ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΜΑΘΗΜΑ: ΤΕΧΝΙΚΗ ΓΕΩΛΟΓΙΑ
9η ΑΣΚΗΣΗ:
ΕΞΑΜΗΝΟ: 7ο
ΔΙΔΑΣΚΟΝΤΕΣ: Β. ΧΡΗΣΤΑΡΑΣ, Καθηγητής Β. ΜΑΡΙΝΟΣ, Λέκτορας
ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ ΦΟΙΤΗΤΗ:…………………………………… .………….……………………………………...…ΗΜ/ΝΙΑ: ………….
Τίτλος άσκησης: Γεωτεχνική ταξινόµηση RMR και GSI κατά µήκος σήραγγας. Εκτίµηση συγκλίσεων και µέτρων άµεσης υποστήριξης. Σκοπός της άσκησης: Υπολογισµός RMR κατά µήκος σήραγγας. Εκτίµηση µέτρων υποστήριξης από το RMR. Κατασκευή γεωλογικής τοµής σήραγγας από επιφανειακές εµφανίσεις-γεωτρήσεις. Εκτίµηση GSI, υπολογισµός συγκλίσεων και καθοδήγηση µέτρων άµεσης υποστήριξης.
Άσκηση Α Στην ορεινή περιοχή της τοµής µελετάται να διανοιχθεί οδική σήραγγα διαµέτρου 12m. Η διάτρηση θα γίνει και από τα 2 στόµια. Το πέτρωµα σε όλο το µήκος είναι χαλαζίτης µε µονοκλινή δοµή µε κλίσεις 50º και διεύθυνση κάθετη στη διάτρηση. Τα στρώµατα είναι πάχους 0.50m ενώ απαντώνται και 2 κύριες διακλάσεις και 1 δευτερεύσουσα ανά 0.40m. H ποιότητα των διακλάσεων αλλάζει µε το βάθος. Για βάθη µεγαλύτερα των 50m οι ασυνέχειες είναι ασυνεχείς µε σκληρά τοιχώµατα χωρίς αποσάθρωση και κλειστές σε βάθος ενώ για βάθη µικρότερα των 50m βάθος το άνοιγµά τους είναι µέχρι 3mm µε αργιλικό υλικό πλήρωσης λόγω αποσυµπίεσης και αποσάθρωσης. Όµοια διαφοροποίηση µε το βάθος υπάρχει για τον δείκτη κερµατισµού RQD και τις συνθήκες υπογείων νερών. Έτσι, για βάθη µεγαλύτερα των 50m το RQD είναι 85% µε µέτριας πίεσης υδατικές συνθήκες ενώ για βάθη µικρότερα των 50m το RQD είναι 45% και η βραχόµαζα είναι λίγο υγρή. Η αντοχή σε µονοαξονική θλίψη άρρηκτου χαλαζίτη είναι 200MPa. Ζητούµενα 1. Να ταξινοµήσετε την βραχόµαζα κατά µήκος της σήραγγας µε το σύστηµα RMR (βλέπε αντίστοιχους πίνακες στην παρουσίαση). Σηµείωση 1: Εδώ µπορείτε να χρησιµοποιήσετε το RMR καθώς η βραχόµαζα είναι καλής έως πολύ καλής ποιότητας γενικά. 2. Να εκτιµήσετε τα µέτρα άµεσης υποστήριξης κατά µήκος της σήραγγας χρησιµοποιώντας τις τιµές RMR και τους αντίστοιχους πίνακες (βλέπε παρουσίαση). Σηµείωση 2: Η µέθοδος αυτή, όταν χρησιµοποιείται, χρησιµοποιείται µόνο για καλές έως πολύ καλές βραχόµαζες (RMR>35). Σήµερα, τα µέτρα άµεσης υποστήριξης αναλύονται µέσα από αριθµητικά µοντέλα (µε τη χρήση παραµέτρων διατµητικής αντοχής) και όχι µόνο εµπειρικά. Προσοχή: Το σύστηµα ταξινόµησης RMR πλέον χρησιµοποιείται κυρίως για την κατάταξη και βαθµονόµηση του υλικού και δεν θα πρέπει να χρησιµοποιείται για την επιλογή µέτρων άµεσης υποστήριξης καθώς αυτά υπολογίζονται αναλυτικά και µε αριθµητικές µεθόδους.
Άσκηση Β Στην ορεινή περιοχή της τοµής µελετάται να διανοιχθεί οδική σήραγγα διαµέτρου 12m στη στάθµη των 400m (απόλυτο υψόµετρο). Γεωλογικά η περιοχή δοµείται, από τους νεότερους στους παλαιότερους σχηµατισµούς, από εναλλαγές ψαµµιτών και ιλυολίθων, ιλυόλιθος µε λεπτές ενστρώσεις ψαµµιτών και ασβεστόλιθους. Έπειτα από τη γεωλογική χαρτογράφηση της περιοχής προέκυψε ότι η σειρά των στρωµάτων διακόπτεται από ένα ρήγµα (Ρ) το οποίο έχει σηµειωθεί µόνο στην επιφάνεια. Επίσης, έχουν χαρτογραφηθεί, όπου αυτό ήταν δυνατό λόγω της πυκνής φυτοκάλυψης, οι επαφές των στρωµάτων που προβάλουν στην επιφάνεια. Για την διερεύνηση των τεχνικογεωλογικών συνθηκών στο βάθος πραγµατοποιήθηκαν αρκετές γεωτρήσεις. Για τους σκοπούς τους άσκησης σας δίνεται η γεώτρηση Γ. Τα αποτελέσµατα της γεώτρησης και των εργαστηριακών δοκιµών που έγιναν στους σχηµατισµούς παρουσιάζονται παρακάτω: Η γεώτρηση Γ συνάντησε: Από την επιφάνεια µέχρι τα 50m εναλλαγές ψαµµιτών και ιλυολίθων, από τα 50 έως τα 125m βάθος ιλυόλιθο µε λεπτές ενστρώσεις ψαµµιτών, από τα 125m µέχρι το τέλος της γεώτρησης ασβεστόλιθο. Η γεώτρηση συνάντησε στα 175m βάθος έντονα κερµατισµένη ζώνη (µυλονιτίωσης) ασβεστολίθου µε RQD=0% µε τραχείες όµως επιφάνειες. Περιγραφή βραχόµαζας: • Εναλλαγές ψαµµιτών και ιλυολίθων: Μέτρια κερµατισµένη βραχόµαζα (3 οικογένειες ασυνεχειών) µε οµαλές επιφάνειες ασυνεχειών. Η αντοχή σε µονοαξονική θλίψη (σci) του άρρηκτου ψαµµίτη-ιλυολίθου είναι 40MPa. • Ιλυόλιθος µε λεπτές ενστρώσεις ψαµµιτών: Μέτρια διαταραγµένος µε 3 οικογένειες ασυνεχειών και λείες επιφάνειες ασυνεχειών. Στις ζώνες ρηγµάτων παρατηρείται ως έντονα διατµηµένος σχηµατισµός µε φυλλώδη σχιστολιθική δοµή, ολισθηρές επιφάνειες και σχεδόν χαοτικούς χαρακτήρας. Η αντοχή σε µονοαξονική θλίψη (σci) του ιλυολίθου είναι περί τα 20MPa ενώ στις ζώνες διάτµησης είναι 10MPa. • Ασβεστόλιθος: Μέτρια κερµατισµένος (3 οικογένειες ασυνεχειών) µε τραχείες επιφάνειες ασυνεχειών. Η αντοχή σε µονοαξονική θλίψη (σci) του ασβεστολίθου είναι περί τα 70MPa. Το ειδικό βάρος γ για όλες τις βραχόµαζες είναι 0,025MN/m3. Σηµείωση 1: Τα γεωλογικά στρώµατα διατηρούν σταθερή την παραλληλία και την κλίση τους σε όλη την έκταση της υπό µελέτη περιοχής. Το πάχος του ασβεστόλιθου θεωρείστε το πολύ µεγάλο. Ζητούµενα: 1. Συµπληρώστε το γεωλογικό µοντέλο της σήραγγας. 2. Ταξινοµήστε τους πιθανούς τύπους βραχόµαζας κατά µήκος της σήραγγας µε το σύστηµα GSI. 3. Αφού αιτιολογήσετε πρώτα, κατηγοριοποιήστε κατά µήκος της τοµής ποιά θα είναι τα ενδεχόµενα τεχνικογεωλογικά προβλήµατα (π.χ. πτώση σφηνών, αυξηµένες συγκλίσεις, παρουσία νερού κ.α). 4. Εντοπίστε πού ακριβώς θα παρουσιαστεί η µέγιστη σύγκλιση και υπολογίστε ποιό θα είναι το µέγεθος αυτής χωρίς να έχουν τοποθετηθεί µέτρα άµεσης υποστήριξης ακόµα. Τι µέτρα υποστήριξης θα προτείνατε σε αυτή τη περίπτωση; Σηµείωση 2: Χρησιµοποιήστε ότι υλικό κρίνεται απαραίτητο από τα διαγράµµατα-πίνακες που σας έχουν δοθεί στην παρουσίαση της άσκησης. Βιβλιογραφία Άσκησης: • • • •
Bieniawski, Z.T. 1989. Engineering rock mass classifications. New York: Wiley. Hoek, E., Marinos, P., 2000. Predicting tunnel squeezing in weak heterogeneous masses. Tunnels and Tunnelling International, Part 1—November Issue 2000, pp. 45-51; Part 2—December 2000, pp. 34-36. Marinos, V., Marinos, P., Hoek, E., 2005. The geological strength index: applications and limitations. Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 64, pp. 55-65. Marinos V., Fortsakis P., Prountzopoulos G. «Estimation of geotechnical properties and classification of geotechnical behaviour in tunnelling for flysch rock masses» (2011). Proceedings of the 15th European Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, A. Anagnostopoulos et al. (Eds.), Part 1, pp. 435-440, Athens.