ΑΝΤΟΧΗ ΤΗΣ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ

HTML
DOWNLOAD

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΑΝΤΟΧΗ ΤΗΣ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ"

Θεοδόσιος Βέργας
8 χρόνια πριν
Προβολές:

1 ΑΝΤΟΧΗ ΤΗΣ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ ΟΡΙΣΜΟΙ ΑΝΤΟΧΗ = Οριακή αντίδραση ενός στερεού μέσου έναντι ασκούμενης επιφόρτισης F F F F / A ΑΝΤΟΧΗ [Φέρουσα Ικανότητα] = Max F / Διατομή (Α) ΑΝΤΟΧΗ = Μέτρο (δείκτης) ικανότητας ανάληψης μέγιστου φορτίου

2 ΒΡΑΧΟΜΑΖΑ = Μη-συνεκτικό σύμπλεγμα τεμαχίων βράχου σε επαφή κατά μήκος των πλευρικών επιφανειών τους και διατηρούμενων σε συναρμογή μέσω δυνάμεων τριβής. ΑΣΥΝΕΧΕΙΕΣ ΠΕΤΡΩΜΑ (ΑΚΕΡΑΙΟ ή ΑΡΡΗΚΤΟ ΒΡΑΧΩΔΕΣ ΥΛΙΚΟ) ΒΡΑΧΟΜΑΖΑ = ΑΣΥΝΕΧΕΣ ΜΕΣΟ

3 Οι ασυνέχειες αποτελούν επίπεδα χαμηλής αντοχής και δυσκαμψίας Εξαρτάται από τη διεύθυνση επιβολής του φορτίου Η πυκνότητα των ασυνεχειών καθορίζει τη μηχανική συμπεριφορά Εξαρτάται από τον όγκο της φορτιζόμενης μάζας

4 ΑΝΙΣΟΤΡΟΠΙΚΗ ΑΝΤΟΧΗ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ σ 1 σ 1 (ΜPa) σ 3 (MPa) 3 (MPa) σ σ ΟΡΙΖΌΝΤΙΕΣ ΑΣΥΝΕΧΕΙΕΣ Αντοχή ελέγχεται κυρίως από το ακέραιο υλικό σ Μείωση αντοχής κατά ~10 φορές ΚΕΚΛΙΜΕΝΕΣ ΑΣΥΝΕΧΕΙΕΣ Αντοχή ελέγχεται κυρίως από τις ασυνέχειες

5 Το ακέραιο πέτρωμα συνεισφέρει την κύρια συνιστώσα μηχανικής συμπεριφοράς (αντοχής και παραμορφωσιμότητας) Οι ασυνέχειες συνεισφέρουν την κύρια συνιστώσα παραμορφωσιμότητας και ελέγχουν την αντοχή

6 ΚΡΙΤΗΡΙΑ ΑΣΤΟΧΙΑΣ ΙΣΟΤΡΟΠΗΣ ΚΑΙ ΑΝΙΣΟΤΡΟΠΗΣ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ ΙΣΟΤΡΟΠΗ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑ ΘΡΑΥΣΗ ΔΙΑ ΜΕΣΟΥ ΤΟΥ ΑΚΕΡΑΙΟΥ ΥΛΙΚΟΥ ΑΝΙΣΟΤΡΟΠΗ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑ ΘΡΑΥΣΗ ΚΑΤΑ ΜΗΚΟΣ ΠΡΟΥΠΑΡΧΟΥΣΩΝ ΑΣΥΝΕΧΕΙΩΝ

7 ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΚΛΙΜΑΚΑΣ ΓΕΩΜΕΤΡΙΚΗ ΚΛΙΜΑΚΑ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ ΓΕΩΜΕΤΡΙΚΗ ΚΛΙΜΑΚΑ ΕΡΓΟΥ ΑΣΥΝΕΧΕΣ ΜΕΣΟ ΙΣΟΔΥΝΑΜΟ ΣΥΝΕΧΕΣ

8 ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΙΔΙΑΙΤΕΡΟΤΗΤΕΣ ΤΗΣ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ ΩΣ ΜΕΣΟΥ ΑΣΥΝΕΧΟΥΣ : Η αντοχή εξαρτάται από : το βαθμό κερματισμού (συχνότητα ασυνεχειών από 1 ασυνέχεια/5m έως 100 ασυνέχειες / m) σε σχέση με τις διαστάσεις μιας γεωκατασκευής.

9 ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΙΔΙΑΙΤΕΡΟΤΗΤΕΣ ΤΗΣ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ ΩΣ ΜΕΣΟΥ ΑΣΥΝΕΧΟΥΣ : Η αντοχή εξαρτάται από : τη χωρική διάταξη (διεύθυνση κλίσης και γωνία κλίσης) των ασυνεχειών σε σχέση με τις ελεύθερες επιφάνειες μιας γεωκατασκευής τις μηχανικές ιδιότητες των ασυνεχειών (κυρίως τη διατμητική αντοχή) τις μηχανικές ιδιότητες του ακέραιου υλικού

10 ΓΕΝΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ Οσχεδιασμός μιας γεωτεχνικής κατασκευής προσβλέπει στον έλεγχο των μετακινήσεων του συστήματος γεωμάζας κατασκευής υπό την επενέργεια των διαφόρων επιβαλλόμενων φορτίσεων. Ελεγχος μετακινήσεων : Νοείται ο περιορισμός τους σε όρια τιμών, οι οποίες να μην ενέχουν κινδύνους δομικής ή λειτουργικής αστοχίας της κατασκευής Επιβαλλόμενες φορτίσεις: Προκύπτουν ως το συνιστάμενο αποτέλεσμα φορτίσεων λόγω του ιδίου βάρους, της ανακατανομής αρχικών τασικών συνιστωσών και εξωτερικών φορτίσεων (π.χ. σεισμικών) συμπεριλαμβανομένων και των προερχομένων από τη λειτουργία της γεωκατασκευής.

11 ΓΕΝΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ Μια γεωτεχνική κατασκευή σχεδιάζεται έναντι της οριακής κατάστασης αστοχίας και ελέγχεται για οριακή κατάσταση λειτουργίας ΟΡΙΑΚΕΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΕΛΕΓΧΟΥ ΟΡΙΑΚΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ s s max S =προκύπτουσα μετακίνηση S max =αποδεκτή μέγιστη μετακίνηση ΟΡΙΑΚΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΑΣΤΟΧΙΑΣ F (δράσεις) F (αντιδράσεις)

12 ΑΛΛΗΛΟΥΧΙΑ ΦΑΣΕΩΝ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ ΕΝΟΣ ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΟΥ ΕΡΓΟΥ 1 - Σύνθεση του γεωλογικού μοντέλου της ενεχόμενης γεωμάζας 2 - Θέσπιση ειδικού κινηματικού κριτηρίου ανάλογα με τον τύπο της κατασκευής 3 - Επιλογή τιμών των παραμέτρων σχεδιασμού (παραμορφωσιμότητας και αντοχή) 4 - Σχεδιασμός της γεωτεχνικής κατασκευής και έλεγχοι στις οριακές καταστάσεις λειτουργίας και αστοχίας 5 - Παρακολούθηση της γεωτεχνικής κατασκευής στα στάδια κατασκευής και λειτουργίας προς επιβεβαίωση των παραδοχών σχεδιασμού ή άλλως προς έγκαιρη τροποποίηση του αρχικού σχεδιασμού

13 1 Σύνθεση του γεωλογικού μοντέλου της ενεχόμενης γεωμάζας : Το μοντέλο θα πρέπει να παρέχει στο Μελετητή μια αντιπροσωπευτική εικόνα των γεωλογικών και γεωτεχνικών δεδομένων στη θέση του Έργου. Τυπικά, η εικόνα αυτή θα πρέπει να περιλαμβάνει την κατακόρυφη και οριζόντια κατανομή των ακόλουθων δεδομένων: Τύπους υλικών Εγκάρσια και μηκοτομική κατανομή των γεωλογικών υλικών Αποσάθρωση Δομές ρήγματα, πτυχώσεις, ασυνέχειες) Υπόγειο νερό Επίσης θα πρέπει να εκτιμάται το αρχικό εντατικό πεδίο

14 ΓΕΩΛΟΓΙΚΗ ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΗ ΜΗΚΟΤΟΜΗ ΓΕΩΛΟΓΙΚΟΙ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΙ ΡΗΓΜΑΤΑ ΕΙΣΡΟΗ ΝΕΡΟΥ ΥΨΗΛΕΣ ΠΙΕΣΕΙΣ

15 ΤΥΠΙΚΗ ΔΙΑΤΟΜΗ ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΗ ΤΟΜΗ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ Τελείως εξαλλοιωμένο πέτρωμα Α B C PW 90/100% A ΖΩΝΗ C Υψηλής αντοχής, ελαφρά αποσαθρωμένος (β.α. I-IΙ), μεσόκοκκος ΓΡΑΝΙΤΗΣ, μέτρια διακλασμένος, βραχόμαζα υγρή χωρίς εκροές, RQD=75-90% 0 20 ΖΩΝΗ Β Μέσης αντοχής ισχυρά αποσαθρωμένος (β.α. III- IV), λεπτόκοκκος ΓΡΑΝΙΤΗΣ, πολύ πυκνά διακλασμένος, επιφάνειες οξειδωμένες, βραχόμαζα υγρή, τοπικές εκροές, RQD<25% ΖΩΝΗ Α Χαμηλής αντοχής, έξαιρετικά αποσαθρωμένος (β.α.iv- V), μεσόκοκκος ΓΡΑΝΙΤΗΣ, κατακερματισμένος, επιφάνειες ασυνεχειών με άργιλο, βραχόμαζα με εκροές, RQD= 0-25%

16 ΔΥΝΗΤΙΚΟΙ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΑΣΤΑΘΕΙΑΣ ΕΠΙΛΟΓΗ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ

17 ΔΥΝΗΤΙΚΟΙ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΑΣΤΑΘΕΙΑΣ ΕΠΙΛΟΓΗ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ

18 ΔΥΝΗΤΙΚΟΙ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΑΣΤΑΘΕΙΑΣ ΕΠΙΛΟΓΗ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ

20 ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΟΛΙΣΘΗΣΗ ΔΙΑΤΜΗΤΙΚΗ ΟΛΙΣΘΗΣΗ

21 ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΟΛΙΣΘΗΣΗ ΔΙΑΤΜΗΤΙΚΗ ΟΛΙΣΘΗΣΗ

22 ΑΛΛΗΛΟΥΧΙΑ ΦΑΣΕΩΝ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΟΥ ΕΡΓΟΥ 2 - Θέσπιση ειδικού κινηματικού κριτηρίου συμβιβαστό με τον τύπο του εκάστοτε προβλήματος, π.χ. Μέγιστη επιτρεπτή καθίζηση (θεμελίωση) Απόκλιση μετώπων εκσκαφής από την κατακόρυφο (αντιστήριξη) Σύγκλιση περιμέτρου υπόγειας εκσκαφής (σήραγγα), κλπ. R u L L / u > 250 u αποδεκτή h B Δs=f(B, h) Μεμονωμένα πέδιλα: Ολική καθίζηση 40-65mm Διαφορικές καθιζήσεις: 50-75% ολικής

23 ΑΛΛΗΛΟΥΧΙΑ ΦΑΣΕΩΝ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ ΕΝΟΣ ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΟΥ ΕΡΓΟΥ 1 - Σύνθεση του γεωλογικού μοντέλου της ενεχόμενης γεωμάζας 2 - Θέσπιση ειδικού κινηματικού κριτηρίου ανάλογα με τον τύπο της κατασκευής 3 - Επιλογή τιμών των παραμέτρων σχεδιασμού (παραμορφωσιμότητας και αντοχή) 4 - Σχεδιασμός της γεωτεχνικής κατασκευής και έλεγχοι στις οριακές καταστάσεις λειτουργίας και αστοχίας 5 - Παρακολούθηση της γεωτεχνικής κατασκευής στα στάδια κατασκευής και λειτουργίας προς επιβεβαίωση των παραδοχών σχεδιασμού ή άλλως προς έγκαιρη τροποποίηση του αρχικού σχεδιασμού

24 1 Σύνθεση του γεωλογικού μοντέλου της ενεχόμενης γεωμάζας : Το μοντέλο θα πρέπει να παρέχει στο Μελετητή μια αντιπροσωπευτική εικόνα των γεωλογικών και γεωτεχνικών δεδομένων στη θέση του Έργου. Τυπικά, η εικόνα αυτή θα πρέπει να περιλαμβάνει την κατακόρυφη και οριζόντια κατανομή των ακόλουθων δεδομένων: Τύπους υλικών Εγκάρσια και μηκοτομική κατανομή των γεωλογικών υλικών Αποσάθρωση Δομές ρήγματα, πτυχώσεις, ασυνέχειες) Υπόγειο νερό Επίσης θα πρέπει να εκτιμάται το αρχικό εντατικό πεδίο

25 ΑΛΛΗΛΟΥΧΙΑ ΦΑΣΕΩΝ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΟΥ ΕΡΓΟΥ 3 - Επιλογή τιμών των παραμέτρων σχεδιασμού (παραμορφωσιμότητα και αντοχή) : Καθορισμός εύρους τιμών και χαρακτηριστικής τιμής ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΗ ΤΙΜΗ : Αντιπροσωπεύει τιμή παραμέτρου μικρότερη της οποίας αντιστοιχεί σε καθορισμένο ποσοστό των μετρήσεων. Αν υποθέσουμε κανονική κατανομή των μετρήσεων, >95% των τιμών βρίσκεται μεταξύ -1.64z και % Χαρακτηριστική τιμή παραμέτρου 95.44% f κ = f m 1.64σ z -3σ -2σ -1σ 0 1σ 2σ 3σ

26 ΑΛΛΗΛΟΥΧΙΑ ΦΑΣΕΩΝ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ ΕΝΟΣ ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΟΥ ΕΡΓΟΥ 4 - Σχεδιασμός της γεωτεχνικής κατασκευής και έλεγχοι στις οριακές καταστάσεις λειτουργίας και αστοχίας Ως αστοχία νοείται η μη αποδεκτή διαφορά μεταξύ αναμενόμενης και τελικά καταγραφόμενης επιτελεστικότητας (επιδιωκόμενη συμπεριφορά βασει κριτηρίων ασφάλειας, κόστους και λειτουργίας) μιας κατασκευής. Ο ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ ΑΣΦΑΛΕΙΑΣ εκφράζει το εύρος διαφοράς μεταξύ αναμενόμενης και πραγματικής επιτελεστικότητας στον τομέα της γεωστατικής επάρκειας ΕΝΙΑΙΟΣ ΜΕΡΙΚΟΣ R(αντιδράσεις) / F(δράσεις) Μειωτικός των αντιδράσεων Αυξητικός των δράσεων

27 ΑΝΤΟΧΗ ΤΗΣ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ Δεν είναι μετρήσιμη με τις συνήθεις διαδικασίες εργαστηριακών και επιτόπου δοκιμών (κλίμακα συνθετότητα μεταβλητών) Τα μηχανικά χαρακτηριστικά των συστατικών μελών της (άρρηκτο πέτρωμα και ασυνέχειες) μπορούν να μετρηθούν, αν και εξακολουθούν να ισχύουν σε ενα βαθμό οι ανωτέρω περιορισμοί. Η αντοχή της βραχομάζας συναρτάται με μηχανισμούς συμπεριφοράς και συνοριακές συνθήκες (τάσεις βαθμοί ελευθερίας). Με βάση τα ανωτέρω η αντοχή της βραχομάζας θα πρέπει να αξιολογηθεί με βάση τις προβλέψεις συμπεριφοράς της σχεδιαζόμενης γεωκατατασκευής. Αυτό επιδιώκεται μέσω εμπειρικών τεχνικών και υπολογιστικών προσεγγιστικών μεθόδων ή συνδυασμού αυτών.

28 ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΤΗΣ ΑΝΤΟΧΗΣ ΤΗΣ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ ΩΣ ΙΣΟΔΥΝΑΜΟΥ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΜΕΣΟΥ c m Φ m E m ΑΣΥΝΕΧΗΣ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑ ΙΣΟΔΥΝΑΜΗ ΣΥΝΕΧΗΣ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑ Η επίδραση των ασυνεχειών εισάγεται έμμεσα με υποβάθμιση των παραμέτρων αντοχής και παραμορφωσιμότητας της ομογενοποιημένης ισότροπης βραχομάζας

29 ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΕΠΙΛΥΣΗ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΟΣ ΙΣΟΔΥΝΑΜΟΥ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΜΕΣΟΥ Μηχανισμός θραύσης: Διάτμηση Κριτήριο συμπεριφοράς ισοδύναμης μάζας: Coulomb c m Φ m E m

35 ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΤΗΣ ΑΝΤΟΧΗΣ ΤΗΣ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ ΜΕ ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΑΣΥΝΕΧΗΣ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑ ΑΣΥΝΕΧΗΣ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑ Η επίδραση των ασυνεχειών εισάγεται άμεσα με διακριτή προσομοίωση του δικτύου ασυνεχειών και βραχωδών τεμαχίων.

36 ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΗΣ ΑΣΥΝΕΧΟΥΣ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ ΜΕ ΤΗ ΜΕΘΟΔΟ ΔΙΑΚΡΙΤΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ Η μέθοδος των διακριτών στοιχείων (Distinct Element Method) επιτρέπει ανάλυση της συμπεριφοράς του ασυνεχούς μέσου δια μέσου αλληλεπιδράσεων των στερεών τεμαχίων τα οποία μετατοπίζονται σε ολίσθηση, συμπίεση, εφελκυστικό αποχωρισμό και περιστροφή (βασικοί βαθμοί ελευθερίας του ασυνεχούς μέσου)

42 Ισοδύναμο συνεχές μέσο Ασυνεχές μέσο Συνεχές μέσο Ασυνέχειες/m Απόσταση,s(m) Μέθοδος ανάλυσης

Σχετικά έγγραφα

ΔΙΑΤΜΗΤΙΚΗ ΑΝΤΟΧΗ ΤΩΝ ΑΣΥΝΕΧΕΙΩΝ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ

ΔΙΑΤΜΗΤΙΚΗ ΑΝΤΟΧΗ ΤΩΝ ΑΣΥΝΕΧΕΙΩΝ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ Σημειώσεις παραδόσεων Καθηγητή Σ Κ Μπαντή Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών Τομέας Γεωτεχνικής Μηχανικής 2010 Η ΒΡΑΧΟΜΑΖΑ ΩΣ ΔΟΜΙΚΟ ΥΛΙΚΟ ΓΕΩΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ σ 1 σ 1 σ 3 ΑΡΧΙΚΗ