγκράτησης αγκυρίου * αριθµός πλακών) = (25*4) = 800tn Η γωνία του αγκυρίου ως προς το οριζόντιο επίπεδο καθορίζεται από τη σχέση: 122

125 ± γ = (90+φ-2β) / 2 Με δεδοµένη τιµή γωνίας τριβής περίπου 30 ο (φτωχή ποιότητα βραχοµάζας), η γωνία γ τοποθέτησης των αγκυρίων ως προς το οριζόντιο επίπεδο θα είναι 4 ο. Η γωνία α τοποθέτησης των αγκυρίων ως προς τον άξονα αναφοράς, κάθετο ως προς το επίπεδο ολίσθησης είναι: 90 ο 56 ο - 4 ο = 30 ο Έτσι, η συνολική δύναµη συγκράτησης είναι: F συγκράτησης = Βσυνβεφφ + Rηµα = 46συν56εφ ηµ4 = 65,1 Κατά ανάλογο τρόπο, η συνολική δύναµη ολίσθησης είναι: F ολίσθησης = Βηµβ = 46ηµ56 = 35,4 Ο συντελεστής ασφάλειας υπολογίζεται από τον λόγο των δυνάµεων συγκράτησης προς τις δυνάµεις ολίσθησης: FS = F συγκράτησης / F ολίσθησης = 65,1 / 35,4 = 1, Υπολογισµός συντελεστή ασφαλείας βραχοσφηνών οι οποίες υποστηρίζονται µε τοποθέτηση αγκυρίων και εφαρµογή εκτοξευόµενου σκυροδέµατος Επιφάνεια ολίσθησης R Q G Rηµα T Εκτοξευόµενο σκυρόδεµα Rσυνα β α Bσυνβ αγκύριο β B Bηµβ Εικ Ανάλυση δυνάµεων βραχοσφήνας η οποία υποστηρίζεται µε τοποθέτηση αγκυρίων και εκτοξευόµενου σκυροδέµατος 123

126 Σε βραχοσφήνα η οποία ολισθαίνει ως προς ένα επίπεδο ασυνέχειας Α το οποίο σχηµατίζει γωνία β µε το οριζόντιο επίπεδο, ασκούνται οι παρακάτω δυνάµεις (Εικ.7.19): Βάρος βραχοσφήνας Β. Το βάρος της βραχοσφήνας ασκείται κάθετα στο οριζόντιο επίπεδο µε φορά προς τη βάση της σήραγγας. Το βάρος αναλύεται, ως προς άξονες αναφοράς παράλληλα και κάθετα µε το επίπεδο ολίσθησης, σε δύο συνιστώσες: α) Σε διατµητική συνιστώσα Βηµβ που βρίσκεται σε επίπεδο παράλληλο µε το επίπεδο ολίσθησης και έχει φορά προς το εσωτερικό της σήραγγας βοηθώντας την ολίσθηση, β) Σε ορθή συνιστώσα Βσυνβ που βρίσκεται σε επίπεδο κάθετο προς το επίπεδο ολίσθησης, έχει φορά προς το εξωτερικό της σήραγγας. Τριβή Q. Η δύναµη της τριβής ασκείται προς όλες τις διευθύνσεις της σήραγγας και δρα µε τη συνιστώσα τριβής Τα παράλληλα στο επίπεδο ολίσθησης µε φορά προς το εξωτερικό της σήραγγας, αντίρροπα προς τη Βηµφ, επιδρώντας αρνητικά στις δυνάµεις ολίσθησης. Η τιµή της υπολογίζεται ίση προς: T = Βσυνβεφφ (φ = γωνία τριβής) Εφελκυστική αντοχή αγκυρίων R. Η εφελκυστική αντοχή των αγκυρίων εφαρµόζεται υπό γωνία α ως προς την επιφάνεια ολίσθησης µε φορά προς το εξωτερικό της διατοµής. Η εφελκυστική αντοχή αναλύεται σε δύο συνιστώσες: α) η συνιστώσα Rηµα βρίσκεται σε επίπεδο παράλληλο µε το επίπεδο ολίσθησης και έχει φορά προς το εξωτερικό της διατοµής αντιδρώντας στην ολίσθηση, β) η συνιστώσα Rσυνα βρίσκεται σε επίπεδο κάθετο προς το επίπεδο ολίσθησης, έχει φορά προς το εξωτερικό της διατοµής και λειτουργεί ως δύναµη συγκράτησης. ιατµητική αντοχή εκτοξευόµενου σκυροδέµατος G. Η διατµητική αντοχή του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος ασκείται παράλληλα στην επιφάνεια ολίσθησης µε φορά προς το εξωτερικό της σήραγγας, ενισχύοντας τις δυνάµεις συγκράτησης. Λαµβάνοντας υπόψη τη θέση και τη φορά των δυνάµεων που περιγράφτηκαν, οι δυνάµεις που είναι παράλληλες µε το επίπεδο ολίσθησης είναι υπεύθυνες για την κίνηση που επρόκειτο να συµβεί. Έτσι, η συνολική δύναµη συγκράτησης είναι: F συγκράτησης = Τ + Rηµα + G = Βσυνβεφφ + Rηµα + G Κατά ανάλογο τρόπο, η συνολική δύναµη ολίσθησης είναι: F ολίσθησης = Βηµβ Ο συντελεστής ασφαλείας υπολογίζεται από τον λόγο των δυνάµεων συγκράτησης προς τις δυνάµεις ολίσθησης: 124

127 FS = Fσυγκράτησης Fολίσθησης = Βσυνβεφφ+Rηµα+G Βηµβ Υπολογισµός συντελεστή ασφαλείας αντιπροσωπευτικής βραχοσφήνας η οποία υποστηρίζεται µε τοποθέτηση αγκυρίων και εφαρµογή εκτοξευόµενου σκυροδέµατος Επιφάνεια ολίσθησης Q G T Εκτοξευόµενο σκυρόδεµα R α Bσυνβ Rσυνα Rηµα αγκύριο β B Bηµβ Εικ Ανάλυση δυνάµεων βραχοσφήνας η οποία υποστηρίζεται µε τοποθέτηση αγκυρίων και εκτοξευόµενου σκυροδέµατος Έστω η περίπτωση της βραχοσφήνας Α/Α 46, του δεξιού κλάδου της σήραγγας Ι (Πίνακας 6.1-Κεφάλαιο ΙΙ) που τοποθετείται προς την βάση της σήραγγας. Τα γεωµετρικά χαρακτηριστικά που χρησιµοποιούνται για τον υπολογισµό του συντελεστή ασφαλείας είναι: Eπιφάνεια εφαρµογής εκτοξευόµενου σκυροδέµατος = 10,9m 2. Όγκος βραχοσφήνας (m 3 ) = επιφάνεια εφαρµογής εκτοξευόµενου σκυροδέµατος (m 2 ) * Ύψος βραχοσφήνας (m) = 10,9 * 5,31 = 57,88m 3 Βάρος βραχοσφήνας = 241tn Γωνία του επιπέδου ολίσθησης β = 62 ο 125

128 Έστω ότι η γωνία της εφαπτοµένης της διατοµής στο σηµείο ολίσθησης είναι 38 ο, τότε η γωνία ε που σχηµατίζεται από το επίπεδο ολίσθησης και την εφαπτοµένη της διατοµής στο σηµείο ολίσθησης θα είναι 27 ο (Εικ. 7.16). Αν η διατµητική αντοχή του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος είναι 200tn/m 2, λαµβάνοντας υπόψη ότι το πάχος εφαρµογής του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος στην περίπτωσής µας είναι 10cm, η διατµητική αντοχή (κάθετη στην εφαπτοµένη της διατοµής) είναι: ιατµητική αντοχή = διατµητική αντοχή εκτοξευόµενου σκυροδέµατος (tn/m 2 ) * πάχος εκτοξευόµενου σκυροδέµατος (m) = 200*0,1 = 20tn/m 2 Σε όλη την επιφάνεια εφαρµογής του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος η διατµητική αντοχή είναι: ιατµητική αντοχή (tn/m 2 ) * επιφάνεια εφαρµογής εκτοξευόµενου σκυροδέµατος (m 2 ) = 20 * 10,9 = 218tn Η διατµητική αντοχή G που ασκείται στην επιφάνεια ολίσθησης είναι: G = 218 /συνε = 218 / συν27 = 244,67tn Η εφελκυστική αντοχή του αγκυρίου είναι 35tn/m. Στη δεδοµένη περίπτωση, η εφαρµογή 10 αγκυρίων µήκους 5m το καθένα αυξάνει την εφελκυστική αντοχή των αγκυρίων: Εφελκυστική αντοχή των δέκα αγκυρίων = εφελκυστική αντοχή αγκυρίου * µήκος αγκυρίου * τεµάχια αγκυρίων = 35*5*10 = 1750tn Λαµβάνοντας υπ οψη και την φέρουσα ικανότητα της πλάκας συγκράτησης του αγκυρίου ίση µε 25tn, η συνολική εφελκυστική αντοχή R των αγκυρίων που χρησιµοποιείται στους υπολογισµούς είναι: R = εφελκυστική αντοχή των δέκα αγκυρίων + (φέρουσα ικανότητα πλάκας συγκράτησης αγκυρίου * αριθµός πλακών) = (25*10) = 2000tn Η γωνία του αγκυρίου ως προς το οριζόντιο επίπεδο καθορίζεται από τη σχέση: 126

129 ± γ = (90+φ-2β) / 2 Με δεδοµένη τιµή γωνίας τριβής περίπου 35 ο (φτωχή ποιότητα βραχοµάζας), η γωνία γ τοποθέτησης των αγκυρίων ως προς το οριζόντιο επίπεδο θα είναι 0,5 ο. Η γωνία α τοποθέτησης των αγκυρίων ως προς τον άξονα αναφοράς, κάθετο ως προς το επίπεδο ολίσθησης είναι: 90 ο 62 ο 0,5 ο = 27,5 ο Έτσι, η συνολική δύναµη συγκράτησης είναι: F συγκράτησης = Βσυνβεφφ + Rηµα + G = 241συν62εφ ηµ27, ,67 = 1165 Κατά ανάλογο τρόπο, η συνολική δύναµη ολίσθησης είναι: F ολίσθησης = Βηµβ = 241ηµ62 = 199,3 Ο συντελεστής ασφαλείας υπολογίζεται από τον λόγο των δυνάµεων συγκράτησης προς τις δυνάµεις ολίσθησης: FS = F συγκράτησης / F ολίσθησης = 1165 / 199,3 = 5,

130 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΙΙ ΣΥΛΛΟΓΗ ΚΑΙ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ Ε ΟΜΕΝΩΝ 128

131 1. ΓΕΩΛΟΓΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΗΣ ΘΕΣΗΣ ΤΩΝ ΣΗΡΑΓΓΩΝ ΑΣΠΡΟΒΑΛΤΑΣ Η περιοχή της θέσης των σηράγγων χαρακτηρίζεται από έντονο ανάγλυφο και διαµορφώνεται από µισγάγγειες ρεµάτων και ράχες αξονικής διεύθυνσης ΒΒ -ΝΝΑ (Εικ.1.1). Ο λόφος «Κιούγκι» από τον οποίο διέρχεται η σήραγγα Ι έχει διεύθυνση κατά τον επιµήκη άξονα Β-Ν και διαχωρίζεται από την υπόλοιπη ορεινή µάζα από Εικόνα 1.1. Περιοχή σηράγγων Ασπροβάλτας δύο ρεµατιές, δυτικά και ανατολικά. Το µέγιστο ύψος των υπερκειµένων σχηµατισµών της σήραγγας Ι για τον αριστερό κλάδο είναι 63m και για το δεξιό κλάδο είναι 57m, ενώ της σήραγγας ΙΙ είναι 32m περίπου. Οι σήραγγες Ασπροβάλτας διέρχονται από σχηµατισµούς γνευσίων, µαρµάρων και αµφιβολιτών. Ο σχηµατισµός των γνευσίων είναι πολύ κερµατισµένος και τεκτονισµένος µε πλήθος ρηγµάτων και διακλάσεων. Η σχιστότητά του ποικίλει στις διάφορες θέσεις. Αλλού είναι έντονα σχιστοποιηµένος, µε εναλλαγές µελανοκρατικών και λευκοκρατικών στρωµάτων, σε άλλες θέσεις δεν εµφανίζεται σχιστότητα, ενώ σε άλλες θέσεις είναι λεπτοστρωµατώδης µε έντονο αποχωρισµό ως προς το επίπεδο της σχιστότητας και πτυχωµένος. Ο βαθµός αποσάθρωσης του γνευσίου µεταβάλλεται τοπικά, ενώ παρατηρούνται και θέσεις πλήρως εξαλλοιωµένου και αποσαθρωµένου υλικού. Ο σχηµατισµός των µαρµάρων αποτελείται από όγκους κερµατισµένων µαρµάρων σε τεκτονική επαφή µε το γνεύσιο. Τα µάρµαρα είναι λιγότερο αποσαθρωµένα από τους γνευσίους χωρίς ενδείξεις εξαλλοίωσης. Οι επαφές µαρµάρων-γνευσίων είναι αποσαθρωµένες και καλύπτονται µε αργιλοαµµώδες υλικό που προέρχεται από την αποσάθρωση του γνευσίου, κατά την κίνηση των νερών µέσα στις ασυνέχειες. Ο σχηµατισµός του αµφιβολίτη παρατηρείται κυρίως στην έξοδο της δεύτερης σήραγγας. Η σκληρότητά του είναι πιο αυξηµένη σε σύγκριση µε τους δύο προαναφερθέντες σχηµατισµούς. Επίσης, ο σχηµατισµός αυτός είναι λιγότερο κερµατισµένος και αποσαθρωµένος από τους γνευσίους και τα µάρµαρα. Πηγµατιτικές και απλιτικές διεισδύσεις εκτείνονται σ όλο το µήκος διάνοιξης. Το πάχος των διεισδύσεων δεν ξεπερνά το ένα µέτρο. 129

132 2. ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ ΚΑΤΑ ΤΗ ΙΑΝΟΙΞΗ ΤΩΝ ΣΗΡΑΓΓΩΝ ΑΣΠΡΟΒΑΛΤΑΣ Οι εργασίες εκσκαφής και προσωρινής υποστήριξης των σηράγγων πραγµατοποιήθηκαν υπό την επίβλεψη και καθοδήγηση της συγγραφέως στα πλαίσια εργασιακής σχέσης µε την εταιρία κατασκευής των σηράγγων. Όλα τα στοιχεία µετρήσεις, εργαστηριακά πειράµατα που αναφέρονται στην παρούσα διατριβή, έγιναν µε πρωτοβουλία της συγγραφέως και χρησιµοποιήθηκαν όχι µόνο σε θεωρητικό επίπεδο για τη συγγραφή της παρούσας διατριβής, αλλά και σε πρακτικό επίπεδο για την κατασκευή των σηράγγων. Κατά την εκσκαφή των σηράγγων Ασπροβάλτας πραγµατοποιήθηκε ποιοτική ταξινόµηση της βραχοµάζας µε τις µεθόδους RMR, GSI, Q- System, σε κάθε βήµα εκσκαφής. Σύµφωνα µε τις εκτιµήσεις µας, κατά την εκσκαφή του δεξιού κλάδου της σήραγγας Ι η ποιότητα της βραχοµάζας στα πρώτα µέτρα διάνοιξης από την πλευρά της εισόδου (ΧΘ.10+23,41 Χ.Θ.10+64,66) χαρακτηρίζεται πολύ φτωχή σύµφωνα µε την ταξινόµηση RMR (RMR=16, κατηγορία V, GSI=15-40) και πάρα πολύ φτωχή σύµφωνα µε την ταξινόµηση Q (Q= ). Το µεγάλο εύρος της τιµής GSI οφείλεται στη µεταβολή της δοµής της βραχοµάζας και στον αριθµό των κύριων οικογενειών ασυνεχειών (τρεις, τέσσερις ή πέντε οικογένειες ασυνεχειών). Τα τοιχώµατα των διακλάσεων είναι αποσαθρωµένα σε απόσταση µικρότερη από 0,06m. Από τη Χ.Θ.10+66,16 έως τη Χ.Θ ,80, οι αποστάσεις των διακλάσεων αυξάνονται 0,2-0,06m, η αποσάθρωση µειώνεται, η ποιότητα της βραχοµάζας βελτιώνεται και χαρακτηρίζεται φτωχή σύµφωνα µε την ταξινόµηση RMR (RMR=20-28, κατηγορία IV, GSI=29-34) και πολύ φτωχή σύµφωνα µε την ταξινόµηση Q (Q= ). Η δοµή της βραχοµάζας χαρακτηρίζεται από τέσσερις και πέντε κύριες οικογένειες ασυνεχειών, ενώ σε πολλές θέσεις η βραχοµάζα είναι πτυχωµένη. Από τη Χ.Θ ,50 έως τη Χ.Θ ,26 αν και δεν παρατηρείται αύξηση της αποσάθρωσης, η ποιότητα της βραχοµάζας επιδεινώνεται εξαιτίας της αύξησης του κερµατισµού που προκαλεί η µείωση της απόστασης των διακλάσεων. Η βραχοµάζα χαρακτηρίζεται πολύ φτωχή σύµφωνα µε την ταξινόµηση RMR (RMR=12, κατηγορία V, GSI=13-39) και πάρα πολύ φτωχή έως εξαιρετικά φτωχή σύµφωνα µε την ταξινόµηση Q (Q= ). Το µεγάλο εύρος της τιµής GSI οφείλεται στη µεταβολή της δοµής της βραχοµάζας και στον αριθµό των κύριων οικογενειών ασυνεχειών (τρεις, τέσσερις ή πέντε οικογένειες ασυνεχειών). Σε κάποιες θέσεις παρατηρήθηκαν και θέσεις αποδιοργανωµένης βραχοµάζας. Από τη Χ.Θ ,24 έως τη Χ.Θ ,98 η αύξηση της αντοχής της βραχοµάζας βελτιώνει την ποιότητά της και την καθιστά φτωχή σύµφωνα µε την ταξινόµηση RMR (RMR=21-24, κατηγορία IV, GSI=14-43) και φτωχή έως πάρα πολύ φτωχή σύµφωνα µε την ταξινόµηση Q (Q= ). Το µεγάλο εύρος της τιµής GSI οφείλεται στη µεταβολή της δοµής της βραχοµάζας και στον αριθµό των κύριων οικογενειών ασυνεχειών (τρεις, τέσσερις ή πέντε οικογένειες ασυνεχειών). Σε κάποιες θέσεις παρατηρήθηκαν και θέσεις αποδιοργανωµένης βραχοµάζας. Στο διάστηµα των δέκα περίπου µέτρων εκσκαφής από Χ.Θ ,12 έως Χ.Θ ,98, η αύξηση της αποσάθρωσης που παρατηρείται στα τοιχώµατα των διακλάσεων και η υγρασία επιδεινώνουν την ποιότητα της βραχοµάζας. Η επιδείνωση αυτή είναι εµφανής στη µεταβολή του χαρακτηρισµού της βραχοµάζας σύµφωνα µε την ταξινόµηση RMR, όπου η βραχοµάζα χαρακτηρίζεται πολύ φτωχή και ταξινοµείται στην κατηγορία V (RMR=14). Τέλος, στα τελευταία µέτρα της σήραγγας η ποιότητα βελτιώνεται ξανά 130

133 λόγω της µείωσης του πάχους του υλικού πλήρωσης των διακλάσεων. Η βραχοµάζα χαρακτηρίζεται φτωχή σύµφωνα µε την ταξινόµηση RMR (RMR=25-27, κατηγορία IV, GSI=26-43) και πολύ φτωχή σύµφωνα µε την ταξινόµηση Q (Q= ). Το µεγάλο εύρος της τιµής GSI οφείλεται στη µεταβολή της δοµής της βραχοµάζας και στον αριθµό των κύριων οικογενειών ασυνεχειών (τρεις, τέσσερις ή πέντε οικογένειες ασυνεχειών). Σε κάποιες θέσεις παρατηρήθηκαν και θέσεις αποδιοργανωµένης βραχοµάζας. Στα τελευταία µέτρα εκσκαφής, η µείωση του συντελεστή τραχύτητας των τοιχωµάτων των διακλάσεων J r µεταβάλλει τον χαρακτηρισµό της βραχοµάζας σύµφωνα µε το σύστηµα Q καθιστώντας τη βραχοµάζα πάρα πολύ φτωχή (Q=0.067) (Πίνακες 2.1 και 2.4). Η ποιότητα της βραχοµάζας στα πρώτα µέτρα διάνοιξης από την πλευρά της εισόδου (Χ.Θ.10+19,59 Χ.Θ.10+62,4), κατά την εκσκαφή του αριστερού κλάδου της σήραγγας Ι, χαρακτηρίζεται φτωχή σύµφωνα µε την ταξινόµηση RMR (RMR=20-34, κατηγορία IV, GSI=34-37). Η δοµή της βραχοµάζας χαρακτηρίζεται από τέσσερις οικογένειες ασυνεχειών. Όσον αφορά την ταξινόµηση της βραχοµάζας σύµφωνα µε το σύστηµα Q, η µεταβολή της τραχύτητας των διακλάσεων και της αποσάθρωσης στα τοιχώµατά τους έχει ως αποτέλεσµα τη µεταβολή της ποιότητας από πολύ φτωχή (Q=0.147) έως φτωχή (Q=1.244). Η αύξηση της αντοχής του βράχου και η µείωση του πάχους του υλικού πλήρωσης βελτίωσε σηµαντικά την ποιότητα στην περιοχή Χ.Θ Χ.Θ.10+66,34. H ποιότητα της βραχοµάζας χαρακτηρίζεται µέτρια (RMR=45, κατηγορία ΙΙΙ, GSI=32, Q=6.667). Η δοµή της βραχοµάζας είναι πτυχωµένη. Από Χ.Θ.10+68,45 µέχρι Χ.Θ.10+82,45, παρ όλο που τα τοιχώµατα των διακλάσεων ήταν πιο τραχεία σε σύγκριση µε τα προηγούµενα µέτρα διάνοιξης, η αύξηση του πάχους του υλικού πλήρωσης κατέστησε την ποιότητα της βραχοµάζας φτωχή (RMR=34, κατηγορία ΙΙΙ, GSI=31, Q=1.65). Η δοµή της βραχοµάζας χαρακτηρίζεται από τέσσερα συστήµατα ασυνεχειών και ελαφριά πτύχωση. Η µείωση της αντοχής, η αύξηση του κερµατισµού και της αποσάθρωσης µεταξύ Χ.Θ.10+84,30 και Χ.Θ ,45, επιδείνωσαν την ποιότητα της βραχοµάζας ακόµη περισσότερο. Η βραχοµάζα χαρακτηρίζεται πολύ φτωχή σύµφωνα µε την ταξινόµηση RMR (RMR=17, κατηγορία V, GSI=24) και πάρα πολύ φτωχή σύµφωνα µε την ταξινόµηση Q (Q=0.0333). Η δοµή της βραχοµάζας χαρακτηρίζεται από τέσσερα συστήµατα ασυνεχειών και ελαφριά πτύχωση. Κατά την προχώρηση της διάνοιξης (Χ.Θ ,18 Χ.Θ ,96), παρατηρήθηκε λείανση στα τοιχώµατα των διακλάσεων, γεγονός που επιδεινώνει την ποιότητα του βράχου. Εντούτοις, η µείωση του κερµατισµού είχε ως αποτέλεσµα τη βελτίωση της ποιότητας στο σύνολό της. Η βραχοµάζα χαρακτηρίζεται φτωχή σύµφωνα µε την ταξινόµηση RMR (RMR=25, κατηγορία IV, GSI=26) και πολύ φτωχή σύµφωνα µε την ταξινόµηση Q (Q=0.243). Η βραχοµάζα είναι πτυχωµένη. Η αύξηση του πάχους του υλικού πλήρωσης στην περιοχή Χ.Θ ,85 Χ.Θ ,95 κατέστησε τη βραχοµάζα πολύ φτωχή σύµφωνα µε την ταξινόµηση RMR (RMR=17, κατηγορία V, GSI=30) και πάρα πολύ φτωχή σύµφωνα µε την ταξινόµηση Q (Q=0.063). Η δοµή της βραχοµάζας χαρακτηρίζεται από τέσσερα συστήµατα ασυνεχειών. Στην περιοχή Χ.Θ ,55 Χ.Θ ,75, η µείωση του κερµατισµού και του πάχους του υλικού πλήρωσης βελτίωσε την ποιότητα της βραχοµάζας. Η βραχοµάζα χαρακτηρίζεται φτωχή σύµφωνα µε την ταξινόµηση RMR (RMR=24, κατηγορία IV, GSI=27). Η δοµή της βραχοµάζας χαρακτηρίζεται από τέσσερα συστήµατα ασυνεχειών και ελαφριά πτύχωση. Στην επόµενη περιοχή διάνοιξης (Χ.Θ ,25 Χ.Θ ,25), αν και δεν παρατηρήθηκε ουσιαστική µεταβολή των ποιοτικών χαρακτηριστικών της βραχοµάζας, η 131

134 δυσµενής επίδραση του προσανατολισµού των διακλάσεων στην ευστάθεια των τοιχωµάτων ήταν καταλυτική για την ταξινόµηση της ποιότητας του βράχου ως «πολύ φτωχή» (RMR=17, κατηγορία V, GSI=32). Η δοµή της βραχοµάζας χαρακτηρίζεται από τέσσερα συστήµατα ασυνεχειών. Από τη Χ.Θ ,7 έως τη Χ.Θ ,9 αυξάνεται η αντοχή, µειώνεται ο κερµατισµός και η βραχοµάζα αποκτά φτωχή ποιότητα (RMR=25, κατηγορία IV, GSI=34). Η δοµή της βραχοµάζας χαρακτηρίζεται από τέσσερα συστήµατα ασυνεχειών. Τέλος, στην έξοδο της σήραγγας (Χ.Θ ,00 Χ.Θ ,00) η ποιότητα επιδεινώνεται πάλι εξαιτίας της αύξησης του κερµατισµού και της αποσάθρωσης, µ αποτέλεσµα τη µείωση της αντοχής ακέραιου βράχου (RMR=14, κατηγορία IV, GSI=30). Η δοµή της βραχοµάζας χαρακτηρίζεται από τρία συστήµατα ασυνεχειών. Όσον αφορά την ταξινόµηση κατά το σύστηµα Q, η ποιότητα της βραχοµάζας είναι αµετάβλητη στα είκοσι µέτρα της εξόδου της σήραγγας, από Χ.Θ ,55 έως Χ.Θ και χαρακτηρίζεται «πολύ φτωχή» (Q= ) (Πίνακες 2.2 και 2.5). Η βραχοµάζα που παρατηρήθηκε στα πρώτα µέτρα (Χ.Θ ,82 Χ.Θ ,45) της σήραγγας ΙΙ χαρακτηρίστηκε «πολύ φτωχής ποιότητας» σύµφωνα µε την ταξινόµηση RMR (RMR=19, κατηγορία V, GSI=26) και πάρα πολύ φτωχή σύµφωνα µε την ταξινόµηση Q (Q=0.029). Η δοµή της βραχοµάζας χαρακτηρίζεται από τέσσερα συστήµατα ασυνεχειών και πτύχωση. Η απόσταση των διακλάσεων είναι µικρότερη από 0,06m, τα τοιχώµατα των ασυνεχειών είναι ελαφρά τραχεία και µέτρια αποσαθρωµένα µε µαλακό υλικό πλήρωσης πάχους 1-5mm. Αν και ο κερµατισµός και το πάχος του υλικού πλήρωσης αυξάνονται, και οι επιφάνειες των διακλάσεων γίνονται πιο ολισθηρές, στην περιοχή Χ.Θ ,45 Χ.Θ ,07 η βραχοµάζα ως ενιαίο σύνολο δεν παρουσιάζει επιδείνωση, αντιθέτως, παρουσιάζει βελτίωση και καθίσταται φτωχή σύµφωνα µε την ταξινόµηση RMR (RMR=21, κατηγορία IV, GSI=27). Η δοµή της βραχοµάζας χαρακτηρίζεται από τέσσερα συστήµατα ασυνεχειών. Η βελτίωση της ποιότητας σ αυτήν τη θέση οφείλεται στη µείωση της αποσάθρωσης των τοιχωµάτων των διακλάσεων. Η αύξηση της αποσάθρωσης και του κερµατισµού από Χ.Θ ,70 µέχρι Χ.Θ ,88, µειώνει την ποιότητα της βραχοµάζας. Η βραχοµάζα χαρακτηρίζεται πολύ φτωχή σύµφωνα µε την ταξινόµηση RMR (RMR=18, κατηγορία V, GSI=25). Η δοµή της βραχοµάζας χαρακτηρίζεται από τέσσερα συστήµατα ασυνεχειών και ελαφριά πτύχωση. Αν και, όπως αναφέρθηκε, υπάρχει µεταβολή στον χαρακτηρισµό της ποιότητας της βραχοµάζας σύµφωνα µε την ταξινόµηση RMR, από Χ.Θ ,45 έως Χ.Θ ,88, φαίνεται πως τα χαρακτηριστικά που επηρεάζουν τον χαρακτηρισµό της βραχοµάζας σύµφωνα µε το σύστηµα Q δεν µεταβάλλονται σηµαντικά. Έτσι, στο διάστηµα αυτό η ποιότητα της βραχοµάζας σύµφωνα µε το σύστηµα Q µένει αµετάβλητη και χαρακτηρίζεται πάρα πολύ φτωχή (Q= ). Στην περιοχή Χ.Θ ,88 Χ.Θ ,74 ο κερµατισµός µειώνεται και η τραχύτητα στα τοιχώµατα των ασυνεχειών αυξάνεται έτσι, ώστε η βραχοµάζα χαρακτηρίζεται πτωχή σύµφωνα µε την ταξινόµηση RMR (RMR=26, κατηγορία IV, GSI=38) και πολύ πτωχή σύµφωνα µε την ταξινόµηση Q (Q=1.333). Η δοµή της βραχοµάζας χαρακτηρίζεται από τέσσερα συστήµατα ασυνεχειών. Από Χ.Θ ,76 έως Χ.Θ ,20 η βραχοµάζα είναι πολύ φτωχή σύµφωνα µε την ταξινόµηση RMR (RMR=18, κατηγορία V, GSI=25) και πάρα πολύ φτωχή σύµφωνα µε την ταξινόµηση Q (Q=0.033) εξαιτίας της αύξησης του κερµατισµού, ενώ στα τελευταία µέτρα Χ.Θ ,22 Χ.Θ ,37 η µείωση του κερµατισµού και η απουσία µαλακού 132

135 υλικού πλήρωσης, βελτιώνουν την ποιότητα του βράχου. Η βραχοµάζα χαρακτηρίζεται φτωχή σύµφωνα µε την ταξινόµηση RMR (RMR=24, κατηγορία IV, GSI=28) και πολύ φτωχή σύµφωνα µε την ταξινόµηση Q (Q=0.13) (Πίνακες 2.3 και 2.6). Η δοµή της βραχοµάζας χαρακτηρίζεται από τέσσερα συστήµατα ασυνεχειών και ελαφριά πτύχωση. Γενικά, η ποιότητα της βραχοµάζας κατά τη διάνοιξη των σηράγγων διαµορφώνεται από εναλλαγές φτωχής και πολύ φτωχής ποιότητας. Οι εναλλαγές αυτές, κατά τη διάνοιξη του δεξιού κλάδου της σήραγγας Ι παρατηρούνται σε µέση απόσταση 35m. Οι εναλλαγές της ποιότητας της βραχοµάζας του αριστερού κλάδου της σήραγγας Ι είναι πιο συχνές σε σύγκριση µε το δεξιό κλάδο, σε µέση απόσταση 14m στην είσοδο, 5m στην έξοδο και µια µεγάλη περιοχή των 118m στο µέσο της σήραγγας, όπου η ποιότητα είναι πολύ φτωχή. Στο δεξιό κλάδο της σήραγγας ΙΙ διαχωρίζονται δύο περιοχές, η µία στην είσοδο της σήραγγας, η οποία καταλαµβάνει 66,63m και η άλλη στο µέσο περίπου της σήραγγας που καταλαµβάνει 118,86m, όπου η ποιότητα της βραχοµάζας είναι στη µία πολύ φτωχή και στη δεύτερη φτωχή. Στο υπόλοιπο µήκος της σήραγγας οι εναλλαγές ποιότητας είναι συχνές σε µέση απόσταση 12m. 133

136 Πίνακας 2.1. Ταξινόµηση ποιότητας βραχοµάζας σύµφωνα µε τις µεθόδους RMR, GSI κατά τη διάνοιξη του δεξιού κλάδου της σήραγγας Ι Ασπροβάλτας. Ποιοτική ταξινόµηση βραχοµάζας σύµφωνα µε τις µεθόδους RMR, GSI κατά τη διάνοιξη του δεξιού κλάδου της σήραγγας Ι Χ.Θ.-Χ.Θ. Αντοχή RQD(%) Απόσταση Συνέχεια ιαχωρισµός Υλικό πλήρωσης Υπόγειο E Τραχύτητα Αποσάθρωση RMRbas RMR d (Μpa) (m) (m) (mm) [µαλακό-σκληρό/πάχος(mm)] νερό (GPa) GSI E m (GPa) Κατηγορία 10+23, ,41 5*25 62 <0,06 >20 >5 ολισθηρές µ>5 αποσυνθεµένο µέτρια υγρό , ,18 V 10+40, ,41 5*25 12 <0,06 >20 >5 ολισθηρές µ>5 αποσυνθεµένο µέτρια υγρό , ,52 V 10+55, ,66 5*25 31 <0,06 >20 >5 ολισθηρές µ>5 αποσυνθεµένο µέτρια υγρό , ,18 V 10+66, ,00 5* ,2-0,06 >20 >5 ολισθηρές µ>5 πολύ µέτρια υγρό , ,54 IV 10+87, ,11 25* ,2-0,06 >20 >5 ολισθηρές µ>5 αποσυνθεµένο µέτρια υγρό , ,82 IV 10+90, ,10 25* ,2-0,06 >20 >5 ολισθηρές µ>5 µέτρια µέτρια υγρό , ,92 IV 10+94, ,80 25* ,2-0,06 >20 >5 ολισθηρές µ>5 µέτρια µέτρια υγρό , ,42 IV , ,202 5*25 37 <0,06 >20 >5 ολισθηρές µ>5 µέτρια µέτρια υγρό , ,06 V , ,05 5*25 12 <0,06 >20 >5 ολισθηρές µ>5 µέτρια µέτρια υγρό , ,03 V , ,05 5*25 37 <0,06 >20 >5 ολισθηρές µ>5 µέτρια µέτρια υγρό , ,06 V , ,26 5*25 12 <0,06 >20 >5 ολισθηρές µ>5 µέτρια µέτρια υγρό , ,46 V , ,30 25*50 12 <0,06 >20 >5 ολισθηρές µ>5 ελαφρά µέτρια υγρό , ,92 IV , ,23 25*50 12 <0,06 >20 >5 ολισθηρές µ>5 µέτρια µέτρια υγρό , ,77 IV , ,49 25*50 37 <0,06 >20 >5 ολισθηρές µ>5 µέτρια µέτρια υγρό , ,07 IV , ,56 50* <0,06 >20 >5 ολισθηρές µ>5 µέτρια µέτρια υγρό ,3 33 3,25 IV , ,98 50* <0,06 >20 >5 ολισθηρές µ>5 πολύ υγρό ,3 28 2,44 V , ,18 25*50 44 <0,06 >20 0,1-1 οµαλές µ<5 µέτρια µέτρια υγρό , ,57 IV , ,20 25*50 62 <0,06 >20 0,1-1 οµαλές µ<5 µέτρια µέτρια υγρό , ,07 IV , ,92 25*50 44 <0,06 >20 0,1-1 οµαλές µ<5 µέτρια µέτρια υγρό , ,04 IV , ,22 25*50 46 <0,06 >20 <0,1 ολισθηρές µ<5 πολύ µέτρια υγρό , ,53 IV 134

137 Πίνακας 2.2. Ταξινόµηση ποιότητας βραχοµάζας µε τις µεθόδους RMR, GSI κατά τη διάνοιξη του αριστερού κλάδου της σήραγγας Ι Ασπροβάλτας Ποιοτική ταξινόµηση βραχοµάζας µε τις µεθόδους RMR, GSI κατά τη διάνοιξη του αριστερού κλάδου της σήραγγας Ι Χ.Θ.-Χ.Θ. Αντοχή Απόσταση Συνέχεια ιαχωρισµός Υλικό πλήρωσης E RQD(%) Τραχύτητα Αποσάθρωση Υπόγειο νερό RMRbas RMR d (Μpa) (m) (m) (mm) [µαλακό-σκληρό/πάχος(mm)] (GPa) GSI E m (GPa) Κατηγορία 10+19, ,59 5*25 54 <0,06 >20 >5 οµαλές µ>5 αποσυνθεµένο µέτρια υγρό , ,54 ΙV 10+50, , ,2-0,06 10*20 1*5 ελαφρά τραχείες σ<5 ελαφρά µέτρια υγρό , ,88 ΙV 10+64, , ,06-0,2 10*20 0,1-1 ελαφρά τραχείες µ<5 ελαφρά µέτρια υγρό ,5 32 3,07 ΙΙΙ 10+68, , ,06-0,2 10*20 >5 τραχείες µ>5 ελαφρά υγρό , ,90 ΙV 10+84, , <0,06 10*20 1*5 ελαφρά τραχείες µ<5 µέτρια υγρό , ,36 V , , <0,06 10*20 1*5 ολισθηρές µ<5 µέτρια µέτρια υγρό , ,53 ΙV , , <0,06 10*20 >5 ολισθηρές µ>5 µέτρια µέτρια υγρό , ,92 V , , <0,06 10*20 1*5 ολισθηρές µ>5 µέτρια µέτρια υγρό ,3 27 1,62 IV , , <0,06 10*20 1*5 ολισθηρές µ<5 µέτρια µέτρια υγρό , ,16 V , , <0,06 10*20 1*5 ολισθηρές µ<5 µέτρια µέτρια υγρό , ,45 IV , , <0,06 10*20 1*5 ολισθηρές µ<5 αποσυνθεµένο µέτρια υγρό ,3 30 1,92 V Χ.Θ.-Χ.Θ. Πίνακας 2.3. Ταξινόµηση ποιότητας βραχοµάζας µε τις µεθόδους RMR και GSI κατά τη διάνοιξη του υπόγειου τµήµατος της σήραγγας ΙΙ Ασπροβάλτας Αντοχή (Μpa) RQD(%) Απόσταση (m) , ,45 25*50 36 <0,06 10*20 1*5 Ποιοτική ταξινόµηση βραχοµάζας κατά τη διάνοιξη του αριστερού κλάδου της σήραγγας ΙΙ Συνέχεια ιαχωρισµός Υλικό πλήρωσης Τραχύτητα (m) (mm) [µαλακό-σκληρό/πάχος(mm)] Αποσάθρωση Υπόγειο νερό RMRbas RMR ελαφρά τραχείες E d (GPa) GSI E m (GPa) Κατηγορία µ<5 µέτρια µέτρια υγρό , ,53 V , ,07 25*50 32 <0,06 10*20 >5 ολισθηρές µ>5 ελαφριά µέτρια υγρό , ,62 IV , ,88 25* ,2-0,06 3*10 >5 ολισθηρές µ>5 µέτρια µέτρια υγρό , ,44 V , ,74 25* ,2-0,06 3*10 >5 ελαφρά τραχείες µ>5 µέτρια µέτρια υγρό , ,05 IV , ,20 25*50 17 <0,06 3*10 >5 ελαφρά τραχείες µ>5 µέτρια µέτρια υγρό , ,44 V , ,37 25* ,2-0,06 10*20 >5 ολισθηρές σ>5 µέτρια µέτρια υγρό , ,71 IV 135

138 Πίνακας 2.4. Ταξινόµηση ποιότητας βραχοµάζας µε τη µέθοδο Q κατά τη διάνοιξη του δεξιού κλάδου της σήραγγας Ι Ασπροβάλτας Ποιοτική ταξινόµηση βραχοµάζας σύµφωνα µε τη µέθοδο Q κατά τη διάνοιξη του δεξιού κλάδου της σήραγγας Ι Χ.Θ.-Χ.Θ. Jn Jr Ja Jw SRF Q Κατηγορία 10+23, , ,089 Πάρα πολύ φτωχή 10+40, , ,03 Πάρα πολύ φτωχή 10+55, , ,5 0,089 Πάρα πολύ φτωχή 10+66, , ,5 0,148 Πολύ φτωχή 10+87, , ,5 0,194 Πολύ φτωχή 10+90, , ,389 Πολύ φτωχή 10+94, , ,556 Πολύ φτωχή , , ,052 Πάρα πολύ φτωχή , , ,011 Πάρα πολύ φτωχή , , ,031 Πάρα πολύ φτωχή , , ,009 Εξαιρετικά φτωχή , , ,25 0,089 Πάρα πολύ φτωχή , , ,011 Πάρα πολύ φτωχή , , ,049 Πάρα πολύ φτωχή , , ,324 Πολύ φτωχή , , ,66 2,5 0,061 Πάρα πολύ φτωχή , , ,25 0,333 Πολύ φτωχή , , ,25 0,444 Πολύ φτωχή , , ,25 0,2 Πολύ φτωχή , , , ,5 0,067 Πάρα πολύ φτωχή Πίνακας 2.5. Ταξινόµηση ποιότητας βραχοµάζας µε τη µέθοδο Q κατά τη διάνοιξη του αριστερού κλάδου της σήραγγας Ι Ασπροβάλτας Ποιοτική ταξινόµηση βραχοµάζας σύµφωνα µε τη µέθοδο Q κατά τη διάνοιξη του αριστερού κλάδου της σήραγγας Ι Χ.Θ.-Χ.Θ. Jn Jr Ja Jw SRF Q Κατηγορία 10+19, , ,147 Πολύ φτωχή 10+50, , , ,244 Φτωχή 10+64, , ,667 Μέτρια 10+68, , ,66 1 1,65 Φτωχή 10+84, , ,66 5 0,033 Πάρα πολύ φτωχή , ,96 9 0, ,243 Πολύ φτωχή , , ,063 Πάρα πολύ φτωχή , , ,5 0, ,167 Πολύ φτωχή , ,25 6 0, ,208 Πολύ φτωχή , ,9 6 0, ,417 Πολύ φτωχή , , , ,111 Πολύ φτωχή Πίνακας 2.6. Ταξινόµηση ποιότητας βραχοµάζας µε τη µέθοδο Q κατά τη διάνοιξη του υπόγειου τµήµατος της σήραγγας ΙΙ Ασπροβάλτας Ποιοτική ταξινόµηση βραχοµάζας σύµφωνα µε τη µέθοδο Q κατά τη διάνοιξη του αριστερού κλάδου της σήραγγας ΙΙ Χ.Θ.-Χ.Θ. Jn Jr Ja Jw SRF Q Κατηγορία , , , ,029 Πάρα πολύ φτωχή , , , ,063 Πάρα πολύ φτωχή , , , ,028 Πάρα πολύ φτωχή , , ,5 1,333 Πολύ φτωχή , , ,033 Πάρα πολύ φτωχή , , , ,5 0,13 Πολύ φτωχή 136

139 2.1. Ποιοτικά στοιχεία βραχοµάζας Για την εύρεση της παραµέτρου της αντοχής του ακέραιου βράχου που χρησιµοποιήθηκε στην ταξινόµηση ποιότητας βραχοµάζας κατά RMR πραγµατοποιήθηκαν, µε πρωτοβουλία της συγγραφέως, δοκιµές σηµειακής φόρτισης σε αντιπροσωπευτικά δείγµατα βράχου κατά την εκσκαφή των σηράγγων. Από τις δοκιµές σηµειακής φόρτισης (Takakura & Ho, 2001) που πραγµατοποιήθηκαν σε δείγµατα γνευσίου, µαρµάρου και πηγµατίτη, φαίνεται πως η µονοξονική αντοχή του γνευσίου ποικίλει από 13Μpa έως 27Μpa, η µοναξονική αντοχή του υγιούς µαρµάρου είναι περίπου 98Mpa, του εξαλλοιωµένου µαρµάρου 19Μpa, και του πηγµατίτη 15Μpa. Σε ρηξιγενείς ζώνες, η αντοχή του γνευσίου µειώνεται µέχρι και 4Mpa (Πίνακας 2.7). Ανάλογα µε το ποσοστό του κάθε σχηµατισµού στο υλικό εξόρυξης του µετώπου, χρησιµοποιήθηκαν οι παραπάνω τιµές αντοχής για την ταξινόµηση της βραχοµάζας. Ο υπολογισµός της µοναξονικής αντοχής πραγµατοποιήθηκε έµµεσα µε τη βοήθεια φορητής συσκευής και τη βοήθεια του δείκτη αντοχής σηµειακής φόρτισης (Χρηστάρας, 2002). Τα δοκίµια που χρησιµοποιήθηκαν ήταν τεµάχια ακανόνιστου σχήµατος. Ο λόγος ύψους προς πλάτος των δοκιµίων ήταν µεταξύ 0,3 και 1. Οι διαστάσεις των δοκιµίων µετρήθηκαν µε ακρίβεια και υπολογίστηκε η ισοδύναµη διάµετρος πυρήνα, D e. Στην περίπτωση των δοκιµίων που εξετάστηκαν, η ισοδύναµη διάµετρος πυρήνα αντιστοιχεί µε το ύψος των δοκιµίων. Κατά την πραγµατοποίηση της δοκιµής, το δοκίµιο τοποθετήθηκε στη συσκευή σηµειακής φόρτισης, έτσι ώστε η φόρτιση να ασκείται κάθετα στο επίπεδο της σχιστότητας, και φορτίστηκε µέχρι τη στιγµή της θραύσης του. Η φόρτιση πραγµατοποιήθηκε µε αργό ρυθµό. Στο τέλος κάθε δοκιµής λήφθηκε το φορτίο που προκάλεσε τη θραύση. Ο λόγος του φορτίου θραύσης P προς το τετράγωνο της συγκεκριµένης σταθερής ισοδύναµης διαµέτρου του δοκιµίου D e αντιστοιχεί µε το δείκτη σηµειακής φόρτισης I s για τη συγκεκριµένη διάµετρο. Ι s = P / D e 2 Ο δείκτης αντοχής σηµειακής φόρτισης για ισοδύναµη διάµετρο 50mm (Ι s(50) ), που χρησιµοποιείται για τον υπολογισµό της µοναξονική αντοχής, υπολογίζεται πολλαπλασιάζοντας το δείκτη Ι s µε έναν συντελεστή διόρθωσης F, που εξαρτάται από τη συγκεκριµένη σταθερή ισοδύναµη διάµετρο D e : F = (D e / 50) 0.45 Η µοναξονική αντοχή σ c του πετρώµατος υπολογίζεται σε συνάρτηση µε το δείκτη σηµειακής φόρτισης για ισοδύναµη διάµετρο 50mm (Ι s(50) ): όπου: σ c = Κ* Ι s(50) 137

140 Κ = συντελεστής που διαφέρει ανάλογα µε το είδος του πετρώµατος. Συνήθως παίρνει τιµές µεταξύ 20 και 24. Στην παρούσα δειγµατοληψία χρησιµοποιήθηκε η τιµή 24. Η σχέση µεταξύ του δείκτη σηµειακής φόρτισης Ι s και του εφαπτόµενου µέτρου ελαστικότητας Ε t δίνεται από τη σχέση: Ε t = (0588 Ι s + 0,084)*10 4 Πίνακας 2.7. Αποτελέσµατα δοκιµών σηµειακής φόρτισης Πετρογραφική περιγραφή είκτης σηµειακής Εφαπτόµενο ιάµετρος Μήκος Φορτίο Μοναξονική φόρτισης µέτρο δοκιµίου δοκιµίου θραύσης αντοχή Ι (mm) (mm) P (KN) Ι s (MPa) s(50) ελαστικότητας σ c (ΜPa) (MPa) Ε t (GPa) Πολύ αποσαθρωµένος πηγµατίτης ,463 0,643 15,421 4,62 Μετρίως αποσαθρωµένος βιοτιτικός γνεύσιος ,792 1,052 25,249 7,02 Πολύ οξειδωµένος γνεύσιος ,450 0,555 13,320 4,1 Αρκετά οξειδωµένος γνεύσιος ,938 1,158 27,787 7,65 Γνεύσιος θόλου ,996 1,342 34,358 8,73 Γνεύσιος στη θέση ρήγµατος ,189 0,286 6,875 2,52 Υγιές µάρµαρο ,14 4,11 98,637 25,01 Εξαλλοιωµένο µάρµαρο ,617 0,804 19,303 5,57 Συγκρίνοντας τη µεταβολή της αντοχής του ακέραιου βράχου µε τη µεταβολή της ποιότητας της βραχοµάζας κατά µήκος της διάνοιξης, φαίνεται πως η αντοχή του ακέραιου βράχου δεν είναι πάντοτε ανάλογη µε την ποιότητα της βραχοµάζας. Στον αριστερό κλάδο της σήραγγας Ι, από τη Χ.Θ.10+84,30 έως τη Χ.Θ ,25 παρατηρούνται εναλλαγές στην ποιότητα της βραχοµάζας ενώ, η αντοχή ακέραιου βράχου είναι σταθερή 25-50Mpa. Το φαινόµενο αυτό παρατηρείται έντονο στον δεξιό κλάδο της σήραγγας Ι από τη Χ.Θ ,95 έως τη Χ.Θ ,98 όπου παρά το γεγονός ότι η αντοχή ακέραιου βράχου είναι υψηλή Mpa, η ποιότητα της βραχοµάζας είναι φτωχή και πολύ φτωχή. Σ όλο το µήκος του αριστερού κλάδου της σήραγγας ΙΙ η αντοχή ακέραιου βράχου είναι σταθερή 25-50Μpa. Παρ όλα αυτά, η ποιότητα της βραχοµάζας µεταβάλλεται µε το µήκος. Η ποιότητα βράχου RQD υπολογίστηκε από την απόσταση των ασυνεχειών σε µήκος 1m σε διάφορες θέσεις του µετώπου, µε τη βοήθεια της σχέσης: RQD% = 115-3,3J V (Palmstrom, 1982). Έγινε προσπάθεια από τη συγγραφέα, η ποιότητα βράχου RQD που χρησιµοποιήθηκε στις ταξινοµήσεις να είναι όσο το δύνατόν πιο αντιπροσωπευτική για τη βραχοµάζα του µετώπου εκσκαφής. Συγκρίνοντας τη µεταβολή της ποιότητας βράχου RQD µε τη µεταβολή της ποιότητας της βραχοµάζας κατά µήκος της διάνοιξης, φαίνεται πως η ποιότητα βράχου RQD δεν είναι πάντοτε ανάλογη της ποιότητας της βραχοµάζας. Στον δεξιό κλάδο της σήραγγας Ι, στις θέσεις που η ποιότητα της βραχοµάζας είναι σταθερή, η ποιότητα βράχου RQD µεταβάλλεται αισθητά. Τέτοιες θέσεις παρατηρούνται στην αρχή της σήραγγας από Χ.Θ.10+23,41 έως Χ.Θ.10+64,66, όπου η ποιότητα βράχου RQD στην αρχή του τµήµατος είναι 62%, στο µέσο µειώνεται στο 12% µέχρι να ξαναυξηθεί στο 31%, ενώ η βραχοµάζα είναι σταθερά πολύ φτωχή. Επίσης, στην ίδια σήραγγα από Χ.Θ ,05 138

141 έως τη Χ.Θ ,26, όπου η ποιότητα βραχοµάζας ταξινοµείται στην κατηγορία V, η ποιότητα βράχου RQD στην αρχή του τµήµατος είναι πολύ χαµηλός περίπου 12%, στο µέσο αυξάνεται περίπου 37% για να ξαναµειωθεί στο τέλος του τµήµατος µέχρι 12% περίπου. Τέλος, στην ίδια σήραγγα, από Χ.Θ ,24 έως Χ.Θ ,56 όπου η βραχοµάζα είναι φτωχή (κατηγορία ΙV), η ποιότητα βράχου RQD αυξάνεται από 12% έως 37%. Οι αποστάσεις των ασυνεχειών που µετρήθηκαν κατά την εκσκαφή των σηράγγων δεν ξεπερνούν τα 20cm. Ο γνεύσιος που συναντάται στην πρώτη σήραγγα είναι έντονα σχιστοποιηµένος, µ αποτέλεσµα η σχιστότητά του να υπερισχύει των διακλάσεων δηµιουργώντας µικρού ή µεγάλου εύρους ολισθήσεις ως προς το επίπεδό της. Στην ταξινόµηση, το φαινόµενο αυτό περιγράφεται στην κατάσταση των ασυνεχειών, ως αδιαίρετο µήκος άνω των 10m. Στη σήραγγα ΙΙ, ο γνεύσιος είναι λιγότερο σχιστοποιηµένος συγκριτικά µε τον γνεύσιο που συναντάται στη σήραγγα Ι και διακόπτεται από διακλάσεις µήκους 3m έως 10m. Οι επιφάνειες των ασυνεχειών είναι κατά κανόνα ελαφρά τραχείες. Η σήραγγα Ι, που διέρχεται από περιοχή έντονης τεκτονικής δοµής µε πλήθος ρηγµάτων και ρηξιγενών ζωνών, χαρακτηρίζεται από ολισθηρές και λείες επιφάνειες ασυνεχειών στις περιοχές των ρηγµάτων. Η σήραγγα ΙΙ, που διέρχεται από λιγότερο τεκτονισµένο περιβάλλον συγκριτικά µε τη σήραγγα Ι, χαρακτηρίζεται κυρίως από ελαφρά τραχείες επιφάνειες ασυνεχειών και µόνο σε δύο περιοχές (Χ.Θ ,45-Χ.Θ ,88 και Χ.Θ ,22-Χ.Θ ,37), όπου παρατηρούνται µικρού εύρους ζώνες ρηγµάτων, οι επιφάνειες των ασυνεχειών είναι ολισθηρές. Το υλικό πλήρωσης των ασυνεχειών είναι συνήθως χαλαρό, αµµώδους κοκκοµετρικής σύστασης που προέρχεται από την αποσάθρωση των γνευσίων, είτε πηγµατιτικό, στις περιπτώσεις των πηγµατιτικών διεισδύσεων. Η αποσάθρωση προς τις εξόδους των σηράγγων είναι υψηλή ενώ, προς τη µέση µειώνεται. Η παρουσία φυτικής γης προς τις εξόδους των σηράγγων και το µικρό ύψος υπερκειµένων, ευνοούν την κατείσδυση των νερών και ενισχύουν την αποσάθρωση των πετρωµάτων στις εισόδους. Συνήθως, οι σχηµατισµοί στο εσωτερικό των σηράγγων είναι µέτρια αποσαθρωµένοι, ενώ υπάρχουν και υγιείς περιοχές µε ελαφρά αποσάθρωση. Η βραχοµάζα βρίσκεται σε ύφυγρη κατάσταση εξαιτίας της κατακράτησης και διέλευσης δια µέσω των τεκτονικών στοιχείων του νερού της κατείσδυσης. Σε ρηξιγενείς θέσεις διευκολύνεται η κίνηση του νερού και παρατηρούνται θέσεις µε αυξηµένη παρουσία νερού (υγρή βραχοµάζα). Συνοψίζοντας, σύµφωνα µε την αναλυτική περιγραφή της βραχοµάζας κατά τη διάνοιξη των σηράγγων, η ποιότητά της είναι φτωχή. Παρατηρούνται όµως, και θέσεις καλύτερης ποιότητας κατά την εκσκαφή της σήραγγας Ι στον δεξιό κλάδο από Χ.Θ.10+90,31 έως Χ.Θ ,80 και στον αριστερό κλάδο από Χ.Θ.10+50,09 έως Χ.Θ.10+82,45. Ο πολύ δυσµενής και δυσµενής για την ευστάθεια της σήραγγας προσανατολισµός των τεκτονικών στοιχείων, διακρίνεται απ την παρουσία ασυνεχειών: i) µε διεύθυνση κάθετη στο άξονα της σήραγγας και γωνία κλίσης µεγαλύτερη από 45 ο, ii) µε διεύθυνση παράλληλη στον άξονα στην σήραγγας και γωνία κλίσης µικρότερη από 45 ο µε κλίση αντίθετη µε την φορά της εκσκαφής, iii) µε πολύ µικρές κλίσεις κάτω των 20 ο, προσανατολισµός πολύ δυσµενής και δυσµενής για την ευστάθεια της σήραγγας, που µειώνει την ποιότητα της βραχοµάζας καθιστώντας αυτήν πολύ φτωχή και φτωχή (Πίνακες 2.1, 2.2 και 2.3). 139

142 3. ΕΚΣΚΑΦΗ ΤΩΝ ΣΗΡΑΓΓΩΝ ΑΣΠΡΟΒΑΛΤΑΣ 3.1. Τρόπος εκσκαφής Η επιλογή της µεθόδου διάνοιξης των σηράγγων πραγµατοποιήθηκε σύµφωνα µε τα γεωτεχνικά χαρακτηριστικά των υπό όρυξη γεωλογικών σχηµατισµών, τις υφιστάµενες επί τόπου συνθήκες του έργου, την εµπειρία του εργατοτεχνικού προσωπικού και τα λειτουργικά και κατασκευαστικά χαρακτηριστικά της σήραγγας. Η ποικιλοµορφία της ποιότητας της βραχοµάζας εξαιτίας της εναλλαγής των γεωλογικών σχηµατισµών απαίτησε προσεκτική και σωστή επιλογή του τρόπου εκσκαφής ώστε να αποφευχθούν αστοχίες που θα είχαν ως αποτέλεσµα την πιθανή πρόκληση ατυχηµάτων και την καθυστέρηση των εργασιών. Γι αυτόν το λόγο, η µεθοδολογία του τρόπου εκσκαφής δεν ήταν ενιαία σ όλο το µήκος της διάνοιξης, αλλά προσαρµόστηκε κάθε φορά στις υπάρχουσες γεωτεχνικές συνθήκες, σύµφωνα µε τις προτάσεις της συγγραφέως. Ο έντονος τεκτονισµός της περιοχής που είχε ως αποτέλεσµα τη διακοπή της συνέχειας των γεωλογικών σχηµατισµών από πλήθος ρηγµάτων και διακλάσεων επέβαλε την τµηµατική εκσκαφή ώστε να µειωθεί το µέγιστο ύψος της διατοµής σε όρια ευστάθειας και ασφαλούς εργασίας. Η εκσκαφή πραγµατοποιήθηκε σε δύο φάσεις. Το µέγιστο ύψος της άνω ηµιδιατοµής (Α φάση) ήταν περίπου 6,50m και της κάτω ηµιδιατοµής (Β φάση) περίπου 4m. Η προχώρηση σε κάθε φάση ήταν η µέγιστη δυνατή που επέτρεπε η ευστάθεια του πετρώµατος (1-2m) Εκσκαφή τµήµατος Α φάσης Η ποικιλία των γεωλογικών σχηµατισµών διάνοιξης κατά την εκσκαφή του τµήµατος της Α φάσης επέβαλε την εφαρµογή δύο µεθόδων τµηµατικής εκσκαφής. Στις περισσότερες περιπτώσεις χρησιµοποιήθηκε η Νέα Αυστριακή µέθοδος όρυξης σηράγγων (NATM) κατά την οποία η εκσκαφή πραγµατοποιήθηκε τµηµατικά πρώτα στο κέντρο του µετώπου και κατόπιν προς τα τοιχώµατα της σήραγγας. Σε εξαιρετικές περιπτώσεις εκδήλωσης εκτεταµένων γεωλογικών ολισθήσεων και καταπτώσεων ακολουθήθηκε η µέθοδος επένδυσης εκτοξευόµενου σκυροδέµατος (SCL) κατά την οποία πραγµατοποιήθηκε τµηµατική εκσκαφή, ξεκινώντας από τα τοιχώµατα της σήραγγας και διατηρώντας µια στήλη προστασίας στο κέντρο του µετώπου. Η εκσκαφή διενεργήθηκε µε µηχανική κοπή. Το βήµα προχώρησης µεταβλήθηκε µεταξύ του ενός και των δύο µέτρων ανάλογα µε την ποιότητα της βραχοµάζας Εκσκαφή τµήµατος Β φάσης Η εκσκαφή του τµήµατος της Β φάσης πραγµατοποιήθηκε µετά την ολοκλήρωση της διάνοιξης και προσωρινής υποστήριξης του µεγαλύτερου τµήµατος της Α φάσης. 140

143 Η πλήρης διάνοιξη του δαπέδου µέχρι το τελικό επίπεδο πραγµατοποιήθηκε µε σταδιακή εκσκαφή µε µικρές κατακόρυφες κοπές κάθετες προς τον άξονα της σήραγγας επιδιώκοντας τη µέγιστη ακρίβεια στην τήρηση της γεωµετρίας της σήραγγας και την ελάχιστη δυνατή υπερεκσκαφή. Το βήµα προχώρησης του µετώπου κυµάνθηκε µεταξύ 2m και 5m ανάλογα µε την ποιοτική κατάσταση της βραχοµάζας. Για την επιτάχυνση της εκσκαφής και εφόσον τα µηχανικά χαρακτηριστικά της βραχοµάζας το επέτρεψαν, η όρυξη πραγµατοποιήθηκε κατά στάδια. Στην αρχή έλαβε χώρα εκσκαφή του κεντρικού τµήµατος µέχρι το επίπεδο του δαπέδου αφήνοντας στύλους προστασίας των παρειών πάχους 2m. Στο επόµενο στάδιο εξορύχθηκαν εναλλάξ από ανάντη προς κατάντη οι δύο πλευρικοί στύλοι προστασίας µέχρι το όριο διατοµής. 141

144 4. ΠΑΡΑΜΟΡΦΩΣΕΙΣ ΜΕΤΑΤΟΠΙΣΕΙΣ ΚΑΤΑ ΤΗ ΙΑΝΟΙΞΗ ΤΩΝ ΣΗΡΑΓΓΩΝ ΑΣΠΡΟΒΑΛΤΑΣ 4.1. Πρόγραµµα συλλογής τεχνικογεωλογικών στοιχείων και µετρήσεων µετατοπίσεων Αµέσως µετά την ολοκλήρωση κάθε βήµατος εκσκαφής και πριν από την εφαρµογή των προσωρινών µέτρων υποστήριξης, πραγµατοποιήθηκε γεωλογική χαρτογράφηση του µετώπου και των παρειών του υπόγειου τµήµατος. Κατά τη γεωλογική χαρτογράφηση αποτυπώθηκαν τα όρια των γεωλογικών στρωµάτων, καταγράφτηκαν και περιγράφηκαν όλα τα τεκτονικά και υδρογεωλογικά στοιχεία. Αµέσως µετά την εκσκαφή πραγµατοποιήθηκε µέτρηση των παραµορφώσεων µε γεωδαιτικές µεθόδους. Η πρώτη µέτρηση παραµόρφωσης (σύγκλιση, επιµήκυνση, χωροστάθµηση) λαµβάνονταν σε απόσταση µικρότερη των 6m από το µέτωπο εκσκαφής. Μετά την πρώτη µέτρηση διενεργούνταν καθηµερινά µετρήσεις παραµόρφωσης κατά τη διάρκεια µιας εβδοµάδας και στη συνέχεια ανά χρονικά διαστήµατα τριών έως επτά ηµερών κατά τη διάρκεια ενός µηνός, ενώ ακολούθως διενεργούνταν µετρήσεις ανά 25 έως 35 ηµέρες µέχρι τη σταθεροποίηση των µετακινήσεων. Η πυκνότητα λήψης των µετρήσεων δε χρειάστηκε να αυξηθεί αφού η µετακίνηση µεταξύ δύο διαδοχικών µετρήσεων ήταν πολύ µικρή και δεν υπήρχαν ενδείξεις αποσταθεροποίησης της βραχοµάζας ιαδικασία παρακολούθησης των µετατοπίσεων Η παρακολούθηση των µετατοπίσεων των τοιχωµάτων και της οροφής των σηράγγων, αµέσως µετά την εκσκαφή και την προσωρινή υποστήριξη, αποτελεί βασικό στοιχείο εκτίµησης του αρχικού σταδίου εκδήλωσης ολισθήσεων και καταπτώσεων, ώστε να προληφθεί η λήψη µέτρων αντιµετώπισης πριν από την τελική αστοχία (Marangos, 1995). Η διαδικασία παρακολούθησης πραγµατοποιήθηκε µε γεωδαιτικές µεθόδους και απαίτησε την τοποθέτηση ακίδων σε καθορισµένες θέσεις (Hudson et al, 2004). Η παρακολούθηση µετακίνησης των ακίδων έγινε µε τη βοήθεια συντεταγµένων ως προς κάποιο σταθερό σηµείο µε τον ίδιο πάντα προσανατολισµό. Στις θέσεις 2, 3 και 4 τοποθετήθηκαν τρεις ακίδες µέτρησης συγκλίσεων στο άνω τµήµα της διατοµής (α φάση εκσκαφής), και στις θέσεις 1 και 5 δύο ακίδες στο κάτω τµήµα της διατοµής (β φάση εκσκαφής) (Εικ.4.1). Όπως αναφέρθηκε και στην προηγούµενη παράγραφο (4.1), οι θέσεις παρακολούθησης των µετακινήσεων τοποθετήθηκαν σε απόσταση µικρότερη των 6m από το µέτωπο εκσκαφής. Οι µετρήσεις επαναλαµβάνονταν καθηµερινά για µία βδοµάδα και στη συνέχεια ανά χρονικά διαστήµατα των τριών έως επτά ηµερών για διάρκεια ενός µήνα, και κατόπιν ανά 25 έως 35 ηµέρες µέχρι να σταθεροποιηθούν. Μετά από 10m προχώρησης από κάθε σταθµό, η συχνότητα µετρήσεων αραίωνε (µία µέτρηση ανά µήνα) εφόσον δεν παρατηρήθηκαν µεταβολές στην εξέλιξη του ρυθµού και του µεγέθους 142

145 των παραµορφώσεων (Μoosavi, Khazaei, 2003) Εικ Θέσεις ακίδων µέτρησης µετατοπίσεων στη διατοµή της σήραγγας 4.3. Στοιχεία µέτρησης των µετατοπίσεων Η παρακολούθηση των µετατοπίσεων των σηράγγων απαιτεί την εκτίµηση της οριζόντιας (D cl ) και της κατακόρυφης ( Η) µετακίνησης των ακίδων ως προς τον άξονα αναφοράς κάθε ακίδας. Στους Πίνακες 4.1, 4.2 και 4.3 δίνονται οι τιµές των ελάχιστων και των µεγίστων οριζόντιων και κατακόρυφων µετακινήσεων και ο φορέας προσανατολισµού σε κάθε θέση παρακολούθησης. Στις Εικόνες απεικονίζεται η κλιµάκωση των µετακινήσεων κατά µήκος των σηράγγων Ασπροβάλτας. Το αρνητικό πρόσηµο στις µετρήσεις που παραθέτονται συµβολίζει την απόκλιση, ενώ η απουσία προσήµου δείχνει τη σύγκλιση. Σε αρκετές περιοχές, στις ίδιες θέσεις παρατηρείται σύγκλιση και απόκλιση. Το φαινόµενο αυτό οφείλεται σε ταλάντωση της βραχοµάζας λόγω ελεγχόµενων ανατινάξεων ή των ακούσιων θορύβων των µηχανηµάτων κατά το στάδιο των εργασιών. Όπως προκύπτει από τα τελικά αποτελέσµατα αξιολόγησης των µετρήσεων, οι µετατοπίσεις των σηράγγων στη φάση εκσκαφής και προσωρινής υποστήριξης δεν ξεπέρασαν τα λίγα εκατοστά (Πίνακας 4.4). Πιο συγκεκριµένα, στον αριστερό κλάδο της Σήραγγας Ι, σ όλο το µήκος της υπόγειας διάνοιξης εκτός από την περιοχή της εξόδου, µετρήθηκε µέγιστη σύγκλιση ως προς την οριζόντια µετακίνηση 2,02cm. Στην έξοδο της σήραγγας µετρήθηκε απόκλιση ως προς την οριζόντια µετακίνηση ίση µε 2,3cm. Το εύρος της µέγιστης απόκλισης που µετρήθηκε ως προς την κατακόρυφη µετακίνηση είναι 1,5cm και το εύρος της µέγιστης σύγκλισης είναι 1,8cm. Στο δεξιό κλάδο της Σήραγγας Ι, σ όλο το µήκος της υπόγειας διάνοιξης εκτός από την περιοχή της εξόδου, µετρήθηκε µέγιστη σύγκλιση ως προς την οριζόντια µετακίνηση 1,39cm. Απόκλιση ως προς την οριζόντια µετακίνηση µετρήθηκε µόνο στην 143

146 έξοδο της σήραγγας ίση µε 2,13cm. Ως προς την κατακόρυφη µετακίνηση, µετρήθηκε σύγκλιση 1,75cm σ όλο το µήκος της σήραγγας, εκτός από την περιοχή της εισόδου, όπου µετρήθηκε απόκλιση 1cm. Στη σήραγγα ΙΙ, στα πρώτα 73m διάνοιξης από την είσοδο, µετρήθηκε µέγιστη σύγκλιση ως προς την οριζόντια µετακίνηση 2,02cm. Επίσης, προς την έξοδο της σήραγγας στην περιοχή Χ.Θ ,76 έως Χ.Θ ,20 µετρήθηκε µέγιστη σύγκλιση ίση µε 1,99cm. Απόκλιση ως προς την οριζόντια µετακίνηση µετρήθηκε στη µέση της σήραγγας από Χ.Θ ,70 έως Χ.Θ ,74 8,71cm και στα τελευταία 13m της εξόδου ίση µε 1,84cm. Ως προς την κατακόρυφη µετακίνηση, σ όλο το µήκος της υπόγειας διάνοιξης µετρήθηκε απόκλιση 2,0cm 4,4cm. Πίνακας 4.1. Στοιχεία µετατοπίσεων εξιού Κλάδου Σήραγγας Ι (Dcl = Μέγιστη µετακίνηση ως προς την οριζόντια διεύθυνση, Η = Μέγιστη µετακίνηση ως προς την κατακόρυφη διεύθυνση, α = φορέας προσανατολισµού, (-) = απόκλιση από τον άξονα αναφοράς, (+) = σύγκλιση ως προς τον άξονα αναφοράς ) ΜΕΓΙΣΤΗ ΑΠΟΚΛΙΣΗ AKI Α 1 AKI Α 2 AKI Α 3 AKI Α 4 AKI Α 5 X.Θ. Dcl (mm) Η (mm) εφα Dcl (mm) Η (mm) εφα Dcl (mm) Η (mm) εφα Dcl (mm) Η (mm) εφα Dcl (mm) Η (mm) εφα 10+42,25-1,6-2,6 0,62-0,3-4 0,08-2,7 0-3,2 3,4 0,94-4,1-2,8 1, ,5-5,7-6 0,95-4,8-5 0,96-6,4-8 0,80-5,6-10 0,56-7,5-5 1, ,8-6 -4,7 1,28-4,9-6 0,82-6,4-4,5 1,42-4,5-4,7 0,96-6,3-5 1, , , ,86-5,7-5 1,14-10,8-6 1,80-2,9-7 0, ,7-4,7-2 2,35-21,3-14 1,52-20,5-12 1,71-20,7-14 1,48-4,7-4 1,18 ΜΕΓΙΣΤΗ ΣΥΓΚΛΙΣΗ AKI Α 1 AKI Α 2 AKI Α 3 AKI Α 4 AKI Α 5 X.Θ. Dcl (mm) Η (mm) εφα Dcl (mm) Η (mm) εφα Dcl (mm) Η (mm) εφα Dcl (mm) Η (mm) εφα Dcl (mm) Η (mm) εφα 10+42,25 4,3 0 3,6 3 1,5 4,3 1, ,5 11,4 4,8 2,38 12,3 3,2 3,84 5,2 4,3 1,21 9,9 3,4 2,91 4,6 4,9 0, ,8 8 4,8 1,67 5,1 4,8 1,06 9,3 4,6 2,02 7,8 4,2 1,86 9,8 5 1, ,00 12,6 8 1,58 7,3 14 0,52 5,1 5 1,02 12,9 15 0,86 13,9 17 0, ,7 3,2 6 0, ,36 4,8 14 0, ,40 3,1 1 3,10 Πίνακας 4.2. Στοιχεία µετατοπίσεων Αριστερού Κλάδου Σήραγγας Ι (D cl = Μέγιστη µετακίνηση ως προς την οριζόντια διεύθυνση, Η = Μέγιστη µετακίνηση ως προς την κατακόρυφη διεύθυνση, α = φορέας προσανατολισµού (-) = απόκλιση από τον άξονα αναφοράς, (+) = σύγκλιση ως προς τον άξονα αναφοράς ) ΜΕΓΙΣΤΗ ΑΠΟΚΛΙΣΗ AKI Α 1 AKI Α 2 AKI Α 3 AKI Α 4 AKI Α 5 X.Θ. Dcl (mm) Η (mm) εφα Dcl (mm) Η (mm) εφα Dcl (mm) Η (mm) εφα Dcl (mm) Η (mm) εφα Dcl (mm) Η (mm) εφα 10+36,657-8,8-4,9 1, ,9 1,22-6,6-4,6 1,43-6,4-4,6 1,39-10,2-5 2, ,8-6 -4,8 1,25-4,3-7 0,61-6,4-4,9 1,31-5,4-6 0,90-4,5-4,7 0, ,25-5,6-5 1, ,9 1,22-6,4-4,7 1,36-5,7-4,7 1,21-6,1-4,6 1, ,2-1,2-2 0,60-9,1-11 0,83-8,7-13 0,67-9,2-8 1,15-1,2-1 1, ,55-2,6-4 0,65 7,8-15 0,52 3,7-10 0,37 0,4-9 0,04-4,8-2 2, ,818-8,4-1 8, ,30-8,2-9 0,91-11,8-5 2, ,00 ΜΕΓΙΣΤΗ ΣΥΓΚΛΙΣΗ AKI Α 1 AKI Α 2 AKI Α 3 AKI Α 4 AKI Α 5 X.Θ. Dcl (mm) Η (mm) εφα Dcl (mm) Η (mm) εφα Dcl (mm) Η (mm) εφα Dcl (mm) Η (mm) εφα Dcl (mm) Η (mm) εφα 10+36,657 6,3 4,8 1,31 5,4 4,8 1,13 5,8 5 1,16 5,8 4,8 1,21 6,7 4,8 1, ,8 4,1 4,8 0,85 8,8 4,4 2,00 6,6 4,9 1,35 15,5 4,9 3, , ,25 10,8 5 2,16 10,4 5 2,08 8,5 9 0,94 6,2 4,8 1,29 7,2 4,7 1, ,2 8,5 2 4,25 11,5 7,4 1,55 8,6 7,5 1,15 9,3 7,4 1,26 1,3 3 0, ,55 3,4 2 1,70 20,2-5 4,04 14,6-4 3,65 15,7 0 0,4 3 0, ,818 1,8 5 0,36 3,7 18 0,21 0,5 17 0,03 2,3 15 0,15 2,8 4 0,70 144

147 Πίνακας 4.3. Στοιχεία µετατοπίσεων Αριστερού Κλάδου Σήραγγας ΙΙ (Dcl = Μέγιστη µετακίνηση ως προς την οριζόντια διεύθυνση, Η = Μέγιστη µετακίνηση ως προς την κατακόρυφη διεύθυνση, (-) = απόκλιση από τον άξονα αναφοράς, (+) = σύγκλιση ως προς τον άξονα αναφοράς ) ΕΛΑΧΙΣΤΗ ΜΕΤΑΤΟΠΙΣΗ AKI Α 1 AKI Α 2 AKI Α 3 AKI Α 4 AKI Α 5 X.Θ. Dcl (mm) Η (mm) Dcl (mm) Η (mm) Dcl (mm) Η (mm) Dcl (mm) Η (mm) Dcl (mm) Η (mm) ,032-3,3-7 -0, , , , ,37-3,8-9 -3, , , , ,405-7, ,5-4,8-4, , ,500-5,1-6 -5, , , , ,000 1,9-4 -8, , , ,3-2, , , , ,400-0, , , , , ,700 4, , , , ,8 1,9-4 -6, , ,9-20 1, ,15 1, , , , ,58 1,3-5 5, , ,7-13 1, ,93 0,3-4 -0, , ,6-19 1, ,25 1,3-6 0,3-7 2,5-6 -0,3-2 0, ,544 1,3-5 -0,3-5 -4,7-7 -3,5-4 6, ,6-2,2-8 -3, ,6-4 -0, ,94-6, , ,2-8 -1, , ,7-0, , , , , ,2 1, ,1-6 1,5-12 0,2-9 1, ,5-1,3-9 -8, , , , ,4-5,2-6 -6, , , , , , , , , ,63-5, , , , , ,55-11, , , ,000-3,9-9 -3, , , ,1-3 ΜΕΓΙΣΤΗ ΜΕΤΑΤΟΠΙΣΗ AKI Α 1 AKI Α 2 AKI Α 3 AKI Α 4 AKI Α 5 X.Θ. Dcl (mm) Η (mm) Dcl (mm) Η (mm) Dcl (mm) Η (mm) Dcl (mm) Η (mm) Dcl (mm) Η (mm) ,032 5,4-2 17,6 3 18,3 4 20,2 1 1, , ,8 5 15,5 1 7,1-3 2, ,405 8,9-5 17, ,4-1 3, ,500 12,9 1 15,6-2 12,4-1 8,7 9 5, ,000 12,9 4 3,4-5 12,3-5 12,9-4 11, ,3 4,7 1 4,4-3 14,6-4 11,4-4 5, ,400 7,9 2 21, ,9-2 5, ,700 0,6 0 7,9 2 10,4 0 10,4 0 5, ,8 6,7 4 6,7 2 5,7 4 1,9 2 4, ,15 5,1-1 10,8-3 3,8 6-1,2 2 1, ,58 6,3-1 3,5-7 -0,6-8 6,7-1 4, , ,7-8 7,6-1 5,4-4 6, ,25 4,7-1 5,1 8 7,3 11 5,7 9 5, , ,1 0 4, , ,6 2,8-1 6,4 4 6,7 1 11,8 2 1, ,94 3,8-1 0,6-1 5,7 0 4, ,7 4,4 1 7,6 2 9,8 0 8,5-2 4, ,2 3,4-1 9,7 8 10,1 2 10,9-10 5, ,5 4,6-5 27,2 3 21, , ,4 1,2 0 18, , ,4 6 1, ,7 0,4-4 14,7 0 13,6-3 12,8-2 -2, ,63-0,3-1 8,1-5 8,2-6 6,5 2-0, , ,5-4 7, ,000 0,7 1 11,6-1 5,3-3 8,2-3 -0,

148 Οριζόντια µετατόπιση - Aκίδα 1 Οριζόντια µετατόπιση (mm) ,8 8,5 6,3 4,1 3,4 1,8-1,2-2,6-6 -5,6-8,8-8, , , , , , ,818 Χιλιοµετρική θέση σταθµού µέτρησης Εικ.4.2. Μεταβολή της µέγιστης οριζόντιας µετατόπισης που παρατηρήθηκε στη θέση της Ακίδας 1 κατά τη διάνοιξη του αριστερού κλάδου της Σήραγγας Ι ((-) = απόκλιση από τον άξονα αναφοράς, (+) = σύγκλιση ως προς τον άξονα αναφοράς ) Oριζόντια µετατόπιση - Ακίδα ,2 Οριζόντια µετατόπιση (mm) ,4-6 8,8-4,3 10,4-6 11,5-9, , , , , , ,818 Χιλιοµετρική θέση σταθµών µέτρησης -23.Εικ.4.3. Μεταβολή της µέγιστης οριζόντιας µετατόπισης που παρατηρήθηκε στη θέση της Ακίδας 2 κατά τη διάνοιξη του αριστερού κλάδου της Σήραγγας Ι ((-) = απόκλιση από τον άξονα αναφοράς, (+) = σύγκλιση ως προς τον άξονα αναφοράς ). 146

149 20 Οριζόντια µετατόπιση - Ακίδα 3 14,6 Οριζόντια µετατόπιση (mm) ,5 8,6 6,6 5,8 0,5 3,7-6,6-6,4-6,4-8,2-8, , , , , , ,818 Χιλιοµετρική θέση σταθµών µέτρησης Εικ.4.4. Μεταβολή της µέγιστης οριζόντιας µετατόπισης που παρατηρήθηκε στη θέση της Ακίδας 3 κατά τη διάνοιξη του αριστερού κλάδου της Σήραγγας Ι ((-) = απόκλιση από τον άξονα αναφοράς, (+) = σύγκλιση ως προς τον άξονα αναφοράς ). Οριζόντια µετατόπιση - Ακίδα 4 Οριζόντια µετατόπιση (mm) ,5 15,7 9,3 5,8 6,2 2,3-6,4-5,4-5,7 0,4-9,2-11, , , , , , ,818 Χιλιοµετρική θέση σταθµών µέτρησης Εικ.4.5. Μεταβολή της µέγιστης οριζόντιας µετατόπισης που παρατηρήθηκε στη θέση της Ακίδας 4 κατά τη διάνοιξη του αριστερού κλάδου της Σήραγγας Ι ((-) = απόκλιση από τον άξονα αναφοράς, (+) = σύγκλιση ως προς τον άξονα αναφοράς ). 147

150 Oριζόντια µετατόπιση - Ακίδα 5 Οριζόντια µετακίνηση (mm) ,7 6 7,2 1,3 2,8 0,4-4,5-1,2-4,8-6, , , , , , , ,818 Χιλιοµετρική θέση σταθµών µέτρησης Εικ.4.6. Μεταβολή της µέγιστης οριζόντιας µετατόπισης που παρατηρήθηκε στη θέση της Ακίδας 5 κατά τη διάνοιξη του αριστερού κλάδου της Σήραγγας Ι ((-) = απόκλιση από τον άξονα αναφοράς, (+) = σύγκλιση ως προς τον άξονα αναφοράς ). Κατακόρυφη µετατόπιση - Ακίδα 1 Κατακόρυφη µετατόπιση (mm) ,8 4, ,9-4, , , , , , ,818 Χιλιοµετρική θέση σταθµών µέτρησης Εικ.4.7. Μεταβολή της µέγιστης κατακόρυφης µετατόπισης που παρατηρήθηκε στη θέση της Ακίδας 1 κατά τη διάνοιξη του αριστερού κλάδου της Σήραγγας Ι ((-) = απόκλιση από τον άξονα αναφοράς, (+) = σύγκλιση ως προς τον άξονα αναφοράς ). 148

151 Κατακόρυφη µετατόπιση - Ακίδα 2 Κατακόρυφη µετατόπιση (mm) ,4 4,8 4,4 5-4,9-7 -4, , , , , , ,818 Χιλιοµετρική θέση σταθµών µέτρησης Εικ.4.8. Μεταβολή της µέγιστης κατακόρυφης µετατόπισης που παρατηρήθηκε στη θέση της Ακίδας 2 κατά τη διάνοιξη του αριστερού κλάδου της Σήραγγας Ι ((-) = απόκλιση από τον άξονα αναφοράς, (+) = σύγκλιση ως προς τον άξονα αναφοράς ). Κατακόρυφη µετατόπιση - Ακίδα 3 Κατακόρυφη µετατόπιση (mm) ,5 5 4,9-4,6-4,9-4, , , , , , ,818 Χιλιοµετρική θέση σταθµών µέτρησης Εικ.4.9. Μεταβολή της µέγιστης κατακόρυφης µετατόπισης που παρατηρήθηκε στη θέση της Ακίδας 3 κατά τη διάνοιξη του αριστερού κλάδου της Σήραγγας Ι ((-) = απόκλιση από τον άξονα αναφοράς, (+) = σύγκλιση ως προς τον άξονα αναφοράς ). 149

152 Κατακόρυφη µετατόπιση - Ακίδα 4 Κατακόρυφη µετατόπιση (mm) ,4 4,8 4,9 4,8-4,6-6 -4, , , , , , ,818 Χιλιοµετρική θέση σταθµών µέτρησης Εικ Μεταβολή της µέγιστης κατακόρυφης µετατόπισης που παρατηρήθηκε στη θέση της Ακίδας 4 κατά τη διάνοιξη του αριστερού κλάδου της Σήραγγας Ι ((-) = απόκλιση από τον άξονα αναφοράς, (+) = σύγκλιση ως προς τον άξονα αναφοράς ). Κατακόρυφη µετατόπιση - Ακίδα 5 Κατακόρυφη µετατόπιση (mm) ,8 5 4, ,7-4, , , , , , ,818 Χιλιοµετρική θέση σταθµών µέτρησης Εικ Μεταβολή της µέγιστης κατακόρυφης µετατόπισης που παρατηρήθηκε στη θέση της Ακίδας 5 κατά τη διάνοιξη του αριστερού κλάδου της Σήραγγας Ι ((-) = απόκλιση από τον άξονα αναφοράς, (+) = σύγκλιση ως προς τον άξονα αναφοράς ). 150

153 Οριζόντια µετατόπιση - Ακίδα ,4 12,6 Οριζόντια µετατόπιση (mm) ,3 3,2-1,6-5,7-6 -4, , , , , ,7 Χιλιοµετρική θέση σταθµών µέτρησης Εικ Μεταβολή της µέγιστης οριζόντιας µετατόπισης που παρατηρήθηκε στη θέση της Ακίδας 1 κατά τη διάνοιξη του δεξιού κλάδου της Σήραγγας Ι ((-) = απόκλιση από τον άξονα αναφοράς, (+) = σύγκλιση ως προς τον άξονα αναφοράς ). Οριζόντια µετατόπιση - Ακίδα 2 Οριζόντια µετατόπιση (mm) ,3 3,6 5,1 7,3 4-4,8-4, , , , , , ,7 Χιλιοµετρική θέση σταθµών µέτρησης Εικ Μεταβολή της µέγιστης οριζόντιας µετατόπισης που παρατηρήθηκε στη θέση της Ακίδας 2 κατά τη διάνοιξη του δεξιού κλάδου της Σήραγγας Ι ((-) = απόκλιση από τον άξονα αναφοράς, (+) = σύγκλιση ως προς τον άξονα αναφοράς ). 151

154 Οριζόντια µετατόπιση - Ακίδα 3 Οριζόντια µετατόπιση (mm) ,3 5,2 5,1 4,8 1,5-2,7-6,4-6,4-5,7-20, , , , , ,7 Χιλιοµετρική θέση σταθµών µέτρησης Εικ Μεταβολή της µέγιστης οριζόντιας µετατόπισης που παρατηρήθηκε στη θέση της Ακίδας 3 κατά τη διάνοιξη του δεξιού κλάδου της Σήραγγας Ι ((-) = απόκλιση από τον άξονα αναφοράς, (+) = σύγκλιση ως προς τον άξονα αναφοράς ). Οριζόντια µετατόπιση - Ακίδα 4 Οριζόντια µετατόπιση (mm) ,9 12,9 7,8 4 1,7-3,2-5,6-4,5-10,8-20, , , , , ,7 Χιλιοµετρική θέση σταθµών µέτρησης Εικ Μεταβολή της µέγιστης οριζόντιας µετατόπισης που παρατηρήθηκε στη θέση της Ακίδας 4 κατά τη διάνοιξη του δεξιού κλάδου της Σήραγγας Ι ((-) = απόκλιση από τον άξονα αναφοράς, (+) = σύγκλιση ως προς τον άξονα αναφοράς ). 152

155 Οριζόντια µετατόπιση - Ακίδα 5 Οριζόντια µετατόπιση (mm) ,9 9,8 4,6 3,1-2,9-4,1-4,7-6,3-7, , , , , ,7 Χιλιοµετρική θέση σταθµών µέτρησης Εικ Μεταβολή της µέγιστης οριζόντιας µετατόπισης που παρατηρήθηκε στη θέση της Ακίδας 5 κατά τη διάνοιξη του δεξιού κλάδου της Σήραγγας Ι ((-) = απόκλιση από τον άξονα αναφοράς, (+) = σύγκλιση ως προς τον άξονα αναφοράς ). Κατακόρυφη µετατόπιση (mm) ,6 Κατακόρυφη µετατόπιση - Ακίδα 1 4,8 4,8-6 -4, , , , , ,7 Χιλιοµετρική θέση σταθµών µέτρησης -12 Εικ Μεταβολή της µέγιστης κατακόρυφης µετατόπισης που παρατηρήθηκε στη θέση της Ακίδας 1 κατά τη διάνοιξη του δεξιού κλάδου της Σήραγγας Ι ((-) = απόκλιση από τον άξονα αναφοράς, (+) = σύγκλιση ως προς τον άξονα αναφοράς ). 153

156 Κατακόρυφη µετατόπιση - Ακίδα Κατακόρυφη µετατόπιση (mm) ,2-5 4, , , , , ,7 Χιλιοµετρική θέση σταθµών µέτρησης -14 Εικ Μεταβολή της µέγιστης κατακόρυφης µετατόπισης που παρατηρήθηκε στη θέση της Ακίδας 2 κατά τη διάνοιξη του δεξιού κλάδου της Σήραγγας Ι ((-) = απόκλιση από τον άξονα αναφοράς, (+) = σύγκλιση ως προς τον άξονα αναφοράς ). Κατακόρυφη µετατόπιση - Ακίδα 3 Κατακόρυφη µετατόπιση (mm) ,3 4,3 4,6 5-4, , , , , ,7 Χιλιοµετρική θέση σταθµού µέτρησης Εικ Μεταβολή της µέγιστης κατακόρυφης µετατόπισης που παρατηρήθηκε στη θέση της Ακίδας 3 κατά τη διάνοιξη του δεξιού κλάδου της Σήραγγας Ι ((-) = απόκλιση από τον άξονα αναφοράς, (+) = σύγκλιση ως προς τον άξονα αναφοράς ). 154

157 Κατακόρυφη µετατόπιση - Ακίδα 4 Κατακόρυφη µετατόπιση (mm) ,4 4,2 0,3 0-4, , , , , ,7 Χιλιοµετρική θέση σταθµών µέτρησης Εικ Μεταβολή της µέγιστης κατακόρυφης µετατόπισης που παρατηρήθηκε στη θέση της Ακίδας 4 κατά τη διάνοιξη του δεξιού κλάδου της Σήραγγας Ι ((-) = απόκλιση από τον άξονα αναφοράς, (+) = σύγκλιση ως προς τον άξονα αναφοράς ). Κατακόρυφη µετατόπιση - Ακίδα 5 Κατακόρυφη µετατόπιση (mm) , , , , , , ,7 Χιλιοµετρική θέση σταθµών µέτρησης Εικ Μεταβολή της µέγιστης κατακόρυφης µετατόπισης που παρατηρήθηκε στη θέση της Ακίδας 5 κατά τη διάνοιξη του δεξιού κλάδου της Σήραγγας Ι ((-) = απόκλιση από τον άξονα αναφοράς, (+) = σύγκλιση ως προς τον άξονα αναφοράς ). 155

158 Οριζόντια µετατόπιση - Aκίδα 1 Οριζόντια µετατόπιση (mm) 15 12,9 12,9 8,9 10 7,9 6,7 5,4 5 4,7 4,7 5,1 6,3 6 4, ,8 4,4 3,4 4,6 2,8 1,2-5,6 0,7 0, ,3-0,9-1,3-2,2-2,2-3 -5,2-3,3-3,8-5,1-7,5-6,6-3, , , , , , , , ,63 Χιλιοµετρική θέση σταθµού µέτρησης Εικ Μεταβολή της µέγιστης οριζόντιας µετατόπισης που παρατηρήθηκε στη θέση της Ακίδας 1 κατά τη διάνοιξη του αριστερού κλάδου της Σήραγγας ΙΙ ((-) = απόκλιση από τον άξονα αναφοράς, (+) = σύγκλιση ως προς τον άξονα αναφοράς ). Oριζόντια µετατόπιση - Ακίδα 2 Οριζόντια µετατόπιση (mm) ,032 17,6 17,1 15, ,500 21,9-11,4-14, , ,15 10,8-18,7 10, , ,94-12,5-11,8-20,9-13,7-87, ,5 Χιλιοµετρική θέση σταθµών µέτρησης 27,2 18,4 14, ,63 11,6 Εικ Μεταβολή της µέγιστης οριζόντιας µετατόπισης που παρατηρήθηκε στη θέση της Ακίδας 2 κατά τη διάνοιξη του αριστερού κλάδου της Σήραγγας ΙΙ ((-) = απόκλιση από τον άξονα αναφοράς, (+) = σύγκλιση ως προς τον άξονα αναφοράς ). 156

159 Οριζόντια µετατόπιση - Ακίδα 3 Οριζόντια µετατόπιση (mm) ,032 18,3 15, ,3 14,6 10, ,500 7,6 10,1 21,9 19,9 13,6-12,3-10,7-10,8-16,1-21,5-7,9-17,2-16, , , , , ,5 Χιλιοµετρική θέση σταθµών µέτρησης ,63 9,5 Εικ Μεταβολή της µέγιστης οριζόντιας µετατόπισης που παρατηρήθηκε στη θέση της Ακίδας 3 κατά τη διάνοιξη του αριστερού κλάδου της Σήραγγας ΙΙ ((-) = απόκλιση από τον άξονα αναφοράς, (+) = σύγκλιση ως προς τον άξονα αναφοράς ). Οριζόντια µετατόπιση - Ακίδα 4 Οριζόντια µετατόπιση (mm) ,032 20,2 10, , ,9 19,9 19,4 10,4 11,8 10,9 12,8 11,4-10,4-10, , , , ,94-12, ,5 Χιλιοµετρική θέση σταθµών µέτρησης 8,2-9,2-10,5-11,7-18, ,63 Εικ Μεταβολή της µέγιστης οριζόντιας µετατόπισης που παρατηρήθηκε στη θέση της Ακίδας 4 κατά τη διάνοιξη του αριστερού κλάδου της Σήραγγας ΙΙ ((-) = απόκλιση από τον άξονα αναφοράς, (+) = σύγκλιση ως προς τον άξονα αναφοράς ). 157

160 Oριζόντια µετακίνηση - Ακίδα 5 Οριζόντια µετακίνηση (mm) ,032-5,2 5,3 3,1-7, ,500 11,6-3, ,400 5,1 6,7 5,4-0, , ,25 1,3-6 -5, ,94 4,7 5,7 1,2-0,4 0 Χιλιοµετρική θέση σταθµών µέτρησης , ,63-8,3 Εικ Μεταβολή της µέγιστης οριζόντιας µετατόπισης που παρατηρήθηκε στη θέση της Ακίδας 5 κατά τη διάνοιξη του αριστερού κλάδου της Σήραγγας ΙΙ ((-) = απόκλιση από τον άξονα αναφοράς, (+) = σύγκλιση ως προς τον άξονα αναφοράς ). Κατακόρυφη µετατόπιση - Ακίδα 1 Κατακόρυφη µετατόπιση (mm) , , , , , , , , , , , , , , , , , ,2 Χιλιοµετρική θέση σταθµών µέτρησης , , , , , ,000 Εικ Μεταβολή της µέγιστης κατακόρυφης µετατόπισης που παρατηρήθηκε στη θέση της Ακίδας 1 κατά τη διάνοιξη του αριστερού κλάδου της Σήραγγας ΙΙ ((-) = απόκλιση από τον άξονα αναφοράς, (+) = σύγκλιση ως προς τον άξονα αναφοράς ). 158

161 Κατακόρυφη µετατόπιση - Ακίδα 2 Κατακόρυφη µετατόπιση (mm) , , , , , , , , , , , , , , , , ,7 Χιλιοµετρική θέση σταθµών µέτρησης , , , , , , ,000 Εικ Μεταβολή της µέγιστης κατακόρυφης µετατόπισης που παρατηρήθηκε στη θέση της Ακίδας 2 κατά τη διάνοιξη του αριστερού κλάδου της Σήραγγας ΙΙ ((-) = απόκλιση από τον άξονα αναφοράς, (+) = σύγκλιση ως προς τον άξονα αναφοράς ). Κατακόρυφη µετατόπιση - Ακίδα 3 Κατακόρυφη µετατόπιση (mm) , , , , , , , , , ,7 Χιλιοµετρική θέση σταθµών µέτρησης , , ,55 Εικ Μεταβολή της µέγιστης κατακόρυφης µετατόπισης που παρατηρήθηκε στη θέση της Ακίδας 3 κατά τη διάνοιξη του αριστερού κλάδου της Σήραγγας ΙΙ ((-) = απόκλιση από τον άξονα αναφοράς, (+) = σύγκλιση ως προς τον άξονα αναφοράς ). 159

162 Κατακόρυφη µετατόπιση - Ακίδα 4 Κατακόρυφη µετατόπιση (mm) , , , , , , , , ,7 Χιλιοµετρική θέση σταθµών µέτρησης , , ,55 Εικ Μεταβολή της µέγιστης κατακόρυφης µετατόπισης που παρατηρήθηκε στη θέση της Ακίδας 4 κατά τη διάνοιξη του αριστερού κλάδου της Σήραγγας ΙΙ ((-) = απόκλιση από τον άξονα αναφοράς, (+) = σύγκλιση ως προς τον άξονα αναφοράς ). Κατακόρυφη µετατόπιση - Ακίδα 5 Κατακόρυφη µετατόπιση (mm) , , , , , , , , ,7-7 Χιλιοµετρική θέση σταθµών µέτρησης , , ,55-3 Εικ Μεταβολή της µέγιστης κατακόρυφης µετατόπισης που παρατηρήθηκε στη θέση της Ακίδας 5 κατά τη διάνοιξη του αριστερού κλάδου της Σήραγγας ΙΙ ((-) = απόκλιση από τον άξονα αναφοράς, (+) = σύγκλιση ως προς τον άξονα αναφοράς ). 160

163 Αριστερός κλάδος σήραγγας Ι εξιός κλάδος σήραγγας Ι Αριστερός κλάδος σήραγγας ΙΙ Πίνακας 4.4. Μέγιστο εύρος µετατοπίσεων κατά τη διάνοιξη των σηράγγων Ασπροβάλτας Mέγιστη σύγκλιση οριζόντιας µετατόπισης (cm) Μέγιστη σύγκλιση κατακόρυφης µετατόπισης (cm) 1,08 2,02 2,3 0,98 1,39 0,5 1,75 0,67 2,02 (73m διάνοιξης από την είσοδο) 1,99 (έξοδος) 0 Μέγιστη απόκλιση οριζόντιας µετατόπισης (cm) 0,9 1,8 (έξοδος) 2,13 (έξοδος) 1,87 8,71 (µεσαίο τµήµα) 1,84 (13m διάνοιξης από την έξοδο) Μέγιστη απόκλιση κατακόρυφης µετατόπισης (cm) 0,7 1,5 1 (είσοδος) 2,0 4, Υπολογισµός µέγιστων µετατοπίσεων των σηράγγων Ασπροβάλτας Χρησιµοποιώντας το γενικευµένο κριτήριο Hoek&Brown και τον νόµο Mohr Coulomb, όπως αναλύθηκε στο Kεφάλαιο Ι - Μεθοδολογία, πραγµατοποιήθηκε υπολογισµός των τάσεων που ασκούνται στην διατοµή της σήραγγας. Συγκεκριµένα υπολογίστηκαν η δύναµη διάτµησης σ t, η µοναξονική συµπιεστική δύναµη σ c και η συνολική δύναµη σ max λαµβάνοντας υπόψη πως η σταθερά του µέσου m i είναι 28 (γνεύσιος) και ο παράγοντας διαταραχής D είναι µηδενικός αφού η ποιότητα της βραχοµάζας στο σύνολό της ήταν φτωχή και η εκσκαφή πραγµατοποιήθηκε µε µηχανικά µέσα χωρίς τη βοήθεια εκρηκτικών υλών. Θεωρώντας πως στο κεντρικό σηµείο της οροφής της σήραγγας ασκείται εξ ολοκλήρου η µοναξονική συµπιεστική δύναµη σ c υπολογίζεται η κατακόρυφη µετατόπιση στο σηµείο αυτό: Η (m) = σ c * ιάµετρος σήραγγας / Ε Όπου Ε = µέτρο παραµόρφωσης Hoek&Brown. Όπως φαίνεται στον Πίνακα 4.5 οι κατακόρυφες µετατοπίσεις στο µέσο της διατοµής υπολογίστηκαν 1-6mm. Συνεπώς, κατά τη διάνοιξη των σηράγγων Ασπροβάλτας δεν αναµένονται θεωρητικά σηµαντικές µετατοπίσεις. Πράγµατι, συγκρίνοντας τις ανηγµένες εκτιµηµένες µετατοπίσεις µε τις ανηγµένες µετρηµένες µετατοπίσεις αµέσως µετά την εκσκαφή, αυτές συµπίπτουν 161

164 Πίνακας 4.5. Υπολογισµός των κατακόρυφων µετατοπίσεων των σηράγγων Ασπροβάλτας Κριτήριο Hoek&Brown Παράµετροι Mohr- Coulomb Χ.Θ.-Χ.Θ. mb s a c (Μpa) φo ιατµητική τάση (Mpa) Μοναξονική αντοχή (Mpa) Σήραγγα Ι- εξιός Κλάδος Συνολική δύναµη (Mpa) E (Mpa) Η(mm)-εκτιµηµένη Η(%)- εκτιµηµένη Η(%)-µετρηµένη 10+23, ,41 3,285 0,0013 0,511 0,085 62,43-0,006 0,496 3, ,94 2,96 0, , ,41 1,345 0,0001 0,561 0,064 50,1-0,001 0,075 1, ,47 1,89 0,015 0,033-0, , ,66 3,285 0,0013 0,511 0,146 56,99-0,006 0,496 3, ,94 2,96 0, , ,00 2,651 0,0007 0,517 0,203 50,57-0,004 0,338 3, ,86 2,85 0,022 0, , ,11 2,218 0,0004 0,524 0,284 53,34-0,006 0,561 6, ,18 4,13 0, , ,1 2,298 0,0004 0,522 0,327 52,42-0,006 0,602 6, ,83 4,18 0, , ,8 2,651 0,0007 0,517 0,355 53,66-0,009 0,789 7, ,23 4,35 0, , ,20 3,17 0,0011 0,512 0,29 49,12-0,005 0,466 3, ,11 2,95 0, , ,05 2,065 0,0003 0,527 0,231 45,33-0,002 0,208 2, ,49 2,62 0, , ,05 3,17 0,0011 0,512 0,29 49,12-0,005 0,466 3, ,11 2,95 0, , ,26 1,252 0,0001 0,57 0,116 42,44-0,001 0,061 1, ,3 1,72 0,013 0, , ,30 2,298 0,0004 0,522 0,251 55,14-0,006 0,602 6, ,83 4,18 0, , ,23 1,298 0,0001 0,565 0,157 48,7-0,002 0,158 4, ,79 2,76 0, , ,49 3,656 0,0018 0,509 0,378 57,32-0,017 1,391 8, ,98 4,57 0, , ,56 2,558 0,0006 0,518 0,409 59,41-0,017 1,583 15, ,85 6,32 0, , ,98 2,14 0,0003 0,526 0,362 57,93-0,012 1,12 13, ,79 5,97 0, , ,18 2,748 0,0007 0,516 0,322 55,17-0,009 0,843 7, ,79 4,39 0, , ,20 3,656 0,0018 0,509 0,378 57,32-0,017 1,391 8, ,98 4,57 0, , ,92 2,382 0,0005 0,521 0,213 57,29-0,007 0,645 6, ,68 4,23 0,033 0,09-0, , ,22 1,992 0,0003 0,529 0,189 55,7-0,005 0,451 5, ,05 3,95 0,030 Σήραγγα Ι- Αριστερός Κλάδος 10+19, ,59 2,651 0,0007 0,517 0,129 55,34-0,004 0,338 3, ,86 2,85 0,022 0, , ,04 2,951 0,0009 0,514 0,244 58,97-0,011 0,959 7, ,2 4,45 0,034 0,035-0, , ,34 2,469 0,0005 0,52 0,293 62,06-0,016 1,48 14, ,77 6,26 0, , ,45 2,382 0,0005 0,521 0,339 60,16-0,015 1,383 14, ,89 6,20 0, , ,45 1,855 0,0002 0,533 0,252 51,61-0,004 0,387 5, ,45 3,80 0,029 0,055-0, , ,96 1,992 0,0003 0,529 0,299 51,08-0,005 0,451 5, ,05 3,95 0,030 0,07-0, , ,95 2,298 0,0004 0,522 0,327 52,42-0,006 0,502 6, ,83 3,49 0,027 0,07-0, , ,75 2,065 0,0003 0,527 0,306 51,42-0,005 0,486 6, ,11 4,01 0, , ,25 2,469 0,0005 0,52 0,262 55,76-0,007 0,691 6, ,1 4,28 0, , ,9 2,651 0,0007 0,517 0,31 62,58-0,018 1,692 15, ,71 6,38 0, , ,0 2,298 0,0004 0,522 0,161 59,47-0,006 0,602 6, ,83 4,18 0,032 Σήραγγα ΙΙ- Αριστερός Κλάδος , ,45 1,992 0,0003 0,529 0,145 58,22-0,005 0,451 5, ,05 3,95 0,030 0,06-0, , ,07 2,065 0,0003 0,527 0,194 56,03-0,005 0,486 6, ,11 4,01 0,031 0,06-0, , ,88 1,923 0,0002 0,531 0,223 53,47-0,004 0,418 5, ,92 3,87 0,030 0,045-0, , ,74 3,058 0,001 0,513 0,342 56,01-0,012 1,021 7, ,06 4,48 0,034 0,17-0, , ,2 1,923 0,002 0,531 0,292 50,72-0,004 0,418 5, ,92 3,87 0,030 0,14-0, , ,37 2,14 0,0003 0,526 0,199 56,36-0,005 0,522 6, ,38 4,07 0,031 0,025-0,

165 4.5. Αστοχία στην περιοχή της Χ.Θ ,4 του αριστερού κλάδου της σήραγγας Ι. Στο κεφάλαιο Ι αναφέρθηκε η θέση των Lunardi, 2000, Moritz et al, 2002 και Schubert at al, 2002 κατά την οποία η σύγκλιση του µετώπου εκσκαφής µπορεί να είναι καλός δείκτης για την πρόβλεψη της ευστάθειας βαθιών σηράγγων και της δυνητικής αστοχίας του εδάφους στην περίπτωση ρηχών σηράγγων. Στην πράξη όµως, όπως θα φανεί και στην περιγραφή του παρακάτω γεγονότος, η θεώρηση αυτή δεν ισχύει πάντα. Αν και οι παραµορφώσεις που εκδηλώθηκαν κατά την εκσκαφή των σηράγγων Ασπροβάλτας ήταν πολύ µικρές, της τάξης µερικών εκατοστών, και συνεπώς καθόλου ανησυχητικές για την ευστάθεια της διατοµής, αστοχίες µικρής ή µεγάλης έκτασης εκδηλώθηκαν µε µορφή ολισθήσεων ή καταπτώσεων φτωχής ποιότητας βράχου. Οι ολισθήσεις αυτές οφείλονται στη δηµιουργία κατακερµατισµένων δυνητικών βραχοσφηνών που οριοθετούνται από τρία ή τέσσερα επίπεδα ασυνεχειών. Οι δυνητικές βραχοσφήνες εξαιτίας την σύνθεσής τους από ασύνδετα µικρά τεµάχια βράχου, παρουσιάζουν µειωµένη έως µηδενική συνοχή. Οι πιέσεις που θα ασκούνταν στις βραχοσφήνες αυτές, αν αυτές δεν ήταν κερµατισµένες, εξουδετερώνονται στα κενά που δηµιουργούνται µεταξύ των ασύνδετων τεµαχίων τους, µ αποτέλεσµα να µην εκδηλώνονται παραµορφώσεις στη διατοµή. Όταν όµως οι δυνητικές βραχοσφήνες βρεθούν σε ευνοϊκή θέση για να ολισθήσουν, τότε όλα τα ασύνδετα µικρά τεµάχια του βράχου που βρίσκονται µέσα από την περιφέρεια των βραχοσφηνών ολισθαίνουν καταρρέοντας ως προς κάποιο συγκεκριµένο επίπεδο ή τοµή επιπέδων. Έτσι, ακόµη και µια µικρή δυνητική βραχοσφήνα µερικών τόνων που δεν ασκεί ισχυρές πιέσεις στη διατοµή, η οποία, αν ήταν συνεκτική, θα µπορούσε να συγκρατηθεί από την περιβάλλουσα βραχοµάζα, αν η διάταξή της στο χώρο το επέτρεπε, ολισθαίνει µε µεγάλη ευκολία δηµιουργώντας αστοχίες µεγάλης έκτασης που απαιτούν αποκατάσταση. Μια περίπτωση αστοχίας που δηµιουργήθηκε µ αυτόν τον τρόπο και είχε ως αποτέλεσµα τη διακοπή των εργασιών για µεγάλο χρονικό διάστηµα µέχρι την αποκατάστασή της, εκδηλώθηκε στον αριστερό κλάδο της σήραγγας Ι στην περιοχή της Χ.Θ ,4. Η περιοχή της Χ.Θ ,4 βρίσκεται σε µια έντονα ρηξιγενή ζώνη. Οι κινήσεις των ρηγµάτων και η παρουσία νερού κατείσδυσης δια µέσω των ρηξιγενών δοµών είχε ως αποτέλεσµα την πλήρη εξαλλοίωση και αποσάθρωση των γεωλογικών σχηµατισµών. Η ρηξιγενής αυτή ζώνη µε τα φαινόµενα εξαλλοίωσης εκτείνεται στη Χ.Θ ,90, δηλαδή, σε απόσταση δέκα περίπου µέτρα από τη θέση εκδήλωσης της αστοχίας, µε την παρουσία ρηγµάτων Β -ΝΑ διεύθυνσης και επιφάνειας ολίσθησης ρήγµατος στο κέντρο του µετώπου ΒΑ-Ν διεύθυνσης (Εικ.4.32). Η έντονη εντατική κατάσταση είχε ως αποτέλεσµα τον κατακερµατισµό της βραχοµάζας. Επίσης, η διείσδυση του νερού, δια µέσω των ρηγµάτων και των διακλάσεων, προκάλεσε την έντονη αποσάθρωση του γνευσίου σε βάθος, µ αποτέλεσµα το µεγαλύτερο τµήµα του µετώπου να είναι αποσαθρωµένο. Στη Χ.Θ ,04, το µέτωπο χαρακτηρίζεται επίσης από την παρουσία ρηξιγενούς ζώνης µε ρήγµατα διεύθυνσης ΒΑ-Ν και Β -ΝΑ. Η βραχοµάζα στην επιφάνεια του µετώπου είναι ανοµοιογενής. Η αριστερή βάση του µετώπου αποτελείται από πλήρως κερµατισµένο γνεύσιο. Το µεσαίο αριστερό τµήµα αποτελείται από γνεύσιο µετρίως κερµατισµένο µε λείες κλειστές επιφάνειες ασυνεχειών. Στο µεσαίο και δεξί τµήµα του µετώπου αποκαλύφτηκαν κατά την εκσκαφή, ρηξιγενείς επιφάνειες ολίσθησης 163

166 διεύθυνσης ΒΑ-Ν, µε υλικό επικάλυψης αργιλικής σύστασης, παράλληλες µε τον άξονα της σήραγγας και µε γωνία κλίσης 70 ο περίπου (Εικ.4.33). F Γνεύσιος µε εµφανή σχιστότητα F F F Κατακερµατισµένος γνεύσιος. Η σχιστότητα δεν είνα ευκρινής F Ζώνη ρήγµατος µε εµφανείς τις γραµµέ ολίσθησης F Ρήγµα ιεύθυνση ολίσθησ Εικ Σχηµατική απεικόνιση του µετώπου εκσκαφής στη Χ.Θ ,90 του αριστερού κλάδου της σήραγγας Ι. F F Γνεύσιος µε εµφανή σχιστότητα Κατακερµατισµένος γνεύσιος. Η σχιστότητα δεν είναι ευκρινής. F Ζώνη ρήγµατος µε εµφανείς τις γραµµές ολίσθησης F Ρήγµα ιεύθυνση ολίσθησης Εικ Σχηµατική απεικόνιση του µετώπου εκσκαφής στη Χ.Θ ,04 του αριστερού κλάδου της σήραγγας Ι. Στο αριστερό τµήµα του µετώπου εντοπίστηκε µέγιστη δυνητική βραχοσφήνα, η οποία ήταν και η αιτία της διαρκούς κατάπτωσης βραχωδών τεµαχίων κατά την εκσκαφή (Πίνακας 4.6). Η εντατική αυτή τεκτονική κατάσταση προκάλεσε µετάπτωση του σχηµατισµού του γνευσίου ως προς τις αποκαλυπτόµενες επιφάνειες ολίσθησης των ρηγµάτων σε βάθος 5,78m. Στη Χ.Θ ,02 στο δεξί και κεντρικό τµήµα του µετώπου λείες επιφάνειες ασυνεχειών σε απόσταση 5cm λειτούργησαν ως επιφάνειες ολίσθησης κατά τη ΒΑ-Ν διεύθυνση ρήγµατος στο κέντρο του µετώπου. 164

167 Πίνακας 4.6. Στοιχεία µέγιστης δυνητικής βραχοσφήνας στη Χ.Θ ,04 του αριστερού κλάδου της σήραγγας Ι. J1 J2 J3 Επιφάνεια βραχοσφήνας στη διατοµή (m 2 ) ιεύθυνση ολίσθησης Βάρος βραχοσφήνας (tns) 171/20J 227/35S 209/73F J2/J1 61 Μέγιστο Όγκος Ύψος βραχοσφήνας S.F.πριν την υποστήριξη (m 3 βραχοσφήνας ) (m) 11,49 22,29 6,49 0,09 Στη Χ.Θ ,06 το αριστερό τµήµα του µετώπου αποτελείται από πολύ αποσαθρωµένο και κατακερµατισµένο γνεύσιο. Η απόσταση των επιφανειών σχιστότητας του γνευσίου είναι περίπου 10cm. Οι διακλάσεις που τέµνουν τις επιφάνειες σχιστότητας έχουν λεία τοιχώµατα ανάµεσα στα οποία υπάρχει υλικό πλήρωσης αργιλοαµµώδους σύστασης. Υπάρχουν επίσης και τραχείες επιφάνειες διακλάσεων µε εξαλλοιωµένο ασβεστιτικό υλικό πλήρωσης µε χαλαζιτικά τεµάχη. Χαρακτηριστικό τεκτονικής κίνησης αποτελεί η παρουσία οµάδας διακλάσεων µε λείες γραµµωτές επιφάνειες επικαλυµένες µε αργιλικό υλικό. Στο δεξί κεντρικό τµήµα του µετώπου ο γνεύσιος είναι τελείως εξαλλοιωµένος και αποσαθρωµένος µε διεισδύσεις ασβεστιτικού υλικού και χαλαζιτών. F Γνεύσιος µε εµφανή σχιστότητα Πτυχωµένος γνεύσιος Ζώνη ρήγµατος µε µίγµα εξαλλειωµένου γνευσίου και ασβεστίτη F Ζώνη ρήγµατος µε εµφανείς τις γραµµές ολίσθησης ιεύθυνση ολίσθησης F Ρήγµα Εικ Σχηµατική απεικόνιση του µετώπου εκσκαφής στη Χ.Θ ,06 του αριστερού κλάδου της σήραγγας Ι. Τέλος, στο άνω δεξί τµήµα του µετώπου ο γνεύσιος είναι µετρίως αποσαθρωµένος, πτυχωµένος, πλήρως κερµατισµένος, λεπτοστρωµατώδης, µε κλειστές έως µέτρια ανοικτές διακλάσεις, µε λείες επιφάνειες ολίσθησης πληρωµένες µε αργιλικό υλικό. Στο άνω τµήµα του µετώπου η κατάπτωση του θόλου αποκάλυψε επιφάνεια ολίσθησης 165

168 ρήγµατος ΒΑ-Ν διεύθυνσης µε αργιλοαµµώδες υλικό πλήρωσης. Η παρουσία ρήγµατος Β -ΝΑ διεύθυνσης στο δεξί τµήµα του µετώπου, πληρωµένο µε µίγµα εξαλλοιωµένου γνευσίου και αβεστιτικού υλικού (Eικ.4.34) οριοθέτησε δύο βραχοσφήνες (Πίνακας 4.7). Η βραχοσφήνα ΙΙ ολίσθησε ως προς τα επίπεδα της σχιστότητας. Κατά την εκσκαφή του επόµενου βήµατος στη Χ.Θ ,54 εκδηλώθηκε ολίσθηση της βραχοµάζας ως προς την επιφάνεια του καθρέφτη του ρήγµατος ΒΑ-Ν διεύθυνσης, η οποία εξελίχθηκε ραγδαία σε κατάπτωση βραχοσφήνας από το θόλο του µετώπου. Πριν και κατά τη διάρκεια του φαινοµένου δηµιουργίας και εξέλιξης της κατάπτωσης, δε µετρήθηκαν τιµές µετατοπίσεων που να προειδοποιούν για το φαινόµενο της αστοχίας. Όπως αποδεικνύει η εξέλιξη του παρόντος γεωλογικού γεγονότος, αν και οι µετρήσεις των µετατοπίσεων είναι δυνατό να δώσουν πληροφορίες για τη µεταβολή των εδαφικών συνθηκών εντούτοις, δεν προειδοποιούν πάντοτε για επικείµενη αστοχία. Πίνακας 4.7. Στοιχεία µέγιστων δυνητικών βραχοσφηνών στη Χ.Θ ,06 του αριστερού κλάδου της σήραγγας Ι Βραχοσφήνα Ι J1 J2 J3 Επιφάνεια βραχοσφήνας στη διατοµή (m 2 ) ιεύθυνση ολίσθησης Βάρος βραχοσφήνας (tns) 245/30 F 267/66 J 159/47 J J2/J3 498 Μέγιστο Όγκος Ύψος βραχοσφήνας FS πριν την υποστήριξη (m 3 βραχοσφήνας ) (m) 44,55 182,99 13,74 0,47 Βραχοσφήνα ΙΙ J1 J2 J3 Επιφάνεια βραχοσφήνας στη διατοµή (m 2 ) ιεύθυνση ολίσθησης Βάρος βραχοσφήνας (tns) 193/56 S 267/66 J 159/47 J J Μέγιστο Όγκος Ύψος βραχοσφήνας FS πριν την υποστήριξη (m 3 βραχοσφήνας ) (m) 115,13 730,04 24,92 0,00 166

169 5. ΜΕΤΡΑ ΑΜΕΣΗΣ ΥΠΟΣΤΗΡΙΞΗΣ ΤΩΝ ΣΗΡΑΓΓΩΝ ΑΣΠΡΟΒΑΛΤΑΣ Ανάλογα µε την ποιότητα της βραχοµάζας στις διάφορες θέσεις εκσκαφής των σηράγγων Ασπροβάλτας, πραγµατοποιήθηκε επιλογή των µέτρων υποστήριξης που προτείνονται από τις µεθόδους RMR, GSI και Q. Η επιλογή των µέτρων προσωρινής υποστήριξης στηρίχτηκε στις προτάσεις της εγκεκριµένης µελέτης κατασκευής των σηράγγων («ΟΜΙΛΟΣ ΤΕΧΝΙΚΩΝ ΜΕΛΕΤΩΝ»Τ.Ε.Π.Ε., 2000 και «ΒΑΣΙΣ ΣΥΣΜ» Α.Ε., 2002) και σε τοπικές τροποποιήσεις, σύµφωνα µε προτάσεις της συγγραφέως, ανάλογα µε τις επί τόπου γεωλογικές συνθήκες που συναντήθηκαν κατά τη διάνοιξη. Τα προτεινόµενα µέτρα άµεσης υποστήριξης αναφέρονται στο µήκος του βήµατος εκσκαφής, στην εφαρµογή χαλύβδινων πλαισίων, αγκυρίων, εκτοξευόµενου σκυροδέµατος και δοµικού πλέγµατος (Πίνακες ). Ο σχεδιασµός των µέτρων άµεσης υποστήριξης σύµφωνα µε τη µέθοδο RMR, όπως περιγράφηκε σε προηγούµενο κεφάλαιο, λαµβάνει υπόψη µόνο την ποιότητα της βραχοµάζας. Ο σχεδιασµός υποστήριξης σύµφωνα µε το σύστηµα Q, όπως περιγράφηκε σε προηγούµενο κεφάλαιο, λαµβάνει επιπλέον υπόψη τα γεωµετρικά χαρακτηριστικά της σήραγγας και την τάση που ασκείται στις παρειές και στην οροφή της. Ο σχεδιασµός υποστήριξης σύµφωνα µε το σύστηµα GSI λαµβάνει υπόψη το ποσοστό σύγκλισης της σήραγγας και το λόγο της αντοχής της βραχοµάζας προς την τάση των υπερκειµένων. Σύµφωνα µε τις συγκλίσεις που έχουν µετρηθεί κατά τη διάνοιξη των σηράγγων Ασπροβάλτας, αλλά και σύµφωνα µε τις συγκλίσεις που εκτιµήθηκαν θεωρητικά (Κεφ.ΙΙ, παρ.4.4, Πίνακας 4.5), το ποσοστό σύγκλισης είναι µικρότερο της µονάδας και ανεξάρτητα από τη µεταβολή των τάσεων, οι σήραγγες Ασπροβάλτας ανήκουν στην κατηγορία παραµόρφωσης Α (Κεφ. Ι, Παρ. 6.4, Εικ.6.6). Συνεπώς, σύµφωνα µε το σύστηµα GSI, «τα προβλήµατα αστάθειας είναι λιγοστά και το σύστηµα υποστήριξης βασίζεται στις κλασσικές ταξινοµήσεις της βραχοµάζας που δηµιουργούν επαρκή βάση σχεδιασµού». Η υποστήριξη απαιτεί την τυπική εφαρµογή αγκυρίων και εκτοξευόµενου σκυροδέµατος µε χαρακτηριστικά όπως προτείνονται από τις ταξινοµήσεις RMR και Q. Σύµφωνα µε τα προτεινόµενα µέτρα υποστήριξης, κατά τη µέθοδο RMR (Πίνακες ) το µήκος του βήµατος εκσκαφής που εκτιµάται κατά το σχεδιασµό της άµεσης υποστήριξης είναι 0,5-1,5m και µόνο στην περιοχή Χ.Θ.10+64,14- Χ..Θ.10+66,34 της σήραγγας Ι προτείνεται αύξηση του µήκους του βήµατος εκσκαφής µέχρι 2m µε χρόνο διατήρησης της διατοµής χωρίς υποστήριξη µία βδοµάδα. Η ίδια µέθοδος προτείνει την εφαρµογή αγκυρίων µήκους 4-6m σ όλο το µήκος των σηράγγων σε απόσταση 1-2m. Το ελάχιστο πάχος του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος που προβλέπεται για την οροφή και τα τοιχώµατα είναι 10cm και το µέγιστο πάχος είναι 20cm. Το εκτοξευόµενο σκυρόδεµα σ όλες τις περιπτώσεις πρέπει να είναι οπλισµένο µε πλέγµα ή ίνες. Στο µέτωπο εκσκαφής, στις θέσεις φτωχής και µέτριας ποιότητας βραχοµάζας, δεν προτείνεται εφαρµογή εκτοξευόµενου σκυροδέµατος. Εκτός από την περιοχή µέτριας ποιότητας βραχοµάζας (σήραγγα Ι, Χ.Θ.10+64,14-Χ.Θ.10+66,34), σ όλο το µήκος των σηράγγων προτείνεται η εφαρµογή χαλύβδινων πλαισίων ελαφριών ή βαρύτερων, ανάλογα µε την ποιότητα της βραχοµάζας. Η απόσταση µεταξύ των πλαισίων δεν ξεπερνά το 1,5m. Όσον αφορά το σχεδιασµό µέτρων άµεσης υποστήριξης σύµφωνα µε το σύστηµα Q (Πίνακες ), το προτεινόµενο βήµα εκσκαφής είναι 1-1,8m. Στις περιπτώσεις όµως εφαρµογής των αγκυρίων, προτείνεται οµοιόµορφη κατανοµή αγκυρίων µήκoυς 3m σε απόσταση 1-2,3m. Σε αντίθεση µε την προτεινόµενη υποστήριξη κατά RMR, δεν προβλέπεται η εφαρµογή των αγκυρίων σ όλο το µήκος της σήραγγας. Το ελάχιστο πάχος εκτοξευόµενου σκυροδέµατος που προτείνεται για 167

170 τα τοιχώµατα και την οροφή της σήραγγας είναι 2cm και το µέγιστο πάχος εκτοξευόµενου σκυροδέµατος είναι 40cm. Στις περισσότερες περιπτώσεις δεν προτείνεται οπλισµός πλέγµατος ή ινών κατά την εφαρµογή του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος. Η εφαρµογή εκτοξευόµενου σκυροδέµατος δεν προβλέπεται στο µέτωπο καθ όλο το µήκος της σήραγγας και επιπλέον, στην περιοχή Χ.Θ ,24- Χ.Θ ,30 εφαρµογή εκτοξευόµενου σκυροδέµατος δεν προβλέπεται ούτε στα τοιχώµατα ούτε και στην οροφή. Η τοποθέτηση χαλύβδινων πλαισίων προτείνεται µόνο στην περιοχή Χ.Θ ,36-Χ.Θ ,

171 Πίνακας 5.1. Σχεδιασµός µέτρων προσωρινής υποστήριξης σύµφωνα µε τη µέθοδο RMR για το δεξιό κλάδο της σήραγγας Ι. Χ.Θ.-Χ.Θ. Χρόνος διατήρησης διατοµής Βήµα εκσκαφής (m) Αγκύρια [µήκος(m)/απόσταση(m)] Πάχος εκτ.σκυροδέµατος (cm) (οροφή/τοιχώµατα/µέτωπο) Πλαίσια [ελαφριά(ε),µέσα(µ),βαριά(β)/απόσταση(m)] 10+23, ,41 30' 0,5-1,5 5-6/1-1, /15/5 µ-β/0, , ,41 30' 0,5-1,5 5-6/1-1, /15/5 µ-β/0, , ,66 30' 0,5-1,5 5-6/1-1, /15/5 µ-β/0, , ,00 10h 1-1,5 4-5/1-1, /10/0 ε-µ/1, , ,11 10h 1-1,5 4-5/1-1, /10/0 ε-µ/1, , ,10 10h 1-1,5 4-5/1-1, /10/0 ε-µ/1, , ,80 10h 1-1,5 4-5/1-1, /10/0 ε-µ/1, , ,202 30' 0,5-1,5 5-6/1-1, /15/5 µ-β/0, , ,05 30' 0,5-1,5 5-6/1-1, /15/5 µ-β/0, , ,05 30' 0,5-1,5 5-6/1-1, /15/5 µ-β/0, , ,26 30' 0,5-1,5 5-6/1-1, /15/5 µ-β/0, , ,30 10h 1-1,5 4-5/1-1, /10/0 ε-µ/1, , ,23 10h 1-1,5 4-5/1-1, /10/0 ε-µ/1, , ,49 10h 1-1,5 4-5/1-1, /10/0 ε-µ/1, , ,56 10h 1-1,5 4-5/1-1, /10/0 ε-µ/1, , ,98 30' 0,5-1,5 5-6/1-1, /15/5 µ-β/0, , ,18 10h 1-1,5 4-5/1-1, /10/0 ε-µ/1, , ,20 10h 1-1,5 4-5/1-1, /10/0 ε-µ/1, , ,92 10h 1-1,5 4-5/1-1, /10/0 ε-µ/1, , ,22 10h 1-1,5 4-5/1-1, /10/0 ε-µ/1,5 169

172 Πίνακας 5.2. Σχεδιασµός µέτρων προσωρινής υποστήριξης σύµφωνα µε τη µέθοδο RMR για τον αριστερό κλάδο της σήραγγας Ι Χ.Θ.-Χ.Θ. Χρόνος διατήρησης διατοµής Βήµα εκσκαφής (m) Αγκύρια [µήκος(m)/απόσταση(m)] Πάχος εκτ.σκυροδέµατος (cm) (οροφή/τοιχώµατα/µέτωπο) Πλαίσια [ελαφριά(ε),µέσα(µ),βαριά(β)/απόσταση(m)] 10+19, ,59 10h 1,0-1,5 4-5/1-1, /10/0 ε-µ/1, , ,04 10h 1,0-1,5 4-5/1-1, /10/0 ε-µ/1, , ,34 1βδοµάδα 1,5-3 4/1, / , ,45 10h 1,0-1,5 4-5/1-1, /10/0 ε-µ/1, , ,45 30min 0,5-1,5 5-6/1-1, /15/5 µ-β/0, , ,96 10h 1,0-1,5 4-5/1-1, /10/0 ε-µ/1, , ,95 30min 0,5-1,5 5-6/1-1, /15/5 µ-β/0, , ,75 10h 1-1,5 4-5/1-1, /10/0 ε-µ/1, , ,25 30min 0,5-1,5 5-6/1-1, /15/5 µ-β/0, , ,9 10h 1-1,5 4-5/1-1, /10/0 ε-µ/1, , ,00 30min 0,5-1,5 5-6/1-1, /15/5 µ-β/0,75 Πίνακας 5.3. Σχεδιασµός µέτρων προσωρινής υποστήριξης σύµφωνα µε τη µέθοδο RMR, για τον αριστερό κλάδο της σήραγγας ΙΙ. Χ.Θ.-Χ.Θ. Χρόνος διατήρησης διατοµής Βήµα εκσκαφής (m) Αγκύρια [µήκος(m)/απόσταση(m)] Πάχος εκτ.σκυροδέµατος (cm) (οροφή/τοιχώµατα/µέτωπο) Πλαίσια [ελαφριά(ε),µέσα(µ),βαριά(β)/απόσταση(m)] , ,45 30' 0,5-1,5 5-6/1-1, /15/5 µ-β/0, , ,07 10h 1-1,5 4-5/1-1, /10 ε-µ/1, , ,88 30' 0,5-1,5 5-6/1-1, /15/5 µ-β/0, , ,74 10h 1-1,5 4-5/1-1, /10 ε-µ/1, , ,20 30' 0,5-1,5 5-6/1-1, /15/5 µ-β/0, , ,37 10h 1-1,5 4-5/1-1, /10 ε-µ/1,5 170

173 Πίνακας 5.4. Σχεδιασµός µέτρων προσωρινής υποστήριξης σύµφωνα µε το σύστηµα Q για το δεξιό κλάδο της σήραγγας Ι. Χ.Θ.-Χ.Θ. Ανυποστήρικτο τµήµα De(m) Φορτίο P(Mpa) Μήκος αγκυρίων(m) Απόσταση αγκυρίων (m) Πάχος εκτ.σκυροδέµατος (mm) Πίεση οροφής σν (Μpa) Πίεση παρειών σh (Μpa) 10+23, ,41 1,425 1, , ,57 0, , ,41 1,224 1, , ,79 0, , ,66 1,425 1, , ,57 0, , ,00 1,53 0, , ,489 0, , ,11 1,59 0, , ,285 0, , ,10 1,752 0, , ,366 0, , ,80 1,84 0, , ,294 0, , ,202 1,3222 0, , ,518 0, , ,05 1,064 1, ,955 0, , ,05 1,23 1, , ,782 0, , ,26 1,034 2, ,134 0, , ,30 1,425 1, , ,57 0, , ,23 1,064 2, ,067 0, , ,49 1,311 1, , ,609 0, , ,56 1,71 0, , ,346 0, , ,98 1,352 0, , ,495 0, , ,18 1,725 0, , ,297 0, , ,20 1,785 0, , ,2727 0, , ,92 1,596 0, , ,447 0, , ,22 1,369 2, , ,242 0,

174 Πίνακας 5.5. Σχεδιασµός µέτρων προσωρινής υποστήριξης σύµφωνα µε το σύστηµα Q για τον αριστερό κλάδο της σήραγγας Ι Χ.Θ.-Χ.Θ. Ανυποστήρικτο τµήµα De(m) Φορτίο P(Mpa) Μήκος αγκυρίων(m) Απόσταση αγκυρίων (m) Πάχος εκτ.σκυροδέµατος (mm) Πίεση οροφής σν (Μpa) Πίεση παρειών σh (Μpa) 10+19, ,59 0,929 0, , ,112 0, , ,04 2,182 0, ,7 80 0,075 0, , ,34 2,608 0, ,3 45 0,028 0, , ,45 2,145 0, ,9 70 0,228 0, , ,45 1,24 0, , ,221 0, , ,96 1,641 0, , ,377 0, , ,95 1,358 0, , ,201 0, , ,75 1,556 0, , ,488 0, , ,25 1,605 0, , ,322 0, , ,9 1,769 0, , ,261 0, , ,00 1,47 1, , ,616 0,468 Πίνακας 5.6. Σχεδιασµός µέτρων προσωρινής υποστήριξης σύµφωνα µε το σύστηµα Q για τον αριστερό κλάδο της σήραγγας ΙΙ. Χ.Θ.-Χ.Θ. Ανυποστήρικτο τµήµα De(m) Φορτίο P(Mpa) Μήκος αγκυρίων(m) Απόσταση αγκυρίων (m) Πάχος εκτ.σκυροδέµατος (mm) Πίεση οροφής σν (Μpa) Πίεση παρειών σh (Μpa) , ,45 1,218 0,9734 1,9 1, ,532 0, , ,07 1,358 0,6753 1,9 1, ,377 0, , ,88 1,212 0,7664 1,9 1, ,41 0, , ,74 2,082 0,1064 1,9 2,5 57 0,065 0, , ,20 1,24 0,6983 1,9 1, ,384 0, , ,37 1,503 1,3758 1, ,788 0,

175 173

176 6. ΕΥΣΤΑΘΕΙΑ ΤΩΝ ΣΗΡΑΓΓΩΝ ΑΣΠΡΟΒΑΛΤΑΣ Το ξαφνικό και ραγδαίο φαινόµενο εκδήλωσης αστοχιών στην κατακερµατισµένη και αποσαθρωµένη βραχοµάζα κατά τη διάνοιξη των σηράγγων Ασπροβάλτας, όπου δεν παρουσιάζονται µεγάλες τιµές συγκλίσεων, εξαιτίας της ολίσθησης ή κατάπτωσης των δυνητικών βραχοσφηνών (Κεφ.ΙΙ-Παρ.4.5), οδήγησε στη διερεύνηση της εξασφάλισης ευστάθειας των σηράγγων Ασπροβάλτας µε σκοπό την αποτροπή ατυχών γεγονότων (Christaras et al, 2002). Η διερεύνηση αυτή στηρίχθηκε στη µελέτη της συµπεριφοράς της βραχοµάζας: i) ως προς την εφαρµογή των ελάχιστων απαιτούµενων µέτρων υποστήριξης και ii) ως προς την εφαρµογή της υποστήριξης που προτείνεται από τις κλασικές µεθόδους RMR, Q και GSI, οι οποίες θεωρούν βασική προϋπόθεση την εφαρµογή συνδυασµών µέτρων υποστήριξης εκτοξευόµενου σκυροδέµατος, αγκυρίων και χαλύβδινων πλαισίων. Γι αυτόν το λόγο, η ευστάθεια των σηράγγων Ασπροβάλτας µελετήθηκε µε την εφαρµογή της προτεινόµενης υποστήριξης των κλασικών µεθόδων και πραγµατοποιήθηκε αξιολόγηση της συµπεριφοράς των προτεινόµενων και των ελάχιστων µέτρων υποστήριξης ιερεύνηση επισφαλών δυνητικών βραχοσφηνών Γνωρίζοντας τις αποστάσεις των τοιχωµάτων των ασυνεχειών, το είδος (γωνία τριβής και συνοχή) του υλικού πλήρωσής τους, τη θέση τους στο χώρο (γωνία και διεύθυνση κλίσης), τα γεωµετρικά χαρακτηριστικά των σηράγγων (µέγεθος, σχήµα διατοµής εκσκαφής), και τη διεύθυνση κλίσης των µετώπων των σηράγγων (άξονες διάνοιξης), εκτιµήθηκαν οι θέσεις και οι διαστάσεις των µέγιστων βραχοσφηνών οι οποίες είναι δυνατό να δηµιουργηθούν στην οροφή, στη βάση και στα τοιχώµατα του τµήµατος της υπόγειας διάνοιξης σε κάθε βήµα προχώρησης. Ο µέγιστος αριθµός των απλών τετράεδρων βραχωδών σφηνών, οι οποίες είναι δυνατό να δηµιουργηθούν από τρεις ασυνέχειες στην περιβάλλουσα βραχοµάζα µιας κυκλικής σήραγγας είναι έξι. Οι βραχοσφήνες που µελετήθηκαν είναι οι µεγαλύτερες δυνατές βραχοσφήνες που µπορεί να δηµιουργηθούν στις συγκεκριµένες γεωµετρικές συνθήκες. Αν και στις κατακερµατισµένες και φτωχής ποιότητας βραχοµάζες, όπως είναι οι βραχοµάζα των σηράγγων Ασπροβάλτας, δεν αναµένεται παρουσία βραχοσφηνών, εντούτοις υπάρχουν συνεχόµενες επιφάνειες ασυνεχειών οι οποίες οριοθετούν θέσεις κατακερµατισµένων βραχοµαζών. Αυτές οι οριοθετηµένες θέσεις βραχοµαζών ονοµάζονται «βραχοσφήνες» φτωχής ποιότητας. Οι βραχοσφήνες αυτές έχουν επιφάνεια και όγκο, όπως ακριβώς και οι ακέραιες βραχοσφήνες, αλλά δεν επεκτείνονται σε βάθος γιατί είναι κατακερµατισµένες. Στους υπολογισµούς που χρησιµοποιήθηκαν για τον προσδιορισµό αυτών των µέγιστων δυνητικών βραχοσφηνών θεωρήθηκε πως οι ασυνέχειες µπορεί να βρίσκονται οπουδήποτε στη βραχοµάζα. Οι διακλάσεις, τα επίπεδα στρώσης ή σχιστότητας, και τα άλλα τεκτονικά χαρακτηριστικά που περιλαµβάνονται στην ανάλυση θεωρήθηκαν ότι είναι επίπεδα και συνεχόµενα. Οι παραδοχές αυτές λήφθηκαν µε σκοπό την εκτίµηση της δυσµενέστερης κατάστασης βραχοσφηνών που µπορεί να δηµιουργηθεί. Αυτή η εκτίµηση µπορεί γενικώς να θεωρηθεί αυστηρή, αφού το µέγεθος των βραχοσφηνών, που δηµιουργείται στην πραγµατικότητα, µπορεί να είναι πολύ µικρότερο, καθώς οριοθετείται από την 173

177 παρουσία των τεκτονικών επιφανειών. Η βραχοσφήνα που δηµιουργείται στην οροφή, δε µπορεί να αντιδράσει στη δύναµη της βαρύτητας, εξαιτίας του σχήµατός της που οριοθετείται από τις τρεις ασυνέχειες. Συνεπώς, ο συντελεστής ασφαλείας της βραχοσφήνας αµέσως µετά την εκσκαφή, είναι µηδενικός. Στην περίπτωση ολίσθησης, ο συντελεστής ασφαλείας διαµορφώνεται σύµφωνα µε το είδος της ολίσθησης, αν δηλαδή η ολίσθηση λαµβάνει χώρα σε ένα επίπεδο ή κατά µήκος της γραµµής της τοµής δύο επιπέδων (Εικ.6.1). Μπορεί δύο βραχοσφήνες να έχουν ακριβώς το ίδιο σχήµα και βάρος αλλά να διατάσσονται διαφορετικά στο χώρο. Τότε οι συντελεστές ασφαλείας είναι διαφορετικοί αφού, η ολίσθηση εκδηλώνεται σε διαφορετικές επιφάνειες στις δύο περιπτώσεις. Επίπεδο 1 Επίπεδο 2 1) Ολίσθηση ως προς επίπεδο 1 2) Ολίσθηση ως προς επίπεδο 2 3) Ολίσθηση ως προς τοµή επιπέδων Εικ Σχηµατική απεικόνιση ολίσθησης βραχοσφήνας ως προς επίπεδο και ως προς τοµή δύο επιπέδων. Χαρακτηριστικό της βραχοσφήνας που αστοχεί σε κερµατισµένη βραχοµάζα, όπως η βραχοµάζα των σηράγγων που µελετάµε, είναι το γεγονός ότι πριν από την αστοχία παρατηρούνται πολύ µικρές κινήσεις στη βραχοµάζα, µ αποτέλεσµα οι τιµές των παραµορφώσεων που προκύπτουν να είναι µικρές και καθόλου ανησυχητικές. Το φαινόµενο αυτό επιβεβαιώνεται στην περίπτωση των σηράγγων Ασπροβάλτας, αφού οι παραµορφώσεις που εκδηλώθηκαν κατά τη διάνοιξη του υπόγειου τµήµατος δεν είναι µεγαλύτερες από 9cm. Παρ όλα αυτά, παρατηρήθηκαν ολισθήσεις και καταπτώσεις βραχοσφηνών υψηλής επικινδυνότητας. Στην περίπτωση βραχοσφήνας που βρίσκεται στην οροφή και κινδυνεύει να πέσει εξαιτίας της βαρύτητας, η αστοχία πραγµατοποιείται συνήθως αµέσως µόλις αποκαλυφτεί η βάση της βραχοσφήνας κατά την εκσκαφή. Όταν η βραχοσφήνα είναι ευδιάκριτη, µια προσέγγιση ανοµοιογενούς κατανοµής των στοιχείων υποστήριξης γύρω από το κέντρο της βραχοσφήνας, είναι δυνατό να αποτρέψει κάθε περιστροφή, που µπορεί να µειώσει το συντελεστή ευστάθειας. Για τις βραχοσφήνες που βρίσκονται στα τοιχώµατα, η ολίσθηση µερικών χιλιοστών κατά µήκος ενός επιπέδου ή της γραµµής της τοµής δύο επιπέδων είναι ικανή να υπερβεί το ανώτατο σηµείο συγκράτησης αυτών των επιφανειών. 174

178 6.2. ιερεύνηση της αύξησης της ασφάλειας των δυνητικών βραχοσφηνών µε εφαρµογή µέτρων προσωρινής υποστήριξης που προτείνονται από τις µεθόδους RMR και Q. Η άµεση υποστήριξη της περιφέρειας διάνοιξης των σηράγγων δηµιουργεί αντίσταση στην κίνηση κατά µήκος των επιφανειών ολίσθησης. Το εκτοξευόµενο σκυρόδεµα µπορεί να χρησιµοποιείται για υποστήριξη βραχοσφηνών σε κατακερµατισµένο υλικό, και µπορεί να είναι πολύ αποτελεσµατικό αν εφαρµόζεται σωστά. Σύµφωνα µε τη διερεύνηση των ελάχιστων απαιτούµενων µέτρων υποστήριξης των δυνητικών βραχοσφηνών (Πίνακες 6.1, 6.2, 6.3) εκτιµήθηκε πως ένα σχετικά λεπτό στρώµα από εκτοξευόµενο σκυρόδεµα, αρκεί για να αποτρέψει την σφηνοειδή αστοχία,όταν η βάση µιας τυπικής κατακερµατισµένης βραχοσφήνας έχει µεγάλη περίµετρο. Το γεγονός ότι το εκτοξευόµενο σκυρόδεµα παρουσιάζει µικρή αντοχή κατά τη στιγµή της εφαρµογής του και απαιτείται µια χρονική περίοδος µερικών ηµερών για να αποκτηθεί η ολοκληρωτική αντοχή του, καθιστά τη χρήση του αναποτελεσµατική σε µεγάλα τµήµατα διάνοιξης. Σ αυτήν την περίπτωση, η εφαρµογή µικρού αριθµού αγκυρίων που εξασφαλίζει την ευστάθεια της βραχοµάζας σε σύντοµο χρονικό διάστηµα είναι απαραίτητη. Το φαινόµενο αστοχίας που παρατηρήθηκε µετά την εκσκαφή και την άµεση εφαρµογή του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος στην περιοχή της Χ.Θ ,54 του αριστερού κλάδου της σήραγγας Ι, γεγονός που περιγράφεται σε ανεξάρτητο κεφάλαιο, επιβεβαιώνει την αναποτελεσµατική υποστήριξη µε χρήση µόνο εκτοξευόµενου σκυροδέµατος σε µήκος βήµατος προχώρησης άνω του ενός µέτρου. Βασικά στοιχεία για την εξασφάλιση της ευστάθειας κατά την εφαρµογή των αγκυρίων βράχου, είναι το µήκος και η θέση τους. Το µήκος των αγκυρίων µέσα στην βραχοσφήνα και το µήκος τους πίσω από αυτήν, στην υγιή βραχοµάζα, πρέπει να αντισταθµίζουν την ισορροπία της βραχοσφήνας. Ιδιαίτερα, στην περίπτωση των βραχοσφηνών που δηµιουργούνται στα τοιχώµατα της σήραγγας, τα αγκύρια πρέπει να τοποθετούνται µε τέτοιο τρόπο, ώστε η διατµητική τάση συγκράτησης των επιφανειών ολίσθησης να αυξάνεται. Η αύξηση της διατµητικής αντοχής των επιφανειών ολίσθησης επιτυγχάνεται µε την τοποθέτηση των αγκυρίων µε κλίση ως προς τα επίπεδα ολίσθησης, παρά µε την τοποθέτηση των αγκυρίων µε κλίση ως προς τα επίπεδα διαχωρισµού. Όπου είναι δυνατό, τα αγκύρια θα πρέπει να έχουν τέτοια κλίση ώστε, η γωνία που σχηµατίζεται από την επιφάνεια ολίσθησης και το αγκύριο να είναι µεταξύ 15 ο και 30 ο, αφού αυτή η κλίση επηρεάζει την διατµητική αντοχή κατά µήκος των επιφανειών ολίσθησης (Hoek & Brown, 1980). Η γωνία κλίσης γ του αγκυρίου σε σχέση µε το οριζόντιο επίπεδο µπορεί να εκτιµήθεί και από τη σχέση: όπου φ = γωνία τριβής της βραχοµάζας β = γωνία κλίσης του επιπέδου ολίσθησης ± γ = (90+φ-2β) / 2 Ο προτεινόµενoς σχεδιασµός υποστήριξης µε τις κλασσικές µεθόδους διερεύνησης, περιλαµβάνει κάνναβο αγκυρίων, στρώµα από οπλισµένο εκτοξευόµενο σκυρόδεµα στην επιφάνεια εκσκαφής, και σε κάποιες περιπτώσεις χαλύβδινα πλαίσια (Κεφ.ΙΙ,Πίνακες 5.1, 5.2, 5.3). 175

179 6.3. Υποστήριξη δυνητικών βραχοσφηνών µε τις κλασικές µεθόδους κατά τη διάνοιξη του δεξιού κλάδου της σήραγγας Ι. Κατά τη διάνοιξη των είκοσι πρώτων µέτρων (Χ.Θ.10+23,41 Χ.Θ.10+41,41) του δεξιού κλάδου της σήραγγας Ι, όπου η ποιότητα της βραχοµάζας σύµφωνα µε το σύστηµα RMR χαρακτηρίζεται πολύ φτωχή και σύµφωνα µε το σύστηµα Q πάρα πολύ φτωχή, εφαρµόστηκαν, τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται µε τη µέθοδο RMR: i) εκτοξευόµενο σκυρόδεµα πάχους 15-20cm στην οροφή, 15cm στα τοιχώµατα και 5cm στο µέτωπο εκσκαφής, ii) αγκύρια µήκους 5-6m σε απόσταση 1-1,5m, και iii) µέσου έως βαρέως τύπου πλαίσια σε απόσταση 0,75m. Το βήµα εκσκαφής κυµαίνεται µεταξύ 0,5m και 1,5m. Τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται από το σύστηµα Q, προβλέπουν µήκος αγκυρίων 3m, απόσταση αγκυρίων ίση µε 1,3m, και πάχος του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος οµοιόµορφα κατανεµηµένο σ όλη τη διατοµή ( οροφή και παρειές) ίσο µε 15cm. Τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται από το σύστηµα Q δεν περιλαµβάνουν τοποθέτηση πλαισίων. Στην αξιολόγηση των µέτρων υποστήριξης των κλασικών µεθόδων, τα πλαίσια δεν περιλαµβάνονται στους υπολογισµούς των συντελεστών ασφαλείας, επειδή η εφαρµογή τους είναι σηµειακή και η τοποθέτησή τους µπορεί να µην είναι άµεση, αφού η λειτουργία τους στηρίζεται περισσότερο στην δηµιουργία θέσεων προστασίας σε περίπτωση κατάρρευσης της υπόγειας διάνοιξης, και λιγότερο στη συµµετοχή ενίσχυσης της υποστήριξης. Σύµφωνα µε τα παραπάνω, τα µέτρα που προτείνονται από τη µέθοδο RMR επαρκούν για να υποστηρίξουν τις επισφαλείς δυνητικές βραχοσφήνες αυξάνοντας το συντελεστή ασφαλείας από 2,23 στις βαριές βραχοσφήνες µεγάλου ύψους έως 34,98 στις ελαφρύτερες βραχοσφήνες µικρού ύψους. Τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται από το σύστηµα Q δεν επαρκούν τις περισσότερες φορές για την υποστήριξη, αφού ο συντελεστής ασφαλείας µετά την υποστήριξη έχει εύρος τιµών 0,55-1,55. Επίσης, η υποστήριξη του µετώπου εκσκαφής, που προβλέπεται µόνο από την µέθοδο RMR, κρίνεται απολύτως απαραίτητη, αφού αυξάνει το συντελεστή ασφαλείας µεταξύ 2,84 και 8,73. Επιπλέον, λαµβάνοντας υπόψη πως το πάχος του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος διατηρείται σταθερό κατά την εφαρµογή των προτεινόµενων µέτρων υποστήριξης, το µήκος των αγκυρίων είναι η αιτία αύξησης του συντελεστή ασφαλείας των βραχοσφηνών. Οι βραχοσφήνες που υποστηρίζονται µε αγκύρια µεγάλου µήκους (µήκος αγκυρίων = 6m, σύµφωνα µε τα µέτρα υποστήριξης κατά RMR), υποστηρίζονται επαρκώς, ενώ οι ίδιες βραχοσφήνες όταν υποστηρίζονται µε αγκύρια µικρότερου µήκους (µήκος αγκυρίων = 3m, σύµφωνα µε τα µέτρα υποστήριξης κατά Q) δεν υποστηρίζονται (Πίνακας 6.1, βραχοσφήνες α/α1,2,4,7,8) ή µειώνεται ο συντελεστής ασφαλείας (Πίνακας 6.1, βραχοσφήνες α/α3,5,6). Για την εκτίµηση του συντελεστή ασφαλείας θεωρήθηκε πως η τοποθέτηση των αγκυρίων είναι κάθετη στην εφαπτοµένη που διέρχεται από το σηµείο εφαρµογής τους, χωρίς να λαµβάνεται υπόψη η γωνία κλίσης του επιπέδου ολίσθησης της βραχοσφήνας. Αυτή η παραδοχή έγινε µε σκοπό την εκτίµηση των πραγµατικών συνθηκών ασφάλειας, αφού στην πράξη τα αγκύρια τοποθετούνται µετά την εφαρµογή του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος, σε συγκεκριµένο κάνναβο και γωνία κλίσης κάθετη στην επιφάνεια τοποθέτησής τους. Κατά τη διάνοιξη του δεξιού κλάδου της σήραγγας Ι από Χ.Θ.10+40,40 έως Χ.Θ.10+54,41, όπου η ποιότητα της βραχοµάζας σύµφωνα µε το σύστηµα RMR χαρακτηρίζεται πολύ φτωχή και σύµφωνα µε το σύστηµα Q πάρα πολύ φτωχή, 176

180 εφαρµόστηκαν, τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται µε τη µέθοδο RMR: i) εκτοξευόµενο σκυρόδεµα πάχους 15-20cm στην οροφή, 15cm στα τοιχώµατα και 5cm στο µέτωπο εκσκαφής, ii) αγκύρια µήκους 5-6m σε απόσταση 1-1,5m, και iii) µέσου έως βαρέως τύπου πλαίσια σε απόσταση 0,75m. Το βήµα εκσκαφής κυµαίνεται µεταξύ 0,5m και 1,5m. Τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται από το σύστηµα Q, προβλέπουν µήκος αγκυρίων 3m, απόσταση αγκυρίων 1,2m, και πάχος του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος οµοιόµορφα κατανεµηµένο σ όλη τη διατοµή ( οροφή και παρειές) ίσο µε 20cm. Παρ όλο που η ποιότητα της βραχοµάζας δε διαφέρει από την αρχή της εκσκαφής µέχρι τη Χ.Θ.10+54,41, τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται από το σύστηµα Q ενισχύονται. Το πάχος του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος αυξάνεται 5cm και το βήµα εκσκαφής µειώνεται 10cm. Σύµφωνα µε τα παραπάνω, τα µέτρα που προτείνονται από τη µέθοδο RMR επαρκούν για να υποστηρίξουν τις επισφαλείς δυνητικές βραχοσφήνες αυξάνοντας το συντελεστή ασφαλείας από 2,49 στις βαριές βραχοσφήνες µεγάλου ύψους έως 52,72 στις ελαφρύτερες βραχοσφήνες µικρού ύψους. Τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται από το σύστηµα Q επαρκούν για να υποστηρίξουν τις δυνητικές βραχοσφήνες, αυξάνοντας το συντελεστή ασφαλείας 2,96 στις βαριές βραχοσφήνες µεγάλου ύψους έως 73,51 στις ελαφρύτερες βραχοσφήνες µικρού ύψους. Επίσης, η αντιστήριξη του µετώπου εκσκαφής κρίνεται απαραίτητη, αλλά τα µέτρα αντιστήριξης τα οποία προβλέπονται µόνο από τη µέθοδο RMR, κρίνονται υπερβολικά σ αυτήν την περίπτωση, αφού στις περισσότερες περιπτώσεις οι συντελεστές ασφαλείας ανέρχονται παίρνουν υπερβολικά υψηλές τιµές (950,66). Κατά τη διάνοιξη του δεξιού κλάδου της σήραγγας Ι από Χ.Θ.10+54,41 έως Χ.Θ.10+66,16, όπου η ποιότητα της βραχοµάζας σύµφωνα µε το σύστηµα RMR χαρακτηρίζεται πολύ φτωχή και σύµφωνα µε το σύστηµα Q πάρα πολύ φτωχή, εφαρµόστηκαν, τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται σύµφωνα µε τη µέθοδο RMR: i) εκτοξευόµενο σκυρόδεµα πάχους 15-20cm στην οροφή, 15cm στα τοιχώµατα και 5cm στο µέτωπο εκσκαφής, ii) αγκύρια µήκους 5-6m σε απόσταση 1-1,5m, και iii) µέσου έως βαρέως τύπου πλαίσια σε απόσταση 0,75m. Το βήµα εκσκαφής κυµαίνεται µεταξύ 0,5m και 1,5m. Τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται από το σύστηµα Q, προβλέπουν µήκος αγκυρίων 3m, απόσταση αγκυρίων 1,3m, και πάχος του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος οµοιόµορφα κατανεµηµένο σ όλη τη διατοµή ίσο µε 16cm. Παρ όλο που η ποιότητα της βραχοµάζας δε διαφέρει ουσιαστικά από την αρχή της εκσκαφής µέχρι τη Χ.Θ.10+66,16, τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται από το σύστηµα Q µειώνονται σε σύγκριση µε τα µέτρα υποστήριξης των προηγούµενων βηµάτων διάνοιξης. Το πάχος του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος µειώνεται 4cm και το βήµα εκσκαφής αυξάνεται 10cm. Σύµφωνα µε τα παραπάνω, τα µέτρα που προτείνονται από όλες τις µεθόδους επαρκούν για να υποστηρίξουν τις πιο µεγάλες επισφαλείς δυνητικές βραχοσφήνες. Επίσης, η αντιστήριξη του µετώπου εκσκαφής κρίνεται απαραίτητη, αλλά τα µέτρα αντιστήριξης, τα οποία προβλέπονται µόνο από την µέθοδο RMR σε δύο περιπτώσεις βραχοσφηνών δεν επαρκούν για να υποστηρίξουν το µέτωπο. Κατά τη διάνοιξη του δεξιού κλάδου της σήραγγας Ι από Χ.Θ.10+67,66 έως Χ.Θ.10+86,00, όπου η ποιότητα της βραχοµάζας χαρακτηρίζεται πολύ φτωχή µε όλα τα υπό µελέτη συστήµατα ταξινόµησης, εφαρµόστηκαν, τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται σύµφωνα µε τη µέθοδο RMR: i) εκτοξευόµενο σκυρόδεµα πάχους 10-15cm στην οροφή και 10cm στα τοιχώµατα, ii) αγκύρια µήκους 4-5m σε απόσταση 1-1,5m, και iii) ελαφρού έως µέσου τύπου πλαίσια σε απόσταση 1,5m. Το βήµα εκσκαφής κυµαίνεται µεταξύ 1m και 1,5m. Τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται 177

181 από το σύστηµα Q, προβλέπουν µήκος αγκυρίων 3m, απόσταση αγκυρίων 1,3m, και πάχος του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος οµοιόµορφα κατανεµηµένο σ όλη τη διατοµή ίσο µε 14cm. Σύµφωνα µε τα παραπάνω, τα µέτρα που προτείνονται από όλες τις µεθόδους επαρκούν για να υποστηρίξουν τις επισφαλείς δυνητικές βραχοσφήνες. Εξαίρεση αποτελεί η περίπτωση µεγάλης βραχοσφήνας η οποία φτάνει µέχρι το επίπεδο του αναγλύφου µε ύψος 36m και βάρος 3845tns. Στην περίπτωση αυτή, ο συνδυασµός υποστήριξης εκτοξευόµενου σκυροδέµατος και αγκυρίων, όπως προτείνεται µε τις µεθόδους RMR και GSI, αυξάνει το συντελεστή ασφαλείας της βραχοσφήνας από 0,59 (χωρίς υποστήριξη) σε 0,74, όµως η υποστήριξη αυτή δεν επαρκεί για την επίτευξη της ευστάθειας. Απ την άλλη µεριά, η απουσία των αγκυρίων και η εφαρµογή εκτοξευόµενου σκυροδέµατος ελάχιστου πάχους 40cm είναι δυνατό να καταστήσει οριακά την ευστάθεια, αφού ο συντελεστής ασφαλείας υπολογίστηκε 1,04. Συγκρίνοντας τους συντελεστές ασφαλείας που λαµβάνονται µετά την υποστήριξη κατά RMR και τους συντελεστές ασφαλείας που λαµβάνονται µετά την υποστήριξη κατά Q, οι συντελεστές ασφαλείας µετά την εφαρµογή της υποστήριξης Q είναι πολύ µικρότεροι από τους συντελεστές ασφαλείας µετά την εφαρµογή της υποστήριξης RMR. Επίσης, παρ όλο που δεν προβλέπεται αντιστήριξη του µετώπου εκσκαφής µε καµιά από τις κλασσικές µεθόδους, αυτή κρίνεται απαραίτητη, αφού δηµιουργούνται βραχοσφήνες στο µέτωπο µε συντελεστές ασφαλείας 0,58-0,84. Κατά τη διάνοιξη του δεξιού κλάδου της σήραγγας Ι από Χ.Θ.10+87,75 έως Χ.Θ.10+89,11, όπου η ποιότητα της βραχοµάζας χαρακτηρίζεται πολύ φτωχή µε όλα τα υπό µελέτη συστήµατα ταξινόµησης, εφαρµόστηκαν, τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται σύµφωνα µε τη µέθοδο RMR: i) εκτοξευόµενο σκυρόδεµα πάχους 10-15cm στην οροφή και 10cm στα τοιχώµατα, ii) αγκύρια µήκους 4-5m σε απόσταση 1-1,5m, και iii) ελαφρού έως µέσου τύπου πλαίσια σε απόσταση 1,5m. Το βήµα εκσκαφής κυµαίνεται µεταξύ 1m και 1,5m. Τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται από το σύστηµα Q, προβλέπου µήκος αγκυρίων 3m, απόσταση αγκυρίων 1,5m, και πάχος του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος οµοιόµορφα κατανεµηµένο σ όλη τη διατοµή ίσο µε 13,5cm. Σύµφωνα µε τα παραπάνω, τα µέτρα που προτείνονται από όλες τις µεθόδους επαρκούν για να υποστηρίξουν τις επισφαλείς δυνητικές βραχοσφήνες. Συγκρίνοντας τους συντελεστές ασφαλείας µετά την εφαρµογή των µέτρων υποστήριξης που προτείνονται µε τις µεθόδους RMR και Q, οι συντελεστές ασφαλείας µετά την εφαρµογή της υποστήριξης κατά RMR είναι πολύ πιο αυξηµένοι από τους συντελεστές ασφαλείας µετά την εφαρµογή της υποστήριξης κατά Q (Πίνακας 6.1, α/α 50-52). Επίσης, παρ όλο που δεν προβλέπεται αντιστήριξη του µετώπου εκσκαφής µε καµιά από τις κλασσικές µεθόδους, αυτή κρίνεται απαραίτητη, αφού στην επιφάνεια του µετώπου δηµιουργούνται ασταθείς βραχοσφήνες µε συντελεστές ασφαλείας 0,17-0,32. Από Χ.Θ.10+90,31 έως Χ.Θ.10+94,10, όπου η ποιότητα της βραχοµάζας χαρακτηρίζεται πολύ φτωχή µε όλα τα υπό µελέτη συστήµατα ταξινόµησης, εφαρµόστηκαν τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται σύµφωνα µε τη µέθοδο RMR: i) εκτοξευόµενο σκυρόδεµα πάχους 10-15cm στην οροφή και 10cm στα τοιχώµατα, ii) αγκύρια µήκους 4-5m σε απόσταση 1-1,5m, και iii) ελαφρού έως µέσου τύπου πλαίσια σε απόσταση 1,5m. Το βήµα εκσκαφής κυµαίνεται µεταξύ 1m και 1,5m. Τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται από το σύστηµα Q, προβλέπουν µήκος αγκυρίων 3m, απόσταση αγκυρίων 1,5m, και πάχος του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος οµοιόµορφα κατανεµηµένο σ όλη τη διατοµή ίσο µε 11cm. Αν και η ποιότητα της βραχοµάζας είναι ίδια µε το προηγούµενο τµήµα διάνοιξης, τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται από το σύστηµα Q είναι ελαφρύτερα σε σχέση µε αυτά 178

182 που προτάθηκαν για το προηγούµενο βήµα διάνοιξης ως προς το πάχος του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος που µειώνεται 2,5cm. Σύµφωνα µε τα παραπάνω, τα µέτρα που προτείνονται µε την µέθοδο RMR κρίνονται περισσότερο επαρκή αφού αυξάνουν το συντελεστή ασφαλείας µέχρι 10,29, σε σύγκριση µε τα µέτρα που προτείνονται από το σύστηµα Q, κατά τα οποία η οροφή της σήραγγας δεν υποστηρίζεται επαρκώς στις περισσότερες περιπτώσεις. Ιδιαιτερότητα παρουσιάζει η περίπτωση της βραχοσφήνας Α/Α54 (Πίνακας 6.1) ή οποία µπορεί να υποστηρικτεί µε ελάχιστο πάχος εκτοξευόµενου σκυροδέµατος 2cm. Στην περίπτωση αυτή, ο συνδυασµός υποστήριξης εκτοξευόµενου σκυροδέµατος και αγκυρίων, όπως προτείνεται µε τις µεθόδους RMR και GSI, αυξάνει τον συντελεστή ασφαλείας της βραχοσφήνας από 0,18 (χωρίς υποστήριξη) σε 0,64, όµως η υποστήριξη αυτή δεν επαρκεί για την επίτευξη της ευστάθειας. Απ την άλλη µεριά, η απουσία των αγκυρίων και η εφαρµογή εκτοξευόµενου σκυροδέµατος ελάχιστου πάχους 2cm είναι δυνατό να καταστήσει οριακή ευστάθεια, αφού ο συντελεστής ασφαλείας είναι 1,00. Από την παρατήρηση αυτή φαίνεται επίσης πως, παρά το γεγονός πως το πάχος του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος που προτείνεται από τις κλασσικές µεθόδους επαρκεί για να υποστηρίξει τη βραχοσφήνα, η εφαρµογή των αγκυρίων µειώνει τον συντελεστή ασφαλείας και καθιστά τη βραχοσφήνα ασταθή. Συγκρίνοντας τους συντελεστές ασφαλείας µετά την εφαρµογή των µέτρων υποστήριξης που προτείνονται µε τις µεθόδους RMR και Q, φαίνεται πως το µήκος των αγκυρίων είναι καταλυτικός παράγοντας υποστήριξης. Αν και το πάχος του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος και στις δύο περιπτώσεις υποστήριξης είναι παρόµοιο, ο συντελεστής ασφαλείας κατά την υποστήριξη Q µειώνεται, αφού το µήκος των αγκυρίων δεν επαρκεί για να υποστηρίξει τις βραχοσφήνες (Πίνακας 6.1, α/α 53-56). Αν και δεν προβλέπεται αντιστήριξη του µετώπου εκσκαφής µε καµιά από τις κλασσικές µεθόδους, αυτή κρίνεται απαραίτητη, αφού δηµιουργούνται βραχοσφήνες µε συντελεστές ασφαλείας 0,17-0,78. Από Χ.Θ.10+96,30 έως Χ.Θ ,80, όπου η ποιότητα της βραχοµάζας χαρακτηρίζεται πολύ φτωχή µε όλα τα υπό µελέτη συστήµατα ταξινόµησης, εφαρµόστηκαν, τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται σύµφωνα µε τη µέθοδο RMR: i) εκτοξευόµενο σκυρόδεµα πάχους 10-15cm στην οροφή και 10cm στα τοιχώµατα, ii) αγκύρια µήκους 4-5m σε απόσταση 1-1,5m, και iii) ελαφρού έως µέσου τύπου πλαίσια σε απόσταση 1,5m. Τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται από το σύστηµα Q, προβλέπουν µήκος αγκυρίων 3m, απόσταση αγκυρίων 1,6m, και πάχος του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος οµοιόµορφα κατανεµηµένο σ όλη τη διατοµή, ίσο µε 10,5cm. Αν και η ποιότητα της βραχοµάζας δεν διαφέρει από αυτήν του προηγούµενου τµήµατος διάνοιξης, τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται µε το σύστηµα Q είναι ελαφρύτερα σε σχέση µε αυτά που προτάθηκαν στο προηγούµενο βήµα διάνοιξης, ως προς το πάχος του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος που µειώνεται κατά 0,5cm και ως προς την απόσταση των αγκυρίων που αυξάνεται κατά 10cm. Τα παραπάνω µέτρα υποστήριξης υποστηρίζουν επαρκώς τη δυνητική βραχοσφήνα που παρατηρήθηκε στο παρόν τµήµα διάνοιξης. Κατά την εφαρµογή των συνδυασµών υποστήριξης, τα προτεινόµενα κατά RMR µέτρα υποστήριξης αυξάνουν πολύ περισσότερο τον συντελεστή ασφαλείας από τα µέτρα που προτείνονται από το σύστηµα Q. Λαµβάνοντας υπόψη πως το πάχος του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος και στις δύο περιπτώσεις είναι το ίδιο, η αύξηση του συντελεστή ασφαλείας οφείλεται στην αύξηση του µήκους των αγκυρίων. Παρ όλο που δεν προβλέπεται αντιστήριξη του µετώπου εκσκαφής µε καµιά από τις κλασσικές µεθόδους, αυτή κρίνεται απαραίτητη αφού δηµιουργείται στο µέτωπο ασταθής βραχοσφήνα µε συντελεστή ασφαλείας 0,33 (Πίνακας 6.1, α/α. 57). 179

183 Από τη Χ.Θ ,50 έως Χ.Θ ,02, όπου η ποιότητα της βραχοµάζας σύµφωνα µε το σύστηµα RMR χαρακτηρίζεται πολύ φτωχή και σύµφωνα µε το σύστηµα Q πάρα πολύ φτωχή, εφαρµόστηκαν, τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται σύµφωνα µε τη µέθοδο RMR: i) εκτοξευόµενο σκυρόδεµα πάχους 15-20cm στην οροφή, 15cm στα τοιχώµατα και 5cm στο µέτωπο εκσκαφής, ii) αγκύρια µήκους 5-6m σε απόσταση 1-1,5m, και iii) µέσου έως βαρέως τύπου πλαίσια σε απόσταση 0,75m. Το βήµα εκσκαφής κυµαίνεται µεταξύ 0,5m και 1,5m. Τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται µε το σύστηµα Q, προβλέπουν µήκος αγκυρίων 3m, απόσταση αγκυρίων 1,2m, και πάχος του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος οµοιόµορφα κατανεµηµένο σ όλη τη διατοµή ίσο µε 16cm. Τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται και µε τις δύο µεθόδους, επαρκούν για να υποστηρίξουν ικανά τη δυνητική βραχοσφήνα που εµφανίστηκε. Συγκρίνοντας τους συντελεστές ασφαλείας µετά την εφαρµογή των µέτρων υποστήριξης που προτείνονται από τις µεθόδους RMR και Q, ο συντελεστής ασφαλείας µε την υποστήριξη RMR είναι πολύ µεγαλύτερος από στον συντελεστή ασφαλείας µετά την εφαρµογή της υποστήριξης Q. Επίσης, η αντιστήριξη του µετώπου εκσκαφής, όπως προβλέπεται µόνο από την µέθοδο RMR, κρίνεται απαραίτητη, αφού αυξάνει τον συντελεστή ασφαλείας εώς 6,78 (Πίνακας 6.1, α/α.58). Από τη Χ.Θ ,05 έως Χ.Θ ,05, όπου η ποιότητα της βραχοµάζας σύµφωνα µε το σύστηµα RMR χαρακτηρίζεται πολύ φτωχή και σύµφωνα µε το σύστηµα Q πάρα πολύ φτωχή, εφαρµόστηκαν, τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται σύµφωνα µε τη µέθοδο RMR: i) εκτοξευόµενο σκυρόδεµα πάχους 15-20cm στην οροφή, 15cm στα τοιχώµατα και 5cm στο µέτωπο εκσκαφής, ii) αγκύρια µήκους 5-6m σε απόσταση 1-1,5m, και iii) µέσου έως βαρέως τύπου πλαίσια σε απόσταση 0,75m. Τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται µε το σύστηµα Q, προβλέπουν µήκος αγκυρίων 3m, απόσταση αγκυρίων 1m, και πάχος του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος οµοιόµορφα κατανεµηµένο σ όλη τη διατοµή ίσο µε 25cm. Τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται και µε τις δύο µεθόδους, επαρκούν για να υποστηρίξουν ικανά τις δυνητικές βραχοσφήνες που σχηµατίστηκαν χωρίς να παρατηρείται σηµαντική διαφορά στους συντελεστές ασφαλείας που προκύπτουν µετά την υποστήριξη. Ωστόσο, η βραχοσφήνα α/α59 (Πίνακας 6.1), βάρους 1420 tns µπορεί να υποστηριχτεί µόνο µε εφαρµογή των µέτρων υποστήριξης που προτείνονται µε το σύστηµα Q, αφού το ελάχιστο απαιτούµενο πάχος εκτοξευόµενου σκυροδέµατος για την υποστήριξή της είναι 30cm. Ο συνδυασµός υποστήριξης εκτοξευόµενου σκυροδέµατος και αγκυρίων, όπως προτείνεται µε τις µεθόδους RMR και GSI, αυξάνει τον συντελεστή ασφαλείας της βραχοσφήνας από 0,04 (χωρίς υποστήριξη) σε 0,86, όµως η υποστήριξη αυτή δεν επαρκεί για την επίτευξη της ευστάθειας. Αυτό συµβαίνει γιατί το προτεινόµενο πάχος του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος είναι πολύ µικρότερο από το απαιτούµενο των 30cm και η κατανοµή και το µήκος των αγκυρίων δεν επαρκούν για να αντισταθµίσουν τη διαφορά αυτή. Απ την άλλη µεριά, η απουσία των αγκυρίων και η εφαρµογή εκτοξευόµενου σκυροδέµατος ελάχιστου πάχους 30cm είναι δυνατό να καταστήσει την ευστάθεια, αφού ο συντελεστής ασφαλείας είναι 1,20. Αν και το πάχος του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος που προτείνεται µε το σύστηµα Q είναι λίγο µικρότερο από 30cm, η παρουσία των αγκυρίων ενισχύει την υποστήριξη αυξάνοντας τον συντελεστή ασφαλείας στην επιθυµητή τιµή. Η αντιστήριξη του µετώπου εκσκαφής, όπως προβλέπεται µε από την µέθοδο RMR, κρίνεται απαραίτητη για την αντιστήριξη των βραχοσφηνών που δηµιουργούνται στο µέτωπο, µ αποτέλεσµα την αύξηση των συντελεστών ασφαλείας µεταξύ 1,59 και 4,76 (Πίνακας 6.1, α/α.59-62). 180

184 Από τη Χ.Θ ,05 έως Χ.Θ ,05, όπου η ποιότητα της βραχοµάζας σύµφωνα µε το σύστηµα RMR χαρακτηρίζεται πολύ φτωχή και σύµφωνα µε το σύστηµα Q πάρα πολύ φτωχή, εφαρµόστηκαν, τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται σύµφωνα µε τη µέθοδο RMR: i) εκτοξευόµενο σκυρόδεµα πάχους 15-20cm στην οροφή, 15cm στα τοιχώµατα και 5cm στο µέτωπο εκσκαφής, ii) αγκύρια µήκους 5-6m σε απόσταση 1-1,5m, και iii) µέσου έως βαρέως τύπου πλαίσια σε απόσταση 0,75m. Τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται µε το σύστηµα Q, προβλέπουν µήκος αγκυρίων 3m, απόσταση αγκυρίων 1,2m, και πάχος του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος οµοιόµορφα κατανεµηµένο σ όλη τη διατοµή, ίσο µε 20cm. Αν και η ποιότητα της βραχοµάζας είναι ίδια µε την ποιότητα του προηγούµενου τµήµατος διάνοιξης, προτείνεται αύξηση 20cm της απόστασης τοποθέτησης των αγκυρίων και µείωση 5cm του πάχους του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος συγκριτικά µε τα µέτρα υποστήριξης που προτάθηκαν στο προηγούµενο τµήµα εκσκαφής µε το σύστηµα Q. Τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται και µε τις δύο µεθόδους, επαρκούν για να υποστηρίξουν ικανά τις δυνητικές βραχοσφήνες που σχηµατίστηκαν. Η αντιστήριξη του µετώπου εκσκαφής, όπως προβλέπεται µόνο από την µέθοδο RMR, κρίνεται απαραίτητη, για την ευστάθεια των βραχοσφηνών που δηµιουργούνται στο µέτωπο, µ αποτέλεσµα την αύξηση των συντελεστών ασφαλείας µέχρι 16,69 (Πίνακας 6.1, α/α.63-68). Από τη Χ.Θ ,43 έως Χ.Θ ,26, όπου η ποιότητα της βραχοµάζας σύµφωνα µε το σύστηµα RMR χαρακτηρίζεται πολύ φτωχή και σύµφωνα µε το σύστηµα Q εξαιρετικά φτωχή, εφαρµόστηκαν, τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται σύµφωνα µε τη µέθοδο RMR: i) εκτοξευόµενο σκυρόδεµα πάχους 15-20cm στην οροφή, 15cm στα τοιχώµατα και 5cm στο µέτωπο εκσκαφής, ii) αγκύρια µήκους 5-6m σε απόσταση 1-1,5m, και iii) µέσου έως βαρέως τύπου πλαίσια σε απόσταση 0,75m. Τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται µε το σύστηµα Q, προβλέπουν µήκος αγκυρίων 3m, απόσταση αγκυρίων 1m, και πάχος του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος οµοιόµορφα κατανεµηµένο σ όλη τη διατοµή, ίσο µε 25cm. Τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται και µε τις δύο µεθόδους, επαρκούν για να υποστηρίξουν ικανά τις δυνητικές βραχοσφήνες που σχηµατίστηκαν και ο µέγιστος συντελεστής ασφαλείας που υπολογίστηκε µετά την υποστήριξη είναι 25,91. Συγκρίνοντας τους συντελεστές ασφαλείας µετά την εφαρµογή των µέτρων υποστήριξης που προτείνονται από τις µεθόδους RMR και Q, οι τιµές των τελικών συντελεστών ασφαλείας είναι µεγαλύτερες κατά την εφαρµογή των µέτρων υποστήριξης της µεθόδου RMR σε σύγκριση µε τις αντίστοιχες τιµές κατά την εφαρµογή των µέτρων υποστήριξης της µεθόδου Q. Η αντιστήριξη του µετώπου εκσκαφής, όπως προβλέπεται µόνο από την µέθοδο RMR, κρίνεται απαραίτητη, για την αντιστήριξη των βραχοσφηνών που δηµιουργούνται στο µέτωπο, µ αποτέλεσµα την αύξηση των συντελεστών ασφαλείας µεταξύ 1,47 και 6,86. Από τη Χ.Θ ,24 έως Χ.Θ ,30, όπου η ποιότητα της βραχοµάζας σύµφωνα µε το σύστηµα RMR χαρακτηρίζεται φτωχή και σύµφωνα µε το σύστηµα Q πάρα πολύ φτωχή, εφαρµόστηκαν, τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται σύµφωνα µε τη µέθοδο RMR: i) εκτοξευόµενο σκυρόδεµα πάχους 10-15cm στην οροφή και 10cm στα τοιχώµατα, ii) αγκύρια µήκους 4-5m σε απόσταση 1-1,5m, και iii) ελαφρού έως µέσου τύπου πλαίσια σε απόσταση 1,5m. Τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται από το σύστηµα Q, προτείνουν µήκος αγκυρίων είναι 3m, απόσταση αγκυρίων 1,3m, και πάχος του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος οµοιόµορφα κατανεµηµένο σ όλη τη διατοµή ίσο µε 15cm. Τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται και µε τις δύο µεθόδους, επαρκούν για να υποστηρίξουν ικανά τις δυνητικές βραχοσφήνες µικρού µεγέθους, ενώ δεν επαρκούν για την περίπτωση της 181

185 δυνητικής βραχοσφήνας α/α75 βάρους 837tns (Πίνακας 6.1). Η ελάχιστη υποστήριξη της βραχοσφήνας αυτής απαιτεί πάχος εκτοξευόµενου σκυροδέµατος 20cm, το οποίο δεν προβλέπει καµία µέθοδος υποστήριξης. Η αντιστήριξη του µετώπου εκσκαφής, κρίνεται απαραίτητη για την αντιστήριξη των βραχοσφηνών που εµφανίζονται στο µέτωπο, αφού οι συντελεστές ασφαλείας στο µέτωπο είναι 0,18-0,26. Από τη Χ.Θ ,36 έως Χ.Θ ,23, όπου η ποιότητα της βραχοµάζας σύµφωνα µε το σύστηµα RMR χαρακτηρίζεται φτωχή και σύµφωνα µε το σύστηµα Q πάρα πολύ φτωχή, εφαρµόστηκαν, τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται σύµφωνα µε τη µέθοδο RMR: i) εκτοξευόµενο σκυρόδεµα πάχους 10-15cm στην οροφή και 10cm στα τοιχώµατα, ii) αγκύρια µήκους 4-5m σε απόσταση 1-1,5m, και iii) ελαφρού έως µέσου τύπου πλαίσια σε απόσταση 1,5m. Συγκρίνοντας τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται µε το σύστηµα Q στα τελευταία δύο τµήµατα διάνοιξης (Χ.Θ ,24 Χ.Θ ,30 και Χ.Θ ,36 Χ.Θ ,23), τα µέτρα υποστήριξης του τµήµατος Χ.Θ ,36 Χ.Θ ,23 είναι ελαφρώς αυξηµένα συγκριτικά µ αυτά που προτάθηκαν στο προηγούµενο τµήµα διάνοιξης. Το µήκος των αγκυρίων προβλέπεται 3m, η απόσταση των αγκυρίων 1m, και πάχος του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος οµοιόµορφα κατανεµηµένο σ όλη τη διατοµή ίσο µε 25cm. Τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται και µε τις δύο µεθόδους υποστηρίζουν επαρκώς τις επισφαλείς δυνητικές βραχοσφήνες (Πίνακας 6.1, α/α.77-80). Εξαίρεση αποτελεί η περίπτωση της βραχοσφήνας α/α79, βάρους 837tns, όπου το πάχος του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος που προτείνει η µέθοδος RMR δεν επαρκεί για την υποστήριξή της. Ο συνδυασµός υποστήριξης εκτοξευόµενου σκυροδέµατος και αγκυρίων, όπως προτείνεται µε τις µεθόδους RMR και GSI, αυξάνει τον συντελεστή ασφαλείας της βραχοσφήνας από 0,13 (χωρίς υποστήριξη) σε 0,85, όµως η υποστήριξη αυτή δεν επαρκεί για την επίτευξη της ευστάθειας. Απ την άλλη µεριά, η απουσία των αγκυρίων και η εφαρµογή εκτοξευόµενου σκυροδέµατος ελάχιστου πάχους 20cm είναι δυνατό να εξασφαλίσει την ευστάθεια. Η συγκεκριµένη βραχοσφήνα υποστηρίζεται µε εφαρµογή των µέτρων υποστήριξης κατά το σύστηµα Q, λόγω της επάρκειας του πάχους του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος. Η αντιστήριξη του µετώπου εκσκαφής, κρίνεται απαραίτητη για την αντιστήριξη των βραχοσφηνών που σχηµατίζονται στο µέτωπο, αφού οι συντελεστές ασφαλείας στο µέτωπο είναι 0,18-0,26. Μεταβολή στην ποιότητα της βραχοµάζας δεν παρατηρείται από τη Χ.Θ ,34 έως Χ.Θ ,49 όπου, σύµφωνα µε το σύστηµα RMR η ποιότητα της βραχοµάζας χαρακτηρίζεται φτωχή και σύµφωνα µε το σύστηµα Q πάρα πολύ φτωχή. Τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται σύµφωνα µε τη µέθοδο RMR είναι: i) εκτοξευόµενο σκυρόδεµα πάχους 10-15cm στην οροφή και 10cm στα τοιχώµατα, ii) αγκύρια µήκους 4-5m σε απόσταση 1-1,5m, και iii) ελαφρού έως µέσου τύπου πλαίσια σε απόσταση 1,5m. Τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται µε το σύστηµα Q είναι µειωµένα συγκριτικά µ αυτά που προτάθηκαν στο προηγούµενο τµήµα διάνοιξης. Το µήκος των αγκυρίων προβλέπεται 3m, η απόσταση των αγκυρίων 1,2m, και το πάχος του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος οµοιόµορφα κατανεµηµένο σ όλη τη διατοµή ίσο µε 17,5cm. Τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται και µε τις δύο µεθόδους υποστηρίζουν επαρκώς τη δυνητική βραχοσφήνα (Πίνακας 6.1, α/α 81) που σχηµατίζεται στην περιφέρεια της διατοµής. Επίσης, επισφαλής βραχοσφήνα σχηµατίζεται και στην επιφάνεια του µετώπου εκσκαφής, η οποία απαιτεί αντιστήριξη, η οποία όµως δεν προβλέπεται µε καµιά από τις κλασσικές µεθόδους. Από τη Χ.Θ ,95 έως Χ.Θ ,56, η βραχοµάζα σύµφωνα µε το σύστηµα RMR χαρακτηρίζεται φτωχή και σύµφωνα µε το σύστηµα Q πολύ φτωχή. Τα µέτρα που προτείνονται σύµφωνα µε τη µέθοδο RMR για την υποστήριξη του 182

186 παρόντος τµήµατος είναι: i) εκτοξευόµενο σκυρόδεµα πάχους 10-15cm στην οροφή και 10cm στα τοιχώµατα, ii) αγκύρια µήκους 4-5m σε απόσταση 1-1,5m, και iii) ελαφρού έως µέσου τύπου πλαίσια σε απόσταση 1,5m. Τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται από το σύστηµα Q είναι: i) αγκύρια µήκους 3m, σε απόσταση 1,5m, και ii) εκτοξευόµενο σκυρόδεµα πάχους 12cm οµοιόµορφα κατανεµηµένο σ όλη τη διατοµή. Αυτά τα µέτρα υποστηρίζουν επαρκώς τη δυνητική βραχοσφήνα που σχηµατίζεται στην περιφέρεια της διατοµής. Επίσης, επισφαλής βραχοσφήνα σχηµατίζεται και στην επιφάνεια του µετώπου εκσκαφής, η οποία απαιτεί αντιστήριξη, η οποία όµως δεν προβλέπεται µε καµιά από τις κλασσικές µεθόδους. Από τη Χ.Θ ,12 έως Χ.Θ ,98, όπου η ποιότητα της βραχοµάζας σύµφωνα µε το σύστηµα RMR χαρακτηρίζεται πολύ φτωχή και σύµφωνα µε το σύστηµα Q πάρα πολύ φτωχή, εφαρµόστηκαν, τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται σύµφωνα µε τη µέθοδο RMR: i) εκτοξευόµενο σκυρόδεµα πάχους 15-20cm στην οροφή, 15cm στα τοιχώµατα και 5cm στο µέτωπο εκσκαφής, ii) αγκύρια µήκους 5-6m σε απόσταση 1-1,5m, και iii) µέσου έως βαρέως τύπου πλαίσια σε απόσταση 0,75m. Τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται µε το σύστηµα Q, προβλέπουν µήκος αγκυρίων 3m, απόσταση αγκυρίων 1,2m, και πάχος του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος οµοιόµορφα κατανεµηµένο σ όλη τη διατοµή ίσο µε 17,5cm. Τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται από τη µέθοδο RMR επαρκούν για να υποστηρίξουν τη βραχοσφήνα που σχηµατίζεται. εν συµβαίνει το ίδιο µε τα µέτρα υποστήριξης κατά Q, τα οποία προσφέρουν ελλιπή υποστήριξη στα τοιχώµατα της διατοµής, όπου τοποθετείται η επισφαλής βραχοσφήνα, η οποία απαιτεί ελάχιστο πάχους εκτοξευόµενου σκυροδέµατος 20cm για την υποστήριξή της. Η αντιστήριξη του µετώπου εκσκαφής, όπως προβλέπεται µόνο µε την µέθοδο RMR, κρίνεται απαραίτητη για την αντιστήριξη της βραχοσφήνας που εµφανίζεται στο µέτωπο, µ αποτέλεσµα την αύξηση του συντελεστή ασφαλείας (FS = 1,31). Από τη Χ.Θ ,49 έως Χ.Θ ,18, η βραχοµάζα σύµφωνα µε το σύστηµα RMR χαρακτηρίζεται φτωχή και σύµφωνα µε το σύστηµα Q πολύ φτωχή. Τα µέτρα που προτείνονται σύµφωνα µε τη µέθοδο RMR για την υποστήριξη του παρόντος τµήµατος είναι: i) εκτοξευόµενο σκυρόδεµα πάχους 10-15cm στην οροφή και 10cm στα τοιχώµατα, ii) αγκύρια µήκους 4-5m σε απόσταση 1-1,5m, και iii) ελαφρού έως µέσου τύπου πλαίσια σε απόσταση 1,5m. Τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται από το σύστηµα Q είναι: i) αγκύρια µήκους 3m, σε απόσταση 1,5m, και ii) εκτοξευόµενο σκυρόδεµα πάχους 12cm οµοιόµορφα κατανεµηµένο σ όλη τη διατοµή. Η υποστήριξη που προτείνεται και µε τις δύο µεθόδους είναι επαρκής για την ευστάθεια της δυνητικής βραχοσφήνας που σχηµατίζεται στην περιφέρεια της διατοµής εξασφαλίζοντας µεγάλους συντελεστές ασφαλείας εύρους 13,16 για βαριές βραχοσφήνες µεγάλου ύψους έως 36,49 για ελαφρύτερες βραχοσφήνες µικρού ύψους. Ωστόσο, επισφαλής βραχοσφήνα σχηµατίζεται και στην επιφάνεια του µετώπου εκσκαφής. Η βραχοσφήνα αυτή απαιτεί αντιστήριξη, η οποία όµως δεν προβλέπεται µε καµιά από τις κλασσικές µεθόδους. Από τη Χ.Θ ,77 έως Χ.Θ ,20, η βραχοµάζα σύµφωνα µε το σύστηµα RMR χαρακτηρίζεται φτωχή και σύµφωνα µε το σύστηµα Q πολύ φτωχή. Τα µέτρα που προτείνονται σύµφωνα µε τη µέθοδο RMR για την υποστήριξη του παρόντος τµήµατος είναι: i) εκτοξευόµενο σκυρόδεµα πάχους 10-15cm στην οροφή και 10cm στα τοιχώµατα, ii) αγκύρια µήκους 4-5m σε απόσταση 1-1,5m, και iii) ελαφρού έως µέσου τύπου πλαίσια σε απόσταση 1,5m. Τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται µε το σύστηµα Q είναι: i) αγκύρια µήκους 3m, σε απόσταση 1,5m, και ii) εκτοξευόµενο σκυρόδεµα πάχους 11cm οµοιόµορφα κατανεµηµένο σ όλη τη διατοµή. Η υποστήριξη που προτείνεται και µε τις δύο µεθόδους είναι επαρκής για 183

187 την ευστάθεια των δυνητικων βραχοσφηνών που σχηµατίζονται στην περιφέρεια της διατοµής. Ωστόσο, επισφαλής βραχοσφήνα σχηµατίζεται και στην επιφάνεια του µετώπου εκσκαφής. Η βραχοσφήνα αυτή απαιτεί αντιστήριξη, η οποία όµως δεν προβλέπεται µε καµιά από τις κλασσικές µεθόδους. Από τη Χ.Θ ,70 έως Χ.Θ ,92, η βραχοµάζα σύµφωνα µε το σύστηµα RMR χαρακτηρίζεται φτωχή και σύµφωνα µε το σύστηµα Q πολύ φτωχή. Τα µέτρα που προτείνονται σύµφωνα µε τη µέθοδο RMR για την υποστήριξη του παρόντος τµήµατος είναι: i) εκτοξευόµενο σκυρόδεµα πάχους 10-15cm στην οροφή και 10cm στα τοιχώµατα, ii) αγκύρια µήκους 4-5m σε απόσταση 1-1,5m, και iii) ελαφρού έως µέσου τύπου πλαίσια σε απόσταση 1,5m. Τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται µε το σύστηµα Q είναι: i) αγκύρια µήκους 3m, σε απόσταση 1,4m, και ii) εκτοξευόµενο σκυρόδεµα πάχους 13,5cm οµοιόµορφα κατανεµηµένο σ όλη τη διατοµή. Η υποστήριξη που προτείνεται και από τις δύο µεθόδους είναι επαρκής για την ευστάθεια των δυνητικών βραχοσφηνών που σχηµατίζονται στην περιφέρεια της διατοµής. Ωστόσο, επισφαλής βραχοσφήνα σχηµατίζεται και στην επιφάνεια του µετώπου εκσκαφής. Η βραχοσφήνα αυτή απαιτεί αντιστήριξη, η οποία όµως δεν προβλέπεται µε καµιά από τις κλασσικές µεθόδους. Η ποιότητα της βραχοµάζας από τη Χ.Θ ,90 έως Χ.Θ ,22, σύµφωνα µε το σύστηµα RMR χαρακτηρίζεται φτωχή και σύµφωνα µε το σύστηµα Q πάρα πολύ φτωχή. Τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται σύµφωνα µε τη µέθοδο RMR είναι: i) εκτοξευόµενο σκυρόδεµα πάχους 10-15cm στην οροφή και 10cm στα τοιχώµατα, ii) αγκύρια µήκους 4-5m σε απόσταση 1-1,5m, και iii) ελαφρού έως µέσου τύπου πλαίσια σε απόσταση 1,5m. Τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται µε το σύστηµα Q είναι: i) αγκύρια µήκους 3m σε απόσταση 1,2m, και ii) εκτοξευόµενο σκυρόδεµα πάχους 17,5cm οµοιόµορφα κατανεµηµένο σ όλη τη διατοµή. Η υποστήριξη που προτείνεται και µε τις δύο µεθόδους είναι επαρκής για την ευστάθεια της δυνητικής βραχοσφήνας που σχηµατίζεται στην περιφέρεια της διατοµής. Ωστόσο, επισφαλής βραχοσφήνα σχηµατίζεται και στην επιφάνεια του µετώπου εκσκαφής. Η βραχοσφήνα αυτή απαιτεί αντιστήριξη, η οποία όµως δεν προβλέπεται µε καµιά από τις κλασσικές µεθόδους. 184

188 Πίνακας 6.1. Γεωµετρικά χαρακτηριστικά και συντελεστές ασφαλείας δυνητικών βραχοσφηνών - εκτίµηση ελάχιστης υποστήριξης - συντελεστές ασφαλείας προτεινόµενης υποστήριξης κατά RMR και Q για το δεξιό κλάδο της σήραγγας Ι. Α/Α J1 J2 J3 Επίπ. Βάρος Όγκος Εµβαδόν Ολίσθ. (tns) (m3) (m2) Ύψος (m) FSb SF(minimum) / FSb Απαιτούµενο πάχος (µέτωπο) εκτ. Σκυροδέµατος(cm) FS (RMRγια µέτωπο) FS (RMR) Χ.Θ.10+23, , /70 312/56 308/81 308/ ,11 135,2 5,21 0,04 1,40/2 0,75 8,73 8,74 0, /70 312/56 324/8 312/ ,81 248,39 3,67 0,1 1,58/2 1,2 10,28 0, /70 312/56 324/8 147/ ,48 40,76 1,65 0,06 4,45/2 1,2 34,98 1, /70 307/81 324/8 307/ ,24 75,82 2,31 0,03 1,19/1 0,72 4,76 18,19 0, /70 307/81 324/8 147/ ,64 109,88 2,76 0,05 2,52/2 0,72 4,76 12,58 1, /70 324/8 97/33 97/ ,89 216,94 4,43 0,22 1,76/2 23,25 8,98 1, /56 324/8 97/33 97/33& 312/ ,39 235,5 8 0,72 0,78/5 0,72 3,27 2,23 0, /33 307/81 324/8 97/33& 307/ ,52 178,64 8 0,75 1,82/5 0,76 2,84 5,22 0,67 Χ.Θ.10+41, , /62 205/74 240/45 205/ ,83 20,6 4,12 0,05 1,34/2 0,51 130,28 15,33 19, /62 205/74 240/45 143/ ,24 65,69 4,3 0,09 3,22/5 0,39 126,48 12,2 13, /62 205/74 299/70 299/ ,88 206,63 9,64 0,05 1,69/10 0,39 136,45 2,7 3, /62 240/45 299/70 299/ ,25 203, ,19 1,29/10 0,2 1,24 2,49 2,96 & 240/ /62 240/45 56/17 143/ ,77 38,56 3,13 0,09 1,06/1 0,55 4,95 17,98 20, /62 299/70 56/17 143/ ,8 8,69 1,56 0,1 3,41/1 0,46 5,78 52,72 73, /74 299/70 56/17 299/ ,39 11,97 2,46 0,06 1,40/1 0,46 26,09 23,15 34, /74 240/45 56/17 205/ ,88 5,48 0,44 1,49/1 0,9 758,66 19,12 24,70 &240/ /74 240/45 299/70 299/70 & 205/ ,72 47,44 7,81 0,12 1,23/3 0,12 1,93 7,51 8, /17 240/45 299/70 299/ ,35 6,54 2,02 0,07 2,65/1 0,55 950,66 43,36 59, /17 240/45 299/70 299/70 & 240/ ,97 4,36 1,72 0,22 3,33/1 0,55 950,66 49,78 69,24 Χ.Θ.10+54, , /40 61/31 139/56 139/ ,94 26,69 3,26 0,11 1,09/1 0,25 6,95 18,27 26, /40 61/31 339/35 339/ ,72 267,93 15,05 0,2 1,21/5 0,22 17,38 4,38 4, /40 61/31 144/26 144/ ,13 112,28 8,28 0,29 2,94/5 0,27 11,7 11,52 14, /40 139/56 144/26 139/56 & 267/ ,88 780,8 15,56 0,42 1,07/5 0,43 2,76 2,52 3, /40 139/56 339/35 339/ ,7 5,12 1,13 0,2 6,86/1 0,2 8,08 107,25 155, /40 144/26 339/35 144/ ,78 27,7 1,94 0,28 4,44/1 0,2 0,16 72,51 85, /40 144/26 339/35 339/35 & 267/ ,8 3,93 1,15 0,49 27,73/1 0,2 0,16 414,55 550, /31 144/26 339/35 61/ ,69 14,06 1,33 0,23 1,68/1 0,25 3,84 23,86 35, /31 144/26 339/35 61/31& 34 27,44 12,37 1,47 0,49 7,88/1 0,25 3,84 119,52 150,32 144/ /31 139/56 339/35 61/ ,02 109,08 4,71 0,23 1,39/5 0,24 1,45 4,61 5, /31 139/56 144/26 139/ ,85 248,91 7,05 0,1 2,05/5 0,28 4,24 6,19 8, /35 139/56 144/26 139/ ,83 33,73 1,86 0,12 2,52/1 37,51 49, /40 61/31 137/76 137/ ,08 5,55 1,55 0,06 3,11/1 0,27 6,41 49,96 70, /40 139/56 137/76 137/76 & 267/ ,06 185,64 11,06 0,4 2,07/5 0,42 3,84 5,65 7, /40 144/26 137/76 137/76 & 267/ ,77 371,7 10,161 0,37 1,20/5 0,39 2,28 3,12 3, /31 144/26 137/76 137/ ,4 58,59 3,43 0,04 1,03/1 0,25 3,49 15,73 20, /31 144/26 137/76 61/31& 137/ ,93 8,31 1,47 0,33 2,38/1 0,25 3,49 34,13 48, /31 339/35 137/76 61/31& 137/ ,26 410,29 11,03 0,26 1,10/10 0,27 1,4 1,67 2, /31 139/56 137/76 137/ ,21 29,99 3,61 0,04 1,99/1 0,24 4,62 29,88 39, /35 139/56 137/76 137/ ,22 6,25 1,59 0,06 7,71/1 119,38 154, /26 339/35 137/76 137/ ,63 17,14 1,33 0,06 3,11/1 51,22 63, /26 339/35 137/76 144/ ,36 3,92 0,88 0,42 23,23/1 351,26 479,69 Χ.Θ.10+67, , /65 155/62 92/20 155/ ,46 23,39 2,232 0,17 1,50/1 17,7 9, /65 155/62 199/40 199/40 & 155/ , , ,59 1,06/40 0,67 0,74 0,66 FS(Q) 185

189 Α/Α J1 J2 J3 Επίπ. Βάρος Όγκος Εµβαδόν Ολίσθ. (tns) (m3) (m2) Ύψος (m) FSb SF(minimum) / FSb Απαιτούµενο πάχος (µέτωπο) εκτ. Σκυροδέµατος(cm) FS (RMRγια µέτωπο) FS (RMR) /65 92/20 341/45 341/ ,47 198,17 7,98 0,72 1,47/5 0,82 2,37 1,16 & 306/ /65 92/20 199/40 199/ ,26 7,4 1,75 0,36 3,41/1 0,58 35,66 17, /65 341/45 199/40 306/ ,88 88,46 5,31 0,15 2,20/5 0,61 6,17 1, /62 341/45 199/40 155/ ,08 14,29 1,66 0,17 2,04/1 0,66 24,47 12, /62 92/20 199/40 155/ ,74 259,1 8,06 0,15 1,14/5 0,67 2,33 1, /40 92/20 341/45 341/ ,63 21,78 2,5 0,29 2,27/1 0,84 21,54 5,96 Χ.Θ.10+87, , /14 224/80 170/77 224/ ,9 8,12 2,7 0,09 1,78/1 0,17 24,78 12,16 & 170/ /14 224/80 320/47 224/ ,27 46,9 5,26 0,37 1,02/1 0,32 13,41 7,36 & 320/ /77 224/80 320/47 224/ ,3 5,4 0,07 1,34/2 0,25 10,1 4,92 Χ.Θ.10+90, , /63 169/55 174/12 169/ ,6 75,3 5,5 0,4 1,26/1 0,72 9,33 0,68 & 202/ /63 169/55 264/78 202/63 & 264/ ,8 644,4 37,2 0,18 1,00/2 0,78 0,64 0, /12 169/55 264/78 169/ ,9 82,4 4,9 0,23 2,17/2 0,33 8,17 0, /12 202/63 264/78 202/63 & 264/ ,7 49,1 5,7 0,2 2,89/5 0,17 10,29 4,57 Χ.Θ.10+96, , /7 196/70 240/83 196/70 & 240/ ,2 44,7 5,6 0,27 2,16/2 0,33 11,67 2,12 Χ.Θ , , /4 246/78 171/58 171/ ,1 136,4 6,04 0,09 1,34/2 0,17 6,78 6,61 1,63 Χ.Θ ,05-124, /76 200/71 304/82 241/ ,3 522,1 41,2 0,04 1,20/30 0,07 1,59 0,86 1, /76 200/71 171/19 200/71 & 241/ ,8 31,4 5,54 0,08 2,67/2 0,08 4,47 15,45 16, /82 200/71 171/19 200/ ,7 48,2 3,99 0,06 1,31/2 0,13 4,76 12,98 13, /82 241/76 171/19 241/ ,2 43,1 4,2 0,05 1,26/3 0,08 3,19 10,37 10,67 Χ.Θ , , /66 170/14 234/77 197/ ,5 46,4 6,78 0,16 2,26/2 0,16 20,24 10,03 12,49 & 234/ /66 170/14 234/77 234/ ,2 17,2 2,1 0,03 2,51/1 0,23 6,77 40,43 50, /66 170/14 234/77 197/ ,5 12,2 1,8 0,22 1,35/1 0,23 6,77 19,5 26,61 & 161/ /77 170/14 161/80 161/ ,1 23,6 2,2 0,03 1,89/1 0,15 16,63 28,89 37, /77 170/14 161/80 234/ ,8 8,2 1,4 0,04 1,5/1 0,15 16,69 25,48 34, /77 197/66 161/80 234/77 & 161/ ,5 420,2 29,5 0,06 1,24/20 0,12 4,88 1,2 1,33 Χ.Θ , , /15 182/67 225/68 182/ ,9 16,1 3,4 0,08 1,54/1 0,11 6,86 25,05 11, /15 182/67 268/68 182/ ,5 16 2,8 0,08 1,78/1 0,13 2,78 25,91 12, /68 182/67 268/68 225/ ,3 307,6 31,7 0,07 1,32/20 0,09 1,47 1,14 1, /68 192/15 268/68 225/ ,96 10,3 3,3 0,08 1,37/1 0,11 6,6 21,23 10,40 Χ.Θ , , /15 182/67 225/68 182/ ,9 16,1 3,4 0,16 1,66/1 0,22 18,96 6, /15 182/67 268/68 182/ ,5 16 2,8 0,16 1,72/1 0,26 19,13 7, /68 182/67 268/68 225/ ,3 307,6 31,7 0,13 132/20 0,18 1,15(οροφή) /0,85 (παρειές) 0, /68 192/15 268/68 225/ ,96 10,3 3,3 0,15 1,41/1 0,23 14,63 4,19 Χ.Θ , , /15 182/67 225/68 182/ ,9 16,1 3,4 0,16 1,66/1 0,22 18,96 12, /15 182/67 268/68 182/ ,5 16 2,8 0,16 1,72/1 0,26 19,13 1, /68 182/67 268/68 225/ ,3 307,6 31,7 0,13 132/20 0,18 1,15(οροφή) /0,85 (παρειές) 1, /68 192/15 268/68 225/ ,96 10,3 3,3 0,18 1,41/1 0,23 14,63 9,55 Χ.Θ , , /67 260/35 172/31 205/ ,71 4,02 1,7 0,17 3,86/1 0,42 39,16 14,93 FS(Q) 186

190 Α/Α J1 J2 J3 Επίπ. Βάρος Όγκος Εµβαδόν Ολίσθ. (tns) (m3) (m2) Ύψος (m) FSb FS(minimum) / FSb Απαιτούµενο πάχος (µέτωπο) εκτ. Σκυροδέµατος(cm) FS (RMRγια µέτωπο) FS (RMR) Χ.Θ , , /67 260/35 172/31 205/ ,71 4,02 1,7 0,17 3,86/1 0,42 39,16 9,39 Χ.Θ , , /50 215/41 276/74 276/74 & 215/ ,5 559,6 50 0,23 1,20/20 0,26 1,31 1,17 0,36 Χ.Θ , , /37 142/35 5/47 142/ ,1 12,9 2,1 0,42 3,37/1 0,47 36,49 13,13 Χ.Θ , , /30 258/42 206/69 206/ ,5 11,03 2,7 0,14 1,71/1 0,33 19,56 4, /30 258/42 206/69 206/69 & 258/ ,3 7,5 2,7 0,61 3,60/1 0,33 25,31 8,08 Χ.Θ , , /58 33/39 150/51 89/ ,9 23,1 3,9 0,2 1,39/2 0,22 7,3 1, /58 228/69 150/51 150/ ,3 280/3 22,6 0,23 1,11/6 0,3 1,42 1,75 Χ.Θ , , /58 33/39 150/51 89/ ,9 23,1 3,9 0,2 1,39/2 0,22 7,3 3, /58 228/69 150/51 150/ ,3 280/3 22,6 0,23 1,11/6 0,3 1,42 1,79 FS(Q) 187

191 6.4. Υποστήριξη δυνητικών βραχοσφηνών µε τις κλασικές µεθόδους κατά τη διάνοιξη του αριστερού κλάδου της σήραγγας Ι. Κατά την εκσκαφή του αριστερού κλάδου της σήραγγας Ι, από τη Χ.Θ.10+19,59 έως Χ.Θ.10+48,59, η βραχοµάζα σύµφωνα µε το σύστηµα RMR χαρακτηρίζεται φτωχή και σύµφωνα µε το σύστηµα Q πολύ φτωχή. Τα µέτρα που προτείνονται σύµφωνα µε τη µέθοδο RMR για την υποστήριξη του παρόντος τµήµατος είναι: i) εκτοξευόµενο σκυρόδεµα πάχους 10-15cm στην οροφή και 10cm στα τοιχώµατα, ii) αγκύρια µήκους 4-5m σε απόσταση 1-1,5m, και iii) ελαφρού έως µέσου τύπου πλαίσια σε απόσταση 1,5m. Τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται µε το σύστηµα Q είναι: i) αγκύρια µήκους 3m, σε απόσταση 1,4m, και ii) εκτοξευόµενο σκυρόδεµα πάχους 14cm οµοιόµορφα κατανεµηµένο σ όλη τη διατοµή. Η εφαρµογή των προτεινόµενων µέτρων υποστήριξης σύµφωνα µε τη µέθοδο RMR είναι επαρκής για την επιτυχή υποστήριξη των βραχοσφηνών. Σε αντίθεση, τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται µε το σύστηµα Q δεν επαρκούν πάντοτε για να υποστηρίξουν τις βραχοσφήνες που σχηµατίζονται στο παρόν τµήµα διάνοιξης. Αν και η εφαρµογή των µέτρων αυτών υποστηρίζει επιτυχώς τη βραχοσφήνα βάρους 1027tns (Πίνακας 6.2, α/α2), η εφαρµογή των ίδιων µέτρων υποστήριξης δεν είναι αρκετή για την επίτευξη της ευστάθειας µικρότερων βραχοσφηνών βάρους µερικών εκατοντάδων τόνων (Πίνακας 6.2, α/α 8,9,10,12), παρ όλο που η απαιτούµενη ελάχιστη υποστήριξη και στις δύο περιπτώσεις είναι ίδια. Η παρατήρηση της µεταβολής του εµβαδού των βραχοσφηνών κατά την οποία η βραχοσφήνα α/α2 έχει εµβαδόν τουλάχιστον διπλάσιο (377,71m 2 ) από τις υπόλοιπες βραχοσφήνες (57,91-123,17m 2 ), οδηγεί στο συµπέρασµα πως η αποτελεσµατικότητα της υποστήριξης, εκτός των άλλων, µπορεί να εξαρτάται από το εµβαδόν των βραχοσφηνών και την κατανοµή τους στο χώρο. Από τη Χ.Θ.10+50,09 έως Χ.Θ.10+62,04, η ποιότητα της βραχοµάζας σύµφωνα µε τις ταξινοµήσεις χαρακτηρίζεται φτωχή. Τα µέτρα που προτείνονται σύµφωνα µε τη µέθοδο RMR για την υποστήριξη του παρόντος τµήµατος είναι: i) εκτοξευόµενο σκυρόδεµα πάχους 10-15cm στην οροφή και 10cm στα τοιχώµατα, ii) αγκύρια µήκους 4-5m σε απόσταση 1-1,5m, και iii) ελαφρού έως µέσου τύπου πλαίσια σε απόσταση 1,5m. Τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται από το σύστηµα Q είναι: i) αγκύρια µήκους 3m, σε απόσταση 1,7m, και ii) εκτοξευόµενο σκυρόδεµα πάχους 8cm οµοιόµορφα κατανεµηµένο σ όλη τη διατοµή. Η υποστήριξη που προτείνεται και µε τις δύο µεθόδους επαρκεί για το σύνολο των δυνητικών βραχοσφηνών που σχηµατίζονται στην διατοµή. Συγκεκριµένα, τα µέτρα που προτείνονται µε τη µέθοδο RMR ενισχύουν περισσότερο τη διατοµή συγκριτικά µε τα µέτρα που προτείνονται µε το σύστηµα Q, αφού οι συντελεστές ασφαλείας στην πρώτη περίπτωση είναι πολύ µεγαλύτεροι από τους συντελεστές ασφαλείας στη δεύτερη περίπτωση. Από τη Χ.Θ.10+68,45 έως Χ.Θ.10+82,45, η ποιότητα της βραχοµάζας σύµφωνα µε τις ταξινοµήσεις χαρακτηρίζεται ως φτωχή. Τα µέτρα που προτείνονται σύµφωνα µε τη µέθοδο RMR για την υποστήριξη του παρόντος τµήµατος είναι: i) εκτοξευόµενο σκυρόδεµα πάχους 10-15cm στην οροφή και 10cm στα τοιχώµατα, ii) αγκύρια µήκους 4-5m σε απόσταση 1-1,5m, και iii) ελαφρού έως µέσου τύπου πλαίσια σε απόσταση 1,5m. Τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται µε το σύστηµα Q είναι: i) αγκύρια µήκους 3m, σε απόσταση 1,9m, και ii) εκτοξευόµενο σκυρόδεµα πάχους 7cm οµοιόµορφα κατανεµηµένο σ όλη τη διατοµή. Τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται και µε τις δύο µεθόδους επαρκούν για να υποστηρίξουν τις δυνητικές βραχοσφήνες, επιτυγχάνοντας µεγάλους συντελεστές ασφαλείας. 188

192 Από τη Χ.Θ.10+84,30 έως Χ.Θ ,45, όπου η ποιότητα βραχοµάζας σύµφωνα µε το σύστηµα RMR χαρακτηρίζεται πολύ φτωχή και σύµφωνα µε το σύστηµα Q πάρα πολύ φτωχή, εφαρµόστηκαν, όσον αφορά τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται σύµφωνα µε τη µέθοδο RMR: i) εκτοξευόµενο σκυρόδεµα πάχους 15-20cm στην οροφή, 15cm στα τοιχώµατα και 5cm στο µέτωπο εκσκαφής, ii) αγκύρια µήκους 5-6m σε απόσταση 1-1,5m, και iii) µέσου έως βαρέως τύπου πλαίσια σε απόσταση 0,75m. Ta µέτρα υποστήριξης που προτείνονται από το σύστηµα Q προβλέπουν µήκος αγκυρίων 3m, απόσταση αγκυρίων 1,2m, και πάχος του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος οµοιόµορφα κατανεµηµένο σ όλη τη διατοµή ίσο µε 20cm. Τα µέτρα υποστήριξης και των δυο µεθόδων επαρκούν για να υποστηρίξουν τις βραχοσφήνες που σχηµατίζονται. Η αντιστήριξη του µετώπου εκσκαφής, όπως προβλέπεται µόνο µε την µέθοδο RMR, είναι απαραίτητη προϋπόθεση, για την αντιστήριξη των βραχοσφηνών που σχηµατίζονται στο µέτωπο. Από τη Χ.Θ ,18 έως Χ.Θ ,96, η βραχοµάζα σύµφωνα µε το σύστηµα RMR χαρακτηρίζεται φτωχή και σύµφωνα µε το σύστηµα Q πολύ φτωχή. Τα µέτρα που προτείνονται σύµφωνα µε τη µέθοδο RMR για την υποστήριξη του παρόντος τµήµατος είναι: i) εκτοξευόµενο σκυρόδεµα πάχους 10-15cm στην οροφή και 10cm στα τοιχώµατα, ii) αγκύρια µήκους 4-5m σε απόσταση 1-1,5m, και iii) ελαφρού έως µέσου τύπου πλαίσια σε απόσταση 1,5m. Τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται από το σύστηµα Q είναι: i) αγκύρια µήκους 3m, σε απόσταση 1,5m, και ii) εκτοξευόµενο σκυρόδεµα οµοιόµορφα κατανεµηµένο σ όλη τη διατοµή, πάχους 13cm. Η προτεινόµενη υποστήριξη των υπό µελέτη µεθόδων επαρκεί για την ευστάθεια της βραχοσφήνας που σχηµατίζεται στην περιφέρεια της σήραγγας, δεν προβλέπει όµως την αντιστήριξη επισφαλούς βραχοσφήνας που σχηµατίζεται στην επιφάνεια του µετώπου εκσκαφής. Από τη Χ.Θ ,59 έως Χ.Θ ,73, η βραχοµάζα σύµφωνα µε το σύστηµα RMR χαρακτηρίζεται ως φτωχή και σύµφωνα µε το σύστηµα Q πολύ φτωχή. Τα µέτρα που προτείνονται σύµφωνα µε τη µέθοδο RMR για την υποστήριξη του παρόντος τµήµατος είναι: i) εκτοξευόµενο σκυρόδεµα πάχους 10-15cm στην οροφή και 10cm στα τοιχώµατα, ii) αγκύρια µήκους 4-5m σε απόσταση 1-1,5m, και iii) ελαφρού έως µέσου τύπου πλαίσια σε απόσταση 1,5m. Τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται µε το σύστηµα Q είναι: i) αγκύρια µήκους 3m, σε απόσταση 1,4m, και ii) εκτοξευόµενο σκυρόδεµα οµοιόµορφα κατανεµηµένο σ όλη τη διατοµή πάχους 13,5cm. Η προτεινόµενη υποστήριξη των υπό µελέτη µεθόδων επαρκεί για την ευστάθεια των βραχοσφηνών που σχηµατίζονται στην περιφέρεια της σήραγγας, δεν προβλέπει όµως την αντιστήριξη επισφαλών βραχοσφηνών που σχηµατίζονται στην επιφάνεια του µετώπου εκσκαφής. Από τη Χ.Θ ,25 έως Χ.Θ ,25, όπου η ποιότητα βραχοµάζας σύµφωνα µε τα συστήµατα ταξινόµησης χαρακτηρίζεται ως πολύ φτωχή εφαρµόστηκαν, όσον αφορά τα παρακάτω µέτρα υποστήριξης που προτείνονται σύµφωνα µε τη µέθοδο RMR: i) εκτοξευόµενο σκυρόδεµα πάχους 15-20cm στην οροφή, 15cm στα τοιχώµατα και 5cm στο µέτωπο εκσκαφής, ii) αγκύρια µήκους 5-6m σε απόσταση 1-1,5m, και iii) µέσου έως βαρέως τύπου πλαίσια σε απόσταση 0,75m. Τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται µε το σύστηµα Q, προβλέπουν µήκος αγκυρίων 3m, απόσταση αγκυρίων 1,4m, και πάχος του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος οµοιόµορφα κατανεµηµένο σ όλη τη διατοµή ίσο µε 13cm. Τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται και µε τις δύο µεθόδους επαρκούν για να υποστηρίξουν και να αντιστηρίζουν τη βραχοσφήνα που σχηµατίζεται στην περιφέρεια της εκσκαφής. 189

193 Από τη Χ.Θ ,7 έως Χ.Θ ,9, η βραχοµάζα σύµφωνα µε το σύστηµα RMR χαρακτηρίζεται φτωχή και σύµφωνα µε το σύστηµα Q πολύ φτωχή. Τα µέτρα που προτείνονται σύµφωνα µε τη µέθοδο RMR για την υποστήριξη του παρόντος τµήµατος είναι: i) εκτοξευόµενο σκυρόδεµα πάχους 10-15cm στην οροφή και 10cm στα τοιχώµατα, ii) αγκύρια µήκους 4-5m σε απόσταση 1-1,5m, και iii) ελαφρού έως µέσου τύπου πλαίσια σε απόσταση 1,5m. Τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται µε το σύστηµα Q είναι: i) αγκύρια µήκους 3m, σε απόσταση 1,5m, και ii) εκτοξευόµενο σκυρόδεµα οµοιόµορφα κατανεµηµένο σ όλη τη διατοµή πάχους 13,5cm. Η προτεινόµενη υποστήριξη των υπό µελέτη µεθόδων επαρκεί για την ευστάθεια της βραχοσφήνας που σχηµατίζεται στην περιφέρεια της σήραγγας, δεν προβλέπει όµως την αντιστήριξη των ασταθών βραχοσφηνών που σχηµατίζονται στην επιφάνεια του µετώπου εκσκαφής. Από τη Χ.Θ ,00 έως Χ.Θ ,00, όπου η ποιότητα βραχοµάζας σύµφωνα τα συστήµατα ταξινόµησης χαρακτηρίζεται πολύ φτωχή, εφαρµόστηκαν τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται σύµφωνα µε τη µέθοδο RMR: i) εκτοξευόµενο σκυρόδεµα πάχους 15-20cm στην οροφή, 15cm στα τοιχώµατα και 5cm στο µέτωπο εκσκαφής, ii) αγκύρια µήκους 5-6m σε απόσταση 1-1,5m, και iii) µέσου έως βαρέως τύπου πλαίσια σε απόσταση 0,75m. Τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται µε το σύστηµα Q, προβλέπουν µήκος αγκυρίων 3m, απόσταση αγκυρίων 1,3m, και πάχος του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος οµοιόµορφα κατανεµηµένο σ όλη τη διατοµή ίσο µε 15cm. Τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται µε τις υπό µελέτη µεθόδους επαρκούν για να υποστηρίξουν τις βραχοσφήνες που σχηµατίζονται στην περιφέρεια. Όσον αφορά τις βραχοσφήνες που σχηµατίζονται στο µέτωπο εκσκαφής, αυτές αντιστηρίζονται επαρκώς µε τα µέτρα που προτείνονται από τη µέθοδο RMR, η οποία προβλέπει την αντιστήριξη του µετώπου εκσκαφής. 190

194 Πίνακας 6.2. Γεωµετρικά χαρακτηριστικά και συντελεστές ασφαλείας δυνητικών βραχοσφηνών - εκτίµηση ελάχιστης υποστήριξης - συντελεστές ασφάλειας προτεινόµενης υποστήριξης κατά RMR και Q για τον αριστερό κλάδο της σήραγγας Ι. Α/Α J1 J2 J3 Επίπ. Ολίσθ. Βάρος (tns) Όγκος (m3) Εµβαδόν (m2) Ύψος (m) FSb FS(minimum) / Απαιτούµενο πάχος εκτ. Σκυροδέµατος(cm) FSb (µέτωπο) FS (RMRγια µέτωπο) Χ.Θ.10+19, , /3 321/58 237/63 321/ ,63 347,38 5,08 0,19 1,81/5 3, /3 321/58 44/81 321/ ,12 377,71 5,39 0,19 1,67/5 3,41 1, /3 156/58 44/81 156/58& ,92 99,31 5,39 0,35 1,46/2 6,19 1,74 44/ /3 156/58 94/66 156/58& 94/ ,44 112,17 5,01 0,23 3,03/5 6,18 1, /3 156/58 237/63 156/ ,06 68,1 4,27 0,21 4,09/5 8,33 2, /3 94/66 237/63 237/63& 94/ ,24 124,58 11,16 0,85 1,06/1 4,2 1, /3 44/81 94/66 44/81&9 4/ ,43 40,66 5,35 0,27 3,33/5 9,58 1, /58 44/81 94/66 44/ ,58 85,68 7,52 0,06 1,31/5 2,8 0, /58 237/63 44/81 321/ ,09 79,28 10,97 0,19 1,59/5 3,7 0, /58 237/63 156/58 237/ ,04 123,17 5,39 0,14 1,74/5 3,79 0, /66 44/81 156/58 94/66&4 4/ ,11 9, ,32 3,47/5 7,63 1, /66 237/63 156/58 156/ ,62 57, ,19 1,62/5 3,86 0, /81 237/63 156/58 156/ ,34 5, ,21 298/5 32,68 7,79 Χ.Θ.10+50, , /20 50/51 353/49 353/ ,17 16,97 3,22 0,28 1,62/1 22,33 3, /20 50/51 296/74 296/ ,79 7,14 1,99 0,51 3,79/1 45,27 8,71 &50/ /20 50/51 132/73 132/ ,59 173,18 5,77 0,1 1,01/3 3,18 1, /20 353/49 132/73 132/ ,73 74,99 3,46 0,11 1,70/2 6,79 1, /20 353/49 296/74 353/ ,44 8,87 1,82 0,26 3,26/1 42,09 7, /51 353/49 296/74 353/49 & 296/ ,32 27, ,45 1,43/5 3,07 1, /51 353/49 132/73 50/ ,28 251,46 13,04 0,23 1,03/10 1,13 0,63 Χ.Θ.10+68, , /70 201/79 140/22 132/ ,72 141,28 6,14 0,16 1,26/3 4,42 8,10 & 201/ /70 140/22 335/57 132/ ,96 26,33 1,65 0,12 2,13/1 30,82 42, /79 140/22 335/57 335/ ,95 5,69 0,8 0,18 12,83/1 127,33 259,44 Χ.Θ.10+84, , /26 217/48 252/77 252/77 & 217/ ,03 498,44 35,95 0,26 1,07/ ,78 1,77 1, /26 217/48 313/55 217/ ,47 63,2 3,64 0,1 2,62/5 0, ,93 9,27 6, /26 217/48 313/55 313/ ,91 20,17 2,42 0,06 2,06/1 0, ,93 30,49 20, /26 217/48 121/71 121/71 & 217/ ,59 704,28 19,17 0,12 1,24/20 0,75 933,59 1,1 1, /26 252/77 313/55 252/ ,06 32,28 3,23 0,09 1,43/1 0,11 9,92 20,47 13,59 & 313/ /26 121/71 313/55 121/ ,01 41,48 4,65 0,62 1,63/1 0,61 4,99 21,17 14,97 & 152/ /48 252/77 313/55 252/ ,87 10,33 3,11 0,04 1,43/1 0,11 9,12 25,98 16, /48 252/77 121/71 252/77 & 121/ ,78 304,15 29,82 0,14 1,22/15 0,18 1,43 1,29 1,61 Χ.Θ , , /37 107/52 189/53 107/ ,61 6,39 1,92 0,25 2,83/1 0,28 33,66 19,13 Χ.Θ , , /42 50/45 125/38 50/ ,98 5,21 1,82 0,32 3,44/1 0,37 35,66 9, /42 50/45 87/75 87/75& 50/ ,06 34, ,89 1,17/1 0,93 3,87 1, /42 125/38 87/75 87/75& 125/ ,9 8,67 3,31 0,75 3,26/1 0,55 30,35 10,58 Χ.Θ , , /47 134/46 4/59 57/ ,65 75,25 9 0,15 1,15/5 0,16 2,07 3,95 3,39 Χ.Θ , , /32 64/46 121/63 121/63 &64/ ,41 12,32 4 0,36 1,45/1 0,35 14,35 9,79 Χ.Θ , , /30 83/65 179/21 4/ ,89 43,83 4 0,24 1,54/1 0,15 10,6 24,58 13, /30 83/54 179/21 83/54& 91 31,81 33,32 3,66 0,5 2,91/1 0,15 10,6 43,08 23,83 179/ /30 83/54 168/63 83/ ,58 108,91 3,52 0,11 1,39/3 0,15 10,6 6,58 1,61 FS (RMR) FS(Q) 191

195 Α/Α J1 J2 J3 Επίπ. Ολίσθ. Βάρος (tns) Όγκος (m3) Εµβαδόν (m2) Ύψος (m) FSb FS(minimum) / Απαιτούµενο πάχος εκτ. Σκυροδέµατος(cm) FSb (µέτωπο) FS (RMRγια µέτωπο) 41 4/30 83/54 168/63 168/ ,79 21,23 1,8 0,16 1,56/1 0,12 2,02 25,11 5,03 &83/ /30 83/54 127/57 83/ , ,12 1,21/2 0,12 1,62 10,75 4, /30 179/21 127/57 4*/ ,8 61,03 3,8 0,24 1,40/1 0,47 7,15 22,91 4, /30 179/21 127/57 179/ ,64 14,61 2,4 0,39 5,43/1 0,47 7,15 89,43 37, /30 179/21 288/61 288/ ,17 75,58 4,55 0,26 1,27/1 0,28 6,6 20,26 7,29 &4/ /30 179/21 288/61 179/ , ,79 0,38 2,21/1 0,28 6,6 34,99 19, /30 179/21 168/63 168/ ,45 864,35 6,06 0,07 1,09/5 1,61 3,13 1, /30 288/61 168/63 168/ ,7 31,4 1,96 0,07 1,13 0,28 8,18 19,67 3, /30 127/57 168/63 127/ ,6 186,9 4,4 0,1 1,35/10 0,13 5,85 2,28 1, /30 127/57 168/63 168/ ,3 10,4 1,3 0,11 2,82/1 0,13 5,85 44,46 16,42 & 127/ /30 127/57 288/61 4/ ,9 20,2 4,11 0,27 1,83/1 0,28 6,77 28,12 14, /54 168/63 288/61 128/ ,24 12,9 2,8 0,08 1,26/1 0,12 47,49 20,51 10, /54 288/61 179/21 288/ ,82 28,4 6,1 0,78 2,32/1 0,14 11,13 29,42 17,59 &83/ /54 288/61 179/21 179/ ,9 26,7 5,8 0,38 1,91/1 0,14 11,13 29,23 14, /54 127/57 179/21 127/ ,6 66,9 7,13 0,1 2,03/5 0,16 12,48 7,52 4,08 FS (RMR) FS(Q) 192

196 6.5. Υποστήριξη δυνητικών βραχοσφηνών µε τις κλασικές µεθόδους κατά τη διάνοιξη του αριστερού κλάδου της σήραγγας ΙΙ. Κατά την εκσκαφή του υπόγειου τµήµατος της σήραγγας ΙΙ, από τη Χ.Θ ,82 έως Χ.Θ ,45, όπου η ποιότητα βραχοµάζας σύµφωνα µε το σύστηµα RMR χαρακτηρίζεται πολύ φτωχή και σύµφωνα µε το σύστηµα Q πάρα πολύ φτωχή, εφαρµόστηκαν, όσον αφορά τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται σύµφωνα µε τη µέθοδο RMR: i) εκτοξευόµενο σκυρόδεµα πάχους 15-20cm στην οροφή, 15cm στα τοιχώµατα και 5cm στο µέτωπο εκσκαφής, ii) αγκύρια µήκους 5-6m σε απόσταση 1-1,5m, και iii) µέσου έως βαρέως τύπου πλαίσια σε απόσταση 0,75m. Τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται µε το σύστηµα Q, προβλέπουν µήκος αγκυρίων 3m, απόσταση αγκυρίων 1,7m, και πάχος του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος οµοιόµορφα κατανεµηµένο σ όλη τη διατοµή ίσο µε 18,3cm. Τα µέτρα υποστήριξης και των δυο µεθόδων επαρκούν για να υποστηρίξουν τις βραχοσφήνες που σχηµατίζονται δίνοντας µεγάλους συντελεστές ασφάλειας (Πίνακας 6.3, α/α.1-8). Η αντιστήριξη του µετώπου εκσκαφής, όπως προβλέπεται µόνο από την µέθοδο RMR, κρίνεται απαραίτητη για την αντιστήριξη των βραχοσφηνών που σχηµατίζονται στο µέτωπο. Η ποιότητα της βραχοµάζας από τη Χ.Θ ,45 έως Χ.Θ ,07, σύµφωνα µε το σύστηµα RMR χαρακτηρίζεται φτωχή και σύµφωνα µε το σύστηµα Q πάρα πολύ φτωχή. Τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται σύµφωνα µε τη µέθοδο RMR είναι: i) εκτοξευόµενο σκυρόδεµα πάχους 10-15cm στην οροφή και 10cm στα τοιχώµατα, ii) αγκύρια µήκους 4-5m σε απόσταση 1-1,5m, και iii) ελαφρού έως µέσου τύπου πλαίσια σε απόσταση 1,5m. Τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται µε το σύστηµα Q είναι: i) αγκύρια µήκους 3m σε απόσταση 1,9m, και ii) εκτοξευόµενο σκυρόδεµα οµοιόµορφα κατανεµηµένο σ όλη τη διατοµή πάχους 14cm. Η υποστήριξη που προτείνεται και µε τις δύο µεθόδους εξασφαλίζει την ευστάθεια της δυνητικής βραχοσφήνας που σχηµατίζεται στην περιφέρεια της διατοµής. εν συµβαίνει το ίδιο µε τις βραχοσφήνες που βρίσκονται στα µέτωπα εκσκαφής, αφού δεν προβλέπεται αντιστήριξη των µετώπων µε καµία µέθοδο. Κατά την εκσκαφή του υπόγειου τµήµατος της σήραγγας ΙΙ, από τη Χ.Θ ,76 έως Χ.Θ ,20, όπου η ποιότητα βραχοµάζας χαρακτηρίζεται ως πολύ φτωχή σύµφωνα µε το σύστηµα RMR και πάρα πολύ φτωχή σύµφωνα µε το σύστηµα Q, εφαρµόστηκαν σύµφωνα µε τη µέθοδο RMR τα παρακάτω µέτρα υποστήριξης: i) εκτοξευόµενο σκυρόδεµα πάχους 15-20cm στην οροφή, 15cm στα τοιχώµατα και 5cm στο µέτωπο εκσκαφής, ii) αγκύρια µήκους 5-6m σε απόσταση 1-1,5m, και iii) µέσου έως βαρέως τύπου πλαίσια σε απόσταση 0,75m. Τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται µε το σύστηµα Q, προβλέπουν µήκος αγκυρίων 3m, απόσταση αγκυρίων 1,7m, και πάχος του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος οµοιόµορφα κατανεµηµένο σ όλη τη διατοµή, ίσο µε 16,8cm. Τα µέτρα υποστήριξης και των δυο µεθόδων επαρκούν για να υποστηρίξουν τις βραχοσφήνες που σχηµατίζονται. Η αντιστήριξη του µετώπου εκσκαφής, όπως προβλέπεται µόνο µε την µέθοδο RMR, κρίνεται απαραίτητη για την αντιστήριξη των βραχοσφηνών που σχηµατίζονται στο µέτωπο. Τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται µε τη µέθοδο RMR για την αντιστήριξη των βραχοσφηνών των µετώπων εκσκαφής κρίνονται τις περισσότερες φορές επαρκή. Στις περιπτώσεις βραχοσφηνών µεγάλου βάθους (Πίνακας 6.3, α/α12,13,22,24,25,27), η αντιστήριξη µπορεί να πραγµατοποιηθεί µόνο µε διατήρηση πυρήνα κατά την εκσκαφή. Από τη Χ.Θ ,22 έως Χ.Θ ,37, η βραχοµάζα σύµφωνα µε το σύστηµα RMR χαρακτηρίζεται φτωχή και σύµφωνα µε το σύστηµα Q πολύ φτωχή. 193

197 Τα µέτρα που προτείνονται σύµφωνα µε τη µέθοδο RMR για την υποστήριξη του παρόντος τµήµατος είναι: i) εκτοξευόµενο σκυρόδεµα πάχους 10-15cm στην οροφή και 10cm στα τοιχώµατα, ii) αγκύρια µήκους 4-5m σε απόσταση 1-1,5m, και iii) ελαφρού έως µέσου τύπου πλαίσια σε απόσταση 1,5m. Τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται µε το σύστηµα Q είναι: i) αγκύρια µήκους 3m, σε απόσταση 2m, και ii) εκτοξευόµενο σκυρόδεµα οµοιόµορφα κατανεµηµένο σ όλη τη διατοµή πάχους 12cm. Η προτεινόµενη υποστήριξη των υπό µελέτη µεθόδων επαρκεί για την ευστάθεια της βραχοσφήνας που σχηµατίζεται στην περιφέρεια της σήραγγας, δεν προβλέπει όµως την αντιστήριξη ασταθών βραχοσφηνών που σχηµατίζονται στην επιφάνεια του µετώπου εκσκαφής. 194

198 Πίνακας 6.3. Γεωµετρικά χαρακτηριστικά και συντελεστές ασφαλείας δυνητικών βραχοσφηνών - εκτίµηση ελάχιστης υποστήριξης - συντελεστές ασφάλειας προτεινόµενης υποστήριξης κατά RMR και Q για τον αριστερό κλάδο της σήραγγας ΙΙ. Α/Α J1 J2 J3 Επίπ. Ολίσθ. Βάρος (tns) Όγκος (m3) Εµβαδόν (m2) Ύψος (m) FSb FS(minimum) / Απαιτούµενο πάχος εκτ. Σκυροδέµατος(cm) FSb (µέτωπο) FS (RMRγια µέτωπο) Χ.Θ , , /50 143/51 219/43 219/ ,77 17,7 1,97 0,31 2,77/1 0,28J2 6,37 49,68 82, /50 143/51 298/59 11/ ,95 11,92 3,26 0,27 1,77/1 0,27 19,69 30,77 48, /50 219/43 298/59 298/ , ,84 0,2 1,49/3 0,21J3 2,87 7,99 15, /51 219/43 298/59 219/ ,6 49,14 16,52 0,31 1,02/5 0,35 J1 29,7 2,7/2,9 5,02 Χ.Θ , , /48 308/56 149/39 149/ ,72 28,75 5,06 0,18 3,12/5 0,30J1 0,30J1 8,42 3, /48 308/56 189/80 308/ ,9 15,32 3,67 0,21 1,48/1 0,30 J1 0,30 J1 16,5 7, /48 149/39 189/80 189/80 & 149/ ,32 33,63 19,37 0,89 1,02/1 0,97J2J3 0,97J2J3 2,63 1, /56 149/39 189/80 189/ ,08 53,55 2,97 0,08 3,43/5 0,48J1J3 0,48J1J3 9,7 17,05 Χ.Θ , , /53 207/66 248/58 207/ ,74 10,46 4,34 0 1,05/1 0J2 3,30J2 18,2 10,97 & 248/ /53 207/66 223/17 207/66 &33/ ,54 20,66 31,27 0 1,03/2 0J2J3 10,97J2J3 15,47 8, /53 207/66 223/17 207/66 & 223/ /53 165/51 223/17 165/51 &33/ /53 165/51 223/17 165/51 & 223/ /53 223/17 248/58 248/58 & 223/ /53 223/17 248/58 248/58 &33/ /74 207/66 165/51 207/66 & 108/ ,62 6 FS (RMR) FS(Q) 17,82 31,04 0 3,50/2 0J2J3 10,97 J2J3 15,79 14, ,58 14,24 4,99 0 1,87/ ,39 21, ,4 10,74 4,39 0 2,65/ ,11 32, ,67 10,65 4,99 0 3,47/1 0J1J3 4,31J1J3 58,36 42, ,65 17,98 6,46 0 1,59/1 0J1J3 4,31 J1J3 24,61 16, ,79 10, ,34/5 0J2J1 1,33J2J1 4,73 5, /74 207/66 248/58 207/ ,077 67,31 11,34 0 1,02/7 0J2 2,21J2 2,95 3, /74 207/66 223/17 207/ ,67 35,8 2,22 0 1,25/1 0J2J1 7J2J1 20,08 14, /74 165/51 223/17 165/ ,5 57,13 3,52 0 1,21/3 0J2J1 1,79J2J1 7,24 4,73 & 108/ /74 165/51 248/58 165/ ,85 21, ,85/10 0J2J1 1,03J2J1 3,32 4,36 & 108/ /74 223/17 248/58 248/ ,56 82,97 6,05 0 1,14/5 0J1J3 1,73J1J3 4,71 2,65 & 223/ /66 165/51 248/58 207/ ,94 15,29 6,42 0 2,52/ ,46 12, /66 148/58 308/59 207/ ,64 3, ,59/5 0J2J1 17,21J2J1 9,14 10,99 & 248/ /66 148/58 223/17 248/ ,03 10,98 3,21 0 2,04/ ,11 22,82 & 207/ /66 308/59 223/17 207/ ,96 42,41 7,85 0 1,16/ ,77 3,59 & 308/ /51 223/17 308/59 165/ ,28 9, ,29/5 0J1J3 0,90J1J3 8,13 10,50 &308/ /58 223/17 308/59 248/58 & 308/ ,29 22,33 3,69 0 1,31/ ,21 13,81 Χ.Θ , , /59 131/54 220/60 131/ ,9 13,76 3,33 0,23 1,64/1 0,22J3 0,22J3 17,38 8,95 195

199 6.6. ιερεύνηση της αποτελεσµατικότητας των µέτρων υποστήριξης κατά τη διάνοιξη των σηράγγων Ασπροβάλτας Στα προηγούµενα κεφάλαια πραγµατοποιήθηκε αξιολόγηση των µέτρων υποστήριξης που προτείνονται από τις µεθόδους RMR και Q λαµβάνοντας υπόψη µόνο τη γεωµετρία της βραχοµάζας, θεωρώντας πως η ευστάθεια της διάνοιξης οφείλεται αποκλειστικά στην κατανοµή των τεκτονικών στοιχείων στο χώρο και στη δηµιουργία δυνητικών βραχοσφηνών. Η θεώρηση αυτή, όπως αποδείχτηκε κατά την παρακολούθηση των εκσκαφών από τη συγγραφέα, είναι πλήρως ορθή και δικαιολογηµένη, αφού οι τάσεις που ασκούνται στις σήραγγες, λόγω του µικρού ύψους υπερκειµένων, είναι πάρα πολύ µικρές. Σύµφωνα µε την παραπάνω θεώρηση, η υποστήριξη που απαιτείται για τις βραχοµάζες αβαθών σηράγγων πρέπει να είναι σηµειακή και να εφαρµόζεται στις περιοχές που είναι επιρρεπείς σε ολισθήσεις. Στην πράξη όµως, η σηµειακή ή η περιοχική υποστήριξη εφαρµόζεται σε πολύ λίγες περιπτώσεις και σε εξαιρετικά καλής ποιότητας βραχοµάζες. Κατά τη διάνοιξη και την άµεση υποστήριξη των σηράγγων συνήθως ακολουθείται σταθερή αλληλουχία εργασιών διατηρώντας σταθερό κάνναβο αγκυρίων και επενδύοντας όλο το εσωτερικό των σηράγγων µε εκτοξευόµενο σκυρόδεµα ελάχιστου πάχους 5cm. Σ αυτό το κεφάλαιο, γίνεται προσπάθεια διερεύνησης της αποτελεσµατικότητας των διάφορων µέτρων υποστήριξης (διάφορων τύπων αγκυρίων και εκτοξευόµενου σκυροδέµατος) όπως τοποθετούνται στην πράξη. Για το σκοπό αυτό, θεωρήθηκε η διατοµή των σηράγγων κυκλική µε οµοιόµορφη κατανοµή των τάσεων και η εφαρµογή των µέτρων υποστήριξης να καλύπτει οµοιόµορφα τη διατοµή. Η βραχοµάζα περιγράφτηκε µε το είκτη Γεωλογικής Αντοχής (GSI) και τα χαρακτηριστικά της υπολογίστηκαν σύµφωνα µε τον νόµο Mohr-Coulomb, λαµβάνοντας υπόψη την παρουσία πλαστικής ζώνης γύρω από τη διατοµή. Η ποσοτικοποίηση της αποτελεσµατικότητας των µέτρων υποστήριξης πραγµατοποιήθηκε µε τον υπολογισµό του συντελεστή ασφαλείας µετά την εφαρµογή των διαφόρων µέτρων υποστήριξης. Τα µέτρα υποστήριξης που εξετάστηκαν είναι αυτά που χρησιµοποιούνται συνήθως (Πίνακας 6.4): Αγκύρια απλά διαµέτρων 35mm, 25mm, 19mm και 17mm Αγκύρια SWELLEX Αγκύρια από ίνες υάλου (Fiberglass) διαµέτρου 20mm Προεντεταµένα αγκύρια Εκτοξευόµενο σκυρόδεµα πάχους 5cm. Όπως αποδεικνύεται από τις παρατηρήσεις στην τοποθέτηση των µέτρων υποστήριξης κατά τη διάνοιξη των σηράγγων, στις κερµατισµένες βραχοµάζες φτωχής ποιότητας, η παρουσία των αγκυρίων αυξάνει απλώς τη συνοχή της βραχοµάζας δηµιουργώντας ένα κέλυφος ενίσχυσης, χωρίς το µήκος τους να συµµετέχει ενεργά στην αύξηση της ευστάθειας. Τα µικρά τεµάχια της κερµατισµένης βραχοµάζας εύκολα καταπέφτουν ή ολισθαίνουν, µ αποτέλεσµα τα αγκύρια να µην προλαβαίνουν να τα συγκρατήσουν. Επιπλέον, στις κερµατισµένες βραχοµάζες δεν υπάρχει ακέραια επιφάνεια αγκύρωσης, έτσι ώστε να µπορεί να επιτευχθεί η σωστή λειτουργία των αγκυρίων. Ο κάνναβος των αγκυρίων που χρησιµοποιήθηκε για τους υπολογισµούς είναι 1m x 1m, και θεωρείται ότι αυτά τοποθετούνται 2m µπροστά από το µέτωπο εκσκαφής. Η αποτελεσµατικότητα των 196

200 µέτρων υποστήριξης εξετάστηκε µεµονοµένα για το καθένα χωριστά και όχι σε συνδυασµό µεταξύ τους. Όπως φαίνεται και στους πίνακες 6.4 και 6.5, οι σήραγγες υποστηρίζονται επαρκώς µε όλα τα µέτρα υποστήριξης εκτός από τη θέση Χ.Θ , ,23 του δεξιού κλάδου της σήραγγας Ι, όπου το ελάχιστο πάχος του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος που µπορεί να την υποστηρίζει είναι 10cm. Πίνακας 6.4. Στοιχεία υπολογισµού των συντελεστών ασφαλείας κατόπιν χρήσης διάφορων µέτρων υποστήριξης. Η τιµές της γωνίας τριβής που χρησιµοποιήθηκαν στους υπολογισµούς βασίστηκαν στο κριτήριο Mohr-Coulomb (Hoek, 2000). Χ.Θ.-Χ.Θ. Ακτίνα διατοµής εκσκαφής (m) Τάση υπερκειµένων (Mpa) Μοντέλο του Young (Mpa) Λόγος Poison Συµπιεστική αντοχή βραχοµάζας (Mpa) Γωνία τριβής ( ο ) GSI mi D 10+23, , ,54 Σήραγγα Ι- εξιός Κλάδος ,3 19,66 62, , , , ,3 6,7 46, , , , ,3 19,66 62, , , ,54 39,81 0,3 35,92 68, , , , ,3 31,89 62, , ,1 13 1, ,3 32,69 63, , ,8 13 1, ,3 35,92 64, , , , ,3 40,11 65, , , , ,3 30,31 61, , , , ,3 39,37 64, , , , ,3 19,27 55, , , , ,3 32,69 62, , , , ,3 20, , , , ,3 43,63 65, , , , ,3 35,1 63, , , , ,3 31,1 63, , , , ,3 36,74 65, , , , ,3 43, , , , ,3 33,49 65, , , , ,3 29,52 64, Σήραγγα Ι- Αριστερός Κλάδος 10+19, , , ,3 35,92 68, , , , ,3 38,41 67, , , , ,3 34,29 67, , , , ,3 33,49 67, , , , ,3 27,95 62, , , , ,3 29,52 64, , , , ,3 32,69 65, , , , ,3 30,31 64, , , , ,3 34,29 66, , ,9 13 0, ,3 35,92 66, , ,0 13 0, ,3 32,69 65, Σήραγγα ΙΙ- Αριστερός Κλάδος , , , ,3 29,52 66, , , , ,3 30,31 64, , , , ,3 28,74 62, , , , ,3 39,25 65, , ,2 13 0, ,3 32,69 65, , , , ,3 31,1 67,

201 Πίνακας 6.5. Τιµές συντελεστών ασφαλείας κατόπιν τοποθέτησης διάφορων µέτρων υποστήριξης Τύπος αγκυρίων Προεντεταµένα αγκύρια Ελάχιστο πάχος Χ.Θ.-Χ.Θ. Αγκύρια απλά Αγκύρια SWELLEX Αγκύρια από ίνες υάλου Plain cable Birdcage cable εκτοξευόµενου σκυροδέµατος Εκτοξευόµενο σκυρόδεµα Φ35 Φ25 Φ19 Φ17 (Fiberglass) 20mm (cm) 12h-28days Σήραγγα Ι- εξιός Κλάδος 10+23, ,41 15,68 15,43 15,2 14,96 14,99 15,41 15,11 15,53 5,00 7,41-7, , ,41 4,48 4,24 4 3,76 3,79 4,22 3,9 4,33 5,00 1,81-2, , ,66 15,68 15,43 15,2 14,96 14,99 15,41 15,11 15,53 5,00 7,41-7, , ,00 18,33 18,08 17,85 17,62 17,62 18,04 17,73 18,16 5,00 8,72-9, , ,11 5,6 5,5 5,4 5,31 5,32 5,49 5,36 5,54 5,00 2,62-2, , ,1 5,9 5,8 5,71 5,61 5,63 5,8 5,67 5,84 5,00 2,78-2, , ,8 7,33 7,23 7,14 7,04 7,05 7,22 7,1 7,27 5,00 3,49-3, , ,20 9,64 9,54 9,45 9,35 9,36 9,54 9,41 9,58 5,00 4,64-4, , ,05 4,19 4,11 4,03 3,95 3,96 4,1 4 4,14 5,00 1,95-2, , ,05 8,03 7,95 7,87 7,79 7,8 7,95 7,84 7,98 5,00 3,87-3, , ,26 2,06 1,98 1,9 1,82 1,83 1,97 1,87 2,01 10,00 1, , ,30 4,92 4,84 4,76 4,68 4,69 4,83 4,73 4,87 5,00 2,31-2, , ,23 2,16 2,08 2 1,92 1,93 2,07 1,97 2,11 10,00 1, , ,49 12,03 11,93 11,84 11,74 11,75 11,92 11,8 11,98 5,00 5,84-5, , ,56 6,94 6,84 6,75 6,65 6,67 6,83 6,71 6,88 5,00 3,3-3, , ,98 6,63 6,51 6,39 6,27 6,29 6,5 6,34 6,55 5,00 3,1-3, , ,18 9,67 9,55 9,44 9,32 9,33 9,54 9,38 9,60 5,00 4,62-4, , ,20 15,03 14,92 14,8 14,68 14,69 14,91 14,76 14,96 5,00 7,3-7, , ,92 10,38 10,22 10,06 9,91 9,92 10, ,28 5,00 4,9-5, , ,22 7,95 7,79 7,63 7,47 7,49 7,78 7,57 7,85 5,00 3,69-3,93 Μ.Ο.: 8,63 8,50 8,37 8,24 8,26 8,49 8,32 8,55 4,431-4,63 Σήραγγα Ι- Αριστερός Κλάδος 10+19, ,59 18,33 18,08 17,85 17,62 17,62 18,04 17,73 17,16 5,00 8,72-9, , ,04 21,59 21,33 21,11 20,87 20,9 21,33 21,01 21,45 5,00 10,37-10, , ,34 16,45 16,19 15,97 15,72 15,75 16,17 15,86 16,29 5,00 7,79-8, , ,45 15,57 15,34 15,09 14,87 14,89 15, ,43 5,00 7,35-7, , ,45 5,37 5,25 5,13 5,01 5,03 5,24 5,08 5,31 5,00 2,47-2, , ,96 7,95 7,79 7,63 7,47 7,49 7,78 7,57 7,85 5,00 3,69-3, , ,95 9,84 9,67 9,51 9,36 9,38 9,66 9,45 9,74 5,00 4,63-4, , ,75 8,38 8,22 8,06 7,91 7,93 8,21 8 8,28 5,00 3,9-4, , ,25 10,96 10,79 10,64 10,48 10,5 10,78 10,57 10,86 5,00 5,19-5, , ,9 12,21 12,05 11,89 11,74 11,75 12,04 11,83 12,12 5,00 5,82-6, , ,0 14,76 14,51 14,27 14,04 14,08 14,5 14,17 14,60 5,00 6,94-7,3 Μ.Ο.: 11,04 10,88 10,72 10,56 10,58 10,87 10,66 10,89 6,079-6,366 Σήραγγα ΙΙ- Αριστερός Κλάδος , ,45 11,92 11,69 11,45 11,21 11,24 11,67 11,35 11,78 5,00 5,53-5, , ,07 8,38 8,22 8,06 7,91 7,93 8,21 8 8,28 5,00 3,9-4, , ,88 5,66 5,54 5,42 5,3 5,31 5,53 5,37 5,58 5,00 2,61-2, , ,74 9,12 9,02 8,93 8,84 8,85 9,02 8,89 9,06 5,00 4,39-4, , ,2 9,84 9,67 9,51 9,36 9,38 9,66 9,45 9,74 5,00 4,63-4, , ,37 13,26 13,02 12,78 12,55 12, ,68 13,11 5,00 6,2-6,55 Μ.Ο.: 11,36 11,18 11,00 10,83 10,85 11,16 10,93 11,20 4,543-4,

202 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΙII ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ 199

203 1. ΣΥΣΧΕΤΙΣΕΙΣ ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ Κατά την εκτίµηση της ποιότητας της βραχοµάζας εκσκαφής των σηράγγων Ασπροβάλτας, παρατηρήθηκαν σχέσεις των παραµέτρων που υπεισέρχονται στην εκτίµηση της ποιότητας και των συντελεστών RMR, Q και GSI. Η επίδραση των χαρακτηριστικών της βραχοµάζας, σύµφωνα µε τα οποία εκτιµάται η ποιότητά της, και η ταξινόµηση που πραγµατοποιήθηκε κατά RMR, Q και GSI αναλύθηκαν στο προηγούµενο κεφάλαιο (Κεφ.ΙΙ). Τα αποτελέσµατα που προέκυψαν έδωσαν το έναυσµα διερεύνησης σχέσεων των αριθµητικών τιµών των ταξινοµήσεων για τις σήραγγες που µελετάµε. Σύµφωνα µε τη διερεύνηση που πραγµατοποιήσαµε, συµπεραίνεται πως η κατατµητικότητα είναι σηµαντικός παράγοντας αυξοµείωσης της ποιότητας της βραχοµάζας. Η αύξηση του κερµατισµού, που υπεισέρχεται στην περιγραφή της κατάστασης των ασυνεχειών µε τη µείωση της απόστασής τους, επιδεινώνει την ποιότητα της βραχοµάζας. Έτσι, η αύξηση του RQD έχει ως αποτέλεσµα αύξηση των δεικτών ποιότητας βραχοµάζας RMR και Q. Σύµφωνα µε τα αποτελέσµατα των ταξινοµήσεων που πραγµατοποιήσαµε για τις σήραγγες Ασπροβάλτας, διαπιστώθηκε, πως η σχέση που συνδέει το δείκτη ποιότητας βράχου RQD µε το δείκτη ποιότητας RMR bas χωρίς την εισαγωγή του παράγοντα επίδρασης του προσανατολισµού της σήραγγας είναι γραµµική (Εικ.1.1): RMR bas = 0,2004*RQD + 26,041 µε συντελεστή συσχέτισης r = 0,8541 Παρατηρείται εξάλλου µια εκθετική σχέση που συνδέει το δείκτη ποιότητας βράχου RQD µε τον δείκτη ποιότητας Q(Εικ.1.2): Q = 0,0001*RQD 2 0,0051*RQD + 0,1059 µε συντελεστή συσχέτισης r = 0,8811 Έγινε προσπάθεια να συσχετιστούν τα αποτελέσµατα των γεωτεχνικών ταξινοµήσεων, αφού και οι τρεις τρόποι ταξινόµησης χρησιµοποιούν περίπου τα ίδια δεδοµένα, βαθµονοµηµένα όµως µε διαφορετική βαρύτητα. Από τους υπολογισµούς των δεικτών των ταξινοµήσεων που πραγµατοποιήσαµε για τις σήραγγες Ασπροβάλτας, φαίνεται πως η σχέση του βαθµού ποιοτικής ταξινόµησης RMR bas χωρίς την εισαγωγή του παράγοντα επίδρασης του προσανατολισµού, και του δείκτη ποιοτικής ταξινόµησης Q είναι εκθετική (Εικ.1.3): Q = 0,0005 e 0,1721RMR(bas) µε συντελεστή συσχέτισης r = 0,8976 Λύνοντας τη σχέση αυτή ως προς το δείκτη RMR (bas) λαµβάνουµε: RMR (bas) = 5,8lnQ + 44 Η µορφή αυτή βρίσκεται σε ταύτιση µε την εµπειρική σχέση που προτάθηκε από τον Bieniawski, 1976, η οποία συνδέει το δείκτη RMR µε το δείκτη ποιότητας Q: RMR = 9lnQ

204 Συσχετίζοντας το βαθµό ποιοτικής ταξινόµησης RMR bas χωρίς την εισαγωγή του παράγοντα επίδρασης του προσανατολισµού, µε το δείκτη GSI προκύπτει γραµµική σχέση (Εικ.1.4): GSI = 0,524*RMR bas + 16,191 µε συντελεστή συσχέτισης r = 0,9426 Σε ανάλογη σχέση έχουν καταλήξει και οι Hoek, Kaiser & Bawden, 1995 συσχετίζοντας τα αποτελέσµατα ποιοτικής ταξινόµησης των µεθόδων GSI και RMR, λαµβάνοντας όµως υπ όψη την επίδραση του προσανατολισµού των τεκτονικών στοιχείων, µε την προϋπόθεση πως η ποιότητα της βραχοµάζας είναι φτωχή και οι τιµές RMR είναι µεγαλύτερες από 23: GSI = RMR 89-5 Λαµβάνοντας υπόψη τα στοιχεία µέτρησης και υπολογισµού, όπως και στις παραπάνω περιπτώσεις, για τις υπό µελέτη σήραγγες, η σχέση του δείκτη ποιοτικής ταξινόµησης Q και του δείκτη GSI είναι λογαριθµική (Εικ.1.5): GSI = 2,6844ln(Q) + 38,766 µε συντελεστή συσχέτισης r = 0,849 Στην ίδια παρατήρηση, µε ανάλογη σχέση καταλήγουν και οι Hoek, Kaiser & Bawden, 1995: GSI = 9ln(Q) + 44 Αν και όπως φαίνεται από τις παραπάνω συσχετίσεις, οι σχέσεις των αποτελεσµάτων των ταξινοµήσεων που κατέληξε η παρούσα διατριβή επιβεβαιώνονται από τις ανάλογες σχέσεις που έχουν καταλήξει στο παρελθόν οι άλλοι ερευνητές, οι ίδιοι ερευνητές που πρότειναν τις σχέσεις αυτές, τις αµφισβήτησαν στο µέλλον (Μαρίνος et al., 2004). Επιπλέον, λαµβάνοντας υπ όψη τις τιµές του µέτρου ελαστικότητας σύµφωνα µε τις κλασσικές µεθόδους RMR και GSI, φαίνεται πως δευτεροβάθµια σχέση συνδέει τις τιµές αυτές, µε συντελεστή συσχέτισης r=0,8669 (Eικ.1.6): E d(rmr) = 0,4726 (Ε m(gsi) ) 2 0,6019 Ε m(gsi) + 1,

205 RQD RMRbas RQD RMRbas RMRbas RQD- RMRbas y = 0,2004x + 26,041 r = 0, RQD(%) Εικ Συσχέτιση παραγόντων RQD RMR bas RQD Q RQD Q 12 0, ,2 31 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,061 Q 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 RQD - Q y = 0,0001x 2-0,0051x + 0,1059 r = 0, RQD(%) Εικ Συσχέτιση παραγόντων RQD Q. 202

206 RMRbas Q RMRbas Q 26 0, , , ,2 26 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,13 Q 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 RMRbas- Q y = 0,0005e 0,1721x R 2 = 0, RMRbas Εικ Συσχέτιση παραγόντων RMR bas Q. RMRbas GSI RMRbas GSI GSI RMRbas- GSI y = 0,524x + 16,191 r = 0, RMRbas Εικ Συσχέτιση παραγόντων RMR bas - GSI 203

207 Q GSI Q GSI 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,2 36 GSI Q -GSI y = 2,6844Ln(x) + 38,766 r = 0, ,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 Q Εικ Συσχέτιση παραγόντων Q -GSI E m(gsi) (GPa) E d(rmr) (GPa) E m(gsi) (GPa) E d(rmr) (GPa) 1,45 0,52 1,3 1,92 1,93 1,54 1,68 1,53 1,82 1,82 1,88 1,62 2,88 1,92 1,58 1,44 2,88 2,45 1,58 1,44 1,15 1,03 2,24 1,71 1,15 0,46 1,94 1,77 2,74 2,57 2,74 2,04 2,44 1,53 1,83 1,54 4,07 2,88 3,98 2,9 1,54 1,36 2,05 1,53 1,54 1,92 2,3 1,62 Ed(RMR) (GPa) E m(gsi) -E d(rmr) y = 0,4726x 2-0,6019x + 1,6239 r = 0,8669 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 E m(gsi) (GPa) Εικ Συσχέτιση µέτρων ελαστικότητας κατά GSI και RMR 204

208 2. ΣΧΕΣΗ ΜΕΤΑΤΟΠΙΣΕΩΝ - ΡΗΓΜΑΤΩΝ ΚΑΤΑ ΤΗ ΙΑΝΟΙΞΗ ΤΩΝ ΣΗΡΑΓΓΩΝ ΑΣΠΡΟΒΑΛΤΑΣ Όπως φαίνεται από τις χαµηλές τιµές των µετακινήσεων που σηµειώθηκαν στις σήραγγες Ασπροβάλτας κατά τη διάνοιξη των υπογείων τµηµάτων τους, όπως ήταν αναµενόµενο, εξαιτίας του µικρού πάχους των υπερκείµενων σχηµατισµών, δεν προέκυψαν σηµαντικές τιµές παραµορφώσεων, άνω των 10cm, που να προµηνύουν εκδήλωση αστοχίας. Ωστόσο, οι θέσεις µέγιστων µετατοπίσεων εντοπίζονται σε περιοχές τεκτονικά διαταραγµένες. Η διάνοιξη της σήραγγας διαταράσσει την ηρεµία του γεωλογικού περιβάλλοντος, ενεργοποιεί το πεδίο των τάσεων και προκαλεί τη δηµιουργία διατµητικών κινήσεων και µετατοπίσεων µε σκοπό την εξισορρόπηση των τάσεων περιφερειακά της διατοµής. Οι κατακόρυφες και οριζόντιες µετατοπίσεις Χ.Θ.10+19,59-Χ.Θ.10+48,59 3 Φορά απόκλισης ΥΠΟΜΝΗΜΑ Φορά σύγκλισης Φορά συνισταµένης µετατόπισης Γνεύσιος 2 4 Πηγµατίτης Μάρµαρο 1 5 Ρήγµα Θέση µέγιστης µετατόπισης 1 Θέση µέτρησης µετατοπίσεων Εικ Γεωλογικό σκαρίφηµα µετώπου εκσκαφής στη θέση Χ.Θ.10+19,59-Χ.Θ.10+48,59 του αριστερού κλάδου της σήραγγας Ι (συγκλίσεις και αποκλίσεις) µετρήθηκαν µε γεωδαιτικές µεθόδους (Κεφ.ΙΙ, παρ.4). Οι µετατοπίσεις αυτές είναι µεγαλύτερες στις ρηξιγενείς θέσεις εξαιτίας της µείωσης των τριβών στις επιφάνειες θραύσης λόγω τεκτονικής καταπόνησης. Στο Χ.Θ.10+50,09-Χ.Θ.10+62,04 Φορά απόκλισης Φορά σύγκλισης 3 ΥΠΟΜΝΗΜΑ Φορά συνισταµένης µετατόπισης 2 4 Μάρµαρο Ρήγµα Θέση µέγιστης µετατόπισης Θέση µέτρησης µετατοπίσεων Εικ Γεωλογικό σκαρίφηµα µετώπου εκσκαφής στη θέση Χ.Θ.10+50,09 Χ.Θ.10+62,04 του αριστερού κλάδου της σήραγγας Ι 205

209 παρόν κεφάλαιο γίνεται προσπάθεια ερµηνείας των µετατοπίσεων των τοιχωµάτων και της οροφής της σήραγγας µε τη βοήθεια της τεκτονικής. Σύµφωνα µε τη διεθνή βιβλιογραφία, όπως έχει αναφερθεί σε προηγούµενο κεφάλαιο (Κεφ.Ι, παρ.4.1), η µεταβολή του φορέα προσανατολισµού σε ετερογενή εδάφη αποτελεί ένδειξη µεταβολής των εδαφικών συνθηκών (Schubert and Budil, 1995). Για τον λόγο αυτό, η εκτίµηση του φορέα προσανατολισµού συµπεριλαµβάνεται στην ερµηνεία των µετακινήσεων (Κεφ. ΙΙ, Πίνακες 4.1, 4.2, 4.3). Κατά τη διάνοιξη του τµήµατος Χ.Θ.10+19,59 Χ.Θ.10+48,59 του αριστερού κλάδου της σήραγγας Ι, εκδηλώθηκε αµέσως µετά την εκσκαφή µέγιστη σύγκλιση ως προς την οριζόντια µετατόπιση στο άνω δεξί τµήµα της διατοµής και µέγιστη απόκλιση ως προς την κατακόρυφη µετατόπιση. Στη θέση εκσκαφής παρατηρήθηκε ανάστροφο ρήγµα στο µέσον του µετώπου µε πηγµατιτικό υλικό πλήρωσης (Εικ.2.1). Η µετακίνηση των τεµαχίων εκατέρωθεν της ρηξιγενούς επιφάνειας είχε ως αποτέλεσµα την αποσάθρωση και εξαλλοίωση του υλικού στις επιφάνειες του ρήγµατος. Συγκρίνοντας τη φορά της µέγιστης µετακίνησης και την τεκτονική κίνηση των σχηµατισµών φαίνεται πως η διεύθυνση της µέγιστης µετατόπισης συµπίπτει µε τη διεύθυνση κλίσης του ρήγµατος. Κατά τη διάνοιξη του τµήµατος Χ.Θ.10+50,09 Χ.Θ.10+62,04 του αριστερού κλάδου της σήραγγας Ι, εκδηλώθηκε αµέσως µετά την εκσκαφή µέγιστη σύγκλιση στην περιοχή του θόλου και της αριστερής παρειάς. Στη θέση εκσκαφής παρατηρήθηκε κανονικό ρήγµα µέσα στο σχηµατισµό του ελαφρώς αποσαθρωµένου και πολύ κερµατισµένου µαρµάρου βορειοδυτικής διεύθυνσης (Εικ.2.2). Η µέγιστη µετατόπιση που εκδηλώθηκε αµέσως µετά την εκσκαφή συµπίπτει µε τη διεύθυνση Χ.Θ.10+84,30-Χ.Θ ,45 Φορά απόκλισης Φορά συνισταµένης µετατόπισης Φορά σύγκλισης 3 ΥΠΟΜΝΗΜΑ 2 4 Γνεύσιος Ρήγµα 1 5 Θέση µέγιστης µετατόπισης 1 Θέση µέτρησης µετατοπίσεων Εικ Γεωλογικό σκαρίφηµα µετώπου εκσκαφής στη θέση Χ.Θ.10+84,30 - Χ.Θ ,45 του αριστερού κλάδου της σήραγγας Ι κλίσης του κανονικού ρήγµατος. Η παρουσία του πηγµατιτικού υλικού πλήρωσης του ρήγµατος στη θέση της ακίδας 5 στη Χ.Θ.10+19,59-Χ.Θ.10+48,59 και η παρουσία του υποκείµενου σχηµατισµού του µαρµάρου στην ίδια θέση της διατοµής στη Χ.Θ.10+50,09- Χ.Θ.10+62,04 (τεκτονική επαφή) φαίνεται από την µεταβολή του φορέα προσανατολισµού όπου η τιµή του ως προς τη µέγιστη απόκλιση στη Χ.Θ.10+36,6 είναι 2,04 και στη Χ.Θ.10+50,09-Χ.Θ.10+62,04 είναι 1,33. Η µετάβαση του σχηµατισµού του γνευσίου (Χ.Θ.10+19,59-Χ.Θ.10+48,59) στον σχηµατισµό του µαρµάρου (Χ.Θ.10+50,09-Χ.Θ.10+62,04) έχει ως αποτέλεσµα τη 206

210 µεταβολή της µέσης τιµής του φορέα προσανατολισµού ως προς τη σύγκλιση από 2,185 σε 1,29 (ακίδα 4) και από 1,565 έως 2,086 (ακίδα 2). Η µετάβαση της σχιστότητας του µαρµάρου στη θέση της ακίδας 1 από την περιοχή Χ.Θ.10+19,59-Χ.Θ.10+48,59 στην περιοχή Χ.Θ.10+50,09-Χ.Θ.10+62,04 αποδεικνύεται µε τη µεταβολή της µέσης τιµής του φορέα προσανατολισµού ως προς τη σύγκλιση από 1,083 έως 2,166. Tο τµήµα Χ.Θ.10+84,30 Χ.Θ ,45, του αριστερού κλάδου της σήραγγας Ι, διέρχεται από ρηξιγενή ζώνη βορειοδυτικής διεύθυνσης µέσα στο σχηµατισµό γνευσίου (Εικ.2.3). Αν και η αποσάθρωση δεν είναι ιδιαίτερα έντονη (µέτρια αποσάθρωση) στη θέση αυτή, ο τεκτονισµός προκάλεσε τον κατακερµατισµό του βράχου, µ αποτέλεσµα την επιδείνωση της ποιότητας της βραχοµάζας. Η θέση του ρήγµατος βρίσκεται προς την οροφή της σήραγγας. Κατά την τεκτονική κίνηση, όπως αποκαλύφτηκε από τις γραµµές ολίσθησης, το άνω τµήµα του γνευσίου µετακινήθηκε κάτω δεξιά και το κάτω τµήµα µετακινήθηκε πάνω αριστερά. Η µέγιστη µετακίνηση της σήραγγας παρατηρήθηκε µετά την εκσκαφή στη θέση 2. Συγκεκριµένα, εκδηλώθηκε µέγιστη σύγκλιση προς το εσωτερικό της διατοµής και µέγιστη απόκλιση προς τον θόλο. Άρα, όπως φαίνεται και στην Εικ. 2.3, η διεύθυνση της µετακίνηση της θέσης 2 συµπίπτει µε την διεύθυνση της τεκτονικής κίνησης των γνευσιακών τεµαχίων. Χ.Θ ,96-Χ.Θ ,95 3 ΥΠΟΜΝΗΜΑ Γνεύσιος 2 Φορά απόκλισης Φορά συνισταµένης µετατόπισης 4 Ρήγµα Φορά σύγκλισης Θέση µέγιστης µετατόπισης Θέση µέτρησης µετατοπίσεων Εικ Γεωλογικό σκαρίφηµα µετώπου εκσκαφής στη θέση Χ.Θ ,96 - Χ.Θ ,95 του αριστερού κλάδου της σήραγγας Ι Η µεταβολή της τιµής του φορέα προσανατολισµού σ όλες τις θέσεις µέτρησης στις περιοχές Χ.Θ.10+50,09-Χ.Θ.10+62,04 και Χ.Θ.10+84,30- Χ.Θ ,45 αποδεικνύει την παρουσία της ρηξιγενούς αυτής ζώνης. Οι µεταβολές των τιµών του φορέα προσανατολισµού που παρατηρήθηκαν από τη Χ.Θ.10+50,09- Χ.Θ.10+62,04 στην Χ.Θ.10+84,30-Χ.Θ ,45 είναι: i. Ακίδα 1: Η µεταβολή της µέσης τιµής φορέα προσανατολισµού ως προς τη σύγκλιση είναι 2,2 έως 3. ii. Ακίδα 2: Η µεταβολή της µέσης τιµής φορέα προσανατολισµού ως προς τη σύγκλιση είναι 2,1 έως 2,8. iii. Ακίδα 3: Η µεταβολή της µέσης τιµής φορέα προσανατολισµού ως προς την απόκλιση είναι 1,4 έως 0,5. iv. Ακίδα 4: Η µεταβολή της µέσης τιµής φορέα προσανατολισµού ως προς την απόκλιση είναι 1,2 έως 0,5. v. Ακίδα 5: Η µεταβολή της µέσης τιµής φορέα προσανατολισµού ως προς την απόκλιση είναι 1,3 έως 0,8 και ως προς τη σύγκλιση είναι 1,5 έως 0,3. 207

211 Χ.Θ.10+40,41-Χ.Θ Φορά απόκλισης Φορά συνισταµένης µετατόπισης ΥΠΟΜΝΗΜΑ 2 4 Φορά σύγκλισης Γνεύσιος Ρήγµα 1 5 Θέση µέγιστης µετατόπισης 1 Θέση µέτρησης µετατοπίσεων Εικ.2.5. Γεωλογικό σκαρίφηµα µετώπου εκσκαφής στη θέση Χ.Θ.10+40,41 - Χ.Θ.10+54,41 του δεξιού κλάδου της σήραγγας Ι Στη θέση Χ.Θ ,96 έως Χ.Θ ,95 στην έξοδο του αριστερού κλάδου της σήραγγας Ι, παρατηρήθηκε η παρουσία κανονικών ρηγµάτων νοτιοανατολικής διεύθυνσης, εξαιτίας της οποίας αυξήθηκε ο κερµατισµός του γνευσίου (Εικ.2.4). Στην αριστερή παρειά, παρατηρήθηκε µέγιστη απόκλιση ως προς την οριζόντια µετατόπιση και σύγκλιση ως προς την κατακόρυφη µετατόπιση. Η µετακίνηση αυτή συµπίπτει µε τη φορά κίνησης των ρηγµάτων. Η µεταβολή της ποιότητας του γνευσίου από την περιοχή Χ.Θ.10+84,30- Χ.Θ ,45 στην περιοχή Χ.Θ ,96-Χ.Θ ,95 φαίνεται και από την µεταβολή της τιµής του φορέα προσανατολισµού σ όλες τις θέσεις µέτρησης. Συγκεκριµένα, οι µεταβολές φορέα προσανατολισµού που παρατηρήθηκαν από την περιοχή Χ.Θ.10+84,30-Χ.Θ ,45 στην περιοχή Χ.Θ ,96-Χ.Θ ,95 είναι: i. Ακίδα 1: Η µεταβολή της µέσης τιµής φορέα προσανατολισµού ως προς την απόκλιση είναι 0,6 έως 8,4 και ως προς τη σύγκλιση είναι 3 έως 0,4. ii. Ακίδα 2: Η µεταβολή της µέσης τιµής φορέα προσανατολισµού ως προς την απόκλιση είναι 0,7 έως 2,3 και ως προς τη σύγκλιση είναι 2,8 έως 0,2. iii. Ακίδα 3: Η µεταβολή της µέσης τιµής φορέα προσανατολισµού ως προς τη σύγκλιση είναι 2,4 έως 0,03. iv. Ακίδα 4: Η µεταβολή της µέσης τιµής φορέα προσανατολισµού ως προς την απόκλιση είναι 0,6 έως 2,4 και ως προς τη σύγκλιση είναι 1,3 έως 0,1. v. Ακίδα 5: Η µεταβολή της µέσης τιµής φορέα προσανατολισµού ως προς τη σύγκλιση είναι 0,3 έως 0,8. Στην περιοχή Χ.Θ.10+40,41 έως Χ.Θ.10+54,51 στην είσοδο του δεξιού κλάδου της σήραγγας Ι, κανονικό ρήγµα διαχωρίζει τον καολινιτιωµένο γνεύσιο στην αριστερή πλευρά της σήραγγας, από τον οξειδωµένο γνεύσιο της δεξιάς πλευράς (Εικ.2.5). Το υλικό πλήρωσης του ρήγµατος αυτού είναι εδαφικό υλικό µίγµατος τεφρής, καστανής αργίλου και καολίνη, το οποίο δηµιουργήθηκε από την αποσάθρωση του γνευσίου στα τοιχώµατα του ρήγµατος. Η διεύθυνση της µέγιστης 208

212 µετατόπισης της διατοµής εκσκαφής που εκδηλώθηκε µε σύγκλιση στις παρειές ως προς την οριζόντια µετατόπιση και η απόκλιση στη θέση 4 ως προς την κατακόρυφη µετατόπιση συµπίπτει µε την διεύθυνση κίνησης των τεµαχών βραχοµάζας εκατέρωθεν του ρήγµατος. Ρήγµα νοτιοδυτικής διεύθυνσης µε καολινιτικό υλικό πλήρωσης βρίσκεται στη βάση του δεξιού κλάδου της σήραγγας Ι από Χ.Θ.10+66,16 έως Χ.Θ.10+86,00 (Εικ.2.6). Η διεύθυνση της µέγιστης σύγκλισης ως προς την οριζόντια και ως προς την κατακόρυφη µετατόπιση που εκδηλώθηκε στο δεξί τµήµα της βάσης της διατοµής, στη θέση 5, συµπίπτει µε την διεύθυνση της τεκτονικής κίνησης. Η µεταβολή κατά το βήµα προχώρησης από την περιοχή Χ.Θ.10+40,41- Χ.Θ.10+54,41 στην περιοχή Χ.Θ.10+66,16-Χ.Θ της παρουσίας του καολινιτιωµένου γνευσίου σε γνεύσιο οξειδωµένο στην αριστερή πλευρά της σήραγγας, αποδεικνύεται µε την µεταβολή της τιµής του φορέα προσανατολισµού ως προς τη σύγκλιση στη θέση 2, 3,84 σε 1,06. Η παρουσία του ρήγµατος στον θόλο στην περιοχή Χ.Θ ,41- Χ.Θ.10+54,41 και η απουσία του στην περιοχή Χ.Θ.10+66,16-Χ.Θ επιβεβαιώνεται και από τη µεταβολή της τιµής του φορέα προσανατολισµού ως προς τη σύγκλιση από 1,21 σε 2,026. Τέλος, η εµφάνιση του ρήγµατος στη βάση της σήραγγας στην περιοχή Χ.Θ.10+66,16-Χ.Θ φαίνεται από τη µεταβολή της τιµής του φορέα Χ.Θ.10+66,16-Χ.Θ.10+86,00 3 ΥΠΟΜΝΗΜΑ 2 4 Γνεύσιος Φορά οριζόντιας σύγκλισης Ρήγµα 1 5 Φορά συνισταµένης µετατόπισης Φορά κατακόρυφης σύγκλισης 1 Θέση µέγιστης µετατόπιση Θέση µέτρησης µετατοπίσε Εικ.2.6. Γεωλογικό σκαρίφηµα µετώπου εκσκαφής στη θέση Χ.Θ.10+66,16 - Χ.Θ.10+86,00 του δεξιού κλάδου της σήραγγας Ι προσανατολισµού ως προς τη σύγκλιση από 0,9 στην περιοχή Χ.Θ ,41- Χ.Θ.10+54,41 σε 2 στην περιοχή Χ.Θ.10+66,16-Χ.Θ Παράλληλες ζώνες βορειοδυτικής διεύθυνσης οι οποίες αποτελούν την επαφή µαρµάρου µε γνεύσιο αναπτύσσονται (Εικ.2.7) στο τµήµα του δεξιού κλάδου της σήραγγας Ι από Χ.Θ ,43 έως Χ.Θ ,26. Παρά το γεγονός ότι η βραχοµάζα είναι µέτρια αποσαθρωµένη, η ποιότητά της είναι πολύ φτωχή εξαιτίας του κατακερµατισµού που προκλήθηκε από την κίνηση των τεκτονικών ζωνών. Η διεύθυνση της µέγιστης σύγκλισης που εκδηλώθηκε στη θέση 5 συµπίπτει µε τη διεύθυνση καθοδικής κίνησης του γνευσίου πάνω στην επιφάνεια του ρήγµατος. Η µεταβολή στο τεκτονικό περιβάλλον της βραχοµάζας εξαιτίας της παρουσίας των παράλληλων ζωνών βορειοδυτικής διεύθυνσης επιβεβαιώνεται και από τη µεταβολή στην τιµή του φορέα προσανατολισµού περιφερειακά της διάνοιξης. Πιο συγκεκριµένα, Συγκεκριµένα, οι µεταβολές των τιµών του φορέα προσανατολισµού που παρατηρήθηκαν από την περιοχή Χ.Θ.10+66,16- Χ.Θ.10+54,51 στην περιοχή Χ.Θ ,43-Χ.Θ ,26 είναι: 209

213 i. Ακίδα 1: Η µεταβολή της τιµής φορέα προσανατολισµού ως προς την απόκλιση είναι από 1,3 (στη Χ.Θ.10+66,16 Χ.Θ.10+54,514) σε 0,6 (Χ.Θ ,43-Χ.Θ ,26). ii. Ακίδα 2: Η µεταβολή της τιµής φορέα προσανατολισµού ως προς τη σύγκλιση είναι από 1,1 (στη Χ.Θ.10+66,16 Χ.Θ.10+54,514) σε 0,5(Χ.Θ ,43-Χ.Θ ,26). iii. Ακίδα 3: Η µεταβολή της τιµής φορέα προσανατολισµού ως προς τη σύγκλιση είναι από 2 (στη Χ.Θ.10+66,16 Χ.Θ.10+54,514) σε 1(Χ.Θ ,43-Χ.Θ ,26). iv. Ακίδα 4: Η µεταβολή της τιµής φορέα προσανατολισµού ως προς την απόκλιση είναι από 1 (στη Χ.Θ.10+66,16 Χ.Θ.10+54,514) σε 1,8 (Χ.Θ ,43-Χ.Θ ,26) και ως προς τη σύγκλιση είναι από 1,9 (στη Χ.Θ.10+66,16 Χ.Θ.10+54,514) σε 0,9(Χ.Θ ,43- Χ.Θ ,26). v. Ακίδα 5: Η µεταβολή της τιµής φορέα προσανατολισµού ως προς τη σύγκλιση είναι από 2 (στη Χ.Θ.10+66,16 Χ.Θ.10+54,514) σε 0,8 (Χ.Θ ,43-Χ.Θ ,26) και ως προς την απόκλιση είναι από 1,3 (στη Χ.Θ.10+66,16 Χ.Θ.10+54,514) σε 0,4(Χ.Θ ,43- Χ.Θ ,26). Χ.Θ ,43-Χ.Θ ,26 ΥΠΟΜΝΗΜΑ 3 Γνεύσιος Μάρµαρο 2 4 Ρήγµα 1 5 Φορά µέγιστης µετακίνησης - σύγκλισης Θέση µέγιστης µετατόπισης 1 Θέση µέτρησης µετατοπίσε Εικ Γεωλογικό σκαρίφηµα µετώπου εκσκαφής στη θέση Χ.Θ ,43 - Χ.Θ ,26 του δεξιού κλάδου της σήραγγας Ι Παρουσία τεκτονικού µίγµατος αποκαλύφτηκε στην έξοδο του δεξιού κλάδου της σήραγγας Ι από Χ.Θ ,10 έως Χ.Θ ,92, (Εικ.2.8). Το τεκτονικό µίγµα αποτελεί την επαφή των σχηµατισµών σερπεντινίτη στο αριστερό τµήµα της σήραγγας και γνεύσιο στο δεξί τµήµα της σήραγγας. Η διεύθυνση της µετακίνησης των σχηµατισµών, ανοδική κίνηση του τεµάχους του σερπεντινίτη και καθοδική κίνηση του τεµάχους του γνευσίου, συµπίπτουν µε τη διεύθυνση της µέγιστης µετακίνησης στην περιφέρεια της διατοµής. Η µεταβολή του σχηµατισµού του γνευσίου στην περιοχή Χ.Θ ,43- Χ.Θ ,26 στον σχηµατισµό του σερπεντινίτη στη Χ.Θ ,10- Χ..Θ ,92 στην αριστερή πλευρά του µετώπου εκσκαφής αποδεικνύεται και από τη µεταβολή της τιµής του φορέα προσανατολισµού στις θέσεις 1 και 2 της διατοµής. Ο φορέας προσανατολισµού ως προς τη σύγκλιση στη θέση 1 της διατοµής µεταβάλλεται από 1,6 (Χ.Θ ,43-Χ.Θ ,26) σε 0,5 (Χ.Θ ,10- Χ..Θ ,92) και ως προς την απόκλιση από 0,7 (Χ.Θ ,43- Χ.Θ ,26)σε 2,3 (Χ.Θ ,10-Χ..Θ ,92). Στη θέση 2 της διατοµής ο 210

214 φορέας προσανατολισµού ως προς την απόκλιση µεταβάλλεται από 0,9 (Χ.Θ ,43-Χ.Θ ,26) σε 1,5 (Χ.Θ ,10-Χ..Θ ,92). Η παρουσία του τεκτονικού µίγµατος στο µέσο της διατοµής εκσκαφής αποδεικνύεται από τη µεταβολή της τιµής του φορέα προσανατολισµού στη θέση 3 της διατοµής. Η τιµή του φορέα προσανατολισµού ως προς την απόκλιση στην περιοχή Χ.Θ ,43-Χ.Θ ,26 είναι 1,1 και στην περιοχή Χ.Θ ,10- Χ.Θ ,92 είναι 1,7. Οι αντίστοιχες τιµές ως προς τη σύγκλιση είναι 1 και 0,3. Η µεταβολή των γεωλογικών σχηµατισµών στη βάση της δεξιάς παρειάς µάρµαρο στην περιοχή Χ.Θ ,43-Χ.Θ ,26, γνεύσιος στην περιοχή Χ.Θ ,10-Χ.Θ φαίνεται και από την µεταβολή της τιµής του φορέα προσανατολισµού στις ανωτέρω περιοχές στη θέση 5 της διατοµής. Η µεταβολή της τιµής του φορέα προσανατολισµού ως προς την απόκλιση είναι από 0,4 (Χ.Θ ,43-Χ.Θ ,26) σε 1,2 (Χ.Θ ,10-Χ.Θ ) και ως προς τη σύγκλιση 0,8 (Χ.Θ ,43-Χ.Θ ,26) σε 3,1(Χ.Θ ,10- Χ.Θ ). ΥΠΟΜΝΗΜΑ Χ.Θ ,43-Χ.Θ ,26 Γνεύσιος Φορά κατακόρυφης απόκλισης Φορά συνισταµένης µετατόπισης 3 Σερπεντινίτης Φορά οριζόντιας σύγκλισης 2 4 Φορά οριζόντιας σύγκλισης Τεκτονικό µίγµα Φορά συνισταµένης µετατόπισης Φορά κατακόρυφης σύγκλισης Ρήγµα Θέση µέγιστης µετατόπισης Θέση µέτρησης µετατοπίσεων Εικ.2.8. Γεωλογικό σκαρίφηµα µετώπου εκσκαφής στη θέση Χ.Θ ,10 - Χ.Θ ,92 του δεξιού κλάδου της σήραγγας Ι Εξετάζοντας την περίπτωση της θέσης Χ.Θ ,82 Χ.Θ ,45 στην είσοδο του υπόγειου τµήµατος της σήραγγας ΙΙ, παρατηρήθηκε ρήγµα 176/37 στην περιοχή του θόλου πληρωµένο µε αργιλικό υλικό (Εικ.2.9). Η παρουσία του ρήγµατος αύξησε τον κερµατισµό του γνευσίου µε τις πηγµατιτικές διεισδύσεις στην περιοχή αυτή τόσο πολύ, ώστε η συµπεριφορά της κατακερµατισµένης βραχοµάζας να προσοµοιάζεται µε εδαφική. Συνεπώς, στο παρόν τµήµα η βραχοµάζα παρουσιάζει µειωµένη αντοχή. Κατά την εκσκαφή της σήραγγας, οι τάσεις συγκράτησης µειώθηκαν γύρω από τη διατοµή, µ αποτέλεσµα την ενεργοποίηση των διατµητικών τάσεων µετατόπισης και ολίσθησης στην επιφάνεια του ρήγµατος και την αύξηση των µετατοπίσεων. Η διεύθυνση των µέγιστων µετατοπίσεων που παρατηρήθηκαν στις θέσεις 3 και 4 συµπίπτει µε τη διεύθυνση κλίσης των γραµµών ολίσθησης που δηµιουργήθηκαν στην επιφάνεια του ρήγµατος κατά την τεκτονική κίνηση. Κατά την εκσκαφή της σήραγγας στην περιοχή από Χ.Θ ,45 έως Χ.Θ ,07 του αριστερού κλάδου της σήραγγας ΙΙ, αποκαλύφτηκε η τεκτονική επαφή γνευσίου σερπεντινίτη η οποία είναι κανονικό ρήγµα πληρωµένο µε 211

215 πηγµατιτικό υλικό πλήρωσης µε βύθιση προς βορρά (Εικ.2.10). Η παραµόρφωση του ανυποστήρικτου τµήµατος της διατοµής εκδηλώθηκε µε σύγκλιση ως προς την οριζόντια µετατόπιση στο αριστερό τµήµα της βάσης (θέση 1) και αντίστοιχη απόκλιση ως προς την κατακόρυφη µετατόπιση στη δεξιά παρειά (θέση 4). Λαµβάνοντας υπόψη την κίνηση των γεωλογικών σχηµατισµών εκατέρωθεν του ρήγµατος, όπου ο σχηµατισµός του γνευσίου, στον οποίο βρίσκεται η θέση 4 (κάτω τέµαχος) ανεβαίνει και ο σχηµατισµός του πηγµατίτη, στον οποίο βρίσκεται η θέση 1 κατεβαίνει, η διεύθυνση της µέγιστης µετατόπισης της διατοµής συµπίπτει µε τη διεύθυνση της τεκτονικής επιφάνειας. Η εµφάνιση της τεκτονικής επαφής πληρωµένης µε πηγµατιτικό υλικό στην περιοχή Χ.Θ ,45-Χ.Θ ,07 φαίνεται και από τη µεταβολή της τιµής του φορεά προσανατολισµού στις θέσεις της διατοµής οι οποίες βρίσκονται στην περιοχή µεταβολής της τεκτονικής κατάστασης, δηλαδή θέσεις 1,2,3 και 4. Συγκεκριµένα, οι µεταβολές του φορέα προσανατολισµού που παρατηρήθηκαν από την περιοχή Χ.Θ ,82-Χ.Θ ,45 στην περιοχή Χ.Θ ,45-Χ.Θ ,07 είναι: i. Ακίδα 1: Η µεταβολή της µέσης τιµής φορέα προσανατολισµού ως προς τη σύγκλιση είναι από 4,9, (Χ.Θ ,82-Χ.Θ ,45) σε 1,7 (Χ.Θ ,45-Χ.Θ ,07). ii. Ακίδα 2: Η µεταβολή της µέσης τιµής του φορέα προσανατολισµού ως προς τη σύγκλιση είναι από 6,6 (Χ.Θ ,82-Χ.Θ ,45) σε 3,3 (Χ.Θ ,45-Χ.Θ ,07). iii. Ακίδα 3: Η µεταβολή της µέσης τιµής του φορέα προσανατολισµού ως προς τη σύγκλιση είναι από 7 (Χ.Θ ,82-Χ.Θ ,45) σε 1,4 (Χ.Θ ,45-Χ.Θ ,07). iv. Ακίδα 4: Η µεταβολή της µέσης τιµής του φορέα προσανατολισµού ως προς τη σύγκλιση είναι από 7,1 (Χ.Θ ,82-Χ.Θ ,45) σε 0,9 (Χ.Θ ,45-Χ.Θ ,07). Χ.Θ ,82-Χ.Θ ,45 ΥΠΟΜΝΗΜΑ 3 Φορά συνισταµένης µετατόπισης Φορά µέγιστης απόκλισης Γνεύσιος Φορά µέγιστης σύγκλισης Κατακερµατισµένος γνεύσιος µε εδαφική συµπεριφορά 2 4 Ρήγµα 1 Θέση µέτρησης µετατοπίσεων 1 5 Εικ Γεωλογικό σκαρίφηµα µετώπου εκσκαφής στη θέση Χ.Θ ,82 - Χ.Θ ,45 του αριστερού κλάδου της σήραγγας ΙΙ Στο τµήµα του αριστερού κλάδου της σήραγγας ΙΙ από Χ.Θ ,70 Χ.Θ ,88, παρατηρήθηκε ισχυρή τεκτονική καταπόνηση λόγω παρουσίας ρήγµατος στο δεξί τµήµα του µετώπου (312/47). Το υλικό πλήρωσης του ρήγµατος που καλύπτει το κεντρικό και αριστερό τµήµα του µετώπου είναι ιλυοαργιλώδης άµµος µέτρια συνεκτικότητας σε ύφυγρη κατάσταση µε πλήρως αποσαθρωµένα και χλωριτιωµένα τεµάχια γνευσίου. Μέσα στο υλικό αυτό υπάρχουν λείες επιφάνειες 212

216 ολίσθησης µε στοιχεία 97/44 και 104/37 που υποδηλώνουν δευτερογενή τεκτονική κίνηση (Εικ.2.11). Η παρουσία του ρήγµατος είχε ως αποτέλεσµα την µετακίνηση των τεµαχίων εκατέρωθεν της ρηξιγενούς επιφάνειας και τη µεταβολή της σχιστότητας του γνευσίου. Το δεξί τεµάχιο κινήθηκε ανοδικά και το αριστερό τεµάχιο κινήθηκε καθοδικά. Η διεύθυνση της µέγιστης µετατόπισης, που εκδηλώθηκε στη θέση 2 συµπίπτει µε τη διεύθυνση κλίσης του δεξιού τεµαχίου µ αποτέλεσµα την απόκλιση ως προς τον οριζόντιο και κατακόρυφο άξονα. ΥΠΟΜΝΗΜΑ Χ.Θ ,45 -Χ.Θ ,07 Γνεύσιος 3 Αµφιβολίτης 2 4 Τεκτονικό µίγµα Φορά µέγιστης κατακόρυφης σύγκλισης Φορά µέγιστης οριζόντιας σύγκλισης Φορά συνισταµένης µετατόπισης 1 Φορά µετακίνησης - σύγκλισης 5 Ρήγµα Θέση µέγιστης µετατόπισης 1 Θέση µέτρησης µετατοπίσεων Εικ Γεωλογικό σκαρίφηµα µετώπου εκσκαφής στη θέση Χ.Θ ,45 - Χ.Θ ,07 του αριστερού κλάδου της σήραγγας ΙΙ Η αποκάλυψη του σχηµατισµού του γνευσίου πίσω από τη ρηξιγενή δοµή αποδεικνύεται µε τη µεταβολή στην τιµή του φορέα προσανατολισµού στις θέσεις 1,3,4 και 5 όπου πραγµατοποιήθηκε η αποκάλυψη. Συγκεκριµένα, οι µεταβολές του φορέα προσανατολισµού που παρατηρήθηκαν από την περιοχή Χ.Θ ,45- Χ.Θ ,07 στην περιοχή Χ.Θ ,07-Χ.Θ ,88 είναι: Χ.Θ ,70 -Χ.Θ ,88 ΥΠΟΜΝΗΜΑ Φορά µέγιστης απόκλισης Φορά συνισταµένης µετατόπισης 3 Γνεύσιος Φορά µέγιστης σύγκλισης 2 4 Τεµάχια γνευσίου σε αµµώδες εδαφικό υλικό Ρήγµα Θέση µέγιστης µετατόπισης Θέση µέτρησης µετατοπίσεων Εικ Γεωλογικό σκαρίφηµα µετώπου εκσκαφής στη θέση Χ.Θ ,70 - Χ.Θ ,88 του αριστερού κλάδου της σήραγγας ΙΙ i. Ακίδα 1: Η µεταβολή της τιµής του φορέα προσανατολισµού ως προς τη σύγκλιση είναι από 1,7 (Χ.Θ ,45-Χ.Θ ,07) σε 5,1 (Χ.Θ ,07-Χ.Θ ,88). ii. Ακίδα 3: Η µεταβολή της τιµής του φορέα προσανατολισµού ως προς τη σύγκλιση είναι από 1,4 (Χ.Θ ,45-Χ.Θ ,07) σε 0,6 213

217 iii. iv. (Χ.Θ ,07-Χ.Θ ,88) και ως προς την απόκλιση είναι από 0,2 (Χ.Θ ,45-Χ.Θ ,07) σε 0,8 (Χ.Θ ,07- Χ.Θ ,88). Ακίδα 4: Η µεταβολή της µέσης τιµής του φορέα προσανατολισµού ως προς την απόκλιση είναι από 0,4 (Χ.Θ ,45-Χ.Θ ,07) σε 0,9 (Χ.Θ ,07-Χ.Θ ,88). Ακίδα 5: Η µεταβολή της µέσης τιµής του φορέα προσανατολισµού ως προς την απόκλιση είναι από 0,3 (Χ.Θ ,45-Χ.Θ ,07) σε 1,4 (Χ.Θ ,07-Χ.Θ ,88). Χ.Θ ,88 -Χ.Θ ,74 3 ΥΠΟΜΝΗΜΑ Γνεύσιος 2 4 Ρήγµα 1 Θέση µέτρησης µετατοπίσεων 1 5 Εικ Γεωλογικό σκαρίφηµα µετώπου εκσκαφής στη θέση Χ.Θ ,88 - Χ.Θ ,74 του αριστερού κλάδου της σήραγγας ΙΙ Το ίδιο φαινόµενο εξακολουθεί να παρατηρείται και στο επόµενο τµήµα διάνοιξης από Χ.Θ ,88 έως Χ.Θ ,74 (Εικ.2.12). Η ποιότητα της βραχοµάζας βέβαια, λόγω της αποµάκρυνσης από τη θέση της τεκτονικής καταπόνησης είναι καλύτερη και αυτό φαίνεται και από τη µεταβολή της µέσης τιµής του φορέα προσανατολισµού περιφερειακά της εκσκαφής. Οι µεταβολές του φορέα προσανατολισµού που παρατηρήθηκαν από την περιοχή Χ.Θ ,70- Χ.Θ ,88 στην περιοχή Χ.Θ ,88-Χ.Θ ,74 είναι: i. Ακίδα 1: Η µεταβολή της µέσης τιµής του φορέα προσανατολισµού ως προς τη σύγκλιση είναι από 5,1 (Χ.Θ ,70-Χ.Θ ,88) σε 4,2 (Χ.Θ ,88-Χ.Θ ,74). ii. Ακίδα 2: Η µεταβολή της µέσης τιµής του φορέα προσανατολισµού ως προς τη σύγκλιση είναι από 3,6 (Χ.Θ ,70-Χ.Θ ,88) σε 2,3 (Χ.Θ ,88-Χ.Θ ,74) και ως προς την απόκλιση είναι από 0,7 (Χ.Θ ,70-Χ.Θ ,88) σε 1,8 (Χ.Θ ,88- Χ.Θ ,74). iii. Ακίδα 3: Η µεταβολή της µέσης τιµής του φορέα προσανατολισµού ως προς τη σύγκλιση είναι από 0,6 (Χ.Θ ,70-Χ.Θ ,88) σε 4,2 (Χ.Θ ,88-Χ.Θ ,74)και ως προς την απόκλιση είναι από 0,8 (Χ.Θ ,70-Χ.Θ ,88) σε 0,4 (Χ.Θ ,88- Χ.Θ ,74). iv. Ακίδα 4: Η µεταβολή της µέσης τιµής του φορέα προσανατολισµού ως προς την απόκλιση είναι από 0,9 (Χ.Θ ,70-Χ.Θ ,88) σε 0,3 (Χ.Θ ,88-Χ.Θ ,74) και ως προς τη σύγκλιση από 0,6 214

218 (Χ.Θ ,70-Χ.Θ ,88) σε 4,1 (Χ.Θ ,88- Χ.Θ ,74). v. Ακίδα 5: Η µεταβολή της µέσης τιµής του φορέα προσανατολισµού ως προς την απόκλιση είναι από 1,4 (Χ.Θ ,70-Χ.Θ ,88) σε 0,6 (Χ.Θ ,88-Χ.Θ ,74) και ως προς την σύγκλιση είναι από 1,3 (Χ.Θ ,70-Χ.Θ ,88) σε 2,0 (Χ.Θ ,88- Χ.Θ ,74). Χ.Θ ,76 -Χ.Θ ,20 3 Φορά µέγιστης µετατόπισης Φορά κατακόρυφης απόκλισης Φορά συνισταµένης µετατόπισης Φορά οριζόντιας σύγκλισης 2 4 ΥΠΟΜΝΗΜΑ Γνεύσιος Ρήγµα Θέση µέγιστης µετατόπισης Θέση µέτρησης µετατοπίσεων Εικ Γεωλογικό σκαρίφηµα µετώπου εκσκαφής στη θέση Χ.Θ ,76 - Χ.Θ ,20 του αριστερού κλάδου της σήραγγας ΙΙ Το φαινόµενο µετατόπισης της διατοµής του ανυποστήρικτου τµήµατος της σήραγγας κατά τη φορά τεκτονικής κίνησης, η οποία προκαλεί επιδείνωση στην ποιότητα του βράχου, παρατηρήθηκε και κατά τη διάνοιξη του υπόγειου τµήµατος της σήραγγας ΙΙ από τη Χ.Θ ,76 έως τη Χ.Θ ,20. Το δεξί τεµάχιο της βραχοµάζας (Εικ.2.13), κινήθηκε καθοδικά (ανάστροφο ρήγµα) σε σχέση µε τη ρηξιγενή επιφάνεια νοτιοανατολικής διεύθυνσης και το αριστερό τεµάχιο κινήθηκε ανοδικά. Η µέγιστη απόκλιση ως προς την οριζόντια µετατόπιση παρατηρήθηκε στη θέση 3 και ως προς την κατακόρυφη µετατόπιση παρατηρήθηκε στη θέση 2. Η επιδείνωση στην ποιότητα του βράχου φαίνεται από τη µεταβολή της τιµής του φορέα προσανατολισµού στη δεξιά παρειά, ενώ η µεταβολή της τιµής του φορέα προσανατολισµού την αριστερή παρειά δείχνει τη µεταβολή της σχιστότητας του γνευσίου. Οι µεταβολές του φορέα προσανατολισµού που παρατηρήθηκαν από την περιοχή Χ.Θ ,88-Χ.Θ ,74 στην περιοχή Χ.Θ ,76- Χ.Θ ,20 είναι: i. Ακίδα 1: Η µεταβολή της µέσης τιµής του φορέα προσανατολισµού ως προς τη σύγκλιση είναι από 4,2 (Χ.Θ ,88-Χ.Θ ,74) σε 0,2 (Χ.Θ ,76-Χ.Θ ,20). ii. Ακίδα 2: Η µεταβολή της µέσης τιµής του φορέα προσανατολισµού ως προς τη σύγκλιση είναι από 1,8 (Χ.Θ ,88-Χ.Θ ,74) σε 0,7 (Χ.Θ ,76-Χ.Θ ,20) και ως προς την απόκλιση είναι από 2,3 (Χ.Θ ,88-Χ.Θ ,74) σε 0,2 (Χ.Θ ,76- Χ.Θ ,20). iii. Ακίδα 3: Η µεταβολή της µέσης τιµής του φορέα προσανατολισµού ως προς τη σύγκλιση είναι από 0,6 (Χ.Θ ,88-Χ.Θ ,74) σε 4,2 215

219 (Χ.Θ ,76-Χ.Θ ,20) και ως προς την απόκλιση είναι από 0,8 (Χ.Θ ,88-Χ.Θ ,74) σε 0,4 (Χ.Θ ,76- Χ.Θ ,20). iv. Ακίδα 4: Η µεταβολή της µέσης τιµής του φορέα προσανατολισµού ως προς τη σύγκλιση από 4,1 (Χ.Θ ,88-Χ.Θ ,74) σε 4,8 (Χ.Θ ,76-Χ.Θ ,20). v. Ακίδα 5: Η µεταβολή της µέσης τιµής του φορέα προσανατολισµού ως προς την απόκλιση είναι από 0,6 (Χ.Θ ,88-Χ.Θ ,74) σε 1,1 (Χ.Θ ,76-Χ.Θ ,20) και ως προς την σύγκλιση είναι από 2,0 (Χ.Θ ,88-Χ.Θ ,74) σε 2,8 (Χ.Θ ,76- Χ.Θ ,20). Χ.Θ ,22 -Χ.Θ , Φορά µέγιστης µετατόπισης 4 Φορά κατακόρυφης απόκλισης Φορά συνισταµένης µετατόπισης Φορά οριζόντιας σύγκλισης ΥΠΟΜΝΗΜΑ Γνεύσιος Ρήγµα Θέση µέγιστης µετατόπισης Θέση µέτρησης µετατοπίσεων Εικ Γεωλογικό σκαρίφηµα µετώπου εκσκαφής στη θέση Χ.Θ ,22 - Χ.Θ ,37 του αριστερού κλάδου της σήραγγας ΙΙ Στο τµήµα του αριστερού κλάδου της σήραγγας ΙΙ από τη Χ.Θ ,22 έως τη Χ.Θ ,37 παρατηρήθηκε µέγιστη οριζόντια απόκλιση στη θέση 4 και µέγιστη κατακόρυφη απόκλιση στη θέση 3. Η διεύθυνση των µετατοπίσεων αυτών συµπίπτει µε τη διεύθυνση κλίσης του άνω τεµαχίου του ρήγµατος νοτιοανατολικής διεύθυνσης 132/26 (Εικ.2.14). Η βελτίωση της ποιότητας της βραχοµάζας στην οροφή της σήραγγας στην περιοχή Χ.Θ ,22-Χ.Θ ,37 λόγω της απουσίας του ρήγµατος που συναντήθηκε στην περιοχή διάνοιξης Χ.Θ ,76- Χ.Θ ,20 φαίνεται από τη µεταβολή της µέσης τιµής του φορέα προσανατολισµού ως προς τη σύγκλιση στην ακίδα 3 από 2,8 στην περιοχή Χ.Θ ,76-Χ.Θ ,20 σε 1,8 στην περιοχή Χ.Θ ,22-Χ.Θ ,37. Η επιδείνωση της ποιότητας της βραχοµάζας στο δεξί τµήµα του µετώπου λόγω της παρουσίας του ρήγµατος 132/26 φαίνεται µε την µεταβολή στη µέση τιµή του φορέα προσανατολισµού ως προς τη σύγκλιση από 2,7 στην περιοχή Χ.Θ ,76- Χ.Θ ,20 σε 0,5 στην περιοχή Χ.Θ ,22-Χ.Θ ,37. Η µεταβολή της σχιστότητας του γνευσίου από την περιοχή Χ.Θ ,76-Χ.Θ ,20 στην περιοχή Χ.Θ ,22-Χ.Θ ,37 στο αριστερό τµήµα του µετώπου φαίνεται µε την µεταβολή στη µέση τιµή του φορέα προσανατολισµού ως προς τη σύγκλιση από 0,7 σε 5,9. 216

220 Συνεπώς, λαµβάνοντας υπόψη τις παραπάνω παρατηρήσεις, φαίνεται πως οι µετατοπίσεις µπορούν να χρησιµοποιηθούν ως µέσο εκτίµησης των διευθύνσεων ρηξιγενών δοµών, αφού οι διευθύνσεις τους συµπίπτουν µε τις διευθύνσεις των κύριων τεκτονικών επιφανειών και των γραµµών ολίσθησης. Η παρακολούθηση των µετακινήσεων µπορεί να δώσει πληροφορίες για τη φορά κίνησης των ρηγµάτων, αφού οι µετακινήσεις συµπίπτουν µε τη φορά κίνησης των τεµαχίων εκατέρωθεν των ρηξιγενών δοµών. Επιπλέον, ο φορέας προσανατολισµού, όπως αναφέρεται και στη διεθνή βιβλιογραφία (Κεφ.Ι, παρ.4.1), µπορεί να χρησιµοποιηθεί ως µέσο εκτίµησης πετρογραφικών µεταβολών, µεταβολών στην ποιότητα της βραχοµάζας, µεταβολών τεκτονικών στοιχείων και εντοπισµού ρηξιγενών ζωνών. 217

221 3. ΕΛΑΧΙΣΤΑ ΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΑ ΜΕΤΡΑ ΥΠΟΣΤΗΡΙΞΗΣ ΤΩΝ ΑΣΤΑΘΩΝ ΥΝΗΤΙΚΩΝ ΒΡΑΧΟΣΦΗΝΩΝ Η εκτίµηση των ελάχιστων µέτρων υποστήριξης επικεντρώθηκε καταρχίν στην εφαρµογή του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος, αφού εφαρµόζεται άµεσα και πριν από τα υπόλοιπα µέτρα υποστήριξης στις κατακερµατισµένες και αποσαθρωµένες βραχοµάζες αµέσως µετά τη διάνοιξή τους. Συνεπώς, το ελάχιστο πάχος του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος, που θεωρητικά µπορεί να υποστηρίζει τις ασταθείς βραχοσφήνες υπολογίστηκε µε ανάλυση των δυνάµεων ολίσθησης και των δυνάµεων συγκράτησης ως προς την επιφάνεια ολίσθησης (Κεφ. Ι, παρ.7.9) (Κεφ.ΙΙ, Πίνακες 6.1, 6.2, 6.3). Από τα στοιχεία εκτίµησης προκύπτει πως στις αποσαθρωµένες βραχοµάζες µε πυκνό κατατµητικό σύστηµα, το εκτοξευόµενο σκυρόδεµα είναι το πιο ουσιαστικό και αποτελεσµατικό µέτρο υποστήριξης (Christaras, 2002). Ουσιαστικά, η επιτυχή υποστήριξη της σήραγγας εξαρτάται από την εφαρµογή του σωστού πάχους εκτοξευόµενου σκυροδέµατος. Όπως φαίνεται από τους υπολογισµούς που πραγµατοποιήσαµε (Κεφ.ΙΙ, Πίνακες 6.1, 6.2, 6.3), όλες οι περιπτώσεις ολίσθησης Εµβαδόν βραχοσφηνών (m2) ` Ελάχιστο απαιτούµενο πάχος εκτοξευόµενου σκυροδέµατος (cm) y = 0,3489x ,654x + 14,049 r = 0,882 Εικ Σχέση ελάχιστου απαιτούµενου πάχους εκτοξευόµενου σκυροδέµατος και φαινόµενης επιφάνειας βραχοσφηνών ανά τρέχον µέτρο µήκος εκσκαφής υποστηρίζονται µε απλή εφαρµογή εκτοξευόµενου σκυροδέµατος. Το ελάχιστο απαιτούµενο πάχος του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος ποικίλει από ένα έως και σαράντα εκατοστά. Όταν το εκτοξευόµενο σκυρόδεµα απουσιάζει από την υποστήριξη της σήραγγας, η βραχοµάζα είναι επιδεκτική σε ολισθήσεις. Λίγες είναι οι περιπτώσεις που οι ολισθήσεις αυτές υποστηρίζονται µόνο µε την εφαρµογή των αγκυρίων. Κατά την αξιολόγηση της υποστήριξης των δυνητικών βραχοσφηνών µε τις κλασικές µεθόδους RMR, Q και GSI, παρατηρήθηκε, πως η αποτελεσµατικότητα της υποστήριξης, εκτός των άλλων, µπορεί να εξαρτάται από το εµβαδόν των βραχοσφηνών και την κατανοµή τους στο χώρο. Η παρατήρηση αυτή οδήγησε στη διερεύνηση συσχέτισης του ελάχιστου απαιτούµενου πάχους εκτοξευόµενου σκυροδέµατος και του εµβαδού της φαινόµενης επιφάνειας των βραχοσφηνών. Από 218

222 τη στατιστική επεξεργασία των στοιχείων φαίνεται πως οι δύο αυτοί παράγοντες συνδέονται µε υπερβολική σχέση µε συντελεστή συσχέτισης r = 0,882 (Εικ.3.1) : F (m 2 ) = 0,3489 * [h (cm)] ,654 * h(cm) + 14,049 Όπου: F = Φαινόµενη επιφάνεια βραχοσφήνας (m 2 ) h = ελάχιστο πάχος εκτοξευόµενου σκυροδέµατος (cm) Ο όρος «φαινόµενη επιφάνεια βραχοσφήνας» αντιπροσωπεύει το εµβαδόν της βάσης της βραχοσφήνας στην επιφάνεια της διατοµής, και ουσιαστικά αναφέρεται στην ελεύθερη επιφάνεια της βραχοσφήνας που αποκαλύπτεται στα τοιχώµατα ή στην οροφή. Η εξαγόµενη σχέση µπορεί να χρησιµοποιηθεί κατά τη διάνοιξη του υπογείου τµήµατος για να εκτιµηθεί η επάρκεια του εφαρµοζόµενου εκτοξευόµενου σκυροδέµατος. Ουσιαστικά, γνωρίζοντας το πάχος του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος που επρόκειτο να εφαρµοστεί, είναι εύκολο µε απλούς υπολογισµούς να εκτιµήσουµε τη φαινόµενη επιφάνεια βραχοσφήνας που µπορεί αυτό να υποστηρίξει. Συγκρίνοντας το εκτιµώµενο µέγεθος της φαινόµενης επιφάνειας της βραχοσφήνας µε το πραγµατικό, είναι εύκολο να εκτιµήσουµε αν το πάχος του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος επαρκεί για την υποστήριξη. Όπως φαίνεται από την τιµή του συντελεστή συσχέτισης (r = 0,882), η παραπάνω σχέση εξηγεί το 88,2% της συνολικής µεταβλητότητας και στατιστικά θεωρείται ιδιαίτερα ακριβής. 4. ΕΠΙ ΡΑΣΗ ΤΩΝ ΑΓΚΥΡΙΩΝ ΣΤΗΝ ΥΠΟΣΤΗΡΙΞΗ ΤΩΝ ΥΝΗΤΙΚΩΝ ΒΡΑΧΟΣΦΗΝΩΝ Όπως αναφέρθηκε στο προηγούµενο κεφάλαιο (Κεφ.ΙΙ, παρ.4), η εφαρµογή εκτοξευόµενου σκυροδέµατος πάχους µερικών εκατοστών αρκεί για να υποστηρίξει επαρκώς τις δυνητικές βραχοσφήνες που δηµιουργούνται στην φτωχής ποιότητας βραχοµάζα. Μειονέκτηµα της εφαρµογής του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος είναι η σταδιακή και όχι ταχεία αύξηση της διατµητικής του αντοχής. Γι αυτόν το λόγο η εφαρµογή του συνδέεται µε την παρουσία των αγκυρίων, των οποίων η δράση είναι άµεση. Είναι φανερό, πως η παρουσία των αγκυρίων χωρίς την εφαρµογή του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος δεν είναι αποτελεσµατική στις κατακερµατισµένες βραχοµάζες. Η δράση των αγκυρίων είναι σηµειακή. Τα τεµάχια της βραχοµάζας, τα οποία δε βρίσκονται στην ακτίνα επίδρασης των αγκυρίων εξακολουθούν τα ολισθαίνουν. Για τον παραπάνω λόγο, η διερεύνηση της υποστήριξης των δυνητικών βραχοσφηνών µε την εφαρµογή αποκλειστικά και µόνο αγκυρίων δεν παρουσιάζει κατασκευαστικό όφελος. Ωστόσο, διερευνήθηκε η µεταβολή της ασφαλείας των βραχοσφηνών µε την τοποθέτηση αγκυρίων και την προσθήκη του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος όπως προτείνονται, για παράδειγµα, µε την µέθοδο RMR, σε σύγκριση µε την αποκλειστική εφαρµογή εκτοξευόµενου σκυροδέµατος ιδίου πάχους. Έχοντας πραγµατοποιηθεί ο υπολογισµός των συντελεστών ασφαλείας των βραχοσφηνών µε την υποστήριξη RMR, η οποία αναφέρεται στην εφαρµογή του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος και των αγκυρίων, καθώς και των συντελεστών ασφαλείας µε την εφαρµογή µόνο του σκυροδέµατος, εκτιµήθηκε πως η παρουσία των αγκυρίων 219

223 αυξάνει το συντελεστή ασφαλείας κατά µέσο όρο 9% (Εικ.4.1, Πίνακας 4.1, 4.2, 4.3), καταλήγοντας στο συµπέρασµα πως τα αγκύρια ενισχύουν τη συνοχή της βραχοµάζας, λειτουργώντας, σε συνδυασµό µε το εκτοξευόµενο σκυρόδεµα, ως ενιαίος φορέας υποστήριξης που καλύπτει οµοιόµορφα τη διατοµή εκσκαφής. 220

224 Πίνακας 4.1. Ποσοστό αύξησης συντελεστή ασφαλείας βραχοσφηνών δεξιού κλάδου σήραγγας Ι µε υποστήριξη αγκυρίων. εξιός κλάδος σήραγγας Ι Α/Α FS(Bieniawski) FS gunite (Bieniawski) Ποσοστό αύξησης (%) Χ.Θ.10+23, ,41 1 8,74 8, , ,28 9, , ,98 32, , ,19 17, , ,58 10, ,96 6 8,98 8, ,74 7 2,23 1, ,84 8 5,22 4, ,84 Χ.Θ.10+41, , ,33 13, , ,2 10, , ,7 2, ,4 12 2,49 2, , ,98 16, , ,72 47, , ,15 22, , ,12 18, , ,51 7, , ,36 40, , ,78 46, Χ.Θ.10+54, , ,27 16, , ,38 3, , ,52 9, , ,52 2, , ,25 101, , ,51 68, , ,55 394, , ,86 22, , ,52 113, , ,61 4, , ,19 5, , ,51 34, , ,96 46,8375 6, ,65 5, , ,12 2, , ,73 14, , ,13 31, , ,67 1, , ,88 28, , ,38 113, , ,22 48, ,26 326, ,12 Χ.Θ.10+67, , ,7 16,7796 5,2 43 0,74 0, ,37 2, , ,66 33, , ,17 5, , ,47 22, , ,33 1, ,54 19, ,2 Χ.Θ.10+87, , ,78 23, ,41 12, , ,1 9, ,22 Χ.Θ.10+90, , ,33 8, ,5 54 0,64 0, ,8 55 8,17 7, , ,29 9, ,74 Χ.Θ.10+96, , ,67 10, ,03 Χ.Θ , , ,61 5, ,74 221

225 Α/Α FS(Bieniawski) FS gunite (Bieniawski) Ποσοστό αύξησης (%) Χ.Θ ,05-124, ,86 0, , ,45 14, , ,98 11, , ,37 8, ,6 Χ.Θ , , ,03 8, , ,43 39, , ,5 17, , ,89 26, , ,48 23, ,2 68 1,2 1, ,73 Χ.Θ , , ,05 23, , ,91 24, , ,14 1, , ,23 19, ,14 Χ.Θ , , ,96 17, , ,13 17, ,7 75 0,85 0, , ,63 13, ,64 Χ.Θ , , ,96 17, , ,13 17, , ,85 0, , ,63 13, ,62 Χ.Θ , , ,16 36, ,94 Χ.Θ , , ,16 36, ,94 Χ.Θ , , ,17 1, ,13 Χ.Θ , , ,49 32, ,12 Χ.Θ , , ,56 16, , ,31 24, ,02 Χ.Θ , , ,3 6, , ,42 1, ,04 Χ.Θ , , ,3 6, , ,42 1, ,04 Μέσος όρος ποσοστού αύξησης (%) : 8,50 222

226 Πίνακας 4.2. Ποσοστό αύξησης συντελεστή ασφαλείας βραχοσφηνών αριστερού κλάδου σήραγγας Ι µε υποστήριξη αγκυρίων. Αριστερός κλάδος σήραγγας Ι Α/Α FS(Bieniawski) FS gunite (Bieniawski) Ποσοστό αύξησης (%) Χ.Θ.10+19, ,59 1 3,75 3, ,02 2 3,41 3, ,02 3 6,19 5, ,49 4 6,18 5, ,21 5 8,33 7, ,36 6 4,2 3, ,74 7 9,58 8, ,63 8 2,8 2, ,99 9 3,7 3, , ,79 3, , ,63 7, , ,86 3, , ,68 30, ,16 Χ.Θ.10+50, , ,33 20, , ,27 42, , ,18 2, , ,79 5, , ,09 39, , ,07 2, , ,13 1, ,25 Χ.Θ.10+68, , ,42 3, , ,82 27, , ,33 121, ,39 Χ.Θ.10+84, , ,77 1, , ,27 8, , ,49 27, , ,1 0, , ,47 18, , ,17 18, , ,98 25, ,29 1, ,45 Χ.Θ , , ,66 33, ,94 Χ.Θ , , ,66 34, , ,87 3, , ,35 27, ,02 Χ.Θ , , ,95 3, ,88 Χ.Θ , , ,35 13, ,93 Χ.Θ , , ,58 22, , ,08 40, , ,58 5, , ,11 23, , ,75 10, , ,91 20, , ,43 84, , ,26 18, , ,99 32, , ,13 2, , ,67 18, ,6 49 2,28 2, , ,46 42, , ,12 26, , ,51 19, , ,42 27, , ,23 27, , ,52 7, ,86 Μέσος όρος ποσοστού αύξησης (%) : 7,04 223

227 Πίνακας 4.3. Ποσοστό αύξησης συντελεστή ασφαλείας βραχοσφηνών αριστερού κλάδου σήραγγας ΙΙ µε υποστήριξη αγκυρίων. Α/Α FS(Bieniawski) FS gunite (Bieniawski) Ποσοστό αύξησης (%) Αριστερός κλάδος σήραγγας ΙΙ Χ.Θ , , ,68 44, , ,77 28, ,8 3 7,99 6, ,9 4 2,8 2, ,44 Χ.Θ , ,07 5 8,42 7, , ,5 14, ,13 7 2,63 2, ,02 8 9,7 7, ,64 Χ.Θ , , ,2 17, ,47 13, , ,79 13, , ,39 28, , ,11 42, , ,36 56, , ,61 23, , ,73 4, , ,95 2,7258 7, ,08 19, , ,24 6, ,32 3, , ,71 4, ,4 22 9,46 8, ,1 23 9,14 8, , ,11 31, , ,77 5, , ,13 7, , ,21 19, ,85 Χ.Θ , , ,38 15, ,03 Μέσος όρος ποσοστού αύξησης (%) : 8, Ποσοστό αύξησης FS(%) A/A βραχοσφήνας Εικόνα 4.1. Ποσοστό αύξησης του συντελεστή ασφαλείας µε εφαρµογή αγκυρίων 224

228 5. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑ ΤΩΝ ΤΥΠΩΝ ΥΠΟΣΤΗΡΙΞΗΣ ΣΤΗΝ ΕΥΣΤΑΘΕΙΑ ΣΗΡΑΓΓΩΝ ΠΟΥ ΙΑΝΟΙΓΟΝΤΑΙ ΣΕ ΒΡΑΧΟΜΑΖΕΣ ΦΤΩΧΗΣ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ Με σκοπό τη διερεύνηση της αποτελεσµατικότητας των διαφόρων τύπων αγκυρίων και εκτοξευόµενου σκυροδέµατος, θεωρήθηκε η διατοµή των σηράγγων κυκλική µε οµοιόµορφη κατανοµή των τάσεων και η εφαρµογή των µέτρων υποστήριξης να καλύπτει οµοιόµορφα τη διατοµή. Η θεώρηση αυτή, όπως αποδεικνύεται από την επί τόπου παρατήρηση, λίγη σχέση έχει µε τη συγκεκριµένη πραγµατικότητα, και για το λόγο αυτόν τα αποτελέσµατά της δεν πρέπει να ληφθούν υπόψη για την ευστάθεια των σηράγγων, αλλά µόνο για τη σύγκριση της αποτελεσµατικότητας των µέτρων υποστήριξης µεταξύ τους σε βραχοµάζες φτωχής ποιότητας. Σύµφωνα µε τους υπολογισµούς που πραγµατοποιήθηκαν µε τον νόµο Mohr- Coulomb λαµβάνοντας υπόψη την παρουσία πλαστικής ζώνης γύρω από τη διατοµή, αποδεικνύεται πως η εφαρµογή του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος έχει τη µικρότερη αποτελεσµατικότητα εφόσον οι συντελεστές ασφαλείας που υπολογίστηκαν (FS 4-6) κατά την εφαρµογή του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος είναι µικρότεροι σε Αποτελεσµατικότητα τύπων υποστήριξης (Σήραγγα Ι- εξιός κλάδος) Συντελεστές ασφαλείας Φ35 Φ25 Φ19 Φ17 Αγκύρια SWELLEX Τύποι αγκυρίων Αγκύρια από ίνες υάλου Plain cable Birdcage cable εκτοξευόµενο σκυρόδεµα Εικ Αποτελεσµατικότητα των διάφορων τύπων υποστήριξης του εξιού κλάδου της σήραγγας Ι Αποτελεσµατικότητα τύπων υποστήριξης (Σήραγγα Ι- Αριστερός Κλάδος) Συντελεστές ασφαλείας Φ35 Φ25 Φ19 Φ17 Αγκύρια SWELLEX Αγκύρια από ίνες υάλου Plain cable Birdcage cable εκτοξευόµενο σκυρόδεµα Τύποι αγκυρίων Εικ Αποτελεσµατικότητα των διάφορων τύπων υποστήριξης του Αριστερού κλάδου της σήραγγας Ι 225

229 σύγκριση µε τους συντελεστές ασφαλείας που υπολογίστηκαν κατά την εφαρµογή των διάφορων τύπων αγκυρίων (FS 8-12) (Εικ ). Όσον αφορά την αποτελεσµατικότητα των αγκυρίων, τα απλά αγκύρια βράχου έχουν τη µεγαλύτερη αποτελεσµατικότητα, αφού η παρουσία τους επιτυγχάνει τους µεγαλύτερους συντελεστές ασφαλείας. Όσο µεγαλύτερη είναι η διάµετρος των αγκυρίων αυτών, τόσο µεγαλύτερη είναι και η ασφάλεια που παρέχουν. Την ίδια αποτελεσµατικότητα παρέχουν τα αγκύρια υάλου, ενώ λιγότερο αποτελεσµατικά είναι τα προεντεταµένα αγκύρια και τα αγκύρια Swellex. Αποτελεσµατικότητα τύπων υποστήριξης (Σήραγγα ΙΙ- Αριστερός Κλάδος) Συντελεστές ασφαλείας Φ35 Φ25 Φ19 Φ17 Αγκύρια SWELLEX Αγκύρια από ίνες υάλου Plain cable Birdcage cable εκτοξευόµενο σκυρόδεµα Τύποι αγκυρίων Εικ Αποτελεσµατικότητα των διάφορων τύπων υποστήριξης του Αριστερού κλάδου της σήραγγας ΙΙ 226

230 6. ΣΥΓΚΡΙΤΙΚΗ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΕΠΑΡΚΕΙΑΣ ΤΩΝ ΜΕΤΡΩΝ ΥΠΟΣΤΗΡΙΞΗΣ, ΠΟΥ ΠΡΟΤΕΙΝΟΝΤΑΙ ΜΕ ΒΑΣΗ ΤΙΣ ΜΕΘΟ ΟΥΣ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗΣ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ Όπως αναφέρθηκε σε προηγούµενο κεφάλαιο, η κατακερµατισµένη βραχοµάζα οριοθετείται από τρία ή τέσσερα επίπεδα ασυνεχειών. Τα επιµέρους βραχώδη τεµάχια, τα οποία συγκροτούν «βραχώδη σύνολα», δεν αλληλοσυγκρατούνται µεταξύ τους και συµπεριφέρονται ως µια ενιαία βραχοσφήνα. Η αξιολόγηση της επάρκειας των µέτρων υποστήριξης, που προτείνονται µε βάση τις µεθόδους ταξινόµησης της βραχοµάζας RMR, Q, και GSI, πραγµατοποιήθηκε µε τη βοήθεια της σύγκρισης των προτεινόµενων και των ελάχιστων απαιτούµενων µέτρων υποστήριξης. Η σύγκριση αυτή πραγµατοποιήθηκε κατά τη διερεύνηση της αποτελεσµατικότητας των µέτρων υποστήριξης στην εξασφάλιση της ευστάθειας των δυνητικών βραχοσφηνών, που σχηµατίζουν τα «βραχώδη σύνολα», στα τοιχώµατα και στην οροφή των σηράγγων. Η αξιολόγηση της ευστάθειας των δυνητικών βραχοσφηνών προήλθε από την παρατήρηση ξαφνικών και ραγδαίων φαινοµένων εκδήλωσης ολισθήσεων ή καταπτώσεων βραχοσφηνών, χωρίς την προαγγελία υψηλών τιµών συγκλίσεων. Από τα στοιχεία ανάλυσης, είναι φανερό πως η εφαρµογή της προτεινόµενης υποστήριξης των µεθόδων RMR και GSI αυξάνει το συντελεστή ασφαλείας σ όλες σχεδόν τις περιπτώσεις ολίσθησης. Εξαίρεση αποτελούν µεµονοµένες περιπτώσεις βραχοσφηνών του δεξιού κλάδου της σήραγγας Ι (Κεφ. ΙΙ, Πίνακας 6.1, Α/Α.43,59,79), ελάχιστου ύψους 30m, οι οποίες απαιτούν για την υποστήριξή τους πάχος εκτοξευόµενου σκυροδέµατος άνω των 20cm (Εικ.6.3). Όσον αφορά την αντιστήριξη του µετώπου, η αποτροπή ολισθήσεων καλής ποιότητας βραχοµάζας δεν προβλέπεται πάντοτε. Η αντιστήριξη του µετώπου εκσκαφής είναι απαραίτητη προϋπόθεση για την εκτέλεση των εργασιών και την ευστάθεια της σήραγγας, αλλά προβλέπεται µόνο από τη µέθοδο RMR και σε φτωχής ποιότητας βραχοµάζες. Σε κάποιες περιπτώσεις, τα µέτρα αντιστήριξης του µετώπου που προβλέπονται από τη µέθοδο RMR είναι υπερβολικά και δίνουν µεγάλους συντελεστές ασφαλείας (Κεφ. ΙΙ, Πίνακας 6.1,α/α 16,18,19), ενώ στις περιπτώσεις βραχοσφηνών µεγάλου ύψους, τα µέτρα που προτείνονται από τη µέθοδο RMR δεν επαρκούν, και απαιτείται διατήρηση πυρήνα αντιστήριξης µετώπου κατά την εκσκαφή. Το µήκος των αγκυρίων που προβλέπεται από την προτεινόµενη υποστήριξη κατά RMR και GSI ξεπερνά τα 5m. Το µέγιστο µήκος αγκυρίων που προτείνεται από το σύστηµα ταξινόµησης Q είναι 3m, µικρότερο από το µήκος αγκυρίων που προτείνεται από τα συστήµατα RMR και GSI. Η παρουσία των αγκυρίων αυξάνει τον συντελεστή ασφαλείας µέχρι και 20%, αλλά η παρουσία µόνο των αγκυρίων δεν επαρκεί για την υποστήριξη της βραχοµάζας. Στις κατακερµατισµένες βραχοµάζες η εφαρµογή των αγκυρίων είναι σηµειακή, αφού τα τεµάχια των βραχοσφηνών που δεν βρίσκονται στο περιβάλλον της ακτίνας επίδρασης των αγκυρίων εξακολουθούν να ολισθαίνουν (Εικ.6.2) Η υποστήριξη που προτείνεται από τη µέθοδο Q δεν προβλέπει εφαρµογή εκτοξευόµενου σκυροδέµατος σ όλες τις περιπτώσεις. Έτσι, κατά την εφαρµογή της προτεινόµενης υποστήριξης Q περιπτώσεις ολίσθησης σχετικά καλής ποιότητας βραχοµάζας δεν µπορούν να αποτραπούν. Σε αντίθεση, η υποστήριξη που προτείνεται από τις µεθόδους RMR και GSI προβλέπει εφαρµογή εκτοξευόµενου σκυροδέµατος σ όλες τις περιπτώσεις. Παρ όλα αυτά, το πάχος του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος που προτείνεται από την µέθοδο Q είναι µεγαλύτερο από το πάχος του 227

231 εκτοξευόµενου σκυροδέµατος που προτείνεται από τις µεθόδους RMR και GSI (Εικ.6.1) Η αποτελεσµατικότητα της υποστήριξης εξαρτάται από το εµβαδόν των βραχοσφηνών και την κατανοµή τους στο χώρο. Η εφαρµογή των ίδιων µέτρων υποστήριξης είναι επαρκής για την υποστήριξη βραχοσφήνας µεγάλου βάρους (Κεφ. ΙΙ, Πίνακας 6.2, α/α 2), αλλά δεν είναι επαρκής για την υποστήριξη µικρότερων βραχοσφηνών (Κεφ. ΙΙ, Πίνακας 6.2, α/α 8,9,10,11,12) µε µικρότερο εµβαδόν και διαφορετική κατανοµή στον χώρο. 228

232 Σύγκριση πάχους εκτοξευόµενου σκυροδέµατος Πάχος εκτ. Σκυροδέµατος RMR Πάχος εκτοξευόµενου σκυροδέµατος (cm) Πάχος εκτ. Σκυροδέµατος Q Ελάχιστο απαιτούµενο πάχος εκτ. Σκυροδέµατος εξιός κλάδος σήραγγας Ι Αριστερός κλάδος Αριστερός κλάδος σήραγγας ΙΙ Περιοχή τοποθέτησης Εικ.6.1. Σύγκριση του πάχους εκτοξευόµενου σκυροδέµατος που απαιτείται σύµφωνα µε τις αναλυτικές µεθόδους και του πάχους του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος που προτείνεται από τις κλασσικές εµπειρικές µεθόδους. Σύγκριση µήκους αγκυρίων Μήκος Αγκυρίων RMR Μήκος Αγκυρίων Q Μήκος αγκυρίων (m) Ελάχιστο απαιτούµενο µήκος Αγκυρίων εξιός κλάδος σήραγγας Ι Αριστερός κλάδος σήραγγας Ι εξιός κλάδος σήραγγας ΙΙ Περιοχή τοποθέτησης Εικ.6.2. Σύγκριση του µήκους των αγκυρίων που απαιτείται σύµφωνα µε τις αναλυτικές µεθόδους και του µήκους των αγκυρίων που προτείνεται από τις κλασσικές εµπειρικές µεθόδους. Σύγκριση συντελεστών ασφαλείας FS(RMR) FS(Q) FS (ελάχιστος) Συντελεστές ασφαλείας εξιός κλάδος σήραγγας Ι Αριστερός κλάδος σήραγγας Ι εξιός κλάδος σήραγγας Ιι Περιοχή τοποθέτησης Εικ.6.3. Σύγκριση των συντελεστών ασφαλείας που προκύπτουν µε τοποθέτηση των ελάχιστων απαιτούµενων µέτρων υποστήριξης και των µέτρων υποστήριξης που προτείνονται από τις κλασσικές εµπειρικές µεθόδους. 229

233 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Στην παρούσα διδακτορική διατριβή διερευνήθηκε η εξέλιξη εκδήλωσης των παραµορφώσεων και των αστοχιών που παρατηρήθηκαν κατά την εκσκαφή της φτωχής ποιότητας βραχοµάζας των σηράγγων Ι και ΙΙ Ασπροβάλτας. Αρχικός στόχος της διατριβής ήταν η εκτίµηση των παραµορφώσεων και η διερεύνηση των αιτιών εκδήλωσης των αστοχιών κατά τη διάνοιξη των σηράγγων. Επειδή το βάρος των υπερκειµένων ήταν πολύ µικρό και δε δηµιουργούσε παραµορφώσεις, που ήταν αντικείµενο της µελέτης µας, θεωρήθηκε ότι οι αστοχίες που εκδηλώθηκαν συνδέονται άµεσα µε την τεκτονική. Συνεπώς, η έλλειψη ευστάθειας που παρατηρήθηκε σε ορισµένες θέσεις των σηράγγων δεν οφείλεται σε νέες διαρρήξεις και παραµορφώσεις, αλλά αποδίδεται στον προσανατολισµό των τεκτονικών στοιχείων της βραχοµάζας εκσκαφής σε σχέση µε τον άξονα των σηράγγων. Λαµβάνοντας υπόψη πως η σύνθεση των τεκτονικών επιφανειών της βραχοµάζας σχηµατίζει µικρές ή µεγάλες βραχοσφήνες, ο αρχικός στόχος της διατριβής οδηγήθηκε στη διερεύνηση των µέτρων υποστήριξης των δυνητικών βραχοσφηνών που πρόκειται να ολισθήσουν µε σκοπό την κατάλληλη αντιµετώπιση των πιθανών αστοχιών. Κατά τη διάρκεια των µετρήσεων των τεκτονικών στοιχείων και της διερεύνησης της κατάλληλης υποστήριξης των κατακερµατισµένων βραχοσφηνών, συγκρίναµε τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται από τις κλασσικές εµπειρικές ταξινοµήσεις µε τα απαιτούµενα µέτρα υποστήριξης που προκύπτουν από τις αναλυτικές µεθόδους, λαµβάνοντας υπόψη τη γεωµετρία των βραχοσφηνών και τις δυνάµεις που ασκούνται σ αυτές, οι οποίες οφείλονται στο βάρος και στα στοιχεία τριβής των κατατµητικών στοιχείων που εξετάζονται ως επιφάνειες ολίσθησης. Για την επίτευξη του παραπάνω στόχου, η βελτίωση των συντελεστών ασφαλείας που προέκυψαν από την ανάλυση ευστάθειας των βραχοσφηνών σε διάφορες θέσεις των σηράγγων, συγκρίθηκε µε την επάρκεια των µέτρων υποστήριξης που προτείνουν οι κλασσικές µέθοδοι ταξινόµησης βραχοµαζών RMR, Q και GSI, και µε τα ελάχιστα µέτρα υποστήριξης που απαιτούνται. Από την έρευνά µας διαπιστώνεται, πως η επιτυχής υποστήριξη των σηράγγων πραγµατοποιείται µε εφαρµογή του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος, αφού η τοποθέτηση των αγκυρίων, αν και αυξάνει το συντελεστή ασφαλείας, δεν επαρκεί για την υποστήριξη κατακερµατισµένων βραχοµαζών. Η επάρκεια των µέτρων υποστήριξης που προτείνονται από τις µεθόδους RMR και GSI είναι πλήρης ενώ, τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται από τη µέθοδο Q πολλές φορές δεν είναι επαρκή σε σύγκριση µε τα απαιτούµενα αναγκαία. Kατά την εκπόνηση της διατριβής πραγµατοποιήσαµε γεωλογική χαρτογράφηση σε κλίµακες 1/500 και 1/3500, και ταξινόµηση της βραχοµάζας διάνοιξης µε τις µεθόδους RMR, Q και GSI. Πραγµατοποιήσαµε πλήθος µετρήσεων και αξιολογήσαµε τα δεδοµένα των µετακινήσεων των τοιχωµάτων και της οροφής των σηράγγων. Με βάση τα τεχνικογεωλογικά στοιχεία που συλλέχτηκαν κατά τη διάνοιξη, εντοπίσαµε ασταθείς δυνητικές βραχοσφήνες µε τη βοήθεια κινηµατικής ανάλυσης µε χρήση στερεογραφικών προβολών, και υπολογίσαµε τα γεωµετρικά τους στοιχεία µε γεωµετρική ανάλυση. Στην επόµενη φάση διερευνήσαµε και εκτιµήσαµε την απαιτούµενη υποστήριξη των δυνητικών βραχοσφηνών εστιάζοντας στην τοποθέτηση αγκυρίων και στην εφαρµογή εκτοξευόµενου σκυροδέµατος. Η αξιολόγηση των µετρήσεων των µετατοπίσεων και η εκτίµηση των µέγιστων συγκλίσεων και αποκλίσεων των οριζόντιων και κατακόρυφων συνιστωσών των 230

234 µετακινήσεων έδειξε πως εξαιτίας του µικρού βάθους διάνοιξης των σηράγγων µε µέγιστο υπερκείµενο ύψος βραχοµάζας 60m, δεν εκδηλώνονται σηµαντικές παραµορφώσεις κατά τη διάνοιξη. Επιπλέον, οι συγκλίσεις που µετρήθηκαν µε γεωδαιτικές µεθόδους στα τοιχώµατα και στην οροφή δεν ξεπέρασαν τα 5cm. Οι γεωλογικοί σχηµατισµοί που συναντήθηκαν και χαρτογραφήθηκαν κατά τη διάνοιξη των σηράγγων είναι: i) κατακερµατισµένοι και τεκτονισµένοι γνεύσιοι µε πλήθος ρηγµάτων και διακλάσεων µε µεταβαλλόµενο τοπικά βαθµό αποσάθρωσης και θέσεις πλήρως εξαλλοιωµένου και αποσαθρωµένου υλικού, ii) όγκοι κερµατισµένων µαρµάρων ελαφριάς και µέτριας αποσάθρωσης. Οι επαφές των δύο σχηµατισµών είναι αποσαθρωµένες και καλύπτονται µε αργιλοαµµώδες υλικό που προέρχεται από την εξαλλοίωση του γνευσίου κατά τη διέλευση των νερών της βραχοµάζας. Στην έξοδο της σήραγγας ΙΙ συναντήσαµε αµφιβολίτη καλής σχετικά ποιότητας. Πηγµατιτικές και απλιτικές διεισδύσεις µέγιστου πάχους ενός µέτρου διατρέχουν τα πετρώµατα και εκτείνονται σ όλο το µήκος της διάνοιξης. Ο κατακερµατισµός της βραχοµάζας διευκόλυνε την εκτόνωση των τάσεων που δηµιουργήθηκαν στην περιφέρεια της εκσκαφής εξαιτίας της αποµάκρυνσης του υλικού, µ αποτέλεσµα την ελάχιστη µετακίνηση της διατοµής. Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, αν και λαµβάνοντας υπόψη το µέγεθος των συγκλίσεων δεν αναµένονταν αστοχίες κατά τη διάνοιξη, συχνή ήταν η εκδήλωση καταπτώσεων µεγάλων όγκων βραχοµάζας από την οροφή ή ολισθήσεων από τα τοιχώµατα. Η παρατήρηση αυτή µας οδήγησε στο διαχωρισµό αστοχιών και µετατοπίσεων, αφού τα µεγέθη των µετατοπίσεων δεν προσφέρουν καµία πληροφορία για την εκδήλωση των επικείµενων αστοχιών, και στη διερεύνηση των αιτιών που προκαλούν τις αστοχίες. Για το σκοπό αυτό, αξιολογήθηκε η τεκτονική της βραχοµάζας σε θέσεις όπου εκδηλώθηκαν µέγιστες παραµορφώσεις. Τα συµπεράσµατα στα οποία οδηγήθηκε η παρούσα διατριβή διακρίνονται σε ερευνητικά αποτελέσµατα που περιορίζονται στο συγκεκριµένο έργο της Ασπροβάλτας και σε πρωτότυπα συµπεράσµατα γενικότερης εφαρµογής. Κατά την αξιολόγηση της τεκτονικής της βραχοµάζας στις θέσεις µέγιστων εκδηλώσεων παραµόρφωσης παρατηρείται πως: Οι διευθύνσεις των µέγιστων µετατοπίσεων συµπίπτουν µε τις διευθύνσεις των κύριων τεκτονικών στοιχείων. Έτσι, φαίνεται πως οι µετατοπίσεις µπορούν να χρησιµοποιηθούν ως µέσο εκτίµησης των διευθύνσεων ριξιγενών δοµών. Η διάνοιξη της σήραγγας διαταράσσει την ηρεµία του γεωλογικού περιβάλλοντος, µ αποτέλεσµα τη συγκέντρωση διατµητικών τάσεων στις επιφάνειες και στις διασταυρώσεις των ασυνεχειών που έχουν ως αποτέλεσµα την εκδήλωση µετατοπίσεων των παρειών και της οροφής της σήραγγας. Οι µετατοπίσεις αυτές µετρήθηκαν και αξιολογήθηκαν µε τα µεγέθη των οριζόντιων και κατακόρυφων συνιστωσών των διατµητικών τάσεων παραµόρφωσης της διατοµής των σηράγγων Ασπροβάλτας. Εξάλλου αποδεικνύεται, όπως αναµένεται και από τη διεθνή βιβλιογραφία και σύµφωνα µε τα ερευνητικά αποτελέσµατα, στις θέσεις στρωµατογραφικών ή τεκτονικών µεταβολών παρατηρείται µεταβολή του λόγου των οριζόντιων προς τις κατακόρυφες µετατοπίσεις, ο οποίος εκφράζεται µε τον όρο «φορέας προσανατολισµού». Σύµφωνα µε τη διεθνή βιβλιογραφία (Schubert and Budil, 1950) έχουν καταγραφεί περιπτώσεις όπου η κατεύθυνση της παραµόρφωσης της στέψης κατά τη διάνοιξη σηράγγων δεν έδειχνε µεταβολή των εδαφικών συνθηκών µπροστά από το µέτωπο εκσκαφής. Παρ όλα αυτά, παρατηρήθηκαν µεταβολές των µετατοπίσεων της στέψης, που εκφράστηκαν ως ο λόγος των οριζόντιων προς τις κατακόρυφες µετατοπίσεις (L/S), οι οποίες σχετίστηκαν µε ζώνες διαφορετικής ακαµψίας µπροστά από το µέτωπο εκσκαφής. Ο λόγος µεταβολής των οριζοντίων προς τις κατακόρυφες µετατοπίσεις 231

235 ορίστηκε ως φορέας προσανατολισµού α (εφα = L/ S). Προσπαθώντας να ερµηνεύσουµε τις µετακινήσεις που παρατηρήθηκαν κατά τη διάνοιξη των σηράγγων Ασπροβάλτας µε τη βοήθεια της εκτίµησης του φορέα προσανατολισµού, παρατηρήσαµε µεταβολή του φορέα προσανατολισµού. Σε θέσεις πετρογραφικών µεταβολών, µεταβολών στην ποιότητα της βραχοµάζας, µεταβολών τεκτονικών στοιχείων και εντοπισµού ρηξιγενών ζωνών (βλ. ΚεφΙΙ., παρ.4.1 παρ.4.4 και Κεφ.ΙΙΙ, παρ.2) Οι παραπάνω παρατηρήσεις οδήγησαν στο γενικό συµπέρασµα: Αιτία εκδήλωσης των αστοχιών σε σήραγγες φτωχής ποιότητας βραχοµάζας δεν είναι η εκτόνωση µόνο των εγκλωβισµένων τάσεων που προκαλούνται από τους υπερκείµενους σχηµατισµούς στα τοιχώµατα και στην οροφή, αλλά και η τεκτονική της βραχοµάζας. Την άποψη αυτή ενισχύει η παρατήρηση, που προέκυψε κατά την αξιολόγηση των µετρήσεων των τεκτονικών στοιχείων κατά µήκος των σηράγγων, πως οι θέσεις εκδήλωσης αστοχιών τοποθετούνται σε περιοχές παρουσίας κατακερµατισµένων βραχοσφηνών. Οι βραχοσφήνες αυτές δηµιουργούνται από επίπεδα ασυνεχειών τα οποία διαχωρίζουν τη βραχοµάζα σε διακριτά τεµάχια. Κατά τη διάρκεια της εκσκαφής, αµέσως µετά την ολοκλήρωσή της και πριν την εφαρµογή των µέτρων προσωρινής υποστήριξης, το τασικό πεδίο της περιβάλλουσας βραχοµάζας ενεργοποιείται. Οι κατακερµατισµένες βραχοσφήνες µπορούν να πέσουν ή να ολισθήσουν στην επιφάνεια ολίσθησης, καθώς οι δεσµοί του πετρώµατος ανάµεσα στις ασυνέχειες, που δηµιουργούνται µόνο από τις διατµητικές τάσεις τριβής, δεν επαρκούν για να εξισορροπήσουν τις τάσεις ολίσθησης που προκαλούνται από το ίδιο βάρος της βραχοσφήνας και το βάρος των υπερκειµένων πετρωµάτων της σήραγγας. Αυτή η διαδικασία αστοχίας συνεχίζεται µέχρι να επιτευχθεί ισορροπία γύρω από τη διατοµή της εκσκαφής ή µέχρι την πλήρωση της διατοµής µε το υλικό της κατάπτωσης (βλ. Κεφ ΙΙ, παρ.4,5 και παρ.6) Λαµβάνοντας υπόψη τις παρατηρήσεις που αναπτύχθηκαν παραπάνω, ο αρχικός στόχος της διατριβής οδηγήθηκε στη διερεύνηση τρόπου πρόβλεψης των επικείµενων αστοχιών που εκδηλώνονται σε βραχοµάζες φτωχής ποιότητας, και στην εκτίµηση των µέτρων υποστήριξης των δυνητικών βραχοσφηνών που πρόκειται να ολισθήσουν, και στην αντιµετώπιση των επικείµενων αστοχιών. Στην κατακερµατισµένη βραχοµάζα των σηράγγων Ασπροβάλτας, οι αστοχίες µε τη µορφή βραχοσφηνών πραγµατοποιήθηκαν σταδιακά. Στην αρχή πραγµατοποιήθηκε ολίσθηση και αποκόλληση µικρών βραχοσφηνών που αποκαλύπτονταν στην επιφάνεια εκσκαφής. Οι µικρές αυτές βραχοσφήνες ενεργοποιούσαν σταδιακά την αστοχία του τµήµατος που βρίσκονταν πίσω απ αυτές µέσα στη βραχοµάζα. Κατά την διερεύνηση της καταλληλότητας των µέτρων υποστήριξης (εκτοξευόµενου σκυροδέµατος και αγκυρίων) µπορεί να εξαχθεί το γενικό συµπέρασµα, το οποίο όµως έχει εφαρµογή στις σήραγγες µικρού βάθους και φτωχής ποιότητας: Στις περιπτώσεις κατακερµατισµένων βραχοσφηνών, η εφαρµογή του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος αποτελεί το πιο αποτελεσµατικό µέτρο υποστήριξης. Από τη διερεύνηση της υποστήριξης των δυνητικών βραχοσφηνών µε εφαρµογή εκτοξευόµενου σκυροδέµατος, προκύπτει πως ακόµα και µερικά εκατοστά εκτοξευόµενου σκυροδέµατος αρκούν για να υποστηρίξουν αποτελεσµατικά τις δυνητικές κατακερµατισµένες βραχοσφήνες. Το αποτέλεσµα της διερεύνησης του κατάλληλου πάχους εκτοξευόµενου σκυροδέµατος για την υποστήριξη των κατακερµατισµένων βραχοσφηνών µπορεί να έχει ευρύτερη εφαρµογή κατά την άµεση υποστήριξη σηράγγων εφόσον, γνωρίζοντας το πάχος του εκτοξευόµενου 232

236 σκυροδέµατος που επρόκειτο να εφαρµοστεί, είναι εύκολο µε απλούς υπολογισµούς να εκτιµήσουµε τη φαινόµενη επιφάνεια βραχοσφήνας που µπορεί αυτό να υποστηρίξει σύµφωνα µε τη σχέση (βλ. Κεφ.ΙΙ, παρ και Κεφ.ΙΙΙ., παρ.3): F (m 2 ) = 0,3489 * [h (cm)] ,654 * h(cm) + 14,049, µε συντελεστή συσχέτισης r = 0,882 όπου: h: το ελάχιστο απαιτούµενο πάχος εκτοξευόµενου σκυροδέµατος και F: φαινόµενη επιφάνεια των βραχοσφηνών Όσον αφορά την αποτελεσµατικότητα των αγκυρίων, Η παρουσία των αγκυρίων αυξάνει το συντελεστή ασφαλείας κατά µέσο όρο 8%, αλλά η παρουσία µόνο των αγκυρίων δεν επαρκεί για την υποστήριξη της βραχοµάζας. Στις κατακερµατισµένες βραχοµάζες η εφαρµογή των αγκυρίων είναι σηµειακή, αφού τα τεµάχια των βραχοσφηνών που δεν βρίσκονται στο περιβάλλον της ακτίνας επίδρασης των αγκυρίων εξακολουθούν να ολισθαίνουν (βλ. Κεφ.ΙΙ, παρ , και Κεφ.ΙΙΙ, παρ.4). Συγκρίνοντας τους διάφορους τύπους αγκυρίων σε σήραγγες µικρού βάθους που διανοίγονται σε βραχοµάζα φτωχής ποιότητας, τα απλά αγκύρια βράχου έχουν τη µεγαλύτερη αποτελεσµατικότητα, αφού η παρουσία τους επιτυγχάνει τους µεγαλύτερους συντελεστές ασφαλείας. Όσο µεγαλύτερη είναι η διάµετρος των αγκυρίων αυτών, τόσο µεγαλύτερη είναι και η ασφάλεια που παρέχουν. Την ίδια αποτελεσµατικότητα παρέχουν τα αγκύρια υάλου, ενώ λιγότερο αποτελεσµατικά είναι τα προεντεταµένα αγκύρια και τα αγκύρια Swellex (βλ. Κεφ.ΙΙ, παρ.6.6, και Κεφ.ΙΙΙ, παρ.5). Η αποτελεσµατικότητα της εφαρµογής του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος σε σήραγγες που διανοίγονται σε βραχοµάζες φτωχής ποιότητας, η οποία όµως δεν είναι άµεση, αφού παρουσιάζει µικρή αντοχή κατά τη στιγµή της εφαρµογής του και απαιτείται χρονική περίοδος µερικών ηµερών για ν αποκτηθεί η ολοκληρωτική αντοχή του, οδήγησε στον υπολογισµό των συντελεστών ασφαλείας των υποστηριγµένων δυνητικών βραχοσφηνών µε τις κλασσικές µεθόδους RMR, και Q. Για την επίτευξη του στόχου αυτού, υπολογίστηκαν οι συντελεστές ασφαλείας των βραχοσφηνών που σχηµατίζονται στην οροφή και στα τοιχώµατα των σηράγγων µε εφαρµογή της υποστήριξης που προτείνεται από τις κλασσικές µεθόδους RMR, GSI και Q (η ταξινόµηση GSI παραπέµπει στα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται από τη µέθοδο RMR). Επιπλέον, υπολογίστηκαν οι συντελεστές ασφαλείας των βραχοσφηνών που σχηµατίζονται στα µέτωπα εκσκαφής µε τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται από τις µεθόδους RMR και GSI. (Η µέθοδος Q δεν προτείνει υποστήριξη για τα µέτωπα εκσκαφής). Από τα στοιχεία ανάλυσης για το συγκεκριµένο έργο της Ασπροβάλτας, είναι φανερό πως: Η επάρκεια της προτεινόµενης υποστήριξης µε τις µεθόδους RMR και GSI είναι πλήρης, αφού αυξάνει το συντελεστή ασφαλείας σ όλες σχεδόν τις περιπτώσεις ολίσθησης. Εξαίρεση αποτελούν µεµονοµένες περιπτώσεις βραχοσφηνών του δεξιού κλάδου της σήραγγας Ι (Κεφ.ΙΙ, Πίνακας 6.1, α/α.43,59,79), ελάχιστου βάθους 30m, οι οποίες απαιτούν για την υποστήριξή τους πάχος εκτοξευόµενου σκυροδέµατος άνω των 20c (βλ. Κεφ.ΙΙ, παρ , και Κεφ.ΙΙΙ, παρ.6). Τα µέτρα υποστήριξης που προτείνονται µε τη µέθοδο Q δεν είναι επαρκή σε σχέση µε τα απαιτούµενα αναγκαία, αφού η εφαρµογή εκτοξευόµενου σκυροδέµατος, η οποία, όπως αποδείχτηκε είναι αναγκαία και καταλυτική, δεν προβλέπεται σ όλες 233

237 τις περιπτώσεις. Έτσι, κατά την εφαρµογή της προτεινόµενης υποστήριξης Q περιπτώσεις ολίσθησης σχετικά καλής ποιότητας βραχοµάζας δεν µπορούν να αποτραπούν (βλ. Κεφ.ΙΙ, παρ και Κεφ.ΙΙΙ, παρ.6). Επίσης, Η επάρκεια των µέτρων αντιστήριξης του µετώπου εκσκαφής µε σκοπό την αποτροπή ολισθήσεων σε θέσεις καλής ποιότητας βραχοµάζας δεν προβλέπεται πάντοτε. Η αντιστήριξη του µετώπου εκσκαφής είναι απαραίτητη προϋπόθεση για την εκτέλεση των εργασιών και την ευστάθεια της σήραγγας, αλλά προβλέπεται µόνο µε τη µέθοδο RMR και στις θέσεις φτωχής ποιότητας. Κάποιες φορές, τα µέτρα αντιστήριξης του µετώπου που προβλέπονται µε τη µέθοδο RMR είναι υπερβολικά και δίνουν µεγάλους συντελεστές ασφαλείας (Κεφ.ΙΙ, Πίνακας 6.1, α/α 16,18,19), ενώ στις περιπτώσεις βραχοσφηνών µεγάλου ύψους, τα µέτρα που προτείνονται µε τη µέθοδο RMR δεν επαρκούν. Αυτό συµβαίνει κυρίως λόγω παρουσίας επιπέδων ολίσθησης ή τοµής επιπέδων ολίσθησης µε διεύθυνση παράλληλη µε τον άξονα της σήραγγας και κατεύθυνση βύθισης αντίθετα προς τη διάνοιξη, ώστε εξαιτίας και του µεγάλου βάρους των βραχοσφηνών αυτών, δηµιουργούνται ευνοϊκές συνθήκες ολίσθησης βραχοσφηνών στο µέτωπο εκσκαφής. Σ αυτές τις περιπτώσεις, προτείνεται η διατήρηση πυρήνα αντιστήριξης µετώπου κατά την εκσκαφή (Κεφ.ΙΙ, παρ και Κεφ.ΙΙΙ, παρ.6). Η αποτελεσµατικότητα της υποστήριξης εξαρτάται από το εµβαδόν των βραχοσφηνών και την κατανοµή τους στο χώρο. Συγκρίνοντας την αποτελεσµατικότητα εφαρµογής των ίδιων µέτρων υποστήριξης για βραχοσφήνες διαφορετικών γεωµετρικών στοιχείων, η δεδοµένη υποστήριξη είναι επαρκής για βραχοσφήνα µεγάλου βάρους (Κεφ.ΙΙ, Πίνακας 6.2 α/α 2), αλλά ανεπαρκής για υποστήριξη µικρότερων βραχοσφηνών (Κεφ.ΙΙ, Πίνακας 6.2 α/α 8,9,10,11,12) µε µικρότερο εµβαδόν και διαφορετική κατανοµή στον χώρο. Αυτό οφείλεται στον προσανατολισµό των τεκτονικών επιφανειών που συνθέτουν τις βραχοσφήνες και στην ποιότητα της βραχοµάζας. Όταν ο προσανατολισµός των επιφανειών ολίσθησης των βραχοσφηνών µικρού µεγέθους είναι δυσµενέστερος σε σύγκριση µε τον προσανατολισµό των επιφανειών ολίσθησης των βραχοσφηνών µεγάλου µεγέθους, είναι εµφανές πως η επικινδυνότητα ολίσθησης των βραχοσφηνών µικρού µεγέθους είναι περισσότερο αυξηµένη συγκριτικά µε την επικινδυνότητα ολίσθησης των βραχοσφηνών µεγάλου µεγέθους. Επιπλέον, µια κερµατισµένη βραχοσφήνα µεγάλου µεγέθους πιο εύκολα µπορεί να υποστηριχτεί από µια ακέραια βραχοσφήνα µικρού µεγέθους. Στην περίπτωση της κερµατισµένης βραχοσφήνας, οι πιέσεις που δηµιουργούνται λόγω του βάρους, εκτονώνονται ανάµεσα στα κενά που δηµιουργούνται εξαιτίας του κερµατισµού, µ αποτέλεσµα οι τελικές πιέσεις που εκδηλώνονται στη διατοµή εκσκαφής και απαιτούν υποστήριξη, να είναι πολύ µικρότερες σε σύγκριση µε τις πιέσεις που θα δηµιουργούνταν αν η βραχοσφήνα ήταν ακέραια (Κεφ.ΙΙ, παρ ). Κατά τη διερεύνηση της συσχέτισης των αριθµητικών αποτελεσµάτων ποιότητας βραχοµάζας για τις σήραγγες Ασπροβάλτας, προκύπτουν µαθηµατικές σχέσεις. Οι γενικές µορφές των µαθηµατικών σχέσεων συµπίπτουν µε αντίστοιχες που αναφέρονται στη διεθνή βιβλιογραφία και γενικεύονται για τις σήραγγες µικρού βάθους που διανοίγονται σε βραχοµάζες φτωχής ποιότητας (βλ. Κεφ.ΙΙ, παρ.2 και Κεφ.ΙΙΙ, παρ.1). Οι παρακάτω σχέσεις είναι ιδιαίτερα χρήσιµες γιατί συνδέουν τον δείκτη ποιότητας βράχου RQD, τους τρεις δείκτες RMR, Q και GSI των ποιοτικών ταξινοµήσεων και τα αντίστοιχα µέτρα ελαστικότητας που εκτιµώνται από τις ταξινοµήσεις αυτές. Συνεπώς, αρκεί η εκτίµηση µιας µόνο παραµέτρου από τις 234

238 παραπάνω, κατά το στάδιο εκσκαφής των σηράγγων, για να εξάγουµε συµπεράσµατα για όλες τις υπόλοιπες παραµέτρους. Έτσι, η παραµονή του γεωλόγου µπροστά από το µέτωπο εκσκαφής, η οποία είναι ιδιαίτερα επικίνδυνη και καθυστερεί την εκτέλεση των εργασιών, µειώνεται αποτελεσµατικά. Γραµµική σχέση: µε συντελεστή συσχέτισης r = 0,8541 RMR bas = 0,2004*RQD + 26,041 συνδέει το δείκτη ποιότητας βράχου RQD µε το δείκτη ποιότητας RMR χωρίς την εισαγωγή του παράγοντα επίδρασης του προσανατολισµού (RMR bas ). Υπερβολική σχέση: µε συντελεστή συσχέτισης r = 0,8811 Q = 0,0001*RQD 2 0,0051*RQD + 0,1059 συνδέει το δείκτη ποιότητας βράχου RQD µε το δείκτη ποιότητας Q. Επιπλέον, παρατηρήθηκαν συσχετίσεις στις τιµές των γεωτεχνικών ταξινοµήσεων, αφού και οι τρεις τρόποι ταξινόµησης χρησιµοποιούν περίπου τα ίδια δεδοµένα, βαθµονοµηµένα όµως µε διαφορετική βαρύτητα. Εκθετική συνάρτηση συνδέει το βαθµό ποιοτικής ταξινόµησης RMR bas χωρίς την εισαγωγή του παράγοντα επίδρασης του προσανατολισµού, και το δείκτη ποιοτικής ταξινόµησης Q: µε συντελεστή συσχέτισης r = 0,8976 Q = 0,0005 e 0,1721RMR(bas) Γραµµική σχέση συνδέει το µέγεθος ποιότητας κατά RMR χωρίς την εισαγωγή του παράγοντα επίδρασης του προσανατολισµού (RMR bas ), και το δείκτη GSI: GSI = 0,524*RMR bas + 16,191 µε συντελεστή συσχέτισης r = 0,9426 Λογαριθµική συνάρτηση συνδέει το δείκτη ποιοτικής ταξινόµησης Q και το δείκτη GSI: GSI = 2,6844ln(Q) + 38,766 µε συντελεστή συσχέτισης r = 0,849 Το εύρος των τιµών των µέτρων παραµόρφωσης που υπολογίζονται µε την µέθοδο RMR είναι µεγαλύτερο σε σύγκριση µε τα αντίστοιχα που υπολογίζονται µε την µέθοδο GSI. Συνάρτηση δευτέρου βαθµού συνδέει τις τιµές του µέτρου ελαστικότητας που προτείνει η µέθοδος GSI (Ε m(gsi) ) και τις τιµές που προτείνονται από την µέθοδο RMR (Ε d(rmr) ): E d(rmr) = 0,4726 (Ε m(gsi) ) 2 0,6019 Ε m(gsi) + 1,

239 µε συντελεστή συσχέτισης r = 0,8669 Λαµβάνοντας υπόψη τα ανωτέρω συµπεράσµατα, οι πρωτοτυπίες που καταλήγει η παρούσα διατριβή, οι οποίες µπορούν να έχουν ευρύτερη εφαρµογή και να προάγουν την επιστήµη είναι: Σε σήραγγες που διανοίγονται σε βραχοµάζες φτωχής ποιότητας και σε µικρά βάθη, αιτία εκδήλωσης των αστοχιών δεν είναι η εκτόνωση των πιέσεων που προκαλούνται από τους υπερκείµενους σχηµατισµούς, αλλά η τεκτονική της βραχοµάζας. Συνεπώς, η διερεύνηση της καταλληλότητας των µέτρων υποστήριξης σ αυτές τις περιπτώσεις πρέπει να βασίζεται στη µελέτη κατανοµής των τεκτονικών στοιχείων στον χώρο και όχι στην εκτίµηση των συγκλίσεων. Στις περιπτώσεις κατακερµατισµένων βραχοσφηνών η εφαρµογή του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος αποτελεί το πιο αποτελεσµατικό µέτρο υποστήριξης για την ευστάθεια της σήραγγας. Γνωρίζοντας το πάχος του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος που επρόκειτο να εφαρµοστεί, είναι εύκολο µε απλούς υπολογισµούς να εκτιµήσουµε τη φαινόµενη επιφάνεια βραχοσφήνας που µπορεί αυτό να υποστηρίξει. Συγκρίνοντας το εκτιµώµενο µέγεθος της φαινόµενης επιφάνειας της βραχοσφήνας µε το πραγµατικό, είναι εύκολο να εκτιµήσουµε αν το πάχος του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος επαρκεί για την υποστήριξη µε την σχέση: F (m 2 ) = 0,3489 * [h (cm)] ,654 * h(cm) + 14,049, µε συντελεστή συσχέτισης r = 0,882 όπου: h: το ελάχιστο απαιτούµενο πάχος εκτοξευόµενου σκυροδέµατος και F: φαινόµενη επιφάνεια των βραχοσφηνών Όπως φαίνεται από την τιµή του συντελεστή συσχέτισης (r = 0,882), η παραπάνω σχέση εξηγεί το 88,2% της συνολικής µεταβλητότητας και στατιστικά θεωρείται ιδιαίτερα ακριβής. Συγκρίνοντας την επάρκεια των προτεινόµενων µέτρων υποστήριξης µε τις τρεις διεθνώς αποδεκτές µεθόδους ταξινόµησης βραχοµάζας, µε την απαιτούµενη υποστήριξη που προκύπτει σύµφωνα µε τις αναλυτικές µεθόδους, λαµβάνοντας υπόψη τη γεωµετρία των βραχοσφηνών και τις δυνάµεις που ασκούνται σ αυτές κατά την ολίσθηση, διαπιστώσαµε ότι: Η επάρκεια της προτεινόµενης υποστήριξης µε τις µεθόδους RMR και GSI είναι πλήρης. Η υποστήριξη που προτείνεται µε τη µέθοδο Q χρειάζεται πολλές φορές ενίσχυση. Η επάρκεια των µέτρων αντιστήριξης του µετώπου εκσκαφής σε θέσεις καλής ποιότητας βραχοµάζας δεν προβλέπεται από καµία από τις παραπάνω µεθόδους. Μόνο η µέθοδος RMR προβλέπει αντιστήριξη µετώπου στην περίπτωση βραχοµάζας φτωχής ποιότητας. Η αποτελεσµατικότητα της υποστήριξης εξαρτάται από το φαινόµενο εµβαδόν των βραχοσφηνών, δηλαδή το εµβαδόν της ελεύθερης επιφάνειάς τους στη διατοµή. Στις περιπτώσεις κατακερµατισµένης βραχοµάζας φτωχής ποιότητας και σε µικρό βάθος, τα απλά αγκύρια βράχου είναι τα πιο αποτελεσµατικά σε 236

240 σύγκριση µε τους υπόλοιπους τύπους αγκυρίων. Τα λιγότερο αποτελεσµατικά είναι τα προεντεταµένα αγκύρια και τα αγκύρια Swellex. Όσο µεγαλύτερη είναι η διάµετρος των αγκυρίων, τόσο µεγαλύτερη είναι και η ασφάλεια που παρέχουν. Από τα παραπάνω πρωτότυπα συµπεράσµατα µπορεί να εξαχθεί πως οι σήραγγες οι οποίες διανοίγονται σε µικρό βάθος και σε βραχοµάζες φτωχής ποιότητας µπορούν να υποστηρίζονται µόνο µε εκτοξευόµενο σκυρόδεµα µικρού πάχους χωρίς τη συµµετοχή των υπόλοιπων µέτρων υποστήριξης. Παρ όλα αυτά, είναι αναγκαίο να τονιστεί πως η αποτελεσµατικότητα του εκτοξευόµενου σκυροδέµατος δεν είναι άµεση εφόσον απαιτείται σηµαντικό χρονικό διάστηµα για την ανάπτυξη της επιθυµητής αντοχής του. Συνεπώς, µέχρις ότου το εκτοξευόµενο σκυρόδεµα αναπτύξει την επιθυµητή αντοχή του είναι απαραίτητη η ενίσχυση της υποστήριξης µε δοµικό πλέγµα, αγκύρια ή χαλύβδινα πλαίσια. Άρα, σε κάθε περίπτωση βραχοµάζας και για την ασφάλεια των εργασιών είναι απαραίτητος ο συνδυασµός των διαφόρων µέτρων υποστήριξης. Οι αξιολογήσεις της παρούσας διατριβής στηρίχτηκαν στα αποτελέσµατα των ποιοτικών κλασσικών ταξινοµήσεων βραχοµαζών και σε αναλυτικές µεθόδους που λαµβάνουν υπόψη τη γεωµετρία της βραχοµάζας και τις δυνάµεις που ασκούνται σε αυτή εξαιτίας του βάρους και της τριβής που προκαλείται από τις ολισθήσεις. Λαµβάνοντας υπόψη ότι η ευστάθεια των σηράγγων εξαρτάται και από άλλους, µη γεωλογικούς παράγοντες, όπως η µέθοδος εκσκαφής, οι φάσεις διάνοιξης, τα µέτρα υποστήριξης, ο χρόνος τοποθέτησης της προσωρινής υποστήριξης, θα ήταν χρήσιµο σε µελλοντική έρευνα, να συγκριθούν τα αποτελέσµατα της παρούσας έρευνας µε τα αποτελέσµατα που θα προκύψουν από τη χρήση αναλυτικών µεθόδων, π.χ. δυσδιάστατων µοντέλων, για τον υπολογισµό της ευστάθειας των σηράγγων. 237

241 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ A. ΕΛΛΗΝΙΚΗ Aναγνωστόπουλος, Κ.Α. (1999). Επίδραση προσθήκης επιταχυντικών ουσιών στις ιδιότητες τσιµεντενεµάτων, Πρακτικά 2 ου Πανελληνίου συνεδρίου Χηµικής Μηχανικής, Θεσσαλονίκη, Μάιος, p «ΒΑΣΙΣ ΣΥΣΜ» Α.Ε. (2002). Οριστική µελέτη σήραγγας 2 Ασπροβάλτας (Πρώην CC1) Εκσκαφή και προσωρινή υποστήριξη υπόγειου τµήµατος σήραγγας. ηµητριάδης, Σ. (1974). Πετρολογική µελέτη των µιγµατιτικών γνευσίων και αµφιβολιτών των περιοχών Ρεντίνας-Ασπροβάλτας, Σταυρού-Ολυµπιάδος. ιδακτ. ιατρ. Θεσσαλονίκη. ηµόπουλος, Γ.(1986). Τεχνική Γεωλογία. Εκδ. Γιαχούδη-Γιαπούλη Ο.Ε., p344. Κούκης, Γ. & Σαµπατακάκης, Ν. (2002). Τεχνική Γεωλογία. Εκδ. Παπασωτηρίου.,p.516 Μαραγκός, Χ. (1997). Τεχνικά έργα υποδοµής. Κατασκευές στην επιφάνεια του βράχου. Υπόγειες κατασκευές. Φράγµατα, Εκδ.Χρήστος Ν. Μαραγκός, 472p. Mαρίνος Β., Μαρίνος Π. και Ηoek E. (2004). Γεωλογικός είκτης Αντοχής GSI. Eφαρµογή, συστάσεις, περιορισµοί και πεδία µεταβολών ανάλογα µε τον τύπο του πετρώµατος. ελτίο της Ελληνικής Γεωλογικής Εταιρίας, Πρακτικά 10 ου ιεθνές Συνεδρίου Γεωλογικής Εταιρίας Απριλίου 2004, σελ Μουντράκης. (1985). Γεωλογία της Ελλάδας, University Studio Press,207p «ΟΜΙΛΟΣ ΤΕΧΝΙΚΩΝ ΜΕΛΕΤΩΝ» Τ.Ε.Π.Ε. (2000). Οριστική µελέτη σήραγγας Ασπροβάλτας (Τεχνικό Τ13). Σοφιανός Α.Ι., Μαρίνος Π.Γ. (1990). Εµπειρικές µέθοδοι ταξινόµησης της βραχοµάζας και εφαρµογή τους στον σχεδιασµό της αντιστήριξης σηράγγων. ελτίο ΚΕ Ε, τ Χρηστάρας, Β.(2002). Εργαστηριακές και επί τόπου δοκιµές Εδαφοµηχανικής, Τεχνικό Επιµελητήριο Ελλάδας (ΤΕΕ), p.144. Χρηστάρας, Β., Χατζηγώγος, Θ., ηµητρίου Α., Χατζηγώγος Ν., Μακεδών Θ., Βογιατζής. και Φιλιππίδης Σ. (2004). Ευστάθεια του σπηλαίου Πολύφηµος στη Μαρώνεια Θράκης. ελτίο της Ελληνικής Γεωλογικής Εταιρίας, Πρακτικά 10 ου ιεθνές Συνεδρίου Γεωλογικής Εταιρίας Απριλίου 2004, σελ B. ΞΕΝΟΓΛΩΣΣΗ Afrouz, A. (1992). Rock Mass Classification Systems and Modes of Ground Failure, CRC Press, inc., 2000 Corporate Blvd., N.W., Boca Raton, Florida, pp.195. Anagnostopoulos, C.A. and Anagnostopoulos, A. (1999). Effect of Accelerator Addition on Cement Grouts, Proc. Of the 8 th International Conference Structural Faults and Repair, London. Aversano, A., Oggiano, G., Funella, A. (2003). Structural control on the exploitability of orthogneiss as dimension stone from Sardinia in Italy. Proccedings of International Symposium ENGGEOL (IAEG), September 15-18, pp Aydan, O. and Kawamoto, T. (2000). The assessment of mechanical properties of rock masses through RMR rock classification system. Geo-Eng2000, UW0926, Melbourne. 238

242 Aydan, O. and Kawamoto, T. (2001). The stability assessment of a large underground opening at great depth. 17 th Int. Min.Congress and Exjibition of Turkey, IMCET 2001, Ankara, Vol. 1, Βajzelj, U., Likar, J., Zigman, F., Subelj, A. and Spek, S. (1992). Geotechnical analyses of the mining method using long cable bolts. In rock support in mining and underground construction, proc. Int. symp. on rock support, Sudbury, (eds. P.K. Kaiser and D.R. McCreath), Rotterdam: Balkema Barton, N., Lien., R., Lunde, J. (1974). Engineering classification of rock masses for the design of rock support. Rock Mechanics 6, 1974, pp Barton, N. (1976). Recent experiences with the Q-system of tunnel support design. Vol.1,I, Proc. Symp. Exploration Roci Engineering, Johannesburg, pp Barton, N. (1983). Application of Q-system and index tests to estimate shear strength and deformability of rock masses. Intern. Symp. On Eng. Geol. And Underground Construction, II, pp Barton, N.R., Loset, F., Lien, R. & Lunde, J. (1980). Application of the Q-system in design decisions concerning dimensions and appropriate support for underground installations. In Subsurface space, (ed. M. Bergman), 2, New York: Pergamon. Pp Barton N., By, T.L., Chryssanthakis, L., Tunbrikge, L., Kristiansen, J., Loset, F., Bhasin, R.K., Westedahl, H., and Vik, G. (1992). Comparison of prediction and performance for a 62m span sports hall in jointed gneiss. Proc. 4 th Int. Rock Mechanics and Rock Engineering conf., Torino, Paper 17. Bazant, Z.P., Lin, F.B., and Lippmann, H. (1993). Fracture energy release and size effect in bore hole breakout. Int. Jnl. Num. and Analytical Methods in Geomech. 17, pp Beer, Gl, Poulsen, B.A. (1994). Efficient numerical modeling of faulted rock using the boundary element method. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstract 31 (5), Bieniawski, Z.T. (1989). Engineering rock mass classifications. New York: Wiley. Bouchier, F., Dib, E. and O Flaherty, M. (1992). Practical improvements to installation of cable bolts: progress at Campbell Mine. In Rock support in mining and underground construction. Proc. Int. symp. On rock support, Sudbury, (eds P.D. Kaiser and D.R.Mc Creath), Rotterdam:Balkema. Brown, E.T. (1970). Strength of models of rock with intermittent foints. J. Soil Mech. Foundn Div., ASCE 96, SM6, Brown, E.T. (1981). Rock characterization, testing and monitoring ISRM suggested methods. Pergamon, Oxford, pp Bruneau, G., Hudyma, M.R., Hadjigeorigiou, J., Potvin, Y. (2003). Influence of faulting on a mine shaft a case study: Part I Background and instrumentation, pp Part II Numerical modeling, pp , International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences 40. Buergi, C., Parriaux, A., Franciosi, G., Rey, J.-Ph. (1999). Cataclastic rocks in underground structures terminology and impact on the feasibility of projects (initial results). Engineering Geology 51, pp Bywater, S. and Fuller, P.G. (1984). Cable support for lead open stope janging walls at Mount Isa Mines Limited. In Rock bolting: theory and application in mining and underground construction, (ed. O. Stephansson), Rotterdam: Balkema. Chatzigogos, N.P., Makedon, T.K. and Tsotsos, S. (2007). The mechanical behavior of gneisseous rocks and selection of strength parameters for stability analysis of excavated slopes. First International Conference on Soil and Rock 239

243 Engineering, Sri Lankan Geotechnical Society, ISSMGE, August 5-11., 2007, Comombo, Sri Lanka, p.2560 Chatziangelou M., Christaras B., Dimopoulos G., Soulios G., Kilias A. (2001). Support of unstable wedges along the Platamon railway tunnel under construction, in northern Greece. Journ. Eng. Geology, Elsevier, Amsterdam, Ed.nr Chatzidimitriadis, E., Killias, A. & Staikopoulos, G. (1985). Nuovi Aspetti per la Gologia e Tettonika del Masiccio Serbomacedone e dell Regioni Adiasenti della Grecia del Nord. Boll della Soc. Geol. Italiana, 104. Christaras, B. (2002). Support capacity of wedges along tunnels of Egnatia highway. Journ. Eng. Geology 68, Elsevier, Amsterdam, Christaras, B., Chatziangelou, M., Malliaroudakis, Em. & Merkos, S. (2002). Support Capacity of wedges and RMR classification along the Asprovalta tunnel of Egnatia Highway, in n. Greece, 9 th Congress of the International Association for Engineering Geology and the Environment, J.L. van Rooy and C.A. Jermy, ISBN No Ciccu, R. (2003). Feasibility of waterjet slotting in underground granite quarries. Industrial Minerals and Building Stones. Proccedings of International Symposium ENGGEOL (IAEG), September 15-18, pp Clerici, A. (1993). Indirect determination of the modulus of deformation of rock masses case histories. Proc. Conf. Eurock 1993, pp Deere, D.U. & Deere, D.W. (1988). The rock quality designation (RQD) index in practice. In Rock classification systems for engineering purposes, (ed. L. Kirkaldie), ASTM Special Publication 984, Philadelphia: Am. Soc. Test. Mat. Dinter D.A., Macfarlane A., Hames W., Isachsen C., Bowring S., Royden L. (1995). U-Pb and 40 Ar/ 39 Ar geochronology of the Symvolon granodiorite: implications for the thermal and structural evolution of the Rhodope metamorphic core complex, northeastern Greece. Tectonics 14. pp Farmer, I.W., Kemeny, J.M. (1992). Deficiencies in rock test data. Proc. Int. Conf. Eurock Thomas Telford, London, pp Franzen, T. (1992). Shotcrete for underground support a state of the art report with focus on steel fibre reinforcement. In Rock support in mining and undergrount construction proc. Int. symp. Rock support, Sudbury, (eds P.K. Kaiser and D.r. Mc Creath), Rotterdam: Balkema. Goel, R.K. (1994). Correlations for predicting support pressures and closures in tunnels. Ph.D. thesis, Visvesvarya Regional College of Engineering, Nagpur, India. Golser, H., Steindorfer, A. (2000). Displacement vector orientations in tunneling What do they tell?. Felsbau 18 (2), Grimstad, E. & Barton, N. (1993). Updating the Q-system for NMT. Proc. Int. Symp. On sprayed concrete modern use of wet mix sprayed concrete for underground support, Fagernes, (eds Kompen, Opsajh and Berg). Oslo: Norwegian Concrete Assn. Hao, Y.H., Azzam, R. (2004). The plastic zones and displacements around openings in rock masses containing a fault. Tunneling an Underground Space Technology 20 (2005), Elsevier, pp Hoek, E. (1968). Brittle failure of rock. In Rock Mechanics in Engineering Practice. (eds K.G. Stagg and O.C. Zienkiewicz), pp London:Wiley. Hoek, E. & Brown, E.T. (1980). Underground excavations in rock. London: Inst. Min. and Metall., pp Hoek, E., Wood, D., and Shah, S. (1992). A modified Hoek-Brown criterion for jointed rock masses. Proc. Rock Characterization, Symp. Int. Soc. Rock Mech.: 240

244 Eurock 92, (ed. J.A. Hudson), pp London, Brit. Geotech. Soc. Hoek, E. (1994)Strength of rock and rock masses, ISRM Nevw J, V2, pp Hoek, E. Brown E.T. (1997). Practical estimates of rock mass strength. Intnl. J. Rock Mech. & Mining Sci. & Geomechanics Abstracts. 34 (8), pp Hoek, E. Brown E.T. (1998). Practical estimates of rock mass strength. Int J Rock Mech Min Sci 34: Hoek, E., Carranza-Torres, C., Corkum, B. (2002). Hoek-Brown failure criterion 2002 edition. In: Hammah, R., Bawden, W., Curran, J., Telesnicki, M. (Eds.), Proceedings of the 5 th North American Rock Mechanics Symposium and 17 th Tunnelling Association of Canada Conference: NARMS-TAC, Toronto, vol.1. University of Toronto Press, Toronto, pp Hoek, E., Kaiser, P., Bawden, W.F., (1995). Support of underground excavations in hard rock., Balkema, Rotterdam/Brookfield. Hoek, E., Marinos, P., Benissi, M. (1998). Applicability of the geological strenth index (GSI) classification for very weak and sheared rock masses. The case of the Athens Schist Formation, Bull Eng. Geol. Env., Vol.57, pp Hoek, E. (2000). Practical Rock Engineering, Rotterdam, Balkema. Hoek, E., and Marinos, P. (2000). Predicting tunnel squeezing in weak heterogeneous rock masses, Tunnel and Tunnelling International, November 2000, and December 2000, Hoek, E. (2001). The thirty sixth Karl Terzaghi lecture: big tunnels in bad rock. J. Geotech. Geoenviron. Eng. 127 (9), Hudson, J. & Harrison, J. (2000). Engineering rock mechanics. Pergamon Ed. Hoek, E. (2004). Rockmass classification. Hoek s Corner < > (accessed December 2004) International Society for Rock Mechanics ISRM (1985). Suggested method for determining point load strength (to replace document published in 1972). Commission on Testing Methods. Int. J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr., Vol. 22(2), pp International Society for Rock Mechanics ISRM (1975). Commission on Terminology, Symbols and Graphic Representation. International Society for Rock Mechanics (ISRM). Irfan, T.Y. & Dearman, W.R. (1978). Engineering classification and index properties of a weathered granite. Bull. IAEG, No 17, pp 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 Jeon, J.S., Martin, C.D., Chan, D.H., Kim, J.S. (2005). Predicting ground conditions ahead of the tunnel face by vector orientation analysis. Tunneling and Underground Spce Technology 20 (2005), Elsevier, pp Jiang, Y. (1993). Theoretical and experimental study on the stability of deep underground opening, PhD. Thesis, Kyushu University. Jiang, Y., Esaki, T. (1994). Theoretical and experimental study on the stability of deep underground opening, IES Report of Kyushu University No.6, pp Jiang, Y., Esaki, T., and Yokota, Y. (1997). Theoretical study on deformational bejavior and reinforcement effect by bolting for tunnels in soft rock, Proceedings of the 1 st Asian Rock Mechanics Symposium, Korea, pp Jing, L. (1998). Formulation of discontinuous deformation analysis (DDA) an implicit discrete element model for block system. Engineering Geology 49, pp

245 Jun Li, Zhuoyuan Zhang, Zhongkui Li and Ye Xie (2002). A study on the block stability of surrounding rock mass of a large underground excavation. Geology for Developing Countries. Proccedings of 9 th Congress of the Int. Ass. For Engineering Geology: pp., Durban, Kaiser, P.K. and McCreath, D.R. (1994). Rock Mechanics Coniderations for Drilled of Bored Excavations in Hard Rock. Tunnelling and Underground Space Technology, Vol.9, No.4, pp Kilias, A., Mountrakis, D. (1990). Kinematics of the crystalline sequences in the western Rhodope massif. Geol Rhodop 2: Kilias, A., Falalakis, G., Mountrakis, D. (1999). Cretaceous-Tertiary structures and kinematics of the Serbomacedonian metamorphic rocks and their relation to the exhumation of the Hellenic hinterland (Macedonia, Greece). Int. Journ Earth Sciences (1999) 88: Kockel, F. & Walther, H. (1965). Die Strimonlinie als Grenze zwischen Serbo- Mazedonischen und Rila-Rhodope Massiv in ost-mazedonien. Geol. Jb., 83, Kockel, F. & Walther, H. (1968). Zur Geologischen entwicklung des Sudlichen Serbomazedonischen massivs. Bulg. Ak. Sc. Bull. Geol. KH XVII., pp Kockel, F., Mollat H. & Walther, H. (1971). Geologie des Serbo-Mazedonischen Massivs und seines mesozoichen Rahmens. Geol. Jb. 89, Kontogianni, V.A., Roumanis, M., Psimoulis, P.A., Sfeikos, A. and Stiros, S.C. (2004). Estimation of the strain tensor in tunnel sections, based on geometric (geodetic etc.) data. Bulletin of the Geological Society of Greece vo.xxxvi, Proceeding of the 10 th International Congress, Thessaloniki, April Lang, T.A. (1962). Theory and practice of rock bolting. Transactions of the AIME 220, pp Langille, C.C. and Burtney. M.W. (1992). Effectiveness of shotcrete and mesh support in low energy rockbursti conditions at INCO s Creighton mine. In Rock support in mining and ynderground construction, proc. Int. symp. rock support, Sukbury, (eds P.K. Kaiser and D.R.Mc Creath), Rotterdam: Balkema. Lappalainen, P., Pulkkinen, J. and Kuparinen, J. (1984). Use of steel strands in cable bolting and rock bolting. In Rock bolting: theory and application in mining and undrground construction, (ed. O. Stephansson), Rotterdam: Balkema. Laubsher, D.H. (1984). Design aspects and effectiveness of support systems in different mining conditions. Trans Instn. Min. Metall. 93, A70-A82. Laubsher, D.M. and Page, C.H. (1990). The design of rock support in jigh stress or weak rock environments. Proc. 92 nd Can. Inst. Min. Metall. AGM, Ottawa, Paper # 91. Leca E., Leblais Y. & Kuhnhenn K. (2000). Underground works in soils and soft rock tunneling, Proc. Int. Conf. On Geotech. And Geolog. Eng., 1, Lislerud, A. (1988). Hard rock tunnel boring: prognosis and costs. Tunnels and Underground Space Technology 3 (1), Elsevier, pp Lianjin Tao, Panfeng Li, Hejun Chai, Zhuoyuan Zhang and Minghua Wang. (2002). Wedge stability analysis of large underground excavations. Engineering Geology for Developing Countries. Proccedings of 9 th Congress of the Int. Ass. For Engineering Geology: pp., Durban, Lorig, L., and Varona, P. (2001). Practical slope-stability analysis using finitedifference codes. In Slope stability in surface mining. (eds. W.A. Hustrulid, M.J. MccCarter and D.J.A. Van Zyl). Littleton: Society for Mining, Metallurgy and Exploration, inc., pp

246 Lunardi, P., Focaracci, A., Giorgi, P., Papacella, A. (1992). Tunnel face reinforcement in soft ground: desing and control during excavation Proceedings towards New Worlds in Tunneling, vol.2. A.A. Balkema, Rotterrdam, pp Lunardi, P. (2000). Design and construction of tunnels using the approach based on the analysis of controlled deformation in rocks and soils. Tunnels Tunn. Int. Special Suppl., Luodes, H., Selonen, O., Paakkonen, K. (2000). Evaluation of dimension stone in gneissic rocks a case jistory from southern Finland. Engineering Geology 52: , Amsterdam. Μarangos, Ch. (1990). Design Criteria for Underground Structures Supporting on Jointed Rock, Proc. Int. Symp. On Unique Underground Structures, U.S. Bureau of Reclamation, Denver, Colorado, U.S.A., Vol. 1., Chapter 4., p Marangos, Ch. (1995). Unstable areas around circular tunnels in jointed rock, Proc. CCMRI-International Mining Tech 95, Beijing, China. Marangos, Ch. (1995). Stability analysis of constructions in jointed rock mass, Proc. Of the second int. conf. on the mechanics of jointed and faulted rock MJFR-2, Vienna, Austria. McCracken, A. and Stacey, T. R. (1989). Geotechnical risk assessment for large diameter raise bored shafts. Trans. Institution of Mining and Metallurgy (Sect.A: Mining Industry)98, A Marinos, P.G., Hoek, E. (2000). A geologically friendly tool for rock mass strength estimation. Procceding of GeoEng2000 at the International Conference on Geotechnical and Geological Engineering, Melbourne, pp , Technomic Publishers, Lancaster, Pennsylvania. Marinos, P.G., Hoek, E. (2001). Estimating the geotechnical properties of heterogeneoous rock masses such as Flysch. Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 60, pp Marinos, P.G., Hoek, E. (2002). Supporting heavily jointed, heavily fractured or brecciated rock masses. Proc. of 9 th Congress of the International Association for Engineering Geology and the Environment. Durban, South Africa, September 2002, J.L. van Rooy an C.A. Jermy, editors, ISBN No Marinos, P., Hoek, E., Kazilis, N., Agistalis, G. & Marinos, V. (2005). The tunnels of Egnatia highway, Greece. Design and construction in a variety of rock masses under difficult geological conditions. Geology and linear infractures. Proccedings of Int. Symposium, Lion, Marinos, P., Hoek, E., Marinos, V. (2006). Variability of the engineering properties of rock masses quantified by the geological stremgth index: the case of ophiolites with special emphasis on tunnelling. Bull. Eng. Geol. Env (2006) 65, Elsevier, pp Markland, J.T. (1972). A useful technique for estimating the stability of rock slopes when the rigid wedge sliding type of failure is expected. Imperial College Rock Mechanics Research Report, 19, pp Mathews, S.M., Tillman, V.H. and Worotnicki, G. (1983). A modified cablebolt system for support of underground openings. Proc. Aust. Inst. Min. Metall annual conf., Broken Hill Mehrotra, V.K. (1992). Estimation of engineering parameters of rock mass. Ph.D. Thesis, 267. University of Roorkee, Roorkee, India. Moosavi, M. & Khazaei, S. (2003). Absolute deformation profile determination in tunnels using relative convergence measurements, Proc. Of the 11 th FIG Symposium on Deformation Measurements, Santorini Island, Greece,

247 Moreno Tallon, E. (1982). Tunneling. Inst. Min. Eng., London, 6. Morgan, D.R. (1993). Advances in shotcrete technology for support of undrground openings in Canada. In Shotcrete for undrground support V, proc. Engineering foundation conf., Uppsala, (eds J.C. Sharp and T. Franzen), New York: Am. Soc. Civ. Engrs. Moritz. B., Vergeiner, R., Schubert, P. (2002). Experience gained at monitoring of a shallow tunnel under a main railway line. Felsbau 20 (2), pp Movinkel, T. And Jojannessen, O. (1986).Geological parameters for jard rock tunnel boring. Tunnels and Tunnelling 18(4), pp Moy D., Hsiej C.S. and Li, H.C. (1990). The introduction of steel fiber shotcrete to underground cavern support in Taiwan. Shotcrete for Underground Support, Proc. Of the Engineering Foundation Conf. On Shotcrete V, Uppsala, Sweden. Muller, L. (1963). Der Felsbau. Bd.1, Verdinand Enke Verlag, Stuttgard. Muller-Salzburg, L., Bock, H., Muller, H. (1970). Baugeologie der Festgesteine Felsbaumechanik. Verlag von Wilhelm Ernst & Sohn, Berlin, Munchen, Dusseldorf. Nagelhout, A.C.G., Roet, H.P.A. (1997). Investigating fault slip in a model for an underground gas storage facility. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences 34 (34/3-4), pp Nonveiller E., (1989). Grouting. Theory and Practice. Elsevier Papadopoulos, C., Kilias, A. (1985). Altersbeziehungen zwischen Metamorphose und Deformation im zentralen Teil des Serbomazedonischen Massivs (Vertiskos Gebirge, Nord-Griechenland). Geol Rundsch 74:77-85 Palmstrom, A. (1982). The volumetric joint count a useful and simple measure of the degree of rock jointing. Proc. 4 th Congr. Int. Assn. Engng. Geol. Delphi, 5, pp Palmstrom, A., Singh, R. (2001). The deformation modulus of rock masses comparisons between in situ tests and indirect estimates. Tunnelling and Underground Space Technology 16 (2001) Panet, M. (1993). Understanding deformations in tunnels. In: Hudson, J.A. (Ed.), Comprejensive Rock Engineering Principles, Practice and Projects, vol. 1. Pergamon Press, Oxford, pp Pells, P. (1975). Discussion the paper Engineering Classification of Rock Masses, by N. Barton, R. Lien and J. Lunde. Rock Mechanics, 7,4, pp Rose, D. (1985). Steel fibre reinforced shotcrete for tunnel linings: the state of the art. Proc. North American rapid excav. tunneling conf. 1, New York: Soc. Min. Engrs, Am. Inst. Min. Metall. Petrolm Engrs. Rousos, N. (1995). Stratigraphy and paleogeographic evolution of the Paleogene molassic basins of the north Aegean area. Bull Geol Soc Greece 30: Ritter, W. (1879). Die Static der Tunnelgewolbe. Berlin: Springer Schubert, W., Budil, A. (1995). The importance of longitudinal deformation in tunnel excavation. In: Fujii, T. (Ed.), Proceedings of the 8th ISRM Congress on Rock Mechanics, Tokyo, vol.3.a.a. Balkema, Rotterdam, pp Schubert, W., Steindorfer, A., Button, E.A. (2002). Displacement monitoring in tunnels an overview. Felsbau 20 (2), Sebastiano, P., Daniele, P. (2005). Protection of tunnel adits against rock fall. Design and construction in a variety of rock masses under difficult geological conditions. Geology and linear infractures. Proccedings of Int. Symposium: pp. Lion, Serafim, J., L., Pereira J., P., (1983). Consideration of the geomechanical classification of Bieniawski. Proc. Int. Symp. On Engin. Geology and Underground Construction, Lisbon 1 (II), pp

248 Singh, B., Jethwa, H.L., Dube, A.K., Singh, B. (1992). Correlation between observed support pressure and rock mass quality. Tunnelling and Underground Space Technology 7 (4), pp Stillborg, B. (1994). Professional users handbook for rock bolting, 2 nd edn. Clausthal- Zellerfeld: Trans Tech Publications. Stille, H. (1986). Experiences of design of Large Caverns in Sweden. Proc. Int. Symp. On Large Rock Caverns, 20, Helsinki, pp Steindorfer, A. (1998). Short term prediction of rock mass bejaviour in tunneling by advanced analysis of displacement monitoring data. Ph.D. thesis. Department of Civil Engineering, Graz University of Technology, Austria. Szenchy, K. (1973). The Art of tunneling. Akacemiai Kiado, Budapest, pp Takakura, N. and Ito, H. (2001). Development of automatic point load machine, Proc. Of 36 th Japan Nat l Conf. Of Geotch. Engg. Vol.1, Tallon, E. (1982).Comparison and Application of Geomechanics Classification Schemes in Tunnel Construction. Proc. Tunnelling 82. IMM. London, Tyler, D.B., Trueman, R.T. and Pine, R.J. (1991). Rockbolt support design using a probabilistic method of key block analysis. In Rock mechanics as a multidisciplinary science, (ed. J.C. Roegiers), Rotterdam: Balkema. Verman, M. (1993). Rock Mass Tunnel Support Interaction Analysis. Ph.D. Thesis, University of Roorkee, Roorkee, India. Wang, R. And Kemeny, J.M. (1995). A new empirical failure criterion for rocks under polyaxial compressive stresses. XXXVth U.S. Symp. On Rock Mechanics, Reno, Nevada (J.J.K. Daemen and R. A. Schultz, eds.), pp Windsor, C.R. (1992). Cable bolting for underground and surface excavation. In Rock support in mining and underground construction, proc. Int. symp. on rock support, Sudbury, (eds. P.K. Kaiser and D.R. McCreath), Rotterdam: Balkema.. Wood, D.F. (1992). Specification and application of fibre reinforced shotcrete. In Rock support in mining and underground construction, proc. Int. symp. on rock support, Sudbury, (eds. P.K. Kaiser and D.R. McCreath), 149/156. Rotterdam: Balkema. Wood, D.F., Banthia, N. and Trottier, J-F. (1993). A comparative study of different steel fibres in shotcrete. In Shotcrete for underground support VI, Niagara Falls New York: Am. Soc. Civ. Engrs. Yazici, S. and Kaiser, P.K. (1992). Bond strenth of grouted cable bolts. Int J. Rock Mech. Min. Sci. & Gomech. Abstr. 29(3),

249 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΓΕΩΛΟΓΙΚΗ ΜΗΚΟΤΟΜΗ ΚΑΙ ΓΕΩΛΟΓΙΚΟ ΑΝΑΠΤΥΓΜΑ ΟΡΟΦΗΣ ΚΑΙ ΤΟΙΧΩΜΑΤΩΝ ΕΞΙΟΥ ΚΛΑ ΟΥ ΣΗΡΑΓΓΑΣ Ι ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 2008

250 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΓΕΩΛΟΓΙΚΗ ΜΗΚΟΤΟΜΗ ΚΑΙ ΓΕΩΛΟΓΙΚΟ ΑΝΑΠΤΥΓΜΑ ΟΡΟΦΗΣ ΚΑΙ ΤΟΙΧΩΜΑΤΩΝ ΑΡΙΣΤΕΡΟΥ ΚΛΑ ΟΥ ΣΗΡΑΓΓΑΣ Ι ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 2008

251 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΓΕΩΛΟΓΙΚΗ ΜΗΚΟΤΟΜΗ ΚΑΙ ΓΕΩΛΟΓΙΚΟ ΑΝΑΠΤΥΓΜΑ ΟΡΟΦΗΣ ΚΑΙ ΤΟΙΧΩΜΑΤΩΝ ΑΡΙΣΤΕΡΟΥ ΚΛΑ ΟΥ ΣΗΡΑΓΓΑΣ ΙΙ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 2008

252

253

254

255

256

257

258

259

260

261

262

263

264

265

266

267

268

269

270

271

272

273

274

275

276

277

278

279

280

281

282

283

284

285

286

287

288

289

290

291