Ταξινόμηση των Mεταμορφωμένων Πετρωμάτων με Βάση το Βαθμό Ανισοτροπίας τους

Ταξινόμηση των Mεταμορφωμένων Πετρωμάτων με Βάση το Βαθμό Ανισοτροπίας τους Geotechnical Classification of Metamorphic Rocks Based on their Degree of Anisotropy ΣΑΡΟΓΛΟΥ, X. I. ΤΣΙΑΜΠΑΟΣ, Γ. ΜΑΡΙΝΟΣ, Π. Γ. Υπ. Διδάκτωρ, Τομέας Γεωτεχνικής, Σχολή Πολιτικών Μηχανικών, Ε.Μ.Π. Αναπλ. Καθηγητής Τεχνικής Γεωλογίας, Τομέας Γεωτεχνικής, Σχολή Πολιτικών Μηχανικών, Ε.Μ.Π. Καθηγητής Τεχνικής Γεωλογίας, Τομέας Γεωτεχνικής, Σχολή Πολιτικών Μηχανικών, Ε.Μ.Π. ΠΕΡΙΛΗΨΗ : Η παρούσα εργασία αφορά στο χαρακτηρισμό της «ενδογενούς» ανισοτροπίας των μεταμορφωμένων πετρωμάτων βάσει των πλέον διαδεδομένων δοκιμών της βραχομηχανικής. Το σύστημα ταξινόμησης που συζητείται βασίζεται σε δεδομένα της βιβλιογραφίας και σε αποτελέσματα δοκιμών που εκτελέστηκαν σε μεταμορφωμένα πετρώματα, λαμβάνει δε υπόψη το δείκτη ανισοτροπίας όπως προκύπτει από: α. την αντοχή σε μονοαξονική θλίψη, β. την αντοχή σε σημειακή φόρτιση και γ. την ταχύτητα διάδοσης των επιμήκων κυμάτων των δοκιμίων που εξετάστηκαν. ABSTRACT : The scope of the present study is the characterisation of the inherent anisotropy of metamorphic rocks, based on the most widely used laboratory tests in rock mechanics. The proposed classification system is based on data from literature and results from tests carried out in metamorphic rocks. It takes into account the degree of anisotropy as it is determined from: a. the uniaxial rock strength, σ ci, b. the point load strength, Is 50 and c. the longitudinal wave velocity, V p. 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Για την ταξινόμηση της ανισοτροπίας του άρρηκτου πετρώματος έχουν προταθεί διάφοροι δείκτες, οι οποίοι βασίζονται στον προσδιορισμό της αντοχής σε μονοαξονική θλίψη του άρρηκτου πετρώματος στις διευθύνσεις μέγιστης και ελάχιστης τιμής (άμεσος προσδιορισμός του βαθμού ανισοτροπίας) ή στον προσδιορισμό της διαφοροποίησης της αντοχής σε σημειακή φόρτιση αλλά και της ταχύτητας διάδοσης των σεισμικών κυμάτων ή της αντοχής σε εφελκυσμό (έμμεσος προσδιορισμός). Ακόμα, έχουν προταθεί ταξινομήσεις βάσει του μέτρου παραμορφωσιμότητας και του λόγου Poisson κατά την θραύση (Ramamurthy, 1993), καθώς και πετρογραφικοί δείκτες, για την ταξινόμηση της ανισοτροπίας της υφής του άρρηκτου πετρώματος. Οι μέθοδοι ταξινόμησης που έχουν προταθεί κατά καιρούς, έχουν διαφορετική κλίμακα ταξινόμησης της ανισοτροπίας δεδομένου ότι αναφέρονται σε μηχανικές, κατά κύριο λόγο, ιδιότητες που επηρεάζονται όμως σε διαφορετικό βαθμό από την ανισότροπη δομή του άρρηκτου πετρώματος. Η παρούσα έρευνα, επεσήμανε την ανάγκη διαμόρφωσης ενός ενιαίου συστήματος ταξινόμησης των ανισοτρόπων πετρωμάτων, το οποίο να λαμβάνει υπόψη τους βασικότερους δείκτες ταξινόμησης (μηχανικών ιδιοτήτων) και να βαθμονομεί την ανισοτροπία του άρρηκτου πετρώματος ανάλογα και με την αντοχή του σε μονοαξονική θλίψη, σ ci, κάθετα σε κάθε επίπεδο ανισοτροπίας. Για το λόγο αυτό γίνεται η συσχέτιση του δείκτη ανισοτροπίας (όπως αυτός προσδιορίζεται από την αντοχή και από την ταχύτητα υπερήχων) με την μονοαξονική θλίψη του άρρηκτου πετρώματος, σ ci. 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/2006 1

2. ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΤΗΣ ΑΝΙΣΟΤΡΟΠΙΑΣ 2.1 Με βάση την αντοχή σε μονοαξονική θλίψη Ο δείκτης ανισοτροπίας με βάση τη διαφοροποίηση της αντοχής, σ ci, έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως για την ταξινόμηση της ανισοτροπίας του άρρηκτου πετρώματος. Στις περισσότερες περιπτώσεις, η μέγιστη τιμή της αντοχής σε μονοαξονική θλίψη επιτυγχάνεται κάθετα στα επίπεδα φολίδωσης (β=90 0 ). Ο δείκτης ανισοτροπίας της αντοχής σε μονοαξονική θλίψη ορίζεται (κατά Ramamurthy, 1993) ως: σ 0 ci(90 ) Iσ C = (1) σ ci(min) Η διάταξη της δοκιμής κάθετα στα επίπεδα ανισοτροπίας και υπό τη γωνία ελάχιστης αντοχής δίνεται στο Σχήμα 1. Σχήμα 1. Διάταξη δοκιμής. Figure 1. Test configuration. Με βάση τα δεδομένα της ανισοτροπίας της αντοχής για μεταμορφωμένα και ιζηματογενή πετρώματα που συγκέντρωσε ο Ramamurthy (1993), πρότεινε την ταξινόμηση που δίνεται στον Πίνακα 1. Πίνακας 1. Ταξινόμηση βάσει της αντοχής σε μονοαξονική θλίψη. Table 1. Anisotropy classification based on uniaxial compressive strength. Εύρος δείκτη Ανισοτροπία πετρώματος Ισ c 1.0-1.1 Αμελητέα (ισότροπο) 1.1 2.0 Χαμηλή 2.0 4.0 Μέτρια 4.0 6.0 Υψηλή > 6.0 Πολύ υψηλή 2.2 Με βάση την αντοχή σε σημειακή φόρτιση Ο προσδιορισμός του δείκτη ανισοτροπίας με βάση την αντοχή σε σημειακή φόρτιση έχει προταθεί από την ISRM (1981). Ο δείκτης ανισοτροπίας Ια (50) ορίζεται ως: Ia (50) I s(50) = (2) I s(50) // όπου Ιs (50) και Is (50)// είναι η αντοχή σε σημειακή φόρτιση, ανηγμένη σε δοκίμια διαμέτρου 50mm, κάθετα και παράλληλα αντίστοιχα στα επίπεδα στρώσης ή σχιστότητας κατά την αξονική και διαμετρική δοκιμή αντίστοιχα. Η αντοχή σε θραύση του άρρηκτου πετρώματος στη δοκιμή σημειακής φόρτισης, είναι μικρότερη όταν η φόρτιση επιβάλλεται παράλληλα με τα επίπεδα ανισοτροπίας λόγω αποχωρισμού σε αυτά. Αντίθετα, η ελάχιστη αντοχή σε μονοαξονική θλίψη επιτυγχάνεται όταν η φόρτιση γίνεται υπό γωνία περίπου 30 0 ως προς τα επίπεδα ανισοτροπίας. Συνεπώς, οι διευθύνσεις ελάχιστης αντοχής στις δύο δοκιμές διαφέρουν και για το λόγο αυτό δεν συνιστάται η σύγκριση της αντοχής που προκύπτει από κάθε μια από αυτές, πόσο μάλλον η συσχέτιση αυτών με κάποιο συντελεστή. Εκτιμούμε ότι η γνωστή συσχέτιση που έχει προταθεί από τους Broch & Franklin (1972), με συντελεστή k=24, πρέπει να εφαρμόζεται για συνθήκες φόρτισης κάθετα στα επίπεδα ανισοτροπίας. Με βάση τον δείκτη ανισοτροπίας Ια (50) προτάθηκε η ταξινόμηση που δίνεται στον Πίνακα 3 (από την ISRM,1981), ενώ έχει προταθεί ανάλογη και από τον Tsidzi (1990). Πίνακας 3. Ταξινόμηση ανισοτροπίας βάσει της αντοχής σε σημειακή φόρτιση (ISRM, 1981). Table 3. Anisotropy classification based on point load strength (ISRM, 1981). Δείκτης Ανισοτροπία ανισοτροπίας Iα (50) πετρώματος 1 Αμελητέα (ισότροπο) 1 2 Χαμηλή έως μέτρια 2 4 Υψηλή > 4 Πολύ υψηλή 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/2006 2

2.3 Με βάση την ταχύτητα διάδοσης υπερήχων Η μέτρηση της ανισοτροπίας της ταχύτητας διάδοσης των υπερήχων έχει αναφερθεί από ερευνητές καθώς ο προσδιορισμός της ταχύτητας είναι σχετικά απλός. Ο Tsidzi (1997) πρότεινε την χρήση του δείκτη VA (Velocity Anisotropy), με βάση τις δοκιμές που εκτέλεσε κυρίως σε μεταμορφωμένα πετρώματα, ο οποίος περιγράφεται από την εξίσωση (3). V V VA = (%) (3) max min V mean όπου V (max) η μέγιστη ταχύτητα, V (min) η ελάχιστη και V (mean) η μέση ταχύτητα των υπερήχων. Η ταξινόμηση που πρότεινε ο ίδιος δίνεται στον Πίνακα 2. Πίνακας 2. Ταξινόμηση βάσει της ταχύτητας διάδοσης υπερήχων (Tsidzi, 1997). Table 2. Anisotropy classification based on ultrasonic wave velocity (Tsidzi, 1997). Δείκτης VA (%) Κατηγορία ανισοτροπίας < 2 Αμελητέα (ισότροπο) 2 6 Χαμηλή 6 20 Μέτρια 20 40 Υψηλή > 40 Πολύ υψηλή Ο δείκτης που εδώ χρησιμοποιούμε και βαθμονομούμε για την ταξινόμηση της ανισοτροπίας δίνεται από το λόγο: Vp 0 (0 ) I Vp = (4) Vp 0 (90 ) όπου V p(0 ο ) η μέγιστη ταχύτητα διάδοσης των P κυμάτων παράλληλα στον ιστό του πετρώματος και V p(90 ο ) η ελάχιστη κάθετα σε αυτόν. Ο λόγος αυτός αναφέρεται από τον Birch (1961) για τη διάδοση των σεισμικών κυμάτων, εδώ όμως αξιολογείται για την ταξινόμηση της ανισοτροπίας και την συσχέτιση αυτής με την ανισοτροπία της αντοχής. 3. ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗΣ 3.1 Γενικά Το σύστημα ταξινόμησης των ανισότροπων πετρωμάτων που αναπτύσσεται στην παρούσα έρευνα βασίζεται στους ακόλουθους δείκτες ανισοτροπίας: 1. στον δείκτη της αντοχής Ισ c (εξίσωση 1) 2. στον δείκτη ανισοτροπίας της αντοχής σε σημειακή φόρτιση Ια (50) (εξίσωση 2) 3. στον δείκτη της ταχύτητας υπερήχων Ι Vp (εξίσωση 4). Για την διαμόρφωση του συστήματος αυτού αρχικώς συγκεντρώθηκε αριθμός δεδομένων από τη διεθνή βιβλιογραφία κυρίως για μεταμορφωμένα πετρώματα. Έγινε προσπάθεια να βρεθούν πλήρη στοιχεία όσον αφορά την ανισοτροπία των μηχανικών ιδιοτήτων των πετρωμάτων (αντοχή σε μονοαξονική θλίψη, ταχύτητα υπερήχων, αντοχή σε σημειακή φόρτιση), έτσι ώστε να είναι εφικτή: 1. η σύγκριση των επιμέρους δεικτών ανισοτροπίας του κάθε πετρώματος 2. ο προσδιορισμός της μεταβολής του δείκτη ανισοτροπίας της κάθε ιδιότητας (αντοχής, ταχύτητας υπερήχων και αντοχής σε σημειακή φόρτιση) σε σχέση με την τιμή της ιδιότητας κάθετα στα επίπεδα ανισοτροπίας, και 3. ο προσδιορισμός της μεταβολής των παραπάνω δεικτών σε σχέση με την αντοχή σε μονοαξονική θλίψη του άρρηκτου πετρώματος. Στο πλαίσιο της έρευνας εκτελέστηκε επίσης αριθμός δοκιμών σε δείγματα μεταμορφωμένων πετρωμάτων και συγκεκριμένα του Αθηναϊκού Σχιστολίθου, γνευσίου και μαρμάρου Πεντέλης (Σαρόγλου κ.α. 2004 και Saroglou et al., 2004). Ο σχιστόλιθος χαρακτηρίζεται ως χλωριτικός μοσχοβιτικός και έχει μέτρια ανεπτυγμένη σχιστότητα. Ο γνεύσιος διακρίνεται σε δύο τύπους, α) σε ένα μοσχοβιτικό γνεύσιο με λεπιδοβλαστικό, μεσόκοκκο ιστό που έχει πολύ καλά ανεπτυγμένη ζώνωση (τύπος Ι) και σε ένα δι-μαρμαρυγιακό που έχει γρανοβλαστικό, αδρόκοκκο ιστό (τύπος ΙΙΙ). Το μάρμαρο είναι ασβεστιτικό με χαμηλή περιεκτικότητα σε δολομίτη (3%) και έχει ταινιωτή υφή λόγω της ύπαρξης παράλληλων ασυνεχών ταινιών δολομίτη που του προσδίδει χαμηλό βαθμό ανισοτροπίας. 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/2006 3

3.2 Ανισοτροπία και αντοχή του άρρηκτου πετρώματος Από την ανάλυση των δεδομένων που συγκεντρώθηκαν, προκύπτει ότι η αντοχή σε μονοαξονική θλίψη του άρρηκτου πετρώματος σ ci κάθετα στα επίπεδα ανισοτροπίας, σχετίζεται κατά κάποιο τρόπο με το βαθμό ανισοτροπίας αυτού. Διαπιστώθηκε ότι ο βαθμός ανισοτροπίας αυξάνεται γενικώς με την μείωση της αντοχής του άρρηκτου πετρώματος. Με βάση το διάγραμμα ταξινόμησης του βαθμού ανισοτροπίας, όπου φαίνεται η τάση μείωσης του βαθμού ανισοτροπίας με την αντοχή σ ci, σε συνδυασμό με αυτή, είναι δυνατό να βαθμονομηθεί η ανισοτροπία των διαφόρων τύπων πετρωμάτων λαμβάνοντας υπόψη και την κατηγορία της αντοχής τους, όπως φαίνεται στο Σχήμα 2. Για το σύνολο των δεδομένων της παρούσας εργασίας προκύπτουν τα ακόλουθα συμπεράσματα: 1. Πετρώματα με υψηλή αντοχή (σ ci > 100 MPa) παρουσιάζουν γενικά χαμηλή ανισοτροπία. 2. Για τα πετρώματα με μέτρια αντοχή (50 MPa < σ ci < 100 MPa) δεν προκύπτει κάποια προτίμηση σε μια από τις κατηγορίες ανισοτροπίας. 3. Πετρώματα με χαμηλή αντοχή (25 MPa < σ ci < 50 MPa), αν και εδώ τα περιστατικά είναι λίγα, έχουν μέτρια έως υψηλή ανισοτροπία. Στην περιοχή πολύ χαμηλής αντοχής (σ ci < 25 MPa) βρέθηκαν ελάχιστα, μη αξιολογούμενα στοιχεία. Με το σημερινό πλήθος στοιχείων δεν μπορεί να γίνει η αντιστοίχιση των κατηγοριών αντοχής με την φύση των πετρωμάτων. Ο ίδιος τύπος πετρώματος μπορεί να ανήκει σε περισσότερες από μια κατηγορίες ανισοτροπίας ανάλογα με την ορυκτολογική σύσταση, τη δομή αλλά και την αποσάθρωση αυτού στην άρρηκτή του κατάσταση. Διακρίνεται πάντως, η τάση των μαρμάρων να κατατάσσονται στην πρώτη κατηγορία και των σχιστολίθων και φυλλιτών στην τρίτη. Στην κατηγορία πολύ υψηλής ανισοτροπίας (Ισ c > 5.0) δεν βρέθηκαν δεδομένα από τη βιβλιογραφία. Σημειωτέον, ότι τα όρια των κατηγοριών μέτριας και υψηλής ανισοτροπίας που έχουν προταθεί από τον Ramamurthy (1993) (Πίνακας 1) τροποποιήθηκαν στο σύστημα που προτείνεται στο Σχήμα 2. Σχήμα 2. Ταξινόμηση της ανισοτροπίας των μεταμορφωμένων πετρωμάτων με βάση τον δείκτη της ανισοτροπίας αντοχής Ισ c και την αντοχή σε μονοαξονική θλίψη. (Β: στοιχεία από βιβλιογραφία). Figure 2. Classification of metamorphic rocks based on strength index and uniaxial compressive strength. (Β: data from bibliography). 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/2006 4

Το όριο της υψηλής ανισοτροπίας περιορίστηκε στην τιμή 5.0 αντί για 6.0 δεδομένου ότι δεν βρέθηκαν στοιχεία με δείκτη Ισ c > 6.0 στη διεθνή βιβλιογραφία. Ακόμα, το όριο μέτριας υψηλής ανισοτροπίας προσαρμόστηκε, ανάλογα, από Ισ c = 4.0 σε Ισ c = 3.0. 3.3 Ανισοτροπία και αντοχή σε σημειακή φόρτιση Ο δείκτης ανισοτροπίας της αντοχής σε σημειακή φόρτιση έχει πολύ μεγαλύτερη διασπορά από αυτόν της αντοχής σε μονοαξονική θλίψη και εκείνον της ταχύτητας των επιμήκων κυμάτων (Σχήμα 3). Στους λιθολογικούς τύπους που εξετάστηκαν υπάρχει για το γνεύσιο μια ικανοποιητική ταύτιση χαρακτηρισμού σε σχέση με το δείκτη Ισ c, κάτι το οποίο δεν συμβαίνει για τον σχιστόλιθο και το μάρμαρο, και κυρίως για το μάρμαρο. Το σημαντικό όμως συμπέρασμα που μπορεί να εξαχθεί από την κατανομή του δείκτη ανισοτροπίας της σημειακής φόρτισης, είναι ότι συγκεντρώνεται σε μια περιοχή ανισοτροπίας (μέτρια έως υψηλή), ενώ τα ίδια δείγματα αξιολογημένα με τον δείκτη της αντοχής, Ισ c, και της ταχύτητας, Ι Vp, κατανέμονται σε περισσότερες κατηγορίες και με πιο κανονικό τρόπο. Συνεπώς, εδώ διαπιστώνεται μια ανεπάρκεια της ταξινόμησης της ανισοτροπίας με τη χρήση του δείκτη αυτού. Σε συνέχεια της ανωτέρω παρατήρησης, σημειώνεται ότι η αντοχή σε σημειακή φόρτιση παράλληλα στα επίπεδα αδυναμίας, Is 50(//), δεν είναι αντιπροσωπευτική ιδιότητα του πετρώματος. Αυτό είναι εμφανές, στην περίπτωση ενός σχιστολίθου χαμηλής αντοχής και ενός γνευσίου, όπου η αντοχή σε σημειακή φόρτιση παράλληλα στην φολίδωση I s50(//) ενδέχεται να έχει μικρή διαφορά, ενώ ο δείκτης ανισοτροπίας I Is διαφέρει σημαντικά λόγω της μεγάλης διαφοράς της αντοχής τους κάθετα σε αυτή Is 50( ). Η χρήση του δείκτη I Is για την ταξινόμηση του ανισότροπου άρρηκτου πετρώματος πρέπει συνεπώς να γίνεται με ιδιαίτερη προσοχή λόγω του σφάλματος που προκύπτει στον υπολογισμό του από την εκτέλεση της δοκιμής παράλληλα στο επίπεδο αδυναμίας. Τέλος, παρατηρείται ότι ο βαθμός ανισοτροπίας δεν φαίνεται να μειώνεται με την αύξηση της αποσάθρωσης στα δείγματα του σχιστολίθου (κατηγορίες αποσάθρωσης ΙΙ-III). Σχήμα 3. Ταξινόμηση των πετρωμάτων της παρούσας έρευνας με βάση την δείκτη I Is. Figure 3. Classification of studied rocks based on point load strength anisotropy index, I Is. 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/2006 5

3.4 Ανισοτροπία και ταχύτητα διάδοσης των υπερήχων Η ταξινόμηση γίνεται με βάση το προτεινόμενο δείκτη ανισοτροπίας, Ι Vp (εξίσωση 4). Βασιζόμενοι στα στοιχεία της βιβλιογραφίας και της παρούσας έρευνας προέκυψε ισχυρή συσχέτιση του λόγου αυτού με την ταχύτητα των επίμηκων κυμάτων κάθετα στα επίπεδα φολίδωσης (V ο p90 ). Η ταχύτητα αυτή αποτελεί χαρακτηριστική ιδιότητα του πετρώματος. Για το σύνολο των δειγμάτων, ο δείκτης ανισοτροπίας της ταχύτητας, Ι Vp, αυξάνεται με καλή συσχέτιση με την μείωση της ταχύτητας των επίμηκων κυμάτων κάθετα στο επίπεδο ανισοτροπίας, V ο p90 (Σχήμα 4). Η συσχέτιση είναι εκθετικής μορφής, V p = 5240 I -1.28 Vp, r 2 =0.88, για το σύνολο των δειγμάτων και για τα πετρώματα που δοκιμάστηκαν στην παρούσα έρευνα περιγράφεται από τη σχέση V p = 4615 I -1.13 Vp, r 2 =0.95. Ο δείκτης Ι Vp δεν υπερβαίνει την τιμή 2.0 με εξαίρεση τα δεδομένα του αποσαθρωμένου γνευσίου, τα οποία έχουν δείκτη περί το 3.0 (Dobereiner, 1993). Με βάση τον δείκτη Ι Vp το μάρμαρο Πεντέλης χαρακτηρίζεται ως ισότροπο χαμηλού βαθμού ανισοτροπίας. Τα δείγματα του Σχιστολίθου Αθηνών που εξετάστηκαν και αυτά της βιβλιογραφίας ανήκουν στην κατηγορία χαμηλού έως μέτριου βαθμού ενώ ο γνεύσιος μέτριου έως υψηλού (όπως διακρίνεται στις σκιαγραφημένες περιοχές του Σχήματος 4). 3.5 Βαθμονόμηση του δείκτη I Vp σε σχέση με τον δείκτη Ισ c Για τον καθορισμό των ορίων των κατηγοριών ανισοτροπίας στο προτεινόμενο σύστημα ταξινόμησης με τον δείκτη I Vp γίνεται μια βαθμονόμηση με βάση το δείκτη Ισ c από δοκιμές που εκτελέστηκαν από εμάς, στα ίδια ακριβώς δείγματα, τόσο της ταχύτητας διάδοσης των υπερήχων όσο και μονοαξονικής θλίψης. Δεν χρησιμοποιήθηκαν δηλαδή στοιχεία από τη βιβλιογραφία, αφού αυτά μπορεί να αναφέροντο στο ίδιο πέτρωμα, αλλά όχι απαραίτητα στα ίδια δοκίμια. Η βαθμονόμηση αυτή φαίνεται στο Σχήμα 5. Στον Πίνακα 4, τέλος, παρουσιάζονται τα όρια των κατηγοριών ανισοτροπίας με βάση τόσο το δείκτη Ισ c όσο και τον προτεινόμενο δείκτη I Vp. Σχήμα 4. Ταξινόμηση της ανισοτροπίας των μεταμορφωμένων πετρωμάτων με βάση την ταχύτητα επίμηκων κυμάτων.(β): στοιχεία από βιβλιογραφία. Figure 4. Classification of metamorphic rocks based on longitudinal velocity anisotropy. (Β): data from bibliography. 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/2006 6

Σχήμα 5. Βαθμονόμηση του προτεινόμενου δείκτη ανισοτροπίας I Vp από το δείκτη ανισοτροπίας Ισ c με βάση τα αποτελέσματα δοκιμών της παρούσας έρευνας. Figure 5. Scaling of the proposed anisotropy index I Vp based on anisotropy index Ισ c according to the results of the present study. Πίνακας 4. Προτεινόμενες κατηγορίες ταξινόμησης ανισοτροπίας Table 4. Suggested classes for the classification of metamorphic rocks. Ανισοτροπία πετρώματος Δείκτης Ισ c * Προτεινόμενος δείκτης Ι Vp Αμελητέα (ισότροπο) Iσ c 1.1 - Χαμηλή 1.1 < Iσ c 2.0 I Vp 1.5 Μέτρια 2.0 < Iσ c 3.0 1.5 < I Vp 2.0 Υψηλή 3.0 < Iσ c 5.0 I Vp > 2.0 Πολύ υψηλή Iσ c > 5.0 - * Με μετακίνηση του εύρους των κατηγοριών του Πίνακα 1 (Ramamurthy, 1993). Περαιτέρω, η χρήση των διαγραμμάτων των Σχημάτων 2 και 4, επιτρέπει για τα ανισότροπα πετρώματα τον χαρακτηρισμό τους με βάση είτε την αντοχή τους σε θλίψη είτε την ταχύτητα διάδοσης των επιμήκων κυμάτων. 4. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Ο λόγος της ταχύτητας των επιμήκων κυμάτων κάθετα και παράλληλα προς τα επίπεδα ανισοτροπίας ενός άρρηκτου πετρώματος μπορεί να αποτελέσει ένα δείκτη χαρακτηρισμού της ανισοτροπίας του. Στην εργασία, γίνεται μια βαθμονόμηση του δείκτη αυτού με βάση το δείκτη ανισοτροπίας που προκύπτει από τη διαφορά των αντοχών σε μονοαξονική θλίψη και προτείνονται οι αντίστοιχες κατηγορίες ταξινόμησης. Συγχρόνως, από την ανάλυση των στοιχείων φαίνεται η αυξητική τάση του βαθμού της ανισοτροπίας με την αύξηση της αντοχής σε μονοαξονική θλίψη, σ ci, ή της 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/2006 7

ταχύτητας των επιμήκων κυμάτων, V p, κάθετα προς τα επίπεδα ανισοτροπίας. Η ανισοτροπία ταξινομείται επίσης με βάση την αντοχή σε σημειακή φόρτιση. Η χρήση όμως του δείκτη αυτού προτείνεται να γίνεται με ιδιαίτερη προσοχή και συμπληρωματικά. 5. ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Η έρευνα χρηματοδοτείται από το ΕΠΕΑΕΚ που συγχρηματοδοτείται από το Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο (75%) και από Εθνικούς Πόρους (25%). 6. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Birch F. (1961). The velocity of compressional waves in rocks to 10 kbars: Part 2. J.Geophysics. Res. 66, 2199-2224. Broch E. & Franklin J. A. (1972). The point load strength test. Int. J. Rock Mech. Min. Sci., vol. 9, pp. 669-697. Dobereiner L., Durville J., Restituito J. (1993), Weathering of the Massiac gneiss (Massif Central, France). Bull. Int. Assoc. Eng. Geol., Vol. 47, pp. 79-96. ISRM (1981), Rock characterization, testing and monitoring, ISRM suggested methods. Pergamon Press, Oxford, U.K. Ramamurthy T. (1993), Strength and Modulus Responses of anisotropic rocks. Comprehensive rock engineering, Vol.1, pp. 313-329. Σαρόγλου Χ., Μαρίνος Π., Τσιαμπάος Γ. (2004). Γεωλογικοί παράγοντες που επηρεάζουν την αντοχή του άρρηκτου πετρώματος.η επίδραση της ανισοτροπίας. Δελτίο της Ελληνικής Γεωλογικής Εταιρίας, Πρακτικά 10 ου Διεθνούς Συνεδρίου, τομ. XXXVI, σελ.1826-1837. Saroglou, H., Marinos, P., Tsiambaos, G. (2004). "Τhe anisotropic nature of selected metamorphic rocks from Greece". Journal of the South African Institute of Mining and Metallurgy, Vol. 104, No. 4, pp.217-222. Tsidzi K. (1990), The influence of foliation on point load strength anisotropy of foliated rocks. Bull. Int. Association of Eng. Geology, Vol. 29, pp. 49-58. Tsidzi K. (1997), Propagation characteristics of ultrasonic waves in foliated rocks. Bull. Int. Association of Eng. Geology, Vol. 56, pp.103-113. 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/2006 8