4. ΤΕΧΝΙΚΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ

Transcript

1 Κεφάλαιο 4: Τεχνική συµπεριφορά πετρωµάτων ΤΕΧΝΙΚΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ 4.1 ΓΕΝΙΚΑ Στα επόµενα γίνεται παρουσίαση της τεχνικής συµπεριφοράς των πετρωµάτων, που συνήθως αναπτύσσονται στον Ελλαδικό χώρο, από πετρογραφική κυρίως άποψη. Η συµπεριφορά τους ελέγχεται από τη φύση των πετρωµάτων, την αποσάθρωση που παρουσιάζουν κλπ. Όµως η τελική τους συµπεριφορά εξαρτάται και από τη χωρική τους έκταση και τη γεωµετρία τους. Τα πετρώµατα διακρίνονται, ανάλογα µε τον τρόπο προέλευσής τους, σε τρεις µεγάλες κατηγορίες: τα πυριγενή, τα ιζηµατογενή και τα µεταµορφωµένα. 4.2 ΠΥΡΙΓΕΝΗ ΠΕΤΡΩΜΑΤΑ Τα πετρώµατα αυτά σχηµατίζονται από τη στερεοποίηση του µάγµατος που αν συµβεί κάτω από την επιφάνεια της γης δηµιουργεί τα πλουτωνικά πετρώµατα, ενώ αν εκχυθεί στην επιφάνεια του εδάφους, µέσω των ηφαιστείων, τότε δηµιουργεί ηφαιστειακά πετρώµατα (εικόνα 4.1). Εικόνα 4.1: Πυριγενή πετρώµατα

2 Κεφάλαιο 4: Τεχνική συµπεριφορά πετρωµάτων ΠΛΟΥΤΩΝΙΚΑ ΠΕΤΡΩΜΑΤΑ ΓΡΑΝΙΤΙΚΑ ΠΕΤΡΩΜΑΤΑ (ΟΞΙΝΑ) Πρόκειται για γρανίτες και γρανοδιορίτες που έχουν παρόµοια ορυκτολογική σύσταση και ιστό (χαλαζίας, άστριοι, µαρµαρυγίας, κεροστίλβη). Ο τυπικός γρανίτης αποτελείται από άστριους, χαλαζία και µαρµαρυγία σε αναλογία 8:4:1. Ο µαρµαρυγίας είναι συνήθως βιοτίτης και σπανιότερα µοσχοβίτης. Το φαινόµενο βάρος του γρανίτη κυµαίνεται γύρω στα 26ΚΝ/m 3 και η αντοχή σε µονοαξονική θλίψη από 120 έως 250 ΜΡα, εξαρτώµενη κυρίως από το µέγεθος των κρυστάλλων του και το βαθµό εξαλλοίωσής του και διαρρήξεώς του. Οι γρανίτες αποσαθρώνονται εύκολα, ειδικά αν περιέχουν βιοτίτη, µε τελικό στάδιο τη δηµιουργία χαλαζιακής άµµου (αρένα), λόγω της παρουσίας αστρίου που µετατρέπεται κυρίως σε καολίνη, ενώ ο χαλαζίας παραµένει αναλλοίωτος. Ο µαύρος µαρµαρυγίας (βιοτίτης) αποσαθρώνεται προς άργιλο, αλλά ο λευκός µαρµαρυγίας (µοσχοβίτης) δεν αλλοιώνεται, ενώ και η κεροστίλβη αποσαθρώνεται αρκετά δύσκολα. Επιπλέον χαρακτηριστικό τους είναι η κατάτµησή τους σε τρεις επιφάνειες διαχωρισµού περίπου ορθογώνιες µεταξύ τους που πληθαίνουν από τον τεκτονισµό που υφίσταται το πέτρωµα και που κοντά στην επιφάνεια είναι αρκετά ανοικτές διευκολύνοντας τη γρήγορη αποσάθρωση του πετρώµατος. Έτσι τα γρανιτικά τεµάχη αποχωρίζονται, προοδευτικά αποκτούν σφαιρική µορφή και «κολυµπούν» µέσα σε αρένες για να καταλήξουν και αυτά σε γρανιτικά εδάφη (σχήµα 4.1).

3 Κεφάλαιο 4: Τεχνική συµπεριφορά πετρωµάτων 4.3 Αποσαθρωµένο πέτρωµα Υγιές υπόβαθρο Σχήµα 4.1 Ο γρανίτης, όταν είναι υγιής, είναι πέτρωµα πολύ υψηλών αντοχών που παρουσιάζει πλήρως ελαστική συµπεριφορά µε ψαθυρή θραύση. Αντιθέτως η αντοχή του µειώνεται όσο πιο αποσαθρωµένο εµφανίζεται. Η γεωµετρία του αποσαθρωµένου τµήµατος πρέπει να ερευνάται προσεκτικά γιατί πολλές φορές δεν παρουσιάζεται παράλληλα προς την επιφάνεια του εδάφους και ένας τρόπος για να διαπιστωθεί η κατανοµή του µε το βάθος είναι µε χρήση γεωφυσικών µεθόδων. Στην Ελλάδα απαντάται στη Μύκονο, Τήνο, ήλο, Σέριφο, Νάξο, Ικαρία, Πάρο, Καβάλα, Ξάνθη κ.α. Ο γρανοδιορίτης αποτελείται από τα ίδια ορυκτά µε το γρανίτη, αλλά περιέχει περισσότερα πλαγιόκλαστα. Σχετικά µε τα τεχνικά του χαρακτηριστικά παρουσιάζει την ίδια συµπεριφορά µε το γρανίτη ΒΑΣΙΚΑ ΥΠΕΡΒΑΣΙΚΑ ΠΛΟΥΤΩΝΙΚΑ ΠΕΤΡΩΜΑΤΑ Στην οικογένεια αυτή ανήκουν οι γάββροι, οι περιδοτίτες, ο βασάλτης και ο διαβάσης, ενώ συχνά εµφανίζονται ως ένα σύστηµα πετρωµάτων γνωστό και ως οφιόλιθος. Οι οφιόλιθοι είναι εκχύσεις µάγµατος µέσα σε γεωσύγκλινο και συνήθως εµπλέκονται µε τους ιζηµατογενείς σχηµατισµούς που αποτίθενται µέσα

4 Κεφάλαιο 4: Τεχνική συµπεριφορά πετρωµάτων 4.4 σε αυτό. Όταν είναι υγιή είναι πολύ υψηλών αντοχών και κατάλληλα για τη θεµελίωση οποιουδήποτε τεχνικού έργου. Η ορυκτολογική τους σύσταση (άστριοι στους γάββρους, ολιβίνης στους περιδοτίτες) επιτρέπει την αποσάθρωση η οποία µπορεί να προχωρήσει και σε µεγαλύτερα βάθη λόγω της απουσίας του χαλαζία, αλλά και λόγω της εντονότερης ρωγµάτωσης. Η έντονη ρωγµάτωση βοηθά στην κατείσδυση του νερού σε βάθος µε συνέπεια να δηµιουργούνται υπόγεια αποθέµατα νερού κατάλληλα προς εκµετάλλευση, όχι όµως ίδιου δυναµικού µε αυτό των ασβεστιτικών πετρωµάτων. Συνεπώς ο περιδοτίτης µετατρέπεται σε σερπεντινίτη χωρίς σαφή όρια µεταξύ υγιούς και αποσαθρωµένου τµήµατος. Ο σερπεντινίτης παρουσιάζει µικρή αντοχή σε διάτµηση, έχει σαπωνοειδή υφή και είναι εύθραυστος, ενώ στην περίπτωση διάνοιξης σήραγγας µέσα στη µάζα του µπορεί να παρουσιάσει διογκώσεις και για το λόγο αυτό χρειάζεται συνεχή και βαριά υποστήριξη. Ο γάββρος όταν είναι σε υγιή κατάσταση είναι πέτρωµα πολύ υψηλών αντοχών, αλλά µε την εµφάνιση αλλοιώσεων στους αστρίους που αποτελούν συστατικό τους, χάνει την αντοχή του. Επιπλέον επειδή είναι σκληρό πέτρωµα, ρωγµατώνεται εύκολα και δηµιουργείται στη µάζα του σηµαντικό δευτερογενές πορώδες που επιτρέπει υπόγεια κυκλοφορία νερού. Ο βασάλτης έχει υαλώδη µάζα, ενώ ο διαβάσης έχει µικροκρυσταλλική. Έχουν γκρίζο ή µαύρο χρώµα και είναι πολύ σκληρά πετρώµατα που εξαλλοιώνονται δύσκολα, άρα εµφανίζουν αντοχή στην αποσάθρωση. Η εκσκαφή τους γίνεται κυρίως µε χρήση εκρηκτικών ΗΦΑΙΣΤΕΙΑΚΑ ΠΕΤΡΩΜΑΤΑ Στην κατηγορία αυτή ανήκουν η λάβα, ο ρυόλιθος, ο τραχείτης, ο ανδεσίτης, οι ηφαιστειακοί τόφφοι κλπ. Συνήθως τα πετρώµατα αυτά προέρχονται από έκχυση λάβας πάνω σε πετρώµατα που βρίσκονται στην επιφάνεια της γης και πολλές φορές διακόπτουν την κατά βάθος ανάπτυξη ιζηµατογενούς σειράς πετρωµάτων. Γενικά είναι σκληρά πετρώµατα κατάλληλα για θεµελιώσεις τεχνικών έργων, αλλά παρουσιάζουν πρωτογενή κενά που οφείλονται στη διαδικασία ψύξης της λάβας καθώς έρχεται σε επαφή µε την ατµόσφαιρα, τα οποία δεν είναι απαραίτητο να

5 Κεφάλαιο 4: Τεχνική συµπεριφορά πετρωµάτων 4.5 επικοινωνούν µεταξύ τους. Η ύπαρξη των κενών αυτών µπορεί να οδηγήσει σε διαφορικές καθιζήσεις, ενώ γενικά καθιζήσεις αναµένονται και όταν χαλαρά ηφαιστειακά πετρώµατα (τόφφοι) διακόπτουν ιζηµατογενή σειρά. Η χρήση τσιµεντενέσεων στα υλικά αυτά προκειµένου να στεγανοποιηθούν δε συναντά ιδιαίτερες δυσκολίες. Ο µοντµοριλλονίτης που είναι προϊόν αποσάθρωσης τόφφων είναι το χειρότερης συµπεριφοράς αργιλικό υλικό καθώς µπορεί να παρουσιάσει φαινόµενα διόγκωσης µε ταυτόχρονη παρουσία νερού. Ο ρυόλιθος έχει την ίδια χηµική σύσταση µε το γρανίτη, αλλά παρουσιάζει πορφυριτικό ιστό. Ποικιλίες του είναι ο οψιδιανός που έχει υαλώδη ιστό, ο περλίτης και η κίσηρη (ελαφρόπετρα), η οποία εµφανίζει κυψελώδη δοµή λόγω της διαφυγής αερίων από το µάγµα. Η κίσηρη έχει µεγάλη θερµοµονωτική και ηχοµονωτική ικανότητα, όπως και ο διογκωµένος περλίτης που θερµαινόµενος στους C, αποβάλλει το νερό που περιέχει. Ο τραχείτης έχει χαρακτηριστικό πορφυριτικό ιστό και µεγάλους φαινοκρυστάλλους αστρίων, που είναι ευπρόσβλητοι από την αποσάθρωση µε συνέπεια τα πτωχά µηχανικά χαρακτηριστικά του. Ο ανδεσίτης είναι σκοτεινόχρωµο πέτρωµα µε πορφυριτικό ιστό, που παρουσιάζει ιδιαίτερη αντοχή στην αποσάθρωση. Χρησιµοποιείται ως αδρανές για κατασκευή αντιολισθητικών ταπήτων σε έργα οδοποιίας. 4.3 ΙΖΗΜΑΤΟΓΕΝΗ ΠΕΤΡΩΜΑΤΑ Τα πετρώµατα αυτά σχηµατίσθηκαν σε βαθιές ωκεάνιες λεκάνες ως προϊόντα αποσάθρωσης παλαιότερων γεωλογικά πετρωµάτων (σχήµα 4.2). Η µεταφορά και η απόθεση γίνεται είτε µε µορφή αιώρησης (κλαστικά ιζήµατα), είτε µε µορφή διάλυσης (χηµικά ιζήµατα). Τα κλαστικά πετρώµατα είναι ανάλογα του µέγεθους του συνθετικού τους κόκκου (κροκαλοπαγή, λατυποπαγή, ψαµµίτες, ιλυόλιθοι, αργιλικοί σχιστόλιθοι), (πίνακας 4.1).

6 Κεφάλαιο 4: Τεχνική συµπεριφορά πετρωµάτων 4.6 Όνοµα Μέγεθος κόκκου (mm) Ογκόλιθος > 200 Κροκάλες, λατύπες Χαλίκια 2 60 Άµµος Ιλύς Άργιλος < Πίνακας 4.1 Τα χηµικά ιζηµατογενή πετρώµατα είναι κυρίως οι ασβεστόλιθοι (προέρχονται από ασβεστίτη CaCO 3 ), οι δολοµίτες (προέρχονται από CaCO 3 MgCO 3 ), οι κερατόλιθοι και οι εβαπορίτες (ορυκτό αλάτι, γύψος, ανυδρίτης). Επιπλέον βιογενή πετρώµατα που δηµιουργήθηκαν από συσσώρευση οργανικής ύλης (τύρφη, λιγνίτης, βιογενής ασβεστόλιθος) ανήκουν στα ιζηµατογενή πετρώµατα. Φερτά υλικά Μεταφορά Απόθεση Σχήµα 4.2 Τα ιζηµατογενή πετρώµατα αναπτύσσονται στο χώρο οριζόντια, σε στρώσεις, και οι διάφορες τεκτονικές δράσεις τα αναδύουν µε τη µορφή κεκλιµένων στρωµάτων. Οι στρώσεις µπορεί να διαχωρίζουν το πέτρωµα σε λεπτά (πάχους cm), µέσου πάχους (µερικά m) και τέλος παχιά (πολλά m). Αν δε διακρίνεται στρώση τότε ονοµάζονται άστρωτα. Σχετικά µε την τεχνική τους συµπεριφορά,

7 Κεφάλαιο 4: Τεχνική συµπεριφορά πετρωµάτων 4.7 επειδή η στρώση είναι επίπεδο αδυναµίας, το λεπτοπλακώδες στρώµα παρουσιάζει τις χαµηλότερες αντοχές. Επιπλέον ανάλογα µε τη γωνία που σχηµατίζει το φορτίο ενός τεχνικού έργου µε το επίπεδο της στρώσης θα παρουσιάζει υψηλότερη ή χαµηλότερη αντοχή το πέτρωµα Γενικά τα ιζηµατογενή πετρώµατα αποσαθρώνονται λιγότερο έντονα από τα πυριγενή πετρώµατα. Όµως ενδέχεται να εµφανίσουν: Φαινόµενα διάλυσης του συνδετικού υλικού µεταξύ των κόκκων του πετρώµατος (κλαστικά πετρώµατα) Φαινόµενα διόγκωσης λόγω προσρόφησης νερού (π.χ. ανυδρίτης που µετατρέπεται γύψο) Φαινόµενα γενικότερης χαλάρωσης λόγω χαλάρωσης των δεσµών µεταξύ των κόκκων, χωρίς τη διάλυσή τους. Τα ιζηµατογενή πετρώµατα γενικά είναι αδιαπέρατα, εκτός από το επιφανειακό τους τµήµα που παρουσιάζεται αποσαθρωµένο. Εξαίρεση αποτελούν τα ανθρακικά πετρώµατα που παρουσιάζουν µεγάλη περατότητα λόγω διάλυσής τους από το νερό (ασβεστόλιθοι, δολοµίτες) καθώς και τα κροκαλοπαγή που παρουσιάζουν συγκόλληση µεταξύ των κροκαλών µε ασβεστιτικό υλικό. Πρέπει όµως να τονισθεί ότι η διάλυση των πετρωµάτων αυτών είναι αργή και δε συντελείται στη διάρκεια ζωής ενός τεχνικού έργου ΚΛΑΣΤΙΚΑ ΙΖΗΜΑΤΟΓΕΝΗ ΠΕΤΡΩΜΑΤΑ Ο αργιλικός σχιστόλιθος παρουσιάζει τη πτωχότερη µηχανική συµπεριφορά και είναι ιδιαίτερα ευαίσθητος στην αποσάθρωση. Τα µηχανικά του χαρακτηριστικά εξαρτώνται από τις µηχανικές ιδιότητες του αργιλικού τους ορυκτού. Παρουσιάζει µεγάλες παραµορφώσεις (καθιζήσεις), όταν επικρατεί το αργιλικό στοιχείο και έχει χαµηλή διατµητική αντοχή σε επίπεδα παράλληλα προς τη στρώση (αστάθεια στις κλιτύες όταν η στρώση έχει περίπου την ίδια τιµή κλίσης ±20 0 ). Οι ψαµµίτες, τα κροκαλοπαγή και τα λατυποπαγή προέρχονται από τη σύνδεση των κόκκων τους (άµµος, κροκάλες και λατύπες αντίστοιχα) µε αργιλικό ή ασβεστιτικό συνδετικό υλικό. Όταν το συνδετικό υλικό είναι άργιλος εµφανίζουν πτωχότερα µηχανικά χαρακτηριστικά. Παρουσιάζουν κενά διαφόρων µεγεθών

8 Κεφάλαιο 4: Τεχνική συµπεριφορά πετρωµάτων 4.8 που βοηθούν την αποσάθρωση, ενώ όταν το συνδετικό υλικό είναι ασβεστιτικό τότε έχουν υψηλές αντοχές, ελάχιστα κενά και µπορούν µε λείανση να χρησιµοποιηθούν ως βιοµηχανικά µάρµαρα. Όµως είναι πιθανή στην περίπτωση αυτή η διάλυση του ασβεστιτικού υλικού από το νερό (εσωτερική διάβρωση), άρα πιθανή ύπαρξη κενών κάτω από τη θεµελίωση ενός τεχνικού έργου. Οι ιλυόλιθοι είναι σχηµατισµοί αδιαπέρατοι από το νερό µε χαµηλή αντοχή. Εξαιτίας της περιεκτικότητάς τους σε ιλύ και των πτωχών µηχανικών χαρακτηριστικών τους εµφανίζουν προβλήµατα αστάθειας σε πρανή και επιπλέον χρειάζονται άµεση υποστήριξη σε σήραγγες ΧΗΜΙΚΑ ΙΖΗΜΑΤΟΓΕΝΗ ΠΕΤΡΩΜΑΤΑ Οι ασβεστόλιθοι προέρχονται από την καθίζηση και τη διαγέννεση ανθρακικού ασβεστίου (CaCO 3 ) και σχηµατίζονται µέσα σε θαλάσσιο περιβάλλον. Η τεχνική τους συµπεριφορά εξαρτάται από τον προσανατολισµό, την πυκνότητα και το εύρος των διακλάσεών τους. Είναι πετρώµατα µε υψηλές αντοχές κατάλληλα για δοµικά έργα. Όµως η συµπεριφορά τους αλλάζει όταν έχουν προσβληθεί από καρστική διάβρωση. Η διαδικασία αυτή είναι η διάλυση του ανθρακικού ασβεστίου από το νερό, που εµφανίζεται στην επιφάνεια του εδάφους µε στρογγυλευµένο ανάγλυφο και µικρά κλειστά βυθίσµατα (δολίνες και πόλγες), ενώ στη µάζα του πετρώµατος εµφανίζονται κενά, ποικίλου εύρους (από mm έως πολλά µέτρα), που ενίοτε είναι πληρωµένα µε αργιλικό υλικό και είναι πιθανό να επικοινωνούν µεταξύ τους. Συνέπεια των παραπάνω είναι το πέτρωµα να παρουσιάζει µεγάλη περατότητα, αλλά και ο υπόγειος υδροφόρος ορίζοντας που δηµιουργείται να µην παρουσιάζει ενιαία στάθµη, όταν οι αγωγοί δεν επικοινωνούν µεταξύ τους. Η ύπαρξη καρστικών κενών δηµιουργεί ιδιαίτερα προβλήµατα τόσο στις θεµελιώσεις τεχνικών έργων, όσο και στη διάνοιξη σηράγγων. Στις σήραγγες είναι σηµαντικό να καθορισθεί αν η διάτρηση γίνεται κάτω από τη στάθµη του υπόγειου υδροφόρου ορίζοντα (ζώνη κορεσµού πετρώµατος), είτε πάνω από αυτή (ζώνη µετάβασης) µε αιφνίδιες παροχές νερού λόγω βροχοπτώσεων στην επιφάνεια του εδάφους και γρήγορη κατείσδυση. Η εκφόρτιση των ασβεστολιθικών όγκων γίνεται από πηγές που βρίσκονται στα

9 Κεφάλαιο 4: Τεχνική συµπεριφορά πετρωµάτων 4.9 χαµηλότερα σηµεία της επαφής τους µε γειτονικά λιγότερο ή καθόλου περατά πετρώµατα. Οι δολοµίτες αποτελούνται από µίγµα ανθρακικών αλάτων ασβεστίου και µαγνησίου (CaCO 3 και MgCO 3 ). Παρουσιάζουν ανάλογη συµπεριφορά µε τους ασβεστόλιθους, όµως η καρστικοποίησή τους είναι λιγότερο έντονη λόγω της ύπαρξης των αλάτων µαγνησίου που διαλύονται δυσκολότερα από το νερό και παραµένει ως άµµος µέσα στις ρωγµές και τους καρστικούς αγωγούς του πετρώµατος. Οι µάργες είναι αργιλοασβεστιτικό πέτρωµα που ανάλογα µε το συστατικό που κυριαρχεί (ασβεστίτης ή άργιλος) παρουσιάζει και την ανάλογη συµπεριφορά. Αν επικρατεί το ασβεστιτικό στοιχείο τότε πρόκειται για µαργαϊκούς ασβεστόλιθους που έχουν χαµηλότερη αντοχή από τους καθαρούς ασβεστόλιθους, αλλά το καρστικό δίκτυο που αναπτύσσεται σε αυτούς είναι συνήθως πολύ περιορισµένο. Αν επικρατεί το αργιλικό στοιχείο τότε πρόκειται για αργιλική µάργα που η συµπεριφορά της πλησιάζει τις στιφρές αργίλους ή τους αργιλικούς σχιστόλιθους και είναι αδιαπέρατος σχηµατισµός. Στις σήραγγες χρειάζεται άµεση υποστήριξη γιατί αποσπώνται αµέσως µικρά πρίσµατα από τη µάζα της. Οι κερατόλιθοι σχηµατίζονται στο βυθό της θάλασσας από την καθίζηση λεπτόκοκκων ιζηµάτων χαλαζιακής σύστασης. Αποτελούνται από χαλαζία, χαλκηδόνιο και οπάλιο. Συνήθως έχουν πράσινο ή κόκκινο χρώµα και είναι ιδιαίτερα ανθεκτικοί στην αποσάθρωση. Οι ανυδρίτες προέρχονται από την καθίζηση και διαγέννεση του θειικού ασβεστίου (CaSO 4 ). Έχουν τεφρόλευκο ή λευκό χρώµα και µε την παρουσία νερού µετατρέπονται σε γύψο µε ταυτόχρονη σηµαντική αύξηση του όγκου τους που πιθανώς να οδηγήσει σε σηµαντικές παραµορφώσεις του τεχνικού έργου. Όταν παρουσιάζουν επιφανειακή εξάπλωση, λόγω του επιφανειακού νερού έχουν ήδη µετατραπεί σε γύψο. Το πρόβληµα γίνεται εντονότερο όταν αναπτύσσσονται σε µεγαλύτερα βάθη και κατά τη διάνοιξη σηράγγων. Η γύψος αποτελείται από ένυδρο θειικό ασβέστιο (CaSO 4 *2H 2 O). Το χρώµα της είναι υπόλευκο και παρουσιάζει φαινόµενα διαλύσεως όταν έρχεται σε επαφή µε το νερό, µε αποτέλεσµα την εµφάνιση καθιζήσεων. Σε ταµιευτήρες φραγµάτων ενδεχοµένως να παρουσιάζει πρόβληµα, όταν συνεχίζει και η εξάπλωσή της και εκτός ταµιευτήρα σε χαµηλότερα υψόµετρα. Το νερό που έρχεται σε επαφή µε

10 Κεφάλαιο 4: Τεχνική συµπεριφορά πετρωµάτων 4.10 γύψο είναι ακατάλληλο για πόση ή άρδευση και επιπλέον ακατάλληλο για παραγωγή τσιµέντου. Ο λιγνίτης και η τύρφη παρουσιάζουν µηχανική συµπεριφορά εδαφών. Ειδικά η τύρφη έχει πολύ χαµηλή αντοχή και παρουσιάζει πολύ µεγάλη συµπιεστότητα που την καθιστά ακατάλληλη για τη θεµελίωση τεχνικών έργων, ενώ και η εµφάνισή της στα πρανή οδηγεί σε αστοχίες. Ο φλύσχης δεν είναι πέτρωµα αλλά γεωλογικός σχηµατισµός που αποτελείται από εναλλαγές διάφορων τύπων ιζηµατογενών πετρωµάτων, όπως ψαµµίτες, µάργες, κροκαλοπαγή, αργιλικοί σχιστόλιθοι, ασβεστόλιθοι κλπ. Συνδέεται µε την τεκτονική εξέλιξη ενός γεωσύγκλινου, δηλαδή κλείνει τον κύκλο ιζηµατογέννεσης πριν την κύρια πτύχωση και ορογέννεση. Τα πάχη των στρωµάτων κυµαίνονται από µερικά εκατοστά έως και µερικά µέτρα. Η ποικιλία των πετρωµάτων που συνθέτουν το φλύσχη του προσδίδουν έντονη ανισοτροπία. Στη θεµελίωση σοβαρών τεχνικών έργων είναι δυνατό να παρουσιασθούν διαφορικές καθιζήσεις, λόγω της ετερογένειάς του. Σε περίπτωση θεµελίωσης φράγµατος σε αυτόν είναι δυνατός µόνο ο εύκαµπτος τύπος φραγµάτων (χωµάτινα φράγµατα). Στις σήραγγες απαιτείται συνεχή και άµεση υποστήριξη, ενώ γενικά είναι αδιαπέρατος σχηµατισµός. Ιδιαίτερο πρόβληµα εµφανίζει στην ανάπτυξή του σε φυσικές κλιτύες και πρανή γιατί είναι επιρρεπής σε κατολισθήσεις. 4.4 ΜΕΤΑΜΟΡΦΩΣΙΓΕΝΗ ΠΕΤΡΩΜΑΤΑ Τα µεταµορφωµένα πετρώµατα προέρχονται από τη µεταµόρφωση πετρωµάτων που προϋπήρχαν (πυριγενή ή ιζηµατογενή). Η µεταµόρφωση αλλάζει τη διάταξη των ορυκτών δηµιουργώντας ζωνώδη ή σχιστοφυή ιστό κάτω από έκθεση σε υψηλές θερµοκρασίες και πιέσεις. Ετσι τα ορυκτά ανακρυσταλλώνονται και αναδιατάσσονται. Στον πίνακα 4.2 παρουσιάζεται η προέλευση ορισµένων µεταµορφωµένων πετρωµάτων και τα κύρια ορυκτολογικά συστατικά τους.

11 Κεφάλαιο 4: Τεχνική συµπεριφορά πετρωµάτων 4.11 Μεταµορφωσιγενές πέτρωµα Πέτρωµα προέλευσης Ορυκτά συστατικά Φυλλίτης Αργιλικός σχιστόλιθος Σερικίτης, χαλαζίας Μαρµαρυγιακός Μοσχοβίτης, χαλαζίας, Αργιλικός σχιστόλιθος σχιστόλιθος ορθόκλαστο Γνεύσιος Γρανίτης, Γρανοδιορίτης Χαλαζίας, ορθόκλαστο, µοσχοβίτης/βιοτίτης Αµφιβολίτης Βασάλτης, Περιδοτίτης Κεροστίλβη, πλαγιόκλαστα Χαλαζίτης Ψαµµίτης Χαλαζίας Μάρµαρο Ασβεστόλιθος Ασβεστίτης Πίνακας 4.2 Το κύριο χαρακτηριστικό του ιστού των πετρωµάτων αυτών είναι η παράλληλη διάταξη των ορυκτών τους, µε συνέπεια να εµφανίζονται επίπεδα µε µειωµένης αντοχής ορυκτά (µαρµαρυγίες, χλωρίτες) που οδηγεί σε διαχωρισµό των πετρωµάτων αυτών, κυρίως στους σχιστόλιθους, σε φύλλα ή λεπτές πλάκες. Επιπλέον χαρακτηριστικό των πετρωµάτων αυτών είναι και η έντονη ανισοτροπία. Ο φυλλίτης προέρχεται από τη µεταµόρφωση του αργιλικού σχιστόλιθου σε ήπιες συνθήκες µεταµόρφωσης. Παρουσιάζει έντονα σχιστοφυή ιστό και αποτελείται από χαλαζία (10%), άστριους σε µικρό ποσοστό και µαρµαρυγίες, ενώ εµφανίζει και µικρή αντοχή στην αποσάθρωση. Τα επίπεδα σχιστότητας και ο προσανατολισµός τους σε σχέση µε τον προσανατολισµό της φόρτισης είναι καθοριστικά για τη συµπεριφορά των σχιστόλιθων. Παρουσιάζουν χαµηλή αντοχή σε διάτµηση ή εφελκυσµό όταν φορτίζονται παράλληλα ή κάθετα στις επιφάνειες σχιστότητας. Οι ταλκικοί σχιστόλιθοι παρουσιάζουν λείες επιφάνειες σχιστότητας µε σαπωνοειδή υφή λόγω της παρουσίας του τάλκη. Οι µαρµαρυγιακοί σχιστόλιθοι παρουσιάζουν υψηλή αντοχή σε θλίψη και κάµψη, αλλά εµφανίζουν αστάθεια σε δυσµενείς προσανατολισµούς στα πρανή. Είναι στεγανοί σχηµατισµοί, µε εξαίρεση τα

12 Κεφάλαιο 4: Τεχνική συµπεριφορά πετρωµάτων 4.12 ανώτερα τµήµατα που παρουσιάζουν µικρή περατότητα λόγω των επιφανειακών ρωγµών. Οι γνεύσιοι προέρχονται από τη µεταµόρφωση των γρανιτών και παρ όλου που παρουσιάζουν σχιστοφυή ιστό δε χωρίζονται εύκολα σε πλάκες όπως οι σχιστόλιθοι ή οι φυλλίτες. εν είναι κατάλληλα για αδρανή στο σκυρόδεµα, λόγω της παράλληλης συνεχούς διάταξης των φυλλωδών ορυκτών. Οι αµφιβολίτες εµφανίζουν κοκκώδη λεπτοκρυσταλλικό ιστό και είναι ιδιαίτερα σκληρά και ανθεκτικά πετρώµατα που µπορούν να χρησιµοποιηθούν στην κατασκευή αντιολισθηρών ασφαλτοταπήτων. Το µάρµαρο προέρχεται από τη µεταµόρφωση του ασβεστόλιθου και ξεχωρίζει από αυτόν λόγω του ολοκρυσταλλικού ιστού του. εν παρουσιάζει αποσάθρωση και µόνο τα ανώτερα τµήµατά του, κοντά στην επιφάνεια του εδάφους, παρουσιάζουν ρωγµές που όµως κλείνουν µε το βάθος. Παρουσιάζει πολύ υψηλές αντοχές, αλλά όταν βρίσκεται σε περιβάλλον (σε προσόψεις κτιρίων ως διακοσµητικό στοιχείο) που υπάρχουν οξείδια του θείου αλλοιώνεται προς γύψο και αποφλοιούται. Οι χαλαζίτες είναι τα πετρώµατα µε τις υψηλότερες αντοχές σε µονοαξονική θλίψη, αλλά η συµπεριφορά τους αυτή οδηγεί στην εµφάνιση ρωγµών, λόγω τεκτονικών καταπονήσεων. Η εκσκαφή τους γίνεται µε χρήση εκρηκτικών και έχουν πολύ αργή προχώρηση σε σήραγγες.