Εκτίμηση της Αντοχής Ανισότροπων - Στρωσιγενών Πετρωμάτων του Φλύσχη Prediction of Strength of Anisotropic and Layered Flysch-type Rocks ΣΑΡΟΓΛΟΥ, I. Χ. ΣΤΕΙΑΚΑΚΗΣ, Χ. Δρ. Τεχνικός Γεωλόγος, M.Sc., D.I.C., Τομέας Γεωτεχνικής, Σχολή Πολιτικών Μηχανικών, Ε.Μ.Π. Γεωτεχνικός Μηχανικός, M.Sc., Γενική Μελετών Ε.Π.Ε. - ΙΣΤΡΙΑ ΠΕΡΙΛΗΨΗ : Στην παρούσα εργασία διερευνάται η αντοχή του σχηματισμού του φλύσχη της Ιόνιας, ο οποίος παρουσιάζει έντονη στρωσιγένεια λόγω των πολύ λεπτών στρώσεων εναλλαγών ιλυολίθου και ψαμμίτη. Η στρωσιγένεια αυτή είναι πολύ καλά ανεπτυγμένη τόσο σε εργαστηριακή κλίμακα όσο και σε κλίμακα υπαίθρου. Εκτιμήθηκε η αντοχή σε μονοαξονική θλίψη του στρωσιγενούς υλικού για διαφορετικές αναλογίες του κάθε μέλους και διερευνάται η επίδραση της ανισοτροπίας. Με βάση την αντοχή των δειγμάτων με διαφορετικό πάχος στρώσεων ψαμμίτη και ιλυόλιθου, εξετάζεται η χρήση σταθμισμένου-μέσου στην επιλογή της μονοαξονικής αντοχής για την εκτίμηση της αντοχής της βραχομάζας με το σύστημα ταξινόμησης βραχόμαζας GSI. ABSTRACT : The present study investigates the uniaxial compressive strength of the Ionian flysch which presents intense layering due to existence of thin siltstone and sandstone interlayers. The strength of the layered samples was determined for different percentages of siltstone sandstone layers and the effect of anisotropy due to the orientation of layering on the strength is investigated. A comparison is also done between the intact rock strength of layered samples of flysch with that calculated by the weighted average method in the GSI, which is used for the estimation of rockmass strength and significant conclusions are drawn. 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1. Γενικά Η εκτίμηση της αντοχής του άρρηκτου πετρώματος έχει μελετηθεί από πολλούς ερευνητές τόσο για ομογενή ισότροπα όσο και για ετερογενή - ανισότροπα πετρώματα. Η δυσκολία εκτίμησης της αντοχής των ανισότροπων και στρωσιγενών πετρωμάτων έγκειται στην δυσκολία εύρεσης δειγμάτων κατάλληλων διαστάσεων για την εκτέλεση εργαστηριακών δοκιμών. Η παρούσα εργασία αφορά την ανάλυση της αντοχής σε μονοαξονική θλίψη ανισότροπων και στρωσιγενών πετρωμάτων του σχηματισμού του φλύσχη της Ιόνιας ζώνης στην περιοχή της σήραγγας Καλυδώνας, ο οποίος συνίσταται από πολύ λεπτές στρώσεις εναλλαγές ιλυολίθου και ψαμμίτη. Η στρωσιγένεια αυτή είναι πολύ καλά ανεπτυγμένη τόσο σε εργαστηριακή κλίμακα αλλά και σε κλίμακα υπαίθρου. Το πάχος κάθε στρώσης διαφοροποιείται κατά μήκος της χάραξης του έργου. Ο φλύσχης της περιοχής αυτής διακρίθηκε σε τέσσερις λιθολογικές ενότητες: α) παχυστρωματώδη ψαμμίτη πάχους από 10 έως 20 m που τοπικά χωρίζεται από μικρού πάχους ενστρώσεις ιλυόλιθου περίπου 1 έως 2 cm (Φωτογραφία 1α), β) παχυστρωματώδη ιλυόλιθο πάχους από 5 έως 15 m που τοπικά διαχωρίζεται από μικρού πάχους ενστρώσεις ψαμμίτη περίπου 2 έως 7 cm (Φωτογραφία 1β), γ) όμοια με την (α) μόνο που τα στρώματα ψαμμίτη έχουν μικρότερο πάχος και δ) όμοια με την (β) μόνο που τα στρώματα ιλυολίθου έχουν μικρότερο πάχος. 2. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΚΗ ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗ 2.1 Εκτίμηση της αντοχής 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 1
Η διακύμανση της αντοχής των ετερογενών πετρωμάτων του φλύσχη της Ιόνιας ζώνης οφείλεται στο κυμαινόμενο πάχος των εναλλαγών του ιλυολίθου (ασθενές μέλος) εντός του ψαμμίτη (ισχυρό μέλος). Οι δοκιμές αντοχής σε μονοαξονική θλίψη εκτελέστηκαν σε φυσικά εργαστηριακά δοκίμια στα οποία συναντώνται πολύ λεπτές στρώσεις ιλυολίθου και ψαμμίτη. α) β) Φωτογραφία 1. α) Εμφάνιση ψαμμίτη με λεπτές εναλλαγές ιλυολίθου, β) εμφάνιση ιλυολίθου με λεπτές εναλλαγές ψαμμίτη. Photo 1. a) Sandstone with thin layers of siltstone, b) siltstone with thin layers of sandstone. Δεδομένου ότι το πάχος των στρώσεων αυτών άλλαζε σε αρκετά δοκίμια, τελικά η αντοχή του δοκιμίου καθοριζόταν από τον αριθμό και το πάχος των στρώσεων του ιλυολίθου εντός των δοκιμίων. Το συνολικό πάχος του ιλυολίθου έναντι του ύψους του δοκιμίου οδηγεί στο λόγο συμμετοχής του ιλυολίθου εντός του υλικού. Οι εναλλαγές των δύο υλικών δεν διαχωρίζονται πάντα με επίπεδα στρώσης και σε πολλές περιπτώσεις δεν αποτελούν επιφάνειες πιθανού αποχωρισμού (slaking) του ετερογενούς συνόλου. Ο Zainab M. (2008) εκτέλεσε δοκιμές μονοαξονικής θλίψης σε τεχνητά δοκίμια εναλλαγών αργιλικού σχιστολίθου και ψαμμίτη από όπου διαπίστωσε ότι η αντοχή του ετερογενούς υλικού ισοδυναμεί με την αντοχή του αργιλικού σχιστολίθου όταν το ποσοστό αυτού ήταν ίσο με 5-10%. O Tsiambaos G. (2010) διερεύνησε την επίδραση του ποσοστού ιλυολίθου σε τεχνητά δοκίμια εναλλαγών ιλυολίθου και ψαμμίτη. Από τα πρόδρομα αποτελέσματα της έρευνας αυτής συμπεραίνει ότι η αντοχή του ετερογενούς υλικού γίνεται περίπου ίση με την αντοχή του ασθενούς υλικού, του ιλυολίθου, όταν το ποσοστό του ιλυολίθου γίνει ίσο με 30% περίπου. Ο Stewart (2007) βασιζόμενος σε δοκιμές από τη βιβλιογραφία σε στρωματώδη δοκίμια αποτελούμενα από ίσες εναλλαγές ψαμμίτη και μαργόλιθου συμπέρανε ότι τα διαστρωμένα υλικά έχουν αντοχή σε μονοαξονική θλίψη, σ ci, και μέτρο παραμορφωσιμότητας μεταξύ του ψαμμίτη και του μαργόλιθου (μέση τιμή των παραμέτρων των δύο). Οι Marinos & Hoek (2001) αναφέρουν ότι η εκτίμηση της αντοχής της βραχομάζας σε ετερογενείς καταστάσεις όπως αυτή του φλύσχη, δεν είναι εφικτή με βάση τη χρήση του κριτηρίου θραύσης Hoek-Brown και τις παραμέτρους του άρρηκτου πετρώματος. Για το λόγο αυτό πρότειναν μια μέθοδο που βασίζεται στον "σταθμισμένο-μέσο" για τον υπολογισμό των παραμέτρων της βραχομάζας από τις παραμέτρους του άρρηκτου πετρώματος για διάφορους τύπους φλύσχη. Ο Μαρίνος Β. (2007) προτείνει την ίδια μέθοδο σε αναθεωρημένο σύστημα ταξινόμησης GSI για τον φλύσχη. Αυτή η προσέγγιση προϋποθέτει προφανώς τη γνώση της αντοχής των δύο διακριτών μελών του φλύσχη. Ο Mandrone (2006) εφάρμοσε τη μεθοδολογία των Marinos & Hoek (2000) σε ετερογενείς σχηματισμούς του φλύσχη των Απεννίνων όρων και διέκρινε κατηγορίες που βασίζονται στο βαθμό εμφάνισης της ετερογένειας σε μεγάλη κλίμακα των σχηματισμών αυτών. Διέκρινε τρεις κατηγορίες: α) ετερογενείς βραχόμαζες με λεπτές στρώσεις πολύ χαμηλότερης αντοχής από την κύρια μάζα; β) απόλυτα ετερογενείς βραχόμαζες με ίσες αναλογίες ασθενών και ισχυρών μελών που αστοχούν στα ασθενή μέλη και γ) βραχόμαζες στις οποίες κυριαρχεί 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 2
το ασθενές μέλος προσδίδοντας εδαφική συμπεριφορά. Αναφέρει επίσης ότι εφ' όσον οι εργαστηριακές μέθοδοι βελτιωθούν θα μπορούσαν να προσδιοριστούν παράμετροι για το άρρηκτο πέτρωμα των ετερογενών υλικών. 3. ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΑ ΔΕΔΟΜΕΝΑ 3.1 Γενικά - μεθοδολογία Τα δεδομένα πάρθηκαν από δοκιμές αντοχής σε μονοαξονική θλίψη που εκτελέστηκαν σε δοκίμια γεωτρήσεων διαμέτρου 79 έως 92 εκατοστών με βάση τις προδιαγραφές της ISRM (1981). Σημειώνεται ότι έγινε αναγωγή της αντοχής σε δοκίμια διαμέτρου NX. Πριν την εκτέλεση της δοκιμής μετρήθηκε το πάχος των λεπτοστρωματώσεων του ιλυολίθου στα δοκίμια και με βάση το ύψος του δοκιμίου υπολογίστηκε ο λόγος συμμετοχής του ιλυολίθου. Στην περίπτωση που το δείγμα είχε ιλυολιθική σύσταση με λίγες λεπτές στρώσεις ψαμμίτη μετρήθηκε το πάχος του ψαμμίτη και έμμεσα υπολογίστηκε ο λόγος συμμετοχής του ιλυολίθου, όπως φαίνεται στη φωτογραφία 2α. παρουσιάζεται δοκίμιο με ίση περίπου αναλογία ιλυολίθου και ψαμμίτη. Ελήφθησαν υπόψη μόνο οι δοκιμές στις οποίες ο άξονας φόρτισης ήταν κάθετος στα επίπεδα στρωμάτωσης, έτσι ώστε καταρχάς να μην ληφθεί υπόψη η επίδραση του προσανατολισμού αυτής στην αντοχή. 3.2 Πειραματικά αποτελέσματα Η μέση τιμή της αντοχής σε μονοαξονική θλίψη του άρρηκτου ψαμμίτη είναι ίση με περίπου σ ci =80 MPa και του ιλυόλιθου ίση με σ ci =20 MPa. Η μείωση της αντοχής του δοκιμίου σε σχέση με το λόγο συμμετοχής του ιλυολίθου παρουσιάζεται στο Σχήμα 1 και στον Πίνακα 1. Με βάση τις δοκιμές διαπιστώθηκε ότι η αντοχή του ετερογενούς υλικού πλησιάζει την αντοχή του ιλυολίθου όταν ο λόγος συμμετοχής του ιλυολίθου στο δοκίμιο είναι ίσος με 0.4 έως 0.5. Ακόμα προκύπτει ότι η αντοχή του ετερογενούς υλικού μειώνεται στο ήμισυ της αντοχής του ψαμμίτη όταν υπάρχει παρουσία ιλυολίθου ίση με 20%. α) β) Φωτογραφία 2. Άποψη ετερογενών πετρωμάτων με κυμαινόμενο ποσοστό ιλυολίθου, α) ποσοστό ιλυολίθου 90%, β) ποσοστό ιλυολίθου 60% Photo 2. Heterogeneous samples with varying percentage of siltstone, a) siltstone percentage 90%, β) siltstone percentage 60%. Σημειώνεται ότι σε κάποια δοκίμια ενδέχεται να μεταβάλλεται ελαφρά το πάχος των λεπτών στρώσεων. Αυτή η μεταβολή του πάχους επηρεάζει την αντοχή του δοκιμίου και για το λόγο αυτό ελήφθη υπόψη. Στη φωτογραφία 2β Σχήμα 1. Μείωση της μονοαξονικής αντοχής ετερογενούς πετρώματος σε σχέση με το λόγο συμμετοχής του ιλυολίθου. Figure 1. Uniaxial strength decrease of heterogeneous samples in relation to siltstone percentage. Αυτή η διαπίστωση συμφωνεί με τα αποτελέσματα δοκιμών του Τσιαμπάου (2010) σε τεχνητά δοκίμια εναλλαγών ιλυολίθου με ψαμμίτη, ο οποίος προσδιόρισε ότι η αντοχή 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 3
του ετερογενούς υλικού είναι περίπου ίση με του ιλυολίθου όταν το ποσοστό συμμετοχής αυτού είναι ίσο με 35%. 4. ΣΥΓΚΡΙΤΙΚΗ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΜΕ ΠΡΟΤΑΣΗ MARINOS ET. AL. (2007) 4.1 Αντοχή σε μονοαξονική θλίψη φλύσχη κατά Marinos et al. (2007) Η εκτίμηση της αντοχής του άρρηκτου πετρώματος για τους ετερογενείς τύπους φλύσχη κατά Marinos & Hoek (2001) και Marinos et al. (2007) βασίζεται στον υπολογισμό ενός σταθμισμένου-μέσου της αντοχής του ψαμμίτη και του ιλυολίθου. Η μέθοδος αυτή προϋποθέτει ότι η αντοχή του ιλυολίθου και του ψαμμίτη μπορεί να προσδιορισθεί με αξιοπιστία ακόμα και στην περίπτωση των λεπτών στρώσεων του φλύσχη. Πίνακας 1. Aντοχή σε μονοαξονική θλίψη σε σχέση με το λόγο συμμετοχής ιλυολίθου Table 1. Uniaxial compressive strength for different percentage of siltstone Λόγος συμμετοχής ιλυολίθου Μέση αντοχή σ ci (MPa) Τυπική απόκλιση σ ci (MPa) Μείωση (%) 0 (ψαμμίτης) 80.0 14.9 0.1 65.3-25 % 0.2 50.1-50 % 0.4 28.3 8.8 86 % 0.5 20.6 10.3 99 % 0.6-0.7 20.8 5.8 99 % 0.9 (ιλυόλιθος) 20.0 6.9 4.2 Σύγκριση σταθμισμένου-μέσου με εργαστηριακά αποτελέσματα Για τη σύγκριση των αντοχών των ετερογενών φυσικών δοκιμίων με την αντοχή του άρρηκτου πετρώματος φλύσχη που προβλέπει η μέθοδος των Marinos et al. (2007) επιλέχθηκαν συγκεκριμένοι τύποι φλύσχη που αντιστοιχούν με δοκίμια με διαφορετική αναλογία ιλυολίθου ψαμμίτη. Οι τύποι φλύσχη, όπως έχουν προταθεί από τον Μαρίνο Β. (2007), που επιλέχθηκαν είναι οι ακόλουθοι: 1. Τύπος Ι (αδιατάρακτος ψαμμίτης με λεπτούς υμένες ιλυολίθου) αντιστοιχεί σε λόγο συμμετοχής ιλυολίθου 10% 2. Τύπος ΙΙ (αδιατάρακτος ιλυόλιθος με λεπτές σποραδικές λεπτές ενστρώσεις ψαμμίτη) αντιστοιχεί σε λόγο συμμετοχής ιλυολίθου 90% 3. Τύπος ΙΙΙ (μέτρια διαταραγμένος ψαμμίτης με λεπτές ενστρώσεις ιλυολίθου) αντιστοιχεί σε λόγο συμμετοχής ιλυολίθου 30% 4. Τύπος IV (μέτρια διαταραγμένη βραχόμαζα με εναλλαγές σε ίσες αναλογίες) για λεπτά στρώματα που αντιστοιχεί σε λόγο συμμετοχής ιλυολίθου 50% 5. Τύπος IV για παχιά στρώματα που αντιστοιχεί σε λόγο 50% 6. Τύπος V (Μέτρια διαταραγμένος ιλυόλιθος με ενστρώσεις ψαμμιτών) που αντιστοιχεί σε λόγο 60-70%. Κάθε τύπος αντιστοιχεί σε συγκεκριμένη αναλογία ιλυολίθου η οποία και εκτιμήθηκε όπως παρουσιάζεται στον Πίνακα 2. Υπολογίστηκε η αντοχή σε μονοαξονική θλίψη του "άρρηκτου" ετερογενούς υλικού ανάλογα με τον τύπο του φλύσχη με βάση την πρόταση του Μαρίνου Β. (2007). Στον Πίνακα 2 παροσιάζεται η αντοχή όπως προκύπτει με την μέθοδο αυτή σε σχέση με την αντοχή του ετερογενούς υλικού για διαφορετικό λόγο συμμετοχής του ιλυολίθου. Πίνακας 2. Aντοχή σε μονοαξονική θλίψη με βάση τη μέθοδο σταθμισμένου-μέσου και εργαστηριακές δοκιμές. Table 2. Uniaxial compressive strength based on weighted-average method and laboratory tests Τύπος φλύσχη Λόγος συμμετοχής ιλυολίθου Αντοχή σταθμισμένου μέσου σ ci (MPa) Μέση αντοχή εργαστή ριου σ ci (MPa) 0 -ψαμμίτης 80.0 Ι 0.1 80.0 65.3 III 0.3 80.0 40.0* IV λεπτ 0.5 42.0 20.6 IV παχ 0.5 50.0 20.6 V 0.6-0.7 34.0 20.8 ΙΙ 0.9-ιλυόλιθος 20.0 20.0 * Η τιμή βασίζεται στην καμπύλη μείωσης της αντοχής και δεν έχει προσδιορισθεί με δοκιμή. Η αντοχή σε μονοαξονική θλίψη του ετερογενούς υλικού όπως υπολογίστηκε με τη μέθοδο του σταθμισμένου-μέσου δίνει 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 4
υψηλότερες τιμές για όλους τους τύπους σε σχέση με την αντοχή όπως προσδιορίστηκε εργαστηριακά σε φυσικά δοκίμια εναλλαγών ιλυολίθου ψαμμίτη. Για τους τύπους Ι και V η διαφορά της αντοχής είναι σχετικά μικρή. Σημαντική διαφορά της εκτιμούμενης αντοχής προκύπτει για τους τύπους ΙΙΙ και IV (λεπτά ή παχιά στρώματα). Η σύγκλιση των δύο μεθόδων για τον τύπο ΙΙΙ θα απαιτούσε τη χρήση του σταθμισμένου μέσου δεδομένου ότι για αυτόν τον τύπο προτείνεται η χρήση της αντοχής του ψαμμίτη μόνο. Επίσης, για τον τύπο IV απαιτείται η περαιτέρω μείωση της αντοχής του ψαμμίτη στον υπολογισμό του σταθμισμένου μέσου. Οι δοκιμές που επιλέχθηκαν αναφέρονται σε δοκίμια στα οποία επικρατεί ίση περίπου αναλογία ιλυολίθου και ψαμμίτη, έτσι ώστε η μείωση της αντοχής να οφείλεται μόνο στην ανισοτροπία και όχι στο λόγο συμμετοχής του ιλυολίθου. Ο τύπος της ανισοτροπίας των ετερογενών δοκιμίων του φλύσχη είναι "U", όπως έχει περιγραφεί από τον Σαρόγλου (2007). Η μέγιστη αντοχή παρατηρείται κάθετα (β=90 0 ) και παράλληλα (β=0 0 ) στα επίπεδα στρωμάτωσης ενώ η ελάχιστη αντοχή σε προσανατολισμό ίσο με β=45 0, όπως παρουσιάζεται στο Σχήμα 2. 5. ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΑΝΙΣΟΤΡΟΠΙΑΣ 5.1. Γενικά Η επίδραση της ανισοτροπίας στην αντοχή των πετρωμάτων έχει μελετηθεί από μεγάλο αριθμό επιστημόνων όπως οι Donath (1964), Hoek (1964), McLamore & Gray (1967), Attewell & Sandford (1974) και Saroglou & Tsiambaos (2008). Η ανισοτροπία στα ιζηματογενή πετρώματα είναι συνήθης στους ιλυολίθους, στους αργιλόλιθους και στους μαργόλιθους (Ajalloeian & Lashkaripour, 2000). Επίσης, οι ψαμμίτες και οι ασβεστόλιθοι παρουσιάζουν πολύ σπάνια ελαφρά ανισότροπη συμπεριφορά λόγω της ύπαρξης της στρώσης. Σε ετερογενείς σχηματισμούς που συνίσταται από πολύ λεπτές εναλλαγές ιλυολίθου και ψαμμίτη, η ανισοτροπία προκύπτει από τον προσανατολισμό των εναλλαγών σε σχέση με τον κύριο άξονα φόρτισης. Η ανισοτροπία αυτή εκδηλώνεται σε μικρή κλίμακα πάχος εναλλαγών της τάξεως μερικών εκατοστών και μπορεί να εξελίσσεται σε μεγάλη κλίμακα όπου οι εναλλαγές του ιλυολίθου με τον ψαμμίτη έχουν μεγαλύτερο πάχος. 5.2. Ανισοτροπία αντοχής σε ετερογενή δοκίμια του φλύσχη Από την αξιολόγηση των εργαστηριακών δοκιμών σε διαφορετικούς προσανατολισμούς του επιπέδου στρωμάτωσης σε σχέση με τον κύριο άξονα φόρτισης, προέκυψε η σημαντική επίδραση της ανισοτροπίας στην αντοχή σε μονοαξονική θλίψη. Σχήμα 2. Επίδραση του προσανατολισμού του επιπέδου στρώσης στην μονοαξονική αντοχής ετερογενούς πετρώματος Figure 2. Effect of orientation of bedding planes on the uniaxial compressive strength of heterogeneous rocks Στη φωτογραφία 3 παρουσιάζονται σχέδια θραύσης των ανισότροπων ετερογενών δοκιμίων του φλύσχη. Όταν τα επίπεδα είναι παράλληλα στον άξονα φόρτισης η θραύση είναι αξονικός σχισμός (axial splitting), όπως φαίνεται στη φωτογραφία 3α, ενώ όταν ο προσανατολισμός είναι μεταξύ 30 0 και 45 0 η θραύση γίνεται με ολίσθηση κατά μήκος των επιπέδων στρωμάτωσης (φωτογραφία 3β). Στον Πίνακα 3 παρουσιάζεται η μέση αντοχή σε κάθε προσανατολισμό. Ο λόγος της ανισοτροπίας της αντοχής ορίζεται ως η αντοχή κάθετα στα επίπεδα στρωμάτωσης 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 5
προς αυτή υπό την γωνία ελάχιστης αντοχής, δηλαδή υπό γωνία 45 0. Ο λόγος ανισοτροπίας αντοχής των ετερογενών δοκιμίων του φλύσχη είναι ίσος με Iσ c = 1.4. Ο βαθμός ανισοτροπίας αντοχής του άρρηκτου στρωσιγενούς υλικού χαρακτηρίζεται ως χαμηλός με βάση την ISRM (1981) και την ταξινόμηση που έχει προταθεί από τον Σαρόγλου (2007). Παρόλα αυτά η εκτίμηση του βαθμού ανισοτροπίας είναι σημαντική στον υπολογισμό των γεωτεχνικών παραμέτρων του πετρώματος. Πίνακας 3. Μεταβολή της αντοχής σε μονοαξονική θλίψη λόγω ανισοτροπίας Table 3. Variation of uniaxial compressive strength due to anisotropy Προσανατολισμός, β ( 0 ) Μέση αντοχή σ ci (MPa) Τυπική απόκλιση σ ci (MPa) 0 21,3 6,3 15 17,4 4,8 30 15,7 3,1 45 14,4 5,2 70 16,7 4,2 90 20,5 7,3 α) β) Φωτογραφία 3. Θραύση ετερογενούς πετρώματος με κλίση επιπέδων στρώσης α) β=0 0 και β) β=30 0 Photo 3. Failure by splitting of heterogeneous rock with bedding plane orientation a) β=0 0 and b) β=30 0. 6. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Στην παρούσα εργασία έγινε εκτίμηση της αντοχής σε μονοαξονική θλίψη των στρωσιγενών βραχομαζών του φλύσχη με βάση τα αποτελέσματα εργαστηριακών δοκιμών σε φυσικά δοκίμια άρρηκτου πετρώματος. Σε αυτά συναντώνται εναλλαγές ιλυολίθου και ψαμμίτη σε διαφορετικές αναλογίες. Ο λόγος συμμετοχής του ιλυολίθου εντός του δοκιμίου προσδιορίστηκε με βάση το πάχος των ιλυολιθικών στρώσεων σε σχέση με το ύψος του αυτού. Από την ανάλυση των δεδομένων προέκυψε ότι η αντοχή του ετερογενούς δοκιμίου είναι περίπου ίση με την αντοχή του ιλυολίθου όταν ο λόγος συμμετοχής αυτού στο δοκίμιο είναι ίσος με 0.4 έως 0.5. Με βάση τα παραπάνω έγινε σύγκριση των αντοχών των ετερογενών φυσικών δοκιμίων σε σχέση με την αντοχή του άρρηκτου πετρώματος φλύσχη που προβλέπει η μέθοδος των Marinos et al. (2007). Η σύγκριση έγινε για συγκεκριμένους τύπους φλύσχη θεωρώντας ότι αυτοί μπορούν να προσομοιωθούν υπό κλίμακα με τα δείγματα με διαφορετική αναλογία ιλυολίθου ψαμμίτη. Η αντοχή σε μονοαξονική θλίψη του ετερογενούς υλικού όπως υπολογίστηκε με τη μέθοδο του σταθμισμένου-μέσου δίνει υψηλότερες τιμές για όλους τους τύπους σε σχέση με την αντοχή όπως προσδιορίστηκε εργαστηριακά σε φυσικά δοκίμια εναλλαγών ιλυολίθου ψαμμίτη. Για τους τύπους Ι και V η διαφορά της αντοχής είναι σχετικά μικρή. Σημαντική διαφορά της εκτιμούμενης αντοχής προκύπτει για τους τύπους ΙΙΙ και IV (λεπτά ή παχιά στρώματα). Τέλος, εξετάστηκε η επίδραση της ανισοτροπίας αντοχής των στρωσιγενών πετρωμάτων του φλύσχη, από όπου διαπιστώθηκε ότι η ελάχιστη αντοχή σημειώνεται όταν το επίπεδο της στρώσης έχει κλίση ίση με 45 0 σε σχέση με τον άξονα φόρτισης ενώ ο βαθμός ανισοτροπίας είναι χαμηλός. 7. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Ajalloeian R. and Lashkaripour R.G., (2000), "Strength anisotropies in mudrocks". Bull. Eng. Geol. Env., vol. 59. pp. 195-199. Attewell P. and Sandford M. (1974), "Intrinsic Shear Strength of a Brittle, Anisotropic Rock - I. Experimental and Mechanical 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 6
Interpretation". Int. J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr. vol. 11, pp. 423-430. Donath F., (1964), "Strength variation and δeformational behavior in anisotropic rock". State of Stress in the Earth s Crust (W.R. Judd. Ed.) pp. 281-298, Elsevier, New York. ISRM (1981), "Rock characterization, testing and monitoring". In: E.T. Brown, Editor, ISRM Suggested Methods, Pergamon Press, Oxford, p. 211. Mandrone G., (2006), "Engineering geological mapping of heterogeneous rock masses in the Northern Apennines: an example from the Parma Valley (Italy)". Bull. Eng. Geol. Env., vol. 65, pp. 245 252. Marinos. P, and Hoek, E. (2001), "Estimating the geotechnical properties of heterogeneous rock masses such as flysch". Bull. Eng. Geol. Env., Vol. 60, pp. 85-92. Marinos P, Marinos V, Hoek E (2007), "Geological Strength Index (GSI). A characterisation tool for assessing engineering properties for rock masses". Underground works under special conditions, Romana, Perucho & Olalla (eds) Taylor and Francis publ. pp. 13-21, Lisbon. McLamore R. and Gray K.E. (1967), "The mechanical behaviour of anisotropic sedimentary rocks". Amer. Soc. Mech. Engrs. Trans., Series B, pp. 62-76. Saroglou H., Tsiambaos G. (2008) A modified Hoek Brown failure criterion for anisotropic intact rock, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., vol. 45, pp. 223 234. Stewart S. (2007), "Rock mass strength and deformability of unweathered closely jointed New Zealand greywacke". Phd Thesis, University of Canterbury, Christchurch, New Zealand. Tsiambaos G. (2010), "Engineering geological behaviour of heterogeneous and chaotic rock masses". Invited lecture, 12 th International Conference of the Greek Geological Society, Patra (under publication). Zainab M., Kamaruzaman M. & Gye Chun C. (2008), "Uniaxial Compressive Strength of Composite Rock Material with respect to Shale Thickness Ratio and Moisture Content". Electronic Journal of Geotechnical Engineering, vol. 13, pp.1-10. Μαρίνος Β. (2007), "Γεωτεχνική ταξινόμηση και τεχνικογεωλογική συμπεριφορά ασθενών και σύνθετων γεωυλικών κατά τη διάνοιξη σηράγγων". Διδακτορική Διατριβή, Ε.Μ.Π. Σαρόγλου Χ. (2007), "Γεωλογικοί παράγοντες που επηρεάζουν τις γεωτεχνικές ιδιότητες του άρρηκτου βράχου η επίδραση της ανισοτροπίας". Διδακτορική Διατριβή, Ε.Μ.Π. 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 7