ECTS ΕΥΡΩΠΑΪΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΩΝ ΜΟΝΑΔΩΝ ΣΤΗΝ ΕΥΡΩΠΑΪΚΗ ΕΝΩΣΗ (Α) Λίστα με τα στοιχεία των μαθημάτων στα ελληνικά Γενικές πληροφορίες μαθήματος: Τίτλος Τεχνική Γεωλογία και Κωδικός CE08_ μαθήματος: Βραχομηχανική μαθήματος: Πιστωτικές μονάδες: 5 Φόρτος εργασίας (ώρες): 140 Επίπεδο μαθήματος: Προπτυχιακό Μεταπτυχιακό Τύπος μαθήματος: Υποχρεωτικό Επιλογής Κατηγορία μαθήματος: Κορμού Κατεύθυνσης Εξάμηνο Ώρες διδασκαλίας διδασκαλίας: 8 ο εβδομαδιαίως: 4 Αντικείμενο του μαθήματος (ικανότητες που αποκτώνται και αποτελέσματα μάθησης): Εισαγωγή στην τεχνική γεωλογία και τη βραχομηχανική: Βασικές αρχές και εφαρμογές. Μηχανική συμπεριφορά των γεωλογικών σχηματισμών (άρρηκτα πετρώματα, βραχόμαζες) υπό συνθήκες φόρτισης γεωτεχνικών έργων. Ανάλυση των φυσικών μεγεθών και παραμέτρων που υπεισέρχονται σε προβλήματα βραχομηχανικής. Εκτίμηση του γεωλογικού μοντέλου και επίδραση αυτού σε πρανή, σήραγγες και φράγματα. Μέθοδοι αντιμετώπισης γεωλογικών κινδύνων (αστάθειες βραχωδών πρανών, κατολισθήσεις). Παρέχεται το απαραίτητο επιστημονικό υπόβαθρο, σε θέματα τεχνικής γεωλογίας και βραχομηχανικής, για την εκπαίδευση του πολιτικού μηχανικού που ασχολείται με γεωτεχνικές μελέτες και κατασκευές. Προαπαιτούμενα: Γεωλογία Τεχνική Μηχανική Πληροφορίες για το διδάσκοντα: Ονοματεπώνυμο: Βαθμίδα: Γραφείο: Τηλ. email: Άλλοι διδάσκοντες: Γεώργιος Εφραιμίδης Λέκτορας Γραφείο 102Α Κτίριο Πολιτικών Μηχανικών Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας Πεδίον Αρεως, 383 34 Βόλος 24210-74155, gefraim@uth.gr - 1 -
Ειδικές πληροφορίες μαθήματος: Α/Α βδομάδας διδασκαλί ας Περιεχόμενα του μαθήματος 1 Τεχνική γεωλογία και βραχομηχανική στα τεχνικά έργα. Γεωλογικό περιβάλλον. Ορυκτά και πετρώματα. Ασυνέχειες, άρρηκτο πέτρωμα, βραχόμαζα. Αποσάθρωση. Μέθοδοι ανάλυσης. 2 Θεωρία τάσης. Επίπεδη εντατική κατάσταση, εξισώσεις ισορροπίας. Αναλλοίωτες τάσεων και αποκλίνουσες τάσεις. Θεωρία ανηγμένης παραμόρφωσης. Επίπεδη παραμόρφωση. Συμβατότητα παραμορφώσεων. Επιμηκυνσιόμετρα. Κύκλοι του Mohr 3 Μηχανικές ιδιότητες και μηχανική συμπεριφορά πετρωμάτων. Εργαστηριακές δοκιμές προσδιορισμού των μηχανικών χαρακτηριστικών πετρωμάτων και βράχων. Καταστατικές εξισώσεις. Νόμος του Hooke. Η αρχή του Saint Venant. Ερπυσμός. 4 Αντοχή βράχου/βραχόμαζας. Το κριτήριο Hoek-Brown. Δείκτης GSI. Μέτρο παραμόρφωσης βραχόμαζας. Συστήματα ταξινόμησης άρρηκτου πετρώματος και βραχόμαζας. 5 Γεωμετρικές έννοιες επίπεδων και γραμμικών στοιχείων βραχόμαζας. Στερεογραφική αποτύπωση ασυνεχειών. Στατιστική τεκτονική. Διαγράμματα Schmidt. Γεωλογικοί χάρτες και γεωλογικές τομές. 6 Αναλυτική επίλυση προβλημάτων στη βραχομηχανική. Ανάλυση ελαστικού κυλίνδρου με οπή. Κυκλική οπή σε άπειρο ελαστικό χώρο και άπειρη ελαστική πλάκα. Συντελεστής συγκέντρωσης της τάσης. Πλαστική παραμόρφωση κυλίνδρου με οπή. Φαινόμενα μεγέθους / κλίμακας. 7 Θεωρίες και κριτήρια αστοχίας ακέραιων πετρωμάτων και βραχόμαζας. Επίδραση των ασυνεχειών. Θεωρία Coulomb, θεωρία Mohr, θεωρία Griffith. Μέθοδος οριακής ισορροπίας. Πίεση πόρων. Φυσική εντατική κατάσταση, γεωστατικές τάσεις. Μέθοδοι μέτρησης τάσεων πεδίου. Βραχόμαζα και υπόγεια νερά. Έρευνες υπεδάφους Γεωτρήσεις. 8 Στοιχεία μηχανικής ασυνεχούς μέσου. Διατμητική αντοχή ασυνεχειών/βραχόμαζας. Εργαστηριακές και επί τόπου μετρήσεις. Μη-γραμμική περιβάλλουσα μέγιστης διατμητικής αντοχής. Επίδραση της κλίμακας. Ασυνέχειες με υλικό πλήρωσης. Μέθοδοι και τεχνικές διατήρησης και βελτίωσης των μηχανικών ιδιοτήτων της βραχόμαζας. Εκτοξευμένο σκυρόδεμα, τσιμεντενέσεις, αγκυρώσεις, αποστραγγίσεις. 9 Ευστάθεια επιφανειακών εκσκαφών. Βασικές αρχές μηχανικής των βραχωδών πρανών. Συντελεστής ασφάλειας. Ανάλυση ολίσθησης σε 1/2/3 επίπεδα, σφηνοειδής ολίσθηση. Αστοχία με ανατροπή. Περιστροφική ολίσθηση κύκλου. Μέτρα προστασίας και βελτίωσης ευστάθειας βραχωδών πρανών. 10 Τεχνική γεωλογία φραγμάτων: Τεχνικογεωλογικά προβλήματα κατασκευής και γεωλογικές μελέτες. Επιλογή τύπου φράγματος. Ευστάθεια αντερεισμάτων, στεγανότητα ταμιευτήρα και θέσης κατασκευής φράγματος. Παρακολούθη σης Ώρες Προετοιμασίας εκτός ωρών παρακολούθηση ς - 2 -
11 Τεχνική γεωλογία σηράγγων. Τεχνικογεωλογικές παράμετροι κατασκευής σηράγγων και τρόποι διάνοιξης. Εντατική κατάσταση γύρω από υπόγειες εκσκαφές. Κυκλικό άνοιγμα α) σε ελαστικό βράχο και β) σε βράχο με οριζόντιες και κεκλιμένες στρώσεις. Ελαστοπλαστικό πεδίο τάσεων γύρω από σήραγγες. 12 Μελέτες ευστάθειας, μέθοδοι σχεδίασης και παράγοντες που επηρεάζουν την ευστάθεια σηράγγων. Κριτήρια αστοχίας, στήριξη και ενίσχυση. Γέφυρες: Τεχνικογεωλογικά στοιχεία θεμελίωσης. 13 Φυσικές καταστροφές. Κατολισθήσεις: Ονοματολογία και ταξινόμηση. Βασικές αρχές της έρευνας των κατολισθήσεων. Γεωλογικά αίτια και παράγοντες εκδήλωσης. Μέτρα προστασίας και σταθεροποίησης. 14 Ειδικά θέματα Τεχνικής Γεωλογίας και Βραχομηχανικής. Επαναληπτικές ασκήσεις. Παρουσίαση Θέματος. 4 6 Επιπρόσθετες ώρες για: Θέμα Εξετάσεις Προετοιμασία για εξετάσεις Εκπαιδευτική επίσκεψη 12 3 15 6 Προτεινόμενη βιβλιογραφία: 1) Αγιουτάντης, Ζ.Γ., (2002), "Στοιχεία Γεωµηχανικής Μηχανική Πετρωμάτων", Εκδόσεις ΙΩΝ, Αθήνα. 2) Brady, B.H.G., and, Brown, E.T., (1992), "Rock Mechanics for underground mining", Springer (Kluwer Academic Publishers Group). 3) Blyth, F.G.H., and De Freitas, M.H., (1984), "A Geology for Engineers", Elsevier Science & Technology. 4) Goodman, R.E., (1988), "Introduction to Rock Mechanics", John Wiley, New York. 5) Goodman, R. E., (1993), "Engineering Geology", John Wiley and Sons Ltd. 6) Hoek, E., and Bray, J.W., (1981), "Rock Slope Engineering", Spon Press (Taylor & Francis Ltd). 7) Hoek, E., and Brown, E.T., (1994), "Underground Excavations in Rock", Spon Press (Taylor & Francis Ltd). 8) Hudson, J. A. and, Harrison, J. P., (2000), "Engineering Rock Mechanics: An Introduction to the Principles", Pergamon Press Inc (Elsevier Science & Technology). 9) Hudson, J. A. and, Harrison, J. P., (2001), "Engineering Rock Mechanics, Part 2: Illustrative Worked Examples", Pergamon Press Inc (Elsevier Science & Technology). 10) Jaeger, J. C., Cook, Neville G.W., and Zimmerman, R., (2007), "Fundamentals of Rock Mechanics", Wiley-Blackwell (Blackwell Science Ltd). 11) Kliche C. A., (1999), "Rock Slope Stability", Society for Mining Metallurgy & Exploration. 12) Κούκης, Γ. και Σαµπατακάκης, Ν., (2007), "Γεωλογία Τεχνικών Έργων", Εκδόσεις: Παπασωτηρίου. 13) Μπαντής Σ., (2008), "Τεχνική Γεωλογία", Εκδόσεις Gutenberg, Αθήνα. 14) Wyllie D. C., and Mah C. W., (2004), "Rock Slope Engineering", Taylor & Francis. - 3 -
Μέθοδος διδασκαλίας (επιλέξτε και περιγράψτε εφόσον κρίνεται απαραίτητο - βαρύτητα): Παραδόσεις 50 % Διαλέξεις Προβολές Εργαστήρια...% Ασκήσεις 50 % Επισκέψεις σε εγκαταστάσεις Άλλη (περιγράψτε):. ΣΥΝΟΛΟ 100% Μέθοδος αξιολόγησης (επιλέξτε)- βαρύτητα: Γραπτά % Προφορικά % Ασκήσεις κατά τη διάρκεια του εξαμήνου Θέμα εξαμήνου 20 Ενδιάμεση πρόοδος Εξετάσεις εξαμήνου 80 Άλλη (περιγράψτε): - 4 -
(Β) Course information in english General course information: Course title: Engineering Geology Course code: CE08_ and Rock Mechanics Credits: 5 Work load (hours): 140 Course level: Undergraduate Graduate Course type: Mandatory Selective Course category: Basic Orientation Semester: 8 th Hours per week: 4 Course objectives (capabilities pursued and learning results): Introduction to engineering geology and rock mechanics: Basic concepts and applications. Engineering behaviour of geological formations (intact rocks, rock masses) under loading conditions in geotechnical works. Extended analysis of the physical quantities involved in rock mechanics problems. Estimation of the geological model and influence of the geological conditions in rock slopes, tunnels, and dams. Identification and means of mitigation stabilization of geological hazards (rock slope instabilities, landslides). The course provides the essential scientific background, in the fields of engineering geology and rock mechanics, for civil engineers working on geotechnical studies and constructions. Prerequisites: Geology Mechanics Instructor s data: Name: Level: Office: Tel. email: Other tutors: Georgios Efraimidis Lecturer 102Α Civil Engineering Faculty University of Thessaly Pedion Areos, 383 34 Volos, Greece +30-24210-74155, gefraim@uth.gr - 5 -
Specific course information: Week No. Course contents Course attendance Hours Preparation 1 Engineering geology and rock mechanics in civil engineering works. Geological environment. Minerals and rocks. Discontinuities, intact rock, rock mass. Weathering. Analysis methods. 2 Stress theory, plane stress conditions, and equilibrium equations. Stress invariants, and deviatoric stresses. Strain theory, plane strain conditions and compatibility of strains. Strain gauges. Mohr circles. 3 Mechanical properties and mechanical behavior of rocks. Laboratory tests for the determination of the mechanical characteristics of rocks and rock masses. Constitutive equations. Hooke s law. Saint-Venant principle. Creep. 4 Rock and rock mass strength. The Hoek-Brown criterion. GSI index. Deformation modulus of rock mass. Classification systems for intact rocks and rock masses. 5 Geometrical concepts of planar and linear features in rock mass. Stereographic mapping of discontinuities. Statistical tectonics. Schmidt net. Geologic maps and geological sections. 6 Analytical solutions of classical elasticity problems in rock mechanics. Analysis of the thick-walled hollow cylinder. Circular hole a) in an infinite elastic medium and b) in an infinite elastic plate. Plastic deformation of a thick-walled hollow cylinder. Size / scale effects. 7 Fracture theories and failure criteria for intact rocks and rock masses. Effect of discontinuities. Coulomb theory, Mohr theory, Griffith theory. Limit equilibrium method. Pore pressure. In-situ stress state, geostatic stresses. Methods for measuring the in-situ stress field. Rock mass and groundwater. Permeability tests. Subsoil surveys - Drilling. 8 Aspects of discontinuum mechanics. Shear strength of discontinuities and rock masses. Laboratory and in situ measurements. Nonlinear envelope of the maximum shear strength. Effect of scale. Infilled discontinuities. Methods and techniques to maintain and improve the mechanical properties of the rock mass. Shotcrete, grouting, anchoring, drainage. 9 Basic concepts of rock slope engineering. Stability of surface excavations. Safety factor. Plane and wedge failure. Toppling failure. Circular failure. Stabilization of rock slopes. 10 Engineering geology of dams: Geotechnical construction problems and geological studies. Dam type selection. Stability of abutments, water tightness of reservoir and dam axis. 11 Engineering geology of tunnels. Geotechnical parameters in tunneling and boring techniques. Stress state around underground excavations. A circular opening, a) in elastic rock and b) in stratified rock. Elastoplastic stress field around tunnels. - 6 -
12 Stability studies, design methods and factors affecting the stability of tunnels. Failure criteria, support and reinforcement methods. Bridges: Engineering geology in foundation elements. 13 Natural hazards. Landslides: Nomenclature and classification. Fundamentals of the landslides investigation. Geological causes and factors of the occurrence of landslides. Protection and stabilization. 14 Special topics on engineering geology and rock mechanics. Repetitive exercises. Presentation of class project. 4 6 Additional hours for: Class project Examinations Preparation for Educational visit examinations 12 3 15 6 Suggested literature: 1) Agioutantis, Z.G., (2002), "Geomechanics Rock Mechanics", Ed. ION, Athens, Greece (in Greek). 2) Brady, B.H.G., and, Brown, E.T., (1992), "Rock Mechanics for underground mining", Springer (Kluwer Academic Publishers Group). 3) Blyth, F.G.H., and De Freitas, M.H., (1984), "A Geology for Engineers", Elsevier Science & Technology. 4) Goodman, R.E., (1988), "Introduction to Rock Mechanics", John Wiley, New York. 5) Goodman, R. E., (1993), "Engineering Geology", John Wiley and Sons Ltd. 6) Hoek, E., and Bray, J.W., (1981), "Rock Slope Engineering", Spon Press (Taylor & Francis Ltd). 7) Hoek, E., and Brown, E.T., (1994), "Underground Excavations in Rock", Spon Press (Taylor & Francis Ltd). 8) Hudson, J. A. and, Harrison, J. P., (2000), "Engineering Rock Mechanics: An Introduction to the Principles", Pergamon Press Inc (Elsevier Science & Technology). 9) Hudson, J. A. and, Harrison, J. P., (2001), "Engineering Rock Mechanics, Part 2: Illustrative Worked Examples", Pergamon Press Inc (Elsevier Science & Technology). 10) Jaeger, J. C., Cook, Neville G.W., and Zimmerman, R., (2007), "Fundamentals of Rock Mechanics", Wiley-Blackwell (Blackwell Science Ltd). 11) Kliche C. A., (1999), "Rock Slope Stability", Society for Mining Metallurgy & Exploration. 12) Koukis, G. and Sabatakakis, N., (2007), "Geology of civil engineering works", Ed. Papasotiriou, Greece (in Greek). 13) Bandis S., (2008), "Engineering Geology", Gutenberg, Athens (in Greek). 14) Wyllie D. C., and Mah C. W., (2004), "Rock Slope Engineering", Taylor & Francis. - 7 -
Teaching method (select and describe if necessary - weight): Teaching 50 % Seminars Demonstrations Laboratory...% Exercises 50 % Visits at facilities Other (describe):. Total 100% Evaluation method (select)- weight: written % Oral % Homework Class project 20 Interim examination Final examinations 80 Other (describe): - 8 -