ΤΕΧΝΙΚΗ ΓΕΩΛΟΓΙΑ 2η Άσκηση Γεωερευνητικό πρόγραµµα Διδάσκοντες: Β. Χρηστάρας Καθηγητής Β. Μαρίνος, Επ. Καθηγητής Εργαστήριο Τεχνικής Γεωλογίας και Υδρογεωλογίας ΑΠΘ
2η άσκηση (Γεωερευνητικό πρόγραµµα) Σκοπός Η άσκηση στοχεύει στον τρόπο παρουσίασης και στην σύνθεση των πληροφοριών από ένα γεωερευνητικό πρόγραµµα για τις ανάγκες της µελέτης κατασκευής Τεχνικού Έργου και στην εδώ περίπτωση µε το παράδειγµα µιας σήραγγας. Η εργασία αυτή και η συνεπακόλουθη αξιολόγηση γίνεται πάντοτε µε βάση την γεωλογική τοµή, απ’ όπου πρέπει να ξεκινά η όλη διαδικασία και συνεχίζεται µε την ζωνοποίηση-οµαδοποίηση των πληροφοριών για τις ιδιότητες των γεωυλικών και την γεωτεχνική συµπεριφορά τους.
2η Άσκηση Παρατηρήσεις • Τα στοιχεία της άσκησης είναι πραγµατικά και αφορούν τµήµα κατασκευής επέκτασης του Μετρό Θεσσαλονίκης. • Τµήµα αυτής της γεωλογικής και τεχνικογεωλογικής αξιολόγησης πραγµατοποιείται και κατά τον σχεδιασµό (µελέτη) του έργου. • Στην άσκηση αυτή επιλέχθηκαν µόνο κάποια από τα στοιχεία που χρησιµοποιούνται για τον χαρακτηρισµό της σύστασης και της ποιότητας των γεωυλικών. Στα επόµενα µαθήµατα και ασκήσεις θα καλυφθούν και άλλες παραµέτροι χαρακτηρισµού της τεχνικογεωλογικής ποιότητας των σχηµατισµών. • Ορισµένα από τα παραπάνω δεδοµένα της χάραξης του έργου απλοποιήθηκαν, ελαφρώς µόνο, για τους εκπαιδευτικούς σκοπούς της άσκησης.
Έρευνα εδάφους και υπεδάφους Γεωερευνητικό Πρόγραµµα Το γεω-ερευνητικό πρόγραµµα διερευνά και εκτιµά τις συνθήκες του εδάφους πριν ξεκινήσει ο τελικός σχεδιασµός και κατασκευή ενός τεχνικού έργου. Οι στόχοι ενός γεω-ερευνητικού προγράµµατος ποικίλουν ανάλογα µε το µέγεθος και τη φύση του υπό µελέτη κατασκευή τεχνικού έργου αλλά συνήθως περιλαµβάνουν ένα από τα παρακάτω. • Καταλληλότητα της θέσης για το προτεινόµενο έργο • Επιτόπου συνθήκες και ιδιότητες εδάφους • Πιθανά προβλήµατα στο έδαφος ή/και αστάθειες
Γεωερευνητικό πρόγραµµα ΒΑΣΙΚΑ ΕΡΩΤΗΜΑΤΑ
1. Τι γνωρίζουµε; 2. Τι δεν γνωρίζουµε; 3. Τι χρειάζεται να γνωρίζουµε;
Στάδια Γεωερευνητικού Προγράµµατος I. Αρχικό στάδιο • Εργασία γραφείου διαθέσιµων στοιχείων • Επιτόπου επίσκεψη και παρατήρηση • Προκαταρκτική έκθεση και σχεδιασµός εργασιών υπαίθρου II. Κύριο στάδιο • Εργασία υπαίθρου • Γεωλογική χαρτογράφηση • Γεωτρήσεις, σκάµατα παρατήρησης • Επιτόπου δοκιµές • Γεωφυσική διασκόπηση • Ταξινοµήσεις βραχόµαζας • Μετρήσεις τεκτονικών στοιχείων • Εργαστηριακές δοκιµές • Τελική έκθεση III. Στάδιο επισκόπησης • Γεωµηχανική παρακολούθηση κατά την κατασκευή
Στάδια Γεωερευνητικού Προγράµµατος I. Αρχικό στάδιο • Εργασία γραφείου διαθέσιµων στοιχείων • Επιτόπου επίσκεψη και παρατήρηση • Προκαταρκτική έκθεση και σχεδιασµός εργασιών υπαίθρου II. Κύριο στάδιο • Εργασία υπαίθρου • Γεωλογική χαρτογράφηση • Γεωτρήσεις, σκάµατα παρατήρησης • Επιτόπου δοκιµές • Γεωφυσική διασκόπηση • Ταξινοµήσεις βραχόµαζας • Μετρήσεις τεκτονικών στοιχείων • Εργαστηριακές δοκιµές • Τελική έκθεση III. Στάδιο επισκόπησης • Γεωµηχανική παρακολούθηση κατά την κατασκευή
«Εργαλεία» Γεω-έρευνασ C. ΓΕΩΤΡΗΣΕΙΣ
«Εργαλεία» Γεω-έρευνασ C. ΓΕΩΤΡΗΣΕΙΣ
!
«Εργαλεία» Γεω-έρευνασ C. ΓΕΩΤΡΗΣΕΙΣ
«Εργαλεία» Γεω-έρευνασ C. ΓΕΩΤΡΗΣΕΙΣ Γεωτρήσεις (Borehole Logging)
i. Τι στοιχεία µας δίνει µια γεώτρηση? ii. Δύο γεωτρήσεις? iii. Τρείς γεωτρήσεις? iv. Περισσότερες γεωτρήσεις? • • • •
Γραµµική πληροφορία γεωλογικών, τεχνικογεωλογικών και γεωτεχνικών πληροφοριών στο βάθος Δυνατότητα γεωτεχνικής τοµής και δηµιουργία επαφών ή ζώνης µε κοινά γεωλογικά, τεχνικογεωλογικά και γεωτεχνικά χαρακτηριστικά Δυνατότητα τρισδιάστατου µοντέλου (τρία σηµεία) στο χώρο µε κοινά γεωλογικά, τεχνικογεωλογικά και γεωτεχνικά χαρακτηριστικά Εκτίµηση του γεωλογικού και γεωτεχνικού µοντέλου στην ευρύτερη περιοχή του τεχνικού έργου
«Εργαλεία» Γεω-έρευνασ C. ΓΕΩΤΡΗΣΕΙΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ
• Πόσες γεωτρήσεις ή άλλες µέθοδοι;θέσεις εκτέλεσης; • Ποιά τα κριτήρια για να τερµατιστεί µία γεώτρηση • Επιτόπου δοκιµές: τύπος, κριτήρια & συχνότητα; • Δειγµατοληψία: τύπος, κριτήρια & συχνότητα; • Μητρώα καταγραφής αποτελεσµάτων: σχέδια, ειδικά φύλλα καταγραφής και παρουσίασης αποτελεσµάτων, έκθεση
«Εργαλεία» Γεω-έρευνασ C. ΓΕΩΤΡΗΣΕΙΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ
Γεωτρήσεις (Borehole Logging) i. Τεχνική περιγραφή δειγµάτων ii. Χαρακτηρισµός της ποιότητας των γεωυλικών (έδαφος βραχόµαζα) στο βάθος • Ποιοτική (συνεκτικότητα-πυκνότητα εδάφους/αντοχή βράχου) • Κερµατισµός του βραχώδους γεωυλικού (RQD) • Ταξινόµηση βραχόµαζας (GSI,RMR,Q) iii. Στάθµη υπόγειου νερού iv. Επιτόπου δοκιµές (in situ Testing) • Συνεκτικότητας – Αντοχής εδάφους (SPT, CPT) • Παραµορφωσιµότητας (Πρεσσιοµετρήσεις) • Υδροπερατότητας (π.χ. Lugeon, Maag, Lefranc) v. Εργαστηριακές δοκιµές
ΤΟΜΗ Ι: ΓΕΩΛΟΓΙΚΕΣ ΕΝΟΤΗΤΕΣ
Θεµατικές γεωλογικές τοµές Κλίµακα
Προσοχή!!!
Η τοµή παρουσιάζεται εδώ σε στρεβλή κλίµακα (διαφορετικές κλίµακες µήκους-υψών) Στην βασική αρχική τους µορφή πρέπει οι γεωλογικές τοµές πάντα να συντάσσονται στην ίδια κλίµακα µήκους-ύψους. Οι µετέπειτα γεωτεχνικές συνθέσεις µπορεί πάντως να γίνονται σε στρεβλή προκειµένου να προβάλουν καλύτερα οι οµαδοποιήσεις των σχηµατισµών ίδιας συµπεριφοράς. Δεν µπορεί όµως να γίνονται άµεσοι γεωµετρικοί υπολογισµοί πάνω σε τοµές µε στρεβλή κλίµακα χωρίς την απαραίτητη διόρθωση.
ΤΟΜΗ Ι: ΓΕΩΛΟΓΙΚΕΣ ΕΝΟΤΗΤΕΣ
«Εργαλεία» Γεω-έρευνασ C. ΓΕΩΤΡΗΣΕΙΣ
ΤΕΧΝΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΕΔΑΦΙΚΩΝ ΔΕΙΓΜΑΤΩΝ
• Τεχνική περιγραφή εδαφικών δειγµάτων i. Γεωλογική περιγραφή στρώµατος. Δευτερεύοντα εδαφικά συστατικά (µε µικρά), κύριο εδαφικό συστατικό (µε κεφαλαία) και σύµβολο οµάδας (από κατάταξη USCS) π.χ. ιλυώδης ΑΜΜΟΣ µε χάλικες (SM) ii. Πυκνότητα / συνεκτικότητα / αντοχή iii. Ασυνέχειες iv. Στρώση v. Χρώµα vi. Σύσταση, Σχήµα και µέγεθος κόκκων
«Εργαλεία» Γεω-έρευνασ C. ΓΕΩΤΡΗΣΕΙΣ
ΤΕΧΝΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΕΔΑΦΙΚΩΝ ΔΕΙΓΜΑΤΩΝ
• Τεχνική περιγραφή εδαφικών δειγµάτων • Παράδειγµα: Καστανοκόκκινη, αµµώδης σκληρή ΑΡΓΙΛΟΣ µε χάλικες (CL), χαλίκια ασβεστόλιθου και µεταψαµµίτη, υπογωνιώδη, µέσα και λεπτά (ΤΕΤΑΡΤΟΓΕΝΕΣ). Τοπικά εµφανίζονται ασβεστιτικά συγκρίµατα και οξειδώσεις. Προσοχή: Πρέπει να περιγράφονται προσεκτικά ακόµα και οι λεπτές ενστρώσεις καθώς µπορεί να επηρεάζουν τις γεωτεχνικές συνθήκες. π.χ. ορίζοντες άµµου σε σχηµατισµό αργίλου µπορεί να ασκούν υποπιέσεις – ανώσεις και να αστοχήσει για παράδειγµα µια θεµελίωση. Για το λόγο αυτό το δείγµα πρέπει να εξετάζεται προσεκτικά (διάσπαση δείγµατος).
ΤΟΜΗ Ι: ΓΕΩΛΟΓΙΚΕΣ ΕΝΟΤΗΤΕΣ Γεώτρηση Γ2 (1/3)
ΤΟΜΗ Ι: ΓΕΩΛΟΓΙΚΕΣ ΕΝΟΤΗΤΕΣ Γεώτρηση Γ2 (1/3)
Απλές Γεωλογικές τοµές από γεωτρήσεις
!
!
Απλό παράδειγµα γεωλογικής τοµής από γεωτρήσεις. Προσοχή στον τύπο των επαφών και σε πιθανές – απότοµές – µεταπτώσεις.
ΤΟΜΗ ΙΙ: ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΚΑΤΗΓΟΡΙΑΣ ΓΕΩΥΛΙΚΩΝ ΣΥΜΦΩΝΑ ΜΕ ΤΗΝ ΕΠΙΚΡΑΤΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΣΤΑΣΗΣ
ΚΑΤΗΓΟΡΙΟΠΟΙΗΣΗ – ΖΩΝΟΠΟΙΗΣΗ ΕΠΙΚΡΑΤΗΣΗΣ ΓΕΩΥΛΙΚΏΝ
Παράδειγµα ζωνοποίησης επικράτησης σύστασης των γεωυλικών από άλλη τοµή (εδώ ο χαρακτηρισµός γίνεται σύµφωνα µε τις κοκκοµετρικές αναλύσεις και την κατατάξη κατά USCS)
ΚΑΤΗΓΟΡΙΟΠΟΙΗΣΗ – ΖΩΝΟΠΟΙΗΣΗ ΓΙΑ ΜΙΑ ΠΕΡΙΟΧΗ ΚΑΤΑ ΜΗΚΟΣ ΤΗΣ ΧΑΡΑΞΗΣ Παράδειγµα
• «Οι Τεταρτογενείς αποθέσεις και αυτές της σειράς “Ερυθρών Αργίλων”, στο τµήµα αυτό (από Χ.Θ.___ έως Χ.Θ.___) αποτελούνται γενικά από Αργίλους έως Αµµώδεις Αργίλους οι οποίες είναι Σταθερές έως Πολύ Στιφρές. Οι σχηµατισµοί αυτοί εναλλάσσονται µε ορίζοντες Άµµου ή και Χαλίκων, οι οποίοι είναι γενικά χαλαρής συµπύκνωσης. Τέτοιοι ορίζοντες εµφανίζονται στην υπερκείµενη ζώνη στη µέση του τµήµατος (γεώτρηση ____)». • «Οι τιµές SPT στο τµήµα αυτό είναι γενικά χαµηλές και κυµαίνονται από 1 έως 15 στα υπερκείµενα ενώ είναι υψηλότερες στο ύψος της σήραγγας µε τιµές 16 έως 30». • «Η περατότητα των σχηµατισµών στο τµήµα αυτό είναι Χαµηλή έως Μέτρια καθώς κυρίως αναπτύσσονται άργιλοι αλλά σε θέσεις όπου απαντώνται και άµµοι και χάλικες η περατότητα είναι προφανώς µεγαλύτερη (εδώ χαρακτηρίζεται “Μέτρια”). Στις αργιλικές αποθέσεις λοιπόν η περατότητα λαµβάνει τιµές <10-7 m/sec ενώ στις πιο αµµώδεις-χαλικώδεις 10-5 µε 10-6 m/sec.»
ΤΟΜΗ ΙΙΙ: ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΩΝ ΕΔΑΦΙΚΩΝ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΩΝ
Γεωερευνητικό πρόγραµµα γεωτρήσεων – ΓΕΩΛΟΓΙΑ-ΣΥΣΤΑΣΗ
«Εργαλεία» Γεω-έρευνασ C. ΓΕΩΤΡΗΣΕΙΣ
ΤΕΧΝΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΑΝΤΟΧΗΣ ΕΔΑΦΙΚΩΝ ΔΕΙΓΜΑΤΩΝ
Γεωτρήσεις (Borehole Logging) Τεχνικογεωλογική µακροσκοπική περιγραφή της αντοχής των εδαφικών σχηµατισµών (ποιότητα σχηµατισµών): I. Συνεκτικότητας των λεπτόκοκκων σχηµατισµών (Αργιλικά, ιλυώδη) II. Πυκνότητας των αδρόκοκκων σχηµατισµών (αµµώδη, χαλικώδη)
«Εργαλεία» Γεω-έρευνασ C. ΓΕΩΤΡΗΣΕΙΣ
ΤΕΧΝΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΑΝΤΟΧΗΣ ΛΕΠΤΟΚΟΚΚΩΝ ΔΕΙΓΜΑΤΩΝ
Οι Λεπτόκοκκοι εδαφικοί σχηµατισµοί των οποίων η σύσταση χαρακτηρίζεται από την επικράτηση αργίλου ή ιλύος κατατάσσονται µε βάση την συνεκτικότητά τους σε κατηγορίες. Η συνεκτικότητα των Λεπτόκοκκων οριζόντων κατατάσσονται σε έξι κατηγορίες: • Πολύ Μαλακή • Μαλακή • Σταθερή • Στιφρή • Πολύ Στιφρή ! • Σκληρή Πολύ µαλακή άργιλος
Κατάταξη συνεκτικότητας και αντοχής εδαφών Συνεκτικότητα Α ν τ ο χ ή (λεπτόκοκκα εδάφη) (GR)
Συνεκτικότητα Αστράγγιστη Μοναξονική Α ν τ ο χ ή Μ α κ ρ ο σ κοπ ι κ ή διατµητική αντοχή ( λ ε π τ ό κ ο κ κ α εκτίµηση αντοχή qu (kN/m2) εδάφη) (EN) Cu (kN/m2)
Πολύ µαλακό
Very soft
Αντίχειρας εισχωρεί εύκολα ως 25mm
<20
<40
Μαλακό
Soft
Αντίχειρας εισχωρεί ως
20-40
40-80
Σταθερό
Firm
Εύκολο αποτύπωµα µε αντίχειρα
40-75
80-150
Στιφρό
Stiff
Ελαφρό αποτύπωµακοίλωµα µε αντίχειρα
75-150
150-300
Πολύ στιφρό
Very stiff
Αποτύπωµα-κοίλωµα µε νύχι του αντίχειρα
150-300
300-600
Σκληρό
Hard
Χάραγµα µε νύχι του αντίχειρα
>300
>600
«Εργαλεία» Γεω-έρευνασ C. ΓΕΩΤΡΗΣΕΙΣ
ΤΕΧΝΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΑΝΤΟΧΗΣ ΛΕΠΤΟΚΟΚΚΩΝ ΔΕΙΓΜΑΤΩΝ
Χαρακτηρισµός της συνεκτικότητας Ο χαρακτηρισµός της αντοχής: • Δεν γίνεται µόνο µέσω της ποιοτικής µακροσκοπικής περιγραφής αλλά προκύπτει και από ποσοτικά στοιχεία από εργαστηριακές δοκιµές σε δείγµατα. • Ποσοτικά γίνεται κυρίως µέσω του δείκτη συνεκτικότητας (Ic) (σύµφωνα µε τον Ευρωκώδικα 7). • Ο περαιτέρω προσδιορισµός της αντοχής και συµπιεσιµότητας γίνεται µε δοκιµές θραύσης και συµπιεστότητας.
«Εργαλεία» Γεω-έρευνασ C. ΓΕΩΤΡΗΣΕΙΣ
ΤΕΧΝΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΑΝΤΟΧΗΣ ΑΔΡΟΚΟΚΚΩΝ ΔΕΙΓΜΑΤΩΝ
Οι Αδρόκοκκοι εδαφικοί σχηµατισµοί των οποίων η σύσταση χαρακτηρίζεται από την επικράτηση της άµµου ή των χαλίκων κατατάσσονται µε βάση την συνεκτικότητά τους σε κατηγορίες. Η πυκνότητα των Αδρόκοκκων οριζόντων κατατάσσονται σε πέντε κατηγορίες: • Πολύ Χαλαρή • Χαλαρή • Μέτριας Πυκνή • Πυκνή • Πολύ Πυκνή !
«Εργαλεία» Γεω-έρευνασ C. ΓΕΩΤΡΗΣΕΙΣ
ΤΕΧΝΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΑΝΤΟΧΗΣ ΑΔΡΟΚΟΚΚΩΝ ΔΕΙΓΜΑΤΩΝ
ΤΟΜΗ ΙV: ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΑΝΤΟΧΗΣ (ΣΥΝΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑ) ΤΩΝ ΛΕΠΤΟΚΟΚΚΩΝ ΤΩΝ ΕΔΑΦΙΚΩΝ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΩΝ
ΤΟΜΗ V: ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΑΝΤΟΧΗΣ (ΠΥΚΝΟΤΗΤΑΣ) ΤΩΝ ΑΔΡΟΚΟΚΚΩΝ ΤΩΝ ΕΔΑΦΙΚΩΝ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΩΝ
«Εργαλεία» Γεω-έρευνασ C. ΓΕΩΤΡΗΣΕΙΣ ΕΠΙΤΟΠΟΥ ΔΟΚΙΜΕΣ
Επιτόπου δοκιµές: i. Δοκιµή πρότυπης διείσδυσης - SPT (SPT) ii. Δοκιµή διείσδυσης κώνου CPT (CPT) iii. Πρεσσιοµετρήσεις (PMT) iv. Υδροπερατότητας v. Δοκιµές Πτερυγίου (VST), vi. Ντιλατόµετρου (DMT) vii. Γεωφυσικές διασκοπήσεις
«Εργαλεία» Γεω-έρευνασ C. ΓΕΩΤΡΗΣΕΙΣ
ΕΠΙΤΟΠΟΥ ΔΟΚΙΜΕΣ - SPT i. Κανονική Δοκιµή Διείσδυσης – Standard Penetration Test (SPT) • Μετράται ο αριθµός των κρούσεων που απαιτούνται για τη διείσδυση του δειγµατολήπτη κατά 30cm στον υπό εξέταση εδαφικό ορίζοντα. • Ορίζεται ως αριθµός (Ν) το άθροισµα των κρούσεων για τη διείσδυση του διαιρετού δειγµατολήπτη κατά 45cm, χωρίς να λαµβάνεται υπόψη ο αριθµός κρούσεων των πρώτων 15cm (καθώς θεωρείται η περιοχή αυτή ως ζώνη διατάραξης). • Σκοπός δοκιµής: Ο αριθµός (ΝSPT) συσχετίζεται µε τη γωνία τριβής (φο), την ανεµπόδιστη θλίψη και αστράγγιστης διατµητικής αντοχής εδαφών.
«Εργαλεία» Γεω-έρευνασ C. ΓΕΩΤΡΗΣΕΙΣ
ΕΠΙΤΟΠΟΥ ΔΟΚΙΜΕΣ - SPT i. Κανονική Δοκιµή Διείσδυσης – Standard Penetration Test (SPT) • Για παράδειγµα, αν οι 3 αριθµοί κρούσεων για τα 45cm µήκους διείσδυσης είναι 7/11/14, τότε ο αριθµός (Ν) θα είναι: Ν=11+14=25.
!
«Εργαλεία» Γεω-έρευνασ C. ΓΕΩΤΡΗΣΕΙΣ
ΕΠΙΤΟΠΟΥ ΔΟΚΙΜΕΣ - SPT i. Κανονική Δοκιµή Διείσδυσης – Standard Penetration Test (SPT)
Σχηµατική απεικόνιση της επί τόπου δοκιµής SPT (από Αναγνωστόπουλος και Ανδρέου,2009)
«Εργαλεία» Γεω-έρευνασ C. ΓΕΩΤΡΗΣΕΙΣ
ΕΠΙΤΟΠΟΥ ΔΟΚΙΜΕΣ - SPT
Εκτίµηση συνεκτικότητας και αντοχής από το SPT
SPT: Δοκιµή Πρότυπης Διείσδυσης µέσα στη γεώτρηση qu: αντοχή ανεµπόδιστης θλίψης
«Εργαλεία» Γεω-έρευνασ C. ΓΕΩΤΡΗΣΕΙΣ
ΕΠΙΤΟΠΟΥ ΔΟΚΙΜΕΣ - SPT
Εκτίµηση πυκνότητας και αντοχής από το SPT Πυκνότητα (αδρόκοκκα εδάφη) (GR)
Πυκνότητα (αδρόκοκκα εδάφη) (EN)
Τιµή SPT
Πολύ χαλαρό
Very loose
0-4
Χαλαρό
Loose
5-10
Μέτρια πυκνό
Medium dense
11-30
SPT: στη γεώτρηση Πυκνό Δοκιµή Πρότυπης DenseΔιείσδυσης µέσα 31-50 qu: αντοχή ανεµπόδιστης θλίψης Πολύ πυκνό
Very dense
>50
ΤΟΜΗ VI: ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΤΙΜΩΝ ΠΡΟΤΥΠΗΣ ΔΟΚΙΜΗΣ ΔΙΕΙΣΔΥΣΗΣ -SPT
«Εργαλεία» Γεω-έρευνασ C. ΓΕΩΤΡΗΣΕΙΣ
ΣΤΑΘΜΗ ΥΠΟΓΕΙΟΥ ΝΕΡΟΥ
Γεωτρήσεις
• Στάθµη υπογείου νερού i. Μέτρηση στάθµης κατά τη διάτρηση µε σταθµήµετρο ii. Οι στάθµες του υπογείου νερού καταγράφονται: • στην αρχή και στο τέλος κάθε βάρδιας, µε την ολοκλήρωση της γεώτρησης στο απαιτούµενο βάθος και πριν την επίχωση-σφράγιση. • Καταγράφονται επίσης: το βάθος διάτρησης, το µήκος του σωληνωµένου τµήµατος και ο χρόνος µέτρησης.
«Εργαλεία» Γεω-έρευνασ C. ΓΕΩΤΡΗΣΕΙΣ
ΕΠΙΤΟΠΟΥ ΔΟΚΙΜΕΣ - ΠΕΡΑΤΟΤΗΤΑΣ iii. Δοκιµή Περατότητας • Lugeon
Μετριέται η απορροφούµενη ποσότητα νερού σε συνάρτηση µε το χρόνο, στο εισπιεζόµενο τµήµα, µήκους 3m έως 5m, µε διάφορες βαθµίδες πιέσεως, που εφαρµόζονται αρχικά µε αύξουσα σειρά και στη συνέχεια µε φθίνουσα. Συνιστάται σε βραχώδεις σχηµατισµούς.
•
•
Δοµική σταθερού φορτίου – Lefranc
Μετράται η παροχή του νερού σε συνάρτηση µε τον χρόνο που διοχετεύεται στη γεώτρηση ώστε η στάθµη του νερού µέσα στη σωλήνωση της επένδυσης της γεώτρησης να είναι σταθερή. Συνιστάται σε εδάφη καλής περατότητας.
Δοµική πίπτοντος φορτίου – Maag
Μετριέται η πτώση της στάθµης µέσα στη σωληνωµένη γεώτρηση (µε ασωλήνωτο ένα κάτω τµήµα αυτής, το οποίο αποτελεί και το δοκιµαζόµενο τµήµα) σε συνάρτηση µε το χρόνο. Συνιστάται σε εδάφη µικρής περατότητας.
«Εργαλεία» Γεω-έρευνασ C. ΓΕΩΤΡΗΣΕΙΣ
ΣΤΑΘΜΗ ΚΑΙ ΠΙΕΣΗ ΥΠΟΓΕΙΟΥ ΝΕΡΟΥ 1. Τύπος υδροφόρου ορίζοντα • Φρεάτιος υδροφόρος • Υπό πίεση υδροφόρος • Επικρεµµάµενος υδροφόρος ορίζοντας 2. Μέθοδοι • Μέτρηση στάθµης µε σταθµήµετρο κατά τη διάτρηση • Πιεζόµετρο (συνεχής παρακολούθηση της στάθµης) • • •
Απλό πιεζόµετρο Πιεζόµετρο Casagrande Πνευµατικό πιεζόµετρο
3. Σηµασία για • Τοποθέτηση πασσάλων • Βαθειά εκσκαφή • Ευστάθεια πρανών • Σήραγγες-Εισροές
«Εργαλεία» Γεω-έρευνασ ΓΕΩΤΡΗΣΕΙΣ
ΥΠΟΓΕΙΑ ΝΕΡΑ – ΕΙΣΡΟΕΣ ΣΕ ΣΗΡΑΓΓΑ
!
!
«Εργαλεία» Γεω-έρευνασ C. ΓΕΩΤΡΗΣΕΙΣ
ΣΤΑΘΜΗ ΚΑΙ ΠΙΕΣΗ ΥΠΟΓΕΙΟΥ ΝΕΡΟΥ
ΤΟΜΗ VΙΙ: ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΤΙΜΩΝ ΕΠΙΤΟΠΟΥ ΔΟΚΙΜΩΝ ΠΕΡΑΤΟΤΗΤΑΣ
«Εργαλεία» Γεω-έρευνασ C. ΓΕΩΤΡΗΣΕΙΣ
ΤΕΧΝΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΒΡΑΧΩΔΩΝ ΔΕΙΓΜΑΤΩΝ
Τεχνική περιγραφή βραχωδών δειγµάτων i. Γεωλογική περιγραφή ii. Βαθµός αποσαθρώσεως iii. Δοµή του πετρώµατος iv. Χρώµα v. Ασυνέχειες του πετρώµατος
«Εργαλεία» Γεω-έρευνασ C. ΓΕΩΤΡΗΣΕΙΣ
ΤΕΧΝΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΒΡΑΧΩΔΩΝ ΔΕΙΓΜΑΤΩΝ
• Τεχνική περιγραφή βραχωδών δειγµάτων • Παράδειγµα: Μετρίως ασθενείς έως µετρίως ισχυρές, λεπτοστρωµατώδεις, τεφρόφαιου χρώµατος, εναλλαγές λεπτόκοκκου ΜεταψαµµίτηΜεταιλυολίθου (Αθηναικός Σχιστόλιθος-Ανώτερη Ενότητα). Σχηµατισµός µετρίως αποσαθρωµένος, ασυνέχειες µε ασβεστιτικό υλικό πλήρωσης. Ο σχηµατισµός εµφανίζεται τεκτονικά καταπονηµένος και µε µέτριο κερµατισµό.
«Εργαλεία» Γεω-έρευνασ C. ΓΕΩΤΡΗΣΕΙΣ
ΤΕΧΝΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΑΝΤΟΧΗΣ ΒΡΑΧΩΔΩΝ ΔΕΙΓΜΑΤΩΝ
Αντοχή του πετρώµατος • Χρήση του γεωλογικού σφυριού • Χρήση σφυριού SCHMIDT τύπου L (επί ασυνεχειών) • Δοκιµή σηµειακής φορτίσεως (Point load test)
Χρήση του γεωλογικού σφυριού για την εκτίµηση (ποιοτική) της αντοχής του πετρώµατος
Χρήση της δοκιµής σηµειακής φορτίσεως (Point load test) για την εκτίµηση (ποσοτική) της αντοχής του πετρώµατος
Κατάταξη αντοχής σε ανεµπόδιστη θλίψη των πετρωµάτων Όρος (GR)
Όρος (EN)
Πολύ ασθενές
Very weak
Ασθενές
Weak
Εκτίµηση πεδίου
Τεµάχιο µεγέθους χαλικιού συνθλίβεται µεταξύ αντίχειρα και δακτύλου
Αντοχή σε θλίψη (MPa)
<1,25
Τεµάχιο µεγέθους χαλικιού σπάει στη µέση µε ισχυρή πίεση χεριού
1,25 - 5
Μετρίως Ασθενές
Moderately weak
Μόνο λεπτές πλάκες, γωνίες, άκρες µπορούν να σπάσουν µε ισχυρή πίεση χεριού
5 - 12,5
Μετρίως Ισχυρό
Moderately strong
Κρατηµένο στο χέρι σπάει µε κτυπήµατα µε γεωλογικό σφυρί
12,5 - 25 25-50
Ισχυρό
Strong
Τοποθετηµένο σε συµπαγή επιφάνεια σπάει µε κτυπήµατα µε γεωλογικό σφυρί
50 - 100
Πολύ Ισχυρό
Very strong
Αποφλοιώνεται µε δυνατά κτυπήµατα µε γεωλογικό σφυρί
100 - 200
Εξαιρετικά Ισχυρό
Extremely strong
Ηχεί µε δυνατά κτυπήµατα µε γεωλογικό σφυρί. Σπάει µόνο µε βαριοπούλα
>200
«Εργαλεία» Γεω-έρευνασ C. ΓΕΩΤΡΗΣΕΙΣ
ΤΕΧΝΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΚΕΡΜΑΤΙΣΜΟΥ ΒΡΑΧΩΔΩΝ ΔΕΙΓΜΑΤΩΝ
RQD-SCR-TCR
Ολική πυρηνοληψία (TCR-Total Core Recovery):
Καλείται το συνολικό µήκος των κατηγοριών και εκφράζεται σε εκατοστιαία αναλογία του µήκους της δειγµατοληψίας
Στερεή πυρηνοληψία(SCR-Solid Core Recovery):
Καλείται το συνολικό µήκος των συµπαγών τεµαχών και εκφράζεται σε εκατοστιαία αναλογία του µήκους της δειγµατοληψίας.
Δείκτης ποιότητας του πετρώµατος (RQD - Rock Quality Designation): Κατά την µέθοδο αυτή όλοι οι πυρήνες µήκους µεγαλύτερου των 10cm (αθροίζονται και το συνολικό τους µήκος εκφράζεται σαν εκατοστιαία αναλογία του µήκους της πυρηνοληψίας).
Δείκτης Κερµατισµού Βραχόµαζας RQD – TCR - SCR Η βαθµονόµηση αυτή της βραχόµαζας (κυρίως του δείκτη ποιότητας RQD) αποτελεί από τις βασικότερες πρώτες και αδρές πληροφορίες για την ποιότητα του γεωυλικού και συνήθως γίνεται κατά τη δειγµατοληψία γεωτρήσεως. Κατά τη διάτρηση ενός πετρώµατος, το υλικό που περνάει µέσα στον δειγµατολήπτη χωρίζεται σε: α) Πυρήνες µήκους µεγαλύτερου των 10 cm β) Πυρήνες µήκους µικρότερου των 10 cm γ) Θραύσµατα του πετρώµατος δ) Υλικό που έχει χαθεί κατά τη δειγµατοληψία.
Δείκτης Κερµατισµού Βραχόµαζας RQD – TCR - SCR
α) Πυρήνες µήκους µεγαλύτερου των 10 cm β) Πυρήνες µήκους µικρότερου των 10 cm γ) Θραύσµατα του πετρώµατος δ) Υλικό που έχει χαθεί κατά τη δειγµατοληψία.
Δείκτης Κερµατισµού Βραχόµαζας RQD – TCR - SCR
Σχηµατική απεικόνιση – ορισµοί των RQD, TCR και SCR.
Δείκτης κερµατισµού RQD
<10cm (δεν προσµετρώνται)
>10cm (προσµετράτε)
Δείκτης Κερµατισµού Βραχόµαζας RQD – TCR - SCR
Είναι σωστό; Βρείτε το λάθος
Παράδειγµα υπολογισµού RQD, TCR και SCR.
Εµφάνιση πυρήνων γεώτρησης µολασσικού πετρώµατος (εναλλαγές ψαµµίτηιλυολίθου) αµέσως µετά τη δειγµατοληψία.
Εµφάνιση των ίδιων πυρήνων που εµφανίζεται στο πάνω Σχήµα αλλά µετά από 6 µήνες, στην αποθήκη που εφυλάσσοντο. Ο ψαµµίτης παραµένει ακέραιος αλλά οι ιλυόλιθοι εµφανίζουν σχάση ακολουθούµενη από κατάρρευση (διασπορά) του αρχικού υλικού ιλυολιθικού πετρώµατος.
RQD=60% (60cm από τα τεµάχη συνολικού µήκους 1m είναι >10cm)
RQD=0 (όλα τα τεµάχη επί συνόλου 1m είναι <10cm )
ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ RQD (4-8m) Υπολογίστε ανά 1m
ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ RQD (24-28m) Υπολογίστε ανά 1m
ΤΟΜΗ VΙIΙ: ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΤΙΜΩΝ ΔΕΙΚΤΗ ΚΕΡΜΑΤΙΣΜΟΥ – RQD
ΚΑΤΗΓΟΡΙΟΠΟΙΗΣΗ – ΖΩΝΟΠΟΙΗΣΗ ΓΙΑ ΜΙΑ ΠΕΡΙΟΧΗ ΚΑΤΑ ΜΗΚΟΣ ΤΗΣ ΧΑΡΑΞΗΣ Παράδειγµα
• «Οι Τεταρτογενείς αποθέσεις και αυτές της σειράς “Ερυθρών Αργίλων”, στο τµήµα αυτό (από Χ.Θ.___ έως Χ.Θ.___) αποτελούνται γενικά από Αργίλους έως Αµµώδεις Αργίλους οι οποίες είναι Σταθερές έως Πολύ Στιφρές. Οι σχηµατισµοί αυτοί εναλλάσσονται µε ορίζοντες Άµµου ή και Χαλίκων, οι οποίοι είναι γενικά χαλαρής συµπύκνωσης. Τέτοιοι ορίζοντες εµφανίζονται στην υπερκείµενη ζώνη στη µέση του τµήµατος (γεώτρηση ____)». • «Οι τιµές SPT στο τµήµα αυτό είναι γενικά χαµηλές και κυµαίνονται από 1 έως 15 στα υπερκείµενα ενώ είναι υψηλότερες στο ύψος της σήραγγας µε τιµές 16 έως 30». • «Η περατότητα των σχηµατισµών στο τµήµα αυτό είναι Χαµηλή έως Μέτρια καθώς κυρίως αναπτύσσονται άργιλοι αλλά σε θέσεις όπου απαντώνται και άµµοι και χάλικες η περατότητα είναι προφανώς µεγαλύτερη (εδώ χαρακτηρίζεται “Μέτρια”). Στις αργιλικές αποθέσεις λοιπόν η περατότητα λαµβάνει τιµές <10-7 m/sec ενώ στις πιο αµµώδεις-χαλικώδεις 10-5 µε 10-6 m/sec.»
Βιβλιογραφία 1. Aik N.C. Site Investigation for Civil Engineering Projects. 2. Anonymous, 1979, Classification of rocks and soils for engineering geological mapping. Part I: Rock and soil materials. Bulletin International Association Engineering Geology, No.19, pp. 364-371. 3. Bell F.G. (2000) “Engineering Properties of Soils and Rocks”, Blackwell Science 4. Clayton, C.R.I. (1995) “The Standard Penetration Test (SPT): Methods and Use,”Construction Industry Research and Information Association Report 143. CIRIA, London. 143 pp. 5. Décourt, L. (1990) “The Standard Penetration Test,” State of the Art Report, Norwegian Geotechnical Institute Publication, vol. 179 , 1-12. Part ΙΙ. Oslo, Norway. 6. Marinos P., Novack M., Benissi M, Panteliadou M., Papouli D., Stoumpos G., Marinos V., Korkaris K. (2007) «Ground information and selection of TBM for the Thessaloniki Metro, Greece». Journal of Environmental and Engineering Geoscience, XIV,1, 17-30. 7. Robertson, P.K. (2006). “Guide to In-Situ Testing,” Gregg Drilling & Testing Inc. 8. Τerzaghi K. and Peck R.Β. (1967) "Soils Mechanics in Engineering Practice", John Wylie & Sons, New York, U.S.A.
Βιβλιογραφία 7. Waltham T., (2002). Foundations of Engineering Geology, Spon Press. 8. Κούκης Γ. – Σαµπατακάκης Ν. (2002) «Τεχνική Γεωλογία» Εκδόσεις Παπασωτηρίου. 9. Βουδούρης Κ, Μαρίνος Β. (2011). Σηµειώσεις µαθήµατος «Τεχνική Γεωτρήσεων». 10. Δηµόπουλος Γ. (2008). Τεχνική Γεωλογία. Εκδόσεις Αφοί Κυριακίδη. 11. Μαρίνος Β. (2011). Παρουσιάσεις µαθήµατος «Γεωλογικές και Περιβαλλοντικές Μελέτες Τεχνικών Έργων». 12. Χρηστάρας Β. , Χατζηαγγέλου Μ. (2011). Απλά βήµατα στην εδαφοµηχανική. University Studio Press. Κανονισµοί / Οδηγίες 1. Ευρωκώδικας 7 (ΕΛΟΤ ΕΝ 1997-2) 2. BS 5930, BSI, London, U.K. 3. ASTM D2487 – 00 USC «Ενοποιηµένο Σύστηµα Ταξινόµησης Εδαφών»
Βιβλιογραφία 7. Waltham T., (2002). Foundations of Engineering Geology, Spon Press. 8. Κούκης Γ. – Σαµπατακάκης Ν. (2002) «Τεχνική Γεωλογία» Εκδόσεις Παπασωτηρίου. 9. Βουδούρης Κ, Μαρίνος Β. (2011). Σηµειώσεις µαθήµατος «Τεχνική Γεωτρήσεων». 10. Δηµόπουλος Γ. (2008). Τεχνική Γεωλογία. Εκδόσεις Αφοί Κυριακίδη. 11. Μαρίνος Β. (2011). Παρουσιάσεις µαθήµατος «Γεωλογικές και Περιβαλλοντικές Μελέτες Τεχνικών Έργων». 12. Χρηστάρας Β. , Χατζηαγγέλου Μ. (2011). Απλά βήµατα στην
Θεωρητικά Θεωρητικά στοιχεία για τηνστοιχεία καλύτερη κατανόηση και επίλυση της άσκησης
• Στις επόµενες διαφάνειες παρουσιάζονται κάποια επιλεγµένα µόνο - θεωρητικά στοιχεία για την πληρέστερη κατανόηση και επίλυση της άσκησης. • Πιθανώς δεν θα χρειαστείται όλα τα παρακάτω στοιχεία για την άσκηση. Αυτά όµως θα σας δώσουν µια πιο εποπτική εικόνα θεµάτων και εννοιών που θίγει η άσκηση. • Τα θεωρητικά αυτά στοιχεία θα διδαχθούν και σε διαλέξεις του µαθήµατος. Προσοχή: Μην αντιγράψετε τα στοχεία αυτά στις ασκήσεις σας. Για ενδεχόµενες απορίες σας απευθυνθείτε και στους διδάσκοντες.
Αποτύπωση Δειγµατοληπτικής Γεώτρησης Ηµερήσιο Δελτίο Γεώτρησης
Τελικό µητρώο δειγµατοληπτικής γεώτρησης
«Εργαλεία» Γεω-έρευνασ C. ΓΕΩΤΡΗΣΕΙΣ
ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΔΟΚΙΜΕΣ Οι εργαστηριακές δοκιµές δειγµάτων από πυρήνες γεωτρήσεων εντοπίζονται κυρίως: • Στα φυσικά χαρακτηριστικά του γεωυλικού (βράχου ή εδάφους): ειδικό βάρος, πορώδες, φυσική υγρασία κ.λ.π. • Θέµατα κατάταξης και συνεκτικότητας: Κοκκοµετρίες, προσδιορισµός ορίου υδαρότητας, ορίου πλαστικότητας και δείκτη πλαστικότητας κλπ. • Ορυκτολογική, πετρογραφική ανάλυση, χηµικές αναλύσεις. • Δοκιµές αντοχής: Ανεµπόδιστης θλίψης, διάτµησης, µονοδιάστατης στερεοποίησης, τριαξονική δοκιµή. Τα θέµατα των εργαστηριακών δοκιµών θα εξεταστούν αναλυτικά σε επόµενες ασκήσεις
«Εργαλεία» Γεω-έρευνασ C. ΓΕΩΤΡΗΣΕΙΣ
ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΔΟΚΙΜΕΣ
!
«Εργαλεία» Γεω-έρευνασ C. ΓΕΩΤΡΗΣΕΙΣ
ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΔΟΚΙΜΕΣ
«Εργαλεία» Γεω-έρευνασ C. ΓΕΩΤΡΗΣΕΙΣ
ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΔΟΚΙΜΕΣ
«Εργαλεία» Γεω-έρευνασ C. ΓΕΩΤΡΗΣΕΙΣ
ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΔΟΚΙΜΕΣ