Page 1

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 ασβεστόλιθος µε µονοκλινή δοµή µε κλίσεις 20º και διεύθυνση κάθετη στη διάτρηση. Τα στρώµατα είναι πάχους 0.70m ενώ απαντώνται και 2 κύριες διακλάσεις και 1 δευτερεύσουσα ανά 0.20m. H ποιότητα των διακλάσεων αλλάζει µε το βάθος. Για βάθη µεγαλύτερα των 50m οι ασυνέχειες είναι πολύ τραχείες µε σκληρά τοιχώµατα χωρίς αποσάθρωση και κλειστές σε βάθος ενώ για βάθη µικρότερα των 50m βάθος το άνοιγµά τους είναι 6mm 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 95% µε παρουσία υγρασίας ενώ για βάθη µικρότερα των 50m το RQD είναι 55% και η βραχόµαζα παρουσιάζει υγρές επιφάνειες. Η αντοχή σε µονοαξονική θλίψη άρρηκτου ασβεστόλιθου είναι 80MPa. 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 Στη θέση που σας δίνεται (Σχήµα 2) σχεδιάζεται να κατασκευαστεί σιδηροδροµική σήραγγα. Ορισµένοι αλλά βασικοί τεχνικογεωλογικοί προβληµατισµοί που τίθενται στο πρώτο στάδιο της µελέτης είναι: i. ii. iii. iv.

Γεωλογικό µοντέλο της περιοχής µελέτης. Τεχνικογεωλογικές συνθήκες κατά µήκος του έργου – κίνδυνοι αστοχιών. Τύποι βραχόµαζας - Ταξινόµηση βραχόµαζας Θέµατα άµεσης υποστήριξης.

Η περιοχή γεωλογικά αποτελείται από τα νεώτερα στα παλαιότερα από: Ψαµµίτη (Α), Αργιλικό Σχιστόλιθο (Β) και Λεπτοπλακκώδη Ασβεστόλιθο (Γ). Το πάχος των πετρωµάτων παραµένει σταθερό σε όλη την έκταση της υπο µελέτη περιοχής ενώ η διεύθυνση των στρωµάτων είναι σταθερή. Τα στρώµατα είναι επίπεδα και διατηρούν την παραλληλία τους. Επίσης, παρατηρήθηκαν πηγές στην επαφή του λεπτοπλακκώδη ασβεστολίθου και των πρόσφατων εδαφικών σχηµατισµών (βλέπε σχήµα). Δίνεται ότι η υδραυλική κλίση του υπόγειου υδροφόρου ορίζοντα είναι 20/00. Για τη βαθµονόµηση της ποιότητας των βραχοµαζών µε το σύστηµα GSI λήφθησαν ως αντιπροσωπευτικές θέσεις οι περιοχές στις φωτογραφίες 1,2,3 για τον ψαµµίτη, λεπτοπλακκώδη ασβεστολίθο και αργιλικό σχιστόλιθο αντίστοιχα. Οι ασυνέχειες και για τα τρία πετρώµατα είναι οµαλές και έχουν µέτρια αποσάθρωση. •

Από την εξέταση των 2 γεωτρήσεων που πραγµατοποιήθηκαν, διαπιστώθηκαν τα παρακάτω: Γεώτρηση

Από (Βάθος σε m)

Έως (Βάθος σε m)

0

90

90

92

92

95

95

135

0

94

94

98

98

140

Γ1

Γ2

Περιγραφή Ψαµµίτης. Μέτρια κερµατισµένος (από τρία συστήµατα ασυνεχειών) ενώ οι ασυνέχειές του είναι µέτρια αποσαθρωµένες. Aργιλικός σχιστόλιθος. Μέτρια διαταραγµένος µε δοµή. Aργιλικός σχιστόλιθος. Έντονα διατµηµένος-φυλλοποιηµένος, χωρίς καµία δοµή, κατά τόπου αργιλοποιηµένος µε θραύσµατα ασβεστολίθου Ασβεστόλιθος. Μέτρια κερµατισµένος (από τρία συστήµατα ασυνεχειών) ενώ οι ασυνέχειές του είναι µέτρια αποσαθρωµένες. Ασβεστόλιθος. Μέτρια κερµατισµένος (από τρία συστήµατα ασυνεχειών) ενώ οι ασυνέχειές του είναι µέτρια αποσαθρωµένες. Ασβεστόλιθος. Κατακερµατισµένος (κατακλαστίτης) χωρίς δοµή µε RQD=0%. Ψαµµίτης. Μέτρια κερµατισµένος (από τρία συστήµατα ασυνεχειών) ενώ οι ασυνέχειές του είναι µέτρια


140

180

180

200

αποσαθρωµένες. Aργιλικός σχιστόλιθος. Μέτρια διαταραγµένος µε δοµή. Ασβεστόλιθος. Μέτρια κερµατισµένος (από τρία συστήµατα ασυνεχειών) ενώ οι ασυνέχειές του είναι µέτρια αποσαθρωµένες.

• Η αντοχή σε µονοαξονική θλίψη (σci) του άρρηκτου ψαµµίτη είναι 40MPa. • Η αντοχή σε µονοαξονική θλίψη (σci) του άρρηκτου ασβεστόλιθου είναι 60MPa. • Η αντοχή σε µονοαξονική θλίψη (σci) του αργιλικού σχιστόλιθου είναι περί τα 15MPa ενώ στις ζώνες διάτµησης είναι 5MPa.

ΖΗΤΟΥΜΕΝΑ: 1. Σχεδιάστε το γεωλογικό µοντέλο της περιοχής (λιθολογία-γεωµετρία στρωµάτων-στοιχεία τεκτονικής καταπόνησης-υδροφόρος ορίζοντας) λαµβάνοντας υπόψην τα δεδοµένα που σας δίνονται (σειρά αρχαιότητας, επαφές πετρωµάτων και σταθερό πάχος σχηµατισµών). 2. Βαθµονοµείστε την ποιότητα των 3 σχηµατισµών µε το σύστηµα GSΙ. 3. Αφού αιτιολογήσετε πρώτα, κατηγοριοποιήστε κατά µήκος της τοµής ποιά θα είναι τα ενδεχόµενα τεχνικογεωλογικά προβλήµατα-αστοχίες (π.χ. πτώση σφηνών, αυξηµένες συγκλίσεις, εισροή υπογείων νερών 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; 5. Διερευνήστε τα µέτρα άµεσης υποστήριξης κατά µήκος της σήραγγας 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.


Φωτογραφία 1

Φωτογραφία 2  


Φωτογραφία 3

9h askisi texnikis geologias siragges rmr 2013 14