ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΜΑΘΗΜΑ: ΤΕΧΝΙΚΗ ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΕΞΑΜΗΝΟ: 7 ο ΔΙΔΑΣΚΟΝΤΕΣ: Β. ΧΡΗΣΤΑΡΑΣ, Καθηγητής Β. ΜΑΡΙΝΟΣ, Επ. Καθηγητής 6η ΑΣΚΗΣΗ: ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ ΦΟΙΤΗΤΗ:..... ΗΜ/ΝΙΑ:. Τίτλος άσκησης: Επιλογή καταλληλότητας θέσης και τύπου φράγματος. Θέματα στεγανότητας, θεμελίωσης και ευστάθειας πρανών σε επίπεδο λεκάνης και θέσης φράγματος Σκοπός της άσκησης: Σκοπός της άσκησης είναι η αξιολόγηση πιθανών θέσεων για την θεμελίωση φράγματος. Η αξιολόγηση βασίζεται στην στεγανότητα και στην τεχνικογεωλογική συμπεριφορά (έναντι θεμελίωσης και ευστάθειας πρανών) κάθε θέσης, τόσο σε επίπεδο θέσης όσο και σε επίπεδο λεκάνης απορροής. Στην πρώτη άσκηση προσοχή δίνεται στην επιλογή θέσης φράγματος από γεωλογική οριζοντιογραφία. Θέματα διαφυγών και καλύτερης ευστάθειας του φράγματος. Επιλογή καταλληλότερου τύπου φράγματος. Στην δεύτερη άσκηση γίνεται λεπτομερέστερη γεωλογική αξιολόγηση στην επιλογή θέσης φράγματος. Αυτό επιτυγχάνεται με την κατασκευή τομής από γεωτρήσεις και τον εντοπισμό γεωλογικής επικινδυνότητας (διαφυγές, φέρουσας ικανότητας, ευστάθειας πρανών, ενεργότητα ρηγμάτων κλπ.). Τέλος η άσκηση σκοπεύει και στις προτάσεις για περαιτέρω έρευνα στη επιλεχθείσα θέση. Άσκηση Α Σε ορεινή περιοχή προγραμματίζεται η κατασκευή φράγματος ύψους 28m με υψόμετρο στέψης στα 1410m. Στη διάρκεια της Προμελέτης και πριν αρχίσει ο σχεδιασμός του έργου σας δόθηκαν τα αποτελέσματα της γεωλογικής μελέτης που έγινε στην περιοχή, δηλαδή: i. Ο γεωλογικός χάρτης της περιοχής, όπου έχουν σημειωθεί επίσης οι πηγές που υπάρχουν εκεί (συνημμένο σχέδιο). Διευκρινίζεται ότι το πάχος των χαλαρών προσχώσεων είναι περί τα 2-3m. ii. Τα αποτελέσματα των γεωτρήσεων που έγιναν τόσο στη θέση του φράγματος όσο και στην ευρεία περιοχή της λεκάνης του ταμιευτήρα.
Οι γεωτρήσεις στη θέση του άξονα του φράγματος έδειξαν την παρουσία φλύσχη με την εξής εξέλιξη της περατότητας με το βάθος, βάσει των δοκιμών τύπου Lugeon που έγιναν σε αυτές: Βάθος 2-5m: απορρόφηση 180 λίτρων στη διάρκεια της δοκιμής (10 λεπτά) και υπό πίεση 10bar Βάθος 7-10m: απορρόφηση 180 λίτρων, όπως παραπάνω Βάθος 12-15m: απορρόφηση 60 λίτρων, όπως παραπάνω Οι γεωτρήσεις στην λεκάνη, Λ 1 και Λ 2, σε υψόμετρο 1500m και 1550m αντίστοιχα, που έγιναν μόλις τελείωσε η χειμερινή περίοδος, διέτρησαν ασβεστολίθους καρστικούς. Η στάθμη του υπόγειου νερού μετρήθηκε μέσα σε αυτές μόλις τελείωσε η κατασκευή τους και βρέθηκε σε βάθος 85m στη Λ 1 και 160m στη Λ 2. ΖΗΤΟΥΜΕΝΑ: 1. Επιλέξατε, με αιτιολόγηση, τον πιο κατάλληλο τύπο φράγματος που προσφέρεται στην εδώ περίπτωση. 2. Που οφείλεται η μεγαλύτερη απορρόφηση στις δοκιμές Lugeon, στα ανώτερα τμήματα του φλύσχη;; 3. Μέχρι πιο, περίπου, βάθος θα πρέπει να φτάσει το υπόγειο στεγανό διάφραγμα;; 4. Διευκρινήστε, με πλήρη αιτιολόγηση, για κάθε σχηματισμό που θα κατακλυσθεί, τις συνθήκες στεγανότητας του ταμιευτήρα λαβάνοντας υπόψη την παρουσία των πηγών όπως αυτές εμφανίζονται στον χάρτη. Σημείωση: Η άσκηση αντιστοιχεί σε πραγματική περίπτωση με ορισμένες απλουστεύσεις (φράγμα Αχυρών Αιτωλοακαρνανίας)
Σχήμα 1
Άσκηση B Στη θέση που σας δίνεται (Σχήμα 2) σχεδιάζεται να κατασκευαστεί φράγμα. Ορισμένοι τεχνικογεωλογικοί προβληματισμοί που τίθενται στο πρώτο στάδιο της μελέτης είναι: i. Γεωλογικό μοντέλο της περιοχής μελέτης. ii. Στεγανότητα της θέσης. Βάθος και έκταση στεγανού διαφράγματος. iii. Ταξινόμηση βραχόμαζας iv. Θέματα θεμελίωσης και ευστάθειας αντερεισμάτων Κατά τη γεωλογική αναγνώριση και την έρευνα πεδίου (3 γεωτρήσεις, εργαστηριακές δοκιμές, ταξινομήσεις) της περιοχής έγιναν γνωστά τα παρακάτω: Η περιοχή αποτελείται από δύο πετρώματα: Ασβεστόλιθους και Ιλυόλιθους. Οι ιλυόλιθοι είναι αρχαιότεροι σχηματισμοί των ασβεστολίθων. Μέρος των ασβεστολίθων φαίνεται στην επιφάνεια του εδάφους στα δύο αντερείσματα, όπου ήταν δυνατή και η μέτρηση της κλίσης του. Η υπόλοιπη επιφάνεια καλύπτεται από βλάστηση και κορήματα. Τα στρώματα είναι σύμφωνα μεταξύ τους ενώ οι επαφές, κανονικές ή τεκτονικές, διατηρούν σταθερή την κλίση τους σε όλη την περιοχή ενδιαφέροντος. Η συνέχεια των πετρωμάτων διακόπτεται από ένα ρήγμα (Ρ) του οποίου τα στοιχεία μετρήθηκαν σε ένα σημείο. Τα στοιχεία του ρήγματος είναι 15 ο /270 ο (κλίση/διεύθυνση κλίσης). Το ρήγμα έχει επίπεδη επιφάνεια σε όλη την περιοχή ενδιαφέροντος και κάθετη διεύθυνση προς την τομή του σχήματος 1. Από την εξέταση των 3 γεωτρήσεων που πραγματοποιήθηκαν, διαπιστώθηκαν τα παρακάτω: Γεώτρηση Γ1 Από (Βάθος σε m) Έως (Βάθος σε m) 0 30 30-31 31 80 Γ2 0 60 Γ3 0 70 Περιγραφή Ασβεστόλιθος. Μέτρια κερματισμένος (από τρία συστήματα ασυνεχειών) ενώ οι ασυνέχειές του είναι μέτρια αποσαθρωμένες. Ζώνη ρήγματος (Ρ). Έντονα διατμημένοςφυλλοποιημένος ιλυόλιθος, κατά τόπου αργιλοποιημένος με μικρά θραύσματα ασβεστολίθου Ιλυόλιθος. Πτυχωμένος, έντονα διαταραγμένος ιλυόλιθος ενώ οι ασυνέχειές του είναι μέτρια αποσαθρωμένες έως λείες. Ιλυόλιθος. Πτυχωμένος, έντονα διαταραγμένος ιλυόλιθος ενώ οι ασυνέχειές του είναι μέτρια αποσαθρωμένες έως λείες. Ιλυόλιθος. Πτυχωμένος, έντονα διαταραγμένος ιλυόλιθος ενώ οι ασυνέχειές του είναι μέτρια αποσαθρωμένες έως λείες.
Για τον έλεγχο της περατότητας των σχηματισμών στο βάθος έγιναν δοκιμές τύπου Lugeon. Οι δοκιμές διήρκησαν 10 λεπτά και έγιναν υπό πίεση 10bar. Οι απορροφήσεις σε lt δίνονται στον παρακάτω πίνακα: Γεώτρηση Από (Βάθος σε m) Έως (Βάθος σε m) Απορρόφηση (lt) 25 28 120 Γ1 28 31 75 31 34 24 34 37 3 21 24 111 Γ2 24 27 123 27 30 15 30 33 15 19 22 96 Γ3 22 25 84 25 28 21 28 31 6 Το βάθος της στάθμης του υδροφόρου ορίζοντα στις τρεις γεωτρήσεις μετρήθηκε: Γ1: 16m, Γ2: 12m, Γ3: 10m. Σημειώνεται ότι αντίστοιχες στάθμες έχουν βρεθεί και στα δύο πετρώματα σε άλλες γεωτρήσεις της περιοχής. Για την ταξινόμηση των βραχομαζών στις δύο διαφορετικές πλαγιές, με το σύστημα GSI, ελήφθησαν στοιχεία από τις γεωτρήσεις. Από την εκτέλεση εργαστηριακών δοκιμών σε δείγματα που λήφθηκαν από τις γεωτρήσεις, μετρήθηκε ότι η μονοαξονική αντοχή του άρρηκτου πετρώματος του ασβεστολίθου είναι 60MPa ενώ του υγιούς ιλυολίθου 20MPa. Λόγω της αδυναμίας εκτέλεσης δοκιμής στον διατμημένο και αργιλοποιημένο ιλυόλιθο εκτιμήθηκε ότι η αντοχή του άρρηκτου υλικού του ισοδυναμεί με το 30% του υγιούς ιλυολίθου. Για τον υπολογισμό του μέτρου παραμορφωσιμότητας χρησιμοποιείστε τη σχέση των Hoek et al. (2002). Να ληφθεί η τιμή D για βραχόμαζα χωρίς διαταραχή κατά την εκσκαφή της (D=0). E m D ( GPa) = (1 - ) 2 s ( MPa) ci 100 10 ( GSI - 10) / 40 ΖΗΤΟΥΜΕΝΑ: 1. Σχεδιάστε το γεωλογικό μοντέλο της περιοχής (λιθολογία-γεωμετρία στρωμάτων-στοιχεία τεκτονικής καταπόνησης-υδροφόρος ορίζοντας). 2. Σχολιάστε την περατότητα των σχηματισμών με βάση τη στάθμη του υδροφόρου ορίζοντα. Στη συνέχεια σχεδιάστε πάνω στην τομή, το βάθος και την έκταση του στεγανού διαφράγματος που ενδεχομένως θα απαιτηθεί. Είναι περατή η ζώνη του ρήγματος;; 3. Αφού εκτιμήσετε τις τιμές του GSI για κάθε τύπο-ποιότητα βραχόμαζας, σχολιάστε τη θεμελίωση του φράγματος, σύμφωνα με την παραμορφωσιμότητά τους. Ποιος ο πιθανότερος μηχανισμός αστοχίας στα δύο αντερείσματα του φράγματος. Η απάντησή σας πρέπει να είναι πλήρως αιτιολογημένη.
Σχήμα 2