Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Γεωλογίας Τομέας Τεχνικής Γεωλογίας Γεωφυσικής

Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Γεωλογίας Τομέας Τεχνικής Γεωλογίας Γεωφυσικής Διπλωματική Εργασία με Θέμα : Προσδιορισμός Φυσικών Ιδιοτήτων και άλλων στους Μαργαϊκούς Σχηματισμούς της Οδικής Σήραγγας Πλατάνου. Επιμέλεια Διπλωματικής: Μιχαήλου Βικτώρια Μαρία Α.Μ. 07061 Οκτώμβριος 2012 Επιβλέπων Καθηγητής: Σαμπατακάκης Νικόλαος 1

2

3 Στην οικογένεια μου

Πρόλογος Η παρούσα διπλωματική εργασία εκπονήθηκε στα πλαίσια της εκπαίδευσης προπτυχιακών φοιτητών του τμήματος Γεωλογίας, του τομέα Εφαρμοσμένη Γεωλογίας και Γεωφυσικής του Πανεπιστημίου Πατρών, από τη φοιτήτρια Μιχαήλου Βικτώρια Μαρία και με επιβλέποντα καθηγητή, το κύριο Σαμπατακάκη Νικόλαο, καθηγητή του τμήματος Γεωλογίας. Η μελέτη και η έρευνα, η οποία παρουσιάζεται μέσω αυτής της εργασίας, πραγματεύεται την ταξινόμηση και τη κατηγοριοποίηση των μαργαϊκών σχηματισμών της περιοχής του Πλατάνου Αχαΐας. Στην εργασία αυτή καταγράφονται οι τεχνικογεωλογικές συνθήκες κατά τη διάνοιξη Δίδυμης οδικής σήραγγας Πλατάνου που έχει μήκος 1630m η κατεύθυνση προς Αθήνα, ενώ 1570m η κατεύθυνση προς Πάτρα. Επίσης, παρουσιάζεται μια σειρά γεωτεχνικών και γεωλογικών στοιχείων και δεδομένων για τη σήραγγα, μέσω των κατάλληλων δοκιμών, οι οποίες πραγματοποιήθηκαν στον Εργαστήριο Τεχνικής Γεωλογίας του Πανεπιστημίου Πατρών κι από τα οποία εξήχθηκαν χρήσιμα συμπεράσματα σχετικά με τη συμπεριφορά των μαργαϊκών σχηματισμών. Με την ολοκλήρωση της διπλωματικής μου εργασίας, αισθάνομαι την ανάγκη να ευχαριστήσω όλους εκείνους, οι οποίοι με βοήθησαν για την εκπόνηση αυτής της εργασίας και συνέβαλαν καθοριστικά στην ολοκλήρωσή της. Αρχικά, λοιπόν, θα ήθελα να ευχαριστήσω τον επιβλέποντα καθηγητή μου, κύριο Σαμπατακάκη Νικόλαο, για την βοήθειά του, την καθοδήγηση και την υπομονή που μου έδειξε καθώς επίσης και τις χρήσιμες συμβουλές και διορθώσεις, τις οποίες έκανε καθ όλη τη διάρκεια της εκπόνησης αυτής της διπλωματικής. Επίσης, θα ήθελα να ευχαριστήσω τον κ.τζατζάλο Γ., γεωλόγο της εταιρείας ΑΚΤΩΡ, για τις χρήσιμες οδηγίες και πληροφορίες που μου έδωσε καθώς επίσης, και την καθοριστική κι απόλυτη βοήθεια και καθοδήγηση την οποία έλαβα από τους Μεταπτυχιακούς φοιτητές, Γεωλόγους κ. Κουτσιούμπη Ιωάννη και κ. Καπώνη Εύη, για την πολύτιμη βοήθεια τους στην εκτέλεση των εργαστηριακών δοκιμών. 4

Ιδιαίτερες ευχαριστίες θα ήθελα να εκφράσω και στους κ. Λαϊνά Σπύρο και κ. Μπούμπουκα Σπύρο για την στήριξη τους, κυρίως στο κομμάτι των εργαστηριακών δοκιμών, οι οποίες πραγματοποιήθηκαν κι αποτέλεσαν το κορμό της διπλωματικής.. 5

Σύνοψη Η παρούσα διπλωματική εργασία αποτελεί μια προσπάθεια προσέγγισης των γεωλογικών, γεωτεχνικών και γεωμηχανικών δεδομένων και ιδιοτήτων των ιζηματογενών μαργαϊκών αποθέσεων του Πλατάνου. Στην εργασία αυτή, παρουσιάζονται τα γεωλογικά, τεκτονικά, στρωματογραφικά, υδρογεωλογικά, μετεωρολογικά και σεισμικά στοιχεία της ευρύτερης περιοχής. Και γίνεται αναφορά στην κατολίσθηση του χωριού του Πλατάνου. Επίσης, στην διπλωματική αυτή συμπεριλαμβάνεται η ταξινόμηση και η κατηγοριοποίηση των μαργαϊκών αποθέσεων. Για το σκοπό αυτό, εκτελέστηκαν μια σειρά από εργαστηριακές δοκιμές, οι οποίες έγιναν σε δείγματα, τα οποία λήφθηκαν κατά τη διάνοιξη της σήραγγας. Οι εργαστηριακές δοκιμές επικεντρώθηκαν σε δειγαμτοληψίες από τη χιλιομετρική θέση (Χ.Θ.) 68 + 204 έως τη 68 + 396 κατά τη διάνοιξη της Β.Φάσης της σήραγγας. Οι δοκιμές αυτές είχαν σαν στόχο την αναγνώριση και τη κατάταξη των μαργαϊκών ιζημάτων από πλευράς φυσικών και μηχανικών ιδιοτήτων καθώς και του Δείκτη Χαλάρωσης. Τέλος, παρουσιάζονται μια σειρά από χάρτες και φωτογραφίες από τη περιοχή όπου πραγματοποιείται το έργο, όσο κι από την ευρύτερη περιοχή. 6

Πίνακας Περιεχομένων Κεφάλαιο 1 ο - Εισαγωγή...9 Κεφάλαιο 2 ο -Γεωλογικά Δεδομένα Περιοχής Μελέτης..10 2.1 Γεωμορφολογία.10 2.2 Στρωματογραφία..11 2.3 Τεκτονική.13 2.4 Μετεωρολογία- Θερμοκρασία 16 2.5 Σεισμικότητα.21 Κεφάλαιο 3 ο - Αναφορά στη Κατολίσθηση Πλατάνου.23 Κεφάλαιο 4 ο - Αναφορά στην Οδική Σήραγγα Πλατάνου.25 Κεφάλαιο 5 0 - Γεωτεχνική Προσέγγιση των Μαργαικών σχηματισμών..30 5.1 Εισαγωγή.30 5.2 Αναφορά στη κατηγορία «Μαλακοί βράχοι- Σκληρά Εδάφη» 30 Κεφάλαιο 6 0 - Εργαστηριακή Έρευνα των Μαργαϊκών Σχηματισμών στη Σήραγγα του Πλατάνου- Εργαστηριακές Δοκιμές προσδιορισμού των Φυσικών Ιδιοτήτων και του Δείκτη Χαλάρωσης...31 6.1 Εισαγωγή... 31 6.2 Διαμόρφωση Δειγμάτων.32 6.2.1 Γενικά..32 6.2.2 Διαμόρφωση Δειγμάτων 32 6.3 Εργαστηριακές Δοκιμές 33 6.3.1 Δοκιμές Αναγνώρισης..33 6.3.2 Δοκιμές Ταξινόμισης...35 6.3.3 Προσδιορισμός Δείκτη Χαλάρωσης ( Slake Durability)...46 Κεφάλαιο 7 Ο - Συμπεράσματα 53 7

Βιβλιογραφία..56 Παραρτήματα Εργαστηριακών Δοκιμών 8

Κεφάλαιο 1 ο Εισαγωγή Η παρούσα διπλωματική εργασία, πραγματεύεται την παρακολούθηση, την ανάλυση και τη ταξινόμηση των μαργαϊκών σχηματισμών, όπου θα πραγματοποιηθεί η δίδυμη οδική σήραγγα Πλατάνου Αχαΐας, μέσω των εργαστηριακών δοκιμών. Αρχικά, στην εργασία αυτή,θα παρουσιαστούν τα γεωλογικά χαρακτηριστικά της ευρύτερης περιοχής του Πλατάνου, και πιο συγκεκριμένα τα γεωμορφολογικά, στρωματογραφικά, τεκτονικά, σεισμικά καθώς και υδρομετεωρολογικά δεδομένα της περιοχής. Στη συνέχεια, θα αναφερθούν μερικά στοιχεία για τη κατολίσθηση στην ευρύτερη ζώνη του Πλατάνου και πώς αυτή επηρεάζει το έργο. Επιπλέον, η εργασία αυτή δίνει, σε συντομία πληροφορίες σχετικά με την διάνοιξη της σήραγγας του Πλατάνου, αναφερόμενη στις τεχνικές όπου χρησιμοποιήθηκαν καθώς και τα μέτρα προσωρινής αντιστήριξης τα οποία έληφθησαν. Τέλος, παρουσιάζονται αναλυτικά, οι εργαστηριακές δοκιμές που εκτελέστηκαν, τόσο για τη διευκρίνιση των φυσικών, όσο και των μηχανικών ιδιοτήτων των μαργαϊκών σχηματισμών. Οι δοκιμές αυτές εκτελέστηκαν σε δείγματα, τα οποία απαρτίζουν τη Β Φάση της διάνοιξης, από τη Χ.Θ 68 + 204.00 έως 68 + 396. 9

Κεφάλαιο 2 0 Γεωλογικά Δεδομένα Περιοχής Ερευνας 2.1 Γεωμορφολογία Η ευρύτερη περιοχή του Πλατάνου βρίσκεται σε ένα εκτεταμένο αμφιθεατρικό τοπίο, του οποίου το μήκος και το εύρος ξεπερνούν τα 1000 m. Επίσης, παρατηρείται μια ανηφορική κλίση Β Ν, με χαμηλότερο σημείο της, να βρίσκεται κοντά στην επιφάνεια της θάλασσας. Φωτογραφία Δορυφορική Φωτογραφία της περιοχής του Πλατάνου. Σχήμα 2.1. Δορυφορική Φωτογραφία της περιοχής μελέτης. Το σημείο (1.) παρουσιάζει την Δυτική περιοχή εισόδου του υπόγειου τεχνικού έργου, το σημείο (2.) παρουσιάζει την Ανατολική περιοχή εισόδου του τεχνικού έργου, το σημείο (3.) υποδεικνύει το χωρίο Πλάτανος και το σημείο (4.) παρουσιάζει το υψηλότερο σημείο της περιοχής μελέτης. Οι κόκκινες γραμμές περιλαμβάνουν την περιοχή μελέτης, και οι πράσινες γραμμές παρουσιάζουν το ίδιο το υπόγειο τεχνικό έργο. Το τοπίο αυτό τελειώνει στη διαμήκη θαλάσσια ακτή (Δ Α). Αμέσως μετά την ακτογραμμή, παρουσιάζεται μια απότομη αλλαγή της κλίσης, λόγω των τεκτονικών δομών που βρίσκονται 10

μέσα στο βυθό. Στη δορυφορική σχήμα 2.1 παρουσιάζεται η ευρύτερη περιοχή του Πλατάνου. Έχουν αποτυπωθεί οι είσοδοι και το ίδιο το τεχνικό έργο, καθώς επίσης το χωριό Πλάτανος και το υψηλότερο σημείο της περιοχής μελέτης. Μορφολογικά, απαντώνται Ν Β κλίσεις προς την ακτογραμμή. Περίπου στο κέντρο και ανατολικά του αμφιθεατρικού αυτού τοπίου, με υψόμετρο άνω των 200 m, φιλοξενείται το χωρίο του Πλατάνου. Μια κεκλιμένη επιφάνεια με κατεύθυνση Ν Β ακολουθεί το απότομο τέλος της περιοχής του χωριού. Στα όρια της περιοχής αυτής που ως τώρα αναφέρθηκε, κατασκευάζεται ήδη δίδυμη οδική σήραγγα του Πλατάνου. Με κατεύθυνση περίπου Δ Α και σχεδόν παράλληλα με τον άξονα του υφιστάμενου εθνικού δρόμου (Ν.Ε.Ο.). 2.2 Στρωματογραφία Η ευρύτερη περιοχή του Πλατάνου εντάσσεται στη γεωτεκτονική ζώνη της Ωλονού Πίνδου και συγκεκριμένα στο ανώτερο τμήμα της γεωλογικής ζώνης. Το υπόγειο έργο, φιλοξενείται σε νεογενείς σχηματισμούς. Στην περιοχή εμφανίζονται κατά βάση ιζηματογενείς σχηματισμοί του πλειοπλειστοκαινικού και του ολόκαινου. Οι λιθολογικοί σχηματισμοί που βρίσκονται στην περιοχή μελέτης, ύστερα από την επιτόπου έρευνα που πραγματοποιήθηκε, καθώς και από τις υπάρχουσες υφιστάμενες μελέτες, διακρίνονται ως εξής: Τεταρτογενή Ιζήματα 1. Ελουβιακός Μανδίας (EL) Απαντάται στις περιοχές ήπιου μορφολογικού ανάγλυφου. Αποτελείται από λεπτόκοκκα υλικά, αργίλου, ιλύος, άμμου και επίσης χάλικες διαφόρων μεγεθών. 11

2. Ποτάμιες αποθέσεις (RD) Κορήματα (CS) Οι ποτάμιες αποθέσεις αποτελούνται από εναλλαγές υλικών άμμου και ιλύος με κροκαλοπαγές. Επίσης συμπεριλαμβάνονται οι κώνοι κορημάτων (CS). 3. Αλλουβιακά Ριπίδια Πρόκειται για συνεκτικά, μέσο έως παχυστρωματώδη κροκαλοπαγή ή λατυποπαγή, με κακώς διαβαθμισμένες, υποστογγυλλεμένες, ασβεστολιθικές κροκάλες έως γωνιώδεις λατύπες. Έχουν παρατηρηθεί και ορισμένες ενστρώσεις χαλίκων. 4. Υλικά Θαλάσσιων Αναβαθμίδων (MT) Τα υλικά αυτά βρίσκονται σε ελαφρά ασυμφωνία με τους υποκείμενους σχηματισμούς. Χαρακτηρίζονται από την επικράτηση κροκαλοπαγών που αποτελούνται από αποστρογγυλωμένες, καλά διαβαθμισμένες ασβεστολιθικές κροκάλες και ασβεστιτικό ή ψαμμιτικό συνδετικό υλικό. Βρέθηκαν επίσης κάποια απολιθώματα. Αξίζει να σημειωθεί πως στα επιφανειακά υλικά της περιοχής του Πλατάνου, συμπεριλαμβάνονται και αναμοχλευθέντα υλικά ή υλικά παλαιών κατολισθήσεων τα οποία αποτελούνται από ιλύ και θραύσματα συμπαγών κροκαλοπαγών, ενώ παράλληλα εμφανίζονται και υλικά πιο πρόσφατων κατολισθήσεων, τα οποία είναι στην ουσία υλικά αβαθών κατολισθήσεων. Πλειστοκαινικά Ιζήματα 1. Κροκαλοπαγή (CG) Αποτελούν την ανώτερη λιθολογική φάση, η οποία τοποθετείται σύμφωνα με την προηγούμενη. 2. Μάργες με ενστρώσεις κροκαλοπαγών (MG) Πυκνές εναλλαγές με κίτρινες έως και τεφρές μάργες, αργιλώδης μάργες, μεσόκοκκες άμμους ή χαλαρούς ψαμμίτες έως κροκαλοπαγή καθώς και αμμώδης μάργες. 3. Στιφρές άργιλοι μάργες (MC) Αμμώδεις μάργες ή και αργιλώδες μάργες, με λεπτές ενστρώσεις ψαμμίτη. 12

Σχήμα 2.2. Χαρακτηριστική εμφάνιση σχηματισμών στο χωριό Πλάτανος. Διακρίνεται το υπερκείμενο κροκαλοπαγές με κάποιες ενστρώσεις άμμου και οι υποκείμενες μαργαϊκές αποθέσεις. Συνοπτικά Με βάση τη στρωματογραφία της περιοχής, το υπόγειο τεχνικό έργο βρίσκεται στους σχηματισμούς της μάργας και πιο συγκεκριμένα σε καστανές έως τεφρές μάργες του Νεογενούς. Οι μάργες παρουσιάστηκαν στιφρές έως σκληρές και μπορούν να χαρακτηριστούν είτε ως σκληρό έδαφος, είτε ως μαλακός βράχος. 2.3 Τεκτονική Ο Κορινθιακός κόλπος είναι μια επιμήκης ημίκλειστη θαλάσσια λεκάνη. Εκτείνεται από το Στενό του Ρίου στα Δυτικά μέχρι την Παραλία των Αλκυονίδων στα ανατολικά. Το μήκος είναι περίπου 115 km και το μέσο εύρος 20 km. Το μέγιστο βάθος της φτάνει περίπου τα 900m στο κεντρικό τμήμα της λεκάνης. Ο σημερινός ρυθμός έκτασης της λεκάνης κοντά στο δυτικό άκρο της λεκάνης είναι ~13 mm/y, ο οποίος μειώνεται προς τα ανατολικά (Clarke et al. 1997). 13

Ο Κορινθιακός κόλπος από γεωλογικής πλευράς είναι μια ασύμμετρη, ενεργός τεκτονική τάφρος, ΔΒΔ - ΑΝΑ διεύθυνσης της οποίας οι πλευρές οριοθετούνται από σειρά επάλληλων ενεργών ρηγμάτων ΔΒΔ - ΑΝΑ διεύθυνσης. Στο δυτικό Κορινθιακό κόλπο τα πιο γνωστά από τα ρήγματα αυτά είναι: i. Το ρήγμα της Ελίκης, η δραστηριοποίηση του οποίου είχε σαν αποτέλεσμα το σεισμό των 6.7 R 1861. (Soter 1998). ii. Το ρήγμα του Αιγίου, η ενεργοποίηση του οποίου είχε σαν αποτέλεσμα το σεισμό των 6.1 R του 1995. iii. Το ρήγμα της Ερατεινής, η δραστηριοποίηση του οποίου είχε σαν αποτέλεσμα, κατά πάσα πιθανότητα το σεισμό των 6.5 R το 1965. Συγκεκριμένα, ο Πλάτανος είναι μια περιοχή η οποία υφίσταται το τεκτονικό καθεστώς των νότιων ακτών του Κορινθιακού κόλπου. Το κυριότερο ρήγμα που ενεργοποιείται στην περιοχή, είναι το ανατολικό τμήμα του ρήγματος της Ελίκης, το οποίο στο σημείο αυτό, είναι υποθαλάσσιο, όπως φαίνεται στo παρακάτω σχήμα. Σχήμα 2.3.1. Ρήγματα και αποθέσεις στο Νότιο Τμήμα του Κορινθιακού κόλπου (N. Backert, M. Ford, F. Malartre, 2009). 14

Η νότια ακτογραμμή του Κορινθιακού κόλπου χαρακτηρίζεται και από κατακόρυφες ανοδικές κινήσεις όπως διαπιστώνεται από ανυψωμένες ολοκαινικές θαλάσσιες αποθέσεις (σχήμα 2.3.1). Η ανύψωση αυτή θεωρείται ως αποτέλεσμα του συνδυασμού σεισμικών κινήσεων των ρηγμάτων και ασεισμικών κινήσεων αντισταθμίζοντας την τεκτονική βύθιση του Κόλπου. Σχήμα 2.3.2. Σεισμική τομή, κάθετα, στην υποθαλάσσια πλαγιά μεταξύ του χωριού Πλάτανος και της Ακράτας. 15

Στην περιοχή Πλατάνου και Μαύρων Λιθαριών διαπιστώθηκαν οι ταχύτεροι ρυθμοί ανόδου κατά το Ολόκαινο, της τάξεως των 2.9-3.5 mm/yr, με τον μέγιστο ρυθμό στην περιοχή του Πλατάνου. Σημειώνεται επίσης η ύπαρξη εγκαρσίων ρηγμάτων με διευθύνσεις ΒΒΔ - ΝΝΑ και ΒΒΑ - ΝΝΔ. Αυτά, σύμφωνα με το ενεργό τασικό πεδίο της περιοχής, σε περίπτωση ανάδρασης τους θα πρέπει να έχουν και κίνηση οριζόντιας ολίσθησης. Δεν γνωρίζουμε αναφορές για ιστορική ανάδραση τέτοιων ρηγμάτων. Πιθανώς έδρασαν σε ένα πρώτο στάδιο της νεοτεκτονικής εξέλιξης της περιοχής κατά την διαμόρφωση της δομικής της γεωμετρίας. 2.4 Υδρολογία υδρογεωλογία Κλίμα της ευρύτερης περιοχής Οι κλιματολογικές συνθήκες της περιοχής εξετάζονται στα πλαίσια της μελέτης του κλίματος του νομού Αχαΐας. Η Αχαΐα βρίσκεται στο ΒΔ άκρο της Πελοποννήσου και βρέχεται από το Ιόνιο πέλαγος (δυτικά) και από τους κόλπους Πατραϊκό και Κορινθιακό (βόρεια). Το εσωτερικό καλύπτεται από ορεινούς όγκους με μέγιστο υψόμετρο 1500-2000 m. Το κλίμα στην περιοχή είναι εύκρατο μπορεί να χαρακτηριστεί ως Μεσογειακό στα παράκτια τμήματα και ηπειρωτικό στο εσωτερικό και ορεινό τμήμα του νομού. Η μέση ετήσια θερμοκρασία είναι περίπου 17 ο 18 ο C στην παράκτια περιοχή και χαμηλότερη στις ορεινές περιοχές. Το χειμώνα στην περιοχή έρευνας, η θερμοκρασία είναι μεγαλύτερη από άλλες περιοχές της Πελοποννήσου, γιατί επηρεάζεται περισσότερο από τους δυτικούς ανέμους παρά από τους βόρειους, που είναι ψυχρότεροι, επειδή προστατεύεται από τις οροσειρές της Στερεάς Ελλάδας. 16

Μετεωρολογικά Δεδομένα Θερμοκρασία της Ευρύτερης Περιοχής Στο σημείο αυτό παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των βροχομετρικών στοιχείων όπως καταγράφηκαν από το μετεωρολογικό σταθμό της ΕΜΥ στο Αίγιο για την περίοδο 1931 έως 2006. Στο διάγραμμα παρουσιάζονται οι μέσες τιμές ανά μήνα για την περίοδο αυτή (Σχήμα 2.4.1). Σχήμα 2.4.1 Στο διάγραμμα παρουσιάζονται οι μέσες τιμές ανά μήνα για την περίοδο αυτή. 17

Σχήμα 2.4.2 Συγκεντρωτικά Μετεωρολογικά Δεδομένα Από την μέση ετήσια θερμοκρασία (Σχήμα 2.4.2) παρατηρείται ότι το κλίμα στην περιοχή μελέτης είναι εύκρατο με θερμότερη εποχή το καλοκαίρι και ψυχρότερη το χειμώνα. Χαρακτηριστικό είναι ότι το φθινόπωρο είναι θερμότερο της άνοιξης όπως συμβαίνει σε όλη τη χώρα λόγω των ψυχρών βορείων ανέμων. Τέλος, παρουσιάζεται η σχέση θερμοκρασίας και βροχόπτωσης, σε επίπεδο μέσω τιμών ανά μήνα για την περίοδο αυτή (Σχήμα 2.4.3). 18

Σχήμα 2.4.3 Σχέση Θερμοκρασίας- Βροχόπτωσης σε επίπεδο μέσων τιμών ανα μήνα για την περίοδο αυτή. Από τα κοινά διαγράμματα ύψους βροχής -θερμοκρασία αέρα για την περιοχή μελέτης διαφαίνεται ότι υπάρχει μία περίοδος του έτους ξηρή και θερμή που διαρκεί από τον Απρίλιο ως τον Οκτώβριο και μία ψυχρή και υγρή από τον Νοέμβριο έως τον Μάρτιο. Αυτό δηλώνει μεγαλύτερες παροχές για την υγρή περίοδο του έτους. Υδρογεωλογικές Συνθήκες Η διερεύνηση των υδρογεωλογικών συνθηκών της περιοχής έρευνας, γίνεται προκειμένου να εντοπισθούν πιθανά προβλήματα στο υπό κατασκευή έργο λόγω δράσης του υπόγειου νερού, καθώς επίσης και να εντοπισθεί, εάν υπάρχει αξιόλογη υδροφορία στη περιοχή που χρήζει προστασίας. Στις μάργες με ενστρώσεις κροκαλοπαγών του έργου μας, λόγω του ότι εναλλάσσονται διαπερατοί κι αδιαπέρατοι σχηματισμοί υπήρχε τοπικά δημιουργία μικτών υδροφόρων οριζόντων, οι οποίοι καθορίζουν σημαντικά την ευστάθεια του έργου. Οι υδροφόροι αυτοί 19

ορίζοντες μπορεί να είναι επικρεμάμενοι ή εγκιβωτισμένοι σε φακοειδείς ενστρώσεις κροκαλοπαγών. Συμπεράσματα Εφόσον η σήραγγες κατασκευάζονται στα βορειότερα σημεία της περιοχής (στα ηπιότερα δηλαδή πρανή) και εφόσον η ερυθρά σε απόλυτο υψόμετρο από τη θάλασσα βρίσκεται μεταξύ 70 και 80 m, δεν αναμένονται ιδιαίτερα μεγάλες εισροές νερού στο έργο. Τα υψηλότερα επίπεδα νερού, μετρούνται συνήθως στις θέσεις που απαρτίζονται από πιο χονδρόκοκκους σχηματισμούς. Η στάθμη του υπόγειου υδροφόρου στρώματος, έχει άμεση σύνδεση με τη βροχόπτωση και άρα με την εποχή. 20

2.5 Σεισμικότητα Το σεισμικό καθεστώς της περιοχής μελέτης, επηρεάζεται τόσο από την τεκτονική της συγκεκριμένης περιοχής, όσο και από τις ευρύτερες διεργασίες που λαμβάνουν χώρα στον Κορινθιακό κόλπο. Με βάση τα ενεργά ρήγματα που απαντώνται τόσο στον κορινθιακό κόλπο, όσο και στην ίδια, η περιοχή του Πλατάνου μπορεί να χαρακτηριστεί ως μια σεισμογενής περιοχή. Σχήμα 2.5.1 Χάρτης Σεισμικότητας της περιοχής του Πλατάνου. Στο σχήμα 2.5.1 παρουσιάζεται η σεισμικότητα της περιοχής έρευνας τα τελευταία 3 χρόνια (Ιούνης 2009 Ιούνης 2011). 21

Παρατηρείται πως επικρατεί έντονη σεισμική δραστηριότητα, με σεισμούς μικρού εστιακού βάθους, συνήθως 6 με 10 Km, πιο σπάνια έως 40 Km. Τι μέγεθος των σεισμών, δεν ξεπερνά συνήθως τα 3 R, πιο σπάνια φτάνει τα 4 R. Σύμφωνα με την αναθεώρηση διαχωρισμού του Ελλαδικού χώρου σε ζώνες σεισμικής επικινδυνότητας το 2003 (σχήμα 2.5.2) η οποία ισχύει και σήμερα με βάση τον Ελληνικό Κώδικα Αντισεισμικού σχεδιασμού (EAK2000) το σύνολο της περιοχής του Πλατάνου, κατατάσσεται στη σεισμική ζώνη II, η οποία αντιστοιχεί σε ένα βασικό συντελεστή οριζόντιας επιτάχυνσης με την τιμή α = 0,24 (που ορίζεται ως κλάσμα της βαρυτικής επιτάχυνσης g). Σημειώνεται, ωστόσο, ότι ο σχεδιασμός των τεχνικών έργων θα πρέπει να βασίζεται στις σχετικές συμβατικές διατάξεις, οι οποίες προβλέπουν πιο συντηρητικές προδιαγραφές σχετικά με το σεισμικό σχεδιασμό των μόνιμων κατασκευών. Για σημαντικές μόνιμες κατασκευές όπως σήραγγες ο παραπάνω συντελεστής θα πρέπει να αυξηθεί κατά ένα συντελεστή 1,3 (δηλαδή α = 0,31) (ΟΤΜ, 2008) Σχήμα 2.5.2 Χάρτης Σεισμικής Επικινδυνότητας της περιοχής του Πλατάνου. 22

Κεφάλαιο 3 ο - Αναφορά στη Κατολίσθηση Πλατάνου Στην ευρύτερη περιοχή του Πλατάνου λαμβάνει χώρα μια εκτεταμένη σύνθετη ολίσθηση. Μάλιστα, το φαινόμενο αυτό, δεν είναι πρόσφατο, αλλά τοποθετείται στο μακρινό παρελθόν. Αυτό που έχει σημασία να αναφερθεί, είναι ότι η κατολίσθηση του Πλατάνου, δεν αφορά μονάχα την ηπειρωτική περιοχή μελέτης, αλλά εκτείνεται και στο θαλάσσιο πυθμένα. Οι παράγοντες που παίζουν καθοριστικό ρόλο στην εκδήλωση κατολισθήσεων είναι η διάβρωση λόγω υδρορευμάτων, η αύξηση του νερού των πόρων, η αποσάθρωση, η εναλλαγή στρωμάτων διαφορετικής λιθολογικής σύστασης και οι βροχοπτώσεις. Επίσης αυτά που συνδέονται με το έναυσμα της κίνησης είναι οι παρατεταμένες βροχοπτώσεις και η υποσκαφή στη βάση των πρανών με την κατασκευή διαφόρων έργων ή λόγω διάβρωσης. Σχήμα 3.1 Ζώνες κατολισθητικών Φαινομένων στον Ελλάδικό χώρο. (G. Koukis, N. Sabatakakis, N. Nikolaou, C. Loupasakis, 2005) 23

Παρατηρούμε, με βάση το παραπάνω χάρτη, πως στη περιοχή όπου κατασκευάζεται τ έργο, στο Πλάτανο, η ζώνη κατολίσθησης είναι με κόκκινο, κάτι που δηλώνει τις έντονες κατολισθήσεις στη περιοχή αυτή και πιο συγκεκριμένα, η περιοχή του Πλατάνου, φαίνεται πως αποτελεί μια από τις πιο ολισθαίνουσες ζώνες της Ελλάδος. Επίσης, με βάση τις γεωλογικές και γεωτεχνικές έρευνες αποδεικνύεται ότι το ίδιο το χωριό του Πλατάνου καθώς και η σήραγγα φιλοξενούνται εντός μιας εκτεταμένης σύνθετης ολίσθησης. Σχήμα 3.2 Δορυφορική Φωτογραφία όπου αποτυπώνονται οι βασικές ολισθήσεις πάνω στο χωριό Πλάτανος, δηλαδή πάνω από το βασικό τμήμα της σήραγγας. Στη δορυφορική φωτογραφία σχήμα 3.2 παρουσιάζεται η περιοχή και σημειώνονται πάνω της οι πιο σημαντικές ολισθήσεις. Έχει σημασία να αναφερθεί ότι η φωτογραφία αυτή, προσδιορίζει το τμήμα από το οποίο διέρχεται το κύριο μέρος της σήραγγας του Πλατάνου. Σημειώνονται επίσης πάνω της τρία σημεία. Το σημείο «Α», όπως φαίνεται βρίσκεται στο μέσω μιας σημαντικής ολίσθησης της περιοχής. Το σημείο «Β» αποτελεί ένα σημείο πάνω από την περιοχή των ανατολικών εισόδων της σήραγγας. Ενώ το σημείο «Γ» αποτελεί ένα σημείο, δίπλα στο χωριό Πλάτανος, περίπου στο μέσο του κύριου μέρους της σήραγγας. 24

Κεφάλαιο 4ο Αναφορά στην Οδική Σήραγγα του Πλατάνου Στη σύγχρονη οδοποιία η πιο συνηθισμένη μέθοδος διάνοιξης και συνολικής κατασκευής ενός υπόγειου αυτοκινητόδρομου είναι η μέθοδος ΝΑΤΜ(New Austrian Tunneling Method). Πρόκειται στην ουσία, για μια μέθοδο όπου δίνει τη δυνατότητα να χρησιμοποιηθούν διάφοροι τρόποι κοπής (εκσκαφή, εκρηκτικά, διάτρηση), να χρησιμοποιηθεί συνδυασμός αντιστήριξης (εκτοξευόμενο σκυρόδεμα, αγκύρια, πλαίσια), επίσης να βασιστεί ο κατασκευαστής της στην ενεργοποίηση της αντοχής της περιβάλλουσας βραχομάζας και τέλος βασική αρχή της μεθόδoυ αυτής είναι vα διατηρηθεί η αvτoχή τoυ περιβάλλovτoς στη σήραγγα εδάφoυς και vα γίvει πλήρης αξιoποίησή της. Η σήραγγα του Πλατάνου κατασκευάστηκε με τη μεθοδολογία αυτή. Βασική Αρχή της Μεθοδολογίας ΝΑΤΜ Η βασική φιλοσοφία της ΝΑΤΜ, είναι η ενεργοποίηση της αντοχής της περιβάλλουσας την εκσκαφή βραχόμαζας, ώστε να περιοριστεί στ ελάχιστο η αποσυμπίεση και η χαλάρωσή της. Αυτό γίνεται με τη τοποθέτηση άμεσης υποστήριξης, κυρίως από εκτοξευόμενο σκυρόδεμα και αγκύρια, τα οποία ενισχύουν τη περιβάλλουσα βραχόμαζα με τη δημιουργία ενός δακτυλίου υποστήριξης, ο οποίος συμβάλλει στη πίεση σταθεροποίησης που παράγεται από το φαινόμενο της θολωτή Η μέθοδος διάνοιξης σηράγγων ΝΑΤΜ βασίζεται στην αυτοϋποστήριξη της βραχομάζας. Αυτό σημαίνει ότι κατά την εκσκαφή, αφού προχωρήσει η διάνοιξη κάποια μέτρα (είτε με συμβατικά μέσα διάνοιξης, είτε με εκρηκτικά) δίνεται χρόνος στη βραχομάζα ώστε να υποστεί κάποιες πρώτες συγκλίσεις. Έτσι, η βραχομάζα «κλειδώνει» από της τάσεις που ασκούν οι υπερκείμενοι σχηματισμοί και ύστερα δέχεται τα μέτρα προσωρινής υποστήριξης. Το χρονικό κενό κατά το οποίο η βραχομάζα αφήνεται χωρίς αντιστήριξη είναι πολύ σημαντικό να μην ξεπεραστεί, διότι αυτό θα οδηγούσε πιθανώς ακόμα και σε κατάρρευση. Ο χρόνος αυτός, είναι από μερικά λεπτά έως κάποιες μέρες, ανάλογα με την κατηγορία της βραχομάζας μέσα στην οποία πραγματοποιείται η διάνοιξη. 25

* Η ονομασία "New Austrian Tunnelling Method - NATM" εμφανίσθηκε για πρώτη φορά το 1964 σε μια σειρά τριών άρθρων του L. von Rabcewicz στο περιοδικό Water Power. Στα άρθρα αυτά αναφέρεται η κατασκευή μιας σήραγγας στη Βενεζουέλα κατά την περίοδο 1957-1958 όπου εφαρμόσθηκε υποστήριξη του τοιχώματος με εκτοξευόμενο σκυρόδεμα και αγκύρια. Γεωτεχνικά Στοιχεία Σήραγγας- Γενικά Κατασκευαστικά Χαρακτηριστικά Η δίδυμη οδική σήραγγα του Πλατάνου βρίσκεται στο 155ο χιλιόμετρο της Νέας Εθνικής Οδού Αθηνών Πατρών και διέρχεται κάτω από το χωριό του Άνω Πλατάνου. Πρόκειται για μία δίδυμη σήραγγα της οποίας o αριστερός κλάδος έχει μήκος 1.676 m και ο δεξιός κλάδος 1.571 m. Συνολικά, μαζί με τα Cut and Cover που προβλέπονται στα στόμια εισόδου και εξόδου των σηράγγων, καθώς και το Cover and Cut της δυτικής εισόδου, ο αριστερός κλάδος έχει συνολικό μήκος 1.877 m ενώ ο δεξιός 1.605 m. Επίσης κατασκευάστηκαν τέσσερεις σήραγγες διαφυγής πεζών, δύο σήραγγες διαφυγής οχημάτων και θέσεις λωρίδας στάθμευσης ανάγκης. Οι εργασίες διαμόρφωσης των οδών πρόσβασης που οδηγούν στους χώρους κατάληψης της σήραγγας ξεκίνησαν τον Φεβρουάριο του 2009. Ακολούθησαν οι εργασίες διαμόρφωσης των στομίων των σηράγγων και στις αρχές του Απριλίου του 2009 πραγματοποιήθηκε η έναρξη της υπόγειας εκσκαφής. Η προσωρινή υποστήριξη αποτελείται από χαλύβδινα πλαίσια (HEB και Lattice Girder), αγκύρια πλήρους πάκτωσης και εκτοξευόμενο σκυρόδεμα (shotcrete), όπου απαιτείται, αναλόγως των γεωτεχνικών συνθηκών, κατασκευάζεται και προσωρινό ανάστροφο τόξο (προσωρινό invert). Σε ορισμένες περιπτώσεις και ιδιαίτερα στα πρώτα μέτρα διάνοιξης από τα στόμια εισόδου και εξόδου των σηράγγων, κρίθηκε απαραίτητη η προ-υποστήριξη του μετώπου εκσκαφής με αγκύρια και δοκούς προπορείας. Για την αντιστήριξη των ανάντη πρανών των στομίων κατασκευάστηκαν πασσαλότοιχοι με κεφαλόδεσμο και στους δύο κλάδους. 26

Πριν την έναρξη της εκσκαφής κατασκευάστηκε για προστατευτικούς λόγους ένα χαλύβδινο προπλαίσιο με μήκος 6,5 m σε κάθε κλάδο. *Ο όρος shotcrete περιγράφει το προκατασκευασμένο σκυρόδεμα, το οποίο μεταφέρεται σε υγρή μορφή και εκτοξεύεται με τη χρήση ειδικών μηχανημάτων. Αντίθετα ο όρος gunite, περιγράφει μιας μορφής εκτοξευόμενου σκυροδέματος, όπου εκτοξεύεται νερό και τα υλικά του σκυροδέματος και το μίγμα συντίθεται στον αέρα, μέσα στο χρονικό διάστημα από την εκτόξευση ώσπου να εγκατασταθεί εκεί όπου προορίζεται. Έτσι, στη χώρα μας χρησιμοποιούμε κατεξοχήν shotcrete, όμως κακώς αναφέρεται σε πολλές περιπτώσεις ως gunite. Σχήμα 4.1 Κατασκευή των δοκών προπορείας Ομπρέλα 27

Σχήμα 4.2 Εκσκαφή Μετώπου. 28

Σχήμα 4.3 Κατασκευή Αγκυρώσεων στο μέτωπο. 29

Κεφάλαιο 5 ο - Γεωτεχνική Προσέγγιση των Μαργαϊκών Σχηματισμών 5.1 Εισαγωγή Η σήραγγα του Πλατάνου φιλοξενείται κατά βάση σε πλειο πλειστοκαινικά ιζήματα και νεογενείς σχηματισμούς. Το μεγαλύτερο τμήμα της διανοίχθηκε μέσα σε μαργαϊκούς σχηματισμούς, ενώ σε πολλά σημεία αντιμετωπίστηκαν ενστρώσεις άμμων και χαλίκων και ασύνδετα κροκαλοπαγή. Τα υλικά αυτά και ιδιαιτέρως οι μαργαϊκές αποθέσεις, χαρακτηρίζονται από τεχνικής άποψης στην ειδική κατηγορία Μαλακών Βράχων Σκληρών Εδαφών (Soft Rocks Hard Soils). 5.2 Αναφορά στη κατηγορία «Μαλακοί Βράχοι Σκληρά Εδάφη» Η μεταβατική ζώνη ανάμεσα στα εδάφη και τους βράχους και η συμπεριφορά των σχηματισμών που εντάσσονται σε αυτήν, έχουν τις τελευταίες δεκαετίες αποτελέσει αντικείμενο έρευνας και μελέτης σε παγκόσμια κλίμακα, λόγω της αυξανόμενης ανάγκης κατασκευής έργων, ιδιαίτερα έργων μεγάλης κλίμακας σε τέτοιους σχηματισμούς. Ο όρος που έχει επικρατήσει σήμερα για την ονομασία των σχηματισμών που ανήκουν στη μεταβατική ζώνη είναι "σκληρά εδάφη - μαλακοί βράχοι", ο οποίος ουσιαστικά περιγράφει τη θέση της μεταβατικής αυτής ζώνης στην κλίμακα αντοχής των γεωλογικών σχηματισμών. Τα υλικά αυτά παρουσιάζουν προβληματική και δύσκολα προβλέψιμη συμπεριφορά λιγότερο στις θεμελιώσεις, περισσότερο όμως στις μεγάλες και βαθιές εκσκαφές. Διατέμνονται από ασυνέχειες που συχνά συνδέονται με ολισθήσεις, τα πιο αργιλικά μέλη μπορεί να παρουσιάζουν προβλήματα διογκώσεων συρρικνώσεων. 30

Κεφάλαιο 6 0 - Εργαστηριακή Έρευνα των Μαργαϊκών Σχηματισμών στη Σήραγγα του Πλατάνου- Εργαστηριακές Δοκιμές προσδιορισμού των Φυσικών Ιδιοτήτων και του Δείκτη Χαλάρωσης 6.1 Εισαγωγή Κατά την εκπόνηση της παρούσας πτυχιακής εργασίας, πραγματοποιήθηκαν συνολικά δώδεκα (12) δειγματοληψίες από τους σχηματισμούς της δεύτερης φάσης (Β φάσης) διάνοιξης της οδικής σήραγγας του Πλατάνου Αχαΐας. Τα δείγματα, συλλέχθηκαν από τους μαργαϊκούς σχηματισμούς στους οποίους φιλοξενείται η σήραγγα και υποβλήθηκαν σε πλήθος εργαστηριακών δοκιμών για τον προσδιορισμό των φυσικών και μηχανικών τους ιδιοτήτων. Οι δειγματοληψίες, έλαβαν χώρα σε συγκεκριμένες χιλιομετρικές θέσεις και πιο ειδικά, από τη Χ.Θ. 68 + 204 έως τη Χ.Θ. 68 + 396.Στο κεφάλαιο αυτό, θα παρουσιαστούν τα αποτελέσματα των εργαστηριακών δοκιμών και οι συσχετίσεις τους, για αυτά τα 192 m της Β Φάσης της Σήραγγας του Πλατάνου. Πίνακας 6.1 Παρουσιάζονται ο αριθμός του κάθε δείγματος και η Χ.Θ. από την οποία πραγματοποιήθηκε η δειγματοληψία. ΔΕΙΓΜΑ Χ.Θ. 1 68+204 2 68+216 3 68+228 4 68+256 5 68+300 6 68+312 7 68+326 8 68+339 9 68+352 10 68+367 11 68+379 12 68+396 31

6.2 Διαμόρφωση δειγμάτων 6.2.1Γενικά Ο γεωλογικός σχηματισμός στον οποίο εστιάστηκε η εργαστηριακή έρευνα ήταν στο σχηματισμό της μάργας (αργιλικοί ημιβράχοι),όπου πρόκειται για λιμνοθαλάσσια μεταλπικά ιζήματα του νεογενούς. Η δειγματοληψία έγινε μέσα στη σήραγγα του Πλατάνου και συγκεκριμένα στον κατώτερο ορίζοντα των Νεογενών στο σχηματισμό των μαργολίθων ιλυολίθων, οι οποίοι παρουσιάζουν συμπεριφορά σκληρών εδαφών μαλακών βράχων, όπως αναλύθηκε και παραπάνω και φιλοξενούν το μεγαλύτερο τμήμα της σήραγγας. Η δειγματοληψία έγινε με αποκόλληση τεμαχίων (blocks) διαστάσεων τουλάχιστον 30x30x30cm. Τρόπος δειγματοληψίας: Σε κάθε θέση (μέτωπο εκσκαφής) κατά την εκσκαφή από τα εκσκαπτικά μηχανήματα, γινόταν μια πρώτη διαλογή δειγμάτων. Τα δείγματα ήταν απαλλαγμένα ασυνεχειών ή ρωγματώσεων και αφού γινόταν μία πρώτη διαμόρφωσή τους σε διαστάσεις 30Χ30Χ30 cm, τυλίγονταν με πλαστική μεμβράνη και μεταφέρονταν στο εργαστήριο, ώστε να μη χάσουν την υγρασία τους. Επίσης κατά την φάση της κατασκευής του έργου, γινόταν καθημερινή γεωλογική χαρτογράφηση του μετώπου από τον γεωλόγο της κατασκευαστικής εταιρείας. 6.2.2 Διαμόρφωση Δειγμάτων Μετά τη μεταφορά των δειγμάτων στο εργαστήριο τα ίδια διαμορφώθηκαν για τις δοκιμές φυσικής υγρασίας και του φαινόμενου βάρους, άμεσα, για να μην χαθεί μεγάλο ποσοστό της υγρασίας τους. Στην συνέχεια τα δείγματα οδηγήθηκαν στο φούρνο για αποξήρανση έτσι ώστε να πραγματοποιηθούν και οι υπόλοιπες εργαστηριακές δοκιμές (προσδιορισμός των ορίων συνεκτικότητας καθώς και των ειδικού βάρους κοκκομετρικής ανάλυσης με κόσκινο, με αραιόμετρο (μέθοδος Stoke s) και προετοιμασία των δειγμάτων για το δείκτη χαλάρωσης. 32

6.3 Εργαστηριακές Δοκιμές 6.3.1 Δοκιμές Αναγνώρισης- Γενικά Στα δείγματα έγιναν δοκιμές προσδιορισμού των φυσικών παραμέτρων και συγκεκριμένα έγιναν οι παρακάτω δοκιμές : δοκιμές φυσικής υγρασίας, προσδιορισμός των ορίων συνεκτικότητας (όρια Atterberg), προσδιορισμός του ειδικού βάρους υλικού λεπτότερου υλικού των 2mm, κοκκομετρική ανάλυση με κόσκινα αλλά και με αραιόμετρο(μέθοδος Stoke s), προσδιορισμός φαινόμενου βάρους συνεκτικών υλικών. Επίσης έγιναν και δοκιμές προσδιορισμού των μηχανικών παραμέτρων: προσδιορισμός του δείκτη χαλάρωσης πετρώματος σε όλα τα δείγματα και ο προσδιορισμός της αντοχής σε τριαξονική θλίψη. Προσδιορισμός Περιεχόμενης Υγρασίας Για να προσδιορισθεί η περιεχόμενη υγρασία, διαμορφώνεται δείγμα το οποίο ζυγίζεται. Το δείγμα ύστερα ξηραίνεται σε φούρνο, με σταθερή θερμοκρασία 104 C. Μετά την απομάκρυνση του από το φούρνο, ζυγίζεται ξανά. Η υγρασία της εδαφικής μάζας καθορίζεται ως ο λόγος (εκφρασμένος επί τοις εκατό) του βάρους του νερού προς το βάρος των ξηρών κόκκων του εδάφους. Η διαδικασία πραγματοποιήθηκε συνολικά τρεις φορές για κάθε δειγματοληψία και υπολογίστηκε ο μέσος όρος. Προσδιορισμό Φαινόμενου Βάρους Το δείγμα ζυγίζεται και υπολογίζεται ο όγκος του ως εξής: επικαλύπτεται με ένα λεπτό στρώμα λειωμένης παραφίνης, που καλύπτει όλη την επιφάνειά του. Όταν η παραφίνη στερεοποιηθεί το παραφινωμένο δείγμα ζυγίζεται και πάλι. Τοποθετείται στο ζυγό, δοχείο με νερό και ο ζυγός μηδενίζεται. Στη συνέχεια το παραφινωμένο δείγμα αναρτάται, βυθίζεται στο νερό και η ένδειξη του ζυγού καταγράφεται. Από την ένδειξη του ζυγού γνωρίζουμε το βάρος του νερού που εκτόπισε το παραφινωμένο δείγμα κατά τη βύθισή του μέσα σ αυτό. Συνεπώς, καθώς η 33

πυκνότητα του νερού είναι ίση με 1 gr/cm3, υπολογίζεται ο όγκος του παραφινωμένου δείγματος, δεδομένου ότι ισούται με τον όγκο του/ νερού που εκτοπίστηκε. Από την διαφορά, των βαρών του δείγματος πριν και μετά την παραφίνωση και από το ειδικό βάρος της παραφίνης (0,89 gr/cm3) υπολογίζεται ο όγκος της παραφίνης που καλύπτει το δείγμα. Η διαφορά των δύο όγκων δίνει τον όγκο του ακανόνιστου δείγματος. Η διαίρεση του βάρους του δείγματος με τον όγκο του, παρέχει την τιμή του φαινόμενου βάρους Αποτελέσματα Δοκιμών Αναγνώρισης Τ αποτελέσματα των δοκιμών αναγνώρισης αποτυπώνονται στο παρακάτω πίνακα. Πίνακας 6.3.1 Συγκεντρωτικός Πίνακας αποτελεσμάτων των Δοκιμών Αναγνώρισης. Δείγμα Υγρασία(w) Φαινόμενο Βάρος (γb) Βαθμός Κορεσμού (S) Λόγος Κενών (e) Πορώδες (n) 1 9.62 21.97 25.20 0.27 21.02 2 11.19 21.78 29.65 0.48 32.58 3 11.64 18.25 31.43 0.87 46.53 4 10.25 22.96 27.68 0.32 24.43 5 11.55 29.69 31.19 0.14 12.28 6 10.68 18.05 28.84 0.75 42.76 7 10.74 21.09 29.00 0.50 33.46 8 7.42 19.31 20.03 0.18 15.25 9 9.43 21.58 25.46 0.30 23.36 10 9.19 14.62 26.43 0.99 49.83 11 10.18 16.09 27.49 0.88 46.70 12 10.61 16.87 28.65 0.86 46.17 Περιεχόμενη υγρασία w % = (Ww / Ws) *100 (ASTM D2216), Βαθμός κορεσμού S % = Vw / Vv,, Φαινόμενο βάρος συνεκτικών υλικών Yb (AASHTO T 147) σε KN / m3, Λόγος κενών e = Vv / Vs, επίσης e = n / (1-n), Πορώδες n % = (Vv / Vt) * 100 34

Η τιμή της περιεχόμενης υγρασίας ποικίλει μεταξύ του 7.42 % έως 11.64 %. Η διακύμανση αυτή αποδίδεται στην ύπαρξη σε ορισμένα δείγματα μεγαλύτερου ποσοστού πολύ λεπτόκοκκου (αργιλικού) υλικού που συγκρατεί υγρασία. Το φαινόμενο βάρος παρουσιάζει διακύμανση από 14,62 έως 29,69 ΚΝ/m 3. Οι διαφοροποιήσεις αυτές στα αποτελέσματα, πιθανότατα οφείλονται στην διαφορετική υγρασία που έχει κάθε δείγμα καθώς και στην υψηλή παρουσία αυξημένων αδρομερών υλικών σε ορισμένα από τα δείγματα. 6.3.2 Δοκιμές Ταξινόμισης Στις δοκιμές ταξινόμησης των εδαφών, περιλαμβάνονται η κοκκομετρική διαβάθμιση και οι δείκτες συνεκτικότητας, ενώ παράλληλα υπολογίστηκαν οι δείκτες, ομοιομορφίας, υδαρότητας, συνεκτικότητας καθώς και η ενεργότητα. Όρια και Δείκτες Συνεκτικότητας ( Όρια Atterberg) Παρακάτω περιγράφονται, οι εργαστηριακές διαδικασίες που ακολουθήθηκαν για τον προσδιορισμό των ορίων συνεκτικότητας, του ορίου υδαρότητας και του ορίου πλαστικότητας. Ο δείκτης πλαστικότητας, ο δείκτης υδαρότητας, ο δείκτης συνεκτικότητας και η ενεργότητα προσδιορίστηκαν υπολογιστικά. Προσδιορισμός Ορίων Υδαρότητας με τη συσκευή CASAGRANDE Η συσκευή που χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό του ορίου υδαρότητας (συσκευή Casagrande) δίνεται στα παρακάτω διαγράμματα. Για την εκτέλεση της δοκιμής λαμβάνεται διαταραγμένο δείγμα βάρους 100gr περίπου έπειτα από καλή ανάμειξη, από το κλάσμα του υλικού που διέρχεται από το κόσκινο Νο40 (0.425mm) 35

και έχει ξεραθεί στον αέρα ή σε κλίβανο στους 60 ο C. Τοποθετείται στη συνέχεια σε κάψα και προστίθεται σταδιακά αποσταγμένο νερό. Ανακατεύεται πολύ καλά έτσι ώστε να προκύψει μία εδαφική παχύρευστη μάζα. Η κάψα με την εδαφική μάζα τοποθετείται στον υγραντήρα 30min τουλάχιστον για ωρίμανση. Κατόπιν λαμβάνεται μέρος της εδαφικής μάζας και γεμίζεται το κύπελλο της συσκευής, μετά δε την επιπέδωση, το μέγιστο πάχος του πλακούντα που διαμορφώθηκε πρέπει να είναι 1cm. Ο πλακούντας διαιρείται με σταθερή διαδρομή του οργάνου χάραξης κατά μήκος της διαμέτρου που διέρχεται από το μέσο του στηρίγματος του κυπέλλου έτσι ώστε να σχηματιστεί καθαρή και απότομη χαραγή κατάλληλων διαστάσεων. Με ειδικό μηχανισμό υψώνεται και αφήνεται το κύπελλο να πέσει με χτύπο από ύψος 1cm. Σαν όριο υδαρότητας, ορίζεται το ποσοστό της περιεχόμενης υγρασίας που απαιτείται για να κλείσει η χαραγή στο μέσο του πυθμένα της κατά 12.7mm μετά από 25 κτύπους. Εκτελούμε τουλάχιστον 3 δοκιμές στο ίδιο δείγμα με διαφορετικές περιεκτικότητες σε υγρασία, με αποδεκτό αριθμό κτύπων από 15 έως 35 (συγκεκριμένα στις περιοχές: 25-35, 20-30, 15-25), δεδομένου ότι με την παραπάνω διαδικασία είναι δύσκολο στους 25 κτύπους να κλείσει η χαραγή κατά 12.7mm στον πυθμένα διότι δεν μπορεί να προσδιοριστεί επακριβώς η υγρασία. Το ποσοστό περιεχόμενης υγρασίας και ο αντίστοιχος αριθμός κτύπων απεικονίζονται σε ημιλογαριθμικό διάγραμμα, με τα ποσοστά υγρασίας σε γραμμική κλίμακα (τετμημένη) και τον αριθμό των κτύπων στην ημιλογαριθμική. Τα σημεία που προκύπτουν βρίσκονται κατά μεγάλη προσέγγιση πάνω σε ευθεία γραμμή, η οποία ονομάζεται καμπύλη ροής. Η υγρασία που αντιστοιχεί στους 25 κτύπους μέσω της καμπύλης ροής αποτελεί το όριο υδαρότητας. Εμείς στην προκειμένη περίπτωση εφαρμόσαμε η μέθοδο του ενός σημείου (ASTM D 4318) (δοκιμές ρουτίνας), όπου εκτελείται μία μόνο δοκιμή με αποδεκτό αριθμό κτύπων από 20 έως 30, ενώ το όριο υδαρότητας υπολογίζεται από την παρακάτω εμπειρική σχέση: 36

N 25 LL WN 0.121 όπου: W N : περιεχόμενη εργασία (%) N : αριθμός κτύπων Εικόνα: Συσκευή ορίου υδαρότητας (από WF) 37

Προσδιορισμός Ορίου Πλαστικότητας Για τον προσδιορισμό του ορίου πλαστικότητας PL ή W p, λαμβάνεται ποσότητα εδάφους 20gr περίπου από το ίδιο όπως παραπάνω υλικό (αεροξηραμένο), τοποθετείται μέσα σε κάψα από πορσελάνη και αναμιγνύεται καλά με αποσταγμένο νερό μέχρι που η μάζα του καταστεί πλαστική ώστε να μορφώνεται εύκολα. Το δείγμα παραμένει σε υγραντήρα για ωρίμανση τουλάχιστον 30min, ενώ για τη δοκιμή λαμβάνεται ένα μέρος του δείγματος βάρους 8gr περίπου. Στη συνέχεια το δείγμα συμπιέζεται και μορφώνεται σε μάζα ελλειψοειδούς σχήματος η οποία κυλινδρώνεται μεταξύ των δακτύλων και μιας σμυριδωμένης γυάλινης πλάκας ή χαρτιού που βρίσκεται πάνω σε ομαλή οριζόντια επιφάνεια, με την απαιτούμενη πίεση ώστε να σχηματίσει ραβδίσκο ομοιόμορφης διαμέτρου σε όλο το μήκος του. Όταν η διάμετρος του ραβδίσκου γίνει περίπου 3mm χωρίς να ρωγματώνεται, θραύεται σε έξι με οκτώ τεμάχια τα οποία συμπιέζονται πάλι μεταξύ των δακτύλων σε ομοιόμορφη μάζα, χονδρικά ελλειψοειδούς σχήματος και επαναλαμβάνεται η κυλίνδρωση σε ραβδίσκο διαμέτρου 3mm. Η διαδικασία αυτή συνεχίζεται μέχρις ότου ο ραβδίσκος αρχίζει να ρωγματώνεται όταν η διάμετρός του είναι ίση με 3mm. Στο εδαφικό υλικό που αρχίζει να ρωγματώνεται μετριέται η υγρασία του. Η δοκιμή επαναλαμβάνεται άλλες δύο φορές με συνεχή μείωση της περιεχόμενης υγρασίας. Ο μέσος όρος των τριών δοκιμών, αποτελεί το όριο πλαστικότητας του υλικού. Η ρωγμάτωση εμφανίζεται διαφορετικά στους διάφορους τύπους εδαφών. Στα εδάφη με υψηλή περιεκτικότητα σε άργιλο απαιτείται μεγαλύτερη πίεση για την κυλίνδρωση του ραβδίσκου. Στα εδάφη χαμηλής πλαστικότητας είναι επιτρεπτό να μειωθεί η ολική παραμόρφωση, προσδίδοντας στην ελλειψοειδούς σχήματος μάζα αρχική διάμετρο πλησιέστερη προς την τελικά απαιτούμενη των 3mm. 38

Αποτελέσματα Δοκιμών ορίων Atterberg Από τη δοκιμή προσδιορισμού του ορίου πλαστικότητας προκύπτει ότι το Όριο Υδαρότητας (LL) κυμάνθηκε από 16.22 έως 25.62 %, ενώ το Όριο Πλαστικότητας (PL) κυμάνθηκε από 10.86 έως 19.22 %. Πίνακας 6.3.2.1 Συγκεντρωτικός πίνακας αποτελεσμάτων των δοκιμών υπολογισμού των ορίων Atterberg. Αφορά τα αποτελέσματα των εργαστηριακών δοκιμών για τον προσδιορισμό του ορίου υδαρότητας, του δείκτη υδαρότητας, του δείκτη συνεκτικότητας και της ενεργότητας Δείγμα LL PL PI LI Ic (A) 1 20.02 18.13 1.89-4.50 5.50 0.07 2 25.62 18.52 7.10-1.03 2.03 0.47 3 20.42 18.06 2.36-2.72 3.72 0.09 4 19.13 16.18 2.95-2.01 3.01 0.20 5 17.78 16.42 1.36-3.58 4.58 0.04 6 15.27 11.90 3.37-0.36 1.36 0.14 7 16.37 10.86 5.51-0.02 1.02 0.24 8 16.22 12.50 3.72-1.37 2.37 0.15 9 16.85 11.08 5.77-0.29 1.29 0.17 10 17.11 16.02 1.09-5.72 6.72 0.04 11 17.61 14.15 3.46-1.15 2.15 0.13 12 22.54 19.22 3.32-2.59 3.59 0.12 Προσδιορισμός ορίων υδαρότητας με την συσκευή CASAGRANDE (AASHTO T89/60 - ASTM D 4318-83) και ορίων πλαστικότητας (AASHTO T90/61-ASTM D 4318-83) όπου: LL (όριο υδαρότητας), ΡL (όριο πλαστικότητας), ΡΙ (δείκτης πλαστικότητας) = LL PL, Δείκτης Υδαρότητας LI= (w -PL)/ PI, Δείκτης συνεκτικότητας Ic = (LL-w) /PI, Ενεργότητα (Α) = PI / % αργιλικό κλάσμα (< 0.002 mm). 39

Από τη δοκιμή προσδιορισμού του ορίου πλαστικότητας προκύπτει ότι το Όριο Υδαρότητας (LL) κυμάνθηκε από 16.22 έως 25.62 %, ενώ το Όριο Πλαστικότητας (PL) κυμάνθηκε από 10.86 έως 19.22 %. Από τα αποτελέσματα του Δείκτη Πλαστικότητας (PI) προκύπτει ένα μεγάλο εύρος τιμών (κυμαίνεται από 1.09 έως 7.10), που οφείλεται στο γεγονός ότι η τεφρή μάργα που μελετάται δεν είναι «καθαρή» δηλαδή περιέχει και κάποιες προσμίξεις (χάλικες κ.α.). Τα εδάφη χαρακτηρίζονται χαμηλής πλαστικότητας (1 < PI < 7) με εξαίρεση το δείγμα 2 που εντάσσεται στην κατηγορία των εδαφών μέσης πλαστικότητας (7 < P I< 17). Από τον υπολογισμό του Δείκτη Υδαρότητας (LI) όπου σε όλα τα δείγματα ισχύει LI<0, συμπεραίνεται πως τα εδάφη ανήκουν σε ημιστερεή και στερεή κατάσταση. Από τον υπολογισμό του Δείκτη Συνεκτικότητας (Ic) προκύπτει πως τα δείγματα χαρακτηρίζονται στο σύνολό τους ως σκληρά, καθώς παντού ισχύει Ic > 1. Με βάση την ενεργότητά τους όλα τα δείγματα χαρακτηρίζονται ανενεργά καθώς σε όλα ισχύει Α < 0,75. 40

Δείγμα Πίνακας 6.3.2.2 Χαρακτηρισμός των Δειγμάτων με βάση τ όρια Αtterberg και περιγραφή των δειγμάτων. Χαρακτηρισμός με Βάση τα όρια Atterberg Περιγραφή Δείγματος 1 ML- CL Τεφρή ιλυώδης ΑΡΓΙΛΟΣ, χαμηλής πλαστικότητας 2 ML Τεφρή ΙΛΥΣ, μέσης πλαστικότητας 3 ML Τεφρή ΙΛΥΣ, χαμηλής πλαστικότητας, με άργιλο 4 ML Τεφρή αμμώδης ΙΛΥΣ, χαμηλής πλαστικότητας 5 ML Τεφρή αμμώδης ΑΡΓΙΛΟΣ, χαμηλής πλαστικότητας, με άμμο 6 ML Τεφρή αμμώδης ΙΛΥΣ, χαμηλής πλαστικότητας, με άργιλο 7 ML- CL Τεφρή αμμώδης ΙΛΥΣ, χαμηλής πλαστικότητας, με άργιλο 8 ML Τεφρή αργιλώδης ΙΛΥΣ, χαμηλής πλαστικότητας, με λεπτόκοκκη έως μεσόκοκκη άμμο 9 ML- CL Τεφρή αργιλώδης ΙΛΥΣ, χαμηλής πλαστικότητας, με λεπτόκοκκη έως μεσόκοκκη άμμο 10 ML Τεφρή αργιλώδης ΙΛΥΣ, χαμηλής πλαστικότητας 11 ML Τεφρή αμμώδης ΙΛΥΣ, χαμηλής πλαστικότητας, με άργιλο 12 ML Τεφρή αργιλώδης ΙΛΥΣ, χαμηλής πλαστικότητας, με λεπτόκοκκη έως μεσόκοκκη άμμο 41

Σχήμα 6.3.2.3Συγκεντρωτικό Διάγραμμα Casagrande, όπου αποτυπώνεται η κατανομή των αποτελεσμάτων της δοκιμής, για το προσδιορισμό των ορίων Atterberg. Κοκκομετρική Διαβάθμιση Ο προσδιορισμός της κοκκομετρικής διαβάθμισης αποτελεί τη βάση για την εκτίμηση των φυσικών χαρακτηριστικών των εδαφικών σχηματισμών. Παρακάτω περιγράφονται συνοπτικά οι εργαστηριακές διαδικασίες που ακολουθήθηκαν για τον προσδιορισμό της κοκκομετρίας, τόσο για την κοκκομετρική ανάλυση με κόσκινα, όσο και για την κοκκομετρική ανάλυση με αραιόμετρο (μέθοδος Stoke s). Ο συντελεστής ομοιομορφίας, ο συντελεστής κυρτότητας και ο συντελεστής ετερομορφίας προσδιορίστηκαν υπολογιστικά. Κοκκομετρική Ανάλυση με τη χρήση κοσκίνων Για τον προσδιορισμό της κοκκομετρικής ανάλυσης με κόσκινα ακολουθήθηκε η εκτέλεση της ξηρής μεθόδου: Τα δείγματα ξηραίνονται σε φούρνο για 12 ως 24 ώρες στους 104οC και στη συνέχεια θραύονται τα συσσωματώματα πολύ προσεκτικά με γουδί. Το δείγμα ζυγίζεται για κοσκίνισμα και μετά το τέλος του κοσκινίσματος προσδιορίζεται το υλικό που συγκρατείται σε κάθε κόσκινο. 42

Κοκκομετρική Ανάλυση με τη χρήση αραιομέτρου (Μέθοδος Stoke s) Η μέθοδος αυτή βασίζεται στην αρχή της διασποράς και καθίζησης των εδαφικών κόκκων στο νερό με διαφορετικές ταχύτητες, που εξαρτώνται από το σχήμα, το μέγεθος και το βάρος τους. Για τις μετρήσεις αυτές χρησιμοποιείται αραιόμετρο. Η ανάλυση με το αραιόμετρο πραγματοποιείται με ογκομετρικό κύλινδρο των 1000 ml. Το δείγμα, αποτελείται από 50 gr ξηραμένου εδάφους διερχόμενου από το κόσκινο Νο10 (2 mm). Τρίβεται σε γουδί με γουδοχέρι καλυμμένο με ελαστικό. Κατόπιν παραμένει για 12 ώρες σε ποτήρι των 250ml καλυπτόμενο με 125 ml από διάλυμα πολυφωσφορικού νατρίου (Na 12 P 10 O 31 ). Έπειτα, το δείγμα μεταφέρεται με έκπλυση σε κύπελλο διασποράς και αναδεύεται σε μηχανικό αναδευτήρα για 1 λεπτό. Το εδαφικό αιώρημα μεταφέρεται στο σωλήνα των 1000 ml και προστίθεται απεσταγμένο νερό μέχρι τα 1000 ml. Τότε, ο ογκομετρικός κύλινδρος τοποθετείται σε υδατόλουτρο θερμοκρασίας 20οC. Όταν το εδαφικό αιώρημα αποκτήσει τη θερμοκρασία του υδατόλουτρου, εξάγεται ο κύλινδρος και το περιεχόμενό του αναταράσσεται για 1 mm (60 περίπου κινήσεις αναστροφής του κυλίνδρου). Σημειώνεται ο χρόνος περάτωσης της ανατάραξης, τοποθετείται ο ογκομετρικός σωλήνας σε υδατόλουτρο, βυθίζεται το αραιόμετρο στο αιώρημα και διαβάζονται οι ενδείξεις αυτού στο τέλος των 2 λεπτών ή και νωρίτερα. Οι μετέπειτα ενδείξεις λαμβάνονται κατά χρονικά διαστήματα 5, 15, 30, 60, 250, και 1440 λεπτών, από την έναρξη της κατακρήμνισης. Αμέσως μετά από κάθε ανάγνωση του αραιομέτρου μετριέται και σημειώνεται η θερμοκρασία του εδαφικού αιωρήματος, με τη χρήση υδραργυρικού θερμομέτρου. Στην περίπτωση που η θερμοκρασία είναι διαφορετική από 20οC τότε η ανάγνωση R του αραιομέτρου διορθώνεται ανάλογα με την θερμοκρασία, σύμφωνα με σχετικούς πίνακες. 43

Όταν το αραιόμετρο τοποθετείται στον κύλινδρο με το εδαφικό αιώρημα, σε χρόνο t από την αρχή της κατακρήμνισης, μετριέται η ποσότητα σε gr του εδάφους που βρίσκεται ακόμη σε αιώρηση, δηλαδή το διερχόμενο σε gr. Σημειώνεται πως κατά την διάρκεια λήψης των μετρήσεων το αραιόμετρο παραμένει μέσα στον ογκομετρικό σωλήνα προκειμένου οι μετρήσεις να λαμβάνονται άμεσα και έτσι να μην χάνεται καμία ένδειξη του αραιομέτρου. Με βάση τα αποτελέσματα της ανάλυσης με αραιόμετρο κατασκευάζεται η κοκκομετρική καμπύλη στο αντίστοιχο διάγραμμα και καλύπτει την περιοχή μέχρι 0.075mm (κόσκινο Νο 200) ενώ το υπόλοιπο συμπληρώνεται από την ανάλυση με τα κόσκινα. Σχήμα 6.3.2.4 Συγκεντρωτικό διάγραμμα ποσοστών άμμου ιλύος αργίλου. 44

Φαίνεται η επικράτηση του ποσοστού της ιλύος στα δείγματα έναντι στα ποσοστά άμμου και αργίλου. Η κοκκομετρική διαβάθμιση (σχήμα6.3.2.4) καταδεικνύει λεπτόκοκκους σχηματισμούς όπου υπερισχύει το κλάσμα της ιλύος με ποσοστά που κυμαίνονται από 31.11 % έως 62,31 % με μέσο όρο 51.48 %. Κατά συνέπεια τα υπό μελέτη δείγματα, στο σύνολό τους, χαρακτηρίζονται από ομοιομορφία. 45

6.3.3 Προσδιορισμός του Δείκτη Χαλάρωσης ( Slake Durability Idenx I d(x) ) Με τη δοκιμή αυτή εκτιμάται η ανθεκτικότητα του πετρώματος στις διεργασίες της γρήγορης αποσάθρωσης. Η μέθοδος περιλαμβάνει διαδοχικούς κύκλους ξήρανσης κι ύγρανσης των δειγμάτων, με την τοποθέτηση τους διαδοχικά σε φούρνο και μέσα σε περιστρεφόμενους μισοβυθισμένους σε νερό συρμάτινους μύλους, οι οποίοι περιλαμβάνονται στην ειδική συσκευή, η οποία έχει κατασκευαστεί για τη δοκιμή αυτή από τους FRANKLIN και CHANDRA (1972). Η δοκιμή χαλάρωσης συνίστανται κυρίως για αργιλικά μαργαϊκά πετρώματα (αργιλόλιθους, μαργαόλιθους, ιλυόλιθους κ.λ.π), όπως αυτά, τα οποία εξετάζουμε στη συγκεκριμένη εργασία. Ωστόσο, συγκεκριμένη μέθοδος, μπορεί περιστασιακά να εφαρμοστεί και σε βραχώδη υλικά, τα οποία παρουσιάζουν εμφανή αποσάθρωση. Εκτέλεση Δοκιμής : Κατά τη μέθοδο αυτή διαμορφώνονται δέκα (10) δείγματα του πετρώματος σε σφαιρικό σχήμα, του οποίου το καθένα έχει μάζα μεταξύ 40-60 gr και συνολική μάζα 450 550 gr. Τα δείγματα αυτά,τοποθετούνται σε φούρνο θερμοκρασίας 105 ± 5 ο C για 2-6 ώρες. Στη συνέχεια, τοποθετούνται στο συρμάτινο μύλο της ειδικής συσκευής του οποίου το βάρος είναι D( μόνο του συρμάτινου μύλου), ζυγίζονται και σημειώνεται το αρχικό βάρος (Α), τ οποίο είναι το βάρος του δείγματος μαζί με το βάρος του συρμάτινου μύλου. Τοποθετείται ο μύλος που περιέχει το δείγμα στη συσκευή, παράλληλα νερό θερμοκρασίας 20 ο C μέχρι το σημάδι της στάθμης στο δοχείο της συσκευής. Ο μύλος αυτός περιστρέφεται για 10 min με ταχύτητα 20 rpm, ενώ τα θραύσματα του δείγματος μικρότερα των 2 mm απομακρύνονται δια μέσου των κοσκίνων. 46

Έπειτα, το δείγμα αυτό τοποθετείται σε φούρνο με θερμοκρασία 105 ± 5 ο C, για 24 ώρες, μετά ζυγίζεται και λαμβάνεται έτσι το τελικό βάρος Β( βάρος μύλου + βάρος εναπομείναντος δείγματος) Οι εργασίες, οι οποίες αναφέρθηκαν στη τρίτη και τέταρτη παράγραφο, επαναλαμβάνονται και καταγράφεται το βάρος C (βάρος μύλου + εναπομείναντος δείγματος). Ο δείκτης χαλάρωσης I d(x), ο οποίος αναφέρεται στο δεύτερο κύκλο δοκιμής, υπολογίζεται ως ο λόγος των τελικών προς τα αρχικά ξηρά βάρη του δείγματος κι εκφράζεται (%) και δίνεται από τη σχέση 100 (%) Για τη ταξινόμηση του πετρώματος με βάση την ανθεκτικότητα του, χρησιμοποιείται ο δείκτης χαλάρωσης του δεύτερου κύκλου της δοκιμής χαλάρωσης Ι d(2). Στη περίπτωση όπου ο δείκτης χαλάρωσης Ι d(2) είναι μικρός (0 10%), χρησιμοποιείται ο δείκτης, όπου αναφέρεται στο πρώτο κύκλο δοκιμής (I d(1) ), ο οποίος δίνεται από την αντίστοιχη σχέση: 100 (%) Για τα πετρώματα, τα οποία παρουσιάζουν χαμηλές ανθεκτικότητες, ο δείκτης χαλάρωσης θα πρέπει να συνδυάζεται με δοκιμές ταξινόμησης εδαφών (κοκκομέτρηση και πλαστικότητα). Το δείγμα που υποβάλλεται στις δοκιμές αυτές είναι αυτό, το οποίο συγκεντρώνεται στο δοχείο συσκευής μετά τη φθορά. Η ταξινόμηση στην περίπτωση αυτή, γίνεται με βάση το δείκτη χαλάρωσης Ι d 2 και το δείκτη πλαστικότητας PI. 47

Πίνακας 6.3.3.1 Αποτελέσματα Δοκιμών Χαλάρωσης και τα δείγματα, τα οποία υποβλήθησαν στη δοκιμή αυτή. ΔΕΙΓΜΑ Ι d1 I d2 I d3 I d4 I d5 1 88.58 73.06 59.60 47.83 37.38 3 78.09 57.37 41.88 30.68 20.96 4 66.69 44.62 27.41 16.93 10.89 6 79.79 60.13 44.18 32.33 22.85 8 74.56 56.43 39.73 27.99 18.91 10 76.93 54.36 34.56 23.17 14.81 11 69.680 45.53 29.40 18.85 10.87 Με βάση την τιμή Id2, τα δείγματα ταξινομούνται με βάση την ανθεκτικότητά τους στη χαλάρωση (Gamble, 1971). Σχήμα 6.3.3.2 Ταξινόμηση ακέραιου πετρώματος με βάση τις τιμές Id2 και PI Από το σχήμα 6.3.3.2, παρατηρείται μια ομοιομορφία, με τα δείγματα να ταξινομούνται στην κατηγορία της χαμηλής έως μέτριας ανθεκτικότητας και χαμηλής πλαστικότητας. Διαπιστώνεται, πως τα υπό μελέτη ιζήματα στο σύνολό τους, υποκείμενα στις κλιματικές μεταβολές ύγρανσης ξήρανσης, παρουσιάζουν χαμηλή ανθεκτικότητα που δε διαφέρει 48

σημαντικά στο σύνολό των χιλιομετρικών θέσεων που εξετάστηκαν. Οι τιμές πλαστικότητας επίσης δεν παρουσιάζουν μεγάλη διακύμανση, καθώς διαγραμματικά τοποθετούνται σε χαμηλού βαθμού πλαστικότητα. Κατά συνέπεια, με δεδομένες τις χαμηλές τιμές που χαρακτηρίζουν το υλικό, είναι λογικό να αναμένονται βραχυχρόνιες μεταβολές που πρέπει να ληφθούν υπόψη, καθώς ενδέχεται να εκδηλωθούν ήδη από τις πρώτες φάσεις λειτουργίας του έργου. Για την παρατήρηση της διαφοροποίησης του δείκτη χαλάρωσης ανάλογα με την περιεκτικότητα του υλικού σε πιο χονδρόκοκκα και πιο λεπτόκοκκα κλάσματα, κατασκευάστηκαν δύο διαγράμματα, ένα διάγραμμα συσχέτισης του δείκτη χαλάρωσης Id2 με το ποσοστό % της άμμου που παρουσιάζεται στο σχήμα 6.3.3.3 και ένα διάγραμμα συσχέτισης του δείκτη χαλάρωσης Id2 με το ποσοστό % της αργίλου που παρουσιάζεται στο σχήμα 6.3.3.4. Σχήμα 6.3.3.3Συσχέτιση του Δείκτη Χαλάρωσης Ι d2 με τ αντίστοιχο ποσοστό της Αργίλου, για κάθε δείγμα. 49

Σχήμα 6.3.3.4. Συσχέτιση του Δείκτη Χαλάρωσης I d2 με τ αντίστοιχο ποσοστό της Άμμου, για κάθε δείγμα. Στα διαγράμματα συσχετίσεων, παρατηρείται μία αρνητική συσχέτιση του δείκτη χαλάρωσης και του ποσοστού της άμμου ενώ αντίθετα θετική συσχέτιση παρατηρείται μεταξύ του δείκτη χαλάρωσης και του ποσοστού της αργίλου. Εξάγεται το συμπέρασμα ότι όσο αυξάνεται το ποσοστό των χονδρόκοκκων κλασμάτων τόσο ο σχηματισμός είναι πιο ευαποσάθρωτος. Εν αντιθέσει, όταν αυξάνεται το ποσοστό των λεπτόκοκκων κλασμάτων, ο σχηματισμός είναι πιο ανθεκτικός στην διαδικασία της αποσάθρωσης. Λόγω όμως του γεγονότος ότι οι δείκτες συσχέτισης παρουσιάζουν πολύ μικρές τιμές, συμπεραίνεται ότι ο δείκτης χαλάρωσης δεν εξαρτάται μόνο από τα ποσοστά των κλασμάτων που περιέχει το δείγμα αλλά και από άλλους παράγοντες όπως π.χ. το ποσοστό ανθρακικών αλάτων ή την ύπαρξη συσσωματωμάτων που επηρεάζουν τη δομή των υλικών και συνεπώς τις φυσικές και μηχανικές ιδιότητες. 50

Σχήμα 6.3.3.5. Διαμόρφωση Δειγμάτων για το Προσδιορισμό του Δείκτη Χαλάρωσης. Σχήμα 6.3.3.6. Διαμόρφωση Δειγμάτων για το Προσδιορισμό του Δείκτη Χαλάρωσης 51

Σχήμα 6.3.3.7 Μηχάνημα Πραγματοποίησης των Δοκιμών για το Προσδιορισμό του Δείκτη Χαλάρωσης. 52

Κεφάλαιο 7 ο Συμπεράσματα Στο νομό Αχαΐας, στο 155ο χιλιόμετρο της Νέας Εθνικής Οδού Αθηνών Πατρών, στο χωριό Πλάτανος, κατασκευαστικέ δίδυμη οδική σήραγγα στα πλαίσια του νέου αυτοκινητοδρόμου «Ολυμπία Οδός». Η περιοχή μελέτης απαρτίζει ένα αμφιθεατρικό τοπίο με ανηφορική κλίση (Β Ν), όπου εμφανίζονται νεογενή ιζήματα, κυρίως μαργαϊκές αποθέσεις και κροκαλοπαγή. Τα σημαντικά ποτάμια μόνιμης απορροής είναι ο Κράθυς, πριν την ανατολική και ο Λαδοπόταμος, μετά την δυτική είσοδο της σήραγγας. Στο σημείο κατασκευής του έργου εντοπίζονται κάποια ρήγματα Δ Α και Β Ν διεύθυνσης, τα οποία όμως δεν αναμένεται να επηρεάσουν σημαντικά τη σήραγγα. Η περιοχή εντάσσεται στη σεισμική ζώνη ΙΙ, καθώς ο Κορινθιακός Κόλπος παρουσιάζει έντονη σεισμική δραστηριότητα. Τα κατολισθητικά φαινόμενα που πλήττουν τα Νεογενή Πλειστοκαινικά ιζήματα της περιοχής σχετίζονται άμεσα με τη λιθολογία, τις βροχοπτώσεις και τις σεισμοτεκτονικές δράσεις. Η μέση θερμοκρασία είναι 18 C. Το μικρότερο ύψος βροχής παρατηρείται τον Αύγουστο με ύψος βροχής λιγότερο από 10mm και το μεγαλύτερο το Νοέμβρη με 190mm. Η πορεία των ατμοσφαιρικών κατακρημνισμάτων στη διάρκεια του έτους είναι ακριβώς αντίθετη από αυτήν της θερμοκρασίας. Όσον αφορά τα τεχνικά χαρακτηριστικά της σήραγγας, ο αριστερός κλάδος έχει συνολικό μήκος 1.877 m ενώ ο δεξιός 1.605 m. Η διάμετρος της διατομής της είναι 14.00 m ενώ το ύψος της φτάνει τα 11.60 m. Τα γεωμετρικά στοιχεία είναι τα ίδια και για τους δύο κλάδους. Η κατασκευή της πραγματοποιείται με τη μέθοδο ΝΑΤΜ (New Austrian Tunneling Method) και η διάνοιξη πραγματοποιείται σε τρεις (3) φάσεις, τη φάση Α όπου διανοίγεται μια πρώτη μικρή διατομή, τη φάση Β, όπου η σήραγγα αποκτά της τελική της διατομή και τη φάση Γ (Invert) όπου σχηματίζεται ένα μικρό ανεστραμμένο αψιδωτό τόξο στη βάση της σήραγγας, ώστε να αυξηθούν οι τιμές των τάσεων που μπορεί να λάβει το υπόγειο αυτό έργο. Σε ειδικές περιπτώσεις κατασκευάζεται και προσωρινό Invert κατά τη διάνοιξη της Α φάσης. 53