ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΜΑΘΗΜΑ: ΤΕΧΝΙΚΗ ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΕΞΑΜΗΝΟ: 7 ο ΔΙΔΑΣΚΟΝΤΕΣ: Β. ΧΡΗΣΤΑΡΑΣ, Καθηγητής Β. ΜΑΡΙΝΟΣ, Επ.Καθηγητής 4η ΑΣΚΗΣΗ: ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ ΦΟΙΤΗΤΗ:..... ΗΜ/ΝΙΑ:. Τίτλος άκηης: Μονοαξονική θλιπτική αντοχή άρρηκτου βράχου UCS. Μέτρο παραµορφωιµότητας E. Διατµητική αντοχή Βράχου-Βραχόµαζας - Εκτίµηη υνοχής και γωνίας τριβής από το κριτήριο ατοχίας Hoek-Brown. Γεωτεχνικές ταξινοµήεις Ταξινόµηη GSI. Άκηη Α (Ιδιότητες άρρηκτου βράχου) 1. Οι Hoek and Brown (1980) ειήγαγαν το εξής εµπειρικό κριτήριο για ατοχία ε άρρηκτο (άθικτο) βράχο: όπου: 1 είναι η µέγιτη κύρια τάη τη θραύη 3 είναι η ελάχιτη κύρια τάη τη θραύη c είναι η αντοχή µονοαξονικής θλίψης τον άρρηκτο (άθικτο) βράχο m i είναι µια ταθερά του υλικού για τον άρρηκτο βράχο Σε µια ειρά από δοκιµές τριαξονικής υµπίεης ε ξηρά δείγµατα ψαµµίτη, οι κύριες τάεις κατά την ατοχία ήταν οι ακόλουθες: 3 1 = 3 + ci mi + 1 ci 0.5 Αριθ. Πειράµατος 3 (MPα) 1 (MPα) 1 3,5 14.0 2 5,0 17,0 3 11,0 27,0 Ζητούνται i. Προδιορίτε τις παραµέτρους διατµητικής αντοχής c και φ του άρρηκτου βράχου. ii. Αν ε ένα από τα δοκίµια του ψαµµίτη που είναι κορεµένο µε νερό, εφαρµοτεί πλευρική τάη 3 = 4 MPα και αξονική τάη 1 = 14 MPα, να προδιοριτεί η πίεη πόρων που θα
πρέπει να αναπτυχθεί το δοκίµιο, ώτε κάτω από τις υγκεκριµένες τάεις να προκληθεί ατοχία (θραύη) του δοκιµίου. Άκηη Β (Ταξινόµηη Βραχόµαζας - Ιδιότητες βραχοµάζας) Βαθµονοµείτε την βραχόµαζα, τις 4 εµφανίεις της, µε βάη το GSI, ύµφωνα µε τον υνηµµένο πίνακα (Hoek and Marinos 2000). α/α Βραχόµαζα Φωτ.1 Βραχόµαζα Φωτ.2 Βραχόµαζα Φωτ.3 Βραχόµαζα Φωτ.4 Κατάταη αυνεχειών Οι επιφάνειες των αυνεχειών είναι τραχείες έως λείες, αποαθρωµένες Οι επιφάνειες των αυνεχειών είναι λείες και αποαθρωµένες Οι επιφάνειες των αυνεχειών είναι ολιθηρές µε αργιλοαµµώδες υλικό Οι επιφάνειες των αυνεχειών είναι πολύ τραχείες Βραχόµαζα Φωτ. 1 (Άκηη Β)
Βραχόµαζα Φωτ. 2 (Άκηη Β) Βραχόµαζα Φωτ. 3 (Άκηη Β)
Βραχόµαζα Φωτ. 4 (Άκηη Β)
Σχήµα 1. Γεωλογικός Δείκτης Αντοχής GSI (Geological Strength Index).
Άκηη Γ (Ταξινόµηη Βραχόµαζας Διατµητική αντοχή βραχόµαζας) Σε περιβάλλον αβετολίθου πρόκειται να µελετηθεί η κατακευή ήραγγας. Ζητούνται 1. Βαθµονοµείτε την βραχόµαζα, τις 3 εµφανίεις της, µε βάη το GSI, ύµφωνα µε τον υνηµµένο πίνακα (Marinos 2007). α/α Κατάταη αυνεχειών Βραχόµαζα Οι επιφάνειες των αυνεχειών είναι λείες και µετρίως αποαθρωµένες. Σχηµατιµού.1 Βραχόµαζα Οι επιφάνειες των αυνεχειών είναι τραχείες χωρίς αποάθρωη. Σχηµατιµού.2 Βραχόµαζα Οι επιφάνειες των αυνεχειών είναι πολύ τραχείες χωρίς αποάθρωη. Σχηµατιµού.3 Σηµείωη 1: Τα αποτελέµατα των ταξινοµήεων παρουιάτε τα οµαδοποιηµένα ε πίνακα και οπωδήποτε πάνω το διάγραµµα του GSI µε προβολές τα αντίτοιχα πεδία (βλέπε παράδειγµα το βοηθητικό φυλλάδιο της άκηης). 2. Σε ποιούς από τους παραπάνω τύπους βραχόµαζας εκτιµάτε (πιθανότερα) ότι το βάθος το GSI µπορεί να αλλάζει και γιατί (δηλαδή αν µπορεί να βελτιωθεί η δοµή ή η ποιότητα των αυνεχειών µε το βάθος); 3. Εφαρµότε το κριτήρ/ιο Hoek and Brown (2002) για τις τρεις διαφορετικές µορφές του αβετολίθου και υπολογίτε τις παραµέτρους αντοχής c και φ για κάθε περίπτωη. Επιλύτε για 3 0,25Mpa και 3 1,2MPa. Δίνεται ότι η µονοαξονική αντοχή ε θλίψη ci του αβετολίθου είναι 80 MPa ενώ το ειδικό βάρος είναι 0,025 MN/m 3. Να ληφθεί η τιµή D για βραχόµαζα χωρίς διαταραχή κατά την εκκαφή της (D=0). Η επίλυη γίνεται από τις παρακάτω εξιώεις. Όπου τα m b, s και α δίνονται από τις χέεις: (m s) ' ' ' 3 1 = 3 + ci b + ci Κριτήριο ατοχίας Hoek & Brown για βραχόµαζα m b = m i GSI 100 exp( ) 28 14D s = exp( GSI 100 9 3D ) a
1 15 α = + ( e GSI e 2 6 1 / 20 / 3 4. Στη υνέχεια υπολογίτε για κάθε βραχόµαζα το µέτρο παραµορφωιµότητας E m από τη χέη του Hoek et al (2002): ) E m ( GPa) = (1 D ) 2 ( MPa) ci 100 10 ( GSI 10) / 40 Όπου, D είναι υντελετής που εξαρτάται από το βαθµό διαταραχής της βραχόµαζας ανάλογα µε τη ποιότητα εκκαφής. Να ληφθεί η τιµή D για βραχόµαζα χωρίς διαταραχή κατά την εκκαφή της (D=0). Σηµείωη 2: Τα αποτελέµατα των ερωτηµάτων 3 (υνοχή c και γωνία τριβής φ ο ) και 4 (µέτρο παραµορφωιµότητας Ε) παρουιάτε τα οµαδοποιηµένα ε πίνακα. Βραχόµαζα χηµατιµού 1 (Άκηη Γ)
Βραχόµαζα χηµατιµού 2 (Άκηη Γ) Βραχόµαζα χηµατιµού 3 (Άκηη Γ)