Πολιτικοί Μηχανικοί ΕΜΠ Τεχνική Γεωλογία Διαγώνισμα 10/2006 1 ΘΕΜΑ 1 ο (4 βαθμοί) 1. Σε μια σήραγγα μεγάλου βάθους πρόκειται να εκσκαφθούν σε διάφορα τμήματά της υγιής βασάλτης και ορυκτό αλάτι. α) Στο ίδιο διάγραμμα τάσεων-παραμορφώσεων σε αξονική (ανεμπόδιστη) Θλίψη, δώστε τις αντίστοιχες καμπύλες για τα δύο πετρώματα. Αναφέρατε τις διαφορές που πιθανόν υπάρχουν μεταξύ των δυο πετρωμάτων σε ό,τι αφορά την αντοχή και την ελαστικότητά τους. β) Προσδιορίστε αν για τα παραπάνω πετρώματα υπάρχει σημαντικός κίνδυνος για τη σήραγγα και γιατί; 2. α) Ποιοι είναι οι κυριότεροι λόγοι για τους οποίους κατασκευάζεται υπόγειο διάφραγμα σε ένα φράγμα; Περιγράψτε τον τρόπο με τον οποίο κατασκευάζεται το διάφραγμα αυτό. β) i) Τί σημαίνει περατότητα 1 Lugeon ; ii) Πότε το υπέδαφος θεωρείται πρακτικώς στεγανό στην θέση κατασκευής ενός φράγματος (σε σχέση με τις μονάδες Lugeon); 3. Στην περιοχή της λίμνης φράγματος που μελετάται θα κατακλυσθεί και ασβεστολιθική μάζα. Εξετάστε με λεπτομέρεια το θέμα ως προς την δυνατότητα ή μη διαφυγών νερού του ταμιευτήρα. 4. Αναφέρατε αιτιολογημένα αν υπάρχει πιθανός κίνδυνος ολίσθησης και τί τύπου θα είναι αυτή, σε υψηλό πρανές που θα εκσκαφθεί στις παρακάτω περιπτώσεις, δίνοντας και πρόχειρα σχήματα: α) Δολομίτης έντονα κερματισμένος, με πολλαπλά συστήματα ασυνεχειών, που διαχωρίζουν τη βραχομάζα σε πολύ μικρά τεμάχη μεγέθους χαλικιού. β) Ασβεστόλιθος με καλά αναπτυγμένη στρώση χωρίς πολλές διακλάσεις, με κλίση 50 ο και διεύθυνση σχεδόν κάθετη προς τη διεύθυνση του πρανούς. γ) Βασάλτης με σχεδόν κατακόρυφες διακλάσεις. δ) Εναλλαγές στρώσεων ψαμμάτων και ιλυολίθων, με κλίση ομόρροπη προς το πρανές. 5. Αναφέρατε, για τη διάνοιξη συράγγων: α) τους φυσικούς κινδύνους κατά την εκσκαφή β) την επίδραση των ρηγμάτων και των πτυχών καθώς και τα προβλήματα που
ΣΕΜΦΕ ΕΜΠ Τεχνική Γεωλογία Διαγώνισμα 10/2006 Επαναληπτική περίοδος 2 πιθανώς δημιουργούν 6. α) Σε ποιες περιπτώσεις, για τον έλεγχο της ευστάθειας μιας βραχομάζας, επιλέγεται το κριτήριο Hoek-Brown και σε ποιες το κριτήριο Barton; β) Ποιες οι παράμετροι που πρέπει να είναι γνωστές σε κάθε περίπτωση; ΘΕΜΑ 2 ο (2 βαθμοί) Για τις ανάγκες της κατασκευής επαρχιακής οδού που διέρχεται από ορεινή περιοχή είναι αναγκαία η δημιουργία ενός ορύγματος σε βραχώδες πρανές όπου επικρατεί σχιστόλιθος. Η διεύθυνση του δρόμου είναι Β040 ο και το πρανές του ορύγματος που θα διαμορφωθεί είναι το ΝΑ. Ο αρχικός σχεδιασμός του πρανούς προβλέπει κλίση 75 ο, ενώ για περιβαλλοντικούς λόγους (μικρότερος δυνατός όγκος εκσκαφών) δεν επιτρέπεται να διαμορφωθεί με κλίση μικρότερη των 55 ο. Από τη γεωτεχνική έρευνα προέκυψαν τέσσερις οικογένειες ασυνεχειών με τα εξής χαρακτηριστικά (κλίση/φορά μέγιστης κλίσης): Σχιστότητα S: 58 o / 318 o Διάκλαση J1: 45 o / 227 o Διάκλαση J2: 80 o / 140 o Διάκλαση J3: 65 o / 350 o Επιπλέον, από εργαστηριακές δοκιμές διάτμησης που έγιναν σε λείες επιφάνειες των παραπάνω ασυνεχειών, σε δοκίμια διαμέτρου 10cm, προέκυψαν τα ακόλουθα αποτελέσματα. Ορθή Δύναμη (kn) 1 2 3 4 Διατμητική Δύναμη κατά την αστοχία (kn) 0,49 1,02 1,52 2,02 Τέλος, η τραχύτητα των ασυνεχειών θεωρήθηκε ότι αντιστοιχεί σε i=10 o. Ζητούνται: 1. Να εντοπιστεί ο κίνδυνος, για οποιαδήποτε μορφής αστοχία, που είναι δυνατόν να εκδηλωθεί λόγω της εκσκαφής του πρανούς. (Όλες οι απαντήσεις θα πρέπει να συνοδεύονται από πλήρη αιτιολόγηση). Βαρύτητα: 70% 2. Είναι δυνατόν, με βάση τους περιβαλλοντικούς περιορισμούς, να εκσκαφθεί τελικά το
ΣΕΜΦΕ ΕΜΠ Τεχνική Γεωλογία Διαγώνισμα 10/2006 Επαναληπτική περίοδος 3 πρανές; Αν όχι, τι προτείνετε ως λύση, θεωρώντας δεδομένη τη χάραξη του δρόμου και τα γεωμετρικά του χαρακτηριστικά; Βαρύτητα: 30% ΘΕΜΑ 3 ο (4 βαθμοί) Στην περιοχή του σχήματος 1 πρόκειται να διανοιχθεί σιδηροδρομική σήραγγα. Η περιοχή γεωλογικά αποτελείται από τα νεώτερα στα παλαιότερα από: Ψαμμίτη (Α), Λεπτοστρωματώδη Ασβεστόλιθο (Β) και Αργιλικό Σχιστόλιθο (C). Το πάχος των πετρωμάτων παραμένει σταθερό σε όλη την έκταση της υπό μελέτη περιοχής ενώ η διεύθυνση των στρωμάτων είναι σταθερή με στοιχεία Β-Ν. Τα στρώματα διατηρούν την παραλληλία τους. Από την γεωλογική αναγνώριση της περιοχής ήταν δυνατή η μέτρηση της κλίσης των επαφών των σχηματισμών (Α-Β και B-C/βλέπε σχήμα) μόνο στις παρακάτω θέσεις. Σημείο επαφής Κλίση Φορά κλίσης 1 35 ο Προς Ανατολή 2 35 ο Προς Ανατολή 3 40 ο Προς Δύση 4 40 ο Προς Ανατολή 5 46 ο Προς Δύση Επίσης παρατηρήθηκαν πηγές στην επαφή του λεπτοστρωματώδη ασβεστολίθου και του ιλυολίθου (βλέπε σχήμα). Για τη βαθμονόμηση της ποιότητας των βραχομαζών με το σύστημ GSI λήφθησαν ως αντιπροσωπευτικές θέσεις οι περιοχές στις φωτογραφίες 1,2,3 για τον ψαμμίτη, λεπτοστρωματώδη ασβεστόλιθο και αργιλικό σχιστόλιθο αντίστοιχα. Οι ασυνέχειες και για τα τρία πετρώματα είναι ομαλές και έχουν μέτρια αποσάθρωση. Ζητούνται 1. Συμπληρώστε τη γεωλογική τομή (λιθολογία γεωμετρία στρωμάτων υδροφόρος ορίζοντας) λαμβάνοντας υπόψη τα δεδομένα που σας δίνονται (σειρά αρχαιότητας, επαφές πετρωμάτων και σταθερό πάχος σχηματισμών). Βαρύτητα: 35% 2. Βαθμονομείστε την ποιότητα των 3 σχηματισμών με το σύστημα GSI. Ποιά θα είναι η τεχνικογεωλογική συμπεριφορά (πιθανές αστοχίες) των σχηματισμών στο βάθος της σήραγγας με βάση αυτή την βαθμονόμηση;
ΣΕΜΦΕ ΕΜΠ Τεχνική Γεωλογία Διαγώνισμα 10/2006 Επαναληπτική περίοδος 4 Βαρύτητα: 30% 3. Διερευνήστε τις τεχνικογεωλογικές συνθήκες (εισροή υπογείων νερών, εκσκαψιμότητα, υποστήριξη) για τρείς διαφορετικές χαράξεις σηράγγων που σας δίνονται στα υψόμετρα 100m, 250m και 400m. Δηλαδή αναλύστε και για τις τρείς ξεχωριστά χαράξεις, με βάση τις εκάστοτε συνθήκες, και όχι θεωρητικά για τα πετρώματα αυτά. Βαρύτητα: 35% Φωτ. 1 Ψαμμίτης
ΣΕΜΦΕ ΕΜΠ Τεχνική Γεωλογία Διαγώνισμα 10/2006 Επαναληπτική περίοδος 5 Φωτ. 2 Λεπτοστρωματώδης ασβεστόλιθος Φωτ. 3 Αργολιθικός σχιστόλιθος
ΣΕΜΦΕ ΕΜΠ Τεχνική Γεωλογία Διαγώνισμα 10/2006 Επαναληπτική περίοδος 6