1.3] ΠΡΟΤΥΠΗ ΤΕΧΝΙΚΗ ΠΡΟΔΙΑΓΡΑΦΗ Ιδιότητες υλικών κατασκευής και μηχανολογικός εξοπλισμός

Transcript

1 1 Η ΕΡΓΑΣΙΑ ΤΕΧΝΙΚΗ ΕΚΘΕΣΗ ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΟΡΙΣΜΟΙ ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ 1] ΤΕΧΝΙΚΗ ΠΡΟΔΙΑΓΡΑΦΗ - ΠΡΟΤΥΠΗ ΤΕΧΝΙΚΗ ΠΡΟΔΙΑΓΡΑΦΗ 1.1] ΤΕΧΝΙΚΗ ΠΡΟΔΙΑΓΡΑΦΗ Συνοπτικός ορισμός 1.2] ΠΡΟΤΥΠΗ ΤΕΧΝΙΚΗ ΠΡΟΔΙΑΓΡΑΦΗ Συνοπτικός ορισμός 1.3] ΠΡΟΤΥΠΗ ΤΕΧΝΙΚΗ ΠΡΟΔΙΑΓΡΑΦΗ Ιδιότητες υλικών κατασκευής και μηχανολογικός εξοπλισμός 2] ΠΡΟΤΥΠΑ ΞΕΝΑ - ΔΙΕΘΝΗ - ΕΥΡΩΠΑΙΚΑ - ΕΛΛΗΝΙΚΑ [Όσα έχουν καθιερωθεί] 2.1 ΓΕΡΜΑΝΙΚΑ ΑΜΕΡΙΚΑΝΙΚΑ ΔΙΕΘΝΗ ΕΥΡΩΚΩΔΙΚΕΣ ΕΛΛΗΝΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ.. 3] ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΟΙ 3 ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΕΣ ΠΕΡΙΟΧΕΣ ΤΗΣ 3.1 Συνοπτικός ορισμός 3.2 ΤΕΧΝΙΚΗ ΓΕΩΛΟΓΙΑ. Συνοπτικός ορισμός 3.3 ΕΔΑΦΟΜΗΧΑΝΙΚΗ. Συνοπτικός ορισμός 3.4 ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ [ ΒΡΑΧΟΜΗΧΑΝΙΚΗ]. Συνοπτικός ορισμός 4] ΒΑΣΙΚΗ ΟΡΟΛΟΓΙΑ ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ 4.1 ΓΕΩΛΟΓΙΚΟ ΥΠΟΒΑΘΡΟ Συνοπτικός ορισμός 4.2 ΓΕΩΛΟΓΙΚΟΣ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ. Συνοπτικός ορισμός 4.3 ΒΡΑΧΟΜΑΖΑ. Συνοπτικός ορισμός 5] ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΗΚΑ ΤΩΝ ΓΕΩΥΛΙΚΩΝ ΒΑΣΙΚΗ ΟΡΟΛΟΓΙΑ 5.1 ΠΕΤΡΩΜΑΤΑ Συνοπτικός ορισμός. 5.2 ΕΔΑΦΟΣ Συνοπτικός ορισμός 5.3 ΒΡΑΧΟΣ Συνοπτικός ορισμός 6] ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ - ΕΔΑΦΟΜΗΧΑΝΙΚΗΣ 6.1 ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΚΑΤΑΤΑΞΗΣ ΕΔΑΦΩΝ. 6.2 ΣΥΝΕΚΤΙΚΑ ΜΗ ΣΥΝΕΚΤΙΚΑ ΤΕΧΝΙΚΗ ΘΕΩΡΗΣΗ ΤΟΥ ΕΔΑΦΟΥΣ (σελ 52 ) 6.4 ΓΕΩΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΤΟΥ ΕΔΑΦΟΥΣ (σελ 52 53) 6,5 ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΑΣΤΑΘΕΙΑΣ ΤΩΝ ΕΔΑΦΩΝ (καθιζήσεις κατολισθήσεις )

2 7] ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ - ΒΡΑΧΟΜΗΧΑΝΙΚΗΣ 7.1 ΒΡΑΧΟΜΑΖΑ ΣΑΝ ΑΣΥΝΕΧΕΣ ΜΕΣΟ - ΕΚΤΕΤΑΜΕΝΕΣ ΡΗΓΜΑΤΩΣΕΙΣ [ΒΑΘΜΟΣ ΚΑΤΑΚΕΡΜΑΤΙΣΜΟΥ] ΛΟΓΩ ΣΚΛΗΡΟΤΗΤΑΣ. - ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΣΤΑ ΤΕΧΝΙΚΑ ΕΡΓΑ (62) ΓΕΝΙΚΗ ΤΕΧΝΙΚΗ ΠΕΤΡΟΓΡΑΦΙΑ ΒΟΗΘΗΜΑ ΘΕΩΡΗΤΙΚΟΥ & ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΟΥ ΜΕΡΟΥΣ ΔΗΜ. ΚΑΣΙΔΑ- ΚΗΣ ΧΕΙΜ. ΠΥΡΙΓΕΝΗ ΠΛΟΥΤΩΝΙΑ ΓΕΝΙΚΗ ΟΝΟΜΑΣΙΑ ΓΡΑΝΙΤΕΣ Μεγάλης αντοχής Σημασία χρώματος ΣΥΝΟΨΗ ΤΕΧΝΙΚΩΝ ΙΔΙΟΤΗΤΩΝ ΣΤΑ ΠΙΟ ΣΥΝΗΘΙΣΜΕΝΑ ΠΕΤΡΩΜΑΤΑ Θερμική διαστολή χαλάρωση συνοχής κρυστάλλων Αποσάθρωση σε άργιλο (καολινιτίωση) Βαθμός κατακερματισμού προβλήματα στα φράγματα- Σημασία του μεγέθους των κόκκων (κρυσταλλων)- ΠΥΡΙΓΕΝΗ ΗΦΑΙΣΤΕΙΑΚΑ : Οψιδιανός Κίσσηρης - Περλίτης Βασάλτης Θηραϊκή γη (Βιομηχανία τσιμέντου Υδραυλικά κονιάματα) ΙΖΗΜΑΤΟΓΕΝΗ ΠΕΤΡΩΜΑΤΑ Μηχανικά Ιζηματογενή Μεθοδολογία κατάταξης πίνακας- Κροκάλοπαγή Λατυποπαγή Αντοχή με βάση το πορώδες. Αντοχή με βάση την ορυκτή κόλλα. Αντοχή λόγω μεγέθους κόκκων. Αμμος Ψαμμίτης. Αντοχή με βάση το πορώδες. Αντοχή με βάση την ορυκτή κόλλα. Αντοχή με βάση το μέγεθος κόκκου. Φυσικά αδρανή αμμοχάλικα πλούσια σε χαλαζία Υλύς Υλιόλυθος Κόκκοι μη ορατοί με το μάτι. Πλαστικότητα. Ιδιότητες μεταξύ άμμου και αργίλων. ΔΕΝ υπάρχουν σαφή όρια μεταξύ τους. Αργιλος. Θετικές και αρνητικές ιδιότητες. Πρώτη ύλη στην κεραμουργία. Βιομηχανία τσιμέντου. Μέσο στεγανοποίησης χωμάτινων φραγμάτων (Όταν κορεστεί με νερό γίνεται αδιαπέρατη, στεγανή). Πλαστικότητα. Υδροαπορροφητικότητα. Μεγάλο πορώδες. Δυνατότητα μεγάλης συμπύκνωσης (υπόβαση δρόμων χρήση νερού (διαβροχή) και οδοστρωτήρων. Απορρόφηση νερού με μεγάλη διόγκωσή και πλαστικότητα, κατολισθήσεις, καθιζήσεις στα θεμέλια. προβλήματα στις επίγειες και υπόγειες κατασκευές. Φλύσχης. Τεχνικά προβλήματα ασφάλεια κίνδυνοι στα τεχνικά έργα Χημικά Ιζηματογενή. - Ασβεστόλιθος. Καλή αντοχή όταν είναι υγιής. Χρήση στη βιομηχανία τσιμέντου- Τεχνητά αδρανή σκυροδέματος από σπαστήρες. Καρστική διάβρωση. Προβλήματα καρστικής διάβρωσης στη στεγανότητα της λίμνης των φραγμάτων.-

3 Προβλήματα στη διάνοιξη σηράγγων- Δολομίτες. Προβλήματα αδρανών στο σκυρόδεμα Ανυδρίτης CaSO 4 Με πρόσληψη νερού μετατρέπεται σε γύψο. Συνέπειες μετατροπής σε γύψο. Αύξηση όγκου με ισχυρές παραμορφώσεις και πιέσεις στον περιβάλλοντα χώρο. Ιδιαίτερη προσοχή στα υπόγεια έργα. Παράγεται θειίκό οξύ που είναι ισχυρό διαβρωτικό στον οπλισμό του σκυροδέματος (σίδερα). Παράγεται αέριο υ- δρόθειο το οποίο είναι τοξικό και σε μεγάλη συγκέντρωση θανατηφόρο. Γύψος ( CaSO 4 X nh 2 O)- Πολλές εφαρμογές στην οικοδομική και βιομηχανία τσιμέντου Χαρτιού Χρωμάτων. Διαλύεται εύκολα με νερό. Μικρή αντοχή χαράσσεται εύκολα με το νύχη. Η διάλυση δημιουργεί κενά επικίνδυνα στα υπόγεια έργα. Μάργα.- Μεταμορφωμένα πετρώματα.- Γενικά η αντοχή τους διαφοροποιείται λόγω σχιστότητας με φορτία κάθετα ή παράλληλα προς αυτή (ανισοτροπία αντοχής) Γνεύσιος.- Σχιστόλιθοι.- Προβλήματα κατολισθήσεων λόγω σχιστότητας. Μάρμαρα.- Μεγάλη αντοχή. Προβλήματα καρστικοποιήσης. Προβλήματα από ατμοσφαιρική ρύπανση. Πορώδες = παρουσία πόρων ή άλλων κενών στη μάζα του υλικού. ΔΕΙΓΜΑΤΑ ΔΕΙΓΜΑΤΟΛΗΨΙΕΣ - ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΙΔΙΟΤΗΤΩΝ - ΜΕ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΥΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΙΚΗ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ - ΣΥΝΟΠΤΙΚΑ ΒΟΗΘΗΜΑΤΑ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΩΝ ΑΣΚΗΣΕΩΝ - ΔΗΜ. ΚΑΣΙΔΑΚΗΣ Βράχος - Βραχώδες υλικό. Σε ότι αφορά τις μηχανικές ιδιότητες πρόκειται για ένα υλικό που παρουσιάζει υψηλή αντοχή η οποία οφείλεται στη συνοχή του. Αντίθετα το έδαφος παρουσιάζει χαμηλή αντοχή η οποία οφείλεται στη γωνία εσωτερικής τριβής. Για την κατασκευή των Τεχνικών έργων μεγάλη σημασία έχουν οι μηχανικές ιδιότητες οι οποίες επηρεάζονται σημαντικά από το βαθμό ρηγματώσεων που διασχίζουν τον βράχο. Η παρουσία των ασυνεχειών (έτσι ονομάζονται οι πάσης φύσεως ρηγματώσεις) πρέπει να λαμβάνεται σοβαρά υπόψη επειδή προκαλούν μείωση της αντοχής τους. Εάν δεν υπήρχαν οι ασυνέχειες στη μάζα των βράχων δεν θα υπήρχαν προβλήματα αντοχής, αφού η αντοχή τους είναι της ίδιας ή και μεγαλύτερης τάξης με του σκυροδέματος. Για την πραγματοποίηση των εργαστηριακών δοκιμών απαραίτητη προϋπόθεση είναι η λήψη δειγμάτων, από την περιοχή κατασκευής του έργου. Τα δείγματα αυτά θα αποτελέσουν τα δοκίμια (καρότα) με βάση τα οποία θα καθορισθούν ορισμένες ιδιότητες που αναφέρονται στη συμπεριφορά του πετρώματος στις διάφορες καταπονήσεις. Στην περίπτωση που θα χρησιμοποιηθούν στο εργαστήριο για τον προσδιορισμό των μηχανικών ιδιοτήτων, τότε απαιτείται ιδιαίτερη προσοχή και πείρα. Πρόκειται για τα αδιατάρακτα δείγματα στα οποία στηρίζονται οι υπολογισμοί της φέρουσας ικανότητας ή της ευστάθειας του πετρώματος. Αποδεικνύεται με τα παραπάνω ότι τα δείγματα που θα ληφθούν πρέπει να είναι όσο το δυνατόν αντιπροσωπευτικά και αδιατάρακτα της μάζας από την οποία προέρχονται. Επειδή όμως η μάζα του πετρώματος στην έκταση, που ενδιαφέρει, είναι κατά κανόνα ανομοιογενής, τα δείγματα που θα ληφθούν από μία θέση είναι πιθανόν να διαφέρουν σημαντικά από εκείνα μίας άλλης θέσεως της ίδιας μάζας. Αυ-

4 τό οδηγεί στο συμπέρασμα ότι η αντιπροσωπευτική δειγματοληψία πρέπει να περιλαμβάνει δείγματα από πολλές θέσεις της ίδιας μάζας, ιδιαίτερα όταν τα χαρακτηριστικά της μάζας διαφοροποιούνται σημαντικά στην όλη της έκταση. Πολλές φορές οι διαστάσεις του δείγματος δεν είναι ικανές να καλύψουν τις ειδικές συνθήκες του βράχου που διερευνάται. Το σημαντικότερο στη διαδικασία απόληψης δειγμάτων που, εκτός του ότι είναι επίμονη και πολύ δαπανηρή, δεν καλύπτεται ακόμη από συγκεκριμένες προδιαγραφές αλλά από διάφορους εμπειρικούς κανόνες. Στα πετρώματα σε σχέση με τα άλλα δομικά υλικά οι μηχανικές ιδιότητες δεν είναι ποτέ εκ των προτέρων γνωστές και σε κάθε περίπτωση, έστω και αν πρόκειται για το ίδιο πέτρωμα, απαιτείται ο προσδιορισμός τους. Η παρουσία ασυνεχειών στη μάζα του πετρώματος, σε σχέση με το μικρό άρρηκτο δοκίμιο του εργαστηρίου, διαφοροποιεί σημαντικά τις μηχανικές ιδιότητες, που προσδιορίζονται εργαστηριακά, με εκείνες της μάζας του πετρώματος στη οποία θα κατασκευασθεί το έργο. Οι ερευνητικές γεωτρήσεις στα πετρώματα γίνονται αποκλειστικά με μηχανικά μέσα δηλαδή με δειγματοληπτικό γεωτρύπανο. Οι διατάξεις αυτές είναι τα περιστροφικά δειγματοληπτικά γεωτρύπανα. Η διαδικασία ονομάζεται γεώτρηση δηλαδή η διάνοιξη ενός διατρήματος (οπής) στο έδαφος ή στο πέτρωμα με ταυτόχρονη λήψη πυρήνων (καρότων). Αυτό γίνεται με ένα περιστρεφόμενο ειδικής κατασκευής σωλήνα που στη βάση του διαθέτει ειδικό κοπτικό εργαλείο. Το κοπτικό αυτό εργαλείο ονομάζεται κορώνα. Είναι μία στεφάνη η οποία καθώς περιστρέφεται κόβει το πέτρωμα. Στο κάτω άκρο της κορώνας έχει ενσωματωμένους κόκκους βιομηχανικών διαμαντιών και στην περίπτωση αυτή ονομάζεται διαμαντοκορώνα. Εάν στη θέση των διαμαντιών υπάρχουν τεμάχια σκληρού μετάλλου, βίδια όπως συνήθως ονομάζονται, τότε η κορώνα ονομάζεται βιδιοκορώνα. Και στις δύο περιπτώσεις τα διαμάντια δηλαδή και τα βίδια στερεώνονται με βρουντζοκόλληση. Στα σκληρά πετρώματα χρησιμοποιούνται αποκλειστικά διαμαντοκορώνες με λεπτόκοκκα διαμάντια. Συνήθως οι γεωτρήσεις είναι κατακόρυφες, υπάρχουν όμως περιπτώσεις εκτέλεσης κεκλιμένων ή ακόμη και οριζόντιων γεωτρήσεων. Σημείο προσοχής: Το δείγμα συλλέγεται στο κάτω μέρος της σωλήνωσης η οποία έχει συγκεκριμένο μήκος και αποτελεί τον δειγματοσυλλέκτη ή καροταρία. Η υπόλοιπη σωλήνωση αποτελείται από σωλήνες που ονομάζονται στελέχη. Όταν η καροταρία γεμίσει με δείγμα τότε την ανασύρουμε στην επιφάνεια και αφαιρούμε το δείγμα. Η γεωτρήση επαναλαμβάνεται στο επόμενο βήμα (βάθος) αυξάνοντας το μήκος της σωλήνωσης, με την προσθήκη νέων στελεχών. Τα δείγματα, μετά την εξαγωγή τους από τον δειγματοσυλλέκτη, τοποθετούνται προσεκτικά σε κατάλληλα κιβώτια, για τη μεταφορά τους στο εργαστήριο και αποθήκευση στη συνέχεια. Η τοποθέτηση των πυρήνων στα κιβώτια γίνεται με σειρά αντίθετη της σειράς εξαγωγής τους από τον δειγματοσυλλέκτη και με κατεύθυνση από αριστερά προς τα δεξιά και αρχή την πάνω αριστερή γωνία του κιβωτίου. Η κατεύθυνση σημειώνεται με βέλη πάνω στα χωρίσματα του κιβωτίου. Το τέλος κάθε δείγματος μέσα στο κιβώτιο διαχωρίζεται από την αρχή του επόμενου δείγματος με τεμάχιο ξύλου στο οποίο αναγράφεται το ακριβές βάθος που έφθασε η πυρηνοληψία. Πάνω σε κάθε κιβώτιο αναγράφονται: Τον τίτλο του έργου για το οποίο προορίζονται. Ο αριθμός της γεώτρησης, με συντεταγμένες κανάβου. Το βάθος στο οποίο πραγματοποιήθηκε. (από - έως) Ο αριθμός κιβωτίου σε σχέση με το συνολικό της γεώτρησης. Ημερομηνία έναρξης και τέλους της γεώτρησης.

5 Σήμερα τα συστήματα περιστροφικής γεώτρησης είναι υδραυλικής προώθησης τα οποία έχουν βελτιωμένες και σταθερές συνθήκες προώθησης. Με τη γεώτρηση αποσπάμε ένα δείγμα εδάφους ή βράχου από οποιοδήποτε βάθος. Στην περίπτωση των δοκιμών μηχανικής αντοχής τα δείγματα πρέπει να είναι ΑΔΙΑΤΑΡΑΚΤΑ όπως αναφέρθηκε παραπάνω δηλαδή να μη έχουν υποστεί καταπόνηση. Σε ότι αφορά την τυποποίηση του εξοπλισμού γεωτρήσεων μέχρι σήμερα δεν υπάρχει τυποποίηση. Σε γενικές γραμμές τα γεωτρύπανα χαρακτηρίζονται από το μέγιστο βάθος γεώτρησης και τη μέγιστη διάμετρο σωλήνα (στελέχους) που μπορούν να υποστηρίξουν. Οι μεγαλύτεροι κατασκευαστές τέτοιων συστημάτων είναι: Οι Η.Π.Α και η Σουηδία. Κατά συνέπεια η επικρατέστερη τυποποίηση είναι η DCDMA (Diamond Core Drill Manufactures Association) των Η.Π.Α και η CRAELIUS της Σουηδίας η οποία είναι μετρική (Metric standards) Στην Αμερικάνικη οι πρότυπες διαστάσεις δίνονται με τα κεφαλαία γράμματα Ε, Α, Β, Ν σαν πρώτο γράμμα και ακολουθεί το δεύτερο γράμμα που χαρακτηρίζει την ομάδα δηλ. το Χ ή W σε ειδικές περιπτώσεις χρησιμοποιούνται και τα παρακάτω γράμματα: Μ G Τ. Επομένως από το συνδυασμό των γραμμάτων αναγνωρίζουμε τη διάμετρο του δείγματος όπως στον παρακάτω πίνακα. Στον πίνακα που σας δόθηκε παρουσιάζεται η αλληλοσύνδεση των δύο αυτών συστημάτων. Παρατηρούμε επίσης ότι η διάμετρος των πυρήνων μεταξύ των συστημάτων είναι όμοια με αποκλίσεις σε ορισμένες περιπτώσεις χιλιοστού. Είναι δυνατή η χρήση των παραπάνω εξαρτημάτων καροταρίας με τον ίδιο εξοπλισμό γεωτρήσεως. Για την εφαρμογή διαφορετικών διαμέτρων στελεχών ή και καροταρίας είναι απαραίτητη η χρήση συνδέσμων προσαρμογής γνωστές με την ονομασία μούφες. Οι καροταρίες όμως σε όλο τους το μήκος πρέπει να είναι της ίδιας τυποποίησης. Η ίδια πρακτική ισχύει και στους σωλήνες επένδυσης της γεώτρησης που εφαρμόζουμε σε γεωτρήσεις με ασταθή τοιχώματα. Οι τυποποιήσεις (DCDMA Standards και CRAELIUS Metric standards) πρέπει να αναφέρουμε ότι αφορούν όλο τον διατρητικό εξοπλισμό δηλ. Στελέχη, Καροταρίες, Αδαμαντοκορώνες, Συνδέσμους, Φρέζες, Σπαστήρες κ.λ.π Αυτό που μας ενδιαφέρει

6 στις εργαστηριακές δοκιμές του μαθήματος είναι η διάμετρος του δείγματος η οποία προκύπτει από τον συνδυασμό των κωδικών σύμφωνα με τον πίνακα που σας δόθηκε. Αξιολόγηση πυρήνων γεωτρήσεως. Το RQD είναι και ποιοτηκός δείκτης με αντίστοιχο χαρακτηρισμό βάση πίνακα ΣΥΝΟΠΤΙΚΟ ΒΟΗΘΗΜΑ ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ (ΙΔΙΑΙΤΕΡΟΤΗΤΕΣ ΓΕΩΫΛΙΚΩΝ ΣΕ ΣΧΕΣΗ ΜΕ ΣΥΝΗΘΙΣΜΕΝΑ ΔΟΜΙΚΑ ΥΛΙΚΑ ΔΟΚΙΜΕΣ ΑΝΤΟΧΗΣ ) Παρά τη συνεχή εξέλιξη τόσο σε τεχνολογική όσο και επιστημονική βάση, η εφαρμοσμένη μηχανική των πετρωμάτων - εξακολουθεί να παραμένει σε μεγάλο βαθμό τέχνη, καθώς η βραχομάζα παρουσιάζει τέτοια πολυπλοκότητα, ώστε η εκτίμηση της συμπεριφοράς της να γίνεται συχνά με βάση την κρίση του μελετητή μηχανικού και την εμπειρία. Οι ιδιότητες του πετρώματος και της βραχομάζας (ως φυσικό υλικό) δεν μπορούν να προσδιοριστούν με τον ίδιο βαθμό βεβαιότητας, όπως για άλλα τεχνικά υλικά, όπως τα κεραμικά το σκυρόδεμα ή ο χάλυβας, Τα αποτελέσματα, που περνούμε από τις εργαστηριακές δοκιμές σε δείγματα πετρώματος, ή από τις επιτόπου δοκιμές, ερευνητικά ορύγματα, ερευνητικές γεωτρήσεις και γεωφυσικές διασκοπήσεις, δεν είναι επαρκείς ώστε να δώσουν μια πλήρη εικόνα για τη βραχομάζα στην περιοχή κατασκευή του έργου. Αυτό, οφείλεται κυρίως στη δομή και τα χαρακτηριστικά της βραχομάζας. Οι βράχοι είναι κατά κανόνα ανομοιογενή, ανισότροπα και ασυνεχή υλικά ( ανομοιογενή, όταν οι ιδιότητες τους μεταβάλλονται από θέση σε θέση όπως για παράδειγμα κατά τις εναλλαγές στρωμάτων και ανισότροπα, όταν οι ιδιότητες τους μεταβάλλονται ανάλογα με τη διεύθυνση κατά την οποία μετρούνται) Γενικά η ασυνέχεια οφείλεται, στην παρουσίας των μακροσκοπικών και μικροσκοπικών ασυνεχειών σης

7 δομής τους. Επιπλέον, οι ιδιότητες του πετρώματος και της βραχομάζας εξαρτώνται από την κλίμακα, που συνεπάγεται ότι για την εκτίμηση της συμπεριφοράς της θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη το μέγεθος του τεχνικού σε σχέση με τα κύρια χαρακτηριστικά της βραχομάζας βλέπε σχετική εικόνα.. Όταν η βραχομάζα διασχίζεται από πολύ πυκνές ασυνέχειες, ώστε τα τεμάχια του άρρηκτου πετρώματος να είναι πολύ μικρά σε σχέση με την εκσκαφή, τότε η συμπεριφορά της μπορεί να θεωρηθεί κατά προσέγγιση ως ισότροπη. Συνοπτικές τεχνικές ιδιότητες πετρωμάτων με βάση τη Γεωλογική τους προέλευση. Τα υγιή Πυριγενή κρυσταλλικά, όπως ο υγιής (χωρίς αποσάθρωση) γρανίτης, είναι συνήθως ελαστικά μεγάλης αντοχής, με ψαθυρή αστοχίας σε εντατικές καταστάσεις που αφορούν τα συνήθη τεχνικά έργα. Στη περίπτωση όμως που διασχίζονται από μικρορωγμές στα όρια στα όρια των κρυστάλλων τους μπορεί να παραμορφώνονται μη-γραμμικά και μόνιμα, εάν οι κρύσταλλοι των ορυκτών τους διαχωρίζονται. Τα φυλλώδη ορυκτά όπως οι μαρμαρυγίες ο τάλκης, ο χλωρίτης και ο γραφίτης μειώνουν την αντοχή του πετρώματος λόγω της εύκολης ολίσθησης παράλληλα προς τον σχισμό. Οι σχιστόλιθοι (μαρμαρυγιακοί και τα συγγενή πετρώματα) είναι ιδιαίτερα ανισότροπα με χαμηλή αντοχή όταν φορτίζονται σε διευθύνσεις παράλληλα με τη σχιστότητα. Ηφαιστειακά πετρώματα, όπως οι βασάλτες, έχουν παρόμοια συμπεριφορά με τα γρανιτικά εκτός και αν έχουν πολλά μικροσκοπικά κενά Τα μηχανικά ιζηματογενή πετρώματα αποτελούνται από συγκολλημένα κομμάτια διαφόρων τύπων πετρωμάτων (κροκάλες, λατύπες) και αταξινόμητους ορυκτούς κόκκους. Οι ιδιότητές τους οφείλονται κυρίως στο συνδετικό τους υλικό. Μερικά είναι σταθερά και σφικτά συγκολλημένα και συμπεριφέρονται ελαστικά και ψαθυρά. Άλλα μετατρέπονται σε ιζήματα όταν εμποτιστούν με νερό. Λεπτόκοκκα πετρώματα από άργιλο και ιλύ μπορεί να διαφέρουν σημαντικά σε ανθεκτικότητα, αντοχή και παραμορφωσιμότητα. Όταν είναι τσιμεντωμένα, μπορεί να είναι σκληρά και ισχυρά. Όταν δεν έχουν ανθεκτικό συνδετικό υλικό, αποκτούν περισσότερο ιδιότητες σκληρού εδάφους και λιγότερο και λιγότερο πετρώματος. Το σχήμα, το μέγεθος και η διάταξη των ορυκτών κρυστάλλων ή των κόκκων του πετρώματος επηρεάζουν τις μηχανικές του ιδιότητες. Πολλά Πυριγενή πετρώματα έχουν ισοκρυσταλλικό ιστό και η αντοχή τους είναι ίδια σε όλες τις διευθύνσεις. Αντίθετα, σε πολλά μεταμορφωμένα και ιζηματογενή πετρώματα, η σχιστότητα και η στρώση προκαλούν διαφοροποίηση της αντοχής σε σχέση με τη διεύθυνση της φόρτισης. Για την ίδια πετρογραφική κατηγορία, τα λεπτόκοκκα πετρώματα παρουσιάζουν γενικά μεγαλύτερες αντοχές συγκριτικά με τα χονδρόκοκκα. Αντοχή Η πιο σημαντική κατηγορία μηχανικών παραμέτρων που χαρακτηρίζουν τα πετρώματα, είναι αυτή που αναφέρεται στην αντοχή τους. Ως αντοχή (strength) ενός πετρώματος χαρακτηρίζεται το μέγεθος της δύναμης που θα προκαλέσει τη θραύση του. Η αντοχή υπολογίζεται σε μονάδες τάσης πίεσης = δύναμη/επιφάνεια. Στο σύστημα S.I μονάδα τάσης είναι το Pa. Για την ευκολία των υπολογισμών μετατρέπουμε τη δύναμη σε Ν την επιφάνεια σε mm 2 οπότε το αποτέλεσμα είναι σε MPa Μορφοποίηση δοκιμίων Προκειμένου να προσδιοριστούν πειραματικά οι μηχανικές ιδιότητες ενός πετρώματος, είναι απαραίτητη η δημιουργία δοκιμίων (συνήθως κυλινδρικά) και κατόπιν η δοκιμή τους στην καταστρεπτική μέθοδο της θλίψης. Αρχικά, ο πυρηνολήπτης λαμβάνει ένα δείγμα από το μητρικό πέτρωμα, το λεγόμενο «καρότο», το οποίο στη συνέχεια κόβεται στις βάσεις του με το δισκοπρίονο και λειαίνεται από τον λειαντή, έτσι ώστε να είναι επίπεδες και λείες. Συνήθως οι εργαστηριακές δοκιμές στους βράχους είναι δυνατόν να καταταγούν σε τρείς κατηγορίες: 1] Δοκιμές που αφορούν την σύσταση και τη δομή των βράχων 2] Δοκιμές που αναφέρονται στις υδραυλικές τους ιδιότητες 3] Δοκιμές αντοχής και γενικότερα των μηχανικών ιδιοτήτων. ΔΟΚΙΜΗ ΜΟΝΟΑΞΟΝΙΚΗΣ, ΑΝΕΜΠΟΔΙΣΤΗΣ ΘΛΙΨΗΣ Η αντοχή σε μονοαξονική θλίψη (UCS, uniaxial compressive strength) ενός υλικού θεωρείται η απαιτούμενη τάση για την αστοχία ενός δοκιμίου, στο οποίο η τάση εφαρμόζεται επί της μίας έδρας του, ενώ πλευρικά είναι ελεύθερο. Οι περισσότεροι συμπαγείς βράχοι διαθέτουν μεγαλύτερη θλιπτική αντοχή από εκείνη του σκυροδέματος και σε πολλές περιπτώσεις η αντοχή τους είναι παραπλήσια των χαλύβων. Πιο απλά Η αντοχή των πε-

8 τρωμάτων σε ανεμπόδιστη θλίψη προσδιορίζεται από την προοδευτική φόρτιση μέχρι τη θραύση, σε ειδικές μηχανές ελέγχου, [πρέσσες ή πιεστήρια] κυλινδρικών και σπανίως κυβικών δοκιμίων τα οποία έχουν υποστεί σχολαστική επεξεργασία ώστε ναι έχουν απόλυτο γεωμετρικό σχήμα με ακρίβεια 0,1mm. Η εργαστηριακή δοκιμή της ανεμπόδιστης μονοαξονικής θλίψης αποτελεί την πιο συχνά χρησιμοποιούμενη μέθοδο μελέτης των μηχανικών ιδιοτήτων των πετρωμάτων.πραγματοποιείται σε κυλινδρικά δοκίμια που εξάγονται από το άρρηκτο πέτρωμα στα οποία ασκείται αξονική φόρτιση με κατάλληλη άκαμπτη μηχανή φόρτισης και τα δεδομένα καταγράφονται σε Η/Υ. Τα δοκίμια αστοχούν σε διάτμηση σε επίπεδο κεκλιμένο σε σχέση με το επιβαλλόμενο φορτίο. Σημείο προσοχής: Η ταχύτητα επιβολής του φορτίου επηρεάζει την αντοχή. Θα πρέπει να είναι 0,5 1,0 Mpa/sec. Επεξεργασία μετρήσεων Η πρέσα του εργαστηρίου έχει ικανότητα ΚΝ ή 200 τόνων. Η αντοχή σε θλίψη σθ δίνεται από τη σχέση: σθ = P/A συμβολίζεται και σc Η αντοχή σε ανεμπόδιστη θλίψη (σθ ή σ C ) εκφράζεται σε Pa (Kpa, Mpa). Το μέγιστο φορτίο σε N (KN ή MN).Το εμβαδόν της εγκάρσιας διατομής του δοκίμιου σε m 2 Μονάδες: 1Pa = 1N/m2 1Mpa = 1N/mm2 = 10.2 Kp/cm2 1Kp/cm2 = Mpa ( για απλούστευση η αντοχή δίδεται από τη σχέση: σθ = Ρ/Α Ρ= φορτιο (Ν) Α= Εμβαδόν διατομής (mm 2 ) Οπότε σθ= ΜΡα) Πρόκειται για την πιο συνηθισμένη αλλά από τις πιο " ευαίσθητες " δοκιμές στις οποίες υποβάλλονται τα δοκίμια των πετρωμάτων. Η ευαισθησία της δοκιμής αυτής οφείλεται σε διάφορους παράγοντες που ά- μεσα ή έμμεσα επηρεάζουν τα αποτελέσματα. Οι σπουδαιότεροι από τους παράγοντες αυτούς είναι: Σχέση ύψους προς διάμετρο Επιπεδότητα βάσεων του δείγματος Η ταχύτητα φορτίσεως Το μέγεθος του δείγματος

9 Δοκιμή σημειακής φόρτισης Με τη μέθοδο αυτή πυρήνες δειγμάτων γεωτρήσεως υποβάλλονται σε αντιδιαμετρική σημειακή φόρτιση και προσδιορίζεται ο δείκτης σημειακής φορτίσεως Is. Η δοκιμή σημειακής φόρτισης (Point Load Test) είναι μία απλή δοκιμή που έχει σαν σκοπό την ταξινόμηση του ακέραιου πετρώματος από πλευράς αντοχής και τον έμμεσο προσδιορισμό της αντοχής σε μοναξονική θλίψη. Η δοκιμή γίνεται συνήθως στο εργαστήριο αλλά και επιτόπου, λόγω της σχετικά εύκολης μεταφοράς του εργαστηριακού εξοπλισμού που χρησιμοποιείται. Η αντοχή του πετρώματος μετριέται με την εφαρμογή μιας αντιδιαμετρικά ασκούμενης δύναμης από τα δύο κωνικά άκρα της ειδικής συσκευής και προσδιορίζεται ο δείκτης σημειακής φόρτισης Ιs. Συσκευές σημειακής φόρτισης υπάρχουν δύο κυρίως τύπων και αποτελούνται από ένα μεταλλικό πλαίσιο, δύο μεταλλικές πλάκες που φέρουν κωνικά άκρα 60 με ακτίνα καμπυλότητας 5mm, μία χειροκίνητη υδραυλική αντλία για την επιβολή της πίεσης, ένα έμβολο για τη μετακίνηση της μίας πλάκας και ένα ή δύο μανόμετρα για τη μέτρηση της πίεσης του εμβόλου ή του επιβαλλόμενου φορτίου. Τυπολόγιο μονάδες. (S H V) ΔΟΚΙΜΕΣ ΑΝΤΟΧΗΣ ΜΕ ΤΗ ΣΦΥΡΑ SCHMIDT - ΚΡΟΥΣΙΜΕΤΡΟ ΤΥΠΟΥ L Η σφύρα Schmidt είναι φορητή συσκευή που χρησιμοποιείται επιτόπου για τον υπολογισμό της μονααξονικής θλιπτικής αντοχής και του μέτρου ελαστικότητας βράχων. Το έμβολο κατά τη διάρκεια πραγματοποίησης των δοκιμών πρέπει να τοποθετείται κάθετα στην επιφάνεια του πετρώματος, που πρέπει να είναι επίπεδη και ομαλή. Κατά τη διάρκεια της δοκιμής το έμβολο πιέζεται πάνω στην επιφάνεια μέχρι να απελευθερωθεί το ελατήριο αναπήδησης και να εκτινάξει την ατσάλινη μάζα. Η ατσάλινη μάζα αναπηδά και προσκρούει με ενέργεια 0,75 Ν/m (κρουσίμετρο τύπου L). Το ύψος αναπήδησης της μάζας μετριέται στην κλίμακα που βρίσκεται πάνω στη συσκευή και καταγράφεται. Οι κρούσεις που προκαλούν θραύση απορρίπτονται. Η θλιπτική μονοαξονική αντοχή του βράχου προκύπτει από Νομογράμματα. Σημείο προσοχής: Στη Βραζιλιάνικη δοκιμή το δείγμα υποβάλλεται σε θλίψη και αστοχεί σε εφελκυσμό

10 ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΓΕΩΛΟΓΙΚΕΣ ΧΑΡΤΟΓΡΑΦΗΣΕΙΣ. Βασικά στοιχεία τοπογραφικής τεχνικής χαρτογραφίας (1 εργασία + μιλιμετρέ) Κατά διάσταση αναγνώριση Κλίμακες: αριθμητική γραμμική μετατροπές. Μέτρηση αποστάσεων στο χάρτη και στο πεδίο. Καθ ύψος αναγνώριση Ισοϋψείς Ισοδιάσταση ανάγνωση υψομέτρου. Κλίση μορφοανάγλυφου - χαρακτηρισμός. Σχεδίαση τοπογραφικών κατά μήκος τομών (μηκοτομές) (2 εργασίες + μιλιμετρε) Βασικά στοιχεία Τεχνικής γεωλογικής χαρτογραφίας. Αποτύπωση (γεωμετρική) και αναγνώριση γεωλογικών σχηματισμών (πετρώματα - ρήγματα) Αναγνώριση οριζόντιων κατακόρυφων και κεκλιμένων γεωλογικών στοιχείων. Μέτρηση γεωμετρικών γεωλογικών στοιχείων (διεύθυνση κλίση). Εφαρμογές σε έργα κατασκευής σηράγγων (υπόγειες σήραγγες) Στατιστική επεξεργασία μετρήσεων υπαίθρου Σχεδίαση ροδοδιαγράμματος (1 εργασία + μιλιμετρε)

11 ΠΑΡΑΔΟΤΕΕΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ - ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ (ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΟ ΜΕΡΟΣ ΤΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ ΤΕΧΝ. ΓΕΩΛΟΓΙΑ ) ΟΔΗΓΙΕΣ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗΣ (13) ΠΑΡΑΔΟΤΕΩΝ ΕΡΓΑΣΙΩΝ ΑΣΚΗΣΕΩΝ ΓΙΑ ΤΟ 2018 (Δημ. Κασιδάκης ) Οι ενδιαφερόμενοι φοιτητές θα πρέπει να δώσουν μεγάλη προσοχή στις παραδοτέες εργασίες ασκήσεις με βάση τις οποίες θα εξετασθούν προφορικά με προειδοποίηση Όλες οι εργασίες παραδίδονται σε κόλλα αναφοράς με την πρώτη σελίδα σύμφωνα με το υπόδειγμα που δόθηκε. ΤΟ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΟ ΤΟΥΣ ΕΙΝΑΙ ΟΙ ΠΑΡΑΚΑΤΩ 4 ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΕΝΟΤΗΤΩΝ. 1] ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ Γεωτεχνική μηχανική (1 εργασία) ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ : 1 η ) Εργασία =βασικές έννοιες ορισμοί Τεχνικές προδιαγραφές Ελληνικά και ξένα πρότυπα. 2] ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ Τεχνική πετρογραφία (4 εργασίες 1+2+1) ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ: 2 η ) Εργασία = Πυριγενή πετρώματα Τεχνική περιγραφή - Τεχνικές ιδιότητες 3 η ) Εργασία =Ιζηματογεννή + Μεταμορφωμένα πετρώματα Τεχνική περιγραφή - Τεχνικές ιδιότητες 4 η ) Εργασία= Σύνοψη χαρακτηριστικών μηχανικών ιδιοτήτων στα συνηθισμένα πετρώματα. Θεωρητικού περιεχομένου από Βιβλιογραφία, σημειώσεις, φυλλάδια, ψηφιακά βοηθήματα. Πρόκειται για τη Γεωτεχνική ενότητα της Τεχνικής Πετρογραφίας - Πυριγενή, Ιζηματογενή, Μεταμορφωμένα πετρώματα. Η ανάπτυξη γίνεται με βάση πίνακα με συνοπτικά περιγράμματα. (Σημειώσεις σελ ) Παράδειγμα εφαρμογής τα πυριγενή στις σημειώσεις του διδάσκοντα. (σελ.57) 3] ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ Δείγματα δειγματοληψία (1 Εργασία άσκηση) ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ: 5 η )Εργασία = Αξιολόγηση πυρήνων γεωτρήσεως Δείκτες TCR SCR RQD ποσοτικοί ποιοτικοί. 4] ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ Εργαστηριακές δοκιμές μηχανικών ιδιοτήτων αντοχής. ( 4 εργασίες ασκήσεις.) ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ : 6 η ) Εργασία άσκηση= Αντοχή σε μονοαξονική ανεμπόδιστη θλίψη 7 η ) Εργασία άσκηση= Δείκτης σημειακής φόρτισης 8 η ) Εργασία άσκηση = Δοκιμή έμμεσου εφελκυσμού = Brazilian test 9 η ) Εργασία άσκηση = SHV Μη καταστροφική δοκιμή Κρουσίμετρου θλιπτική αντοχή πετρώματος. 4.1] θεωρητικό & πειραματικό μέρος. (Αφ ορά την 3 η και 4 η γεωτεχνική Ε ΝΟΤΗΤΑ) Θα αναγράφονται με συντομία τα βασικά στοιχεία που αποτελούν το θεωρητικό υπόβαθρο στο οποίο στηρίζεται η δοκιμή άσκηση. Επίσης οι συσκευές που χρησιμοποιήθηκαν με συνοπτική περιγραφή. (Δόθηκαν συμπληρωματικά βοηθήματα σε φωτοτυπίες) 4.2 ] Θα αναγράφονται τα δεδομένα που προκύπτουν από γεωτρήσεις ή τις δοκιμές 4.3] Θα αναγράφονται τα ζητούμενα με τις αντίστοιχες εξισώσεις (τύπους) και μονάδες του συστήματος S.I 4.4] Επίλυση υπολογισμοί 4.5] Θα συμπληρώνονται τα δελτία παρουσίασης αποτελεσμάτων που σας δίδονται. ΣΥΝΟΛ ΙΚΕΣ ΠΑΡΑΔΟΤΕ ΕΣ ΕΡΓ ΑΣΙΕ Σ ΑΣΚΗΣΕΙΣ 13 για το 2018 Ε ΠΟΜΕ ΝΑ Ε ΡΓ ΑΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ 5] Γεωτεχνική ενότητα Στοιχεία Τεχνικογεωλογικής χαρτογράφησης 3.1] Θεωρητικό μέρος αποτελείται από: Τοπογραφική ανάλυση και Γεωλογική ανάλυση στη 4 η σελίδα της κόλλας (παραδ.σελ 33 σημειώσεις) 3.2] Δεδομένα (π.χ σελ. 42 σημειώσεις) 3.3] Ζητούμενα» 3.4] Επίλυση μετρήσεις υπολογισμοί» 3.4] Συμπεράσματα» 3.5 ]Ο χάρτης τοποθετείται στη 2 η σελίδα με τις εργασίες που έχουν γίνει πάνω σε αυτόν. 3.6 ] Σε χαρτί Α4 μιλιμετρέ η χαρτογραφική σχεδίαση στη 3 η σελίδα Παράδειγμα εφ αρμογής Π.χ Δοκιμή σημειακής φόρτισης 1] Θεωρητικό πειραματικό μέρος γράφουμε από τη 2 η σελίδα 3 η κλπ 2] δεδομένα: 2.1] Διαστάσεις κυλινδρικού δείγματος: Διάμετρος d = 54,00mm Ύψος L (w) = 110,00mm Φορτίο θραύσης διαμετρικής = 110Ν Φορτίο θραύσης αξονικής 205 Ν 3] Ζητούμενα: 3.1] Δείκτης α) σημειακής φόρτισης διαμετρικής: Is (ΔΙΑΜ) β) Δείκτης σημ. φόρτ. Αξονικής Is (ΑΞΟΝ) γ) Is (50ΔΙΑΜ) δ) Is (50ΑΞΟΝ) ε) Is (50ΑΝΙΣ) 4] Επίλυση υπολογισμοί: 4.1] Εξισώσεις (τύπος) α) Is (ΔΙΑΜ) = P D 2 (Mpa) Ρ = φορτίo θραύσης (N) D = διάμετρος δείγματος (mm) β).. γ).. δ) ε). ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Οι υπολογισμοί είναι στο έντυπο του δελτίου αποτελεσμάτων

12 9

13

14 ΥΠΟΔΕΙΓΜΑ ΘΕΩΡΗΤΙΚΟΥ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΟΥ ΜΕΡΟΥΣ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΛΙΣΗΣ ΣΕΛ.66 ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ

15 ΤΟΠΟΓΡΑΦΙΚΗ ΚΑΤΑ ΜΗΚΟΣ ΤΟΜΗ ΤΟΠΟΓΡΑΦΙΚΗ ΚΑΤΑ ΜΗΚΟΣ ΤΟΜΗ

16 ΤΟΠΟΓΡΑΦΙΚΗ ΚΑΤΑ ΜΗΚΟΣ ΤΟΜΗ ΣΗΜΕΙΑ ΠΡΟΣΟΧΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΚΟΙ ΧΑΡΤΕΣ

17