ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝ ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΓΕΩΛΟΓΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ Υ ΡΟΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΚΕΦΑΛΑΙΑ ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ Ι ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΕΣ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΙΑΛΕΞΕΩΝ 8η ιάλεξη Γενικές Αρχές Γεωλογίας Υπογείων Έργων Α ΑΘΗΝΑ 2005
ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΥΠΟΓΕΙΩΝ ΕΡΓΩΝ Η ΓΕΩΛΟΓΙΚΗ ΕΡΕΥΝΑ ΣΤΗΝ ΜΕΛΕΤΗ ΣΗΡΑΓΓΩΝ ΕΙΣΑΓΩΓΗ Κατά την πορεία υλοποίησή ενός υπογείου έργου, η Γεωλογία εµπλέκεται τόσο κατά την φάση της διερεύνησης µελέτης, όσο και στη φάση της διάνοιξης, εκσκαφής και υποστήριξης. Τα συµπεράσµατα που εξάγονται από την γεωλογική µελέτη, θεωρούνται απαραίτητα για τον άρτιο σχεδιασµό του τεχνικού έργου, και την έντεχνο και οικονοµική υλοποίησή του. ΚΥΡΙΕΣ Ι ΕΕΣ Οι αστοχίες από απουσία ή ελλιπή ή λανθασµένη γεωλογική µελέτη συνδέονται µε το τελικό κόστος και µε τις επακόλουθες καθυστερήσεις. Η µεγάλη εξάρτηση από την Γεωλογία, του κόστους και των χρονικών υπερβάσεων είναι προφανής, αφού οι σήραγγες και τα γενικότερα τα υπόγεια έργα είναι συνδεδεµένα µε το γεωλογικό υλικό και τις καταστάσεις του, περισσότερο από κάθε άλλο τεχνικό έργο. Στη µελέτη και κατασκευή σηράγγων ή σχετικών υπόγειων έργων, οι γεωλογικές µελέτες, εκτιµήσεις και προβλέψεις, παίζουν σηµαντικό ρόλο γιατί σε αυτές στηρίζεται ένας µεγάλος αριθµός τεχνικών αποφάσεων, σχετικά µε τη µέθοδο διάνοιξης, υποστήριξης και κλπ.
ΠΛΑΝΟ ΓΕΩΛΟΓΙΚΗΣ ΜΕΛΕΤΗΣ ΣΗΡΑΓΓΩΝ ΚΑΤΑ ΤΗ ΙΑΡΚΕΙΑ ΜΕΛΕΤΗΣ ΤΗΣ ΣΗΡΑΓΓΑΣ ΘΕΣΗ ΚΑΙ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΟΥ ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΕΥΡΥΤΕΡΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΚΑΤΑ ΜΗΚΟΣ ΤΗΣ ΣΗΡΑΓΓΑΣ ΕΞΕΤΑΣΗ Ι ΙΑΤΕΡΩΝ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΩΝ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΑΝΤΑΝΑΚΛΑΣΕΙΣ ΤΩΝ ΓΕΩΛΟΓΙΚΩΝ ΣΥΝΘΗΚΩΝ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΗΣ ΚΑΙ ΓΕΩΦΥΣΙΚΗΣ ΕΡΕΥΝΑΣ ΕΠΙΒΛΕΨΗ ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΩΝ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΩΝ ΕΡΓΑΣΙΩΝ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΩΝ ΕΡΓΑΣΙΩΝ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΚΥΡΙΕΣ Ι ΕΕΣ
ΘΕΣΗ ΚΑΙ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΟΥ Περιληπτική περιγραφή του τεχνικού έργου, είδοςσήραγγαςκαισκοπούπουθαεξυπηρετήσει Θέση και γεωµετρία της σήραγγας (µήκος, διατοµή καιβάθος), συνοδά τεχνικά έργα Τυπική διατοµή, Σήραγγα Τυµφρηστού Σκαρίφηµα απαιτούµενων έργων, Αχελώος
ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΕΥΡΥΤΕΡΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ Λεπτοµερής εξέταση, των στρωµατογραφικών, των λιθολογικών και τεκτονικών χαρακτήρων που συναντώνται στην ευρύτερη περιοχή του έργου. Θεώρηση της παλαιογεωγραφικής εξέλιξης και της σεισµικότητας της περιοχής Ιδιαίτερη προσοχή στους χαρακτήρες εκείνους που επιδρούν στην συµπεριφορά του τεχνικού έργου, όπως: ιεύθυνση τεκτονικών δοµών Επαναλήψεις ορογενέσων (πολλά ρήγµατα και διαρρήξεις) Ασυνέχεια στρωµατογραφικής ιστορίας (διάφοροι περίοδοι διαβρώσεων και εξαλλοιώσεων) Επεισόδια του Τεταρτογενούς και σύγχρονη εξέλιξη του ανάγλυφου
ΓΕΩΛΟΓΙΚΗ ΧΑΡΤΟΓΡΑΦΗΣΗ Με τη βοήθεια λεπτοµερούς γεωλογικής χαρτογραφήσεως γίνεται κατ αρχήν δυνατός ο προσδιορισµός: Των πετρωµάτων του υποβάθρου (σύσταση, δοµή, πιθανές θέσεις εξαλλοιωµένων ζωνών) Των υλικών επικαλύψεως (φύση και πιθανό πάχος) Της κατά µήκος γεωλογικής τοµής Με τη βοήθεια της στρωµατογραφικής, λιθολογικής και τεκτονικής µελέτης, καθώς και άλλων παρατηρήσεων, π.χ. θέση πηγών, αποτύπωση υδρολυπτικών έργων κ.α., γίνεται δυνατός: Ο εντοπισµός των υδροφόρων σχηµατισµών Ο προσδιορισµός της αναµενόµενης δυναµικότητας των υπογείων υδροφορέων Ο σχεδιασµός του υδρογεωλογικού προφίλ Κατασκευή κατά µήκος και πλάτος γεωλογικών τοµών, καθώς και υδρογεωλογικής τοµής Τελική γεωλογική τοµή, Αχελώος Τελική γεωλογική τοµή, σήραγγα Κρύµνου
ΕΞΕΤΑΣΗ Ι ΙΑΤΕΡΩΝ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΩΝ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΑΝΤΑΝΑΚΛΑΣΕΙΣ ΤΩΝ ΓΕΩΛΟΓΙΚΩΝ ΣΥΝΘΗΚΩΝ Χαλαρωµένο, ογκοτεµαχισµένο πέτρωµα, υπερεκσκαφές, καταπτώσεις, καθιζήσεις Εισροές υπόγειων νερών (υδρογεωλογικά προβλήµατα) Συνθλιβόµενα πετρώµατα Ζώνες χαµηλής αντοχής, υψηλής αποσάθρωσης, έντονης ρωγµάτωσης Φυσικά αέρια (εύφλεκτα και δηλητηριώδη) Εκλογή µεθόδων κατασκευής (πλήρης διατοµή, τµηµατική εκσκαφή, επένδυση) Επίδραση υπόγειων νερών Υπέρβαση Εξόρυξης Αντιµετώπιση υπόγειων νερών Υψηλές θερµοκρασίες Θερµοµεταλλικά νερά Συνθήκες υψηλής φόρτισης Σκληρά, υψηλής αντοχής σε απόξεση πετρώµατα Πετρώµατα µεταβλητής αντοχής και µίγµατα πετρωµάτων διαφορετικής αντοχής Πετρώµατα χαµηλής αντοχής Ρέοντα υλικά Αντλήσεις Εξάντληση υφιστάµενων υδροληπτικών έργων Στέρευση πηγών Φυσική ροή
ΣΤΑ ΙΑ ΈΡΕΥΝΑΣ Α. Απαρίθµηση προβληµάτων που έµειναν αναπάντητα κατά την γεωλογική µελέτη Β. Καθορισµός προγράµµατος ερευνητικών εργασιών Είδος και ποσότητες εργασιών Βάθος διερευνήσεως Καθορισµός θέσεων Απαραίτητες δειγµατοληψίες οκιµές µέσα στις γεωτρήσεις Καθορισµός προτεραιότητας Γ. Τεχνικές προδιαγραφές προτεινόµενων εργασιών και σύνταξη ενδεικτικού προϋπολογισµού Κόστος Κατασκευαστικό κόστος (προβλήµατα) Κόστος ερευνητικού προγράµµατος Βέλτιστη περιοχή Συσχέτιση του κόστους έρευνας και του κόστους κατασκευαστικών προβληµάτων Κalamaras, 1996
ΣΥΝΑΡΤΗΣΗ ΤΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΚΗΣ ΕΡΕΥΝΑΣ ΜΕΤΑΞΥ ΤΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΚΗΣ ΟΜΗΣ ΚΑΙ ΤΟΥ ΜΕΓΕΘΟΥΣ ΤΟΥ ΕΡΓΟΥ ιάµετρος υπογείου ανοίγµατος Υπόγειος Θάλαµος Γεωτεχνική έρευνα µεγάλου µεγέθους και υψηλού ποιοτικού επιπέδου Σήραγγα µεσαίας έως µεγάλης διατοµής Αύξηση στους τύπους και στο επίπεδο της έρευνας ιδίως σε επιτόπου δοκιµές Γεωτεχνική έρευνα µεγάλου µεγέθους και υψηλού ποιοτικού επιπέδου Αύξηση στους τύπους και στο επίπεδο της έρευνας Σήραγγα µικρής διατοµής Μεσαίου µεγέθους γεωτεχνική έρευνα Μεσαίου µεγέθους γεωτεχνική έρευνα Γεωτεχνική έρευνα µεγάλης κλίµακας µε δοκιµές µετρίου κυρίως ποιοτικού επιπέδου Αύξηση του προυπολογισµού έρευνας χρήση in-situ δοκιµών καθώς και δοκιµών µεγάλης κλίµακας Πολύπλοκο ύσκολο ΓΕΩΛΟΓΙΚΗ ΠΟΛΥΠΛΟΚΟΤΗΤΑ Parker, 1996 Απλό Μικρό Μεσαίο Μεγάλο ΜΕΓΕΘΟΣ ΣΗΜΑΣΙΑ ΕΡΓΟΥ
ΣΤΑ ΙΑ ΈΡΕΥΝΑΣ ΕΠΙΒΛΕΨΗ ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΩΝ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΩΝ ΕΡΓΑΣΙΩΝ Η επιτόπου επίβλεψη των γεωτεχνικών ερευνητικών εργασιών αποσκοπεί στην: (α) σωστή εφαρµογή του προταθέντος προγράµµατος και των προδιαγραφών εκτέλεσης (β) στη συλλογή και άµεση επεξεργασία στοιχείων, µε σκοπό πιθανές τροποποιήσεις του αρχικού προγράµµατος των ερευνητικών εργασιών ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΩΝ ΕΡΓΑΣΙΩΝ Α. Σύνταξη τοµών και διαγραµµάτων γεωτεχνικής έρευνας γεωτρήσεων ερευνητικών στοών ορυγµάτων και φρεάτων δοκιµών υδροπερατότητας Β. Χρησιµοποίηση των αποτελεσµάτων της γεωτεχνικής και γεωφυσικής έρευνας για την συµπλήρωση και οριστικοποίηση: της κατά µήκος της σήραγγας γεωλογικής τοµής των γνώσεων επί των υδρογεωλογικών συνθηκών του ευρύτερου χώρου και τις εισροές υπόγειων νερών µέσα στη σήραγγα
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΚΥΡΙΕΣ Ι ΕΕΣ Περισσότερο από κάθε άλλο τεχνικό έργο η µελέτη της σήραγγας είναι άρρηκτα συνδεδεµένη µε τον όγκο και την ποιότητα της διατιθέµενης γεωλογικής πληροφορίας Η ποιότητα και η αξιοπιστία µιας γεωλογικής µελέτης καθορίζεται από: (α) Το στάδιο της µελέτης (β) Το είδος και το µέγεθος έργου (γ) Την πολυπλοκότητα της γεωλογικής δοµής (δ) Τα χαρακτηριστικά του υπερκείµενου φυσικού ανάγλυφου (ε) Την πυκνότητα των ερευνητικών εργασιών