ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΓΕΩΦΥΣΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΓΕΩΦΥΣΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΘΕΜΑ: ΤΕΧΝΙΚΟΓΕΩΛΟΓΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ ΔΙΑΝΟΙΞΗΣ ΤΗΣ ΟΔΙΚΗΣ ΣΗΡΑΓΓΑΣ ΠΛΑΤΑΝΟΥ-ΦΥΣΙΚΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΕΚΣΚΑΠΤΟΜΕΝΩΝ ΜΑΡΓΑΙΚΩΝ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΩΝ. ΔΗΜΗΤΡΑ ΜΑΥΡΟΜΜΑΤΗ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ : κ.ν. Σαμπατακάκης, Καθηγητής Παν. Πατρών ΠΑΤΡΑ ΜΑΡΤΙΟΣ 2012

2 ΠEPIEXOMENA ΠΡΟΛΟΓΟΣ ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΓΕΩΛΟΓΙΚΕΣ ΤΕΧΝΙΚΟΓΕΩΛΟΓΙΚΕ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΓΕΝΙΚΑ ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΣΤΡΩΜΑΤΟΓΡΑΦΙΑΣ KΑΤΑ ΜΗΚΟΣ ΤΟΥ ΑΞΟΝΑ ΤΩΝ ΣΗΡΑΓΓΩΝ ΥΠΟΓΕΙΑ ΝΕΡΑ ΣΕ ΣΗΡΑΓΓΕΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗΣ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ ΓΕΩΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΣΤΡΩΜΑΤΟΓΡΑΦΙΑ ΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΣΤΡΩΜΑΤΟΓΡΑΦΙΑ ΤΕΚΤΟΝΙΚΗ - ΣΕΙΣΜΙΚΟΤΗΤΑ ΥΔΡΟΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΑ ΚΑΤΑΚΡΗΜΝΙΣΜΑΤΑ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΥΔΡΟΓΕΩΛΟΓΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΤΕΧΝΙΚΟΓΕΩΛΟΓΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΤΟΥ ΕΡΓΟΥ ΚΑΙ ΜΕΤΡΑ ΑΝΤΙΣΤΗΡΙΞΗΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΔΙΑΝΟΙΞΗΣ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ ΣΗΡΑΓΓΑΣ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΩΝ ΔΟΚΙΜΩΝ ΦΥΣΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΑΝΑΓΝΩΡΙΣΗΣ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΗΣ ΥΓΡΑΣΙΑΣ

3 ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟΥ ΒΑΡΟΥΣ ΣΥΝΕΚΤΙΚΩΝ ΥΛΙΚΩΝ (ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΟΓΚΟΜΕΤΡΙΚΟΥ ΣΩΛΗΝΑ) ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΕΙΔΙΚΟΥ ΒΑΡΟΥΣ ΛΕΠΤΟΚΟΚΚΟΥ ΥΛΙΚΟΥ ΚΟΚΚΟΜΕΤΡΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΜΕ ΑΡΑΙΟΜΕΤΡΟ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣΟΡΙΟΥ ΥΔΑΡΟΤΗΤΑΣ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΟΡΙΟΥ ΠΛΑΣΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΔΕΙΚΤΗΣ ΠΛΑΣΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΔΕΙΚΤΗ ΧΑΛΑΡΩΣΗΣ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ ΔΕΙΓΜΑΤΩΝ ΓΕΝΙΚΑ-ΔΕΙΓΜΑΤΟΛΗΨΙΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΩΝ ΕΡΕΥΝΩΝ...42 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ...43 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

4 Πρόλογος. Η εργασία αυτή αποτελεί την Διπλωματική Εργασία της Μαυρομμάτη Δήμητρας, Προπτυχιακής φοιτήτριας του Τμήματος Γεωλογίας του Πανεπιστημίου Πατρών, στον Τομέα της Εφαρμοσμένης Γεωλογίας και Γεωφυσικής. Ως θέμα της πραγματεύεται την Εργαστηριακή διερεύνηση των φυσικών και μηχανικών ιδιοτήτων των μαλακών βράχων και των αμμωδών εδαφών με εξέταση χαρακτηριστικών παραδειγμάτων αργιλομαργαϊκής σύστασης πετρωμάτων καθώς και τις τεχνικογεωλογικές συνθήκες κατά τη διάνοιξη της οδικής σήραγγας του πλατάνου. Από τη θέση αυτή θα ήθελα να ευχαριστήσω θερμά τον επιβλέπον καθηγητή μου κ.ν.σαμπατακάκη,για την καθοδήγηση,την ουσιαστική υποστήριξη και το ενδιαφέρον τους καθ ολη τη διάρκεια της εκπόνησης της παρούσας εργασίας. Ευχαριστίες,τέλος,οφείλω στους γονείς μου για την ολοκληρωτική στήριξή τους καθώς και την αδερφή μου. 4

5 1.Γενικά στοιχεία Η δίδυμη σήραγγα του Πλατάνου βρίσκεται στο 155ο χιλιόμετρο της Νέας Εθνικής Οδού Πατρών-Αθηνών και διέρχεται κάτω από το χωριό του Άνω Πλατάνου. Πρόκειται για μία δίδυμη σήραγγα, o αριστερός κλάδος της οποίας έχει μήκος μέτρα και ο δεξιός κλάδος μέτρα. Συνολικά, μαζί με τα Cover & Cut και τα Cut & Cover που προβλέπονται στα στόμια εισόδου και εξόδου των σηράγγων, ο αριστερός κλάδος έχει συνολικό μήκος μέτρα ενώ ο δεξιός μέτρα. Επίσης προβλέπεται η κατασκευή τεσσάρων σηράγγων διαφυγής πεζών, δύο σηράγγων διαφυγής οχημάτων και θέσεις λωρίδας στάθμευσης ανάγκης.η διάτρηση πραγματοποιείται μέσα σε μεταλπικά ιζήματα του νεογενούς. Ειδικότερα σε στιφρές μάργες με ενστρώσεις χαλαρών κροκαλοπαγών. Λόγω της φύσης των υλικών ήταν απαραίτητη η χρήση δοκών προπορείας, αγκυρίων προπορείας και μέσων προσωρινής αντιστήριξης (πλαίσια, εκτοξευόμενο σκυρόδεμα, αγκύρια, πλέγμα) και στα σημεία με έντονη υδροφορία έγινε χρήση μεμβρανών και συστηματικές αποστραγγιστικές οπές. Η έρευνα εντοπίζεται στο σχηματισμό του κατώτερου ορίζοντα των Νεογενών και συγκεκριμένα στους σχηματισμούς των μαργολίθων ιλυολίθων οι οποίοι παρουσιάζουν συμπεριφορά σκληρών εδαφών μαλακών βράχων και φιλοξενούν το μεγαλύτερο τμήμα της σήραγγας. Οι εργασίες διαμόρφωσης των οδών πρόσβασης που οδηγούν στους χώρους κατάληψης της σήραγγας ξεκίνησαν τον Φεβρουάριο του Ακολούθησαν οι εργασίες διαμόρφωσης των στομίων των σηράγγων και στις αρχές του Απριλίου του 2009 πραγματοποιήθηκε η έναρξη της υπόγειας εκσκαφής. Οι εργασίες εκσκαφής και προσωρινής υποστήριξης περατώθηκαν την άνοιξη του Εικόνα 1:Γενική διάταξη εργοταξίου 5

6 Για την διάνοιξη της σήραγγας υιοθετούνται τέσσερις κατηγορίες εκσκαφής και προσωρινής υποστήριξης (A,B,C και D) ενώ ειδικά για τα στόμια εισόδου και εξόδου προβλέπονται δύο κατηγορίες (S1 και S2 αντίστοιχα) με σωλήνες προπορείας. Η προσωρινή υποστήριξη αποτελείται από χαλύβδινα πλαίσια (HEB και Lattice Girder) δομικά πλέγματα, αγκύρια πλήρους πάκτωσης και gunite (ινοπλισμένο και άοπλη η τελική στρώση). Όπου απαιτείται αναλόγως των γεωτεχνικών συνθηκών κατασκευάζεται και προσωρινό ανάστροφο τόξο. Σε ορισμένες περιπτώσεις και ιδιαίτερα στα πρώτα μέτρα διάνοιξης από τα στόμια εισόδου και εξόδου των σηράγγων, κρίνεται απαραίτητη η προ-υποστήριξη του μετώπου εκσκαφής με ράβδους και σωλήνες προπορείας καθώς και αγκύρια υαλονήματος. Για την αντιστήριξη των ανάντι πρανών των στομίων κατασκευάστηκαν πασσαλότοιχοι με κεφαλόδεσμο και στους δύο κλάδους Οι εργασίες διαμόρφωσης των μετώπων ξεκίνησαν στα μέσα Φεβρουαρίου του 2009 και σε 45 ημέρες τα στόμια παραδόθηκαν για τις εργασίες υπόγειας διάνοιξης. Πριν την έναρξη της εκσκαφής κατασκευάστηκε για προστατευτικούς λόγους ένα χαλύβδινο προπλαίσιο τύπου HEB 140 και μήκους 6,5 μέτρων σε κάθε κλάδο. Η διάμετρος της σήραγγας είναι 14, 00 μέτρα ενώ το ύψος της φτάνει τα 11,60 μέτρα. Τα γεωμετρικά στοιχεία είναι τα ίδια και για τους δύο κλάδους. Για να εκμηδενιστεί και η ελάχιστη πιθανότητα ενεργοποίησης της παλιάς κατολίσθησης λόγω των υπογείων εκσκαφών, κατασκευάζεται ένα Cover &Cut στο μέτωπο εξόδου ώστε η κατασκευή να «περάσει» με ασφάλεια από την περιοχή. Υπάρχει ένα σύνολο διαφόρων τεχνικών πασσαλοστοιχειών γιατί η περιοχή είναι ολισθαίνουσα. Στο έργο υπάρχει επίσης ολοκληρωμένο σύστημα γεωμηχανικής παρακολούθησης, το οποίο εκτός από τους σταθμούς συγκλίσεων περιλαμβάνει μεταξύ άλλων κλισιόμετρα τα οποία είναι τοποθετημένα στα πρανή, και τις πασσαλοστοιχίες καθώς και κυψέλες φορτίου στα προετεταμένα αγκύρια των πασάλων. Επιπρόσθετα, λαμβάνονται συστηματικά μετρήσεις από το αρμόδιο τοπογραφικό τμήμα του εργοταξίου, το οποίο ελέγχει και αξιολογεί καθημερινά τα πρωτογενή δεδομένα. Εικόνα 2:«Θέα» από το εσωτερικό της υπό κατασκευής σήραγγας του Πλατάνου. Σε πολύ επιλεκτικά σημεία αναμένονται να συναντηθούν υδροφόροι ορίζοντες. Η αυξημένη υδροφορία αντιμετωπίζεται με πυκνή διάταξη αποστραγγιστικών οπών τόσο στο μέτωπο όσο και στην περίμετρο της εκσκαφής. Αν απαιτηθεί μπορεί να ενισχυθούν τα μέτρα προσωρινής υποστήριξης ή και να μειωθεί το βήμα εκσκαφής. Αυτά βέβαια πάντα σύμφωνα με την γεωτεχνική συμπεριφορά των διανοιχθέντων σχηματισμών και σε συνδυασμό με τις μετρήσεις που λαμβάνονται από την γεωμηχανική παρακολούθηση. Μετά την ολοκλήρωση των εργασιών εκσκαφής και προσωρινής υποστήριξης θα ακολουθήσουν οι εργασίες μόνιμης επένδυσης, οι οποίες περιλαμβάνουν την υδατοστεγάνωση των σηράγγων, την τοποθέτηση σιδηρού οπλισμού και την σκυροδέτηση με την βοήθεια ειδικών μεταλλοτύπων. Μετά την περάτωση των ηλεκτρομηχανολογικών εργασιών προβλέπεται φυτοκάλυψη των πρανών. 6

7 Η περιοχή του Πλατάνου έχει μία μεγάλη κατολίσθηση προσπαθούμε κάτω από την γραμμή ολίσθησης του βουνού να περάσουμε από κάτω και να κατασκευάσουμε ένα ασφαλές έργο. Εικόνα 3:Κατολίσθηση περιοχή Διακοπτού Εικόνα 4: Περιοχή απόθεσης εκσκαπτώμενου μαργαικού υλικού κατά τη διάνοιξη της οδικής σήραγγας Πλατάνου 7

8 2. ΓΕΩΛΟΓΙΚΕΣ ΤΕΧΝΙΚΟΓΕΩΛΟΓΙΚΕ ΣΥΝΘΗΚΕΣ 2.1. ΓΕΝΙΚΑ Οι σήραγγες είναι μία οριζόντια ή περίπου οριζόντια εκσκαφή μέσα στο έδαφος, ενώ όταν η εκσκαφή γίνεται κατακόρυφα τότε ονομάζεται φρέαρ. Η διατομή μιας σήραγγας αποτελείται κυρίως από τα ακόλουθα μέρη: ΟΡΟΦΗ ΣΗΡΑΓΓΑΣ ΠΛΕΥΡΙΚΟ ΤΜΗΜΑ ΒΑΣΗ ΣΗΡΑΓΓΑΣ Εικόνα 5: Διατομή της σήραγγας 8

9 Η διάνοιξη των σηράγγων μέσα σε βράχο γίνεται συνήθως χωρίς υποστήριξη. Αντιθέτως όταν η διάνοιξη γίνεται μέσα στη βραχόμαζα τότε γίνεται χρήση εκτοξευόμενου σκυροδέματος,αγκυρίων βράχου οροφής,μεταλλικών πλαισίων ή και συνδυασμός κάποιον από τα παραπάνω. Είναι αυτονόητο ότι βαθιά μέσα σε έναν ορεινό όγκο αναπτύσσονται τάσεις που οφείλονται στο βάρος των υπερκείμενων «γαιών». Οι αναπτυσσόμενες τάσεις προκαλούν μετακινήσεις-ανακατανομές στη βραχομάζα και αν υπάρχει η δυνατότητα τα μεμονωμένα βραχώδη τεμάχη θα κινηθούν. Συνεπώς κατά τη διάνοιξη της σήραγγας σε υψηλής αντοχής βράχο είναι δυνατό να εμφανιστεί το φαινόμενο «εκτίναξης τεμαχίων βράχου», ενώ αν το πέτρωμα παρουσιάζει πιο πλαστική συμπεριφορά θα υπάρξει πιο αργή μετατόπιση βραχωδών τεμαχών που τελικά θα καταπέσουν μέσα στη σήραγγα. Η χρήση ικανής υποστήριξης (τόσο σε άμεση εφαρμογή αμέσως μετά τη διάτρηση-προσωρινή υποστήριξη, όσο και με την εφαρμογή της τελικής υποστήριξης-τελική επένδυση γύρω το άνοιγμα) μειώνουν και τελικά ελαχιστοποιούν τις αναμενόμενες μετακινήσεις. Στα πλαίσια της μελέτης της σήραγγας του Πλατάνου έγινε γεωλογική και γεωτεχνική αξιολόγηση όλων των φάσεων ερευνών που εκπονήθηκαν στην περιοχή κατασκευής του έργου, καθώς και των συμπληρωματικών επί τόπου γεωλογικών, υδρογεωλογικών, τεχνικογεωλογικών και γεωτεχνικών παρατηρήσεων.συνολικά αξιολογήθηκαν 13 δειγματοληπτικές γεωτρήσεις της φάσης των ερευνών και 15 ακόμα ερευνητικές γεωτρήσεις που είχαν διανοιχτεί. Τέλος συγκεντρώθηκαν και αξιολογήθηκαν στοιχεία από 3 υδρογεωτρήσεις ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΣΤΡΩΜΑΤΟΓΡΑΦΙΑΣ ΚΑΤΑ ΜΗΚΟΣ ΤΟΥ ΑΞΟΝΑ ΤΩΝ ΣΗΡΑΓΓΩΝ. Κατά τη διάνοιξη της σήραγγας αναπτύσσονται συνήθως διατμητικές τάσεις γύρω από αυτή με μορφή ενός τόξου (φαινόμενα θόλου). Έτσι οι σήραγγες επενδύονται προκειμένου οι αναπτυσσόμενες διατμιτικές τάσεις να παραλαμβάνονται από τη διατμητική αντοχή των πετρωμάτων αλλά και από την επένδυση ΥΠΟΓΕΙΑ ΝΕΡΑ ΣΕ ΣΗΡΑΓΓΕΣ Οι σήραγγες γενικά λειτουργούν ως αποδέκτες των υπόγειων νερών της περιοχής. Το υπόγειο νερό είτε ρέει μέσα στο εσωτερικό της σήραγγας σε μεγάλες ποσότητες και με μεγάλες ταχύτητες, ή στάζει από την οροφή ή τα πλαϊνά τοιχώματα της σήραγγας. Η ροή του νερού εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το πρωτογενές ή δευτερογενές πορώδες που παρουσιάζει το κάθε πέτρωμα. 9

10 2.1.2 ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗΣ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ Προκειμένου να γίνει η κατασκευή μιας σήραγγας δεν αρκεί μόνο λεπτομερής γεωλογική χαρτογράφηση και ερευνητικές γεωτρήσεις που θα οδηγήσουν στη σύνταξη της γεωλογικής τομής. Απαιτείται εξέταση όλων των παραμέτρων που επηρεάζουν την τεχνική συμπεριφορά της βραχόμαζας, που ενδεχομένως να τη μεταβάλλουν αρκετά. Απαιτείται συνεπώς μια ειδική ταξινόμηση της βραχόμαζας που να αντανακλά τη συμπεριφορά της κατά τη διάνοιξη μιας σήραγγας. Η ταξινόμηση αυτή γίνεται με βάση τα συγκεκριμένα συστήματα ταξινόμησης βραχομάζας RMR, GSI κλπ. 2.2 ΓΕΩΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ Η ζώνη διέλευσης του υπό κατασκευής έργου εντοπίζεται στο βόρειο τμήμα της Πελοποννήσου, στην περιοχή του Πλατάνου. Η διαμόρφωση του γεωμορφολογικού ανάγλυφου στην περιοχή της Βόρειας Πελοποννήσου, είναι αποτέλεσμα κυρίως της δράσης των τεκτονικών και νεοτεκτονικών κινήσεων σε συνδυασμό με την επιδεκτικότητα των γεωλογικών σχηματισμών στις διεργασίες της διάβρωσης καθώς επίσης και με το ύψος των ατμοσφαιρικών κατακρημνισμάτων. Σταθερός παράγοντας είναι επίσης η λιθολογική σύσταση των γεωλογικών σχηματισμών και κυρίως των Πλειο-Πλειστοκαινικών αποθέσεων, που απαντούν σε μεγάλη έκταση στην περιοχή. Η επιφανειακή απορροή των όμβριων υδάτων συντελείται διαμέσου του υδρογραφικού δικτύου με γενική διεύθυνση προς ΒΑ έως ΒΒΑ. Τα σημαντικά ποτάμια μόνιμης απορροής στην ευρύτερη περιοχή είναι από τα Ανατολικά προς τα Δυτικά ο Λαδοπόταμος, πριν την είσοδο και ο Βουραϊκός, μετά την έξοδο της σήραγγας. Το υδρογραφικό δίκτυο είναι καλά ανεπτυγμένο και χαρακτηρίζεται από έντονη διάβρωση και απότομες κλίσεις κλιτύων. Με βάση αυτά τα στοιχεία του υδροργαφικού δικτύου, η περιοχή, από όσον αφορά τη γεωμορφολογική εξέλιξη 10

11 κατατάσσεται στο στάδιο της προχωρημένης νεότητας, όπου δεν έχει επέλθει ακόμα κατάσταση ισορροπίας. Καθοριστικό ρόλο για την διαμόρφωση του υδρογραφικού δικτύου έχουν οι συνεχιζόμενες ανοδικές κινήσεις της Βόρειας Πελοποννήσου, οι οποίες προκαλούν την ανύψωση της περιοχής με αποτέλεσμα την δράση των διεργασιών αποσάθρωσηςδιάβρωσης. 2.3 ΣΤΡΩΜΑΤΟΓΡΑΦΙΑ ΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΣΤΡΩΜΑΤΟΓΡΑΦΙΑ Το μεγαλύτερο μέρος της σήραγγας διανοίγεται στα μεταλπικά ιζήματα του Πλειοπλειστοκαίνου. Ασύμφωνα σ αυτά τοποθετούνται οι πρόσφατοι Ολοκαινικοί σχηματισμοί. Στην εικόνα 6 δίνεται σκαριφηματικά η στρωματογραφική αλληλουχία των γεωλογικών σχηματισμών της ευρύτερης περιοχής μελέτης. Οι ασβεστόλιθοι, οι οποίοι αποτελούν το αλπικό υπόβαθρο δεν απαντώνται στην στενή περιοχή του έργου. Εικόνα 6: Στρωματογραφική αλληλουχία της περιοχής μελέτης. 11

12 2.3.2 ΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΣΕΙΣΜΙΚΟΤΗΤΑ Ο Κορινθιακός κόλπος αποτελεί την κυριότερη εγκάρσια νεοτεκτονική δομή του Ελληνικού τόξου σε γενική διεύθυνση Α-Δ, η οποία χαρακτηρίζεται από την παράλληλη ανάπτυξη των ενεργών ρηγμάτων που οριοθετούν τις νότιες ακτές του κατά μήκος της βόρειας Πελοποννήσου και από την έντονη σεισμικότητα, η οποία παρατηρείται από την περιοχή της Κορίνθου ανατολικά έως την περιοχή Αιγίου- Πάτρας δυτικά. Τα κύρια ενεργά ρήγματα της τεκτονικής τάφρου του Κορινθιακού έχουν γενική διεύθυνση Α-Δ, είναι κανονικά ρήγματα με κλίση προς Βορρά. Στην ευρύτερη περιοχή της κατασκευής του έργου υπάρχει μια ρηξιγενής ζώνη, η οποία είναι ενεργή σεισμικά και είναι η ζώνη Διακοπτού Πλατάνου. Είναι σημαντικό να αναφερθεί ότι η ζώνη αυτή γειτνιάζει με την ενεργό ρηξιγενή ζώνη της Ελίκης. Το κύριο σύστημα ρηγμάτων έχει διεύθυνση ΒΔ ΝΑ έως Β.ΒΔ Ν.ΝΑ με κλίση προς ΒΔ. Τα ρήγματα αυτά εκτιμάται ότι έχουν επιδράσει στις Πλειοπλειστοκαινικές αποθέσεις και πιθανά στη δημιουργία μιας κύριας συγκλινικής δομής στο κεντρικό τμήμα της περιοχής ενδιαφέροντος. Η περιοχή χαρακτηρίζεται από έντονη σεισμικότητα και έχει δώσει ισχυρούς σεισμούς στο κοντινό παρελθόν. 2.4 ΥΔΡΟΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΑ ΚΑΤΑΚΡΗΜΝΙΣΜΑΤΑ Το κλίμα της περιοχής είναι εύκρατο με ξηρό θέρος. Η μηνιαία κατανομή των βροχοπτώσεων στην πλειονότητα των σταθμών παρουσιάζει μέγιστο τον Δεκέμβριο και τον Νοέμβριο και ελάχιστο τον Ιούλιο. Παρ όλα αυτά παρουσιάζεται μία τάση μετατόπισης της υγρής περιόδου προς τους εαρινούς μήνες με συνέπεια την απώλεια του διαθέσιμου νερού της ενεργής κατείσδυσης λόγω της αυξημένης εξατμισοδιαπνοής. Το ύψος βροχής αυξάνεται με το υψόμετρο με σχέση όχι κατ ανάγκη γραμμική. Η σχετική υγρασία παρουσιάζει την ίδια πορεία με αυτή των βροχοπτώσεων (Βουδούρης, 1995). 12

13 Εικόνα 7: Διάγραμμα του μέσου μηνιαίου ύψους ατμοσφαιρικών κατακρημνισμάτων για την ευρύτερη περιοχή μελέτης ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ Oι εποχιακές και ημερήσιες διακυμάνσεις της θερμοκρασίας σε συνδυασμό με τις μεταβολές της υγρασίας έχουν σαν αποτέλεσμα να μειώνεται η ανθεκτικότητα των υλικών. Εικόνα 8: Μέσες μέγιστες και μέσες ελάχιστες μηνιαίες θερμοκρασίες που αφορούν την ευρύτερη περιοχή μελέτης. 13

14 2.5 ΥΔΡΟΓΕΩΛΟΓΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ Η διερεύνηση των υδρογεωλογικών συνθηκών της περιοχής μελέτης γίνεται προκειμένου να εντοπισθούν πιθανά προβλήματα στο υπο κατασκευή έργο λόγω δράσης του υπογείου νερού καθώς επίσης και να εντοπισθεί, εάν υπάρχει αξιόλογη υδροφορία στην περιοχή. Στις μάργες με ενστρώσεις κροκαλοπαγών του έργου μας, λόγω του ότι εναλλάσσονται διαπερατοί και αδιαπέρατοι σχηματισμοί υπήρχε τοπικά δημιουργία μικρών υδροφόρων οριζόντων οι οποίοι καθορίζουν σημαντικά την ευστάθεια του έργου. Οι υδροφόροι αυτοί ορίζοντες μπορεί να είναι επικρεμάμενοι ή εγκωβισμένοι σε φακοειδείς ενστρώσεις κροκαλοπαγών. 3. ΤΕΧΝΙΚΟΓΕΩΛΟΓΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΤΟΥ ΕΡΓΟΥ ΚΑΙ ΜΕΤΡΑ ΑΝΤΙΣΤΗΡΙΞΗΣ Λόγω της φύσης των υλικών ήταν απαραίτητη η χρήση δοκών προπορείας, αγκυρίων προπορείας και όλων των μέσων προσωρινής αντιστήριξης (πλαίσια, εκτοξευόμενο σκυρόδεμα, αγκύρια, πλέγμα) και όπου υπήρξε αυξημένη υδροφορία χρήση μεμβρανών και συστηματικές αποστραγγιστικές οπές. 3.1 ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΔΙΑΝΟΙΞΗΣ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ ΣΗΡΑΓΓΑΣ Η οδική σήραγγα του Πλατάνου διανοίχτηκε σύμφωνα με την Αυστριακή μέθοδο εκσκαφής σηράγγων (ΝΑΤΜ). Βασική αρχή της μεθόδoυ αυτής είναι vα διατηρηθεί η αvτoχή τoυ περιβάλλovτoς στη σήραγγα εδάφoυς και vα γίvει πλήρης αξιoποίησή της. Παρακάτω παρατίθεται αναλυτική περιγραφή της μεθόδου διάνοιξης σηράγγων (ΝΑΤΜ) με σκοπό να γίνει κατανοητή η σημασία αυτής στη διάνοιξη της σήραγγας. 14

15 Εικόνα 9:Εκσκαφή μετώπου σήραγγας Πλατάνου Ελεγχόμεvη παραμόρφωση τoυ εδάφoυς παρουσία εύκαμπτης υποστήριξης - σε αντίθεση με τις παλαιότερες απόψεις περί «βαρειάς» υποστήριξης - επιδρά θετικά και έχει ως απoτέλεσμα τηv ασφαλή ανάπτυξη της αντοχής τoυ. Η μεθοδολογία κατασκευής της σήραγγας έχει ως εξής: Εκτελείται γεωτεχνική/γεωλογική έρευνα και δοκιμές (επί τόπου και εργαστηριακές) για τον προσδιορισμό των χαρακτηριστικών του εδάφους στην περιοχή όπου έχει σχεδιασθεί να γίνει η διάνοιξη της σήραγγας. Γίνεται η μελέτη (υπολογισμοί και σχέδια) εκσκαφής και προσωρινής υποστήριξης της σήραγγας, βάσει των γεωτεχνικών χαρακτηριστικών του εδάφους που προέκυψαν στο προηγούμενο στάδιο. Επίσης, γίνεται και η μελέτη της μόνιμης (τελικής) επένδυσης της σήραγγας. Εκτελείται η εκσκαφή με συμβατικά μηχανικά μέσα (εκσκαφέας σημειακής κοπής, συμβατικός εκσκαφέας, κλπ) και ενίοτε γίνεται και άμεση υποστήριξη του μετώπου εκσκαφής κατά φάσεις, ανάλογα με την ποιότητα του εδάφους. Μετά τηv εκσκαφή, πoυ γίvεται τμηματικά αvαλόγως τωv χαρακτηριστικών τωv πετρωμάτων και τoυ έργoυ, ακoλoυθεί η τoπoθέτηση εvός συστήματoς πρoσωριvής αvτιστήριξης πoυ απoτελείται απo επέvδυση εκτoξευoμέvoυ σκυρoδέματoς (gunite), μπoυλόvια/αγκύρια (rockbolts), σιδηρά πλαίσια, κλπ. Σε περίπτωση εδαφών με φτωχά 15

16 χαρακτηριστικά πριν από την εκσκαφή τοποθετούνται δοκοί προπορείας (forepoling) σε όλη την περιοχή πάνω από το θόλο της σήραγγας σε μορφή «ομπρέλας» προστασίας του μετώπου εκσκαφής. Αρκετές φορές η εκσκαφή γίνεται σε δύο φάσεις, άνω ημιδιατομή (θόλος) και κάτω ημιδιατομή (πυθμένας). Ανάλογα με το υπέδαφος και τη γεωμετρία της σήραγγας μπορεί να χρειασθεί η εκσκαφή να γίνει και σε περισσότερες φάσεις. Η χρovική στιγμή τoπoθέτησης της αρχικής αvτιστήριξης καθώς και η oλoκλήρωση τoυ πλήρoυς δακτυλίoυ της επέvδυσης είvαι βασικής σημασίας για τov έλεγχο τωv παραμoρφώσεωv. Τo σύστημα της άμεσης υπoστήριξης μαζί με τo περιβάλλov έδαφoς απoτελoύv τo στατικό φoρέα της σήραγγας στη φάση αυτή. Εικόνα10:Τοποθέτηση πλαισίων Εικόνα 11:Τοποθετημένα πλαίσια πληρωμένα με gunite Καθ' όλη τη διάρκεια της κατασκευής γίνονται συστηματικές μετρήσεις παρακολούθησης (monitoring) της συμπεριφοράς τoυ υπεδάφους και της προσωρινής αvτιστήριξης, δηλαδή μετρώνται οι καθιζήσεις στην επιφάνεια του εδάφους, οι συγκλίσεις μέσα στη σήραγγα, η αυξομείωση της στάθμης του υπογείου ύδατος, κλπ. Τα απoτελέσματα των μετρήσεων συγκρίvovται με τις παραδoχές και τα αποτελέσματα της μελέτης και, εάν χρειάζεται, γίvovται oι απαραίτητες τροποποιήσεις στo σύστημα υπoστήριξης και τη χρovική σειρά τωv εργασιώv. Επίσης, τα στoιχεία αυτά χρησιμoπoιoύvται για τov πρoσδιoρισμό ή και τov έλεγχο τωv παραδoχώv της μελέτης της μόvιμης επέvδυσης της σήραγγας που θα ακολουθήσει στη συνέχεια. 16

17 Εικόνα 12,13:Υδατοστεγάνωση της οροφής της σήραγγας με τη χρήση μεμβρανών Η τελική (μόvιμη) επέvδυση της σήραγγας κατασκευάζεται όταv τo σύστημα της αρχικής υπoστήριξης έχει φθάσει σε συvθήκες ισoρρoπίας. Η μόvιμη επέvδυση πρoσφέρει αυξημέvη ασφάλεια στo χρόνο ζωής τoυ έργoυ, δημιoυργεί μία oμoιόμoρφη εσωτερική επιφάvεια και βελτιώvει τηv στεγαvότητά της. Η μόνιμη επέvδυση τωv σηράγγωv κατασκευάζεται απo οπλισμένο σκυρόδεμα, έγχυτo επί τόπoυ. Χρησιμoπoιoύvται ειδικοί σιδηρότυπoι, συvήθως αυτoφερόμεvoι, κάτι πoυ μειώvει σημαvτικά τo χρόvo και τo κόστoς τoυ έργoυ. Υπάρχoυv υδραυλικoί μoχλoί πoυ μπoρoύv vα ρυθμίζoυv τo επιθυμητό πάχoς της επέvδυσης. Τo συvoλικό μήκoς τέτoιωv καλoυπιώv είvαι της τάξεως τωv μ, αvαλόγως της διατoμής. Σε πρώτη φάση κατασκευάζεται τo κάτω μέρoς της σήραγγας (πυθμένας) και στoυς κατασκευαστικούς αρμούς τoπoθετούνται ειδικοί υδατoφραγμοί (waterstop) για υδατοστεγάνωση. Σε επόμενη φάση σκυροδετείται ο θόλος με τη χρήση του αυτοφερόμενου σιδηρότυπου. Ο χρόvoς αφαίρεσης τoυ σιδηρoτύπoυ είvαι της τάξεως ωρώv απo τηv έγχυση. Για την ανάπτυξη επαρκούς αντοχής του σκυροδέματος σε σύντομο χρόνο, χρησιμοποιούνται στη σύνθεση του ειδικά χημικά πρόσμεικτα. Επειδή πάντοτε απομένει μικρό κενό μεταξύ της στέψης του σκυροδέματος και του εδάφους στην οροφή της σήραγγας, ακολουθούν τσιμεντενέσεις πλήρωσης αυτών των κενών

18 4.Προδιαγραφές Εργαστηριακών Δοκιμών 4.1.Φυσικές Ιδιότητες Οι φυσικές ιδιότητες των σχηματισμών αναφέρονται σε μεγέθη που είναι απαραίτητα για την αναγνώριση και ταξινόμησή τους.η γνώση αυτή των φυσικών ιδιοτήτων είναι σημαντική τόσο για την ακριβή και πλήρη περιγραφή τους, όσο και για τον προσδιορισμό των μηχανικών τους ιδιοτήτων και την συμπεριφορά τους κατά τη διάνοιξη,όσο κατά τη λειτουργία του εκάστοτε έργου που πραγματοποιείται. Οι φυσικές ιδιότητες διαχωρίζονται σε 2 κατηγορίες : Ιδιότητες Αναγνώρισης Ιδιότητες Ταξινόμησης Ιδιότητες Αναγνώρισης Οι φυσικές ιδιότητες αναγνώρισης που προσδιορίστηκαν εργαστηριακά με τις αντίστοιχες δοκιμές Εδαφομηχανικής που πραγματοποιήθηκαν είναι οι εξής : Προσδιορισμός Περιεχόμενης Υγρασίας (Wc) Προσδιορισμός Φαινόμενου Βάρους Συνεκτικών υλικών-μέθοδος ανάρτησης του δείγματος Προσδιορισμός Ειδικού Βάρους λεπτόκοκκου υλικού Προσδιορισμός Περιεχόμενης Υγρασίας Εισαγωγή Η υγρασία μιας εδαφικής μάζας (Wc) καθορίζεται σαν ο λόγος (συνήθως εκφρασμένος επί της εκατό) του βάρους του νερού (Ww) προς το βάρος των ξηρών κόκκων του εδάφους (Wd) και εκφράζεται από την παρακάτω σχέση : Wc = Ww 100% Wd 18

19 Εξοπλισμός Κατάλληλοι υποδοχής (π.χ.ύαλοι ωρολογίου )τέτοιοι ώστε να περιλαμβάνεται απώλεια υγρασίας κατά τη διάρκεια της ζυγίσεως ή κατάλληλοι υποδοχής (από πορσελάνη) αριθμημένοι όπου ονομάζονται κάψα. Κλίβανος θερμοκρασίας βαθμούς κελσίου Ζυγός ευαισθησίας 0,01gr. Εικ.14:Ύαλοι ωρολογίου Εικ.15: Κλίβανος Εικ.16: Ζυγό Ευαισθησίας Τρόπος εργασίας Κατά την επιλογή ενός δείγματος για τον προσδιορισμό της υγρασίας πρέπει να προσέξουμε να λάβουμε αντιπροσωπευτικό δοκίμιο. Επίσης πολλά εδαφικά δείγματα είναι πιθανόν να έχουνε ξηρανθεί επιφανειακά.έτσι όταν πρόκειται να προσδιοριστεί η υγρασία,αντιπροσωπευτική του δοκιμίου,το έδαφος για τη δοκιμή πρέπει να ληφθεί από περισσότερες της μιας στρώσεις και από υλικό που δεν έχει υποστεί επιφανειακή ξήρανση.το ποσό του εδάφους που λαμβάνεται για τον προσδιορισμό υγρασίας εξαρτάται από τον τύπο του εδάφους και τη διατιθέμενη ποσότητα.γενικά, όσο μεγαλύτερο είναι το δοκίμιο τόσο ακριβέστερος είναι ο προσδιορισμός της υγρασίας,γιατί τα βάρη είναι μεγαλύτερα.ένα δοκίμιο για τον προσδιορισμό της φυσικής υγρασίας πρέπει να ζυγίζεται όσο το δυνατόν γρηγορότερα μετά την έναρξη της δοκιμής,ώστε να μειωθούν στο ελάχιστο οι επιδράσεις από την επιφανειακή ξήρανση.μετά την προσεκτική ζύγιση το δοκίμιο ξηραίνεται σε φούρνο θερμοκρασίας C (για υλικά που περιέχουν οργανικές ύλες σε 60 C μέγιστη) μέχρι σταθερού βάρους.ο χρόνος ξηράνσεως εξαρτάται από τον τύπο,την ποσότητα και το σχήμα του δοκιμίου.μετά την απομάκρυνσή του από το φούρνο,το δοκίμιο ψύχεται και μετά ζυγίζεται. Παρουσίαση αποτελεσμάτων Η φυσική υγρασία εκφράζεται επί τοις %.Αριθμός με ακρίβεια δεκάτου. 19

20 Προσδιορισμός Φαινόμενου Βάρους Συνεκτικών υλικών(με τη χρήση ογκομετρικού σωλήνα). Εξοπλισμός Ζυγός ακριβείας 0,01gr. Δοχείο τήξεως παραφίνης, Παραφίνη ή κερί γνωστού ειδικού βάρους, Δοχείο νερού. Εικ.17: Εικ.18: Εικ.19: Εικ.20: Ζυγός ευαισθησίας Δοχείο τήξης παραφίνης Δοχείο νερού Παραφίνη Τρόπος εργασίας Το δείγμα που χρησιμοποιείται πρέπει να είναι αδιατάρακτο,σε μορφή κανονικού γεωμετρικού σχήματος ή σε ακανόνιστη μορφή και βάρος περίπου 100gr.Στην περίπτωση που ενδιαφέρει το ξηρό φαινόμενο βάρος,το δείγμα ξηραίνεται από πριν στους C και εφόσον δεν περιέχει οργανικά.στη συνέχεια ζυγίζεται με ακρίβεια 0,01 του γραμμαρίου και υπολογίζεται ο όγκος του γεωμετρικά,στην περίπτωση που το σχήμα είναι κανονικό.σε δείγματα με ακανόνιστη μορφή,ο όγκος υπολογίζεται με την εξής μέθοδο(της ανάρτησης του δείγματος ):Αφού το δείγμα ζυγιστεί με προσοχή επικαλύπτεται με ένα όσο το δυνατόν λεπτό στρώμα λειωμένης παραφίνης,που όμως καλύπτει όλη την επιφάνειά του.όταν η παραφίνη (ή το κερί) στερεοποιηθεί το παραφινωμένο δείγμα αναρτάται,βυθίζεται στο νερό και η ένδειξη του ζυγού καταγράφεται. 20

21 Τήρηση Στοιχείων-Παρουσίαση αποτελεσμάτων Από την ένδειξη του ζυγού γνωρίζουμε το βάρος του νερού που εκτόπισε το παραφινωμένο δείγμα κατά τη βύθισή του μέσα σε αυτό.συνεπώς και καθώς η πυκνότητα του νερού είναι ίση 1gr/cm³ γνωρίζουμε τον όγκο του παραφινωμένου δείγματος,δεδομένου ότι ισούται με τον όγκο του νερού που εκτοπίστηκε.από τη διαφορά,επιπλέον,των βαρών του δείγματος πριν και μετά την παραφίνωση και από το ειδικό βαρος της παραφίνης (0,89gr/cm³) είναι δυνατόν να υπολογίσουμε τον όγκο της παραφίνης που καλύπτει το δείγμα.η διαφορά των δύο όγκων μας δίνει τον όγκο του ακανόνιστου δείγματος.η διαίρεση του βάρους του δείγματος με τον όγκο του, παρέχει την τιμή του φαινόμενου βάρους.το φαινόμενο βάρος παρουσιάζεται σε μονάδες gr/cm³ με ακρίβεια δυο δεκαδικών ψηφίων.επίσης κατά την τήρηση και παρουσίαση των στοιχείων,είναι σκόπιμο να παρουσιάζεται πίνακας με όλα τα μεγέθη των βαρών και όγκων που μετρήθηκαν και υπολογίστηκαν Προσδιορισμός Ειδικού Βάρους Λεπτόκοκκου Υλικού Εισαγωγή Η μέθοδος αυτή αποσκοπεί στον προσδιορισμό του ειδικού βάρους εδαφών.το ειδικό βάρος ενός εδάφους είναι ο λόγος του βάρους ορισμένου όγκου κόκκων εδάφους προς το βάρος ίσου όγκου απεσταγμένου νερού θερμοκρασίας 4 C.Το ειδικό βάρος ενός εδάφους συνήθως χρησιμοποιείται για το συσχετισμό του βάρους του εδάφους προς τον όγκο του. Εξοπλισμός Πυκνόμετρο χωρητικότητας 100ml είτε λήκυθος χωρητικότητας 50ml. Απεσταγμένο νερό Αντλία κενού(προαιρετικά) Ζυγός(ακριβείας 0.01gr.) Εστία θερμάνσεως Κλίβανος Ξηραντήρας Θερμόμετρο με ακρίβεια 0,1 C Δοχεία ζέσεως Σταγονόμετρο ή προχοϊδα. 21

22 Τρόπος Εργασίας Το πυκνόμετρο καθαρίζεται, ξηραίνεται,ζυγίζεται και το βάρος αυτό αναγράφεται. Στη συνέχεια το πυκνόμετρο γεμίζεται με απεσταγμένο νερό πραγματικής θερμοκρασίας δωματίου.προσδιορίζεται κατόπιν το βάρος του πυκνομέτρου με το νερό ( Wa ) και καταγράφεται.στη συνέχεια βυθίζεται ένα θερμόμετρο μέσα στο νερό και προσδιορίζεται η θερμοκρασία του (Ti) με προσέγγιση ακέραιου βαθμού. Από το βάρος Wa που προσδιορίζεται στη θερμοκρασία Ti συντάσσεται πίνακας διαφόρων βαρών Wa που είναι συναρτίση θερμοκρασιών που είναι πιθανόν να επικρατούν κατά τον προσδιορισμό των βαρών Wβ που ακολουθεί παρακάτω.το έδαφος που θα χρησιμοποιηθεί για τη δοκιμή του ειδικού βάρους μπορεί ή να περιέχει τη φυσική του υγρασία ή να έχει ξηρανθεί σε κλίβανο.το βάρος του δείγματος με βάση αυτό που προκύπτει από την ξήρανση σε κλίβανο πρέπει να είναι τουλάχιστον 25gr. όταν χρησιμοποιείται ογκομετρική φυάλη και 10 gr. όταν χρησιμοποιείται λήκυθος.το δείγμα τοποθετείται μέσα στο πυκνόμετρο αφού ληφθεί πρόνοια ώστε να μην υπάρχει πρόνοια ώστε να μην υπάρχει απώλεια εδάφους στην περίπτωση που το δείγμα έχει ζυγιστεί.προστίθεται απεσταγμένο νερό μέχρι που να γεμίσει η ογκομετρική φιάλη περίπου κατά τα ¾ ή όταν πρόκειται για ληκύθους περίπου κατά το μισό.ο αέρας που έχει κατά τύχη παγιδευτεί απομακρύνεται με εφαρμογή στο περιεχόμενο μερικού κενού ή με ελαφρύ βρασμό για τουλάχιστον 10 min.το πυκνόμετρο στη συνέχεια γεμίζεται με απεσταγμένο νερό,καθαρίζεται και ξηραίνεται εξωτερικά με τη βοήθεια καθαρού στεγνού υφάσματος.λαμβάνεται το βάρος Wβ του πυκνομέτρου με το περιεχόμενό του και η θερμοκρασία Tχ του περιεχομένου σε C. Εικόνα 21:Πυκνόμετρο γεμίζει με απεσταγμένο νερό Εικόνα 22:Ελαφρύς βρασμός δείγματος για την απομάκρυνση του αέρα που τυχόν έχει παγιδευτεί 22

23 Εικόνα 23:Πυκνόμετρα με το δείγμα μετά από τη διαδικασία βρασμού για τη διαφυγή του παγιδευμένου αέρα. Παρουσίαση αποτελεσμάτων Το ειδικό βάρος εδάφους ως προς νερό θερμοκρασίας Τχ υπολογίζεται με τον ακόλουθο τρόπο : Όπου Ειδικό Βάρος,Τχ/Τχ C = Wo Wo+(Wα-Wβ) Wo= το βάρος του ξηρού σε κλίβανο δείγματος εδάφους σε gr. Wα= το βλαρος του πυκνομέτρου γεμάτου με νερό θερμοκρασίας,τχ, σε gr. Wβ= το βάρος του πυκνόμετρου γεμάτου με νερό και έδαφος σε θερμοκρασία Τχ, σε gr. Τχ= η θ του περιεχομένου του πυκνομέτρου,κατά τη μέτρηση του βάρους Wβ,σε C. C. Ιδιότητες ταξινόμησης Οι φυσικές ιδιότητες ταξινόμησης που προσδιορίστηκαν εργαστηριακά με τις αντίστοιχες δοκιμές Εδαφομηχανικής που πραγματοποιήθηκαν είναι οι εξής : Κοκκομετρική ανάλυση με Αραιόμετρο Προσδιορισμός Ορίων Συνεκτικότητας 23

24 Κοκκομετρική Ανάλυση με Αραιόμετρο (Νόμος Stock s) Εισαγωγή Η μέθοδος αυτή περιγράφει τον τρόπο εργασίας για τον ποσοτικό προσδιορισμό της κατά μέγεθος κατανομής των κόκκων στα λεπτόκοκκα εδάφη. Εργαστηριακός εξοπλισμός Ζυγός ακριβείας 0,01gr. Συσκευή αναδεύσεως.μηχανική συσκευή αναδεύσεως που αποτελείται από έναν ηλεκτρικό κινητήρα κατάλληλα προσαρμοσμένο ώστε να περιστρέφει κατακόρυφο άξονα με ταχύτητα όχι μικρότερη από στροφές το λεπτό χωρίς φορτίο,από ένα πτερύγιο αναδύσεως από μέταλλο ή σκληρό ελαστικό που να μπορεί να αντικατασταθεί και από ένα κύπελλο διασποράς Υδρόμετρο(Πυκνόμετρο).Αυτό θα έχει τις διαστάσεις και το σχήμα που ορίζονται από τις προδιαγραφές που περιγράφονται στην παράγραφο του παρόντος.υπάρχουν δύο τύποι υδρομέτρων.αυτά που έχουν την κλίμακα Α και αυτά που έχουν την κλίμακα Β.Η κλίμακα Α έχει υποδιαιρέσεις από 0 έως 60 gr/l.τα υδρόμετρα (πυκνόμετρα) που φέρουν την κλίμακα αυτή χαρακτηρίζονται τύπου 152 Η.Η βαθμονόμηση γίνεται με βάση την παραδοχή ότι το αποσταγμένο νερό έχει ειδικό βάρος στους 20 C και ότι το ειδικό βάρος του εδάφους που βρίσκεται σε διασπορά είναι 2,65.Η κλίμακα Β έχει υποδιαιρέσεις από ειδικό βάρος 0,995 μέχρι 1,038 και η βαθμονόμηση γίνεται έτσι ώστε να δείχνει 1,000 μέσα σε απεσταγμένο νερό 20 C.Υδρόμετρα(πυκνόμετρα) που φέρουν την κλίμακα αυτή χαρακτηρίζονται τύπου 151 Η. Ογκομετρικοί κύλινδροι των ml. Ύψους cm και διαμέτρου 6,35 cm. Θερμόμετρο ακριβείας 0,5 C Κόσκινο Νο 10 τετραγωνικώ οπών,με συρμάτινο πλέγμα σύμφωνα με τις απαιτήσεις Πρότυπων Προδιαγραφών για κόσκινα δοκιμών (A.A.S.H.T.O. M- 92). Υδατόλουτρο ή χώρος σταθερής θερμοκρασίας,για τη διατήρηση σε σταθερή θερμοκρασία του εδαφικού αιωρήματος κατά τη διάρκεια της εκτελέσεως της δοκιμής.ικανοποιητικό υδατόλουτρο αποτελεί μια μικρή δεξαμενή νερού καλά μονωμένη που να διατηρεί το αιώρημα σε κατάλληλη σταθερή,θερμοκρασία όσο το δυνατόν πιο κοντά στους 20 C. Γυάλινο ποτήρι χωρητικότητας 250ml 24

25 Περιγραφή διαδικασίας Το δείγμα που χρησιμοποιείται για τη δοκιμή αυτή περιλαμβάνει :όλο το υλικό που συγκρατείται στο κόσκινο Νο 10 και αντιπροσωπευτική ποσότητα,περίπου 100gr. από το κλάσμα του υλικού που διέρχεται από το κόσκινο Νο 10.Εάν το κλάσμα αυτό είναι πολύ αμμώδες τότε προστίθεται μεγαλύτερη ποσότητα από το διερχόμενο του κοσκίνου Νο 10.Τα δείγματα αυτά λαμβάνονται σύμφωνα με τη μέθοδο της κοκκομετρικής αναλύσεως εδαφών με κόσκινα (Προδιαγρ.Ε ).Για τον προσδιορισμό της φυσικής υγρασίας χρησιμοποιείται ποσότητα περίπου 50gr. από το κλάσμα του υλικού,που διέρχεται από το κόσκινο Νο 10σύμφωνα με τη μέθοδο προσδιορισμού φυσικής υγρασίας (Προδιαγρ.Ε ). Από το κλάσμα που διέρχεται από το κόσκινο Νο 10λαμβάνονται με σωληνωτό δειγματολήπτη,περίπου 50 gr. για τα περισσότερα εδάφη ή 100gr. Για τα αμμώδη εδάφη,ζυγίζονται, τοποθετούνται μέσα σε ποτήρια των 250 ml.,καλύπτονται με 125 ml από το έτοιμο διάλυμα του παράγοντα διασποράς που έχει επιλεγεί,αναδεύονται καλά με γυάλινη ράβδο και αφήνονται να διαβραχούν επί 12 τουλάχιστον ώρες.σαν παράγοντας διασποράς μπορεί να χρησιμοποιηθεί οποιοσδήποτε από τους τέσσερις που δίνονται στον παρακάτω πίνακα : ΧΗΜΙΚΗ ΕΝΩΣΗ ΓΡΑΜΜΑΡΙΑ ΑΛΑΤΟΣ ΑΝΑ ΛΙΤΡΟ ΕΤΟΙΜΟΥ ΔΙΑΛΥΜΑΤΟΣ ΧΗΜΙΚΟΣ ΤΥΠΟΣ Εξαμεταφωσφορικό NaPO₃ ή Νάτριο με Ανθρακικό 45,7 (NaPO₃)₆ Νάτριο ως ρυθμιιστικό Πολυφωσφορικό νάτριο 21,6 Na₁₂P₁₀O₃₁ Τριφωσφορικό νάτριο 18,8 Na₅P₃O₁₀ Τετραφωσφορικό νάτριο 35,1 Na₆P₄O₁₃ Πίνακας 4.1. Παράγοντες διασποράς Το έτοιμο διάλυμα παρασκευάζεται με διάλυση της καθορισμένης ποσότητας άλατος όπως δίνεται στον πίνακα 4.1. σε απεσταγμένο νερό ώστε να παρασκευαστεί ένα λίτρο διαλύματος.μετά τη διαβροχή,το περιεχόμενο του ποτηριού μεταφέρεται με απόπλυση μέσα σε ένα κύπελλο διασποράς,προστίθεται απεσταγμένο νερό μέχρις ότου πληρωθεί το κύπελλο περισσότερο από το μισό και το περιεχόμενο αναδύεται με τη μηχανική συσκευή αναδύσεως επί 1 min. ώστε να επιτευχθεί διασποράς. Στη συνέχεια το μείγμα μεταφέρεται στο γυάλινο ογκομετρικό κύλινδρο όπου προστίθεται 25

26 απεσταγμένο νερό,της ίδιας θερμοκρασίας με αυτή του υδρόλουτρου,μέχρι τελικού όγκου 1000ml.Τότε ο ογκομετρικός κύλινδρος τοποθετείτε μέσα στο υδατόλουτρο σταθερής θερμοκρασίας.όταν το εδαφικό αιώρημα αποκτήσει τη θερμοκρασία του υδατόλουτρου,εξάγεται ο κύλινδρος και το περιεχόμενό του αναταράσσεται επί 1min.Σαν πώμα του στομίου του ογκομετρικού κυλίνδρου χρησιμοποιείται η παλάμη.σημειώνεται ο χρόνος περατώσεως της αναταράξεως,τοποθετείται ο ογκομετρικός κύλινδρος μέσα στο υδατόλουτρο και διαβάζονται οι ενδείξεις του υδρομέτρου στο τέλος των 2min.Η ένδειξη του υδρομέτρου πρέπει να διαβάζεται στην κορυφή του μηνίσκου του αιωρήματος γύρω από το στέλεχος του υδρομέτρου. Εάν χρησιμοποιείται υδρόμετρο με την κλίμακα Α η αναγνώριση πρέπει να γίνεται με προσέγγιση 0,5gr/l.Η κλίμακα Β πρέπει να διαβάζεται με προσέγγιση 0,0005 του ειδικού βάρους.οι μετέπειτα ενδείξεις λαμβάνονται κατά χρονικά διαστήματα 5,15,30,60,250 και 1440 min. από την έναρξη της κατακαθήσεως.αμέσως μετά κάθε ανάγνωση του υδρομέτρου μετράται και σημειώνεται η θερμοκρασία του εδαφικού αιωρήματος,με τη χρήση υδραργυρικού θερμομέτρου.μετά το τέλος κάθε αναγνώσεως,το υδρόμετρο απομακρύνεται προσεκτικά από το εδαφικό αιώρημα και τοποθετείται με περιστροφική κίνηση μέσα σε ογκομετρικό κύλινδρο γεμάτο καθαρό νερό.περίπου 25 ή 30 sec πριν την επόμενη ανάγνωση,το υδρόμετρο απομακρύνεται από το καθαρό νερό και βυθίζεται αργά μέσα στο εδαφικό αιώρημα έτσι ώστε να εξασφαλιστεί η ακινητοποίησή του πριν από τον καθορισμένο χρόνο αναγνώσεως. Μετά την τελική ανάγνωση του υδρομέτρου,το αιώρημα πλένεται επάνω σε κόσκινο Νο 200.Το κλάσμα που συγκρατείται στο κόσκινο Νο 200ξηραίνεται και εκτελείται κοκκομετρική ανάλυση με τα ακόλουθα κόσκινα :Νο 40,Νο 60 και Νο200. Υπολογισμοί Χονδρόκοκκο υλικό Το ποσοστό % του χονδρόκοκκου υλικού υπολογίζεται από τα βάρη των κλασμάτων όπως προέκυψαν κατά το κοσκίνισμα του υλικού του συγκρατούμενου στο κόσκινο Νο 10 που έχει ξηρανθεί σε κλίβανο.η διαφορά αυτή θεωρείται ότι είναι ίση προς το βάρος του κλάσματος που έχει ξηρανθεί στον αέρα και που διέρχεται από το κόσκινο Νο 10.Σύμφωνα με την παραδοχή αυτή,αυτοί οι κόκκοι του συγκρατούμενο στο κόσκινο Νο 10 κλάσματος που έχουν ξηρανθεί στον αέρα δεν περιέχουν υγρασία,στην πραγματικότητα όμως είναι δυνατόν να υπάρχει στο κλάσμα αυτό ένα μικρό ποσοστό υγρασίας.η ποσότητα όμως της υγρασίας αυτής είναι σχετικά μικρή,αν συγκριθεί με αυτή που συγκρατείται στους πόρους του κλάσματος που διέρχεται από το κόσκινο Νο 10.Έτσι το λάθος από την παραδοχή αυτή μπορεί να θεωρηθεί ασήμαντο.το βάρος του διερχόμενου από το κόσκινο Νο 10 κλάσματος διορθώνεται για την υγροσκοπική υγρασία,όπως ορίζεται πιο πάνω. Στην τιμή αυτή προστίθεται το βάρος του κλάσματος που έχει ξηρανθεί στον κλίβανο και συγκρατείται στο κόσκινο Νο 10,για να ληφθεί το συνολικό βάρος του εξεταζόμενου δείγματος,διορθωμένο ως προς την υγροσκοπική υγρασία.τα 26

27 συγκρατούμενα στο κόσκινο Νο 10 και στα μεγαλύτερα κόσκινα θα πρέπει να εκφράζονται σαν ποσοστά του διορθωμένου αυτού βάρους. Ποσοστό εδάφους στο αιώρημα Οι ενδείξεις του υδρομέτρου που διαβάζονται σε θερμοκρασία διάφορη των 20 C διορθώνονται με την κατάλληλη σύνθετη διόρθωση από έναν από τους αντίστοιχους πίνακες που συνοδεύουν τις προδιαγραφές της βιβλιογραφίας.οι πίνακες αυτοί παρέχουν αντίστοιχα τις σύνθετες διορθώσεις για τα υδρόμετρα 151 Η και 152 Η,που εφαρμόζονται για τους διάφορους παράγοντες διασποράς,για τις αποκλίσεις της θερμοκρασίας από τους 20 C και για το ύψος του μηνίσκου επάνω στο στέλεχος του υδρόμετρου. Το ποσοστό % του εδάφους που βρίσκεται σε μορφή αιωρήματος και παρέχεται από τις διάφορες διορθωμένες αναγνώσεις του υδρομέτρου,εξαρτάται από την ποσότητα και από το ειδικό βάρος του εδάφους που βρίσκεται σε διασπορά.το ποσοστό του εδάφους που παραμένει σαν αιώρημα υπολογίζεται από τους τύπους : Για υδρόμετρο 152 Η : P= R x a x 100 W Για υδρόμετρο 151 Η : P= 1606 x (R-1) x a x 100 W Όπου : P = ποσοστό % του αρχικού δείγματος εδάφους,που αναμείχθηκε και παραμένει σαν αιώρημα. R = διορθωμένη ένδειξη του υδρομέτρου. W = βάρος σε gr. του αρχικού δείγματος του εδάφους ελαττωμένο κατά την υγροσκοπική του υγρασία, και a = σταθερά που εξαρτάται από την πυκνότητα του αιωρήματος. Οι τιμές a δίνονται στον πιο κάτω Πίνακα 4.2. με ακρίβεια εκατοστού. 27

28 ΕΙΔΙΚΟ ΒΑΡΟΣ ΣΤΑΘΕΡΑ a 2,95 0,94 2,90 0,95 2,85 0,96 2,80 0,97 2,75 0,98 2,70 0,99 2,65 1,00 2,60 1,01 2,55 2,50 1,02 1,03 2,45 1,05 Πίνακας 4.2 Τιμές του a για διάφορα ειδικά βάρη. Για τις τρέχουσες μετρήσεις έχουμε ικανοποιητική ακρίβεια διαλέγοντας τη σταθερά a για το ειδικό βάρος το πλησιέστερο προς το ειδικό βάρος του προς εξέταση δείγματος. Για την μετατροπή των % ποσοστών του <<εν αιωρήσει>> εδάφους σε ποσοστό % του ολικού προς εξέταση δείγματος,που περιλαμβάνει και το συγκροτούμενο στο κόσκινο Νο 10 κλάσμα,το ποσοστό του αρχικού δείγματος που παραμένει σε μορφή αιωρήματος πολλαπλασιάζεται επί την έκφραση : 100-ποσοστό % συγκρατούμενο επί του κοσκίνου Νο Διάμετρος των Κόκκων εδάφους που βρίσκεται σε μορφή Αιωρήματος 28

29 Η μέγιστη διάμετρος d των κόκκων που βρίσκονται σε αιώρημα που αντιστοιχεί σε κάποιο (%) ποσοστό παρεχόμενο από αναγνώσεις του υδρομέτρου,υπολογίζεται με την εφαρμογή του νόμου του Stokes : Σύμφωνα προς το νόμο του Stokes έχουμε: d= όπου : d = η μέγιστη διάμετρος mm n = συντελεστής ιξώδους,σε poises,του μέσου διασποράς (στην περίπτωση αυτή του νερού ).Μεταβλητός ανάλογα με τη θερμοκρασία του αιωρήματος. L = απόσταση σε cm, που διατρέχουν κατά την καθίζηση του οι κόκκοι του εδάφους σε ορισμένη χρονική περίοδο Τ = χρόνος σε min περιόδου καθιζήσεως G= ειδικό βάρος των κόκκων του εδάφους και G1= ειδικό βάρος του μέσου διασποράς (για το νερό κατά προσέγγιση ~1). Οι μέγιστες διάμετροι κόκκων στο αιώρημα κάτω από δεδομένες συνθήκες,που αντιστοιχούν σε καθορισμένες περιόδους καθιζήσεων,δίνονται στον πίνακα 4.3.Οι διάμετροι αυτές διορθώνονται για τις συνθήκες της δοκιμής με τη χρησιμοποίηση των κατάλληλων συντελεστών διορθώσεως όπως εξηγείται πιο κάτω : ΧΡΟΝΟΣ(min) ΜΕΓΙΣΤΗ ΔΙΑΜΕΤΡΟΣ ΚΟΚΚΟΥ(mm) 2 0, , , , , , ,0015 Πίνακας 4.3. Μέγιστη διάμετρος κόκκων σε αιώρημα και κάτω από τις δεδομένες συνθήκες. 29

30 Οι διάμετροι των κόκκων που δίνονται στον παραπάνω πίνακα(4.3) υπολογίσθηκαν σύμφωνα με τις πιο κάτω παραδοχές : L= η απόσταση που διατρέχουν οι κόκκοι είναι σταθερή και ίση προς 17,5 cm n= ο συντελεστής ιξώδους είναι ίσως προς τον του νερού στους 20 C δηλαδή 0,01005 Poises G= το ειδικό βάρος του εδάφους είναι σταθερό και ίσο προς 2,65. Οι διάμετροι των κόκκων διορθώνονται για συνθήκες διάφορες των παραδοχών σύμφωνα με τον τύπο : όπου: d=d`xklxkgxkn d=διορθωμένη διάμετρος κόκκων σε mm d`=διάμετρος κόκκων λαμβανόμενη από τον πίνακα 4.3 ΚL,KG,Kn= συντελεστές διορθώσεως επι των ενδείξεων που διαβάζονται στα πρότυπα,κατά Α.Α.S.H.O.,υδρόμετρα 151H και 152 H,οι οποίοι χρησιμοποιούνται για την αναγωγή σε ενδείξεις μέσα σε απεσταγμένο νερό θερμοκρασίας 20 C.Οι συντελεστές ΚG και Κn είναι ανεξάρτητοι από το σχήμα και τη θέση του υδρομέτρου ο συντελεστής ΚL εξαρτάται από το υδρόμετρο. Αποτελέσματα μετρήσεων Κατά την κοκκομετρική ανάλυση του υλικού που πλύθηκε στο κόσκινο Νο 200, τα ποσοστά % του δείγματος που συγκρατούνται πάνω σε κάθε κόσκινο,υπολογίζονται δια διαιρέσεως του βάρους αυτών με το βάρος του εδάφους που υποβλήθηκε σε διασπορά και έχει ξηρανθεί σε κλίβανο και πολ/σμου επί 100.Τα ποσοστά επί του συνολικού δείγματος δοκιμής που περιλαμβάνει και το συγκροτούμενο στο κόσκινο Νο 10 κλάσμα υπολογίζονται δια πολ/σμού των πιο πάνω τιμών επί την έκφραση : 30

31 Παρουσίαση Αποτελεσμάτων Δίνεται κοκκομετρική καμπύλη σε ημιλογαριθμικό κοκκομετρικό διάγραμμα στο οποίο πρέπει να φαίνονται οι θέσεις μετρήσεως με ευκρινή σημεία.το κοκκομετρικό διάγραμμα θα πρέπει να καλύπτει την περιοχή από το κόσκινο Νο 10 μέχρι τη διάμετρο 1μm Προσδιορισμός Ορίου Υδαρότητας Εισαγωγή Το όριο υδαρότητας εδάφους αντιστοιχεί εξ ορισμού στην υγρασία στην οποία το έδαφος μεταβαίνει από την πλαστική στην υδαρή κατάσταση,όπως αυτή προσδιορίζεται από τη δοκιμή του ορίου υδαρότητας. Εργαστηριακός εξοπλισμός Κάψα από πορσελάνη διαμέτρου περίπου 120 mm Σπαθίδα ή μικρό μαχαίρι με λεπίδα μήκους περίπου 80 mm και πλάτους 20 mm. Συσκευή ορίου Υδαρότητας (Συσκευή Casagrande).Μηχανική συσκευή που συνίσταται από ένα ορειχάλκινο κύπελλο και μια βάση που είναι κατασκευασμένη σύμφωνα με το σχέδιο και τις διαστάσεις που ορίζονται από τις προδιαγραφές που παρουσιάζονται στο Φ.Ε.Κ 955/ Β (Προδιαγραφές Ε ) Όργανο χαράξεως συνδιασμένο με μετρητή στο πίσω μέρος σύμφωνα με τις διαστάσεις που ορίζονται από τις προδιαγραφές που παρουσιάζονται στο Φ.Ε.Κ. 955/ Β (Προδιαγραφές Ε ) Υποδοχείς γυάλινοι που παρεμποδίζουν την απώλεια υγρασίας κατά τη ζύγιση. Ζυγός με ευαισθησία 0,01gr. Προκαταρκτικές Εργασίες Παίρνουμε δείγμα βάρους 100gr.απο το κλάσμα του υλικού,που έχει καλά αναμειχθεί και διέρχεται από το κόσκινο Νο 40.Η συσκευή του ορίου Υδαρότητας, πρέπει να επιθεωρείται για να διαπιστωθεί η καλή κατάσταση λειτουργίας ότι δεν έχει επέλθει φθορά στον πείρο που συγκρατεί το κύπελλο,ότι είναι σφιγμένοι οι κοχλίες συνδέσεως του κυπέλλου και ότι δεν έχει χαραχθεί το κύπελλο λόγω χρήσεως. Με τον μετρητή που υπάρχει στο πίσω μέρος του οργάνου χαράξεως ρυθμίζουμε το ύψος στο οποίο θα ανυψώνεται το κύπελλο έτσι ώστε το σημείο του κυπέλλου που 31

32 έρχεται σε επαφή με την βάση.στη συνέχεια σταθεροποιούμε την πλάκα ρυθμίσεως σφίγγοντας τους κοχλίες.με τον μετρητή ακόμη στη θέση ελέγχουμε τη ρύθμιση περιστρέφοντας τον στρόφαλο μερικές φορές.εάν η ρύθμιση είναι καλή θα ακούγεται ένας ελαφρύς ήχος,όταν η προεξοχή του στροφάλου εφάπτεται της προεξοχής του κυπέλλου.εάν το κύπελλο ανυψώνεται ή δεν ακούγεται ο ελαφρύς ήχος πρέπει να γίνει ξανά η ρύθμιση. Εικόνα 24:Συσκεύη Casagrande-Συσκευή Ορίου Υδαρότητας Τρόπος εργασίας Τοποθετούμε το δείγμα εδάφους μέσα σε μία κάψα και ρίχνουμε cm³ απεσταγμένου νερού.ανακατεύουμε πάρα πολύ καλά με την σπαθίδα(σπάτουλα) μέχρις ότου κατανεμηθεί ομοιόμορφα το νερό στο δείγμα.παραπάνω προσθήκη νερού γίνεται σε ποσότητα 1-3 cm³ και επακολουθεί η ανάμειξη ως ανωτέρω,πριν προστεθεί,αν χρειαστεί,άλλη ποσότητα νερού. Κατόπιν το δείγμα τοποθετείται στον υγραντήρα επί 30 min για ωρίμανση.στη συνέχεια παίρνουμε μέρος της ομοιόμορφης πηκτής μάζας και την τοποθετούμε στο κύπελλο της συσκευής και στο μέρος πάνω από το σημείο που ακουμπά το κύπελλο στη βάση της συσκευής. Απλώνεται το υλικό με τη βοήθεια της σπαθίδας(σπάτουλα) καταβάλλοντας προσπάθεια να μην εγκλείσουμε φυσαλίδες μέσα στο δείγμα.μετά την ισοπέδωση το μεγαλύτερο βάθος του δείγματος πρέπει να είναι 1 cm.το επιπλέον έδαφος απομακρύνεται.το εντός του κυπέλλου έδαφος διαιρείται με μια σταθερή διαδρομή του οργάνου χαράξεως κατά μήκος της διαμέτρου που διέρχεται από το μέσο του στηρίγματος του κυπέλλου,έτσι ώστε να σχηματιστεί καθαρή και απότομη χαραγή καταλλήλων διαστάσεων. Προς αποφυγή δημιουργίας σχισμών επί των πλευρών της χαραγής ή ολισθήσεως του εδάφους,επιτρέπονται μέχρι έξι(6) τέτοιοι χειρισμοί.το βάθος της χαραγής πρέπει να αυξηθεί με κάθε χειρισμό,στο τέλος δε πρέπει να φαίνεται ο πυθμένας του κυπέλλου. Με περιστροφή του στροφάλου με ταχύτητα δύο στροφών το δευτερόλεπτο,ανυψώνει και πέφτει το κύπελλο με το παρασκεύασμα μέχρις ότου οι δύο πλευρές του δείγματος ενωθούν στον πυθμένα της χαραγής και σε 32

33 μήκος 12,7 χιλιοστά περίπου.αναγράφεται ο αριθμός των κτύπων που χρειάστηκαν για να κλείσει έτσι η χαραγή.όταν περιστρέφεται ο στρόφαλος η συσκευή πρέπει να κρατιέται με το άλλο χέρι. Τμήμα εδάφους ίσο περίπου με το πλάτος της σπαθίδας εκτεινόμενο από άκρο σε άκρο του πλακούντα του εδάφους,κάθετα προς τη χαραγή που ενώθηκε το έδαφος, τοποθετείται σε κατάλληλο γυάλινο υποδοχέα ζυγίζεται και ξηραίνεται μέχρι σταθερού βάρους σε κλίβανο θερμοκρασίας 110 C και ζυγίζεται πάλι.καταγράφεται το ξηρό βάρος ως επίσης και το νερό που έχασε κατά την ξήρανση. Η πιο πάνω διαδικασία επαναλαμβάνεται σε δυο τουλάχιστον επιπλέον τμήματα του δείγματος, στα οποία έχει προστεθεί αρκετό νερό για να γίνει το δείγμα περισσότερο ρευστό. Ο σκοπός της διαδικασίας αυτής είναι η επίτευξη δειγμάτων τέτοιας συστάσεως ώστε να γίνεται τουλάχιστον ένας προσδιορισμός σε κάθε μια από τις ακόλουθες τρεις περιοχές κτύπων:25-35,20-30, Τήρηση στοιχείων Στη συνέχεια επί λογαριθμικού διαγράμματος σχηματίζεται η καμπύλη ροής,που παριστά τη σχέση μεταξύ περιεχόμενης υγρασίας και αντίστοιχου αριθμού κτύπων, με τα ποσοστά υγρασίας σαν τετμημένες στη γραμμική κλίμακα και των αριθμών κτύπων ως τεταγμένες,στην λογαριθμική κλίμακα.η καμπύλη ροής θα σχεδιάζεται ως ευθεία γραμμή όσο το δυνατόν πλησιέστερα προς τα τρία αποτυπωθέντα σημεία. Το ποσοστό υγρασίας που αντιστοιχεί στην καμπύλη ροής με την τεταγμένη των 25 κτύπων περιλαμβάνεται σαν όριο υδαρότητας. Παρουσίαση αποτελεσμάτων Το όριο υδαρότητας αναφέρεται σε ακέραιες μονάδες (στρογγυλεμένο στον πλησιέστερο ακέραιο αριθμό).για υλικά με δείκτη πλαστικότητας μικρότερο του 10 το όριο υδαρότητας εκφράζεται με ακρίβεια 0, Προσδιορισμός του Ορίου πλαστικότητας και του Δείκτη Πλαστικότητας Εισαγωγή Το όριο πλαστικότητας του εδάφους αντιστοιχεί,εξ ορισμού, στο χαμηλότερο ποσοστό υγρασίας στο οποίο το έδαφος μεταβαίνει από την πλαστική στην ημιστερεή κατάσταση και μπορεί να κυλινδρωθεί σε ραβδίσκο διαμέτρου 3mm χωρίς ο ραβδίσκος να θραύεται. Εξοπλισμός 33

34 Ο απαραίτητος εργαστηριακός εξοπλισμός αποτελείται από : Κάψα από πορσελάνη διαμέτρου περίπου 120mm Σπαθίδα ή σπάτουλα με λεπίδα μήκους 80mm περίπου και πλάτος 20 mm περίπου Επιφάνεια για την κυλίνδρωση :Γυάλινη πλάκα σμυριδωμένη ή με κομμάτι ομαλού και αστίλβωτου χαρτιού για κυλίνδρωση του δείγματος. Υποδοχείς.Κατάλληλοι υποδοχείς ώστε να προσαρμόζονται ύαλοι ωρολογίου για την πρόληψη απώλειας υγρασίας κατά τη διάρκεια της ζυγίσεως. Κλίβανος θερμοκρασίας 110 C. Ζυγός ευαισθησίας 0,001gr. Τρόπος εργασίας Λαμβάνεται ποσότητα εδάφους περίπου 20 gr. από μέρος του υλικού που έχει αναμειχθεί καλά,του διερχόμενου από το κόσκινο Νο 40(425 μικρά).τοποθετείται το έδαφος,που έχει ξηρανθεί στον αέρα,μέσα σε κάψα από πορσελάνη και αναμειγνύεται καλά με απεσταγμένο νερό μέχρι που η μάζα καταστεί αρκετά πλαστική ώστε να μορφώνεται εύκολα σε βώλο.σαν δείγμα δοκιμής λαμβάνεται μέρος του βώλου αυτού βάρους 8 gr περίπου. Συμπιέζεται και μορφώνεται το δείγμα δοκιμής 8 gr σε μάζα ελλειψοειδούς σχήματος.η μάζα αυτή κυλινδρώνεται μεταξύ των δακτύλων και της σμυριδωμένης γυάλινης πλάκας ή του κομματιού χαρτιού που βρίσκεται πάνω σε ομαλή οριζόντια επιφάνεια,με την ακριβώς απαιτούμενη πίεση ώστε να κυλινδρωθεί η μάζα σε ραβδίσκο ομοιόμορφης διαμέτρου σε όλο το μήκος του.ο αριθμός κυλινδρώσεως πρέπει να είναι μεταξύ κινήσεων ανά λεπτό, υπολογιζόμενης της κινήσεως σαν μια πλήρη κίνηση του χεριού προς τα εμπρός και προς τα πίσω στη θέση εκκινήσεως.όταν η διάμετρος του ραβδίσκου καταστεί 3mm ο ραβδίσκος θραύεται ξανά σε έξι ή οχτώ τεμάχια.συμπιέζονται τα τεμάχια μαζί μεταξύ των αντιχείρων και των δακτύλων των δυο χεριών προς ομοιόμορφη μάζα, χονδρικά ελλειψοειδούς σχήματος και επαναλαμβάνεται η κυλίνδρωση. Η εναλλαγή συνεχίζεται με κυλίνδρωση σε ραβδίσκο διαμέτρου 3mm,με συλλογή(συνένωση).με αναζύμωση και επανακυλίνδρωση,μέχρι που ο ραβδίσκος θρυμματιστεί με την απαιτούμενη για την κυλίνδρωση πίεση και το έδαφος δεν μπορεί πλέον να κυλινδρωθεί σε ραβδίσκο.ο θρυμματισμός μπορεί να επέλθει όταν ο ραβδίσκος έχει διάμετρο μεγαλύτερη από 3mm.Αυτό πρέπει να θεωρηθεί ικανοποιητικό σημείο περατώσεως,με τον όρο ότι το έδαφος κυλινδρώθηκε προηγουμένως σε ραβδίσκο διαμέτρου 3mm.Συγκεντρώνονται μαζί τα μέρη του θραυσθέντος εδάφους και τοποθετούνται μέσα σε κατάλληλο προζυγισμένο υποδοχέα.ο υποδοχέα με το έδαφος ζυγίζεται και καταγράφεται το βάρος.το έδαφος που είναι μέσα στον υποδοχέα ξηραίνεται σε κλίβανο μέχρι σταθερού βάρους σε θερμοκρασία 110 C και ζυγίζεται.το βάρος αυτό καταγράφεται.η απώλεια βάρους 34

35 αναφέρεται στο βάρος ύδατος.ο προσδιορισμός του ορίου υδαρότητας προκύπτει σαν ο μέσος όρος των τριών (3) δοκιμών. Εικόνα 25: Ξήρανση της μάζας σε μορφή κυλίνδρου ομοιόμορφης διαμέτρου για τον προσδιορισμό του Ορίου Πλαστικότητας Παρουσίαση Αποτελεσμάτων Το όριο πλαστικότητας υπολογίζεται σαν το ποσοστό επί τοις εκατό(%) του νερού κατά βάρος,που περιέχεται στους ραβδίσκους των 3mm που ξηράνθηκαν στον κλίβανο μέχρις του ξηρού βάρους,ως εξής: Όριο Πλαστικότητας = Χ 100 Ο δείκτης πλαστικότητας (PI) εδάφους υπολογίζεται σαν η διαφορά μεταξύ του ορίου υδαρότητας και του ορίου πλαστικότητας ως εξής: ΔΕΙΚΤΗΣ ΠΛΑΣΤΙΚΟΤΗΤΑΣ =ΟΡΙΟ ΥΔΑΡΟΤΗΤΑΣ ΟΡΙΟ ΠΛΑΣΤΙΚΟΤΗΤΑΣ Η διαφορά που αναγράφεται από τον υπολογισμό αναφέρεται ως δείκτης πλαστικότητας, με εξαίρεση τις εξής περιπτώσεις: Όταν το όριο υδαρότητας ή το όριο πλαστικότητας δεν μπορούν να προσδιοριστούν,αναφέρεται ο δείκτης πλαστικότητας σαν ΝΡ (ως μη πλαστικό). Όταν το έδαφος είναι εξαιρετικά αμμώδες,η δοκιμή για το όριο πλαστικότητας πρέπει να εκτελείται πριν από το όριο υδαρότητας.αν το όριο πλαστικότητας δεν μπορεί να προσδιοριστεί αναφέρονται και το όριο πλαστικότητας και το όριο υδαρότητας σαν ΝΡ(μη πλαστικό). 35

36 Όταν το όριο πλαστικότητας είναι ίσο ή μεγαλύτερο από το όριο υδαρότητας, αναφέρεται ο δείκτης πλαστικότητας σαν ΝΡ. Το όριο πλαστικότητας και ο δείκτης πλαστικότητας εκφράζονται στρογγυλωμένοι στον πλησιέστερο ακέραιο αριθμό.για υλικά με δείκτη πλαστικότητας μικρότερο του 10 εκφράζονται με ακρίβεια 0,1. Ο δείκτης υδαρότητας (LI) υπολογίζεται από τη σχέση: Δείκτης Υδαρότητας = Ενώ αντίστοιχα,για την περίπτωση μη πλαστικού εδάφους (ΝΡ) ο δείκτης υδαρότητας δεν υπολογίζεται.ο δείκτης αυτός εκφράζει τη σχέση του ποσοστού υγρασίας (w) ενός εδάφους ως προς το όριο υδαρότητάς του και επιτρέπει την εκτίμηση,ανάλογα με τη φυσική περιεχόμενη υγρασία του αν το έδαφος δεν συμπεριφερθεί ως πλαστικό,ψαθυρό ή ακόμα και ως παχύρευστο υγρό.γενικά τιμές του LI που κυμαίνονται από 0 έως 1 αντιστοιχούν στην πλάστιμη περιοχή,τιμές LI>1 αντιστοιχούν στην υδαρή κατάσταση και τιμές LI<0 αντιστοιχούν στην ημιστερεή ή την στερεή κατάσταση. Ο δείκτης συνεκτικότητας (Ιc) υπολογίζεται από τη σχέση : Δείκτης Συνεκτικότητας = Ενώ αντίστοιχα και στην περίπτωση αυτή όταν το έδαφος είναι μη πλαστικό ο δείκτης συνεκτικότητας δεν υπολογίζεται. Γενικά ισχύει ότι ο δείκτης συνεκτικότητας δείχνει μια εικόνα για την διατμητική αντοχή του εδάφους,καθώς όσο αυξάνεται τόσο το συγκεκριμένο έδαφος αυξάνει τις αντοχές του σε διατμητικές τάσεις. 36