ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΥΔΡΟΓΕΩΛΟΓΙΑΣ

Transcript

1 ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΥΔΡΟΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΟΔΗΓΟΣ ΑΣΚΗΣΗΣ ΥΠΑΙΘΡΟΥ ΔΥΤΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ - ΗΠΕΙΡΟΥ - - ΣΤΕΡΕΑΣ ΕΛΛΑΔΑΣ Στα πλαίσια του μαθήματος: ΤΕΧΝΙΚΗ ΓΕΩΛΟΓΙΑ Αντικείμενα άσκησης υπαίθρου: Τεχνικά Έργα Ανοικτής Οδοποιίας, Φράγματα και Σήραγγες Υπεύθυνος Καθηγητής Άσκησης (Αντικείμενο Τεχνικής Γεωλογίας): Β. Μαρίνος, Επ. Καθηγητής Επιμέλεια: Β. Π. Μαρίνος, Επ. Καθηγητής Α. Κίλιας, Καθηγητής Θ. Μακεδών, Δρ. Γεωλόγος Ε. Θωμαΐδου, Δρ. Γεωλόγος Θεσσαλονίκη, Ακαδημαϊκό έτος

2

3 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Το υλικό που περιλαμβάνεται στο τεύχος αυτό αναφέρεται στα κυριότερα από τα θέματα της εκπαιδευτικής εκδρομής του μαθήματος «ΤΕΧΝΙΚΗ ΓΕΩΛΟΓΙΑ». Αποτελεί ένα χρήσιμο βοήθημα χωρίς φυσικά να εξαντλεί όλα τα θέματα τα οποία καλύπτει. Η εκδρομή αυτή αποτελεί ένα ιδιαίτερα σημαντικό συμπλήρωμα του εκπαιδευτικού κύκλου της διδασκαλίας της Τεχνικής Γεωλογίας, προσφέροντας πραγματικές παραστάσεις στον φοιτητή και διευκολύνοντας στην αφομοίωση των απαραίτητων γνώσεων που του παρέχονται «από έδρας». Τα έργα και οι περιοχές που θα επισκεφτούμε είναι σημαντικές και διασχίζουν ορεινές μάζες κάτω από ποικίλες, δύσκολες ή ακόμη και «εχθρικές» γεωλογικές καταστάσεις. Προσφέρεται λοιπόν η δυνατότητα να κατανοήσει ο φοιτητής καλύτερα τη σημασία της έγκαιρης και αξιόπιστης γνώσης του γεωλογικού προσομοιώματος για κάθε έργο και να μπορέσει να μεταφράσει τη γεωλογική πληροφορία στον καθορισμό: των κρίσιμων τεχνικογεωλογικών χαρακτηριστικών της βραχόμαζας (πλέον σε κλίμακα έργου) των τεχνικογεωλογικών τύπων χαρακτήρων του εδάφους ή της βραχόμαζας (έστω και αν είναι ένας λιθολογικός τύπος στη περιοχή του έργου) της τεχνικογεωλογικής συμπεριφοράς (μηχανισμούς αστοχίας) για το συγκεκριμένο τεχνικό έργο (ευστάθεια πρανών, φράγματα, σήραγγες, άλλες θεμελιώσεις) των βασικών παραμέτρων σχεδιασμού (με βάσει τον μηχανισμό αστοχίας) των τεχνικογεωλογικών τύπων. Δηλαδή την ποσοτικοποίηση του υλικού. Αν και η εκδρομή γίνεται με άμεσο στόχο την εκπαίδευση στα μαθήματα «Γεωλογίας Ελλάδας» και «Τεχνικής Γεωλογίας», ο φοιτητής δεν πρέπει να δει ούτε αυτή αλλά ούτε και τις σημειώσεις της μέσα σε στενά πλαίσια. Βασίλης Π. Μαρίνος Θεσσαλονίκη, 27/05/2014 Απόψεις ή προτάσεις που είναι διατυπωμένες μέσα στα κείμενα που ακολουθούν δεν σημαίνει ότι είναι υποχρεωτικά οι τελικές, επίσημες ή υιοθετημένες από τους κατά περίπτωση κυρίους των έργων.

4 Οι «ήσσονες γεωλογικές λεπτομέρειες» στοιχεία «μείζονος σημασίας» A. Terzaghi 1929 Ο γεωτεχνικός σχεδιασμός των έργων απαιτεί αριθμούς όσον αφορά την αντοχή και την παραμορφωσιμότητα του βράχου, τις επιτόπου τάσεις και την πίεση των πόρων. Οι αριθμοί αυτοί απαιτούνται για τον υπολογισμό της ευστάθειας των πρανών, την φέρουσα ικανότητα του εδάφους θεμελίωσης και την ικανότητα υποστήριξης στην εκσκαφή υπογείων έργων..οι αριθμοί αυτοί εξαρτώνται άμεσα από τις ιδιαιτερότητες του γεωλογικού υλικού E. Hoek, 1999 The understanding of real behaviour is more important than accurate calculation. Better prediction is only possible when reality is modeled P. Vaughan, 34 th Rankine Lecture 1994 Σημείωση: Και οι τρεις παραπάνω αναφορές έγιναν από Πολ. Μηχανικούς οι οποίοι διαπίστωσαν από νωρίς την μεγάλη σημασία του Γεωλογικού προσομοιώματος στα τεχνικά έργα και τους υπολογισμούς τους. Ο Terzaghi μάλιστα τα τελευταία του χρόνια ως Καθηγητής δίδασκε Τεχνική Γεωλογία (αντί για Γεωτεχνική Μηχανική).

5 Α. ΤΕΧΝΙΚΟΓΕΩΛΟΓΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΒΡΑΧΟΜΑΧΩΝ Τεχνικογεωλογικό πρότυπο Γενικά ΦΛΥΣΧΗΣ Ο φλύσχης είναι ένας πολύ ιδιαίτερος σχηματισμός λόγω των πτωχών του γενικά ιδιοτήτων που εμφανίζει και στα πολλά προβλήματα που δημιουργεί στα τεχνικά έργα αλλά και στις δυσκολίες και ασάφειες που παρουσιάζει στην γεωτεχνική του έρευνα (δειγματοληψία, εργαστηριακές δοκιμές). Στα υπόγεια έργα μπορεί να εκδηλώνονται δομικές αστάθειες φλυσχικών τραπεζών λόγω της έντονης στρωσιγένειας κατά την ανάπτυξη των ικανών μελών του (ψαμμίτης) αλλά και σημαντικές παραμορφώσεις ακόμα και σε μέτρια υπερκείμενα λόγω της παρουσίας μελών με χαμηλή αντοχή (ιλυόλιθος, αργιλικός σχιστόλιθος) ή/και διατμημένων δομών. Η ιδιαιτερότητα των φλυσχικών σχηματισμών επικεντρώνεται συνεπώς στην ποικίλλουσα ετερογένεια, την συμμετοχή γεωυλικών με χαμηλή αντοχή και την τεκτονική διαταραχή, ως καταστροφή, της αρχικής του δομής. Η παρουσία του νερού στα πλαστικά μέλη της σειράς απομειώνει τα μηχανικά χαρακτηριστικά τους. Τέλος, η αποσάθρωση ενώ δρα έντονα κυρίως με τον μηχανισμό της σχιστοποίησης - σχάσης στα ιλυολιθικά στρώματα, δεν συνεχίζεται σε βάθος παρά μόνο όταν ο σχηματισμός είναι έντονα διαταραγμένος και συμμετέχουν και ψαμμιτικά στρώματα τα οποία αποτελούν και το μέσο για τη διακίνηση του νερού. Ο φλύσχης διαμορφώνει λοιπόν ασθενείς και σύνθετες βραχόμαζες σύμφωνα με τα παρακάτω τεχνικογεωλογικά χαρακτηριστικά: Σύνθετη βραχόμαζα Εναλλαγές ικανών - μεγάλης γενικά αντοχής ψαμμιτικών στρωμάτων και μη ικανών - μικρής γενικά αντοχής - ιλυολιθικών, αργιλοσχιστολιθικών στρωμάτων Έντονη γενικά στρωσιγένεια, διακριτοποιημένη και με μεγάλη εμμονή Ποικίλα πάχη στρωμάτων (λεπτοστρωματώδης δομή κλίμακας cm έως παχυστρωματώδης κλίμακας μέτρων) Τεκτονική διαταραχή που μεταβάλλει την αρχική δομή και μπορεί να δημιουργήσει τεκτονικά μίγματα και χαοτικές δομές Ασθενής βραχόμαζα Παρουσία αργιλικών πετρωμάτων Έντονη τεκτονική καταπόνηση που υποβαθμίζει λόγω ρωγμάτωσης και διατμήσεων την όποια αρχική ποιότητα της βραχόμαζας Αποσάθρωση των ιλυολιθικών - αργιλικών μελών και επιδεκτικότητα αυτών στο φαινόμενο της σχιστοποίησης - σχάσης (slaking) Επίδραση του νερού που είναι σημαντική για τα ιλυολιθικά - αργιλικά μέλη του σχηματισμού

6 Πίνακας.1. Τεχνικογεωλογικοί τύποι βραχόμαζας σε φλυσχικό περιβάλλον

7 Πίνακας 2. Τύποι βραχόμαζας σε φλυσχικό περιβάλλον

8 Σχήμα 1. Χαρακτηριστική μορφή τεκτονικά παραμορφωμένος, έντονα πτυχωμένος, ρηγματωμένος ιλυόλιθος ή αργιλικός σχιστόλιθος με κερματισμένα και παραμορφωμένα ψαμμιτικά τεμάχη τα οποία διαμορφώνουν σχεδόν χαοτική δομή (Τύπος Χ) (Περιοχή Μετσόβου). Σχήμα 2. Χαρακτηριστική εικόνα έντονα διατμημένης χαοτικής δομής όπου εντός του σώματος της διατμημένης μάζας αναμένονται λιγότερο διατμημένα τεμάχη ψαμμίτη (Τύπος XI) (Περιοχή σήραγγας Ανθοχωρίου).

9 ΑΣΚΗΣΗ ΥΠΑΙΘΡΟΥ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΥΛΙΚΟ ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ Σχήμα 3. Χαρακτηριστική εικόνα έντονα διατμημένης χαοτικής δομής όπου εντός του σώματος της διατμημένης μάζας αναμένονται λιγότερο διατμημένα τεμάχη ψαμμίτη (Τύπος XI) (Περιοχή σήραγγας Ανθοχωρίου). Σχήμα 4. Ο Δείκτης Γεωλογικής Αντοχής GSI για ετερογενείς βραχόμαζες όπως ο φλύσχης

10 ΜΟΛΑΣΣΑ Η μολάσσα είναι ένας ιδιαίτερος σχηματισμός λόγω της ιδιαιτερότητας να μεταβάλλει τη δομή με το βάθος αλλά και των εναλλασσόμενων πετρωμάτων στο σύνολό της. Στο κεφάλαιο αυτό, αναλύεται η τεχνικογεωλογική φύση της κυρίως στο βάθος, ενώ αναφέρονται και κάποια στοιχεία για την επιφανειακή της κατάσταση. Στα υπόγεια έργα έχει γενικώς καλή συμπεριφορά, με ενδεχόμενο να εκδηλώνει μόνο τοπικά δομικές αστάθειες. Στην επιφάνεια δημιουργεί αντιθέτως, πολλά προβλήματα ευστάθειας λόγω της πολύ αποσαθρωμένης της, εκεί, φύσης. Η ιδιαιτερότητα των μολασσικών βραχομαζών επικεντρώνεται συνεπώς στην ποικίλλουσα ετερογένεια, την συμμετοχή γεωυλικών με χαμηλή αντοχή και την αλλαγή δομής προς το βάθος. Η παρουσία του νερού στα ιλυολιθικά-αργιλικά πετρώματα της σειράς απομειώνει τα μηχανικά χαρακτηριστικά τους, ιδιαίτερα στις επιφάνειες των στρώσεων, όταν αυτές είναι διακριτές. Τέλος, η αποσάθρωση, ενώ δρα έντονα κυρίως με τον μηχανισμό της σχιστοποίησης - σχάσης στα ιλυολιθικά στρώματα, επικεντρώνεται μόνο στην επιφάνεια. Η μολάσσα διαμορφώνει λοιπόν ασθενείς και σύνθετες βραχόμαζες σύμφωνα με τα παρακάτω τεχνικογεωλογικά χαρακτηριστικά: Σύνθετη βραχόμαζα Εναλλαγές ικανών - καλής γενικά αντοχής- τραπεζών (στρωμάτων) ψαμμίτη ή/και κροκαλοπαγούς και μη ικανών - μέτριας ή μικρής γενικά αντοχής - στρωμάτων ιλυολίθου ή αργιλολίθου Αλλαγή δομής προς το βάθος (ετερογένεια και στρωσιγένεια στην επιφάνεια, ομοιογένεια και συνεχής δομή στο βάθος) Ασθενής βραχόμαζα Παρουσία ιλυολιθικών-αργιλικών πετρωμάτων Πτωχή - ασθενής διαγένεση σε ορισμένες περιπτώσεις Αποσάθρωση των ιλυολιθικών - αργιλικών μελών από το φαινόμενο της σχάσης (slaking) στην επιφάνεια Η επίδραση του νερού είναι επιβαρυντική για τα ιλυολιθικά - αργιλικά μέλη και τις ασυνέχειές τους Σύγκριση Μολάσσας - Φλύσχη Σε αντίθεση με τις μολάσσες, ο όρος φλύσχης χρησιμοποιείται για να περιγράψει ιζήματα που δημιουργήθηκαν πρώιμα, λίγο πριν και κατά τη διαδικασία της ορογένεσης, από τη διάβρωση των γειτονικών αναδυόμενων και εξελισσόμενων πτυχογενών δομών. Τα ιζήματα παραμορφώνονται στη συνέχεια στα ακολουθούντα στάδια ανάπτυξης και εξέλιξης των πτυχώσεων. Ο φλύσχης λοιπόν παράγεται μπροστά από την εξελισσόμενη ορογένεση, πτυχώνεται μαζί με τα άλλα στρώματα ή ακόμα και επωθείται από την ώθηση της αναδυόμενης οροσειράς. Αντιθέτως, οι μολάσσες, στις λεκάνες πίσω από την ήδη σχηματισμένη ορεινή ζώνη (οπισθοχώρα) παραμένουν πάνω από την πτυχωμένη ζώνη και δεν διαταράσσονται από τη διαδικασία της ορογένεσης.

11 Ο φλύσχης, σε αντίθεση με τις μολάσσες, έχει πιο ρυθμικές και λεπτότερες εναλλαγές ψαμμιτικών και πηλιτικών (ιλυόλιθοι, αργιλικοί σχιστόλιθοι) στρωμάτων. Τα στρώματα του φλύσχη έχουν υποστεί ισχυρές συμπιεστικές παραμορφώσεις οι οποίες δημιούργησαν πτυχώσεις διαφόρων μεγεθών, διαφορικές ολισθήσεις κατά τις στρώσεις και πυκνά συστήματα ασυνεχειών και σημαντικές σε εξάπλωση και πάχος διατμημένες ζώνες. Είναι συνεπώς συχνά γεωτεχνικά ασθενείς. Στη συνέχεια παρουσιάζονται πιο συγκεκριμένα τα παραπάνω χαρακτηριστικά της μολάσσας. Εναλλαγές ικανών - μεγάλης γενικά αντοχής- ψαμμιτικών πάγκων και μη ικανών - μικρής γενικά αντοχής - ιλυολιθικών, αργιλοσχιστολιθικών στρωμάτων. Οι εναλλαγές των στρωμάτων μπορεί να είναι συχνές έως σποραδικές - αραιές. Ο βαθμός που επιδρά κάθε γεωυλικό εξαρτάται από την ποσόστωσή του στο σύνολο και ελάχιστα από την τεκτονική διαταραχή του. Έτσι, η αντοχή του άρρηκτου βράχου εξαρτάται και από τα δύο γεωυλικά με βάση τα παραπάνω κριτήρια έχοντας μια ζυγισμένη μέση τιμή (αναλυτικότερα στοιχεία παρουσιάζονται σε επόμενη παράγραφο). Ο ιλυόλιθος, ακόμα και όταν συμμετέχει σε πολύ μικρό ποσοστό, όπως π.χ. ως λεπτός υμένας - φιλμ μπορεί να ελέγχει την ολίσθηση στρωμάτων ψαμμίτη τα οποία διαχωρίζει. Από την άλλη, ένας ψαμμίτης σημαντικού πάχους (π.χ. λίγα μέτρα) όταν βρίσκεται μεμονωμένα μέσα σε μια ιλυολιθική μάζα ανάλογα τη θέση του (π.χ στο θόλο υπόγειας εκσκαφής) μπορεί να δρα στη συνολική ευστάθεια και να λειτουργεί σαν γεφυροποιό στοιχείο. Όταν όμως στη περιοχή του θόλου απαντώνται οι συμπαγείς τράπεζες κροκαλοπαγούς ή ψαμμίτη και οι στρώσεις είναι παραοριζόντιες αυτά μπορεί σε συνδυασμό με παρακατακόρυφες ασυνέχειες λόγω χαλάρωσης, να δημιουργηθούν αστοχίες βαρυτικού χαρακτήρα. Χαρακτηριστική εικόνα της ετερογενούς δομής στην επιφάνεια φαίνεται στο Σχήμα 5. Η ετερογένεια αυτή σε βάθος μεταφράζεται μόνο στις αντοχές των συμμετεχόντων γεωυλικών και όχι στη δομή. Σχήμα 5. Χαρακτηριστική εικόνα της ετερογενούς δομής στην επιφάνεια. Η ετερογένεια αυτή σε βάθος μεταφράζεται μόνο στις αντοχές των συμμετεχόντων γεωυλικών και όχι στη δομή (Περιοχή Κρανιάς και Σήραγγα Λαγκαδιών

12 Αλλαγή δομής προς το βάθος. Οι σχηματισμοί είναι αποσαθρωμένοι έως πολύ αποσαθρωμένοι στην επιφάνεια και μπορεί να συναντηθούν στη σήραγγα στην περιοχή των στομίων ή σε τμήματα χαμηλών υπερκειμένων. Οι σχηματισμοί έχουν υποστεί την επιφανειακή αποσάθρωση που έχει υποβοηθηθεί λόγω του φαινομένου της σχάσης με αποτέλεσμα η βραχόμαζα να είναι πιο χαλαρωμένη. Κύρια ασυνέχεια είναι η στρώση που παρουσιάζει μεγάλη εμμονή (>10 m) αλλά και έντονη στρωσιγένεια και πολλές φορές σχιστοποίηση (στις ιλυολιθικές ενότητες). Στις ζώνες αυτές η βραχόμαζα παρουσιάζει έντονο κερματισμό και έντονη αποσάθρωση. Το εκτιμώμενο RQD των πετρωμάτων κυμαίνεται από 0% έως 50%. Η ποιότητα των σχηματισμών βελτιώνεται σε μεγάλο βαθμό μετά από ολίγα μέτρα(~5m) και οι βραχόμαζες παρουσιάζονται μέτρια αποσαθρωμένοι και μετρίως κερματισμένες. Σε βάθος 10-15m ανάλογα πάντως τις επιτόπου συνθήκες, απαντώνται υγιείς σχηματισμοί με πολύ συμπαγή και συνεχή δομή και στο σύνολο είναι ομοιογενείς. Το εκτιμώμενο RQD των πετρωμάτων είναι μεγαλύτερο από 50%. Σχήμα 6. Εμφάνιση των πυρήνων γεώτρησης μολασσικού πετρώματος αμέσως μετά τη δειγματοληψία. Υπάρχουν ψαμμίτες και ιλυόλιθοι αλλά οι διαχωριστικές στρώσεις (αλλά και οι στρώσεις κυρίως του ιλυόλιθου) δεν εμφανίζονται ως προκαθορισμένες επιφάνειες ασυνέχειας. Το βάθος εδώ είναι περί τα 45m Σχήμα 7. Εμφάνιση των ίδιων πυρήνων που εμφανίζεται στο προηγούμενο σχήμα, αλλά μετά από 6 μήνες, στην αποθήκη που εφυλάσσοντο. Ο ψαμμίτης παραμένει ακέραιος αλλά οι ιλυόλιθοι εμφανίζουν σχάση ακολουθούμενη από κατάρρευση (διασπορά) του αρχικού υλικού ιλυολιθικού πετρώματος

13 Παρουσία ιλυολιθικών-αργιλικών πετρωμάτων (ιλυόλιθοι, μάργες, αργιλόλιθοι). Η συχνή παρουσία ιλυοαργιλικών πετρωμάτων στους μολασσικούς σχηματισμούς μειώνει τα χαρακτηριστικά αντοχής συνολικά της βραχόμαζας καθώς οι τιμές αντοχής και παραμορφωσιμότητας των ιλυολιθικών ή αργιλοσχιστολιθικών πετρωμάτων δεν είναι ιδιαίτερα μεγάλες. Χαμηλή αντοχή μπορεί να έχει και ο ψαμμίτης όταν είναι ιλυολιθικός. Ασθενής διαγένεση Οι σχηματισμοί της μολάσσας μπορεί να έχουν σε ορισμένες θέσεις της λεκάνης τους πτωχό βαθμό διαγένεσης λόγω της νεαρής γεωλογικά δημιουργίας τους και της μη κάλυψής τους από άλλα πετρώματα ώστε να αποκτήσουν πιο σφικτή δομή. Αποσάθρωση των ιλυολιθικών - αργιλικών μελών στην επιφάνεια Το φαινόμενο της σχάσης (slaking) επιδρά πολύ έντονα στους σχηματισμούς της επιφάνειας και κυρίως των ιλυολιθικών μελών. Η αποσάθρωση αυτή αλλοιώνει σημαντικά την αντοχή της βραχόμαζας η οποία πολλές φορές προσομοιάζει με έδαφος. Αυτός είναι και ο λόγος που το ανάγλυφο στο μέγιστο πεδίο είναι κυρίως λοφώδες χωρίς μεγάλες κλίσεις. Για το λόγο αυτό εκδηλώνονται πολλές αστοχίες σε ορύγματα στα μολλασικά πετρώματα αν δεν σχεδιαστούν κατάλληλα. Επίδραση των υπογείων υδάτων Λόγω της μικρής περατότητας, το νερό που λίγο πολύ υπάρχει στα ανώτερα τμήματα στα μολασσικά πεδία, μπορεί να έχει δυσκολίες στην αποστράγγιση και να μειώνει την αντοχή της βραχομάζας. Επίσης, ιδιαίτερα σημαντικό όταν αναπτύσσονται αργιλόλιθοι ή ιλυόλιθοι είναι το γεγονός της ευαισθησίας των υλικών αυτών στις αλλαγές του ποσοστού της περιεχόμενης υγρασίας. Τεχνικογεωλογικά χαρακτηριστικά ανά τύπο βραχόμαζας. Μολονότι τα πετρώματα ξεχωριστά παρουσιάζουν διαφορετικά φυσικά και μηχανικά χαρακτηριστικά, οι συχνές εναλλαγές και η ομοιόμορφη τεκτονική καταπόνηση δημιουργεί τεχνικογεωλογικά ένα ενιαίο σύνολο και αυτό παρατηρείται ιδιαίτερα σε μεγαλύτερο βάθος. Η δομή της βραχόμαζας στο βάθος είναι συμπαγής και συνεχής και όχι στρωματώδης, με αποτέλεσμα ο μολασσικός σχηματισμός να έχει πολύ καλή ποιότητα και να αντιμετωπίζεται ως άρρηκτη - μέτρια κερματισμένη ετερογενής βραχόμαζα. Όμως, η ετερογένεια στη φύση των πετρωμάτων στο σύνολό τους και η αλλαγή της επικράτησης πότε των ιλυολίθων και πότε των ψαμμιτών (ή και κροκαλοπαγών) δημιουργεί διαφορετικές συνθήκες όσον αφορά τις παραμέτρους αντοχής σ ci και E i καθώς και της πετρογραφικής σταθεράς m i, τελικώς. Επίσης, οι αστοχίες δομικού χαρακτήρα επηρεάζονται ιδιαίτερα και από τις εναλλαγές των πετρωμάτων αυτών. Για το λόγο αυτό και για την αξιολόγηση των τεχνικογεωλογικών χαρακτηριστικών και του μετέπειτα γεωτεχνικού χαρακτηρισμού των μολασσικών βραχομαζών, λαμβάνοντας υπόψη τα παραπάνω, αυτές διακριτοποιήθηκαν και ομαδοποιήθηκαν σε συγκεκριμένους τύπους χαρακτηριστικά (Σφάλμα! Το αρχείο προέλευσης της αναφοράς δεν βρέθηκε.).

14 Πίνακας 3. Τεχνικογεωλογικοί τύποι βραχόμαζας σε μολασσικό περιβάλλον Ταξινόμηση Βραχόμαζας Βαθμονόμηση μολασσικών σχηματισμών σε βάθος Όπως περιγράφηκε αναλυτικά, οι μολάσσες σχηματίζουν βραχόμαζες με πολύ διαφορετική δομή όταν εμφανίζονται στην επιφάνεια ή βρίσκονται κοντά σε αυτήν σε σύγκριση με εκείνες που εντοπίζονται σε βάθος. Αυτό σημαίνει ότι θα πρέπει να δίνεται ιδιαίτερη προσοχή όταν χρησιμοποιούνται τα διαγράμματα του γεωλογικού δείκτη αντοχής (GSI) για να εκτιμηθούν οι ιδιότητες μιας μολασσικής βραχομάζας. Ανεξάρτητα λοιπόν από τους λιθότυπους της μολασσικής βραχόμαζας όπως περιγράφηκε στην προηγούμενη παράγραφο, όλες οι δομές πρέπει να βαθμονομηθούν ενιαία σε συνθήκες βάθους καθώς εμφανίζουν παρόμοια, συνεχή, δομή. Όλοι λοιπόν οι τύποι της μολάσσας σε βάθος, βαθμονομούνται ενιαία σε δύο περιοχές του βασικού διαγράμματος GSI. Οι περιοχές αυτές, που παρουσιάζονται στο διάγραμμα GSI (Σχήμα 10. Διάγραμμα GSI για μολάσσα υπό περιορισμό (εφαρμόζεται κυρίως σε σήραγγες) (Hoek, Marinos and Marinos,2004), αφορούν πλέον μολάσσες υπό περιορισμό και προτείνεται να ισχύουν για εφαρμογή στις σήραγγες. Η πρώτη M1 αφορά την Άρρηκτη (Intact) έως Μέτρια Κερματισμένη (Blocky) δομή (αφού η βραχόμαζα είναι συμπαγής και συνεχής) με Πολύ Καλή (Very Good) ποιότητα ασυνεχειών έως και :Μέτρια-οριακά Πτωχή (Fair-Poor) ανάλογα με το αν επικρατεί ψαμμίτης ή ιλυόλιθος αντίστοιχα. Η παρουσία θραυσμάτων και άλλων ασυνεχειών είναι γενικά περιορισμένη, δεδομένου του ιστορικού του σχηματισμού, και η τιμή του GSI που θα πρέπει να αποδοθεί στη βραχόμαζα είναι ή περισσότερο.

15 Η πρόταση για την νέα αυτή βαθμονόμηση της μολάσσας έγινε πριν από την κατασκευή των σηράγγων της Εγνατίας Οδού στους σχηματισμούς αυτούς και αποτέλεσε αντικείμενο δημοσίευσης (Hoek, Marinos and Marinos, 2004). Σήμερα με την ολοκλήρωση των εκσκαφών στις σήραγγες αυτές, η βαθμονόμηση αυτή επαληθεύτηκε απολύτως. Η δεύτερη περιοχή, η Μ2, προτείνεται να καλύπτει Στρωματώδεις-Κερματισμένες δομές σε μικρά βάθη που επηρεάζονται σε ένα μικρό βαθμό και από τις επιφανειακές συνθήκες αποσάθρωσης ή ζώνες κερματισμένη από ρήγματα σε βάθος. Τέτοιες καταστάσεις αντιστοιχούν σε τιμές GSI μεταξύ 25-40, όπως φαίνεται στην περιοχή με την ονομασία Μ2. Μία χαρακτηριστική εμφάνιση μολασσικής βραχόμαζας η οποία είναι στρωματώδης και εν μέρει υπό περιορισμό (άνω περιοχή Μ2) (Σχήμα 9). Σχήμα 8. Χαρακτηριστική μορφή συνεχούς και συμπαγούς δομής (περιοχή Μ1 στο διάγραμμα GSI) με περιορισμένες ασυνέχειες (Ανεξάρτητα λιθότυπου Μολάσσας) (σήραγγα Καραντζά). Εδώ GSI=60-65(Μέτρια Κερματισμένη/Μέτρια-Καλή ποιότητα ασυνεχειών) Σχήμα 9. Χαρακτηριστική εμφάνιση μολασσικής βραχόμαζας η οποία είναι στρωματώδης και εν μέρει μόνο υπό περιορισμό λόγω μικρού βάθους (άνω περιοχή Μ2 στο διάγραμμα GSI) (Ανεξάρτητα λιθότυπου Μολάσσας) (σήραγγα Βενέτικου). Εδώ GSI=40-45 (Στρωματώδης/Μέτρια-Καλή ποιότητα ασυνεχειών)

16 Σχήμα 10. Διάγραμμα GSI για μολάσσα υπό περιορισμό (εφαρμόζεται κυρίως σε σήραγγες) (Hoek, Marinos and Marinos,2004) Η νέα αυτή προσέγγιση ταξινόμησης των μολασσικών βραχομαζών και όχι η χρήση του συστήματος για τον φλύσχη ή η βαθμονόμηση άμεσα επηρεασμένη από τις πτωχές επιφανειακές συνθήκες βοήθησαν

17 στην κατασκευή σχεδόν όλων των σηράγγων με πολύ ελαφρύτερες διατομές από αυτές που προεβλέπετο. Διατομές δηλαδή με εκτοξευμένο σκυρόδεμα, αραιό κάνναβο αγκυρίων και σε ορισμένες περιπτώσεις πλαίσια (περισσότερες λεπτομέρειες αναφέρονται σε επόμενη παράγραφο). Βαθμονόμηση της βραχόμαζας μολασσικών σχηματισμών στην επιφάνεια Για επιφανειακές εκσκαφές, όπως εισόδους σηράγγων, όπου η δομή της μολάσσας έχει χαλαρώσει σύμφωνα με μηχανισμούς σχάσης, κερματισμού και αποσάθρωσης που αναφέραμε στις προηγούμενες παραγράφους, προτείνουμε τη χρήση ενός νέου διαγράμματος GSI. Αυτό το διάγραμμα, το οποίο εμφανίζεται στο Σχήμα 10, βασίζεται στη λογική του διαγράμματος GSI για ετερογενή διαταραγμένα πετρώματα, όπως ο φλύσχης, ύστερα από μείωση των χαρακτηριστικών παραμόρφωσης και διάτμησης που διέπουν τη συμπεριφορά του φλύσχη. Αυτή η έκδοση του διαγράμματος, η οποία χρησιμοποιείται σε σχάσιμα μολασσικά πετρώματα, εμφανίζεται στο Σχήμα 10. Οι ονομασίες Μ3-Μ7 του προτεινόμενου διαγράμματος GSI αντιστοιχούν στους βασικούς λιθότυπους που περιγράφηκαν παραπάνω. Σχήμα 11. Προτεινόμενο Διάγραμμα GSI για σχάσιμη μολάσσα όπου οι επιφάνειες στρώσεων ιλυόλιθωναργιλολίθων είναι συχνές και καλώς εκπεφρασμένες (περιοχές κοντά στην επιφάνεια, επιφανειακές εκσκαφές και πρανή). (Marinos, Hoek and Marinos, 2004).

18 ΑΣΒΕΣΤΟΛΙΘΟΙ Πίνακας 4. Τεχνικογεωλογικοί τύποι ασβεστολιθικής βραχόμαζας

19 Ταξινόμηση Βραχόμαζας Σχήμα 12. Διάγραμμα GSI για ασβεστολιθικές βραχόμαζες με ή χωρίς εναλλαγές ιλυολίθων ή αργιλολίθων

20 ΟΦΙΟΛΙΘΟΙ Ένα οφιολιθικό σύμπλεγμα συνθέτει πολύπλοκο τεχνικογεωλογικό περιβάλλον και περιλαμβάνει πολλές προκλήσεις για την αξιολόγηση και την εκτίμηση των γεωτεχνικών παραμέτρων του. Ενώ όπως αναφέρθηκε ένα τέτοιο σύμπλεγμα μπορεί να περιλαμβάνει αρκετά πετρώματα, στην έρευνα αυτή αναλύονται κυρίως τα περιδοτιτικά πετρώματα λόγω της μεγαλύτερης παρουσίας τους και της βασικής τους ιδιότητας να σερπεντινιώνονται και να μεταβάλλουν την δομή τους. Συζητούνται επίσης και κάποιες άλλες τεχνικογεωλογικές ενότητες όπως τα τεκτονικά μείγματα και συμπλέγματα με σχιστοκερατόλιθους. Ο κερματισμός της βραχόμαζας ενώ είναι χαρακτηριστικό της ποιότητας όλων των βραχομαζών στα οφιολιθικά πετρώματα καθορίζεται και συνδέεται ισχυρά από τον βαθμό σερπεντινίωσης. Η σερπεντινίωση όμως εκτός από τη δομή επηρεάζει πολλές φορές και την αντοχή του άρρηκτου βράχου καθώς το πέτρωμα μετασχηματίζεται από την εξαλλοίωση αυτή και οριακά μπορεί και να αργιλοποιείται. Ένα οφιολιθικό σύμπλεγμα διαμορφώνει τόσο ασθενείς όσο και σύνθετες βραχόμαζες σύμφωνα με τα παρακάτω τεχνικογεωλογικά χαρακτηριστικά: Σύνθετη βραχόμαζα Η σερπεντινίωση της βραχόμαζας με τους διαφόρους τρόπους γένεσης αλλά και ανάπτυξής της είναι ακανόνιστη και δημιουργεί μεγάλη συνθετότητα στην οριοθέτηση συγκεκριμένων ζωνών περιδοτίτη, σερπεντινιωμένου περιδοτίτη, σερπεντινίτη και σχιστοποιημένου σερπεντινίτη. Υπάρχουν τεκτονικές εναλλαγές με άλλα γεωυλικά όπως οι σχιστοκερατόλιθοι Ασθενής βραχόμαζα Σερπεντινίωση / Φυλλοποίηση / Αργιλοποίηση Τεκτονική καταπόνηση Κερματισμός - σχιστοποίηση - διάτμηση Αργιλοποίηση ζωνών Στη συνέχεια παρουσιάζονται πιο συγκεκριμένα τα παραπάνω χαρακτηριστικά του οφιολιθικού συμπλέγματος. Σερπεντινίωση της βραχόμαζας. Η σερπεντινίωση, όταν δεν προέρχεται από μία συνολική αυτομεταμόρφωση, μπορεί να περιορίζεται στις ασυνέχειες αλλά μπορεί να εκτείνεται μέσα στη βραχόμαζα δημιουργώντας νέες βραχόμαζες σερπεντινιτών ή ζώνες φυλλοποίησης - αργιλοποίησης. Όταν περιορίζεται στις ασυνέχειες μεταβάλλει την ποιότητά τους και τις κάνει λείες δημιουργώντας πιο ευνοϊκές συνθήκες ολίσθησης τεμαχών. Όταν η σερπεντινίωση προχωρεί έντονα μέσα στο πέτρωμα, αυτό αρχίζει να φυλλοποιείται και να χάνει την αρχική δομή του. Η βραχόμαζα δεν αποτελείται πλέον από τεμάχη περιδοτίτη αλλά από λεπτά σχιστώδη φύλλα σερπεντινίτη. Έτσι μειώνεται δραματικά η ποιότητα της βραχόμαζας ενώ μειώνεται σταδιακά και η αντοχή του άρρηκτου βράχου, ιδιαιτέρως στις πολύ σερπεντινιωμένες έως φυλλοποιημένες μορφές του περιδοτίτη. Μία χαρακτηριστική εικόνα της επίδρασης στην δομή των οφιολιθικών σχηματισμών από τη σερπεντινίωση φαίνεται στο Σχήμα 13.

21 Σχήμα 13. Χαρακτηριστική εικόνα της επίδρασης στην δομή των οφιολιθικών σχηματισμών από τη σερπεντινίωση Τεκτονική καταπόνηση Ένα οφιολιθικό σύμπλεγμα είναι έντονα διαταραγμένο με πολλαπλές λεπιώσεις και διατμήσεις λόγω της φυσικής του σύνδεσης με το ορογενές. Σε ζώνες ενδιαμέσως τέτοιων τεκτονικών μορφών η βραχόμαζα μπορεί να είναι συμπαγής και εμφανίζεται μέτρια κερματισμένη. Σε αυτές τις δομές, οι ασυνέχειες μπορεί να είναι σερπεντινιωμένες ή όχι ενώ εμφανίζονται με σημαντική εμμονή. Από την άλλη, όπου η σερπεντινίωση είναι πολύ έντονη, είτε σε ζώνες έντονης διάτμησης είτε όχι, οι ασυνέχειες αρχίζουν και χάνουν τον βασικό χαρακτήρα τους μέσα στη βραχόμαζα αφού η φυλλοποίηση της βραχόμαζας αρχίζει να διαχωρίζει τα ίδια τα άρρηκτα τεμάχη και μπορεί να καταλήξει σε φυλλοποίηση και αργιλοποίηση της βραχόμαζας κατά ζώνες. Μεταξύ των δύο αυτών ακραίων δομών υπάρχουν και οι ενδιάμεσες μορφές, οι οποίες είναι και οι πιο συνήθεις, όπου η βραχόμαζα είναι μέτρια έως πολύ κερματισμένη και η σερπεντινίωση απαντάται μεμονωμένα κατά μήκος των ασυνεχειών.

22 Σχήμα 14. Χαρακτηριστική εικόνα της επίδρασης της τεκτονικής καταπόνησης σε συνδυασμό με την σερπεντινίωση στην δομή των οφιολιθικών σχηματισμών Τεκτονικές εναλλαγές με άλλα γεωυλικά όπως οι σχιστοκερατόλιθοι. Εδώ οι βραχόμαζες εμφανίζουν έντονη καταπόνηση. Η δομή αν και είναι σχιστώδης μπορεί να είναι αρκετά συνεκτική λόγω της καλής συναρμογής των οφιολιθικών τεμαχών με τους σχιστοκερατόλιθους. Ανάλογα πόσο επικρατεί η διατμημένη μάζα έναντι των κερματισμένων τεμαχών η δομή είναι από έντονα διαταραγμένη-αποδιοργανωμένη έως φυλλώδης. Η αντοχή του «άρρηκτου συνόλου» σε αυτή την περίπτωση (ως ετερογενές μέσο) είναι μικρή. Σχήμα 15. Χαρακτηριστική εικόνα του τεκτονικού μίγματος οφιολίθων με σχιστοκερατόλιθους

23 Τεχνικογεωλογικά χαρακτηριστικά ανά Τύπο βραχόμαζας. Για τη δυνατότητα αξιολόγησης των τεχνικογεωλογικών χαρακτηριστικών των οφιολιθικών βραχομαζών, αυτές διακριτοποιήθηκαν και ομαδοποιήθηκαν σε συγκεκριμένους τύπους λαμβάνοντας υπόψη τα παραπάνω χαρακτηριστικά. Οι τύποι των βραχομαζών παρουσιάζονται στον παρακάτω πίνακα (Πίνακας 5. Τεχνικογεωλογικοί τύποι βραχόμαζας σε ένα οφιολιθικό σύμπλεγμα ). Πίνακας 5. Τεχνικογεωλογικοί τύποι βραχόμαζας σε ένα οφιολιθικό σύμπλεγμα

24 Σχήμα 16. Χαρακτηριστική εικόνα κερματισμένου σερπεντινιωμένου περιδοτίτη (τύπος ΙΙ) με καλές αντοχές (περιοχή σήραγγας Παναγιά Εγνατίας Οδού) Σχήμα 17. Καλής ποιότητας επιφανειακές εμφανίσεις τεμαχώδους δομής σε περιδοτίτη με μέτριες (λείες, μετρίως αποσαθρωμένες και εξαλλοιωμένες) επιφανειακές συνθήκες ασυνεχειών (Τύπος Ι). Πλάτος φωτογραφίας περίπου 1,5 μ. GSI 55

25 Ταξινόμηση Βραχόμαζας Οφιολίθων Σχήμα 18. Κλίμακες του δείκτη GSI για τους τύπους βραχομαζών Ι έως V σε οφιολιθικά συμπλέγματα

26 Σχήμα 19. Μέτριας ποιότητας περιδοτίτης (Τύπος ΙΙ), από το Όρος Όρθρυς στην κεντρική Ελλάδα, με ασυνέχειες που εμφανίζουν χαμηλά χαρακτηριστικά τριβής λόγω της παρουσίας υμένος σερπεντινιωμένων υλικών. Τεμαχώδης δομή, με τμήματα αποδιοργανωμένων ή σερπεντινιωμένων υλικών περιορισμένου μήκους. Η ευστάθεια στις σήραγγες ελέγχεται από τη δομική ευστάθεια των μικρών τεμαχίων ή από ήπια υπερφόρτιση. Βάθος των πυρήνων στη φωτογραφία περίπου 200 μ. GSI 35±5 Σχήμα 20. Χαμηλής ποιότητας διατμημένος σερπεντινίτης (Τύπος IV) από το Όρος Όρθρυς στην κεντρική Ελλάδα. Πλήρως θρυμματισμένος περιδοτίτης με απώλεια της τεμαχώδους δομής και παρουσία αργιλωδών τμημάτων. Η ευστάθεια της σήραγγας ελέγχεται από την αστοχία της βραχομάζας έναντι τασικής φόρτισης, με σημαντική σύνθλιψη σε βάθος. Βάθος δειγμάτων στη φωτογραφία περίπου 175 μ. GSI Σχήμα 21. Τέμαχος διατμημένου οφιολίθου, ο οποίος έχει θρυμματιστεί και αποδομηθεί σε φολίδες ασθενούς σερπεντινίτη (Τύπος IV)

27 Μαξιλαροειδής λάβα Η σφαιροειδής λάβα βασαλτικής φύσης εμφανίζει απολεπισμένες σφαιρικές ζώνες. Εύθρυπτο ή διατμημένο υλικό περιβάλλει μία ανθεκτικότερη κύρια μάζα, μειώνοντας έτσι τη συνολική ποιότητα. Το φαινόμενο εμφανίζεται πολύ συχνά σε περιοχές χαμηλού υπερκειμένου και σε τεκτονικές ζώνες ενός οφιολιθικού συμπλέγματος. Έτσι, η ποιότητα μπορεί να είναι πτωχή μόνο όταν η αποσάθρωση ή η τεκτονική διάτμηση είναι γενικευμένη. Το εύρος της γεωτεχνικής ποιότητας μιας βραχόμαζας από σφαιροειδή λάβα, με βάση το δείκτη GSI, ποικίλει από 50 έως 25.

28 ΓΝΕΥΣΙΟΙ Οι γνευσιακές βραχόμαζες έχει γενικά επικρατήσει να θεωρούνται ως συμπαγείς σχηματισμοί, μεγάλης αντοχής, κυρίως λόγω της άρρηκτης δομής που συχνά παρουσιάζουν σε πολλά μέρη της γης. Εντούτοις, υπάρχουν περιπτώσεις βραχομαζών που μπορεί να είναι πολύ πτωχής ποιότητας λόγω της ιδιότητάς τους να αποσαθρώνονται έντονα υπό συγκεκριμένες συνθήκες και λόγω της ενδογενούς γνευσιακής υφής. Οι βραχόμαζες αυτές απαντώνται σε περιβάλλον έντονου τεκτονισμού και ετερογένειας. Ανάλογα με τον βαθμό αποσάθρωσης η βραχόμαζα μπορεί να είναι: I. υγιής χωρίς ενδείξεις αποσάθρωσης, II. ελαφρώς αποσαθρωμένη όπου η αποσάθρωση έχει περιοριστεί στην επιφάνεια, III. μετρίως αποσαθρωμένη όπου η αποσάθρωση εκτείνεται σε όλη τη βραχόμαζα χωρίς όμως τα βραχώδη τεμάχη να είναι εύθρυπτα, IV. πολύ αποσαθρωμένη όπου η αποσάθρωση επεκτείνεται σε όλη τη βραχόμαζα έχοντας τεμαχίσει και αποχωρίσει πολλά τεμάχη μεταξύ τους και τα βραχώδη τεμάχη να είναι εν μέρει εύθρυπτα V. πλήρως αποσαθρωμένη όπου η βραχόμαζα έχει αποσυντεθεί σε μεγάλο βαθμό και είναι πολύ εύθρυπτη χωρίς όμως να χάνεται η συνολική δομή. VI. υπολειμματικό έδαφος, όταν η βραχόμαζα είναι ακόμα περισσότερο αποσαθρωμένη γίνεται και θα πρέπει να αξιολογείται με βάση τις αρχές της εδαφομηχανικής και όχι της βραχομηχανικής. Συνεπώς οι ιδιότητες της βραχόμαζας, μπορεί να κυμαίνονται από πολύ καλές έως πολύ πτωχές ανάλογα με το βαθμό κερματισμού-τεκτονισμού, τον βαθμό αποσάθρωσης και της παρουσίας δευτερογενών αργιλικών υλικών. Οι γνευσιακές βραχόμαζες μπορεί να είναι υγιείς, ελάχιστα αποσαθρωμένες, μέτρια αποσαθρωμένες, πολύ αποσαθρωμένες, πλήρως αποσαθρωμένες και τέλος έχουν καταλήξει σε έδαφος (Πίνακας 6. Κατηγόριες πετρωμάτων με βάση το βαθμό αποσάθρωσης (Anonymous, 1981) ). Πίνακας 6. Κατηγόριες πετρωμάτων με βάση το βαθμό αποσάθρωσης (Anonymous, 1981) Κατηγορία πετρώματος Περιγραφή Υγιές (F) Χωρίς ίχνη αποσάθρωσης I Ελάχιστα αποσαθρωμένο Η αποσάθρωση περιορίζεται στις επιφάνειες των ασυνεχειών II Ολίγον αποσαθρωμένο Μετρίως αποσαθρωμένο Έντονα αποσαθρωμένο Πλήρως αποσαθρωμένο Έδαφος Έντονη αποσάθρωση στις επιφάνειες των ασυνεχειών και ελαφρά αποσάθρωση στη μάζα του υλικού Εκτεταμένη αποσάθρωση στη μάζα του υλικού, χωρίς το υλικό να παρουσιάζει ευθρυπτότητα. Εκτεταμένη αποσάθρωση στη μάζα του υλικού, με τοπική ευθρυπτότητα του υλικού Πλήρης αποσάθρωση και μεγάλη ευθρυπτότητα του υλικού, με διατήρηση της υφής και της δομής Η υφή και δομή του υλικού έχει καταστραφεί και το υλικό μπορεί να χαρακτηρισθεί ως έδαφος (υπολειμματικός σχηματισμός) Κατηγορία κατά την ISRM III IV V VI -

29 Η αποσάθρωση ξεκινά από την επιφάνεια και μπορεί να προχωρήσει σε βάθος ανάλογα με τον κερματισμό της βραχόμαζας. Έτσι, αν δεν υπάρχουν συγκεκριμένες ζώνες έντονης τεκτονικής διατάραξης, όπως ρήγματα ή αδύναμες ζώνες όπως επαφές με απλιτικές ή χαλαζιακές φλέβες, γρανιτικές διεισδύσεις, που διευκολύνουν την διείσδυση σε βάθος, η αποσάθρωση περιορίζεται κοντά στην επιφάνεια ανάλογα, μόνο με το δίκτυο των διακλάσεων. Στις ζώνες αποσάθρωσης εμφανίζονται αργιλικά υλικά πολύ χαμηλής αντοχής. Αργιλικά υλικά από την αποσάθρωση μπορεί να έχουν μεταφερθεί και να έχουν πληρώσει ανοικτές ασυνέχειες ακόμη και σε περιβάλλον μη αποσαθρωμένες βραχόμαζες δημιουργώντας μια ιδιότυπη περίπτωση ικανής βραχόμαζας με ολισθηρές ασυνέχειες. Οι ζώνες αποσάθρωσης εφ όσον περιορίζονται στην επιφάνεια έχουν πάχος της τάξης των 5-10m αλλά στις διαταραγμένες ζώνες μπορεί να εκτείνονται σε σημαντικό βάθος (π.χ ακόμα και 150m στις περιπτώσεις που εξετάσαμε). Η αποσάθρωση είναι πιο έντονη κατά μήκος της γνευσιακής σχιστότητας λόγω του προσανατολισμού των ορυκτών Ο γνεύσιος μπορεί λοιπόν να διαμορφώνει ασθενείς και σύνθετες βραχόμαζες σύμφωνα με τα παρακάτω τεχνικογεωλογικά χαρακτηριστικά: Σύνθετη βραχόμαζα Μη ομαλή στρωματογραφική - γεωλογική εξάπλωση των διαφόρων λιθολογικών αλλά και τεχνικογεωλογικών (αποσάθρωσης ή/και τεκτονικής διαταραχής) μορφών του. Οι επαφές των διαφόρων τύπων του είναι δύσκολα προβλέψιμες. Ασθενής βραχόμαζα Αποσάθρωση του άρρηκτου βράχου αλλά και της βραχόμαζας. Έντονη παρουσία δευτερογενών (λόγω αποσάθρωσης) αργιλικών ορυκτών Τεκτονική καταπόνηση Κατακερματισμένη βραχόμαζα Σχιστοποιημένη - διατμημένη κατά θέσεις φυλλώδης βραχόμαζα

30 Σχήμα 22. Αργιλοποίηση είναι πολύ έντονη κατά μήκος της φύλλωσης αλλά και των ασυνεχειών με σημαντικό πάχος λόγω της έντονης αποσάθρωσης Τεκτονική καταπόνηση. Η τεκτονική καταπόνηση επιδρά στην ποιότητα της βραχόμαζας και στον τύπο της δομής. Το σύστημα που αναλύεται είναι πολλαπλά τεκτονισμένο με ζώνες διάτμησης και με πολλά κανονικά ρήγματα. Ο ρόλος του τεκτονισμού επιδρά και στο βαθμό αποσάθρωσης. Γενικώς, στα μικρά έως μέτρια βάθη όσο κερματισμένη είναι η βραχόμαζα είναι και αποσαθρωμένη. Η δομή της βραχόμαζας σπάνια μπορεί να είναι πολύ κερματισμένη και να μην παρουσιάζει αποσάθρωση, εκτός και αν απαντάται σε βάθος. Σχήμα 23. Χαρακτηριστική δομή έντονης τεκτονικής καταπόνησης (μέτωπο χαρτογράφησης σήραγγας Σ11 Εγνατίας Οδού περιοχής Πολύμυλου)

31 Τεχνικογεωλογικά χαρακτηριστικά ανά Τύπο βραχόμαζας. Για την αξιολόγηση των τεχνικογεωλογικών χαρακτηριστικών τους οι γνευσιακές βραχόμαζες διακριτοποιήθηκαν και ομαδοποιήθηκαν σε συγκεκριμένους τύπους λαμβάνοντας υπόψη τα παραπάνω χαρακτηριστικά. Οι τύποι των βραχομαζών παρουσιάζονται σε σχετικό πίνακα. Πίνακας 7. Τεχνικογεωλογικοί αναλυόμενοι τύποι βραχόμαζας σε ένα γνευσιακό περιβάλλον έντονης τεκτονικής παραμόρφωσης και αποσάθρωσης

32 Ταξινόμηση Βραχόμαζας Σχήμα 24. Διάγραμμα Δείκτη Γεωλογικής Αντοχής (GSI) για αποσαθρωμένες γνευσιακές βραχόμαζες

33 ΑΝΑΦΟΡΕΣ Anonymous, 1979, Classification of rocks and soils for engineering geological mapping. Part I: Rock and soil materials. Bulletin International Association Engineering Geology, No.19, pp Marinos, V., Marinos, P., Hoek, E. The geological Strength index: applications and limitations. Bull. Eng. Geol. Environ. 64, (2005). Marinos, P and Hoek, E GSI A geologically friendly tool for rock mass strength estimation. Proc. GeoEng2000 Conference, Melbourne Hoek, E., Carranza-Torres, C., Corkum, B., Hoek - Brown failure criterion edition. In: Bawden H.R.W., Curran, J., Telesnicki, M. (eds). Proceedings of NARMS-TAC 2002, Toronto, pp Hoek, E., Marinos P., Panel of experts Egnatia Reports. Hoek, E., Marinos, P., and Marinos, V., Characterization and engineering properties of tectonically undisturbed but lithologically varied sedimentary rock masses. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 42(2), pp Marinos, P., Hoek, E., Marinos, V., Variability of the engineering properties of rock masses quantified by the geological strength index: the case of ophiolites with special emphasis on tunnelling. Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 65(2), pp Marinos, P., Hoek, E., Rahaniotis, N., Agistalis, G., Marinos, V., The tunnels of Egnatia Highway. Experiences in a variety of rock masses under complex geological conditions. Πρακτικά 5ου Πανελλήνιου Συνεδρίου Γεωτεχνικής και Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, Ξάνθη 2006.

34 Β. ΘΕΜΑΤΑ ΦΡΑΓΜΑΤΩΝ Οι «ήσσονες γεωλογικές λεπτομέρειες» στοιχεία «μείζονος σημασίας» A. Terzaghi 1929 (Π. Μηχανικός) Αυτές κάνουν να διαφέρει μια θέση από την άλλη και ας είναι η βασική γεωλογική της κατάσταση ίδια Κριτήρια επιλογής της θέσης ενός φράγματος ΓΕΩΜΟΡΦΟΛΟΓΙΚΑ ΚΡΙΤΗΡΙΑ Η μορφολογία μιας κοιλάδας έχει μεγάλη σημασία στην κατασκευή φραγμάτων. Ιδανική περίπτωση κοιλάδας είναι εκείνη που στη θέση του φράγματος στενεύει και αμέσως ανάντη διευρύνεται. ΓΕΩΛΟΓΙΚΑ ΚΡΙΤΗΡΙΑ Είναι εκείνα που αν δε ληφθούν υπόψη μπορούν να οδηγήσουν σε αστοχίες : 1) ύπαρξη των ικανών και αναγκαίων ποσοτήτων νερού 2) εξασφάλιση στεγανότητας του ταμιευτήρα 3) στεγανότητα στη ζώνη του φράγματος 4) ευστάθεια των πρανών 5) παρουσία πετρωμάτων με ικανοποιητική φέρουσα ικανότητα και αντοχή Επιλογή κατασκευής φράγματος Η σύσταση του υλικού Το μοντέλο της βραχόμαζας (δομή ποιότητα ασυνεχειών) Οι μείζονες τεκτονικές ασυνέχειες και οι μεγαδομές (και τυχόν ενεργά ρήγματα) Η γεωμορφολογία του περιβάλλοντος της θέσης και της λεκάνης Η διάταξη στο χώρο Η παλαιογεωγραφία Ασταθείς κλιτείς σε σχέση με το φράγμα-ταμιευτήρα Περατότητες: - Πετρογραφικό υλικό αδιαπέρατο - Διαμόρφωση περατότητας ανάλογα με την ρωγμάτωση που κλείνει σε βάθος - Διαφορά θεώρησης για την στεγανότητα στη θέση του φράγματος και στην κλίμακα του ταμιευτήρα - Εκλεκτικές ζώνες σε ρήγματα (κυρίως βαρύτητας) - Περατότητα στους ασβεστόλιθους όταν καρστικοποιημένη: υψηλή συχνά και «βαθιά» ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ ΠΟΥ ΒΑΣΙΖΟΝΤΑΙ ΣΤΗ ΓΕΩΛΟΓΙΚΗ ΓΝΩΣΗ Α. ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΗΣ ΘΕΣΗΣ ΤΟΥ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ Ευστάθεια της περιοχής θεμελιώσεως (παραμορφώσεις, αντοχές, διάβρωση) Ευστάθεια των γειτονικών πρανών (αλλαγές στην πιεζομετρία) Στεγανότητα της θεμελιώσεως και των αντερεισμάτων Ευστάθεια συμπαρομαρτούντων έργων (υπερχειλιστής, σήραγγα εκτροπής, σήραγγες και έργα υδροληψίας κλπ.) Εντοπισμός ειδικών γεωλογικών κινδύνων (π.χ. παρουσία ενεργού ρήγματος) Σεισμική μελέτη (σεισμική απόκριση)

35 Αναζήτηση δανειοθαλάμων για τα υλικά κατασκευής οδηγεί στην τελική επιλογή του τύπου του φράγματος ΤΟ ΘΕΜΑ ΤΗΣ ΡΟΗΣ ΝΕΡΟΥ ΚΑΤΩ ΑΠΟ ΦΡΑΓΜΑ Απώλειες νερού (Διαφυγές) (Σε μεγάλης περατότητας πετρώματα) Ανάπτυξη υποπιέσεων (και σε πετρώματα μικρής περατότητας) Διάβρωση πετρώματος θεμελίωσης (αν είναι διαβρώσιμο) Β. ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΟΥ ΤΑΜΙΕΥΤΗΡΑ Στεγανότητα περιοχής που θα κατακλυστεί (ή εν πάσει περιπτώσει εκτίμηση των ποσοτήτων που θα διαφεύγουν γιατί μπορεί ενδεχομένως να είναι μικρές) Ευστάθεια κλιτύων γύρω από τον ταμιευτήρα (κίνδυνος μεγάλων κατολισθήσεων, σε κλίμακα πλαγιάς Κίνδυνος κατολισθήσεων από την λειτουργία του ταμιευτήρα (άνοδος κάθοδος στάθμης) Καθεστώς φερτών υλών (εξαρτάται από την φύση των πετρωμάτων κλίσεις πρανών βροχοπτώσεις φυτοκάλυψη) ΤΟΞΩΤΑ ΦΡΑΓΜΑΤΑ Βραχόμαζα πολύ καλής ποιότητας, ομοιογενής με μικρή ρωγμάτωση ιδιαίτερα στα αντερείσματα: Υψηλές αντοχές, υψηλό μέτρο παραμορφωσιμότητας Οικονομία σκυροδέματος σε σχέση με τα φράγματα βαρύτητος 50-85% Περιπτώσεις φραγμάτων τοξωτών - βαρύτητος Μικρή ευαισθησία σε υποπιέσεις (προσοχή όμως μη συνδυαστεί η θεμελίωση του φράγματος με σφήνες βραχόμαζας που μπορούν να εκτιναχθούν από υποπιέσεις. Βλέπε καταστροφή Malpasset) Περιορισμοί γεωμορφολογικοί: - ύψος φράγματος προς μήκος στέψης >1:5 - ασυμμετρία κοιλάδας: σημαντική επίδραση

36 ΦΡΑΓΜΑΤΑ ΒΑΡΥΤΗΤΑΣ Ευαίσθητα σε καθιζήσεις, διαφορικές καθιζήσεις: Βραχόμαζα καλής ποιότητας, ομοιογενής Ευαίσθητα σε υποπιέσεις: Μεγάλη φροντίδα στη στεγανή κουρτίνα και στην αποστράγγιση της θεμελίωσης Μορφολογία κοιλάδος σχεδόν χωρίς επίδραση στην επιλογή ΕΥΚΑΜΠΤΑ ΦΡΑΓΜΑΤΑ - ΧΩΜΑΤΙΝΑ ή ΛΙΘΟΡΡΙΠΤΑ Κατάλληλα και για φτωχή βραχόμαζα ή σε θέσεις με έντονη ετερογένεια. Ευαίσθητα σε εσωτερικές διαβρώσεις Προσεκτική επιλογή στην επιλογή του υπερχειλιστή, στα πρανή δίπλα από το φράγμα (περιπτώσεις υπερχειλιστού σε σήραγγα αν τα πρανή είναι ασταθή) Τοπογραφία: ύψος φράγματος προς μήκος στέψης > 1:2

37 Θέματα ποικιλίας και καταλληλότητας υλικών κατασκευής από το άμεσο περιβάλλον του έργου: αδιαπέρατο υλικό για τον πυρήνα του φράγματος: αργιλικά εδαφικά υλικά, υλικά για τα σώματα στηρίξεως του πυρήνα (κελύφη: αμμοχάλικα ποταμού ή λιθορριπή από λατομείο) και υλικά φίλτρων και στραγγιστηρίων (διαβαθμισμένα αμμοχάλικα)

38 ΑΣΤΟΧΙΑ ΦΡΑΓΜΑΤΩΝ (ΑΠΟ Γ. ΔΗΜΌΠΟΥΛΟ, 2012) Οι αστοχίες που παρουσιάζονται στα φράγματα εντοπίζονται σε τρεις περιοχές: α. στη θέση θεμελίωσης και έδρασης του φράγματος β. στη θέση του εκχειλιστή και των άλλων συνοδών έργων γ. στη θέση της λεκάνης του ταμιευτήρα Οι αστοχίες αφορούν: α. την ασφάλεια αυτή καθ αυτή του φράγματος β. τη διαφυγή νερών γ. τη δημιουργία κατολισθήσεων και τις συνέπειες που προκαλούν αυτές στον ταμιευτήρα και το φράγμα Μερικές από τις δυνατές αστοχίες φαίνονται στο Σχ. 25. Σχήμα 25. Μερικές περιπτώσεις αστοχιών σε θέσεις φραγμάτων. α. Κίνηση βραχοσφήνας κατά μήκος της επιφάνειας του ρήγματος ΙΙ και ανατροπή. β. Κακή θέση θεμελίωσης σε διαπερατό έδαφος. γ. Θεμελίωση σε διαπερατό έδαφος και μεγάλες απώλειες. δ. Καρστικό υπόβαθρο κάτω από λεπτό αδιαπέρατο στρώμα στην κοίτη του ταμιευτήρα

39 ΦΡΑΓΜΑ ΑΣΩΜΑΤΩΝ

40 ΦΡΑΓΜΑ ΠΕΡΔΙΚΑ (ΑΠΟ Γ. ΔΗΜΌΠΟΥΛΟ, 2012) Η αστοχία του φράγματος Περδίκα ανάγεται στην περίπτωση 4δ. 1 Η οριστική μελέτη εγκρίνεται στις και τον Οκτώβριο του 1961 το φράγμα ήταν έτοιμο. Η χρηματοδότηση του έργου έγινε από το Γερμανικό Κράτος στα πλαίσια των πολεμικών αποζημιώσεων του Β Παγκοσμίου Πολέμου στο Ελληνικό Κράτος. 2. Το Δεκέμβριο του 1961 αρχίζει να γεμίζει το φράγμα. 3. Στις και όταν η στάθμη του νερού ανέβηκε στα 11,0 m, παρατηρήθηκαν για πρώτη φορά διαφυγές νερού. 4. Οι διαφυγές που μετρήθηκαν ήταν: α. Για τη στάθμη των 606,86 m (ύψος h=11,0 m και χωρητικότητα 2, m 3 ) α=1,82 m 3 /sec ή m 3 /24ωρο β. Για την ανώτατη στάθμη των 617,20 m (ύψος h=22,0 m και χωρητικότητα m 3 ), α=5 m 3 /sec ή m 3 /24ωρο Ακόμη ότι α) οι τρεις από τις ερευνητικές γεωτρήσεις που έγιναν στη λεκάνη συνάντησαν καρστοποιημένο ασβεστόλιθο, η μία μάλιστα πολύ κοντά στην επιφάνεια που ο Hofmann θεώρησε ως ογκόλιθο μεμονωμένο μέσα στις νεογενείς και τεταρτογενείς αποθέσεις, β) ο υδροφόρος ορίζοντας που συνάντησαν οι γεωτρήσεις αυτές είχε υδραυλική κλίση διαφορετική από αυτήν που θα περίμενε κανείς, αλλά αποδόθηκε στη διαφορετική περίπλοκη δομή των αμοιβαίων θέσεων μεταξύ αργιλικών και χαλαρών τμημάτων των χαλαρών αποθέσεων (Σχ. 26). Σχήμα 26. Πιεζομετρικός χάρτης (α) και γεωλογική τομή (β) στη θέση του ταμιευτήρα και του φράγματος Περδίκα. 1. φυσικό ανάγλυφο, 2. πιεζομετρικές καμπύλες, 3. επιφάνεια λεκάνης κατάκλυσης (ταμιευτήρα), 4. στάθμη ταμιευτήρα, 5. καρστοποιημένος ασβεστόλιθος, 6. σχηματισμοί του Νεογενούς, 7. πρόσφατες αποθέσεις, 8. διαταραγμένη επιφάνεια πυθμένα

41 ΑΙΤΙΑ ΔΙΑΦΥΓΗΣ ΝΕΡΟΥ ΚΑΙ ΔΥΝΑΤΟΤΗΤΕΣ ΕΝΤΟΠΙΣΜΟΥ ΤΟΥΣ 1. Oι τρεις ερευνητικές γεωτρήσεις που έγιναν εντός της λεκάνης συνάντησαν σε μικρό βάθος μία μάλιστα κοντά στην επιφάνεια, καρστικοποιημένο ασβεστόλιθο που θεωρήθηκε από τους γερμανούς γεωλόγους ως ογκόλιθος μεμονωμένος μέσα στις νεογενείς και τεταρτογενείς αποθέσεις. Λανθασμένη εκτίμηση, αφού ο ασβεστόλιθος υπήρχε σε μικρό βάθος από την επιφάνεια με τη μορφή τεκτονικού κέρατος. Τα αποτελέσματα δεν αξιολογήθηκαν σωστά. 2. Ο υδροφόρος ορίζοντας που συνάντησαν οι γεωτρήσεις είχε υδραυλική κλίση με διεύθυνση διαφορετική από αυτήν που θα περίμενε κανείς γεγονός που αποδόθηκε στην περίπλοκη δομή μεταξύ αργιλικών τμημάτων και χαλαρών αποθέσεων. Δεν αξιολογήθηκε σωστά η μορφή των πιεζομετρικών καμπύλων που έδειχναν καθαρά την παρουσία καταβοθρών και κίνηση του νερού προς το τεκτονικό ασβεστολιθικό έξαρμα (κέρας) 3. Ο εντοπισμός καρστικοποιημένου ασβεστόλιθου σε βάθος m. Θα έπρεπε εκεί να γίνει πυκνότερο δίκτυο γεωτρήσεων που θα τον εντόπιζε σε λίγα μόνο μέτρα από την επιφάνεια. Με την πλήρωση του ταμιευτήρα και την αύξηση των πιέσεων έσπασε το μικρού πάχους επιφανειακό κάλυμμα, νερά εισήλθαν στο karst, προκάλεσαν εσωτερική διάβρωση και άνοιξαν και νέους δρόμους στα καρστικά έγκοιλα, στο 1/3 της επιφάνειας της λεκάνης κατάκλυσης (Σχ. 27). 4. Οι δοκιμές διαπερατότητας στα ιζήματα έδωσαν τιμές m/s. Οι τιμές αυτές δεν αξιολογήθηκαν σωστά.

42 Σχήμα 27. Χάρτης απεικόνισης ισοπαχών των ιζημάτων του ταμιευτήρα, με τις θέσεις των καρστικών δομών που αποκαλύφθηκαν (από Pantzartzis et al. 1993) ΕΥΘΥΝΕΣ α. Υπήρχε πίεση χρόνου και ο μελετητής δέχθηκε εκ των προτέρων ότι υπήρχε στεγανό υπόβαθρο και δεν προσπάθησε να διερευνήσει παραπέρα την περιοχή. β. Δεν έδωσε μεγάλη σημασία στην περατότητα των επιφανειακών σχηματισμών και στην παρουσία του ασβεστόλιθου. γ. Δεν αξιολόγησε σωστά τη μορφή των ισοπιεζομετρικών καμπυλών που έδειχναν καθαρά, ως κλειστές καμπύλες, κίνηση και ροή νερού προς το τεκτονικό ασβεστολιθικό κέρας. ΤΕΧΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΤΟΥ ΕΡΓΟΥ

43 Σχήμα Ύψος φράγματος μέχρι τον υπερχειλιστή: 22,0 m 2. Χωρητικότητα ταμιευτήρα : m 3 3. Μήκος στη στέψη: 350 m 4. Όγκος φράγματος: m 3 5. Επιφάνεια υδρολογικής λεκάνης: 152 km 2 6. Επιφάνεια λεκάνης κατάκλυσης: 1, m 2 7. Πλημμυρική παροχή: 500 m 3 /sec 8. Μετωπικός τοξωτός υπερχειλιστής 9. Διώρυγα φυγής 10. Λεκάνη αποτόνωσης πλημμύρας Σχήμα 29. Άποψη του πύργου υδροληψίας στο φράγμα του Περδίκα

44 ΦΡΑΓΜΑ ΛΟΥΡΟΥ ΦΡΑΓΜΑΤΑ ΠΟΥΡΝΑΡΙ I ΚΑΙ ΠΟΥΡΝΑΡΙ ΙΙ (ΑΠΟ Γ. ΔΗΜΌΠΟΥΛΟ, 2012) ΦΡΑΓΜΑ ΛΟΥΡΟΥ ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ Το φράγμα Λούρου έχει κατασκευαστεί πάνω στον ποταμό Λούρο, κατάντη των πηγών του Αγίου Γεωργίου, σε απόσταση 55 km νότια της πόλης των Ιωαννίνων, 20 km ΒΔ της Άρτας και 50 km ΒΑ της Πρέβεζας. Η κατασκευή του Σταθμού άρχισε το 1950 και το 1954 τελείωσε η εγκατάσταση δύο μονάδων 2,5 MW η κάθε μία. Το 1961 άρχισε η εγκατάσταση της 3 ης μονάδας 5 MW που τελείωσε το Ο ΥΗΣ Λούρου ανήκει και λειτουργεί από τη Δ.Ε.Η. ΥΔΡΟΛΟΓΙΑ Ο ΥΗΣ Λούρου χρησιμοποιεί τα νερά του ποταμού Λούρου, τα οποία προέρχονται: α. από τις πηγές του Τερρόβου κατά 70-80% περίπου β. από τις πηγές του Αγίου Γεωργίου κατά 20-30% αλλά και από τις βροχοπτώσεις σε μια λεκάνη απορροής συνολικής έκτασης F=319km 2. Η μέγιστη παροχή του ποταμού πλησιάζει τα 70 m 3 /sec, ενώ η ελάχιστη τα 7 m 3 /sec. Η μέση ετήσια παροχή του εκτιμάται στα 15 m 3 /sec. ΤΕΧΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ Το φράγμα είναι τοξωτό, ολικής υπερχείλισης, κατασκευασμένο από οπλισμένο σκυρόδεμα. Κατασκευάστηκε από τις εταιρείες ETER OMNIUM LYONNAIS. - ολικό μήκος φράγματος: 97,0 m - μήκος στέψης: 75,39 m - ολικό ύψος φράγματος: 22,0 m - ακτίνα φράγματος: 48,0 m - μέγιστο πλάτος βάσης: 28,2 m - μήκος υπερχειλιστή: 75,0 m - υψόμετρο υπερχειλιστή: 96,0 m - αποχετευτική ικανότητα υπερχειλιστή: 940 m 3 /sec ΤΕΧΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΤΑΜΙΕΥΤΗΡΑ - μήκος λίμνης ταμιευτήρα: 1400,0 m - μέγιστη στάθμη λίμνης: 99,75 m - χωρητικότητα ταμιευτήρα: m 3 σε υψόμετρο 96 m - φυσικές προσχώσεις λίμνης: m 3 /χρόνο σήμερα η χωρητικότητα της λίμνης έχει περιοριστεί σημαντικά. Στο αριστερό (ανατολικό) αντέρεισμα της λίμνης βρίσκεται η σήραγγα υδροληψίας, στο στόμιο της οποίας υπάρχει σχάρα με σιδερένια ελάσματα για τη συγκράτηση των φερτών υλών. Αμέσως μετά τη σχάρα 4x8 m υπάρχει θυρόφραγμα. - Η σήραγγα υδροληψίας έχει μήκος 1432,89 m - Η διατομή της σήραγγας είναι πεταλοειδής 6,02 m 2 - Η υδραυλική της κλίση είναι 2,3 % 0 Μετά τη σήραγγα ακολουθεί υπαίθριος αγωγός προσαγωγής του νερού. (Σχ. 30).

45 Σχήμα 30. Σκαρίφημα έργων λειτουργίας του Υ.Η.Σ. Λούρου Η έξοδος του νερού από τους στροβίλους γίνεται σε κοινή διώρυγα φυγής που συναντά την παλιά κοίτη του ποταμού σε απόσταση 35 m περίπου. Από τα νερά που φεύγουν από το σταθμό, αρδεύονται καλλιέργειες στους νομούς Άρτας και Πρέβεζας. - Στο Νομό Άρτας στρέμματα περίπου - Στο Νομό Πρέβεζας στρέμματα περίπου Τέλος με τον αρδευτικό αύλακα που τροφοδοτείται από τον αγωγό πτώσης του σταθμού αρδεύονται 250 στρέμματα περίπου και εξυπηρετούνται κτηνοτροφικές μονάδες της Κοινότητας Παντάνασσας. Σχήμα 31. Άποψη του φράγματος Λούρου ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΤΗΣ ΘΕΣΗΣ ΘΕΜΕΛΙΩΣΗΣ Το φράγμα θεμελιώνεται πάνω στους ασβεστόλιθους του Παντοκράτορα της Ιονίου ζώνης Τριαδικής Ιουρασικής ηλικίας. Στρωματογραφικά πάνω απ αυτόν υπάρχει ο σχηματισμός του Ammonitico rosso με ενστρώσεις αργιλλικών σχιστολίθων με Possidonomia Ιουρασικής ηλικίας και πάνω απ αυτούς οι πλακώδεις ασβεστόλιθοι της Βίγλας Κρητιδικής ηλικίας εδώ. Απ όλο αυτό το ανθρακικό πακέτο με ισχυρή αποσάθρωση και καρστικοποίηση, το μόνο αδιαπέρατο στρώμα θα πρέπει να αποτελούν οι αργιλικοί σχιστόλιθοι του ενδιάμεσου ορίζοντα, οι οποίοι ουδαμού εμφανίζονται στην περιοχή. Η στεγανότητα όμως του υποβάθρου διαπιστώνεται και από την παρουσία των πηγών του Αγίου Γεωργίου, ανάντη και ανατολικά του ταμιευτήρα, σε υψηλότερα επίπεδα από τα επίπεδα της θεμελίωσης του φράγματος. Πιθανός στεγανός ορίζοντας του ταμιευτήρα αποτελεί η παρουσία εβαποριτών, όπως αναφέρεται και στη βιβλιογραφία.

46 ΦΡΑΓΜΑΤΑ ΑΡΑΧΘΟΥ: ΠΟΥΡΝΑΡΙ Ι & ΠΟΥΡΝΑΡΙ ΙΙ (ΑΠΟ Γ. ΔΗΜΌΠΟΥΛΟ, 2012) ΦΡΑΓΜΑ ΠΟΥΡΝΑΡΙ Ι Α. ΕΠΙΣΚΕΨΗ Υ.Η.Σ. Β. ΦΡΑΓΜΑ Το φράγμα Πουρναρίου Ι κατασκευάστηκε στον κάτω ρου του ποταμού Άραχθου στη ΒΔ Ελλάδα (Ήπειρο), 5 περίπου χιλιόμετρα ΒΑ της Άρτας. Η κατασκευή του άρχισε το 1976 και τελείωσε στις Η έμφραξη της σήραγγας εκτροπής έγινε στις ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ ΚΑΙ ΤΑΜΙΕΥΤΗΡΑ Τύπος φράγματος: χωμάτινο με ζωνώδη δομή και αργιλικό πυρήνα Όγκος χωματουργικών φράγματος: m 3 Υψόμετρο στέψης: + 128,00 m Πλάτος στέψης: 10 m Ύψος φράγματος (από τη θεμελίωση του πυρήνα): 103,0 m Υψόμετρο βάσης θεμελίωσης: + 42,0 m Πλάτος βάσης θεμελίωσης: 450,0 m Μήκος στέψης: 580,0 m Υψόμετρο ανώτατης στάθμης πλημμυρών: + 126,0 m Υψόμετρο ανώτατης στάθμης λειτουργίας: +120,0 m Υψόμετρο κατώτατης στάθμης λειτουργίας: + 100,0 m Έκταση λεκάνης ταμιευτήρα: m 2 Χωρητικότητα λεκάνης ταμιευτήρα: m 3 Εγκατεστημένη ισχύς: 300 MW Σταθμός παραγωγής: επιφανειακός, στον πόδα του φράγματος Το φράγμα αποτελείται από πέντε ζώνες χωματουργικών υλικών (Σχ. 32) α. τον κεντρικό αδιαπέρατο αργιλικό πυρήνα β. τις ανάντη και κατάντη ζώνες φίλτρων από διαβαθμισμένα χαλίκια γ. τα ανάντη και κατάντη σώματα αντιστήριξης από αμμοχάλικα του ποταμού και προϊόντα εκσκαφών δ. την επιφανειακή ζώνη προστασίας του ανάντη πρανούς από λιθορριπή ε. τη ζώνη επιφανειακής προστασίας του κατάντη πρανούς από κροκάλες της κοίτης Σχήμα 32. Εγκάρσια τομή Α-Α του φράγματος Πουρνάρι Ι στον ποταμό Άραχθο Για τη στεγανοποίηση της θεμελίωσης του φράγματος και των αντερεισμάτων, έγινε διάφραγμα στεγανοποίησης με τσιμεντενέσεις κάτω από τον πυρήνα και τα αντερείσματα. Τα μέτρα θεμελίωσης περιλαμβάνουν επίσης σύστημα αποστραγγιστικών στοών, στα υψόμετρα 60 και 100 m περίπου για το δεξιό αντέρεισμα και στα υψόμετρα 60 και 90 m περίπου για το αριστερό αντέρεισμα, καθώς και αποστραγγιστικών οπών που διατάσσονται κατάλληλα εντός των αντερεισμάτων (Σχ. 33)

47 Σχήμα 33. Τομή της θέσης θεμελίωσης του φράγματος Πουρνάρι Ι κατά μήκος του άξονα Στο δεξιό αντέρεισμα βρίσκονται η σήραγγα εκτροπής μήκους 700 μέτρων περίπου και εσωτερικής διαμέτρου 10,5 μέτρων καθώς και ο εκχειλιστής, για τον έλεγχο των πλημμύρων του ποταμού, με παροχετευτικότητα μελέτης κυβικών μέτρων ανά δευτερόλεπτο. Όταν η στάθμη της λίμνης φτάσει το υψόμετρο 128 τότε πρέπει να αρχίσουν να ανοίγουν τα θυροφράγματα του εκχειλιστή τόσο ώστε οι εισροές να ισούνται με τις εκροές. Για εισροές στη λίμνη μεγαλύτερες από m 3 /sec, τα θυροφράγματα του εκχειλιστή ανοίγουν πλήρως και η στάθμη της λίμνης ανέρχεται πάνω από το υψόμετρο 120 m. Η μέγιστη στάθμη της λίμνης για την πλημμύρα μελέτης του έργου (8.560 m 3 /sec) δεν ξεπερνά το υψόμετρο 126 και η παροχή εκροής τα m 3 /sec. Η κοίτη του ποταμού, κατάντη του Υ.Η.Σ. Πουρναρίου έχει παροχετευτική ικανότητα m 3 /sec. Στο αριστερό αντέρεισμα βρίσκονται ο εκκενωτής πυθμένα μήκους 410 μέτρων και εσωτερικής διαμέτρου 6,5 μέτρων, η υδροληψία, τρεις (3) σήραγγες προσαγωγής μήκους 400 μέτρων περίπου, κατά μέσον όρο, διαμέτρου μειωμένης από τα 7.0 στα 6.0 μέτρα η κάθε μία και ο σταθμός παραγωγής υδροηλεκτρικής ενέργειας με τρεις (3) κατακόρυφες μονάδες ονομαστικής ισχύος 100 ΜW η κάθε μία δηλ KW (Σχ. 34). Η παροχετευτική ικανότητα των τριών (3) στροβίλων του Σταθμού είναι 500 m 3 /sec, που σημαίνει ότι εισροές αυτού του μεγέθους δεν απαιτούν λειτουργία των θυροφραγμάτων του εκχειλιστή. Σχήμα 34. Άποψη του φράγματος Πουρνάρι Ι στον ποταμό Άραχθο. Στο βάθος διακρίνεται και το φράγμα Πουρνάρι ΙΙ ΓΕΩΛΟΓΙΚΗ ΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΔΟΜΗ ΤΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ ΤΟΥ ΕΡΓΟΥ Τόσο η ζώνη του φράγματος, όσο και η περιοχή του ταμιευτήρα δομούνται από αντιπροσωπευτικούς σχηματισμούς του φλύσχη της Ιονίου ζώνης χωρίς αξιόλογες αποκλίσεις απ' αυτούς. Ειδικά στη θέση του φράγματος εμφανίζονται οι ακόλουθοι ορίζοντες οι οποίοι αποτελούν ένα πακέτο στρωμάτων με διεύθυνση Β30-36 Δ και κλίση ΒΑ δηλαδή προς τα ανάντη (βλ. Σχ. 35):

48 Σχήμα 35. Γεωλογική τομή κατά μήκος του άξονα του φράγματος α. Ορίζοντας παχυστρωματωδών ψαμμιτών της σειράς Πέτα που επικρατεί στα δύο αντερείσματα. Τα στρώματα των ψαμμιτών περιέχουν πλήθος σφαιροψαμμιτικών μορφών (Spheroidals). β. Ορίζοντας αμιγών ιλυόλιθων που υπόκειται του προηγούμενου. γ. Ορίζοντας εναλλαγών λεπτοστρωματωδών ιλυόλιθων ψαμμιτών δ. Λίγα κροκαλοπαγή με συνδετικό υλικό ιλυολιθικό. Τεχνικογεωλογικά χαρακτηριστικά πετρωμάτων Οι σχηματισμοί του φλύσχη είναι γενικά υγιείς και παρουσιάζουν τα τεχνικό γεωλογικά χαρακτηριστικά του φλύσχη της ευρύτερης Ιονίου ζώνης. Οι παχυστρωματώδεις ψαμμίτες παρουσίασαν κάποια αυξημένη διαπερατότητα κατά τόπους και κοντά στα ελεύθερα πρανή, λόγω της παρουσίας ανοικτών συστημάτων διακλάσεων (Σχ. 36). Σχήμα 36. Γεωμετρία του φλύσχη της Ιονίου ζώνης στην περιοχή του φράγματος Πουρνάρι Ι. α. Βραχοσφήνα. β. Διεύθυνση κλίσης του φλύσχη προς το εσωτερικό του ταμιευτήρα Οι υδραυλικές σήραγγες υπό πίεση στο φλύσχη απαιτούσαν χαλύβδινη επένδυση, ενώ οι υπόλοιπες σήραγγες επένδυση από σκυρόδεμα και πιθανώς μέτρα σύλληψης τυχόν διαρροών. α. β.

49 Διαφραγματική κουρτίνα Γενικά η κουρτίνα επεκτάθηκε σε βάθος 60 m μέσα στο πέτρωμα θεμελίωσης, βάθος που αντιστοιχεί στο 50% της μέγιστης υδροστατικής πίεσης στο βαθύτερο σημείο της θεμελίωσης. Στα δύο αντερείσματα, επειδή καταλαμβάνονται από ψαμμίτες και επειδή υπάρχουν τα συναφή έργα, η κουρτίνα έχει επεκταθεί πλευρικά κατά προσέγγιση 150 m από τα πρανή. Στο Σχ. 33 δίνεται η τομή κατά μήκος του άξονα του φράγματος και το βάθος της διαφραγματικής κουρτίνας. Οι απολήψεις ενέματος και τα αποτελέσματα των δοκιμών με "packers" οδήγησαν στις ακόλουθες διαπιστώσεις: α. Οι υδροπερατότητες διαπιστώθηκαν χαμηλές και μειώνονταν γρήγορα αυξανομένου του βάθους. β. Δεν παρατηρήθηκαν αλληλοεπιδράσεις μεταξύ των γεωτρήσεων, σε όλες τις βαθμίδες πιέσεων που εξασκήθηκαν, με εξαίρεση ορισμένα τμήματα των πρώτων 4 m του πετρώματος. γ. Στις γεωτρήσεις τσιμεντενέσεων με "packers" ήταν ελάχιστες οι περιπτώσεις μετακίνησης ενέματος από τα βαθύτερα τμήματα προς την επιφάνεια του εδάφους. δ. Οι απολήψεις ενέματος σε γεωτρήσεις που εκτελέστηκαν σε ανάλογους σχηματισμούς δεν παρουσίασαν ποσοτική μεταβολή. ε. Οι ψηλότερες σχετικά υδροπερατότητες παρατηρήθηκαν στους ψαμμιτικούς ορίζοντες. στ. Οι δοκιμές διαπερατότητας έδωσαν στοιχεία που δείχνουν ότι οι λιθολογικοί σχηματισμοί της θέσης φράγματος Πουρναριού στην πλειονότητα τους ήταν πρακτικά αδιαπέρατοι. Σχεδόν το 45% των δοκιμών που πραγματοποιήθηκαν έδωσαν απώλειες νερού πρακτικά μηδενικές, ενώ το 15%, τιμές ίσες ή κατώτερες του 1 lugeon (1 lugeon = 1,3x10-7 cm/sec). ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Γ. ΔΗΜΟΠΟΥΛΟΣ, Γ. ΣΟΥΛΙΟΣ & Ο. ΧΡΗΣΤΟΥ (1994): Επιλογή θέσεων κατασκευής αρδευτικών φραγμάτων. Ε.Γ.Ε. Αθήνα, Γεωλογία & φράγματα. 2. Γ. ΔΗΜΌΠΟΥΛΟΣ (2012). Οδηγός άσκησης υπαίθρου Τεχνικής Γεωλογίας. 2. Δ. ΛΙΑΚΟΥΡΗΣ (1995): Η γεωλογία και τα φράγματα της Δ.Ε.Η. Δ/νση εκπαίδευσης Δ.Ε.Η. Αθήνα. 3. Π. ΜΑΡΙΝΟΣ & Ν. ΚΑΖΙΛΗΣ (1994): Στεγανότητα φραγμάτων και ταμιευτήρων. Ταξινόμηση ελληνικών περιπτώσεων. Ε.Γ.Ε. Αθήνα, Γεωλογία & φράγματα. 4. Γ. ΣΟΥΛΙΟΣ (1994): Χωμάτινα αρδευτικά φράγματα. Κριτήρια επιλογής θέσης και υπολογισμός ύψους. Ε.Γ.Ε. Αθήνα, Γεωλογία & φράγματα. 5. HOEK E. MARINOS P., MILIGAN V., TASIOS T. (2003. )SYKIA DAM PROJECT, PANEL OF EXPERTS, REPORT ON PIGAE SLIDE.

50 Γ. ΘΕΜΑΤΑ ΕΥΣΤΑΘΕΙΑΣ ΠΡΑΝΩΝ Επιφάνεια ασυνέχειας (1) Ακέραιο τμήμα βράχου Επιφάνεια ασυνέχειας (2) Επιφάνεια ασυνέχειας (3) Σχήμα 37. Σχηματική αποτύπωση μιας τυπικής βραχόμαζας (Από Rock Characterization Testing and Monitoring ISRM Suggested Methods. Pergamon Press) Το παραπάνω σχήμα μιας τυπικής βραχομάζας δείχνει 2 τα βασικά τμήματά της. Το τεμάχη άρρηκτου βράχου, τα οποία διακόπτονται από διάφορες ασυνέχειες, ήτοι επίπεδα διαφόρων γεωμετρικών χαρακτηριστικών, κατά μήκος των οποίων ο ακέραιος βράχος είναι σπασμένος. Οι ασυνέχειες είναι συνήθως ομαδοποιημένες σε συστήματα (οικογένειες), όπως περιγράφεται στη συνέχεια. Το παραπάνω σκίτσο δείχνει μία βραχόμαζα με 3 συστήματα ασυνεχειών (1, 2 και 3) και ένα ρήγμα (R). Μία τυπική κερματισμένη βραχόμαζα στην περιοχή των Τεμπών παρουσιάζεται στην παρακάτω φωτογραφία. Κάποιες ασυνέχειες (ρωγματώσεις) τονίζονται με διακεκομμένες γραμμές.

51 Βασικά χαρακτηριστικά ασυνεχειών 1. Σύστημα - οικογένεια ασυνέχειας. Ένας αριθμός από επίπεδα ασυνεχειών - ρωγματώσεων, παράλληλων μεταξύ τους, τα οποία δημιουργήθηκαν με τον ίδιο τρόπο και έχουν κοινά γεωλογικά χαρακτηριστικά. 2. Απόσταση. Αναφέρεται σε συγκεκριμένο σύστημα και υποδηλώνει τη μέση απόσταση μεταξύ δύο διαδοχικών ασυνεχειών. 3. Εμμονή. Το σύνηθες συνεχόμενο μήκος της ασυνέχειας. Συνήθως, οι ασυνέχειες διακόπτονται από τμήματα («γέφυρες») άρρηκτου-ακέραιου βράχου. 4. Άνοιγμα. Το πλάτος του ανοίγματος μίας ασυνέχειας. Δηλαδή η απόσταση μεταξύ των τοιχωμάτων των ασυνεχειών. Το άνοιγμα αυτό μπορεί να είναι κενό ή πληρωμένο με εδαφικό υλικό. 5. Υλικό πλήρωσης. Ο τύπος και το πάχος του εδαφικού υλικού που μπορεί να βρεθεί σε μία συνέχεια. 6. Τραχύτητα. Μία ποιοτική έκφραση της υφής του επιπέδου. Κυμαίνεται από ολισθηρή ή λεία (δυσμενής για την ευστάθεια) έως πολύ τραχεία (ευνοϊκή για την ευστάθεια) 7. Μέγεθος τεμάχους (μπλοκ). Ο συνήθης όγκος ενός τεμάχους, ο οποίος διαμορφώνεται οριοθετείται από τις ασυνέχειες-ρωγματώσεις. ΦΥΛΛΟ ΑΝΑΓΡΑΦΗΣ ΑΣΥΝΕΧΕΙΩΝ (Πρέπει να λαμβάνονται μετρήσεις) ΕΡΓΟ: Α/Α ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΟΣ: ΛΙΘΟΛΟΓΙΑ: ΘΕΣΗ: ΕΙΔΟΣ ΕΡΓΟΥ: Α/Α ΕΙΔΟΣ ΑΣΥΝΕΧΕΙΩΝ ΚΛΙΣΗ ΦΟΡΑ ΒΥΘΙΣΗΣ ΑΠΟΣΤΑΣΗ (cm) ΜΗΚΟΣ ΑΝΟΙΓΜΑ ΤΡΑΧΥΤΗΤΑ ΥΛΙΚΟ ΠΛΗΡΩΣΗΣ ΑΠΟΣΑΘΡΩΣΗ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ ΥΠΟΜΝΗΜΑ ΕΙΔΟΣ ΑΣΥΝΕΧΕΙΑΣ: ΑΠΟΣΤΑΣΗ: ΜΗΚΟΣ: ΑΝΟΙΓΜΑ: Β: Στρώση, F: Ρήγμα, J: Διάκλαση, S: Σχιστότητα, Ζ: Ζώνη διάτμησης Απόσταση από επόμενη ασυνέχεια ίδιου συστήματος Α: <1m, B: 1-3 m, C: 3-10 m, D: m, E: >20 m 0: Καθόλου, 1Α: <0.1 mm, 1B: mm, 2A: 1-5 mm, 2B: >5 mm ΤΡΑΧΥΤΗΤΑ: VR: Πολύ τραχεία, R: Τραχεία, SR: Ελαφρά Τραχεία, SM: Ομαλή, SL: Ολίσθηση ΥΛΙΚΟ ΠΛΗΡΩΣΗΣ: ΑΠΟΣΑΘΡΩΣΗ: 0: Κανένα, Η1: Στιφρό-d<5mm, Η2: Στιφρό-d>5mm, S1: Μαλακό-d<5mm, S2: Μαλακό-d>5mm UW: Χωρίς, SW: Μικρή, MW: Μέτρια, HW: Έντονη, D: Ολική

52 Σχήμα 38. Οι τύποι αστοχίας που προτείνονται από τους Hoek & Brown: κυκλική αστοχία (α), επίπεδη αστοχία (αστοχία κατά επιφάνεια), (β) αστοχία βραχώδους σφήνας, (γ) και αστοχία με ανατροπή τεμαχών (δ). Βασικοί τύποι αστοχιών σε περιβάλλον βράχου σε πρανή Επίπεδη ολίσθηση. Η ολίσθηση πραγματοποιείται κατά μήκος ασυνέχειας, η οποία βυθίζεται προς τον δρόμο. Η κλίση - βύθιση πρέπει να είναι μικρότερη από την κλίση του πρανούς, διαφορετικά η ολίσθηση δεν είναι κινηματικά εφικτή. Από την άλλη, αν η κλίση της ασυνέχειας είναι πολύ χαμηλή, η ολίσθηση και πάλι δεν μπορεί να συμβεί καθώς το επίπεδο της ασυνέχειας αντιστέκεται μέσω της τριβής και της συνοχής (συγκόλλησης). Οι περιπτώσεις αυτές περιγράφονται στα επόμενα σχήματα. Σφηνοειδής ολίσθηση. Η ολίσθηση πραγματοποιείται κατά μήκος τομής δύο ασυνεχειών. Και πάλι η κλίση της τομής των ασυνεχειών πρέπει να είναι χαμηλότερη από την κλίση του πρανούς διαφορετικά η ολίσθηση δεν είναι κινηματικά εφικτή. Από την άλλη, αν η κλίση της τομής των ασυνεχειών είναι πολύ χαμηλή, η ολίσθηση και πάλι δεν μπορεί να συμβεί, καθώς το επίπεδο της ασυνέχειας αντιστέκεται μέσω της τριβής και της συνοχής (συγκόλλησης).

53 Ίχνος ασυνέχειας Επίπεδο ολίσθησης Ολισθαίνον τέμαχος Επίπεδο αστοχίας Γραμμή τομής των 2 ασυνεχειών Ίχνος ασυνέχειας Επίπεδη αστοχία Σφηνοειδής αστοχία Ασυνέχειες «υπεύθυνες» για την αστοχία Επίπεδη αστοχία Σφηνοειδής αστοχία

54 Πλαγιά βουνού Οικογένεια ασυνεχειών Τεχνητό πρανές (Όρυγμα οδού) k b a: Κλίση πλαγιάς b: Κλίση τεχνητού πρανούς k: Κλίση ασυνέχειας a Λόγω του ορύγματος, μπορεί να συμβεί επίπεδη ολίσθηση, αφού η ασυνέχεια «ξεπροβάλει» στο τεχνητό πρανές, κάτι που δε συνέβαινε στην πλαγιά

55 A B C ΑΣΚΗΣΗ ΥΠΑΙΘΡΟΥ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΥΛΙΚΟ ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ Πλαγιά βουνού Πλαγιά βουνού Πλαγιά βουνού Οικογένεια ασυνεχειών Οικογένεια ασυνεχειών Οικογένεια ασυνεχειών Τεχνητό πρανές οδού Τεχνητό πρανές οδου Τεχνητό πρανές οδού k b: Κλίση τεχνητού πρανούς k: Κλίση ασυνέχειας k b: Κλίση τεχνητού πρανούς k: Κλίση ασυνέχειας k b: Κλίση τεχνητού πρανούς k: Κλίση ασυνέχειας b b b > k Η ολίσθηση είναι κινηματικά δυνατή b b > k Η ολίσθηση είναι κινηματικά δυνατή b > k Η ολίσθηση δεν είναι κινηματικά δυνατή Η κλίση k είναι σημαντική η συνάφεια της ασυνέχειας πιθανώς να μην είναι επαρκής για να αποτρέψει την αστοχία Η κλίση k είναι χαμηλή η συνάφεια της ασυνέχειας είναι επαρκής για να αποτρέψει την αστοχία

56 Ανατροπή βράχου. Αυτή η αστοχία συμβαίνει όταν μία ασυνέχεια βυθίζεται αντίθετα με τη φορά του πρανούς και με μεγάλη κλίση. Λόγω βαρύτητας, οι βραχώδεις «κολώνες» κάμπτονται, αποκολλούνται και πέφτουν στον δρόμο. Η αποκόλληση αυτή εντείνεται όταν υπάρχουν και άλλες ασυνέχειες που αποτελούν επιφάνειες μηδενικής εφελκυστικής αντοχής (1 η περίπτωση παρακάτω σχήματος). Αν δεν προσφέρονται τέτοιες ασυνέχειες, τότε ο ίδιος ο βράχος πρέπει να «λυγίσει» και μετά να σπάσει ώστε να δημιουργήσει την ανατροπή (2 η περίπτωση). Αστοχία λόγω ανατροπής Ανοιχτή ρωγμή ή κενό Ίχνος ασυνέχειας Περιστροφική ολίσθηση έντονα κερματισμένης βραχόμαζας. Η ολίσθηση αυτή πραγματοποιείται μέσα από τη συνολική μάζα της βραχόμαζας, θραύοντας τόσο τις ασυνέχειες όσο και το ακέραιο-άρρηκτο πέτρωμα. Το σχήμα της ολίσθησης προσεγγίζει αυτό ενός τμήματος μιας σφαίρας. Αυτός ο τύπος αστοχίας είναι κοινός για βραχόμαζες έντονα κερματισμένες από πολλές ασυνέχειες, έτσι ώστε καμία να μην έχει αποφασιστικό ρόλο από μόνη της καθορίζοντας τη διεύθυνση αστοχίας και κατά συνέπεια μία (π.χ. επίπεδη ολίσθηση) ή δύο ασυνέχειες (π.χ. σφηνοειδή ολίσθηση) δεν μπορούν να ορίζουν από μόνη-ες τους την διεύθυνση της ολίσθησης. Η μελέτη της ευστάθειας στα βραχώδη πρανή προϋποθέτει την προσεκτική απογραφή και αξιολόγηση των τεκτονικών στοιχείων (διακλάσεων και ρηγμάτων) που μαζί με τα ακέραια (αδιάρρηκτα) μέρη των πετρωμάτων καθορίζουν τη δομή της βραχομάζας. Η εργασία αυτή είναι αρκετά επίπονη και απαιτεί τη συλλογή τουλάχιστον ενός ελάχιστου πλήθους δεδομένων προκειμένου να καταγραφούν και να προσδιοριστούν τα πραγματικά δομικά χαρακτηριστικά της βραχομάζας. Συνήθως οι μηχανισμοί αστοχίας που μπορούν να ενεργοποιηθούν από την παρουσία ρηγμάτων, εξετάζονται ξεχωριστά από αυτούς που μπορεί να προκαλέσει η παρουσία των ασυνεχειών (διακλάσεων, στρώσης, σχιστότητας, κ.α.) που ανήκουν σε διαφορετικά συστήματα. Οι Hoek και Bray (1981) με βάση μια εργασία του Stauffer (1966) παρουσιάζουν μια διαδικασία συλλογής τεκτονικών στοιχείων η οποία ορίζει το ελάχιστο πλήθος τεκτονικών μετρήσεων που απαιτείται προκειμένου να περιγραφεί επαρκώς η γεωμετρία των στοιχείων διάρρηξης της βραχόμαζας. Γενικά θεωρούμε ότι το κριτήριο της γεωλογικής σημασίας των στοιχείων που συλλέγονται σε συνδυασμό με την προσεκτική και ισορροπημένη εκτίμηση όλων των διαθέσιμων δεδομένων, πρέπει να είναι οι καθοριστικοί παράγοντες στην τελική απόφαση της μεθόδου ανάλυσης των μηχανισμών αστοχίας. Οι ίδιοι ερευνητές προτείνουν τέσσερεις τύπους αστοχίας βραχωδών πρανών. Η εικόνα που αντιπροσωπεύει την κάθε περίπτωση αστοχίας καθώς και η απεικόνιση σε δίκτυο Schmidt των τεκτονικών στοιχείων που τις προκαλούν, δίνονται στο Σχήμα 38. Οι τύποι αστοχίας που προτείνονται από τους Hoek & Brown: κυκλική αστοχία (α), επίπεδη αστοχία (αστοχία κατά επιφάνεια), (β) αστοχία βραχώδους σφήνας, (γ) και αστοχία με ανατροπή τεμαχών (δ).. Για την αξιολόγηση της ευστάθειας βραχωδών πρανών και την ανάλυση των μηχανισμών αστοχίας τους έχουν προταθεί από διάφορους ερευνητές διάφορες δοκιμές οι οποίες χρησιμοποιούνται συχνά στην Αστοχία λόγω ανατροπής

57 επίλυση τέτοιων προβλημάτων. Τέτοιες είναι η δοκιμή Markland με τη βελτίωση που προτάθηκε από τον Hocking και η εφαρμογή της μεθόδου των κώνων τριβής (κώνων Talobre). Δοκιμή Markland Πρόκειται ουσιαστικά για την εφαρμογή μιας απλής σχέσης που καθορίζει την ευστάθεια ενός βραχώδους τεμάχους ή κατατμητικού σώματος (που σχηματίζεται από επιφάνειες ασυνέχειας), σε στερεογραφική προβολή πάνω στο δίκτυο Schmidt (Σχήμα 39. Ολίσθηση βραχοσφήνας που δημιουργείται από τις επιφάνειες Κ1 a i και Κ2 για την οποία ισχύει η σχέση ). Η σχέση αυτή που ουσιαστικά αποτελεί την ικανή και αναγκαία συνθήκη για να προκύψει αστοχία (ολίσθηση) του εξεταζόμενου σώματος όταν δε δρουν άλλες δυνάμεις εκτός από τις δυνάμεις βαρύτητας είναι: a i Όπου α η γωνία κλίσης του πρανούς, i η γωνία κλίσης του επιπέδου της ασυνέχειας ή της γραμμής τομής των ασυνεχειών που σχηματίζουν τη βραχώδη σφήνα και φ η γωνία τριβής. Πρακτικά η παραπάνω σχέση προβλέπει ότι για να υπάρξει η δυνατότητα ολίσθησης του βραχώδους σώματος είτε πάνω σε ένα επίπεδο ασυνέχειας είτε σε επαφή με δύο επίπεδα που σχηματίζουν μια βραχώδη σφήνα, θα πρέπει η επιφάνεια ή η γραμμή τομής των επιφανειών να «ανατέλλει» στην επιφάνεια του πρανούς, δηλαδή να βυθίζεται με γωνία κλίσης μικρότερη από αυτό. Παράλληλα, για να συμβεί η ολίσθηση, θα πρέπει η ίδια παραπάνω γωνία κλίσης να υπερβαίνει το μέτρο της πραγματικής γωνίας τριβής. Στο ίδιο σχήμα εκτός από την περίπτωση της ολίσθησης της δημιουργουμένης βραχοσφήνας, η σχέση a i ισχύει και για ολίσθηση κατά μήκος του επιπέδου Κ2. Ειδική περίπτωση της αστοχίας μιας βραχώδους σφήνας που ολισθαίνει σε επαφή και με τα δύο επίπεδα που τη σχηματίζουν, δηλαδή κατά τη διεύθυνση της τομής τους, είναι αυτή κατά την οποία μπορεί να ολισθαίνει σε επαφή με ένα μόνο από τα δύο επίπεδα, δηλαδή κατά τη διεύθυνση της κλίσης του. Η περίπτωση αυτή εμπίπτει στην κατηγορία της επίπεδης αστοχίας. Σχήμα 39. Ολίσθηση βραχοσφήνας που δημιουργείται από τις επιφάνειες Κ 1 και Κ 2 για την οποία ισχύει η σχέση a i Προσδιορισμός της διατμητικής αντοχής ασυνεχειών (υπολογισμός γωνίας τριβής φ)

58 Η μέγιστη διατμητική αντοχή ασυνέχειας προσδιορίζεται από την εξίσωση Mohr-Coulomb: τ p = c + σ n tanφ όπου c η συνοχή της συγκολλημένης επιφάνειας ασυνέχειας και φ είναι η γωνία τριβής της. Σχήμα 40. Διατμητική αντοχή ασυνεχειών Στην περίπτωση της υπολειμματικής αντοχής, η συνοχή είναι μηδέν και η σχέση μεταξύ φ r και σ n μπορεί να εκφραστεί ως: τ r = σ n tanφ r όπου φ r είναι η υπολειμματική γωνία τριβής (Σχήμα 40). Στη βραχομηχανική πραγματική συνοχή παρουσιάζουν συγκολλημένες επιφάνειες που υφίστανται διάτμηση. Ωστόσο, σε πολλές πρακτικές εφαρμογές ο όρος συνοχή χρησιμοποιείται για ευκολία και αναφέρεται σε μια μαθηματική ποσότητα που συνδέεται με την επιφανειακή τραχύτητα. Η συνοχή αυτή είναι απλώς το σημείο τομής της ευθείας Mohr-Coulomb με τον άξονα των διατμητικών τάσεων τ για μηδενική ορθή τάση σ n. Η βασική γωνία τριβής φ b είναι σημαντική στην κατανόηση της διατμητικής αντοχής των ασυνεχειών. Θεωρούμε βασική γωνία τριβής φ b αυτήν που υπολογίζεται για επίπεδες βραχώδεις επιφάνειες που έχουν τεχνητά κοπεί ή λειανθεί (Σχήμα 5). Η βασική γωνία τριβής είναι περίπου ίση με την υπολειμματική γωνία τριβής. Ισχύει επομένως η σχέση: τ r = σ n tanφ b Για να προσομοιώσει την επίδραση της τραχύτητας των ασυνεχειών στη διατμητική τους αντοχή ο Patton (1966) επεξεργάστηκε εργαστηριακά βραχώδη δοκίμια με τεχνητές οδοντώσεις προτείνοντας τη σχέση: τ = σ n tan(φ b + i) όπου φ b η βασική γωνία τριβής και i η γωνία της οδόντωσης (Σχήμα 41).

59 Σχήμα 41. Πειραματική διάταξη και σχέση του Patton Για μεγάλες τιμές ορθής τάσης οι οδοντώσεις ή ανωμαλίες των ασυνεχειών κατά τη διάτμηση θραύονται και η αντοχή των επιφανειών τείνει να προσεγγίσει την αντοχή του αδιάρρηκτου πετρώματος. Η συμπεριφορά των ασυνεχειών σε αυτές τις περιοχές τιμών ορθών τάσεων περιγράφεται καλύτερα από την εμπειρική σχέση που προτάθηκε από τον Barton (1973): τ=σ n tan[jrc log 10 (JCS/σ n ) +φ b ] τ = μέγιστη διατμητική αντοχή σ n = ενεργή ορθή τάση JRC = Συντελεστής τραχύτητας ασυνεχειών JCS = Συντελεστής συμπιεστικής αντοχής ασυνεχειών φ b = βασική γωνία τριβής (για επίπεδες υγιείς επιφάνειες) Οι οικογένειες καμπυλών μέγιστης διατμητικής αντοχής στο Σχήμα 42 απεικονίζουν τον πρακτικό χαρακτήρα αυτής της σχέσης. Οι τιμές JRC 20, 10 και 5 χρησιμοποιούνται για να απεικονίσουν την επίδραση της τραχύτητας, ενώ οι καμπύλες με τιμές 5, 10, 50, 100 (μονάδες MN/m 2 - MPa) απεικονίζουν την επίδραση της συμπιεστικής αντοχής των τοιχωμάτων των ασυνεχειών (JCS). Η γωνία τ/σ n = 70 είναι αυτή που προκύπτει για τη μέγιστη επιτρεπόμενη διατμητική αντοχή και εφαρμόζεται για τις ανάγκες σχεδιασμού μιας μελέτης ευστάθειας. Η βασική γωνία τριβής θεωρείται ίση με 30 ο αφού, όπως φαίνεται και στον Πίνακα 1, οι πειραματικές τιμές της φ b για ομαλές υγιείς επιφάνειες είναι μεταξύ 25 ο και 35 ο. Η σχέση του Barton μπορεί να εφαρμοστεί για αποσαθρωμένες ασυνέχειες εάν αντικαταστήσουμε τη φ b με την υπολειμματική γωνία τριβής φ r (< φ b ). Σχήμα 42.