ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΑΘΗΝΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΟΠΟΓΡΑΦΙΑΣ & ΓΕΩΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΤΕΧΝΙΚΗ ΓΕΩΛΟΓΙΑ 10. Εφαρμογές Τεχνικής Γεωλογίας Διδάσκων: Μπελόκας Γεώργιος Επίκουρος Καθηγητής Δρ Πολιτικός Μηχανικός Ε.Μ.Π. MSc Soil Mechanics Imperial College London Διπλ. Πολιτικός Μηχανικός Ε.Μ.Π. Εξάμηνο 2ο
Ταμιευτήρες Ο ταμιευτήρας χρησιμεύει για την αποθήκευση νερού σε κοιλάδες. Η αποθήκευση αυτή γίνεται με τη βοήθεια ενός φράγματος που αναχαιτίζει τη ροή του ποταμού. Βασικά κριτήρια για την επιλογή θέσης ενός ταμιευτήρα: Ο πυθμένας και τα πλευρικά πρανή πρέπει να είναι «αδιαπέρατα» Η λεκάνη του ταμιευτήρα πρέπει να έχει χωρητικότητα (m 3 ) που ικανοποιεί τις ανάγκες τις οποίες προορίζεται να καλύψει το έργο Βασικά κριτήρια στο σχεδιασμό και στη κατασκευή ενός φράγματος: Αντοχή υλικών θεμελίωσης: επαρκής φέρουσα ικανότητα υλικών θεμελίωσης έναντι φορτίων κατασκευής και λειτουργίας Καθιζήσεις: εντός ανεκτών ορίων καθίζησης λόγω φορτίων κατασκευής και λειτουργίας, τα οποία όρια εξαρτώνται από το είδος του φράγματος Απώλειες νερού: πλευρικά και κάτω από το φράγμα πρέπει να είναι ελεγχόμενες.
Ταμιευτήρες Θέματα που πρέπει να ελεγχθούν: Η συσσώρευση φερτών υλικών: Μεταβολή στάθμης φερτών ιζημάτων http://file.scirp.org/html/7-9402162_48285.htm Ανακόπτοντας τη ροή του ποταμού μαζεύονται φερτά υλικά που: α) μειώνουν τη χωρητικότητα του ταμιευτήρα και β) πρέπει να ληφθούν υπόψη για το υψόμετρου της εισόδου της σήραγγας εκκένωσης και του πύργου υδροληψίας ταμιευτήρα. Είναι σημαντικό να ελεγχθούν οι πρόσφατες αλλουβιακές αποθέσεις καθώς και οι φυσικές διαδικασίες αποσάθρωσης και διάβρωσης των παρακείμενων πρανών.
Τεχνική Γεωλογία 10. Εφαρμογές Τεχνικής Γεωλογίας Ταμιευτήρες Ταμιευτήρες Θέματα που πρέπει να ελεγχθούν: Η περιβαλλοντική παροχή: Ανακόπτοντας τη ροή του ποταμού αλλάζει η χλωρίδα και πανίδα της περιοχής. Κατάντη διασφαλίζεται από την περιβαλλοντική παροχή. Γ. Μπελόκας
Ταμιευτήρες Θέματα που πρέπει να ελεγχθούν: Κατολισθήσεις: Η ενεργοποίηση κατολισθήσεων εντός του ταμιευτήρα: α) μειώνει τη χωρητικότητά του όπως τα φερτά υλικά, β) μπορεί να καταστρέψει κατασκευές (π.χ. πύργος υδροληψίας) και γ) μπορεί να δημιουργήσει μεγάλο κυματισμό, ο οποίος να «βλάψει» δομικά το φράγμα ή και να το υπερπηδήσει επηρεάζοντας δυσμενών τις κατάντη περιοχές. Ιδιαίτερα σημαντική είναι η πρώτη κατάκλυση (δηλ. το πρώτο γέμισμα) του ταμιευτήρα κατά την οποία αλλάζουν οι υδρογεωλογικές συνθήκες εντός του πρανούς (αυξάνεται η στάθμη υδροφόρου ορίζοντα), οπότε μπορεί να επιβαρυνθεί αρκετά η ευστάθεια, ώστε να μην είναι ασφαλές το πρανές. Ο σχεδιασμός πρέπει να λάβει υπόψη την περίπτωση αυτή και να ελέγξει την «κρίσιμη στάθμη ταμιευτήρα»: είναι η στάθμη στην οποία επιβαρύνεται δυσμενώς κατά το μέγιστο η ευστάθεια του πρανούς. Σε αυτήν τη στάθμη (η οποία στην αρχή είναι άγνωστη) πρέπει να εξασφαλίζεται επαρκής ευστάθεια.
Ταμιευτήρες Θέματα που πρέπει να ελεγχθούν: Κατολισθήσεις: «κρίσιμη στάθμη ταμιευτήρα»: J. Duncan, S. Wright & T. Brandon, 2014
Ταμιευτήρες Θέματα που πρέπει να ελεγχθούν: Διαρροές: Οι διαρροές ελαχιστοποιούνται όταν: τα υλικά στον πυθμένα και τα πρανή του ταμιευτήρα είναι πολύ μικρής διαπερατότητας ή η ελάχιστη φυσική στάθμη υδροφόρου ορίζοντα (πριν δηλαδή την κατάκλυση του ταμιευτήρα) εντός των πρανών της κοιλάδας είναι πάντα πάνω τη μέγιστη προτεινόμενη. Π.χ.: Σ.Τ. Σ.Υ.Ο. Σ.Τ. Σχήμα από Blyth & de Freitas (1984) Ταμιευτήρας Υπόγεια Ροή Νερού Ταμιευτήρας Σ.Υ.Ο. Συνθήκες εισροής στον ταμιευτήρα Συνθήκες διαρροής από τον ταμιευτήρα Σ.Υ.Ο: Στάθμη Υδροφόρου Ορίζοντα, Σ.Τ. Στάθμη Ταμιευτήρα
Ταμιευτήρες Θέματα που πρέπει να ελεγχθούν: Διαρροές: Ακόμα κι αν τα υλικά στον πυθμένα και τα πρανή του ταμιευτήρα είναι μεγάλης διαπερατότητας, το ευρύτερο γεωλογικό περιβάλλον μπορεί να εμποδίζει τις διαφυγές, π.χ.: Σ.Τ. Blyth & de Freitas, 1984 Η Στάθμη Υπόγειου Ορίζοντα από το a πάει στο b μετά την κατάκλυση του ταμιευτήρα αφού ο αργιλόλιθος και η φλέβα έχουν πολύ μικρή υδατοπερατότητα. Συνεπώς, όταν γεμίσει ο ταμιευτήρας και ισορροπήσει το σύστημα δεν θα έχουμε απώλειες υδάτων.
Ταμιευτήρες Θέματα που πρέπει να ελεγχθούν: Διαρροές: Η έρευνα της στρωματογραφίας γίνεται με γεωλογική χαρτογράφηση και γεωτρήσεις. Η έρευνα της υδρογεωλογίας γίνεται με εγκατάσταση πιεσομέτρων σε γεωτρήσεις και παρακολούθηση της διακύμανσης της στάθμης των υπόγειων υδάτων σε διάστημα πάνω από ένα έτος. Η ερμηνεία των πιεσομέτρων στον προσδιορισμό του ευρύτερου υδρογεωλογικού μοντέλου θέλει ιδιαίτερη προσοχή, διότι τυχόν επικρεμάμενοι (βλ. υδρογεωλογία) ορίζοντες μπορούν να δώσουν εσφαλμένη εικόνα συνεχούς υδροφόρου ορίζοντα.
Ταμιευτήρες Θέματα που πρέπει να ελεγχθούν: Διαρροές: Διαρροές μπορεί να υπάρχουν σε αδιαπέρατο υλικό όταν: Υπάρχει διάλυση του πετρώματος κατά τη διάρκεια ζωής του έργου λόγω νερού. Υλικά δεκτικά σε διάλυση είναι: α) υλίτης, β) γύψος, γ) ανυδρίτης, δ) ασβεστίτης. Υπάρχει δευτερογενής διαπερατότητα: α) λόγω ρωγμών β) Ειδικά στους ασβεστόλιθους, λόγω προϋπάρχουσας καρστικοποίησης
Ταμιευτήρες Τύποι Φραγμάτων: Ο τύπος του φράγματος που θα κατασκευαστεί εξαρτάται από: Τη γεωλογία της κοιλάδας Τα υλικά κατασκευής που μπορούν να βρεθούν σε κοντινή απόσταση Υπάρχουν οι εξής τύποι φραγμάτων: Εύκαμπτα φράγματα: χωμάτινα Άκαμπτα φράγματα: σκυροδέματος, πλινθοδομής Μεικτά φράγματα: λιθόρριπτα, κ.λπ. Φράγματα από κυλινδρούμενο σκυρόδεμα
Ταμιευτήρες Τύποι Φραγμάτων: Χωμάτινα φράγματα: Η κατασκευή του περιλαμβάνει: α) τον αδιαπέρατο πυρήνα (συμπυκνωμένη άργιλο ή σκυρόδεμα) και β) κέλυφος από εδαφικό και βραχώδες υλικό. Στάθμη Ταμιευτήρα Λιθορριπή Πρόφραγμα εκτροπής ροής κοίτης. Μεταβατική ζώνη Πυρήνας Φίλτρο Κέλυφος Στράγγιση ποδός Στάθμη εδάφους Συμπιεστό έδαφος Κουρτίνα Βραχώδες υπόβαθρο Blyth & de Freitas, 1984 Η λιθορριπή κατασκευάζεται για προστασία του φράγματος έναντι διάβρωσης και κυματισμών.
Τεχνική Γεωλογία 10. Εφαρμογές Τεχνικής Γεωλογίας Γενικά Ταμιευτήρες Τύποι Φραγμάτων: Χωμάτινα φράγματα: Φράγμα Ευήνου Λιθορριπή πάνω από το κέλυφος Υπερχειλιστής Φώτο: Έδαφος Α.Ε. Γ. Μπελόκας
Τεχνική Γεωλογία 10. Εφαρμογές Τεχνικής Γεωλογίας Γενικά Ταμιευτήρες Τύποι Φραγμάτων: Χωμάτινα φράγματα: Φράγμα Ευήνου Λιθορριπή πάνω από το κέλυφος Φώτο: Έδαφος Α.Ε. Υπερχειλιστής Γ. Μπελόκας
Τεχνική Γεωλογία 10. Εφαρμογές Τεχνικής Γεωλογίας Γενικά Ταμιευτήρες Τύποι Φραγμάτων: Χωμάτινα φράγματα: Φράγμα Ευήνου Εδαφικό κέλυφος Γραμμή εδάφους πριν την εκσκαφή Φώτο: Έδαφος Α.Ε. Αργιλικός πυρήνας Εδαφικό κέλυφος Σήραγγα ΣΤ1 Γ. Μπελόκας
Τεχνική Γεωλογία 10. Εφαρμογές Τεχνικής Γεωλογίας Γενικά Ταμιευτήρες Τύποι Φραγμάτων: Χωμάτινα φράγματα: Φράγμα Πείρου Παραπείρου (Πάτρα) Κυρίως σώμα φράγματος Λιθορριπή πάνω από το κέλυφος Γ. Μπελόκας
Τεχνική Γεωλογία 10. Εφαρμογές Τεχνικής Γεωλογίας Γενικά Ταμιευτήρες Τύποι Φραγμάτων: Χωμάτινα φράγματα: Φράγμα Ιλαρίωνα Αργιλικός πυρήνας Εδαφικό κέλυφος Γ. Μπελόκας