ΚΕΦΑΛΑΙΑ ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ Ι ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΕΣ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝ ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΓΕΩΛΟΓΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΥΔΡΟΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΚΕΦΑΛΑΙΑ ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ Ι ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΕΣ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ Διάλεξη1 3η Σελίδα 1

Υπόγεια τεχνικά έργα και τεχνικογεωλογικές συνθήκες Τα υπόγεια τεχνικά έργα είναι πολύ σημαντικά, καθώς αναφέρονται σε ένα πολύ μεγάλο αριθμό λειτουργιών, όπως: Απόληψη ορυκτών πρώτων υλών, Διέλευση δρόμων και σιδηροδρόμων, Μεταφορά νερού ή και άλλων χρήσιμων υγρών ρευστών, Μεταφορά ομβρίων ή και αποβλήτων, Σύνδεση κατασκευών (π.χ. πτέρυγες νοσοκομείων), Διέλευση πεζών, Αποθήκευση αγαθών, Στάθμευση αυτοκινήτων, κλπ. Συνεπώς ανάλογα της χρήσης τους διακρίνονται στις ακόλουθες κύριες κατηγορίες: 1. Στοές ορυχείων μεταλλείων 2. Σήραγγες γραμμικών έργων (οδικές, σιδηροδρομικές) 3. Ερευνητικές στοές, πηγάδια αερισμού κλπ. 4. Σήραγγες μεταφοράς υγρών - ρευστών (υδραγωγεία, αποχετεύσεις, αγωγοί ομβρίων, σήραγγες υδροηλεκτρικών έργων, κλπ) 5. Υπόγειοι θάλαμοι αποθήκευσης - στάθμευσης, (π.χ. καυσίμων, τροφίμων επικίνδυνων αποβλήτων κλπ). Σήραγγες Σημαντική κατηγορία από τις παραπάνω είναι οι σήραγγες, που αποτελούν υπόγεια τεχνικά έργα σε εδαφικούς ή και βραχώδεις σχηματισμούς όταν η ανοικτή εκσκαφή δεν είναι εφικτή. Σελίδα 2

Η διάνοιξη των σηράγγων γίνεται με διάφορους τρόπους, όπως: (α) με κοπή και επανεπίχωση (cut and cover). (β) με τη χρήση εκρηκτικών (drilling and blasting). (γ) με τη βοήθεια μηχανικών μέσων, όπως μηχανημάτων ολομέτωπης κοπής. Σελίδα 3

(δ) με τη βοήθεια ασπίδας προστασίας. (ε) με τη μορφή προκατασκευασμένων τμημάτων που τοποθετούνται στον πυθμένα για ζεύξη στενού διαύλου (π.χ. Άκτιο Πρέβεζας). (στ) με τη μορφή προκατασκευασμένων τμημάτων που ωθούνται μέσα στο έδαφος με τη βοήθεια υδραυλικών γρύλων (pipe jacking). Σελίδα 4

Σήραγγες και γεωλογικοί σχηματισμοί Οι σήραγγες αποτελούν έργα που χρήζουν ιδιαίτερης προσοχής από πλευράς μηχανικού, όμως άρρηκτα συνδεδεμένα (όσο κανένα άλλο τεχνικό έργο) με τις τεχνικογεωλογικές και γεωτεκτονικές συνθήκες του χώρου διέλευσης, από το στάδιο σχεδιασμού του έργου μέχρι και αυτού της λειτουργίας του, καθώς: οι παράγοντες μεθόδου κατασκευής συναρτώνται από: (α) τις γεωτεκτονικές συνθήκες (γεωλογία τεκτονική) (β) το μήκος της σήραγγας Συνεπώς οι γεωλογικές συνθήκες μαζί με την τεκτονική αποτελούν πρωταρχικούς παράγοντες στο σχεδιασμό και την κατασκευή των σηράγγων, αφού η γεωμάζα σε αντίθεση με άλλες κατασκευές επιφέρει τις διάφορες φορτίσεις στη σήραγγα ενώ παράλληλα προσφέρεται σαν το αρχικό μέσο υποστήριξης. Καθώς δηλαδή η εκσκαφή προχωρεί, η αντοχή των σχηματισμών συνήθως κρατά τη σήραγγα ανοικτή για το αναγκαίο διάστημα εγκατάστασης της υποστήριξης. Άρα, οι εδαφικοί ή βραχώδεις γεωλογικοί σχηματισμοί που περιβάλλουν μια σήραγγα αποτελούν κατά κάποιο τρόπο υλικό κατασκευής, του οποίου οι γεωμηχανικές ιδιότητες (όπως και του σίδερου και του μπετόν που χρησιμοποιείται ) είναι σημαντικές. Αναγκαία είναι λοιπόν η διερεύνηση των τεχνικογεωλογικών και υδρογεωλογικών συνθηκών στην περιοχή κατασκευής, αφού βοηθά στον ορθολογικό σχεδιασμό του έργου για ασφάλεια και οικονομία, με: Την κατανόηση των γεωλογικών, υδρογεωλογικών και τεκτονικών συνθηκών(ζώνες μειζόνων ασυνεχειών, πτυχώσεις, επωθήσεις, εφιππεύσεις, λεπιώσεις,) καθώς και της μικροτεκτονικής προκειμένου για βραχομάζα (διαρρήξεις διακλάσεις, άνοιγμα αυτών, πλήρωση, τραχύτητα, απόσταση) στην περιοχή, Σελίδα 5

Τον εντοπισμό των διαφόρων γεωτεχνικών προβλημάτων, τα οποία μπορεί να υπάρχουν στην περιοχή και τα οποία μπορεί να επαναδραστηριοποιηθούν ή επιδεινωθούν με τις εργασίες κατασκευής, Τη μελέτη των φυσικομηχανικών χαρακτηριστικών των διαφόρων γεωλογικών σχηματισμών που εμπλέκονται στο έργο, Την ομαδοποίηση των σχηματισμών από πλευράς γεωμηχανικής συμπεριφοράς σε ενότητες με ορισμένα εύρη παραμέτρων σχεδιασμού, Την προσαρμογή των μέτρων υποστήριξης στην εν γένει τεχνικογεωλογική και υδρογεωλογική συμπεριφορά (στις περισσότερες περιπτώσεις εξαρτάται από την κατάσταση κερματισμού, άρα την τεκτονική - μικροτεκτονική) των σχηματισμών. Σχεδιασμός σηράγγων στα γραμμικά έργα Από τα παραπάνω διαπιστώνεται ότι οι κύριες φάσεις για το σχεδιασμό και τη μελέτη μιας σήραγγας, είναι: α. Η αναγκαιότητα κατασκευής έργου β. Οι εργασίες γραφείου γ. Η υπαίθρια έρευνα Α. Αναγκαιότητα κατασκευής έργου Πέρα από την όποια αρχική διοικητική απόφαση, η αναγκαιότητα κατασκευής σήραγγας στο πλαίσιο ενός γραμμικού τεχνικού έργου, εκτός του ότι διευκολύνει την ασφαλή και σύντομη χάραξη, καθορίζεται και από συγκεκριμένες συνθήκες όπως: (α) την απουσία ελεύθερου χώρου (κατοικημένη περιοχή ΜΕΤΡΟ) (β) τη διέλευση από μεγάλου ύψους φυσικό εμπόδιο (π.χ. βουνό) Σελίδα 6

(γ) την παράκαμψη ενεργών ή πιθανά ενεργών ρηξιγενών ζωνών (ΠΑΘΕ, Κακιά Σκάλα, Καμένα Βούρλα κλπ). Β. Εργασίες γραφείου Οι εργασίες γραφείου συνίστανται, όπως και σε κάθε γεωτεχνική μελέτη, στη συγκέντρωση όλων των αναγκαίων πληροφοριών που υπάρχουν για την περιοχή ενδιαφέροντος, προκειμένου να διευκολυνθεί η έρευνα και να μειωθεί το κόστος αυτής, όπως; Προγενέστερες εργασίες και έρευνες (γεωλογικές, υδρογεωλογικές, τεχνικογεωλογικές γεωτεχνικές, σεισμοτεκτονικές κλπ). Αεροφωτογραφίες και δορυφορικές εικόνες της περιοχής. Τοπογραφικοί, μορφολογικοί, γεωλογικοί, τεκτονικοί υδρογεωλογικοί, τεχνικογεωλογικοί, κλπ χάρτες. Προγενέστερες γεωτρητικές έρευνες με επιτόπου και εργαστηριακές δοκιμές. Κάθε άλλη μονογραφία, μελέτη ή και έρευνα μπορεί να βοηθήσει στην πληρέστερη εκτίμηση των γεωτεχνικών συνθηκών στην επιφάνεια και σε βάθος. Γ. Υπαίθρια έρευνα Οι γεωλογικές συνθήκες που επικρατούν στο χώρο μελέτης, (α) επηρεάζουν κάθε απόφαση που λαμβάνεται αναφορικά με το σχεδιασμό και την κατασκευή μιας σήραγγας, (β) καθορίζουν το κόστος κατασκευής και (γ) προδιαγράφουν σε ένα βαθμό τη συμπεριφορά του έργου κατά τη λειτουργία του. Η γεωλογία της ευρύτερης περιοχής της χάραξης είναι απόλυτα αναγκαία όπως βέβαια και αυτή κατά μήκος της σήραγγας, καθώς πέρα από τη δισδιάστατη απεικόνιση Σελίδα 7

των γεωλογικών, υδρογεωλογικών και γεωτεχνικών δεδομένων με τη βοήθεια χαρτών και κατάλληλων τομών (μηκοτομής ή και εγκάρσιων τομών) κατάλληλης κλίμακας, διευκολύνεται και η τρισδιάστατη παρουσίαση των τεχνικογεωλογικών συνθηκών κατά μήκος και γύρω από τη σήραγγα (ευκολότερη σήμερα με τη βοήθεια ειδικού λογισμικού) δίνει ρεαλιστική εικόνα αφού οι γεωλογικές συνθήκες ποικίλλουν και προς τις τρεις κατευθύνσεις. Η γεωλογία ακόμα βοηθά στην εκτίμηση των γεωτεχνικών συνθηκών που υπάρχουν μεταξύ των θέσεων ανόρυξης των δειγματοληπτικών γεωτρήσεων, καθώς σημαντικές διαφοροποιήσεις μπορεί να υπάρχουν στις θέσεις αυτές. Τέλος, η γεωλογία μπορεί να δώσει λύσεις και σε προβλήματα που θα προκύψουν κατά την διάνοιξη της σήραγγας και δεν έχουν εντοπιστεί από τις γεωτρήσεις, αλλά και να προβλέψει πως συμπεριφέρονται κάποια εδαφικά ή βραχώδη υλικά κατά την κατασκευή, δηλαδή την έκθεσή τους με την εκσκαφή στις συνθήκες περιβάλλοντος. Κατά την υπαίθρια έρευνα οι κύριες πληροφορίες που θα πρέπει να συγκεντρωθούν είναι οι ακόλουθες: Τεχνικογεωλογικές- γεωτεχνικές συνθήκες επιφανείας Με αυτές μελετώνται και διασαφηνίζονται: οι γεωλογικές και τεχνικογεωλογικές συνθήκες επιφανείας, η λιθολογία και η στρωματογραφική διάρθρωση των σχηματισμών, η τεκτονική της περιοχής. το υδρογεωλογικό καθεστώς. Σελίδα 8

Τεχνικογεωλογικές- γεωτεχνικές συνθήκες στο βάθος της σήραγγας Αρχικά οι συνθήκες σε βάθος είναι άγνωστες. Έτσι θα πρέπει να γίνεται προσπάθεια επέκτασης της γνώσης σε βάθος με: τις επιφανειακές γεωτεκτονικές παρατηρήσεις, την εφαρμογή γεωφυσικών μεθόδων, το σχετικά περιορισμένο γεωτρητικό πρόγραμμα διερεύνησης μέχρι του βάθους της ερυθράς. Πολλές οι δυσκολίες σε αυτή την προσπάθεια, καθώς: 1. Τα γεωμηχανικά χαρακτηριστικά μεταβάλλονται με τις επικρατούσες συνθήκες, όπως το βαθμό και την κατεύθυνση επιβολής των φορτίων, το χρόνο δράσης αυτών, το βαθμό διατάραξης, κλπ. 2. Ακόμα το καθεστώς του υπόγειου νερού είναι η παράμετρος με το μεγαλύτερο βαθμό δυσκολίας από πλευράς πλήρους διασαφήνισης. Έτσι οι επιφανειακές παρατηρήσεις δύσκολα μεταφράζονται στις συνθήκες στο βάθος της σήραγγας. 3. Επιπρόσθετα, οι γεωφυσικές έρευνες πολλές φορές αδυνατούν να ερμηνεύσουν πλήρως τα δεδομένα που προκύπτουν. 4. Τέλος έχει διαπιστωθεί ότι ακόμα και το πιο εκτεταμένο γεωτρητικό πρόγραμμα διερευνά σε όγκο μόλις το 0,0005% του όγκου που πρόκειται να εκσκαφθεί με την κατασκευή μιας σήραγγας. Ειδικότερα στον Ελλαδικό χώρο όπου έχει δράσει η Αλπική τεκτονική, η διερεύνηση σε βάθος δύσκολη, δαπανηρή αλλά καίρια ουσιαστική, αφού οι επωθήσεις, οι εφιππεύσεις, οι λεπιώσεις, μερικά οι πτυχώσεις, οι ζώνες μειζόνων διαρρήξεων, αλλά και οι ζώνες ισχυρού κερματισμού (πολλά συστήματα ασυνεχειών) επιφέρουν: Υποβάθμιση της γεωμηχανικής συμπεριφοράς της βραχομάζας. Σελίδα 9

Αύξηση των εισροών νερού (Μόρνος). Προβλήματα σε διάνοιξη αντιστήριξη (Αλίαρτος, Μόρνος). Και να μην ξεχνάμε ότι στα υπόγεια έργα η πρόβλεψη της γεωτεχνικής συμπεριφοράς των γεωλογικών σχηματισμών σε βάθος, θα αποκαλυφθεί μέτρο προς μέτρο και θα συγκριθεί με την πραγματική συμπεριφορά κατά τη διάρκεια της κατασκευής. Απόκριση των σχηματισμών κατά τη διέλευση σηράγγων Η γενική συμπεριφορά των σχηματισμών επιφέρει και διάφορές κατηγοριοποιήσεις αυτών. Για παράδειγμα, ο Terzaghi, έχει ταξινομήσει τους διάφορους γεωλογικούς σχηματισμούς, ανάλογα με το χρόνο αυτόϋποστήριξης ως εξής: Α. Σταθεροί σχηματισμοί. Δεν χρήζουν αναγκαίας υποστύλωσης και η τελική επένδυση δεν είναι απαραίτητη στις περιπτώσεις περίπου άρρηκτων (συμπαγών) πετρωμάτων. Στην κατηγορία αυτή μπορεί να ενταχθούν και μαλακοί σχηματισμοί (ασβεστούχοι πηλοί) ή και ελαφρά πλαστικοί (στιφρές μάργες), όταν βρίσκονται πάνω από την κορεσμένη ζώνη. Β. Σχηματισμοί με αποκόλληση λεπτών ενστρώσεων ή πλακών στα πλευρά ή και την οροφή της σήραγγας. Στην κορεσμένη ζώνη το φαινόμενο αυτό (αποκολλήσεις) και ιδιαίτερα για σχηματισμούς με αργιλικές ενστρώσεις, εκδηλώνεται γρήγορα. Γ. Καταρρέοντες σχηματισμοί. Χαλαροί σχηματισμοί που όταν αφαιρεθεί η πλευρική υποστήριξη καταρρέουν μέχρι να διαμορφωθεί πρανές κατάλληλης κλίσης (περίπου 35 ). Εντάσσονται τα αμμοχάλικα και οι μεσόκοκκες αδρόκοκκες άμμοι (οι λεπτόκοκκες με λίγη υγρασία δεν καταρρέουν για μικρά ύψη εκσκαφών). Δ. Ρέοντες σχηματισμοί. Σχηματισμοί που εύκολα ρευστοποιούνται και μπορεί να κλείσουν τη σήραγγα. Σχηματι Σελίδα 10

σμοί που το ποσοστό των κόκκων με διάμετρο 5 μικρών είναι το 10% του συνόλου και βρίσκονται στην κορεσμένη ζώνη. Αν όχι, συμπεριφέρονται σαν τους προηγούμενους. Ε. Πλαστικοί σχηματισμοί. Αργιλικοί σχηματισμοί που υπό την επίδραση των πιέσεων των υπερκειμένων παρουσιάζουν βραδεία πλαστική κίνηση μέσα στο χώρο της σήραγγας, χωρίς αισθητή αύξηση του περιεχόμενου νερού. Απαιτούν πλήρη επένδυση. ΣΤ. Διογκούμενοι σχηματισμοί. Προφορτισμένοι αργιλικοί σχηματισμοί και ιδιαίτερα με ορυκτά του μονμοριλλονίτη, που διογκώνονται με την προσρόφηση νερού καταλαμβάνοντας κενούς χώρους. Αν δεν υπάρχουν τέτοιοι χώροι ασκούν πολύ μεγάλες πιέσεις στα τοιχώματα που τους εγκλωβίζουν και έτσι τείνουν να γεμίσουν μια σήραγγα καταστρέφοντας την υποστήριξη. Απαιτούν πλήρη επένδυση. Με εξαίρεση την πρώτη κατηγορία (βραχώδεις σχηματισμοί) οι υπόλοιποι δηλαδή οι σχηματισμοί που εντάσσονται στην κατηγορία των σκληρών εδαφών μαλακών βράχων, αλλά και οι εδαφικοί έχουν, όπως διαπιστώνεται, ιδιόμορφη συμπεριφορά που απορρέει κυρίως από την προέλευση τη σύσταση, τη δομή και τη φυσική τους κατάσταση. Για τους βραχώδεις, η διαφοροποίηση της συμπεριφοράς τους κατά τη διάνοιξη σηράγγων σε αυτούς, εξαρτάται κυρίως από τη λιθολογική σύσταση, τη διεύθυνση και κλίση των συστημάτων ασυνέχειας (στρώση, σχιστότητα, συστήματα διάρρηξης), το βαθμό κερματισμού, την τεκτονική δομή (επωθήσεις, εφιππεύσεις, σύγκλινα, αντίκλινα, ρήγματα). Σελίδα 11

Οι υπολειμματικές τάσεις και η υδροστατική πίεση στους βραχώδεις σχηματισμούς εκδηλώνονται με ιδιόμορφη συμπεριφορά κατά τη διάνοιξη σηράγγων, όπως με αποσπάσεις θραυσμάτων από συμπαγείς μάζες. Οι υπερεκσκαφές (over breaks) που αποτελούν ενοχλητική κατάσταση στην προσωρινή αλλά και την τελική επένδυση των σηράγγων, καθορίζονται κυρίως από το συνδυασμό της πυκνότητας των διαφόρων συστημάτων ασυνέχειας και της μεθόδου εξόρυξης. Γενικά κάθε παράμετρος έχει τη δική της επίδραση στη συμπεριφορά των βραχωδών σχηματισμών κατά τη διάνοιξη σηράγγων σε αυτούς. Ο Desio, δείχνει τη σημασία της διάταξης των στρωμάτων, των υδρογεωλογικών συνθηκών, της τεκτονικής (πτυχών, ρηγμάτων, αλλά ακόμα και της απλής τεκτονικής διάταξης) στην ασφαλή ή δυσμενή διάνοιξη μιας σήραγγας, με χαρακτηριστικά στερεογράμματα. Πιο αναλυτικά αναφέρει τις ακόλουθες περιπτώσεις. Α. Επίδραση της διάταξης της στρώσης ή σχιστότητας στην κατανομή των πιέσεων και γενικά στη συμπεριφορά των πετρωμάτων. Εικόνα συσχετισμού διάταξης στρωμάτων ή ασυνεχειών και άξονα σήραγγας. Σελίδα 12

Η σήραγγα διασχίζει τους ίδιους σχηματισμούς (οριζόντια στρώματα). Ευνοϊκή διάταξη με καλή γεφύρωση (good arching). Η σήραγγα διασχίζει κάθετα κεκλιμένους σχηματισμούς (κλίση αντίθετη με την προχώρηση). Διάταξη με προβλήματα στο μέτωπο αλλά με σταθερές πλευρές. Η σήραγγα διασχίζει κάθετα κατακόρυφους σχηματισμούς. Διάταξη με συνολικά προβλήματα (ομοιόμορφη πίεση στην αντιστήριξη). Η σήραγγα διασχίζει παράλληλα κεκλιμένους σχηματισμούς. Σταθερή η μια πλευρά και ασταθής η άλλη (πίεση στην δεξιά πλευρά). Η σήραγγα διασχίζει παράλληλα κατακόρυφους σχηματισμούς. Σταθερή διάταξη (κατακόρυφα στοιχεία, με τις μεγαλύτερες πιέσεις στο θόλο). Η σήραγγα διασχίζει λοξά κεκλιμένους σχηματισμούς. Σταθερή η μια πλευρά και ασταθής η άλλη (πίεση στην αριστερή πλευρά). Επίδραση της διάταξης των πτυχώσεων και των αξόνων αυτών στην κατανομή των πιέσεων. Εικόνα συσχετισμού διάταξης πτυχώσεων και άξονα σήραγγας. Σελίδα 13

Η σήραγγα διχοτομείται από τον άξονα αντικλίνου. Επικίνδυνη διάταξη (διάταξη αντικλίνου με καταπτώσεις και ρωγμές εφελκυσμού). Η σήραγγα διχοτομείται από τον άξονα συγκλίνου. Διάταξη συγκλίνου, με αρκετά προβλήματα νερού. Η σήραγγα διέρχεται από το πλευρό αντικλίνου. Διάταξη με καλύτερες συνθήκες (αστάθεια και μεγαλύτερες πιέσεις από τη δεξιά πλευρά). Εικόνα συσχετισμού διάταξης άξονα πτυχώσεων και σήραγγας. Άξονες παράλληλοι. Επικίνδυνη διάταξη-διάταξη αντικλίνου (καταπτώσεις ρωγμές εφελκυσμού). Άξονες κάθετοι. Διάταξη συγκλίνου εγκάρσια στον άξονα, (τοπικά προβλήματα νερού). Άξονες λοξοί μεταξύ τους. Διάταξη συγκλίνου με κεκλιμένο άξονα, (προβλήματα νερού προς το μέτωπο). Άξονες στο αυτό επίπεδο αλλά λοξοί μεταξύ τους. Διάταξη με καλύτερες συνθήκες (αστάθεια στην μια πλευρά). Επίδραση των μειζόνων διαρρήξεων Σελίδα 14

Εικόνα συσχετισμού μειζόνων ασυνεχειών και διάταξης σήραγγας. Η σήραγγα διασχίζει συνέχεια το ρήγμα. Κακή διάταξη σήραγγας. Η σήραγγα βρίσκεται συνέχεια στα πετρώματα του τεμάχους που υπόκειται του επιπέδου του ρήγματος. Μέτρια διάταξη σήραγγας. Η σήραγγα βρίσκεται συνέχεια στα πετρώματα του τεμάχους που υπέρκειται του επιπέδου του ρήγματος. Μέτρια διάταξη σήραγγας. Η σήραγγα διασχίζει το ρήγμα κάθετα προς τη διεύθυνσή του. Μέτρια διάταξη σήραγγας. Η σήραγγα δεν συναντά το ρήγμα αλλά απομακρύνεται από αυτό. Καλή διάταξη σήραγγας. Η σήραγγα συναντά λοξά το επίπεδο του ρήγματος. Κακή διάταξη. Στην περίπτωση των ρηγμάτων μεγάλη σημασία έχει αν είναι ενεργά για την αντιμετώπιση διατμητικών μετακινήσεων (Έργα ΠΑΘΕ Κακιά Σκάλα - Ρηξιγενές περιθώριο λεκάνης Σαρωνικού, Καμένα Βούρλα). Σελίδα 15

Επίδραση των ασυνεχειών (στρώση, σχιστότητα, διαρρήξεις) σε σήραγγα που διαμορφώνεται κοντά στην επιφάνεια πρανούς (αβαθείς σήραγγες) Εικόνα συσχετισμού προσανατολισμού ασυνεχειών με ανάπτυξη σήραγγας κοντά στην επιφάνεια. Διέλευση σήραγγας από οριζόντια στρώματα. Σταθερή διάταξη (πολύ καλή ευστάθεια). Διέλευση σήραγγας από κεκλιμένα προς το πρανές στρώματα. Ενδιάμεση διάταξη (χαμηλή ευστάθεια). Διέλευση σήραγγας από πτυχωμένα και ανορθωμένα στρώματα. Ασταθής διάταξη (περιορισμένη ευστάθεια). Διέλευση σήραγγας από κατακόρυφα στρώματα. Σταθερή διάταξη (καλή ευστάθεια). Διέλευση σήραγγας από κεκλιμένα, αντίρροπα προς το πρανές στρώματα. Σταθερή διάταξη (πολύ καλή ευστάθεια). Διέλευση σήραγγας από κερματισμένο σχηματισμό. Πολύ ασταθής διάταξη (περιορισμένη ευστάθεια). Σελίδα 16

Επίδραση των υδρογεωλογικών συνθηκών κατά μήκος των σηράγγων Εικόνα συσχετισμού των υδρογεωλογικών συνθηκών και των προσανατολισμού ασυνεχειών με ανάπτυξη σήραγγας κοντά στην επιφάνεια. Διέλευση σήραγγας από υδροπερατά πετρώματα λόγω κερματισμού. Εισροές νερού καθ όλο το μήκος της σήραγγας σε τυχαίες θέσεις. Διέλευση σήραγγας από ένα μόνο υδροπερατό στρώμα (π.χ. το μαύρο). Εισροές νερού μόνο στο τμήμα που αντιστοιχεί στο στρώμα αυτό. Διέλευση σήραγγας από ένα μόνο υδροφόρο στρώμα. Εισροές νερού καθ όλο το μήκος της σήραγγας και από όλη τη διατομή της. Διέλευση σήραγγας από μεταμορφωμένα πετρώματα, με ορίζοντες διερρηγμένων υδροφόρων οριζόντων. Συνεχής εισροή νερού από τον υδροφόρο ορίζοντα. Μικροτεκτονικές αναλύσεις Η υποβάθμιση της γεωμηχανικής συμπεριφοράς της βραχομάζας (τεκτονική καταπόνηση των σχηματισμών) επιφέρει: Αστοχίες επιπέδου. Αστοχίες σφήνας. Σελίδα 17

Καταρρεύσεις έντονα κερματισμένων βραχωδών μαζών. Οι αστοχίες αυτές μπορεί να εκδηλωθούν: - Είτε στα πρανή Εισόδου Εξόδου. - Είτε μέσα στη σήραγγα (οροφή, παρειές μέτωπο). Άρα, θα πρέπει να μελετηθούν επισταμένως οι τεκτονικές μικροτεκτονικές συνθήκες στα πρανή εισόδου και εξόδου, αλλά και να προσδιοριστούν οι επικίνδυνες, από πλευράς τεκτονικής, ζώνες κατά μήκος της σήραγγας. Μελέτη των τεκτονικών - μικροτεκτονικών συνθηκών στα πρανή εισόδου εξόδου Διαπιστώνονται ο αριθμός των συστημάτων ασυνεχειών και οι δυνητικές αστοχίες που προκύπτουν οπότε σχεδιάζεται η αντιμετώπισή τους με: (α) πιθανές ειδικές διαμορφώσεις των πρανών, (β) πιθανές τροποποιήσεις στον προσανατολισμό, (γ) καθορισμό Gunite). αντιστήριξης (αγκυρώσεις, πλέγμα, Προσδιορισμός επικίνδυνων ζωνών από πλευράς τεκτονικής κατά μήκος της σήραγγας Ο προσδιορισμός αυτός βοηθά κατά την κατασκευή: (α) στην αντιμετώπιση τάσεων, (β) στο σχεδιασμό τρόπου εκσκαφής (υπερεκσκαφές), (γ) στον καλό σχεδιασμό προσωρινής αντιστήριξης (αστοχίες). Τα μέσα για τις παραπάνω έρευνες και μελέτες είναι κυρίως: Η επιφανειακή μελέτη γεωλογίας τεκτονικής, Τα γεωφυσικά προφίλ, Το γεωτρητικό πρόγραμμα, Σελίδα 18

Οι μικροτεκτονικές αναλύσεις, Οι κατατάξεις βραχομάζας (Bieniawski, Barton, GSI), Η πρόγνωση των συνθηκών σε βάθος (με την σύνθεση των πιο πάνω). Κατασκευή σηράγγων Μετά τα παραπάνω, για σκευής θα πρέπει να: το επόμενο στάδιο της κατα- α. Επιβεβαιωθούν ή προσαρμοστούν οι γεωτεκτονικές συνθήκες σχεδιασμού, β. Τροποποιηθούν οι μέθοδοι εκσκαφής (προστασία, αποφυγή υπερεκσκαφών), γ. Οριστικοποιηθούν οι προσωρινή και οριστική μέθοδος αντιστήριξης, Σήραγγα Μόρνου. Γενικά, τα μέσα για την ορθή κατασκευή σηράγγων είναι: - Γεωλογική τεκτονική χαρτογράφηση μέσα στη Σήραγγα, Σελίδα 19

- Εγκατάσταση συστημάτων σύγκλισης, κλπ - Μικροτεκτονικές αναλύσεις, - Κατατάξεις βραχομάζας (Bieniawski, Barton, GSI), - Αναλύσεις αστοχιών επιπέδου ή σφήνας, Αυτά θα πρέπει να γίνονται προκειμένου να 1. Οριστικοποιηθούν οι επικίνδυνες τεκτονικές ζώνες, 2. Βελτιωθούν οι τρόποι εκσκαφής, 3. Αντιμετωπισθούν οι πιθανές ιδιαίτερα αυξημένες εισροές νερού, 4. Ενισχυθούν οι προσωρινές αντιστηρίξεις, 5. Διαμορφωθεί η τελική επένδυση. Μεγάλες εισροές νερού σε σήραγγα. Σελίδα 20