ΤΕΧΝΙΚΗ ΓΕΩΛΟΓΙΑ. Διδάσκοντες: Β. Χρηστάρας Καθηγητής Β. Μαρίνος, Λέκτορας. Εργαστήριο Τεχνικής Γεωλογίας και Υδρογεωλογίας

Transcript

1 ΤΕΧΝΙΚΗ ΓΕΩΛΟΓΙΑ Διδάσκοντες: Β. Χρηστάρας Καθηγητής Β. Μαρίνος, Λέκτορας Εργαστήριο Τεχνικής Γεωλογίας και Υδρογεωλογίας

2 ΤΕΧΝΙΚΉ ΓΕΩΛΟΓΊΑ 1. Χρήσιμες πληροφορίες διαδικαστικά 2. Περιεχόμενα μαθήματος 3. Αντικείμενο - Σκοπός Τεχνικής Γεωλογίας 4. Τεχνικά έργα Γενική εισαγωγή 5. Από τη Γεωλογική πραγματικότητα στη Μηχανική και τα τεχνικά έργα. Ο ρόλος του γεωλογικού μοντέλου πρωτεύουσας σημασίας στον σχεδιασμό τεχνικών έργων

3 ΤΕΧΝΙΚΉ ΓΕΩΛΟΓΊΑ 1. Χρήσιμες πληροφορίες διαδικαστικά 2. Περιεχόμενα μαθήματος 3. Αντικείμενο - Σκοπός Τεχνικής Γεωλογίας 4. Τεχνικά έργα Γενική εισαγωγή 5. Από τη Γεωλογική πραγματικότητα στη Μηχανική και τα τεχνικά έργα. Ο ρόλος του γεωλογικού μοντέλου πρωτεύουσας σημασίας στον σχεδιασμό τεχνικών έργων

4 ΤΕΧΝΙΚΉ ΓΕΩΛΟΓΊΑ 7Ο ΕΞΆΜΗΝΟ 2 ώρες θεωρίας 11:00-11:30 (ΠΑΑ) 2 ώρες ασκήσεων (3 τμήματα) Πολυήμερη άσκηση υπαίθρου στη Δυτική Ελλάδα

5 Τεχνική Γεωλογία 7ο Εξάμηνο Σημειώσεις Παρουσιάσεις Όλα τα μαθήματα (σε μορφή παρουσιάσεων) θα αναρτώνται στην ιστοσελίδα του μαθήματος. Όλες οι εκφωνήσεις των ασκήσεων και το αντίστοιχο βοηθητικό φυλλάδιο (ένα για κάθε άσκηση) θα αναρτώνται στην ιστοσελίδα του μαθήματος. Βιβλία: 1. Τεχνική Γεωλογία (Γ. Δημόπουλος) 2. Τεχνική Γεωλογία (Γ.Κούκης & Γ. Σαμπατακάκης)

6 Τεχνική Γεωλογία 7ο Εξάμηνο ΑΣΚΗΣΕΙΣ 3 τμήματα ασκήσεων (3 τμήματα: 15:00-17:00,17:00-19:00, 19:00-21:00) ασκήσεις συνολικά στο εξάμηνο 1-2 ασκήσεις ανά εργαστήριο Υποχρεωτική παρουσία λαμβάνονται παρουσίες. Δυνατότητα για 1 απουσία.

7 Τεχνική Γεωλογία 7ο Εξάμηνο ΑΣΚΗΣΕΙΣ - ΔΙΑΔΙΚΑΣΤΙΚΑ Η τελική αξιολόγηση των ασκήσεων «πριμοδοτεί» τον τελικό βαθμό του φοιτητή κατά 1 βαθμό περίπου (το 4 στις εξετάσεις να γίνεται 5, το 8 να γίνεται 9, κλπ.). Οι αντιγραφές θα σημειώνονται και δεν θα αξιολογούνται. Αξιολόγηση των ασκήσεων ποιοτικά-ποσοτικά: Γ, Β -, Β, Β +, Α -, Α, Α + Παράδοση όλων των ασκήσεων. Κάθε άσκηση (ή ασκήσεις) θα παραδίδεται την επομένη Πέμπτη! Αν δεν παραδίδεται, θεωρείται καθυστερημένη και δεν αξιολογείται. Η σταθερή πολύ καλή παρουσία και επίδοση στο σύνολο των ασκήσεων (Α+) μπορεί να «πριμοδοτεί» ακόμα παραπάνω τον τελικό βαθμό.

8 Τεχνική Γεωλογία 7ο Εξάμηνο ΑΣΚΗΣΕΙΣ Θα πρέπει να έχετε μαζί σας: 1. Σχεδιαστικά μέσα (μιλιμιτρέ, χάρακες, διαφανές, μολύβι, χρώματα,πινέζα) 2. Υπολογιστή χειρός (κομπιουτεράκι) Παράδοση των ασκήσεων υποχρεωτικά στο επόμενο μάθημα: σε ζελατίνα

9 Τεχνική Γεωλογία 7ο Εξάμηνο Θέματα Τελικών Εξετάσεων 3 θέματα εξετάσεων 1 θέμα Θεωρίας (με μικρά υπο-θέματα) 2 Θέματα Ασκήσεων Βαρύτητα Θεωρίας 50% Βαρύτητα Ασκήσεων 50% Όλα τα θέματα θα έχουν άλλα μικρότερα ερωτήματα ώστε να καλύπτουν σχεδόν όλη την ύλη Τα ερωτήματα δεν αποσκοπούν σε μακροσκελής απαντήσεις αλλά σύντομες (έτσι θα υπάρχει χρόνος για να απαντήσει ο φοιτητής) Θα αναρτηθεί στην ιστοσελίδα του μαθήματος δείγμα εξέτασης κατά την περίοδο των Χριστουγέννων

10 ΤΕΧΝΙΚΉ ΓΕΩΛΟΓΊΑ 1. Χρήσιμες πληροφορίες διαδικαστικά 2. Περιεχόμενα μαθήματος 3. Αντικείμενο - Σκοπός Τεχνικής Γεωλογίας 4. Τεχνικά έργα Γενική εισαγωγή 5. Από τη Γεωλογική πραγματικότητα στη Μηχανική και τα τεχνικά έργα. Ο ρόλος του γεωλογικού μοντέλου πρωτεύουσας σημασίας στον σχεδιασμό τεχνικών έργων

11 Περιεχόμενα μαθήματος 1 ο Μάθημα: Εισαγωγικό (Αντικείμενο Τεχν. Γεωλογίας-Ο ρόλος του γεωλογικού μοντέλου στα τεχνικά έργα) 2 ο Μάθημα: Γεωερευνητικό πρόγραμμα 3 ο Μάθημα: Τεχνική Γεωλογία Εδαφών (σύσταση, περιγραφή εδάφους, φυσικά χαρακτηριστικά) 4 ο Μάθημα: Τεχνική Γεωλογία Εδαφών (διατμητική αντοχή, κριτήριο Mohr-Coulomb) 5 ο Μάθημα: Τεχνική Γεωλογία Βράχου (Φυσικά, Μηχανικά χαρ/κα βράχου και ασυνεχειών ) 6 ο Μάθημα: Αντοχή Βραχόμαζας-Γεωτεχνικές Ταξινομήσεις (GSI, RMR,Q) 7 ο Μάθημα: Τεχνική Γεωλογία Ιζηματογενών-Πυριγενών και μεταμορφωμένων πετρωμάτων.

12 Περιεχόμενα μαθήματος 8 ο Μάθημα: Κατολισθήσεις 9 ο Μάθημα: Ευστάθεια πρανών 10 ο Μάθημα: Σήραγγες 11 ο Μάθημα: Φράγματα 12 ο Μάθημα: Θεμελιώσεις

13 ΤΕΧΝΙΚΉ ΓΕΩΛΟΓΊΑ 1. Χρήσιμες πληροφορίες διαδικαστικά 2. Περιεχόμενα μαθήματος 3. Αντικείμενο - Σκοπός Τεχνικής Γεωλογίας 4. Τεχνικά έργα Γενική εισαγωγή 5. Από τη Γεωλογική πραγματικότητα στη Μηχανική και τα τεχνικά έργα. Ο ρόλος του γεωλογικού μοντέλου πρωτεύουσας σημασίας στον σχεδιασμό τεχνικών έργων

14 ΤΕΧΝΙΚΗ ΓΕΩΛΟΓΙΑ Εφαρμογή της γεωλογίας στην επιστήμη και Τεχνική του Μηχανικού Συγκεντρώνει τις απαραίτητες πληροφορίες για το εδαφος και το γεωπεριβάλλον του, τις επεξεργάζεται κατάλληλα και τις «μεταφράζει» για τον σχεδιασμό και κατασκευή των Τεχνικών Έργων

15 Ποιό είναι το αντικείμενο της Τεχνικής Γεωλογίας; 1. Θεώρηση του γεωλογικού περιβάλλοντος μέσα στο οποίο διαμορφώθηκαν οι βραχόμαζες 2. Ανάλυση όλων των τεχνικογεωλογικών χαρακτηριστικών που ορίζουν τους καθοριστικούς παράγοντες- κλειδιά για την ευστάθειά τους στο τεχνικό έργο 3. Εκτίμηση της αντοχής και παραμορφωσιμότητας των γεωυλικών (εδάφους-βράχου) 4. Ταξινόμησή τους για την δυνατότητα του γεωτεχνικού χαρακτηρισμού τους που επιτρέπει την εκτίμηση της απομείωσης των ιδιοτήτων αυτών. Εκτιμάται, έτσι, η τεχνικογεωλογική συμπεριφορά του τεχνικού έργου και η ποιοτική εκτίμηση των απαιτουμένων μέτρων στήριξης.

16 ΠΟΙΟΣ ΕΙΝΑΙ Ο ΤΕΛΙΚΟΣ ΣΚΟΠΟΣ ΤΗΣ ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ;;; 1 Καταλληλότητα και συμπεριφορά εδάφους υπεδάφους σε ό,τι αφορά μία κατασκευή και αμοιβαίες σχέσεις με περιβάλλοντα χώρο εντοπισμός προβλημάτων επίλυση 2 Αναζήτηση κατάλληλων υλικών εδάφους για δομικά υλικά 3 Μελέτη του γεωπεριβάλλοντος στις αναπτυξιακές, μελέτες περιβάλλοντος και χωροταξικού σχεδιασμού.

17 Διδασκαλία της Τεχνικής Γεωλογίας στα Πανεπιστήμια και Πολυτεχνεία Διαφορετική προσέγγιση διδασκαλίας τεχνικής γεωλογίας στα: Γεωλογικά τμήματα Πολυτεχνικά τμήματα Γεωλογικά τμήματα: Εκτέλεση γεωερευνητικού προγράμματος, συλλογή και σύνθεση τεχνικογεωλογικών πληροφοριών, εκτίμηση τεχνικογεωλογικής συμπεριφοράς, σύνταξη τεχνικογεωλογικών εκθέσεων-χαρτών, ποσοτικοποίηση πληροφορίας σε όρους μηχανικού (Δηλαδή...Να μπορούν να εκτιμήσουν τις πραγματικές συνθήκες στην κλίμακα του έργου, να προβλέψουν την συμπεριφορά των γεωυλικών και να μπορέσουν να ποσοτικοποιήσουν τα γεωλογικά υλικά...) Πολυτεχνικά τμήματα: Κατανόηση των γεωλογικών διεργασιών φαινομένων και επίδρασή τους στην ευστάθεια ή όχι των κατασκευών. Αξιολόγηση των τεχνικογεωλογικών εκθέσεων και χαρτών και επιλογή μαζί με τον τεχνικό γεωλόγο των κρίσιμων γεωλογικών στοιχείων για τον γεωτεχνικό σχεδιασμό (Δηλαδή...Να μπορούν να «σεβαστούν», να κατανοήσουν και να αξιολογήσουν τις γεωλογικές συνθήκες...)

18 ΓΕΩΛΟΓΙΚΗ ΚΡΙΣΗ - ΠΟΣΟΤΙΚΟΠΟΙΗΣΗ Αποτελεί μιά αναντίρρητη ανάγκη κατά τον σχεδιασμό των έργων. Αστοχίες σε έργα, παρ όλη την σωστή, υπολογιστικά, μελέτη, οφείλονται στην απουσία αυτής της γεωλογικής κρίσης. Το πρόβλημα: Η γεωλογική πληροφορία δεν γίνεται αντιληπτή Δυσκολίες στην ενσωμάτωση της πληροφορίας αυτής στις αναλύσεις του σχεδιασμού. Η εύκολη αιτιολογία είναι ότι η γεωλογία δεν μπορεί να ποσοτικοποιηθεί, Τούτο οδηγεί έναν έμπειρο μελετητή,, σε συντηρητικές θεωρήσεις κατά τον σχεδιασμό και τελικά...στον παραγκονισμό της γεωλογικής πληροφορίας. Σήμερα... μια σημαντική εξέλιξη προσαρμογή της γεωλογικής πληροφορίας στις απαιτήσεις του μηχανικού για αριθμούς Σημαντικό να διατηρείται στην διαδικασία αυτή η απαραίτητη ισορροπία με την τήρηση των γεωλογικών αρχών και κανόνων

19 ΤΕΧΝΙΚΉ ΓΕΩΛΟΓΊΑ 1. Χρήσιμες πληροφορίες διαδικαστικά 2. Περιεχόμενα μαθήματος 3. Αντικείμενο - Σκοπός Τεχνικής Γεωλογίας 4. Τεχνικά έργα Γενική εισαγωγή 5. Από τη Γεωλογική πραγματικότητα στη Μηχανική και τα τεχνικά έργα. Ο ρόλος του γεωλογικού μοντέλου πρωτεύουσας σημασίας στον σχεδιασμό τεχνικών έργων

20 ΤΕΧΝΙΚΑ ΕΡΓΑ ΔΟΜΙΚΑ ΕΡΓΑ (ΚΤΙΡΙΑΚΑ, ΓΕΦΥΡΕΣ, ΠΥΡΓΟΙ,ΣΤΑΔΙΑ κ.α.) ΣΥΓΚΟΙΝΩΝΙΑΚΑ ΕΡΓΑ (ΔΡΟΜΟΙ, ΣΙΔΗΡΟΔΡΟΜΟΙ, ΑΕΡΟΔΡΟΜΙΑ, ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑΚΗ ΤΕΧΝΙΚΗ, ΜΕΤΑΦΟΡΕΣ) ΥΔΡΑΥΛΙΚΑ ΕΡΓΑ (ΕΡΓΑ ΣΥΛΛΗΨΗΣ, ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗΣ, ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΝΕΡΟΥ ΑΡΔΕΥΣΕΙΣ, ΑΝΤΙΠΛΗΜΜΥΡΙΚΑ ΕΡΓΑ, ΥΔΡΕΥΣΕΙΣ, ΥΓΕΙΟΝΟΜΙΚΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ κλπ. ΛΙΜΕΝΙΚΑ ΕΡΓΑ) ΕΙΔΙΚΑ ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΑ ΕΡΓΑ (ΘΕΜΕΛΙΩΣΕΙΣ, ΣΗΡΑΓΓΕΣ ΚΑΙ ΥΠΟΓΕΙΕΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΕΣ, ΒΑΘΙΕΣ ΕΚΣΚΑΦΕΣ,ΦΡΑΓΜΑΤΑ, ΧΩΜΑΤΙΝΑ ΕΡΓΑ, ΕΡΓΑ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑΣ ΓΕΩΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ κ.α.)

21 Τεχνικά Έργα Θεμελιώσεις

22 Θεμελίωση γεφυρών?? Τι φορτία μεταφέρει στο πέτρωμα;είναι ικανό να αντέξει; Που είναι το υπόβαθρο; Υπάρχουν συμπιεστά εδάφη; Δομή συνόλου βραχόμαζας Πόσο σπασμένο είναι το πέτρωμα; Είναι εξαλλοιωμένο;

23

24 Θεμελίωση γέφυρας(ισθμός Κορίνθου) σε ενεργά ρήγματα: εδώ η θεμελίωση έγινε στο ίδιο τέμαχος του ρήγματος.

25 Θεμελίωση γέφυρας Ρίου- Αντιρρίου: Ο τύπος της γέφυρας και η θεμελίωσή της άρρηκτα συνδεδεμένα με την γεωλογία: Χαλαρά ιζήματα (κατασκευή πλήθος μικροπασσάλων για την θεμελίωση σε αυτά) Έντονα σεισμικά ενεργή περιοχή (δυνατότητα μετακίνησης της γέφυρας 2m τόσο οριζόντια όσο και κατακόρυφα) Θέση θεμελίωσης των μικροπασσάλων Αποσβεστήρες μετακίνησης λόγω σεισμού

26 Θεμελίωση γέφυρας: Έλεγχος δομικών στοιχείων βράχου (εδώ ψαμμίτη) και ανάλυση ολίσθησης επί των ασυνεχειών (στρώση, διάκλαση, ρήγμα). Εδώ οι στρώσεις του ψαμμίτη είναι αντίρροπες (βυθίζονται προς τα μέσα) με το πρανές. Έλεγχος αστοχίας συνολικά της βραχόμαζας (αστοχία φέρουσας ικανότητας).

27 Τεχνικά Έργα Υπόγεια Έργα - Σήραγγες

28 Σήραγγες Αλλαγή ισορροπίας (τάσεων) μέσα στο βουνό Ανάλογα με την ποιότητα των γεωυλικών η σήραγγα έχει ορισμένο χρόνο να αυτουποστηριχθεί μέχρι να έχει καταπτώσεις παραμορφώσεις Πόσο εύκολα σκάβεται ένα πέτρωμα; Θέλει ισχυρή ή ελαφριά υποστήριξη το πέτρωμα βραχόμαζα που σκάβουμε; Θα υπάρχουν εισροές υδάτων μέσα στη σήραγγα;

29 Σήραγγες

30 Προβλήματα σύνθλιψης βραχόμαζας κατά τη διάνοιξη σήραγγας

31 Τεχνικά Έργα Φράγματα

32 Φράγματα Αντοχή γεωυλικού? Στεγανότητα πετρώματος? Επιλογή τύπου φράγματος Αντοχή πετρώματος που είναι στην βάση του φράγματος (αστοχία φέρουσας ικανότητας καθιζήσεις) Είναι τα πετρώματα στεγανά; Θα έχουμε διαφυγές; Είναι οι πλαγιές ευσταθείς ή κατολισθαίνουν; Υλικά κατασκευής φράγματος;

33 ΦΡΑΓΜΑΤΑ (Hoover Dam)

34 ΤΟΞΩΤΟ ΦΡΑΓΜΑ ΑΠΟ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑ ΦΡΑΓΜΑ ΒΑΡΥΤΗΤΑΣ

35 ΧΩΜΑΤΙΝΟ ΦΡΑΓΜΑ Αργιλικός πυρήνας για την στεγανότητα του έργου Αμμοχάλικας στο κέλυφος στήριξης του φράγματος (για την ευστάθεια του έργου)

36 ΧΩΜΑΤΙΝΟ ΦΡΑΓΜΑ ΜΟΡΝΟΥ ΤΟΞΩΤΟ ΦΡΑΓΜΑ ΠΛΑΣΤΗΡΑ ΣΤΟΝ ΤΑΥΡΩΠΟ

37 Τεχνικά Έργα Συγκοινωνιακά Έργα (Έργα Ανοικτής Οδοποιίας Αντιστηρίξεις- Υποστηρίξεις)

38 ΕΥΣΤΑΘΕΙΑ ΠΡΑΝΟΥΣ

39 ΕΥΣΤΑΘΕΙΑ ΠΡΑΝΟΥΣ Λιθολογία γεωυλικού που αποτελείται η πλαγιά Αντοχή βράχου Ασυνεχειών. Δομή πετρώματοςεσωτερική γεωμετρία Υπόγεια νερά Γωνία κλίση του πρανούς

40 Ευστάθεια πρανών

41 Ευστάθεια πρανών βαθειές εκσκαφές Στήριξη του γεωυλικού όταν δεν ευσταθεί στην γωνία κλίση που επιθυμούμε (π.χ. εδώ κατακόρυφη κλίση) Πάσσαλοι Εκτοξευμένο σκυρόδεμα Αγκύρια

42 Τεχνικά Έργα ΚΑΤΟΛΙΣΘΗΣΕΙΣ ΑΣΤΟΧΙΕΣ ΣΕ ΔΡΟΜΟΥΣ

43 ΚΑΤΟΛΙΣΘΗΣΗ ΤΣΑΚΩΝΑ (Ε.Ο. ΤΡΙΠΟΛΗ ΚΑΛΑΜΑΤΑ) 1993 Ενεργοποίηση παλαιάς κατολίσθησης κυκλοειδούς μορφής ρεύματος εδάφους λόγω του «κοψίματός» της από την κατασκευή της νέας ε.ο.

44 Μεγάλη Τσακώνα Καλαμάτα): κατολίσθηση (Τρίπολη- «Πέρασμα» από την κατολίσθηση με γέφυρα όπου τα βάθρα θεμελιώνονται πριν και μετά την κατολίσθηση.

45

46 ΚΑΤΟΛΙΣΘΗΣΗ ΠΑΝΑΓΟΠΟΥΛΑΣ Ν.Ε.Ο. ΑΘΗΝΩΝ ΠΑΤΡΩΝ, 1971

47 ΚΑΤΟΛΙΣΘΗΣΗ ΠΑΝΑΓΟΠΟΥΛΑΣ Ν.Ε.Ο. ΑΘΗΝΩΝ ΠΑΤΡΩΝ, 1971 Μεγάλη κατολίσθηση Παναγοπούλας (Κόρινθος-Πάτρα): Μη δυνατότητα μόνιμης σταθεροποίησης της κατολίσθησης (πρόβλημα κλίμακας-δαπανηρά μέτρα αντιστήριξης με υψηλό βαθμό διακινδύνευσης, δηλαδή και μετά τα μέτρα μπορεί να γίνει ολίσθηση). Μόνιμη λύση: «Πέρασμα» από την κατολίσθηση μέσα από το βουνό με σήραγγα πίσω από την επιφάνεια κατολίσθησης.

48 Έργα Περιβαλλοντικής Μηχανικής Περιβαλλοντική Γεωλογία

49 Τεχνική Γεωλογία και Αειφόρος Ανάπτυξη

50 Τεχνική Γεωλογία και Αειφόρος Ανάπτυξη

51 ΤΕΧΝΙΚΉ ΓΕΩΛΟΓΊΑ 1. Χρήσιμες πληροφορίες διαδικαστικά 2. Περιεχόμενα μαθήματος 3. Αντικείμενο - Σκοπός Τεχνικής Γεωλογίας 4. Τεχνικά έργα Γενική εισαγωγή 5. Από τη Γεωλογική πραγματικότητα στη Μηχανική και τα τεχνικά έργα. Ο ρόλος του γεωλογικού μοντέλου πρωτεύουσας σημασίας στον σχεδιασμό τεχνικών έργων

52 Ο στόχος;.η ποσοτικοποίηση των γεωλογικών υλικών. Μπορούν να ποσοτικοποιηθούν τα γεωυλικά; o Ραγδαία ανάπτυξη της γνώσης σε όλα τα στάδια του σχεδιασμού των τεχνικών έργων. o Ο τομέας στον οποίο έχουν πραγματοποιηθεί τα πιο μεγάλα και σημαντικά βήματα προόδου είναι η ανάλυση και διαστασιολόγηση των έργων. o Όμως... παρά τις πολύ μεγάλες δυνατότητες που προσφέρουν τα σημερινά υπολογιστικά εργαλεία και λογισμικά, τα αποτελέσματα υπόκεινται στις αδυναμίες και τις αβεβαιότητες των εισαγομένων παραμέτρων. o Τα πιο σημαντικά στάδια του σχεδιασμού είναι ο καθορισμός των παραμέτρων σχεδιασμού και η κριτική αντιμετώπιση των αποτελεσμάτων, o Διαφορετικά...είναι, συχνά, «μάταιη» η προσπάθεια βελτίωσης της ακρίβειας των κωδίκων.

53 Ο στόχος;.η ποσοτικοποίηση των γεωλογικών υλικών. Μπορούν να ποσοτικοποιηθούν τα γεωυλικά; o Το υπόβαθρο της αιτίας του προβλήματος είναι λοιπόν η γεωλογία. o Αριθμοί στη γεωλογία: o τήρηση μιας λεπτής ισορροπίας μεταξύ: o της γνώμης ότι η γεωλογία δεν μπορεί να ποσοτικοποιηθεί και... o της υπεραισιόδοξης άποψης ότι κάθε φυσική οντότητα μπορεί να περιγραφεί με μαθηματικούς όρους. o Στην πραγματικότητα, πολλά γεωλογικά χαρακτηριστικά δεν μπορούν να ποσοτικοποιηθούν επακριβώς o Καλές εκτιμήσεις, οι οποίες βασίζονται στην εμπειρία και στη γεωλογική λογική, είναι ό,τι καλύτερο μπορεί κανείς να ελπίζει (Hoek, 1998). Σήμερα η απαίτηση αυτή έχει ικανοποιηθεί σε αξιόλογο βαθμό με την εξέλιξη της τεχνικογεωλογικής έρευνας (εργαστηριακές και επιτόπου δοκιμές) και την ανάπτυξη των συστημάτων γεωτεχνικής ταξινόμησης.

54 Ο ρόλος του Γεωλογικού Μοντέλου o Ο σχεδιασμός των τεχνικών έργων αποτελεί μία σύνθετη διαδικασία, με πολλά στάδια. o Η γνώση των γεωλογικών συνθηκών της ευρείας περιοχής και οι γεωερευνητικές εργασίες αποτελούν τη βάση για τον καθορισμό του γεωλογικού προσομοιώματος του υπό μελέτη έργου. o Τεχνικογεωλογική θεώρηση: Η ένταξη του προσομοιώματος αυτού στις ανάγκες του μηχανικού. o Το γεωλογικό μοντέλο: αποτελεί βάση για κάθε επόμενο βήμα του σχεδιασμού. o Στη συνέχεια ακολουθεί: o προσδιορισμός των μοντέλων της βραχόμαζας με την ποσοτικοποίηση των χαρακτηριστικών των γεωυλικών o καθορισμός των παραμέτρων σχεδιασμού o ανάλυση και διαστασιολόγηση του τεχνικού έργου.

55 Η σύνταξη του γεωλογικού προτύπου - προσομοιώματος είναι το βασικό βήμα για το σχεδιασμό του τεχνικού έργου. Καθορίζονται οι γεωλογικές συνθήκες που θα αντιμετωπιστούν και συγκεκριμένα: η ποικιλία και ποιότητα των γεωλογικών σχηματισμών η έκτασή τους στο χώρο Γεωλογικό προσομοίωμα (Γεωλογικές συνθήκες) προσδιορίζεται το είδος, η θέση και το μέγεθος δυνητικών κινδύνων

56 Burland s Triangle Σχέση Τεχνικής Γεωλογίας και Γεωτεχνικής Μηχανικής Σημείωση: Ο Καθ. Burland Είναι από τους κορυφαίους Γεωτεχνικούς Μηχανικούς στον κόσμο με υψηλό σεβασμό για τη γεωλογία και το ρόλο της. Το τρίγωνο αυτό έχει καθιερωθεί και στην πράξη!

57 «Σύλληψη» Γεωλογικού Προσομοιώματος

58 ΤΕΧΝΙΚΗ ΓΕΩΛΟΓΙΑ Πληροφορίες από άλλες γεωλογικές επιστήμες: Πετρολογία Τεκτονική Γεωλογία (Δομή Καταπόνηση-Διατμήσεις - Τάσεις) Στρωματογραφία (Σειρά πετρωμάτων Δομή Εκτίμηση ομαλών ή διαταραγμένων σειρών Μετεωρολογικά Χαρακτηριστικά (υπόγεια και επιφανειακά νερά) Σχέση με Υδρογεωλογία Σεισμικές επιταχύνσεις

59 Βασικά ερωτήματα που θα πρέπει να απαντηθούν στο Εξάμηνο Πώς είναι το έδαφος; Πώς διερευνούμε το έδαφος (εδαφικές συνθήκες); Πώς συμπεριφέρεται το έδαφος ανάλογα το τεχνικό έργο (σε μία σήραγγα, σε ένα πρανές, σε μια θεμελίωση); Πώς ποσοτικοποιούμε το έδαφος;

60 Βασικά ερωτήματα που θα πρέπει να απαντηθούν στο Εξάμηνο Πώς είναι το έδαφος;...(απαντήσεις σε αυτό το μάθημα) Πώς διερευνούμε το έδαφος (εδαφικές συνθήκες); Πώς συμπεριφέρεται το έδαφος ανάλογα το τεχνικό έργο (σε μία σήραγγα, σε ένα πρανές, σε μια θεμελίωση); Πώς ποσοτικοποιούμε το έδαφος;

61 ΜΕΛΕΤΗ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΤΕΧΝΙΚΟΥ ΕΡΓΟΥ Μοντέλο της μελέτης για την απόκτηση της αναγκαίας γνώσης της συμπεριφοράς του Εδάφους - Υπεδάφους 1. ΦΥΣΗ ΤΟΥ ΓΕΩΥΛΙΚΟΥ Γεωυλικά Έδαφος Βράχος Αμμώδη (πυκνάχαλαρά) Αργιλικά (μαλακά-σκληρά) Συμπαγής (άρρηκτος, ελαφρά κερματισμένος) Έννοιες: συνοχής, γωνίας τριβής Κερματισμένος (πολύ κερματισμένος, κατακερματισμένος) αντοχή υλικού

62 Πώς διερευνούμε το υπέδαφος; Τι είδους πληροφορίες πρέπει να συλλέξουμε;

63 Αρκεί η πληροφορία...άμμος; Ή...Ασβεστόλιθος Όχι για την Τεχνική Γεωλογία και τον σχεδιασμό Τεχνικών έργων

64

65 Αξία του Γεωλογικού Μοντέλου στα τεχνικά έργα Η κατανόηση της πραγματικής συμπεριφοράς του εδάφους είναι πιο σημαντική από τον λεπτομερή υπολογισμό Καλύτερη γεωτεχνική πρόβλεψη...είναι μόνο δυνατή όταν προσομοιώνεται η πραγματικότητα. P. Vaughan, 34 ή διάλεξη Rankine, 1994 (μία από τις σημαντικότερες διαλέξεις της γεωτεχνικής μηχανικής διεθνώς)

66 ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ Εφαρμογή του σχεδιασμού Εκτίμηση των συνθηκών του εδάφους στον σχεδιασμό για την κατασκευή του έργου 1. Γεωλογικές συνθήκες 2. Μετάφρασή τους σε τεχνικογεωλογική συμπεριφορά ΓΕΩΛΟΓΙΚΟ ΠΡΟΣΟΜΕΙΩΜΑ 3. Τύπος γεωυλικού ιδιότητες + Περιβάλλον(τασικό πεδίο, υπόγεια νερά) ΜΟΝΤΕΛΟ ΓΕΩΥΛΙΚΟΥ Συμπεριφορά γεωυλικού έναντι αστοχίας Επιλογή των σωστών γεωτεχνικών παραμέτρων και των κατάλληλων κριτηρίων τεχνικής συμπεριφοράς ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ χρήση εμπειρικών, αναλυτικών-αριθμητικών μεθόδων

67 Το Γεωλογικό Προσομοίωμα Η πρόκληση της πρόβλεψης των συνθηκών που θα συναντηθούν Συνιστώσες γεωλογικού προσομοιώματος: Γενετικές διεργασίες Επιγενετικές διεργασίες, μεταμόρφωση Τεκτονική εξέλιξη, παραμόρφωση Παλαιογεωγραφική εξέλιξη, αποσάθρωση Γεωδυναμικό περιβάλλον Υδρογεωλογικές συνθήκες

68 Το Γεωλογικό Προσομοίωμα Η πρόκληση της πρόβλεψης των συνθηκών που θα συναντηθούν Τι απαιτεί ο σχεδιασμός τεχνικού έργου από το Γεωλογικό Προσομοίωμα; Προσδιορισμοί των γεωλογικών συνθηκών που θα συναντηθούν ως προς την ποιότητα του εδάφους Προσδιορισμός της φύσης, της θέσης και του μεγέθους των πιθανών κινδύνων Επιλογή κατάλληλης χάραξης

69 Περιστατικά που αποδεικνύουν την σημασία του γεωλογικού προσομοιώματος

70 Έστω ότι θέλουμε να κάνουμε έργα θεμελίωσης σε μια κοιλάδα. Ποια αναμένεται να είναι η ποιότητα των σχηματισμών γνωρίζοντας μόνο τις γεωλογικές διεργασίες;

71

72 Εκτίμηση γεωλογικής επικινδυνότητας από τα πρώτα στάδια του σχεδιασμού! Η γεωλογία (το Γεωλογικό Μοντέλο) καθοριστικός παράγοντας στην επιλογή κατάλληλης χάραξης Οδοποιϊας.

73

74 από ΙΓΜΕ - IFP, 1966 Διασχίζοντας εφιππεύσεις σε ψαθυρά υλικά (εδώ ασβεστολίθους): Κατασκευή τεχνικών έργων (σηράγγων-γεφυρών-πρανών) (Εγνατία Οδός, Παραμυθιά) από ΙΓΜΕ - IFP, 1966

75 Περιοχή έργων Greek Geological Survey, Institut Francais du Petrol, (1966)

76 Η βραχόμαζα είναι έντονα κερματισμένη και αποδιοργανωμένη από εφιππευτικές κινήσεις και τεκτονικά ράκη Κατακερματισμένος ασβεστόλιθος σε κλίμακες «ράχεων» και όχι μεμονωμένων ζωνών.

77 Χαρακτηριστικά Βραχόμαζας: Υψηλή γενικά αντοχή Μεγάλη γωνία τριβής (ανάλογα και με το αλληλοκλείδωμα) Μικρή γενικά συνεκτικότητα Καλή έως πτωχή αλληλεμπλοκή των τεμαχών του. Το σφικτό κλείδωμα των τεμαχών περιορίζει τη βραχόμαζα και της προσδίδει ευστάθεια ενώ το πτωχό δημιουργεί συνθήκες «επέκτασης» και ευκολότερης περιστροφής των τεμαχών που χωρίς άμεσο περιορισμό σε μία σήραγγα «απελευθερώνονται» και καταρρέουν. Πιθανή εμφάνιση αργιλικών υλικών ανάμεσα στα τεμάχη που μειώνουν την τριβή και διευκολύνουν την περιστροφή τους.

78 Συμπεριφορά σε πρανή Ευστάθεια σε μεγάλες κλίσεις σε περιβάλλον κατακερματισμένου ασβεστολίθου Συμπεριφορά σε υπόγεια έργα Καταρροή βραχόμαζας σε περιβάλλον κατακερματισμένου ασβεστολίθου Μεγάλη γωνία τριβής (ανάλογα και με το αλληλοκλείδωμα) και ευσταθούν σε μεγάλες κλίσεις Μικρή γενικά συνεκτικότητα. Το πτωχό κλείδωμα των τεμαχών δημιουργεί συνθήκες ευκολότερης περιστροφής τους που χωρίς άμεσο περιορισμό σε μία σήραγγα «απελευθερώνονται» και καταρρέουν.

79 Κατασκευή σήραγγας σε περιβάλλον παγετωδών αποθέσεων (κοιλάδες που διαμορφώθηκαν από παγετώνες). Πρανή ακριβώς δίπλα στην κοιλάδα από ισχυρό γρανίτη!!!... αλλά το υπόβαθρο στην κοιλάδα βρίσκεται πολύ βαθειά!

80 Γρανίτης: Πολύ υψηλής αντοχής σχηματισμός-γενικά αδιαπέρατος (εξαρτάται από τον κερματισμό). Παγετώδεις αποθέσεις: Μέτριας έως χαμηλής πυκνότητας εδαφικοί σχηματισμοί με πτωχό έως μέτριο αλληλοκλείδωμα και περιορισμένο έως μηδενικό χρόνο αυτουποστήριξης. Άμεση κατάρρευση εδαφικών σχηματισμών. Τεράστιες εισροές υδάτων στη σήραγγα Εγκατάλειψη της σήραγγας

81

82 Από την κλίμακα των χιλιομέτρων στην κλίμακα του έργου (εκατοντάδων m).

83 V.Marinos et al. 2006

84

85 ΑΝΤΊ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΆΤΩΝ Οι φοιτητές θα πρέπει να εκπαιδεύονται να: αντιλαμβάνονται, να χαρακτηρίζουν και να προβλέπουν την συμπεριφορά των βραχόμαζων και του εδάφους που συνδέονται άμεσα με κατασκευαστικά έργα. αναγνωρίζουν, χαρακτηρίζουν και να αναλύουν φυσικές καταστροφές οργανώνουν και εφαρμόζουν ένα γεω-ερευνητικό πρόγραμμα διερευνούν την ύπαιθρο με την μορφή ενός αναλυτικού γεωλογικούγεωτεχνικού μοντέλου. συνθέτουν, ερμηνεύουν και να στοιχειοθετούν τις διάσπαρτες γεωλογικές και τεχνικές πληροφορίες και να μεταφέρουν τις πληροφορίες αυτές σε ένα μοντέλο εδάφους με παραμέτρους που απαιτούνται για τον γεωτεχνικό σχεδιασμό. αναλύουν και αξιολογούν την ρύπανση των εδαφών και υδάτων