Ασκήσεις Τεχνικής Γεωλογίας

Ασκήσεις Τεχνικής Γεωλογίας 4 η Άσκηση: Αντοχή Βράχου Βραχόμαζας Ταξινομήσεις Βραχόμαζας Καθ. Β.Χρηστάρας Αν. Καθηγητής. Β. Μαρίνος Εργαστήριο Τεχνικής Γεωλογίας και Υδρογεωλογίας

Ποιο είναι το υλικό που μελετάμε? Βραχόμαζα Άρρηκτο βράχο Ασυνέχειες

Άρρηκτος βράχος Ασυνέχειες

Ποιο είναι το υλικό που μελετάμε? Ασυνέχεια Άρρηκτος βράχος

Ασυνέχειες Άρρηκτος βράχος

Πως μπορεί να αστοχήσει η βραχόμαζα? Αστοχία βραχόμαζας ως ισότροπο μέσο Αστοχία κατά μήκος Συγκεκριμένων ασυνεχειών

Πως μπορεί να αστοχήσει η βραχόμαζα? Με ολίσθηση τεμάχους πάνω σε συγκεκριμένες ασυνέχειες. Στην περίπτωση αυτή ενδιαφέρουν οι παράμετροι που περιγράφουν τις ασυνέχειες ( Προσεχώς Στο επόμενο μάθημα ) Ως «οιωνεί» ομοιογενές και ισότροπο υλικό. Κάτι σαν έδαφος Στην περίπτωση αυτή ενδιαφέρουν οι παράμετροι που περιγράφουν τη βραχόμαζα ως σύνολο

Δοκίμιο με μία ασυνέχεια Άρρηκτος βράχος ή πολύ κερματισμένη βραχόμαζα

Πως μπορεί να αστοχήσει η βραχόμαζα? Οι διατμητικές τάσεις μπορεί να προκαλούν: σε άρρηκτο πέτρωμα: ψαθυρή θραύση υπό πολύ υψηλές τάσεις (π.χ. σε βαθιές σήραγγες). (Ισότροπη συμπεριφορά) στη βραχόμαζα: θραύση κατά μήκος σύνθετης επιφάνειας που εμπλέκει μια σειρά από διάφορες ασυνέχειες αλλά και διάρρηξη των γεφυρών του άρρηκτου βράχου μεταξύ των ασυνεχειών αυτών. (Ισότροπη συμπεριφορά) στις ασυνέχειες: θραύση κατά μήκος μίας ή δύο συγκεκριμένων ασυνεχειών (επίπεδες, σφηνοειδείς ολισθήσεις).(ανισότροπη συμπεριφορά)

Πως μπορεί να αστοχήσει η βραχόμαζα? Αστοχία βραχόμαζας ως ισότροπο μέσο Αστοχία κατά μήκος Συγκεκριμένων ασυνεχειών

Ποιο είναι το υλικό που μελετάμε? Βραχόμαζα Άρρηκτο βράχος Ασυνέχειες Ιδιότητες βραχόμαζας Ανομοιογενής Ανισότροπη Τα τεχνικά έργα σχεδόν κατά κανόνα κατασκευάζονται επί ή εντός κερματισμένου-διαταραγμένου βραχώδους υλικού (βραχόμαζα) και όχι σε άρρηκτο βράχο. Συνεπώς, τελικός στόχος οι ιδιότητες (αντοχή και παραμορφωσιμότητα ) της βραχόμαζας. Είναι πολύ δύσκολο να προσδιοριστούν οι παράμετροι που την περιγράφουν ως ενιαίο, ομοιογενές και ισότροπο υλικό

Για κάθε υλικό τι θέλουμε να ξέρουμε? Πως παραμορφώνεται για δεδομένη ένταση Δηλαδή σχέσεις τάσεων - παραμορφώσεων Απαραίτητα δεδομένα Ε, ν Πότε αστοχεί Δηλαδή την αντοχή του σε διάφορες καταπονήσεις Απαραίτητα δεδομένα οι παράμετροι αντοχής του κριτηρίου αστοχίας που χρησιμοποιείται

Για τη βραχόμαζα πως τα υπολογίζουμε? Αρχικά υπολογίζουμε τις παραμέτρους του άρρηκτου βράχου και στη συνέχεια με απομείωση αυτών. Απομείωση?.καταλήγουμε στις αντίστοιχες παραμέτρους της βραχόμαζας Άρα ας ξεκινήσουμε από τη μελέτη του άρρηκτου βράχου

Πάμε λοιπόν στην άσκηση Α

Για τον άρρηκτο βράχο λοιπόν.. Πως παραμορφώνεται για δεδομένη ένταση Δηλαδή σχέσεις τάσεων - παραμορφώσεων Απαραίτητα δεδομένα Ε, ν

Αστοχία και παραμόρφωση άρρηκτου βράχου Εργαστηριακές δοκιμές στο βράχο Μονοαξονικής φόρτισης Τριαξονικής φόρτισης Σημειακής φόρτισης (Point Load test) Άμεσης διάτμησης

Αστοχία και παραμόρφωση άρρηκτου βράχου Μονοαξονική φόρτιση

Θραύση του άρρηκτου βράχου Μονοαξονική θλιπτική αντοχή Þ αναφέρεται στο μέγιστο επίπεδο τάσεων που μπορεί να φέρει ένα δείγμα βράχου Η μηχανική συμπεριφορά υπό απλή θλίψη περιγράφεται από την καμπύλη τάσης παραμόρφωσης: Μονοαξονική θλιπτική αντοχή

Παραμορφωσιμότητα άρρηκτου βράχου Το πέτρωμα ως ελαστικό μέσο (Ορισμός ελαστικού μέσου Ε= σ/ε) Μέτρο Παραμορφωσιμότητας Ε Πετρώματα Þ Μη γραμμική ελαστικότητα Ε μεταβάλλεται με σ Ε μεταβάλλεται με φορά φορτίου (Ε max ) E συνάρτηση της δομής («αλληλοκλειδώματος κόκκων») Ε ξηρό ¹ Ε υγρό Ε μεγαλύτερο αν υπήρξε μεγάλη σε διάρκεια φόρτιση στο παρελθόν

Παραμορφωσιμότητα άρρηκτου βράχου

Παραμορφωσιμότητα - Θραύση άρρηκτου βράχου

Χαρακτηριστικές συμπεριφορές Προσέγγιση ελαστικής συμπεριφοράς όταν: σκληρά (π.χ. με πυριτικά ορυκτά) πυκνής δομής ελάχιστου πορώδους

Χαρακτηριστικές συμπεριφορές σ - ε σ - ε Ελαστική συμπεριφορά Ελαστική - Πλαστική συμπεριφορά σ σ ε π.χ. Βασάλτης ε π.χ. Ασβεστόλιθος σ - ε σ - ε Πλαστική- Ελαστική συμπεριφορά Πλαστική- Ελαστική -Πλαστική συμπεριφορά σ σ ε π.χ. Ψαμμίτης ε π.χ. Μάρμαρο

Χαρακτηριστικές συμπεριφορές σ - ε Ελαστική - Πλαστική - Ερπυστική συμπεριφορά σ ε π.χ Εβαπορίτες

Για τον άρρηκτο βράχο λοιπόν. Πότε αστοχεί Δηλαδή την αντοχή του σε διάφορες καταπονήσεις Απαραίτητα δεδομένα οι παράμετροι αντοχής του κριτηρίου αστοχίας που χρησιμοποιείται

Κριτήριο αστοχίας Hoek Brown για τον άρρηκτο βράχο σ σ σ 3 = σ + σ m 1 1 3 ciç + i æ è ci ø ö 0.5 σ ci m i Αντοχή του άρρηκτου βράχου σε μονοαξονική θλίψη Σταθερά του υλικού: εκφράζει το αλληλοκλείδωμα των κόκκων ορυκτών μεταξύ τους.

ΔΙΑΤΜΗΤΙΚΗ ΑΝΤΟΧΗ ΩΣ ΠΡΟΣ ΤΙΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ MOHR - COULOMB Διατμητική αντοχή: Η τάση που πρέπει να εφαρμοστεί ώστε να προκληθεί η αμοιβαία μετατόπιση των κόκκων ή τεμαχών βράχου. Εκφράζεται από: Συνοχή c (KPa): Εκφράζει το δέσιμο των κόκκων (στον άρρηκτο) ή τεμαχών (στη βραχόμαζα) Γωνία εσωτερικής τριβής φ ( ο ): Τριβή ανάμεσα στα ορυκτά ή στα τεμάχη που αντιστέκεται στη διάτμηση

Η ευθεία - περιβάλλουσα θραύσης (Mohr-Coulomb) ταυτίζεται σε κάποιο σημείο (ανάλογα με την σ 3 ) με την καμπύλη (Hoek & Brown). Εκεί υπολογίζεται το c και φ. Κριτήριο αστοχίας Hoek Brown για τον άρρηκτο βράχο Υπολογισμός παραμέτρων διατμητικής αντοχής (c και φ) του άρρηκτου βράχου μέσω ταύτισης των δύο καμπύλων θραύσης Hoek Brown και Mohr Coulomb για συγκεκριμένη σ 3

Θραύση του άρρηκτου βράχου Τιμές ανεμπόδιστης θλίψης σ ci (UCS) Η αντοχή σε σ c (MPa) μονοαξονική φόρτιση ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ εξαρτάται από: Συστατικά >200 ορυκτά Τρόπος σύνδεσης (δομή) Μάρμαρο, γρανίτης, γνεύσιος, 100-200 ασβεστόλιθος «κλείδωμα» κόκκων- συγκόλληση ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ Πολύ υψηλή αντοχή Υψηλή αντοχή Μέση αντοχή Χαμηλή αντοχή Πολύ χαμηλή αντοχή 60-100 20-60 <20 Χαλαζίτης, δολερίτης, γάββρος, βασάλτης Ψαμμίτης, μαρμαρυγιακός σχιστόλιθος, μαργαϊκός ασβεστόλιθος Ψαμμίτης μέτρια συνεκτικός, τόφφος, ιλυόλιθος, αργιλικός σχιστόλιθος Ιλυόλιθος, αργιλικός σχιστόλιθος, κρητίς, ορυκτό αλάτι, αποσαθρωμένα πετρώματα <20 <1 Μαλακοί βράχοι Έδαφος Από E. Hoek & P. Marinos, 2000

Τιμή σταθεράς m i ανά πέτρωμα Hoek & Marinos, 2000.

Κριτήριο αστοχίας Hoek Brown για τον άρρηκτο βράχο 200 180 160 σ ci = 50MPa m i =17 140 σ1 (MPa 120 100 80 60 40 20 σ ci 0 σ t -5 0 5 10 15 20 25 30 σ3 (MPa)

Επίδραση σταθεράς υλικού m i 300 250 200 mi=4 mi=17 mi=28 σ1 (MPa 150 100 50 0-20 -10 0 10 20 30 40-50 σ3 (MPa) Μεταβάλλει κυρίως την κλίση (γωνία τριβής)

Επίδραση σ ci 350 300 250 σci=5 σci=30 σci=100 200 σ1 (MPa 150 100 50 0-10 0 10 20 30 40 50-50 σ3 (MPa)

Τύπος αστοχίας άρρηκτου βράχου Εκτίναξη βράχου (rock burst) Η ψαθυρή θραύση συμβαίνει ως αποτέλεσμα της ανάπτυξης ρωγμών κατά μήκος του συμπαγούς βράχου. Οι ασυνέχειες αυτές στον βράχο αναπτύσσονται στην τροχιά της μέγιστης κυρίας τάσης δημιουργώντας λεπτές πλάκες. Σημειώσεις E. Hoek από το διαδίκτυο, 2007

Σήραγγα Bredetto, Ελβετία. Βάθος ~1500m

Πάμε στην άσκηση Β

ΑΝΤΟΧΗ ΤΗΣ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ Γενικευμένο κριτήριο αστοχίας Hoek & Brown για βραχόμαζες: σ æ σ σ 3 = σ + σ m s 1 3 ciç + b è ci ø ö a Κριτήριο αστοχίας Hoek & Brown για άρρηκτο βράχο: σ 3 = σ + σ m 1 1 3 ciç + i æ è σ σ ci ø ö 0.5 m b s a m i 1 0.5 Απομειωμένα ανάλογα με το πόσο «απέχει» η βραχόμαζα από τον άρρηκτο βράχο Κριτήριο αστοχίας Mohr - Coulomb s 1 = s 3 tan 2 æ ç è 45! f + ö + 2ø 2c tan æ ç 45 è! f + ö 2ø

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗΣ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ Εμπειρικές μέθοδοι «ποσοτικοποίησης» της ποιότητας της βραχόμαζας, με βάση κάποια χαρακτηριστικά της, όπως: Δομή - κερματισμός, αντοχή άρρηκτου βράχου, ποιότητα και πλήθος ασυνεχειών, παρουσία νερού κλπ. QNGI (Barton 1974) RMR (Bieniawski 1979) Γεωλογικός Δείκτης Αντοχής GSI (Hoek & Marinos 2000)* Α: Δομή GSI Β: Κατάσταση ασυνεχειών *Το σύστημα GSI χρησιμοποείται ευρέως σε όλο τον κόσμο και ιδιαίτερα στην Ελλάδα. Αποτελεί τμήμα των προδιαγραφών μελέτης και κατασκευή των έργων του Μετρό, της Εγνατίας Οδού, των έργων Οδοποιίας και Σιδηροδρόμου. Θεμελιώθηκε σε πολλές περιπτώσεις ασθενών βραχομαζών που αντιμετωπίστηκαν κατά τη μελέτη και κατασκευή τεχνικών έργων τις τελευταίες 2 δεκαετίες στην Ελλάδα.

ΑΝΤΟΧΗ ΤΗΣ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ Για να προσδιορίσουμε την αντοχή της βραχόμαζας χρειαζόμαστε τις ακόλουθες παραμέτρους: 1. Αντοχή άρρηκτου βράχου (Εργαστηριακές δοκιμές) Μονοαξονική θλιπτική αντοχή σ ci Σταθερά υλικού m i 2. Παράγοντες απομείωσης της αντοχής του άρρηκτου βράχου Βαθμονόμηση της ποιότητας της βραχόμαζας (συστήματα ταξινόμησης, GSI, RMR) Διαταραχή της βραχόμαζας κατά την κατασκευή (D)

Κριτήριο αστοχίας Hoek Brown για την βραχόμαζα Η ταυτότητα της βραχόμαζας GSI Μονοαξονική θλιπτική αντοχή σ ci Σταθερά υλικού m i Μέσω του κριτηρίου Hoek and Brown και του GSI βρίσκουμε: την αντοχή (συνοχή c και γωνία τριβής φ) την παραμορφωσιμότητα Ε

ΣΥΣΤΗΜΑ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗΣ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ GSI Τύποι δομών βραχόμαζας Άρρηκτο πέτρωμα Άρρηκτο πέτρωμα με μία ασυνέχεια Τεμαχισμένη βραχόμαζα από τρεις ορθογωνίως τεμνόμενες ασυνέχειες Πολύ τεμαχισμένη βραχόμαζα από τέσσερις ή περισσότερες ασυνέχειες Στρωματώδης αλλά κερματισμένη και διαταραγμένη Αποδομημένη βραχόμαζα Γενικώς ισότροπη, ψαθυρή, ελαστική συμπεριφορά στα σκληρά πετρώματα Εντελώς ανισότροπη εξαρτάται από τον προσανατολισμό και την διατμητική αντοχή της ασυνέχειας Ανισότροπη ανάλογα με τον αριθμό, προσανατολισμό, εμμονή και αντοχή των ασυνεχειών Ευλόγως ισότροπη, έντονα διαστελλόμενη σε χαμηλές τάσεις, με θραύση των τεμαχιδίων σε υψηλές τάσεις Ανισότροπη ανάλογα με τον κερματισμό των επιπέδων στρώσης ή της σχιστότητας και της αντοχής των ασυνεχειών Ευλόγως ισότροπη Φυλλώδης/ Διατμημένη Ευλόγως ισότροπη, μικρή διαφορά μεταξύ αντοχών πετρώματος και ασυνεχειών. Θραύση τεμαχών ακόμη και σε χαμηλές τάσεις

ΤΥΠΟΙ ΔΟΜΩΝ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ Άρρηκτο πέτρωμα

ΤΥΠΟΙ ΔΟΜΩΝ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ Τεμαχισμένη βραχόμαζα Ο προσανατολισμός των ασυνεχειών είναι τέτοιος που δεν ευνοεί ολίσθηση του πρανούς κατά μήκος τους

ΤΥΠΟΙ ΔΟΜΩΝ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ Πολύ τεμαχισμένη βραχόμαζα Το υλικό μπορεί να θεωρηθεί ότι συμπεριφέρεται ισότροπα.

ΤΥΠΟΙ ΔΟΜΩΝ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ Αποδομημένη βραχόμαζα Το υλικό μπορεί να θεωρηθεί ότι συμπεριφέρεται ισότροπα.

ΤΥΠΟΙ ΔΟΜΩΝ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ Διατμημένη βραχόμαζα Το υλικό μπορεί να θεωρηθεί ότι συμπεριφέρεται ισότροπα.

Σύστημα ταξινόμησης βραχόμαζας GSI Η τιμή της βαθμονόμησης προκύπτει ως συνδυασμός: i. της δομής και ii. της ποιότητας των ασυνεχειών GSI=60-70 Δεν έχει νόημα μοναδική τιμή πιο ρεαλιστικό το εύρος, π.χ. 35-40

ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΣ ΔΙΑΤΑΡΑΞΗΣ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ D

ΑΝΤΟΧΗ ΤΗΣ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ Γενικευμένο κριτήριο αστοχίας Hoek & Brown για βραχόμαζες: σ æ σ σ 3 = σ + σ m s 1 3 ciç + b è ci ø ö a m b = m i GSI - 100 exp( ) 28-14D GSI 100 s = exp( 9 3D ) 1-15 a = + ( e GSI - e 2 6 1 / - 20 / 3 )

Μέτρο Ελαστικότητας Βραχόμαζας Hoek, Carranza-Torres, Corkum, 2002 E m (GPa) = (1 D 2 ) σ ci (MPa) 100 10 (GSI 10)/40 Hoek, Diederich, 2006 1- D/2 Em = E( i 0.02 + ) ( ( 60+ 15D- GSI)/11) 1 + e E i Μέτρο Ελαστικότητας άρρηκτου βράχου

ΕΦΑΡΜΟΓΗ GSI Με το GSI εκφράζεται αριθμητικά η απομείωση των σταθερών του υλικού ανάλογα με τη ρωγμάτωση της βραχόμαζας Σημαντικό στοιχείο στην επίλυση του κριτηρίου θραύσης Hoek and Brown (Η πρόσφατη επίλυση του κριτηρίου Hoek and Brown γίνεται με το πρόγραμμα Rocdata που μπορεί να αναζητηθεί ελεύθερα στο διαδίκτυο, www.rocscience.com). Προσδιορισμός αντιπροσωπευτικών τιμών των παραμέτρων σχεδιασμού των τεχνικών έργων σε περιβάλλον ρωγματωμένων βράχων

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ROCDATA

ΣΥΣΤΑΣΕΙΣ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ GSI Πεδίο παρατήρησης και προεκβολή πληροφορίας Οπτική εξέταση από επιφανειακές εμφανίσεις, εκσκαφές, μέτωπα σηράγγων ή πυρήνες γεωτρήσεων Η εκτίμηση του GSI από γεωτρήσεις είναι αξιόπιστη αρκεί να προεκβάλεται στις τρείς διαστάσεις, βάσει γνώσης του γεωλογικού μοντέλου της ευρύτερης περιοχής, η γραμμική πληροφορία των πυρήνων.

ΣΥΣΤΑΣΕΙΣ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ GSI Πεδίο παρατήρησης και προεκβολή πληροφορίας Πρανή ορυγμάτων: Αποτίμηση εκείνης της βραχόμαζας μέσα από την οποία εκτιμάται ότι διέρχεται η επιφάνεια θραύσης. Αν υπάρχουν νησίδες άλλης ποιότητας υλικού απ αυτό που επικρατεί, το GSI διορθώνεται κατά κρίση. Δεν συνίσταται η εξαγωγή μέσων όρων.

ΣΥΣΤΑΣΕΙΣ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ GSI Πεδίο παρατήρησης και προεκβολή πληροφορίας Σήραγγες: Εκτίμηση της βραχόμαζας που θα φέρει τα φορτία (ζώνη μίας περίπου διαμέτρου). Αν εκτιμάται ότι πιο πτωχή ποιότητας βραχόμαζα μπορεί να απαντάται σε καίριες θέσεις συγκέντρωσης τάσεων τότε συνίσταται οι τιμές του GSI να αντιστοιχούν στην ποιότητα αυτή. Η προεκβολή της πληροφορίας στο βάθος από επιφανειακές εμφανίσεις γίνεται, με γεωλογική πάντα κρίση, με μετακίνηση του δείκτη προς τα πάνω και ελαφρά προς τα αριστερά. Τα παραπάνω δεν ισχύουν για βραχόμαζες με δομή μυλονιτιωμένου ή διατμημένου υλικού (δύο τελευταίες σειρές του διαγράμματος).

Προεκβολή της γεωλογικής πληροφορίας στο βάθος από επιφανειακές εμφανίσεις ΓΕΩΛΟΓΙΚΟΣ ΔΕΙΚΤΗΣ ΑΝΤΟΧΗΣ ΣΕ ΡΗΓΜΑΤΩΜΕΝΟΥΣ ΒΡΑΧΟΥΣ (Hoek and Marinos, 2000) Βασιζόμενοι στην εμφάνιση της βραχόμαζας (περιγραφή δομής και κατάσταση επιφάνειας ασυνεχειών) εκτιιμήστε τη μέση τιμή του GSI, χωρίς υποχρεωτικά μεγάλη ακρίβεια. Το να επιλέξετε ενα εύρος τιμών από 33 ως 37 είναι πιο ρεαλιστικό από το να δήλώσετε ότι GSΙ=35. Σημειώνεται ότι ο Πίνακας δεν εφαρμόζεται σε κινηματικά ελεγχόμενες αστάθειες. Στην περίπτωση που οι ασθενείς επίπεδες επιφάνειεςέχουν μη ευνοϊκό προσανατολίσμο σε σχέση με το πρανές εκσκαφής, τότε αυτές καθορίζουν την συμπεριφορά της βραχόμαζας. Η διατμητική αντοχή επιφανειών σε βράχους που υπόκεινται σε εξασθένιση λόγω διακύμανσης της περιεκτικότητας σε υγρασία, είναι περαιτέρω μειωμένη όταν υπάρχει νερό. Οταν, οι βραχόμαζες ανήκουν στις μέτριες έως πτωχές κατηγορίες και υπάρχει νερό τότε μετακινούμαστε προς τα δέξια. Η υδροστατική πιέση λαμβάνεται υπόψη με την ανάλυση ενεργών τάσεων. ΔΟΜΗ INTACT OR MASSIVE - Άρρηκτα βραχώδη τεμάχη ή άστρωτος βράχος με λίγες ασυνέχειες σε μεγάλη απόσταση BLOCKY - Αδιατάρακτη βραχόμαζα με πολύ καλό αλληλοκλείδωμα που αποτελείται από κυβικά τεμάχη οριζόμενα από τρεις ορθογώνια τεμνόμενες οικογένειες ασυνεχειών ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ ΑΣΥΝΕΧΕΙΑΣ VERY BLOCKY- Μερικώς διαταραγμένη βραχόμαζα με πολύπλευρα γωνιώδη τεμάχη ( blocks) που σχηματίζονται από τέσσερις ή περισσότερες οικογένειες ασυνεχειών BLOCKY/DISTURBED/SEAMY Πτυχωμένη με γωνιώδη τεμάχη που σχηματίζονται απο πολλές αλληλοτεμνόμενες οικογένειες ασυνεχειών. Εμμονή στρώσης ή σχιστότητας DISINTEGRATED - Ισχυρά κερματισμένη βραχόμαζα με πτωχό αλληλοκλείδωμα και με ταυτόχρονη παρουσία γωνιωδών και αποστρογγυλωμένων τεμαχών LAMINATED/SHEARED - Φυλλώδης ή σχιστοποιημένη και τεκτονικώς διατμημένη ασθενής βραχόμαζα. Η σχιστότητα επικρατεί έναντι οποιασδήποτε άλλης οικογένειας ασυνεχειών εμποδίζοντας την δημιουργία γωνιωδών τεμαχών ΜΕΙΟΥΜΕΝΟ ΑΛΛΗΛΟΚΛΕΙΔΩΜΑ ΤΩΝ ΒΡΑΧΩΔΩΝ ΤΕΜΑΧΩΝ ΠΟΛΥ ΚΑΛΗ Πολύ τραχείες, μη αποσαθρωμένες επιφάνειες ΜΕΙΟΥΜΕΝΗ ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΑΣΥΝΕΧΕΙΩΝ 90 N/A 80 ΚΑΛΗ Τραχείες, ελαφρά αποσαθρωμένες και οξειδωμένες επιφάνειες 70 60 N/A 50 ΜΕΤΡΙΑ Λείες, μετρίως αποσαθρωμένες και εξαλλοιωμένες επιφάνειες 40 30 ΠΤΩΧΗ Επιφάνειες ολίσθησης, πολύ αποσαθρωμένες με συμπαγή επιφλοιώματα ή υλικό πλήρωσης με γωνιώδη θραύσματα N/A 20 ΠΟΛΥ ΠΤΩΧΗ Επιφάνειες ολίσθησης πολύ αποσαθρωμένες με μαλακό αργιλικό υλικό πλήρωσης N/A 10

ΣΥΣΤΑΣΕΙΣ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ GSI Άνοιγμα ασυνεχειών: Η χαλάρωση της βραχόμαζας αξιολογείται από την παράμετρο βαθμού διαταραχής D (Hoek, Carranza-Torres and Corkum,2002) του κριτηρίου θραύσης Hoek and Brown της βραχόμαζας λόγω χρήσης ανατινάξεων ή λόγω χαλάρωσης (από 0 για αδιατάρακτη, έως 1 για πολύ διαταραγμένη βραχόμαζα) και όχι μέσω GSI. Ασυνέχειες με υλικό πλήρωσης: Πτωχή κατάσταση ασυνεχειών στον βασικό πίνακα GSI Άν είναι συστηματικό και παχύ συνίσταται η χρήση του πίνακα GSI για ετερογενείς βραχόμαζες (φλύσχη)

ΣΥΣΤΑΣΕΙΣ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ GSI Αποσαθρωμένη βραχόμαζα Πιο δεξιές θέσεις στον πίνακα απ ότι στην μη αποσαθρωμένη. Αν η αποσάθρωση έχει προχωρήσει και στη θεμελιώδη μάζα αλλά η δομή παραμένει, τότε θα πρέπει να μειώνονται ανάλογα και οι σταθερές του γεωϋλικού (σ ci, m i ). Άν η αποσάθρωση έχει εξαφανίσει τη λογική των ασυνεχειών τότε η αντοχή του γεωϋλικού θα πρέπει να υπολογίζεται με τη λογική του εδάφους.

Διόρθωση τιμής GSI λόγω αποσάθρωσης ΓΕΩΛΟΓΙΚΟΣ ΔΕΙΚΤΗΣ ΑΝΤΟΧΗΣ ΣΕ ΡΗΓΜΑΤΩΜΕΝΟΥΣ ΒΡΑΧΟΥΣ (Hoek and Marinos, 2000) Βασιζόμενοι στην εμφάνιση της βραχόμαζας (περιγραφή δομής και κατάσταση επιφάνειας ασυνεχειών) εκτιιμήστε τη μέση τιμή του GSI, χωρίς υποχρεωτικά μεγάλη ακρίβεια. Το να επιλέξετε ενα εύρος τιμών από 33 ως 37 είναι πιο ρεαλιστικό από το να δήλώσετε ότι GSΙ=35. Σημειώνεται ότι ο Πίνακας δεν εφαρμόζεται σε κινηματικά ελεγχόμενες αστάθειες. Στην περίπτωση που οι ασθενείς επίπεδες επιφάνειεςέχουν μη ευνοϊκό προσανατολίσμο σε σχέση με το πρανές εκσκαφής, τότε αυτές καθορίζουν την συμπεριφορά της βραχόμαζας. Η διατμητική αντοχή επιφανειών σε βράχους που υπόκεινται σε εξασθένιση λόγω διακύμανσης της περιεκτικότητας σε υγρασία, είναι περαιτέρω μειωμένη όταν υπάρχει νερό. Οταν, οι βραχόμαζες ανήκουν στις μέτριες έως πτωχές κατηγορίες και υπάρχει νερό τότε μετακινούμαστε προς τα δέξια. Η υδροστατική πιέση λαμβάνεται υπόψη με την ανάλυση ενεργών τάσεων. ΔΟΜΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ ΑΣΥΝΕΧΕΙΑΣ ΠΟΛΥ ΚΑΛΗ Πολύ τραχείες, μη αποσαθρωμένες επιφάνειες ΚΑΛΗ Τραχείες, ελαφρά αποσαθρωμένες και οξειδωμένες επιφάνειες ΜΕΤΡΙΑ Λείες, μετρίως αποσαθρωμένες και εξαλλοιωμένες επιφάνειες ΠΤΩΧΗ Επιφάνειες ολίσθησης, πολύ αποσαθρωμένες με συμπαγή επιφλοιώματα ή υλικό πλήρωσης με γωνιώδη θραύσματα ΜΕΙΟΥΜΕΝΗ ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΑΣΥΝΕΧΕΙΩΝ ΠΟΛΥ ΠΤΩΧΗ Επιφάνειες ολίσθησης πολύ αποσαθρωμένες με μαλακό αργιλικό υλικό πλήρωσης INTACT OR MASSIVE - Άρρηκτα βραχώδη τεμάχη ή άστρωτος βράχος με λίγες ασυνέχειες σε μεγάλη απόσταση BLOCKY - Αδιατάρακτη βραχόμαζα με πολύ καλό αλληλοκλείδωμα που αποτελείται από κυβικά τεμάχη οριζόμενα από τρεις ορθογώνια τεμνόμενες οικογένειες ασυνεχειών VERY BLOCKY- Μερικώς διαταραγμένη βραχόμαζα με πολύπλευρα γωνιώδη τεμάχη ( blocks) που σχηματίζονται από τέσσερις ή περισσότερες οικογένειες ασυνεχειών BLOCKY/DISTURBED/SEAMY Πτυχωμένη με γωνιώδη τεμάχη που σχηματίζονται απο πολλές αλληλοτεμνόμενες οικογένειες ασυνεχειών. Εμμονή στρώσης ή σχιστότητας DISINTEGRATED - Ισχυρά κερματισμένη βραχόμαζα με πτωχό αλληλοκλείδωμα και με ταυτόχρονη παρουσία γωνιωδών και αποστρογγυλωμένων τεμαχών LAMINATED/SHEARED - Φυλλώδης ή σχιστοποιημένη και τεκτονικώς διατμημένη ασθενής βραχόμαζα. Η σχιστότητα επικρατεί έναντι οποιασδήποτε άλλης οικογένειας ασυνεχειών εμποδίζοντας την δημιουργία γωνιωδών τεμαχών ΜΕΙΟΥΜΕΝΟ ΑΛΛΗΛΟΚΛΕΙΔΩΜΑ ΤΩΝ ΒΡΑΧΩΔΩΝ ΤΕΜΑΧΩΝ 90 N/A 80 70 60 N/A 50 40 30 N/A 20 N/A 10

ΣΥΣΤΑΣΕΙΣ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ GSI Συσχέτιση με άλλους δείκτες συστημάτων ταξινόμησης: Δεν συνιστάται η συσχέτιση του GSI με άλλους δείκτες για τις φτωχές και ετερογενείς βραχόμαζες αλλά η απ ευθείας εξαγωγή του GSI από άμεση παρατήρηση.

ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΟΙ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ GSI Παρουσία νερού Επίδραση σε βραχόμαζες όπου η κατάσταση των ασυνεχειών είναι επιδεικτική σε εξασθένιση από μεταβολές της περιεχόμενης υγρασίας και οδηγεί στη μείωση της διατμητικής αντοχής των ασυνεχειών. Αναφέρεται στις 3 τελευταίες κολώνες και συνίσταται μετακίνηση του δείκτη προς τα δεξιά. Η πίεση του νερού λαμβάνεται υπ όψη ανεξάρτητα, στην ανάλυση κατά τον σχεδιασμό και όχι μέσα από το GSI (ανάλυση ενεργών τάσεων).

Διόρθωση τιμής GSI λόγω παρουσίας νερού ΓΕΩΛΟΓΙΚΟΣ ΔΕΙΚΤΗΣ ΑΝΤΟΧΗΣ ΣΕ ΡΗΓΜΑΤΩΜΕΝΟΥΣ ΒΡΑΧΟΥΣ (Hoek and Marinos, 2000) Βασιζόμενοι στην εμφάνιση της βραχόμαζας (περιγραφή δομής και κατάσταση επιφάνειας ασυνεχειών) εκτιιμήστε τη μέση τιμή του GSI, χωρίς υποχρεωτικά μεγάλη ακρίβεια. Το να επιλέξετε ενα εύρος τιμών από 33 ως 37 είναι πιο ρεαλιστικό από το να δήλώσετε ότι GSΙ=35. Σημειώνεται ότι ο Πίνακας δεν εφαρμόζεται σε κινηματικά ελεγχόμενες αστάθειες. Στην περίπτωση που οι ασθενείς επίπεδες επιφάνειεςέχουν μη ευνοϊκό προσανατολίσμο σε σχέση με το πρανές εκσκαφής, τότε αυτές καθορίζουν την συμπεριφορά της βραχόμαζας. Η διατμητική αντοχή επιφανειών σε βράχους που υπόκεινται σε εξασθένιση λόγω διακύμανσης της περιεκτικότητας σε υγρασία, είναι περαιτέρω μειωμένη όταν υπάρχει νερό. Οταν, οι βραχόμαζες ανήκουν στις μέτριες έως πτωχές κατηγορίες και υπάρχει νερό τότε μετακινούμαστε προς τα δέξια. Η υδροστατική πιέση λαμβάνεται υπόψη με την ανάλυση ενεργών τάσεων. ΔΟΜΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ ΑΣΥΝΕΧΕΙΑΣ ΠΟΛΥ ΚΑΛΗ Πολύ τραχείες, μη αποσαθρωμένες επιφάνειες ΚΑΛΗ Τραχείες, ελαφρά αποσαθρωμένες και οξειδωμένες επιφάνειες ΜΕΤΡΙΑ Λείες, μετρίως αποσαθρωμένες και εξαλλοιωμένες επιφάνειες ΠΤΩΧΗ Επιφάνειες ολίσθησης, πολύ αποσαθρωμένες με συμπαγή επιφλοιώματα ή υλικό πλήρωσης με γωνιώδη θραύσματα ΜΕΙΟΥΜΕΝΗ ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΑΣΥΝΕΧΕΙΩΝ ΠΟΛΥ ΠΤΩΧΗ Επιφάνειες ολίσθησης πολύ αποσαθρωμένες με μαλακό αργιλικό υλικό πλήρωσης INTACT OR MASSIVE - Άρρηκτα βραχώδη τεμάχη ή άστρωτος βράχος με λίγες ασυνέχειες σε μεγάλη απόσταση BLOCKY - Αδιατάρακτη βραχόμαζα με πολύ καλό αλληλοκλείδωμα που αποτελείται από κυβικά τεμάχη οριζόμενα από τρεις ορθογώνια τεμνόμενες οικογένειες ασυνεχειών VERY BLOCKY- Μερικώς διαταραγμένη βραχόμαζα με πολύπλευρα γωνιώδη τεμάχη ( blocks) που σχηματίζονται από τέσσερις ή περισσότερες οικογένειες ασυνεχειών BLOCKY/DISTURBED/SEAMY Πτυχωμένη με γωνιώδη τεμάχη που σχηματίζονται απο πολλές αλληλοτεμνόμενες οικογένειες ασυνεχειών. Εμμονή στρώσης ή σχιστότητας DISINTEGRATED - Ισχυρά κερματισμένη βραχόμαζα με πτωχό αλληλοκλείδωμα και με ταυτόχρονη παρουσία γωνιωδών και αποστρογγυλωμένων τεμαχών LAMINATED/SHEARED - Φυλλώδης ή σχιστοποιημένη και τεκτονικώς διατμημένη ασθενής βραχόμαζα. Η σχιστότητα επικρατεί έναντι οποιασδήποτε άλλης οικογένειας ασυνεχειών εμποδίζοντας την δημιουργία γωνιωδών τεμαχών ΜΕΙΟΥΜΕΝΟ ΑΛΛΗΛΟΚΛΕΙΔΩΜΑ ΤΩΝ ΒΡΑΧΩΔΩΝ ΤΕΜΑΧΩΝ 90 N/A 80 70 60 N/A 50 40 30 N/A 20 N/A 10

ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΟΙ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ GSI Ανισοτροπία Δεν εφαρμόζεται το GSI σε περιπτώσεις όπου η βραχόμαζα συμπεριφέρεται ανισότροπα και η αστοχία λαμβάνει χώρα σε προτιμητέες διευθύνσεις αστοχίας Δεν τίθεται το παραπάνω δίλημμα για βραχόμαζες με δομή σαν αυτή της 6ης σειράς (διατμημένη βραχόμαζα) διότι η διαφορά της αντοχής μεταξύ θεμελιώδους μάζας και ασυνέχειας είναι μικρή

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΕΩΝ GSI

ΑΣΚΗΣΗ Β (ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΕΣ ΜΟΝΟ) B1

ΑΣΚΗΣΗ Β (ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΕΣ ΜΟΝΟ) B4α B4β

ΑΣΚΗΣΗ Γ (ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΕΣ ΜΟΝΟ) Γ1

Βιβλιογραφία Άσκησης Hoek, E., Carranza-Torres, C., Corkum, B., 2002. Hoek - Brown failure criterion - 2002 edition. In: Bawden H.R.W., Curran, J., Telesnicki, M. (eds). Proceedings of NARMS-TAC 2002, Toronto, pp. 267-273. Hoek, E. and Marinos, P. 2007. A brief history of the development of the Hoek-Brown failure criterion. Soils and Rocks, No. 2., November 2007. Marinos, V., Marinos, P., Hoek, E. The geological Strength index: applications and limitations. Bull. Eng. Geol. Environ. 64, 55-65 (2005). Marinos, P and Hoek, E. 2000 GSI A geologically friendly tool for rock mass strength estimation. Proc. GeoEng2000 Conference, Melbourne. 1422-1442