Κουρτίνα Τσιµεντενέσεων Φράγµατος Μεσοχώρας Messochora Dam Grout Curtain ΛΑΜΠΡΟΠΟΥΛΟΣ, Τεχνικός Γεωλόγος M.Sc, ΕΗ Α.Ε. ΠΕΡΙΛΗΨΗ : Η αξιολόγηση της αποτελεσµατικότητας της κουρτίνας τσιµεντενέσεων αποτελεί δύσκολη αποστολή τόσο για τους Γεωλόγους, όσο και για τους Γεωτεχνικούς Μηχανικούς, κυρίως λόγω της φύσεως των εργασιών, οι οποίες είναι αφανείς. Η αποτελεσµατικότητα των τσιµεντενέσεων πολλές φορές επιβεβαιώνεται µετά την πρώτη πλήρωση του ταµιευτήρα, όταν η συµπεριφορά της κουρτίνας τσιµεντενέσεων αξιολογείται µε µετρήσεις διαρροών, πιεζοµέτρων κλπ. Στο φράγµα της Μεσοχώρας, το υψηλότερο λιθόρριπτο φράγµα στην Ελλάδα µε ανάντη πλάκα από σκυρόδεµα (CFRD), θα είναι δύσκολο µετά την πλήρωση του ταµιευτήρα να γίνουν πρόσθετες εργασίες τσιµεντενέσεων. Για τον λόγο αυτό γίνεται µία προσπάθεια να αξιολογηθεί η επάρκεια των εργασιών τσιµεντενέσεων στεγανοποίησης πριν την πρώτη πλήρωση. ABSTRACT : Evaluating grout curtains below dams is a difficult task for both geologists and geotechnical engineers, due to the nature of the work - nature s inefficiencies are obscured and grouting treatment is based, beyond knowledge of the site conditions, on both chance and intuition. The resulting effectiveness of grouting works is in many cases established and confirmed only after the first impounding, when the integrity of the curtain can be quantified by leakage measurements, monitoring of piezometers, etc. At Messochora dam, the highest CFRD in Greece, remedial treatment and maintenance grouting would be difficult after impounding and therefore, to reduce uncertainty and risks, an effort is made to analyze the adequacy of grouting works before reservoir impoundment. 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Το Υδροηλεκτρικό Έργο της Μεσοχώρας βρίσκεται στον ποταµό Αχελώο και περιλαµβάνει το Φράγµα, τον Εκχειλιστή, το Συγκρότηµα Παραγωγής και άλλα συναφή έργα. Η συνολική εγκατεστηµένη ισχύς του Εργου είναι 165 MW. Το Φράγµα είναι λιθόρριπτο µε ανάντη πλάκα από σκυρόδεµα( CFRD), και έχει ύψος 150 m και όγκο 5.200.000 m 3.Ο Σταθµός Παραγωγής είναι υπαίθριος και το νερό οδηγείται σε αυτόν µέσω Σήραγγας Προσαγωγής διαµέτρου 6,5 m και µήκους περίπου 7,9 Km, o δε ταµιευτήρας του έργου έχει έκταση 7,8 Km 2 και χωρητικότητα 358x10 6 m 3 στην ανώτατη στάθµη λειτουργίας (+773). Η γενική διάταξη και η βασική γεωλογία του Εργου, στην οποία φαίνονται όλες οι βασικές κατασκευές, παρουσιάζεται στο Σχήµα 1. Ο εκχειλιστής ευρίσκεται στο δεξιό αντέρεισµα και έχει µέγιστη παροχετευτικότητα 3.300 m 3 /sec. Η εκτροπή του ποταµού έγινε από το δεξιό αντέρεισµα, µέσω σήραγγας µήκους 645 m, πεταλοειδούς διατοµής καθαρού ανοίγµατος 10 m, η οποία θα εξυπηρετεί και την εκκένωση του ταµιευτήρα. Η τυπική διατοµή του Φράγµατος δείχνεται στο Σχήµα 2. Η κουρτίνα τσιµεντενέσεων κατασκευάσθηκε κατά τα έτη 1993 1999. 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 1
Σχήµα 1 Γενική διάταξη και γεωλογία Figure 1. General layout-geology Σχήµα 2. Τυπική διατοµή Φράγµατος Figure 2. Dam typical cross section 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 2
2. ΓΕΩΛΟΓΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ Η ευρύτερη περιοχή του έργου της Μεσοχώρας είναι δοµηµένη εξ ολοκλήρου µε σχηµατισµούς της Γεωτεκτονικής ζώνης της Πίνδου. Γενικά τα στρώµατα είναι έντονα πτυχωµένα µε εφιππεύσεις και παρουσία πολλών εσωτερικών ολισθήσεων. Η γενική κλίση των στρωµάτων είναι προς τα ανατολικά, δηλαδή προς τα ανάντη, µε τιµές κλίσης 50 ο -70 ο, ενώ η γενική διεύθυνση του άξονα των πτυχών είναι Β-Β προς Ν-ΝΑ, µε βύθιση του άξονά τους προς ΝΑ ή Β. Τα πετρώµατα που απαντήθηκαν στη θέση του Φράγµατος, αποτελούνται κυρίως από ασβεστολίθους(όχι καρστικοποιηµένους), αργιλικούς σχιστόλιθουςµε κερατόλιθους και πρώτο φλύσχη. Στη στενή περιοχή του Φράγµατος Μεσοχώρας, σηµαντικό είναι το ρήγµα F c, το οποίο τέµνει σχεδόν εγκάρσια τη ιώρυγα Προσαγωγής του Εκχειλιστή και κλίνει προς τα κατάντη, µε στοιχεία 210 ο - 230 ο /15 ο -25 ο (φορά µέγιστης κλίσης / κλίση) και πάχος µυλωνιτοποιηµένου υλικού 15cm. Το σηµαντικότερο ρήγµα, που προκάλεσε τη µεγαλύτερη µετατόπιση των σχηµατισµών, είναι το F Α (εγκάρσιο προς το ποτάµι και παρακατακόρυφο είτε µε µικρή κλίση προς τα ανάντη),το οποίο συναντήθηκε στη Σήραγγα Εκτροπής και τέµνει εγκάρσια τις κεκλιµένες διώρυγες του Εκχειλιστή. Αλλη σηµαντική τεκτονική ζώνη(σύστηµα ανοικτών διακλάσεων) είναι η F Β παράλληλη µε τη ροή του ποταµού και η οποία εµφανίζεται στην περιοχή του ogee του εκχειλιστή. Τα κυριότερα συστήµατα διακλάσεων είναι το σύστηµα b (κατά S.N.C), το οποίο είναι παρακατακόρυφο και υποπαράλληλο µε το ποτάµι, µε στοιχεία 170 ο -190 ο / 70 ο -90 ο (φορά µεγίστης κλίσης/ κλίση) καθώς και το σύστηµα c (S.N.C) µε διακλάσεις κάθετες προς τη ροή του ποταµού. Υποπαράλληλο µε το σύστηµα c είναι το σύστηµα d ( S.N.C) µε στοιχεία 200 ο -225 ο / 20 ο -25 ο (φορά µέγιστης κλίσης/ κλίση) SNC,(1972). Ο φρεάτιος ορίζοντας βρίσκεται στα αντερείσµατα µεταξύ των υψοµέτρων +680- +730 m περίπου(βλέπε Σχήµα 3). Κατά την θεµελίωση του Φράγµατος, στην κοίτη (υψόµετρο +624), συναντήθηκε αρτεσιανός ορίζοντας µε πίεση 0,5-0,8 ατµοσφαιρών. 3. ΜΕΤΡΑ ΣΤΕΓΑΝΟΠΟΙΗΣΗΣ 3.1 Σχεδιασµός Κατασκευή Κουρτίνας Τσιµεντενέσεων Η κουρτίνα τσιµεντενέσεων που σχεδιάστηκε, ήταν µία συµβατική διαφραγµατική κουρτίνα. Τα όρια της κουρτίνας προέκυψαν µετά την αξιολόγηση των ερευνών (362 δοκιµές εισπίεσης) που εκτελέσθηκαν στην περιοχή του Φράγµατος στην φάση της Μελέτης. Σχεδιάσθηκε κουρτίνα τσιµεντενέσεων επί συνολικού µήκους 950 m περίπου, η οποία περιλαµβάνει τµήµα που κατασκευάσθηκε από την πλίνθο του Φράγµατος καθώς και τµήµατα που κατασκευάσθηκαν µέσα από τις σήραγγες τσιµεντενέσεων. Η κουρτίνα τσιµεντενέσεων εκτείνεται σε επαρκή απόσταση - περίπου 200 m. - εντός των αντερεισµάτων. Η µηκοτοµή της κουρτίνας τσιµεντενέσεων, στην οποία εµφαίνεται και η βασική γεωλογία στην περιοχή της, παρουσιάζεται στο Σχήµα 3. Σχήµα 3. Μηκοτοµή κουρτίνας τσιµεντενέσεων-γεωλογία Figure 3. Logitudinal section along grout curtain - geology 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 3
Με το σχεδιασµό που υιοθετήθηκε το συνολικό εµβαδόν της κουρτίνας προέκυψε ίσο µε 70.000 m 2 περίπου. Αρχικά διατρήθηκαν, µε περιστροφικό εξοπλισµό και συνεχή δειγµατοληψία, και στη συνέχεια εισπιέσθηκαν µε ένεµα, οι πρωτεύουσες οπές κουρτίνας, σε αποστάσεις 12 m µεταξύ τους. Η διάτρηση και τσιµεντένεση των υπολοίπων οπών έγινε µε τη µέθοδο του υποδιπλασιαµού των αποστάσεων (δευτερεύουσες οπές στο µεσοδιάστηµα των γειτονικών πρωτευουσών, τριτεύουσες στο µεσοδιάστηµα των γειτονικών δευτερευουσών-πρωτευουσών κλπ.) Με αυτό τον τρόπο διατρήθηκαν γενικά οπές έως και 5 ης τάξης, δηλαδή ανά 0,75 m απόσταση οπής από οπή. Οπές 6 ης τάξης διατρήθηκαν µόνο από την πλίνθο του δεξιού αντερείσµατος. Μετά την ολοκλήρωση των τσιµεντενέσεων των οπών της κουρτίνας, η οποία έγινε γενικά µε την µέθοδο των τσιµεντενέσεων κατά ανιόντα 5µετρα στάδια (upstage grouting), ακολούθησε η διάτρηση κεκλιµένων οπών ελέγχου. Οι πιέσεις τσιµεντενέσεων που προέβλεπε ο σχεδιασµός της κουρτίνας ήταν, για µεν τις οπές από την επιφάνεια του εδ περίπου το 60% των εκάστοτε γεωστατικών πιέσεων, για δε την κουρτίνα από τις σήραγγες οι εκάστοτε γεωστατικές επαυξηµένες κατά περίπου 5 bars. Η αρχική αναλογία ενέµατος που χρησιµοποιήθηκε στις τσιµεντενέσεις ήταν 2:1 (νερό τσιµέντο), µε προσθήκη 1% µπεντονίτη ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗ ΤΣΙΜΕΝΤΟΥ(Kgr/m) 850 800 750 700 650 600 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 κατά βάρος νερού. Το ένεµα πυκνωνόταν σε 1:1 µετά την απορρόφηση 500 lt και σε 1:1,5 µετά την απορρόφηση επιπλέον 500 lt. Χρησιµοποιήθηκε γενικά τσιµέντο τύπου ΙΙ 35. Γενικά οι οπές τσιµεντενέσεων από την πλίνθο και από τις σήραγγες και προς τα κάτω ήταν κατακόρυφες, ενώ από τις σήραγγες και προς τα επάνω είχαν µία µικρή απόκλιση 3 0-5 0 από την κατακόρυφο προς τα ανάντη. Οι πρωτεύουσες, οι δευτερεύουσες και οι οπές ελέγχου διατρήθηκαν µε περιστροφικό εξοπλισµό και διάµετρο 56 mm, οι δε υπόλοιπες µε περιστροφικοκρουστικό εξοπλισµό (down the hole) και διάµετρο 89mm. οκιµές εισπίεσης νερού, τύπου Lugeon, εκτελέστηκαν κατά τη διάτρηση, σε στάδια µήκους 5 m, σε όλες τις πρωτεύουσες οπές και τις οπές ελέγχου. Η κάθε µια βαθµίδα πίεσης, από τις πέντε συνολικά, διατηρούνταν στις πρωτεύουσες οπές για 5 λεπτά, ενώ στις οπές ελέγχου για 10 λεπτά. 3.2 Αξιολόγηση Κατασκευής Κουρτίνας Τσιµεντενέσεων 3.2.(α) Απορροφήσεις τσιµέντου Η εξέλιξη των µέσων απορροφήσεων τσιµέντου των οπών στους επιµέρους τοµείς της κουρτίνας παρουσιάζονται στο Σχήµα 4. ΟΠΕΣ 1ηςΤΑΞΗΣ ΟΠΕΣ 2ης ΤΑΞΗΣ ΟΠΕΣ 3ης ΤΑΞΗΣ ΟΠΕΣ 4ης ΤΑΞΗΣ ΟΠΕΣ 5ηςΤΑΞΗΣ ΟΠΕΣ 6ηςΤΑΞΗΣ ΟΠΕΣ ΕΛΕΓΧΟΥ ΟΠΕΣ ΙΑΦΟΡΩΝ ΤΑΞΕΩΝ ΟΠΕΣ ΚΟΙΤΗΣ ΟΠΕΣ ΠΛΙΝΘΟΥ ΕΞΙΟ ΑΝΤΕΡΕΙΣΜΑ ΟΠΕΣ ΠΛΙΝΘΟΥ ΑΡΙΣΤΕΡΟ ΑΝΤΕΡΕΙΣΜΑ ΟΠΕΣ ΑΠΟ ΣΗΡΑΓΓΑ GDT-RU OΠΕΣ ΑΠΟ ΣΗΡΑΓΓΑ GDT-RL ΟΠΕΣ ΑΠΟ ΣΗΡΑΓΓΑ GDT-LU ΟΠΕΣ ΑΠΟ ΣΗΡΑΓΓΑ GDT-LL Σχήµα 4. Μέσες απορροφήσεις τσιµέντου ανά µέτρο οπής στα κύρια τµήµατα της κουρτίνας Figure 4. Mean cement absorptions in main sectors of grout curtain 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 4
Όπως προκύπτει από το παραπάνω σχήµα και από τους χαρακτηρισµούς των απορροφήσεων κατά Deere (1982), η µέση απορρόφηση τσιµέντου των πρωτευουσών δευτερευουσών οπών χαρακτηρίζεται ως πολύ υψηλή (µεγαλύτερη των 400 kg/m) στην κουρτίνα από την σήραγγα GDT-LU, κυµαινόµενη από 565 Kg/m για τις πρωτεύουσες οπές έως 842 Kg/m για τις δευτερεύουσες οπές. Η µέση απορρόφηση τσιµέντου των πρωτευουσών οπών στην κουρτίνα από την σήραγγα GDT-LL προέκυψε 323 kg/m, και χαρακτηρίζεται ως υψηλή. Η µέση απορρόφηση τσιµέντου των πρωτευουσών και δευτερευουσών οπών στην κουρτίνα από την σήραγγα GDT-RU είναι αντίστοιχα 176 Kg/m και 342Kg/m και χαρακτηρίζονται µέτρια υψηλές έως υψηλές. Η µέση απορρόφηση τσιµέντου των πρωτευουσών οπών για την κουρτίνα πλίνθου αριστερού αντερείσµατος και των δευτερευουσών οπών για την κουρτίνα πλίνθου δεξιού αντερείσµατος προκύπτει 365 Kg/m και χαρακτηρίζεται ως υψηλή. Σε αντιδιαστολή µε τις προαναφερθείσες υψηλές απορροφήσεις τσιµέντου, ως πολύ χαµηλές έως χαµηλές χαρακτηρίζονται οι µέσες απορροφήσεις των πρωτευουσών οπών της κουρτίνας στην κοίτη (5Kg/m) και των πρωτευουσών οπών της κουρτίνας από την σήραγγα GDT-RL (26Κg/m). Σηµειώνεται ότι σε τέσσερις περιπτώσεις (κουρτίνα από την σήραγγα GDT-LU, κουρτίνα στην κοίτη, κουρτίνα πλίνθου δεξιού αντερείσµατος, κουρτίνα από σήραγγα GDT- RU) οι µέσες απορροφήσεις των οπών της 2 ης τάξης (δευτερευουσών) ήταν µεγαλύτερες των οπών της 1 ης τάξης (πρωτευουσών), γεγονός που υποδηλώνει την ύπαρξη διευρυµένων κενών ή παρακατακορύφων διακλάσεων στο υπόβαθρο, οι οποίες δεν τµήθηκαν από τις οπές µικρότερης τάξης (πρωτεύουσες) λόγω της µεγάλης απόστασης (12 m) µεταξύ αυτών. Χαρακτηριστικό των τσιµεντενέσεων σε περιοχές που παρουσίασαν υψηλές απορροφήσεις, ήταν η ύπαρξη µεµονωµένων και λίγων σταδίων τα οποία παρουσίασαν εξαιρετικά υψηλές απορροφήσεις σε τσιµέντο, της τάξεως των 1000 10000 kg/m. Από τα παραπάνω προκύπτει ότι γενικά οι απορροφήσεις σε τσιµέντο των πρωτευουσώνδευτερευουσών οπών ήταν υψηλές σ όλους του επιµέρους τοµείς της κουρτίνας τσιµεντενέσεων εκτός από την περιοχή της κοίτης και την κουρτίνα από την σήραγγα GDT-RL. Είναι επίσης σαφής από το παραπάνω Σχήµα 4 η γενικά βαθµιαία µείωση της απορρόφησης τσιµέντου µε την αύξηση της τάξης των οπών(από τις τριτεύουσες και εφεξής), γεγονός το οποίο υποδηλώνει αφενός την επιτυχία της ακολουθούµενης διαδικασίας υποδιπλασιασµού των αποστάσεων και αφετέρου τη σταδιακή επίτευξη επιτυχούς κουρτίνας τσιµεντενέσεων. Στο Σχήµα 5 παρουσιάζονται τα ποσοστά κατηγοριών απορρόφησης τσιµέντου (σε Kg/m) όλων των σταδίων των πρωτευουσών οπών, οι οποίες θεωρείται ότι αντιπροσωπεύουν ικανοποιητικά τα χαρακτηριστικά του παρθένου βραχώδους υποβάθρου (πριν δηλαδή την εκτέλεση των τσιµεντενέσεων), καθώς και των οπών ελέγχου, οι οποίες αντίστοιχα θεωρείται ότι αντιπροσωπεύουν το βελτιωµένο υπόβαθρο στο επίπεδο της κουρτίνας µετά το πέρας των εργασιών τσιµεντενέσεων. Είναι εµφανής η ουσιαστική µείωση των απορροφήσεων που επήλθε στο υπόβαθρο µετά την εκτέλεση των τσιµεντενέσεων. ΠΟΣΟΣΤΟ ΣΤΑ ΙΩΝ % 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Πρωτεύουσες οπ ές Οπ ές ελέγχου 0-10 Kg r/m 10-50 Kg r/m 50-200 Kg r/m 200-1000 Kgr/m ΑΠ ΟΡΡΟΦΗ ΣΗ ΤΣΙΜΕΝΤΟΥ(Kgr/m) >1000 Kg r/m Σχήµα 5. Απορροφήσεις τσιµέντου (σε Kg/m) πρωτευουσών οπών και οπών ελέγχου ποσοστά Figure 5. Frequency distribution of grout takes in primary and check holes Για την καλύτερη απεικόνιση της κατανοµής των απορροφήσεων τσιµέντου στην επιφάνεια της κουρτίνας έγινε χρήση των δυνατοτήτων του λογισµικού Η/Υ Surfer 7.0, τα δε αποτελέσµατα παρουσιάζονται µε µορφή καµπυλών ίσης απορρόφησης τσιµέντου (σε Kg/m) για τις πρωτεύουσες οπές αφενός στο Σχήµα 6(α) και για τις οπές ελέγχου αντίστοιχα στο Σχήµα 6(β). 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 5
Σχήµα 6(α). Κατανοµή απορροφήσεων σε τσιµέντο-αρχικά Figure 6(a). Spatial distribution of grout absorption in primary holes-before grouting (in kg of cement per meter of holes) Σχήµα 6(β). Κατανοµή απορροφήσεων σε τσιµέντο-τελικά Figure 6(b). Spatial distribution of grout absorption in check holes after grouting (in kg of cement per meter of holes) Από την σύγκριση των Σχηµάτων 6(α) και 6(β), προκύπτει σαφής µείωση των απορροφήσεων στις αντίστοιχες θέσεις του υποβάθρου θεµελίωσης µετά την εκτέλεση των τσιµεντενέσεων ενώ γενικά οι απορρόφησεις στην κοίτη λόγω της εµφάνισης του σχετικά αδιαπέρατου πρώτου φλύσχη είναι µικρές, ενώ παρουσιάζονται αυξηµένες στο αριστερό αντέρεισµα όπου κυριαρχούν οι ασβεστόλιθοι καθώς και στα ανώτερα υψόµετρα του δεξιού αντερείσµατος που υπέρκεινται του υπόγειου υδροφόρου ορίζοντα 3.2.(β) Απορροφήσεις Νερού Η εκτίµηση της διαπερατότητας στη θέση της κουρτίνας έγινε µε την αξιολόγηση των δοκιµών εισπίεσης τύπου Lugeon, οι οποίες εκτελέστηκαν στις πρωτεύουσες οπές και στις οπές ελέγχου. Οι τιµές διαπερατότητας των πρωτευουσών οπών, σε µονάδες Lugeon (1Lugeon= 1lit/min/m στις 10 atm. πίεση), αντιπροσωπεύουν ικανοποιητικά τα χαρακτηριστικά του παρθένου βραχώδους υποβάθρου και συνεπώς την διαπερατότητα του υποβάθρου προ εκτέλεσης τσιµεντενέσεων. Οι τιµές διαπερατότητας των οπών ελέγχου αντιπροσωπεύουν τα χαρακτηριστικά του βελτιωµένου, µετά το πέρας των εργασιών τσιµεντενέσεων, υποβάθρου. Στο Σχήµα 7, παρουσιάζονται τα ποσοστά των σταδίων των πρωτευουσών οπών και των οπών ελέγχου ανά κατηγορία διαπερατότητας (σε µονάδες LU). Είναι εµφανής η ουσιαστική µείωση των απορροφήσεων νερού στις οπές ελέγχου, στις οποίες το 95% των συνολικών σταδίων τους χαρακτηρίζεται από απορροφήσεις από 0-10 LU, οι οποίες κατατάσσουν την βραχοµάζα σε κατηγορία από σφικτή (tight) η οποία, σύµφωνα µε τη βιβλιογραφία Κutzner(1996), δεν χρειάζεται τσιµεντενέσεις, έως κατηγορία χαµηλής περατότητας, ή οποία είναι τσιµεντενέσιµη. ΠΟΣΟΣΤΟ ΣΤΑ ΙΩΝ % 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0-5 LU 5-10 LU 10-30 LU 30-100 LU ΙΑΠ ΕΡΑΤΟΤΗ ΤΑ Πρωτεύουσες Οπ ές Οπ ές Ελ έγ χου 100-300 LU > 300 LU Σχήµα 7. Ποσοστά σταδίων ανά κατηγορία διαπερατότητας (πρωτεύουσες οπές οπές ελέγχου) Figure 7. Frequency distribution of Lugeon values for primary and check holes 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 6
Σηµειώνεται επίσης, ότι ως προκύπτει από το Σχήµα 7, το 88% των σταδίων των οπών ελέγχου παρουσίασαν απορροφήσεις µεταξύ 0-5 LU, κάτω δηλαδή από το όριο των 5LU το οποίο για τον τύπο του φράγµατος της Μεσοχώρας (λιθόρριπτο µε ανάντη πλάκα από σκυρόδεµα) αποτελεί, σύµφωνα µε τη σχετική βιβλιογραφία Kutzner(1996) και Ewert(1985),τη µέγιστη αποδεκτή τιµή διαπερατότητας. Σε αντιδιαστολή µε τα παραπάνω, το 12% των σταδίων των οπών ελέγχου εµφάνισαν απορροφήσεις 5-100LU, οι οποίες είναι µη αποδεκτές και χαρακτηρίζουν βραχοµάζα η οποία εξακολουθεί να είναι τσιµεντενέσιµη. Παρά ταύτα οι παραπάνω αυξηµένες τιµές παρουσιάζονται καλά διασκορπισµένες εντός της επιφάνειας της κουρτίνας και µάλιστα σε αρκετές περιπτώσεις εµφανίζονται στα όρια αυτής. Η µέση τιµή διαπερατότητας των πρωτευουσών οπών στο σύνολο της κουρτίνας προέκυψε ίση µε 95 LU περίπου ( παρθένο υπόβαθρο προ εκτέλεσης τσιµεντενέσεων), µειούµενη σε 8LU περίπου (οπές ελέγχου, βελτιωµένο υπόβαθρο), µε συνέπεια η µιας τάξης µεγέθους βελτίωση που επήλθε να κρίνεται σηµαντική. Σηµειώνεται ότι η διαπερατότητα (από τις οπές ελέγχου), αν δεν ληφθούν υπόψη τρία (3) µεµονωµένα στάδια µε απορρόφηση νερού >1000 LU προκύπτει να είναι της τάξης των 5 LU περίπου. Για την καλύτερη απεικόνιση της κατανοµής των τιµών διαπερατότητας στην περιοχή της θεµελίωσης του φράγµατος έγινε και πάλι χρήση των δυνατοτήτων του λογισµικού Η/Υ Surfer 7.0. Στα Σχήµατα 8 (α) και 8 (β) παρουσιάζονται µε µορφή καµπυλών ίσης διαπερατότητας (σε µονάδες LU) οι τιµές που προέκυψαν για τις πρωτεύουσες οπές αφενός (διαπερατότητα προ τσιµεντενέσεων) και τις οπές ελέγχου αφετέρου (διαπερατότητα µετά τις τσιµεντενέσεις).είναι εµφανής η µικρή διαπερατότητα στην περιοχή της κοίτης όπου εµφανίζεται ο πρώτος φλύσχης. Σχήµα 8(α). Figure 8(a). Κατανοµή διαπερατότητας προ τσιµεντενέσεων Permeability distribution in Lugeon values before grouting (primary holes) Σχήµα 8(β). Figure 8(b). Κατανοµή διαπερατότητας µετά τις τσιµεντενέσεις Permeability distribution in Lugeon values after grouting (check holes) Από τα σχήµατα είναι σαφής η µείωση της διαπερατότητας της βραχοµάζας στην περιοχή της κουρτίνας τσιµεντενέσεων. µετά την εκτέλεση των 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 7
3.2.(γ) Σχέση απορροφήσεων τσιµέντου διαπερατότητας Lugeon. Όπως προκύπτει από το παρακάτω Σχήµα 9 συσχέτιση δεν υφίσταται, γεγονός πάντως σύνηθες σύµφωνα µε τη βιβλιογραφία Fell.et.al.(1992). LUGEON 5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 ΣΥΝΟΛΟ ΚΟΥΡΤΙΝΑΣ Γραµµική (ΣΥΝΟΛΟ ΚΟΥΡΤΙΝΑΣ) R 2 = 0,0334 0 5000 10000 15000 20000 25000 ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗ ΤΣΙΜΕΝΤΟΥ Kgr/m Σχήµα 9. ιαπερατότητα Lugeon απορρόφηση τσιµέντου πρωτευουσών οπών κουρτίνας (σύνολο κουρτίνας) Figure 9. Lugeon values and cement absorption Παράγοντες οι οποίοι µπορεί να συνέβαλαν στην απουσία συσχέτισης θεωρείται ότι ήταν : Η παρουσία σε κάποια στάδια πολλών ανοικτών ασυνεχειών µικρού ανοίγµατος (µικρότερου των 0,1 mm πρακτικό όριο αξιόπιστης ικανότητας απορρόφησης τσιµέντου). Οι ρεολογικές ιδιότητες του νερού και του τσιµεντενέµατος διαφέρουν σηµαντικά. Η διαδικασία που ακολουθήθηκε, κατά την οποία οι µεν δοκιµές εισπίεσης νερού εκτελούνται γενικά σε κατιόντα στάδια, ταυτόχρονα δηλαδή µε τη διάτρηση, ενώ οι τσιµεντενέσεις σε ανιόντα στάδια. 4. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Εξετάζοντας κριτικά την πορεία των εργασιών τσιµεντενέσεων, εκτιµάται ότι η επιλογή για την κατασκευή της κουρτίνας σε µονή σειρά οδήγησε πιθανότατα σε υπερκατανάλωση τσιµέντου, λόγω της δυνατότητας ανεµπόδιστης κυκλοφορίας του τσιµεντενέµατος προς τα ανάντη ή κατάντη. Πάντως, η κατασκευή της κουρτίνας τσιµεντενέσεων κρίνεται γενικά ως επιτυχής, όπως αυτό πιστοποιήθηκε από την γενικά πτωτική τάση των απορροφήσεων τσιµεντενέµατος κατά τη διαδοχική εκτέλεση των οπών µεγαλύτερης τάξης και από την γενικά µικρή διαπερατότητα στην θεµελίωση του φράγµατος µετά την ολοκλήρωση των τσιµεντενέσεων. Η µέση διαπερατότητα πριν την εκτέλεση των τσιµεντενέσεων (95 LU) χαρακτηρίζει, σύµφωνα µε τη σχετική βιβλιογραφία Kutzner(1996), βραχοµάζα στην οποία επιβάλλεται η εκτέλεση τσιµεντενέσεων για τη στεγανοποίησή της. Αντίστοιχα, η µέση τιµή της διαπερατότητας της τάξης των 5LU, µετά την ολοκλήρωση των τσιµεντενέσεων, χαρακτηρίζει βραχοµάζα η οποία παρουσιάζει επιτρεπτή τιµή απορρόφησης νερού στη θεµελίωση φράγµατος τύπου ως της Μεσοχώρας, σύµφωνα και µε τη σχετική βιβλιογραφία Kutzner(1996). Τα στοιχεία που προέκυψαν από τις παραπάνω αξιολογήσεις δίνουν µία καταρχήν θετική εικόνα για τη συνολική στεγανοποίηση του υποβάθρου στην περιοχή της κουρτίνας τσιµεντενέσεων. Παρά ταύτα, σε µεµονωµένες περιοχές, όπου προέκυψαν από τις οπές ελέγχου στάδια µε διαπερατότητες µεγαλύτερες των 10 LU, προβλέπεται η εκτέλεση από τις σήραγγες, - πριν την έµφραξη-, προσθέτων τσιµεντενέσεων συνολικού µήκους 350 m περίπου 5. ΑΝΑΦΟΡΕΣ Deere D., (1982): Proceedings of the Conference on grouting in geotechnical engineering,cement Bentonite Grouting, ASCE, New Orleans. Ewert F.-K, (1985) : Rock Grouting with Emphasis on Dam Sites Springer Verlag, Berlin. Fell, R, McGregor, P. Stapledon D., (1992) : Geotechnical Engineering of Embankments Dams A.A. Balkema, Rotterdam. Kutzner C., (1996) : Grouting of Rock and Soil A.A. Balkema, Rotterdam. Surveyer, Nenniger and Chenevert Ιnc.-S.N.C., (1972): Messochora Engineering Report, Geological and Geotechnical Report, Vol 3 of 5. 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 8