ΜΑΘΗΜΑ: ΤΕΧΝΙΚΗ ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ: ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΥΔΡΟΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΔΙΔΑΣΚΟΝΤΕΣ: Β. ΧΡΗΣΤΑΡΑΣ, Καθηγητής

Β. ΜΑΡΙΝΟΣ, Λέκτορας

Σκοπός της άσκησης είναι ο υπολογισμός της διατμητικής αντοχής (συνοχή c και γωνία τριβής φ) και παραμορφωσιμότητας (Ε) τόσο του άρρηκτου βράχου όσο και της βραχόμαζας. ►Τα τεχνικά έργα σχεδόν κατά κανόνα κατασκευάζονται επί ή εντός κερματισμένου-διαταραγμένου βραχώδους υλικού (βραχόμαζα) και όχι σε άρρηκτο βράχο. ►Συνεπώς, τελικός στόχος οι ιδιότητες (αντοχή και παραμορφωσιμότητα ) της βραχόμαζας. ►Αυτό επιτυγχάνεται από τη χρήση του γεωτεχνικού συστήματος ταξινόμησης GSI.

i. Ο υπολογισμός της αντοχής του άρρηκτου βράχου: Γίνεται εργαστηριακά. Η διατμητική αντοχή ή καλύτερα της συνοχής (c: cohesion) και γωνίας τριβής (φ: angle of friction) βρίσκεται και εδώ μέσα από το κριτήριο αστοχίας Mohr-Coulomb. Προσοχή: Ο εργαστηριακός προσδιορισμός της αντοχής του βράχου εδώ αφορά μόνο τον άρρηκτο βράχο δηλαδή τον βράχο χωρίς καμιά ασυνέχεια (ρωγμάτωση).

ii. Ο υπολογισμός της αντοχής της βραχόμαζας (δηλαδή βράχος + ασυνέχειες): Γίνεται με τη χρήση γεωτεχνικών ταξινομήσεων, δηλαδή εμπειρικά. Αυτή είναι και η μεθοδολογία που χρησιμοποιείται διεθνώς και έχει προκύψει από χιλιάδες περιπτώσεις αστοχιών παγκοσμίως.

Το σύστημα γεωτεχνικής ταξινόμησης GSI χρησιμοποιείται ευρύτατα σε όλο το κόσμο για το σκοπό αυτό. Το σύστημα καλύπτει τόσο ασθενείς όσο και καλύτερης ποιότητας βραχόμαζες.

Εργαστηριακά δεν μπορεί να γίνει προσδιορισμός της αντοχής καθώς το όποιο δείγμα (λίγων cm) δεν μπορεί να είναι αντιπροσωπευτικό της πραγματικής κλίμακας (λίγων m) βραχόμαζας στην ύπαιθρο, εκεί δηλαδή που πραγματοποιείται το τεχνικό έργο.

Επίσης, δεν μπορεί να γίνει επιτόπου δοκιμή της αντοχής καθώς είναι πολύ ακριβή δοκιμή ενώ είναι αρκετά πιθανό να μην δοκιμαστεί η αντιπροσωπευτική, υπό την απαραίτητη κλίμακα, βραχόμαζα.

Η καλύτερη μέθοδος να υπολογίσεις την αντοχή είναι μέσα από την «ανάστροφη ανάλυση». Δηλαδή να γίνει κάπου η αστοχία και μετά με δεδομένο την οριακή κατάσταση της αστοχίας (π.χ. μια κατολίσθηση ή μια παραμόρφωση-μετακίνηση σε μία σήραγγα) να αναλυθεί με ποια τιμή αντοχής φτάνουμε σε αυτή την οριακή κατάσταση. Αλλά......πρέπει να γίνει αστοχία (κάτι που δεν ευχόμαστε για την ασφάλεια και οικονομία των έργων).

iii. Ο υπολογισμός της παραμορφωσιμότητας της βραχόμαζας. Τούτο γίνεται με το μέτρο παραμορφωσιμότητας (Ε).

Το μέτρο παραμορφωσιμότητας για τον άρρηκτο βράχο (Ei) προσδιορίζεται εργαστηριακά

Το μέτρο παραμορφωσιμότητας για την βραχόμαζα (Em) υπολογίζεται εμπειρικά, όπως η αντοχή της βραχόμαζας. Υπολογίζεται δηλαδή μέσα από διάφορους μαθηματικούς τύπους που έχουν προκύψει εμπειρικά. Οι εξισώσεις αυτές παρουσιάζονται στην σχετική παρουσίαση της άσκησης.

Παρατηρήσεις

Το σύστημα GSI χρησιμοποιείται ευρέως σε όλο τον κόσμο. Στην Ελλάδα αποτελεί τμήμα των προδιαγραφών μελέτης και κατασκευή των έργων του Μετρό, της Εγνατίας Οδού, των έργων Οδοποιίας και Σιδηροδρόμου. Θεμελιώθηκε σε πολλές περιπτώσεις ασθενών βραχομαζών που αντιμετωπίστηκαν κατά τη μελέτη και κατασκευή τεχνικών έργων τις τελευταίες 2 δεκαετίες στην Ελλάδα.

ΒΟΗΘΗΤΙΚΟ ΦΥΛΛΑΔΙΟ 4ης ΑΣΚΗΣΗΣ ΤΙΤΛΟΣ ΑΣΚΗΣΗΣ: Μονοαξονική θλιπτική αντοχή άρρηκτου βράχου UCS. Μέτρο παραμορφωσιμότητας E. Διατμητική αντοχή Βράχου-Βραχόμαζας

- Εκτίμηση συνοχής και γωνίας τριβής από το κριτήριο αστοχίας Hoek-Brown. Γεωτεχνικές ταξινομήσεις – Ταξινόμηση GSI.

1. ΣΚΟΠΟΣ ΑΣΚΗΣΗΣ

Α. “Κλειδιά” άσκησης:

i Κριτήριο αστοχίας Mohr-Coulomb

ii Κριτήριο αστοχίας Hoek & Brown

iii Γεωτεχνική ταξινόμηση GSI

10

20

30

40

50

60

70

80

90

ΓΕΩΛΟΓΙΚΟΣ ΔΕΙΚΤΗΣ ΑΝΤΟΧΗΣ ΣΕ ΡΗΓΜΑΤΩΜΕΝΟΥΣ ΒΡΑΧΟΥΣ

(Hoek and Marinos, 2000)

ΔΟΜΗ

ΚΑ

ΤΑ

ΣΤΑ

ΣΗ

ΕΠ

ΙΦΑ

ΝΕ

ΙΑΣ

ΑΣ

ΥΝ

ΕΧ

ΕΙΑ

Σ

ΠΟ

ΛΥ

ΚΑ

ΛΗ

Πολύ τ

ρα

χεί

ες, μ

η α

ποσ

αθρω

μέν

ες ε

πιφ

άνει

ες

ΜΕΙΟΥΜΕΝΗ ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΑΣΥΝΕΧΕΙΩΝ

ΚΑ

ΛΗ

Τρ

αχεί

ες, ελ

αφ

ρά

απ

οσ

αθρω

μέν

ες κ

αι

οξε

ιδω

μέν

ες ε

πιφ

άνει

ες

ΜΕ

ΤΡ

ΙΑΛ

είες

, μ

ετρ

ίως α

ποσ

αθρ

ωμ

ένες

και

εξα

λλοιω

μέν

ες ε

πιφ

άνει

ες

ΠΤ

ΩΧ

ΗΕ

πιφ

άνει

ες ο

λίσ

θησ

ης, π

ολύ α

ποσ

αθρω

μέν

ες μ

ε σ

υμ

πα

γή ε

πιφ

λοιώ

ματα

ή υ

λικ

ό π

λήρω

σης μ

ε γω

νιώ

δη

θρ

αύσ

ματα

ΠΟ

ΛΥ

ΠΤ

ΩΧ

ΗΕ

πιφ

άνει

ες ο

λίσ

θησ

ης π

ολύ α

ποσ

αθρω

μέν

εςμε

μα

λα

κό α

ργιλ

ικό υ

λικ

ό π

λήρω

σης

ΜΕ

ΙΟΥ

ΜΕ

ΝΟ

ΑΛ

ΛΗ

ΛΟ

ΚΛ

ΕΙΔ

ΩΜ

Α Τ

ΩΝ

ΒΡ

ΑΧ

ΩΔ

ΩΝ

ΤΕ

ΜΑ

ΧΩ

ΝINTACT OR MASSIVE - Άρρηκταβραχώδη τεμάχη ή άστρωτος βράχος με λίγες ασυνέχειες σε μεγάλη απόσταση

BLOCKY - Αδιατάρακτη βραχόμαζαμε πολύ καλό αλληλοκλείδωμα πουαποτελείται από κυβικά τεμάχηοριζόμενα από τρεις ορθογώνιατεμνόμενες οικογένειες ασυνεχειών

VERY BLOCKY-

blocks)

Μερικώς διαταρα-γμένη βραχόμαζα με πολύπλευραγωνιώδη τεμάχη ( που σχηματίζονται από τέσσερις ή περισσότερες οικογένειες ασυνεχειών

BLOCKY/DISTURBED/SEAMYΠτυχωμένη με γωνιώδη τεμάχη πουσχηματίζονται απο πολλές αλληλο-τεμνόμενες οικογένειες ασυνεχειών.Εμμονή στρώσης ή σχιστότητας

DISINTEGRATED - Ισχυρά κερματι-σμένη βραχόμαζα με πτωχό αλληλο-κλείδωμα και με ταυτόχρονη παρουσία γωνιωδών και αποστρογ-γυλωμένων τεμαχών

LAMINATED/SHEARED - Φυλλώδηςή σχιστοποιημένη και τεκτονικώς διατμημένη ασθενής βραχόμαζα. Η σχιστότητα επικρατεί έναντι οποιασδήποτεάλλης οικογένειας ασυνεχειών εμποδίζοντας την δημιουργία γωνιωδών τεμαχών

N/A N/A

N/A N/A

Βασιζόμενοι στην εμφάνιση της βραχόμαζας (περιγραφή δομής και κατάσταση επιφάνειας ασυνεχειών) εκτιιμήστε τη μέση τιμή του GSI, χωρίς υποχρεωτικά μεγάλη ακρίβεια. Το να επιλέξετε ενα εύρος τιμών από 33 ως 37 είναιπιο ρεαλιστικό από το να δήλώσετε ότι GSΙ=35.

. Στην περίπτωση που οι ασθενείς επίπεδες επιφάνειεςέχουν μη ευνοϊκό προσανατολίσμοσε σχέση με το πρανές εκσκαφής, τότε αυτέςκαθορίζουν την συμπεριφορά της βραχόμαζας.Η διατμητική αντοχή επιφανειών σε βράχους που υπόκεινται σε εξασθένιση λόγω διακύμανσης της περιεκτικότητας σε υγρασία,είναι περαιτέρω μειωμένη όταν υπάρχει νερό.Οταν, οι βραχόμαζες ανήκουν στις μέτριες έωςπτωχές κατηγορίες και υπάρχει νερό τότε μετακινούμαστε προς τα δέξια. Η υδροστατικήπιέση λαμβάνεται υπόψη με την ανάλυση ενεργών τάσεων.

Σημειώνεται ότι ο Πίνακας δεν εφαρμόζεται σε κινηματικά ελεγχόμενες αστάθειες

iv Μονοαξονική θλίψη άρρηκτου βράχου σci

v Σταθερά υλικού mi

vi Δομή βραχόμαζας

vii Ποιότητα ασυνεχειών

Β. Θεωρητικές γνώσεις για την επίλυση (Προσοχή: βρείτε τις αντίστοιχες διαφάνειες στην σχετική παρουσίαση!!!) 1. Πως ορίζουμε την διατμητική αντοχή ενός

γεωυλικού (έδαφος και βράχος) (βλέπε κριτήριο θραύσης Mohr-Coulomb)

2. Πως υπολογίζουμε την μονοαξονική θλίψη του άρρηκτου πετρώματος;

3. Τι πληροφορίες παίρνουμε από το διάγραμμα τάσης-παραμόρφωσης;

4. Τι είναι ελαστική και τι πλαστική (όλκιμη) συμπεριφορά;

σ - ε

ε

σΕλαστική - Πλαστική συμπεριφορά

π.χ. Ασβεστόλιθος

σ - ε

ε

σΕλαστική - Πλαστική συμπεριφορά

σ - ε

ε

σΕλαστική - Πλαστική συμπεριφορά

π.χ. Ασβεστόλιθος

5. Πως ορίζεται το μέτρο παραμορφωσιμότητας Ε

του άρρηκτου βράχου;

6. Ποιοί οι βασικοί τύποι δομής μιας βραχόμαζας;

7. Πως μπορεί να αστοχήσει η βραχόμαζα;

8. Τι είναι ισότροπη και τι ανισότροπη συμπεριφορά;

9. Πως ποσοτικοποιούμε τη βραχόμαζα (δίνουμε έναν «αριθμό στη βραχόμαζα»).

10. Τι είναι η γεωτεχνική ταξινόμηση GSI και πως εκτιμάται;

10

20

30

40

50

60

70

80

90

ΓΕΩΛΟΓΙΚΟΣ ΔΕΙΚΤΗΣ ΑΝΤΟΧΗΣ ΣΕ ΡΗΓΜΑΤΩΜΕΝΟΥΣ ΒΡΑΧΟΥΣ

(Hoek and Marinos, 2000)

ΔΟΜΗ

ΚΑ

ΤΑ

ΣΤΑ

ΣΗ

ΕΠ

ΙΦΑ

ΝΕ

ΙΑΣ

ΑΣ

ΥΝ

ΕΧ

ΕΙΑ

Σ

ΠΟ

ΛΥ

ΚΑ

ΛΗ

Πολύ τ

ρα

χεί

ες, μ

η α

ποσ

αθρω

μέν

ες ε

πιφ

άνει

ες

ΜΕΙΟΥΜΕΝΗ ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΑΣΥΝΕΧΕΙΩΝ

ΚΑ

ΛΗ

Τρ

αχεί

ες, ελ

αφ

ρά

απ

οσ

αθρω

μέν

ες κ

αι

οξε

ιδω

μέν

ες ε

πιφ

άνει

ες

ΜΕ

ΤΡ

ΙΑΛ

είες

, μ

ετρ

ίως α

ποσ

αθρ

ωμ

ένες

και

εξα

λλοιω

μέν

ες ε

πιφ

άνει

ες

ΠΤ

ΩΧ

ΗΕ

πιφ

άνει

ες ο

λίσ

θησ

ης, π

ολύ α

ποσ

αθρω

μέν

ες μ

ε σ

υμ

πα

γή ε

πιφ

λοιώ

ματα

ή υ

λικ

ό π

λήρω

σης μ

ε γω

νιώ

δη

θρ

αύσ

ματα

ΠΟ

ΛΥ

ΠΤ

ΩΧ

ΗΕ

πιφ

άνει

ες ο

λίσ

θησ

ης π

ολύ α

ποσ

αθρω

μέν

εςμε

μα

λα

κό α

ργιλ

ικό υ

λικ

ό π

λήρω

σης

ΜΕ

ΙΟΥ

ΜΕ

ΝΟ

ΑΛ

ΛΗ

ΛΟ

ΚΛ

ΕΙΔ

ΩΜ

Α Τ

ΩΝ

ΒΡ

ΑΧ

ΩΔ

ΩΝ

ΤΕ

ΜΑ

ΧΩ

ΝINTACT OR MASSIVE - Άρρηκταβραχώδη τεμάχη ή άστρωτος βράχος με λίγες ασυνέχειες σε μεγάλη απόσταση

BLOCKY - Αδιατάρακτη βραχόμαζαμε πολύ καλό αλληλοκλείδωμα πουαποτελείται από κυβικά τεμάχηοριζόμενα από τρεις ορθογώνιατεμνόμενες οικογένειες ασυνεχειών

VERY BLOCKY-

blocks)

Μερικώς διαταρα-γμένη βραχόμαζα με πολύπλευραγωνιώδη τεμάχη ( που σχηματίζονται από τέσσερις ή περισσότερες οικογένειες ασυνεχειών

BLOCKY/DISTURBED/SEAMYΠτυχωμένη με γωνιώδη τεμάχη πουσχηματίζονται απο πολλές αλληλο-τεμνόμενες οικογένειες ασυνεχειών.Εμμονή στρώσης ή σχιστότητας

DISINTEGRATED - Ισχυρά κερματι-σμένη βραχόμαζα με πτωχό αλληλο-κλείδωμα και με ταυτόχρονη παρουσία γωνιωδών και αποστρογ-γυλωμένων τεμαχών

LAMINATED/SHEARED - Φυλλώδηςή σχιστοποιημένη και τεκτονικώς διατμημένη ασθενής βραχόμαζα. Η σχιστότητα επικρατεί έναντι οποιασδήποτεάλλης οικογένειας ασυνεχειών εμποδίζοντας την δημιουργία γωνιωδών τεμαχών

N/A N/A

N/A N/A

Βασιζόμενοι στην εμφάνιση της βραχόμαζας (περιγραφή δομής και κατάσταση επιφάνειας ασυνεχειών) εκτιιμήστε τη μέση τιμή του GSI, χωρίς υποχρεωτικά μεγάλη ακρίβεια. Το να επιλέξετε ενα εύρος τιμών από 33 ως 37 είναιπιο ρεαλιστικό από το να δήλώσετε ότι GSΙ=35.

. Στην περίπτωση που οι ασθενείς επίπεδες επιφάνειεςέχουν μη ευνοϊκό προσανατολίσμοσε σχέση με το πρανές εκσκαφής, τότε αυτέςκαθορίζουν την συμπεριφορά της βραχόμαζας.Η διατμητική αντοχή επιφανειών σε βράχους που υπόκεινται σε εξασθένιση λόγω διακύμανσης της περιεκτικότητας σε υγρασία,είναι περαιτέρω μειωμένη όταν υπάρχει νερό.Οταν, οι βραχόμαζες ανήκουν στις μέτριες έωςπτωχές κατηγορίες και υπάρχει νερό τότε μετακινούμαστε προς τα δέξια. Η υδροστατικήπιέση λαμβάνεται υπόψη με την ανάλυση ενεργών τάσεων.

Σημειώνεται ότι ο Πίνακας δεν εφαρμόζεται σε κινηματικά ελεγχόμενες αστάθειες

11. Πότε χρησιμοποιούμε το κριτήριο αστοχίας Hoek & Brown και αντίστοιχα το GSI;

12. Πως υπολογίζουμε το c και φ της βραχόμαζας;

2. “ΚΛΕΙΔΙΑ” ΕΠΙΛΥΣΗΣ – ΘΕΩΡΗΤΙΚΕΣ ΓΝΩΣΕΙΣ

GSI=40-50

►Τα τεχνικά έργα σχεδόν κατά κανόνα κατασκευάζονται επί ή εντός κερματισμένου-διαταραγμένου βραχώδους υλικού (βραχόμαζα) και όχι σε άρρηκτο βράχο.

►Συνεπώς, τελικός στόχος οι ιδιότητες (αντοχή και παραμορφωσιμότητα ) της βραχόμαζας. Είναι πολύ δύσκολο (βλέπε Σκοπό στην 1

η σελίδα) να

προσδιοριστούν οι παράμετροι που την περιγράφουν ως ενιαίο, ομοιογενές και ισότροπο υλικό…… Για τη βραχόμαζα πως υπολογίζουμε την αντοχή της?

i. Αρχικά υπολογίζουμε τις παραμέτρους του άρρηκτου βράχου και στη συνέχεια με απομείωση αυτών…….

ii. Απομείωση ? (Γίνεται μέσα από το GSI)

iii. …….καταλήγουμε στις αντίστοιχες παραμέτρους της βραχόμαζας

Άρα ας ξεκινήσουμε από τη μελέτη του άρρηκτου βράχου..........

Πάμε λοιπόν στην άσκηση Α… Τα βήματα επίλυσης της άσκησης είναι: Ερώτημα 1:

Βλέπε παρουσίαση άσκησης. Ερώτημα 2i:

i. Φτιάχνουμε ένα διάγραμμα τ-σn (διατμητικής τάσης-ορθής τάσης). ii. Προβάλλουμε τους κύκλους Mohr ανάλογα με τα ζευγάρια σ1 και σ3 που έγιναν οι 4 δοκιμές. iii. Φέρνουμε την περιβάλλουσα θραύσης iv. Με βάση την περιβάλλουσα θραύσης υπολογίζουμε τη συνοχή (c σε MPa) και τη γωνία τριβής (φ σε μοίρες

o).

Προσοχή: Οι τάσεις εδώ είναι ολικές (χωρίς τόνο) Ερώτημα 2ii:

Εδώ θα επιλύσετε το κριτήριο αστοχίας Hoek & Brown για άρρηκτο βράχο που σας δίνεται.

Ο άγνωστος εδώ είναι το mi. Άρα θα λύσετε ως προς το mi.

Την τιμή mi που θα βρείτε θα πρέπει να την συγκρίνετε με αυτή τη τιμή που δίνεται στον πίνακα (βλέπε παρουσίαση)(κατά Hoek & Marinos, 2000).

Εσείς πρέπει να εξηγήσετε γιατί υπάρχει αυτή η σημαντική διαφορά στην τιμή. Θα απαντήσετε εδώ θεωρητικά ανάλογα με τη πιθανή φύση του ψαμμίτη, δηλαδή τι είναι αυτό που μπορεί να την έχει αλλοιώσει ή διαφοροποιήσει σε σχέση με έναν τυπικό καλό ψαμμίτη.

Ερώτημα 2iii:

Σας δίνεται ένα ζευγάρι σ1 και σ3. Αν προβάλετε τον κύκλο Mohr για αυτό το ζευγάρι θα δείτε ότι δεν εφάπτεται και δεν τέμνει την περιβάλλουσα θραύσης που έχετε ήδη βρει από το 1

ο ερώτημα.

Στο ερώτημα σας λέει ότι το δείγμα όμως πρέπει να αστοχήσει. Θα αστοχήσει αν ασκηθεί κάποια πίεση πόρων (υδατική πίεση).

Μπορείτε να βρείτε την πίεση των πόρων γραφικά.

Αφού βρήκαμε τις ιδιότητες του άρρηκτου βράχου (η μέγιστη αντοχή που μπορεί να έχει το υλικό που δουλεύουμε απαντάται όταν είναι σε αυτή την κατάσταση)...........πάμε να απομειώσουμε την αντοχή αυτή και να βρούμε την αντοχή της βραχόμαζας.

Πάμε λοιπόν στην άσκηση Β…

Για να προσδιορίσουμε την αντοχή της βραχόμαζας χρειαζόμαστε τις ακόλουθες παραμέτρους: 1. Αντοχή άρρηκτου βράχου (Εργαστηριακές δοκιμές)

Μονοαξονική θλιπτική αντοχή σci

Σταθερά υλικού mi

2. Παράγοντες απομείωσης της αντοχής του άρρηκτου βράχου

Βαθμονόμηση της ποιότητας της βραχόμαζας (σύστημα ταξινόμησης GSI)

Διαταραχή της βραχόμαζας κατά την κατασκευή (D)

Μέσω του κριτηρίου Hoek and Brown και του GSI βρίσκουμε: την αντοχή (συνοχή c και γωνία τριβής φ) την παραμορφωσιμότητα Ε

Με το GSI εκφράζεται αριθμητικά η απομείωση των σταθερών του υλικού ανάλογα με τη ρωγμάτωση της βραχόμαζας.

Σημαντικό στοιχείο στην επίλυση του κριτηρίου θραύσης Hoek and Brown

Η πρόσφατη επίλυση του κριτηρίου Hoek and Brown γίνεται με το πρόγραμμα Roclab που μπορεί να αναζητηθεί ελεύθερα στο διαδίκτυο, www.rocscience.com). Πρέπει να κατεβάσετε το πρόγραμμα Roclab (αρχικά κάνετε μία αίτηση και σας στο στέλνουν άμεσα) για να λύσετε το ερώτημα 3.

Παρατήρηση: Το πέτρωμα στην άσκηση είναι ίδιο (ασβεστόλιθος) αλλά θα δείτε ότι η αντοχή στις 4 διαφορετικές μορφές-τύπους διαφέρει σημαντικά έως δραματικά.

3. ΒΗΜΑΤΑ ΕΠΙΛΥΣΗΣ ΑΣΚΗΣΗΣ

Ερώτημα 1:

Ταξινομήσετε τους 4 τύπους της ασβεστολιθικής βραχόμαζας με το διάγραμμα GSI

Πρέπει πρώτα να βρείτε την δομή (γραμμή) και έπειτα την ποιότητα των ασυνεχειών (κολώνα).

Μπορεί μια βραχόμαζα να είναι ανάμεσα σε 2 γειτονικές δομές (π.χ. κερματισμένη-πολύ κερματισμένη) ή ποιότητα ασυνεχειών (π.χ. μέτρια-καλή).

Δείτε παραδείγματα από την παρουσίαση.

10

20

30

40

50

60

70

80

90

ΓΕΩΛΟΓΙΚΟΣ ΔΕΙΚΤΗΣ ΑΝΤΟΧΗΣ ΣΕ ΡΗΓΜΑΤΩΜΕΝΟΥΣ ΒΡΑΧΟΥΣ

(Hoek and Marinos, 2000)

ΔΟΜΗ

ΚΑ

ΤΑ

ΣΤΑ

ΣΗ

ΕΠ

ΙΦΑ

ΝΕ

ΙΑΣ

ΑΣ

ΥΝ

ΕΧ

ΕΙΑ

Σ

ΠΟ

ΛΥ

ΚΑ

ΛΗ

Πολύ τ

ρα

χεί

ες, μ

η α

ποσ

αθρω

μέν

ες ε

πιφ

άνει

ες

ΜΕΙΟΥΜΕΝΗ ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΑΣΥΝΕΧΕΙΩΝ

ΚΑ

ΛΗ

Τρ

αχεί

ες, ελ

αφ

ρά

απ

οσ

αθρω

μέν

ες κ

αι

οξε

ιδω

μέν

ες ε

πιφ

άνει

ες

ΜΕ

ΤΡ

ΙΑΛ

είες

, μ

ετρ

ίως α

ποσ

αθρ

ωμ

ένες

και

εξα

λλοιω

μέν

ες ε

πιφ

άνει

ες

ΠΤ

ΩΧ

ΗΕ

πιφ

άνει

ες ο

λίσ

θησ

ης, π

ολύ α

ποσ

αθρω

μέν

ες μ

ε σ

υμ

πα

γή ε

πιφ

λοιώ

ματα

ή υ

λικ

ό π

λήρω

σης μ

ε γω

νιώ

δη

θρ

αύσ

ματα

ΠΟ

ΛΥ

ΠΤ

ΩΧ

ΗΕ

πιφ

άνει

ες ο

λίσ

θησ

ης π

ολύ α

ποσ

αθρω

μέν

εςμε

μα

λα

κό α

ργιλ

ικό υ

λικ

ό π

λήρω

σης

ΜΕ

ΙΟΥ

ΜΕ

ΝΟ

ΑΛ

ΛΗ

ΛΟ

ΚΛ

ΕΙΔ

ΩΜ

Α Τ

ΩΝ

ΒΡ

ΑΧ

ΩΔ

ΩΝ

ΤΕ

ΜΑ

ΧΩ

ΝINTACT OR MASSIVE - Άρρηκταβραχώδη τεμάχη ή άστρωτος βράχος με λίγες ασυνέχειες σε μεγάλη απόσταση

BLOCKY - Αδιατάρακτη βραχόμαζαμε πολύ καλό αλληλοκλείδωμα πουαποτελείται από κυβικά τεμάχηοριζόμενα από τρεις ορθογώνιατεμνόμενες οικογένειες ασυνεχειών

VERY BLOCKY-

blocks)

Μερικώς διαταρα-γμένη βραχόμαζα με πολύπλευραγωνιώδη τεμάχη ( που σχηματίζονται από τέσσερις ή περισσότερες οικογένειες ασυνεχειών

BLOCKY/DISTURBED/SEAMYΠτυχωμένη με γωνιώδη τεμάχη πουσχηματίζονται απο πολλές αλληλο-τεμνόμενες οικογένειες ασυνεχειών.Εμμονή στρώσης ή σχιστότητας

DISINTEGRATED - Ισχυρά κερματι-σμένη βραχόμαζα με πτωχό αλληλο-κλείδωμα και με ταυτόχρονη παρουσία γωνιωδών και αποστρογ-γυλωμένων τεμαχών

LAMINATED/SHEARED - Φυλλώδηςή σχιστοποιημένη και τεκτονικώς διατμημένη ασθενής βραχόμαζα. Η σχιστότητα επικρατεί έναντι οποιασδήποτεάλλης οικογένειας ασυνεχειών εμποδίζοντας την δημιουργία γωνιωδών τεμαχών

N/A N/A

N/A N/A

Βασιζόμενοι στην εμφάνιση της βραχόμαζας (περιγραφή δομής και κατάσταση επιφάνειας ασυνεχειών) εκτιιμήστε τη μέση τιμή του GSI, χωρίς υποχρεωτικά μεγάλη ακρίβεια. Το να επιλέξετε ενα εύρος τιμών από 33 ως 37 είναιπιο ρεαλιστικό από το να δήλώσετε ότι GSΙ=35.

. Στην περίπτωση που οι ασθενείς επίπεδες επιφάνειεςέχουν μη ευνοϊκό προσανατολίσμοσε σχέση με το πρανές εκσκαφής, τότε αυτέςκαθορίζουν την συμπεριφορά της βραχόμαζας.Η διατμητική αντοχή επιφανειών σε βράχους που υπόκεινται σε εξασθένιση λόγω διακύμανσης της περιεκτικότητας σε υγρασία,είναι περαιτέρω μειωμένη όταν υπάρχει νερό.Οταν, οι βραχόμαζες ανήκουν στις μέτριες έωςπτωχές κατηγορίες και υπάρχει νερό τότε μετακινούμαστε προς τα δέξια. Η υδροστατικήπιέση λαμβάνεται υπόψη με την ανάλυση ενεργών τάσεων.

Σημειώνεται ότι ο Πίνακας δεν εφαρμόζεται σε κινηματικά ελεγχόμενες αστάθειες

Πάντως μια συμβουλή είναι να αποκλείσετε πρώτα τις απίθανες δομές και να επικεντρώσετε πιο συγκεκριμένα.

Ερώτημα 2:

Πρέπει να σκεφτείτε αν η κατάσταση (κερματισμός - ποιότητα ασυνεχειών) που βλέπεται στην φωτογραφία είναι διαμορφωμένη σημαντικά από τις επιφανειακές συνθήκες ή/και από την τεκτονική διαταραχή μιας περιοχής.

Βλέπε παρουσίαση άσκησης.

Τι μπορεί να αλλάζει στο βάθος;

Τι μπορεί να μην αλλάζει στο βάθος;

Σκεφτείτε: o Πρωτογενή χαρακτηριστικά (π.χ. στρώση) o Τεκτονική o Αποσάθρωση

Ερώτημα 3:

Η πρόσφατη επίλυση του κριτηρίου Hoek and Brown γίνεται με το πρόγραμμα Roclab που μπορεί να αναζητηθεί ελεύθερα στο διαδίκτυο, www.rocscience.com). Πρέπει να κατεβάσετε το πρόγραμμα Roclab (αρχικά κάνετε μία αίτηση και σας στο στέλνουν άμεσα) για να λύσετε το ερώτημα 3.

Το πρόγραμμα είναι πολύ φιλικό για τον χρήστη. Αφού περιεργαστείτε σιγά-σιγά το

πρόγραμμα……. πρέπει να επιλέξετε πρώτα την επιλογή:

«Slopes» (Πρανή) πρέπει να εισάγετε τις γνωστές παραμέτρους

(GSI, σci, mi, D, γ, ύψος πρανούς)

Τα c και φ δίνονται στα «ανενεργά» κελιά

αριστερά. Εσείς πρέπει να κάνετε εξαγωγή («export») των

διαγραμμάτων.

Δώστε τις παραμέτρους ανά τύπο βραχόμαζας (φωτογραφίες) σε πίνακες.

Ερώτημα 4:

Λύστε την εξίσωση για κάθε βραχόμαζα.

Προσοχή η εξίσωση είναι εμπειρική: Ενώ το σci δίνεται σε MPa το Ε τελικά υπολογίζεται σε GPa.

40/)10(10100

)()2

1()( GSIcim

MPaDGPaE

Δώστε τις απαντήσεις σε πίνακα.

Ερώτημα 5:

Οι τιμές της μονοαξονικής αντοχής (σci) και της σταθεράς mi είναι ιδιότητες του άρρηκτου υλικού, εδώ ασβεστολίθου.

Σκεφτείτε τι αλλάζει από φωτογραφία σε φωτογραφία και αν πρέπει να αλλάξει και το σci και mi.

3. ΒΗΜΑΤΑ ΕΠΙΛΥΣΗΣ ΑΣΚΗΣΗΣ

GSI=45-55

4. Μην αντιγράψετε τα θεωρητικά στοιχεία που σας δίνονται στις παρουσιάσεις!!! Αυτά αποτελούν μόνο τη βάση για τις πιο εξειδικευμένες για την άσκηση απαντήσεις.

5. Οι καλές έως πολύ καλές ασκήσεις αξιολογούνται

με ακόμα καλύτερο συντελεστή για τη τελική βαθμολογία (αυτό ισχύει τόσο για τους «οριακούς» όσο και για τους «υψηλότερους» βαθμούς).

6. Οι απαντήσεις δεν πρέπει να δίνονται πρόχειρα και επιγραμματικά. Οι ασκήσεις αυτές θα βαθμολογούνται αρκετά χαμηλά και δεν θα λαμβάνονται - θετικά – υπόψη στο τέλος.

7. Οι «αντιγραφές» δεν θα λαμβάνονται βέβαια υπόψη.

4. ΜΟΡΦΗ ΑΠΑΝΤΗΣΕΩΝ

1. Στα ερωτήματα που ζητάει παραμέτρους φτιάξτε πίνακες με τα αποτελέσματά σας!!!

Εύρη τιμών σci και mi

Λιθολογία Τιμές σci (MPa) Τιμή mi

Ψαμμίτης 20 - 50 17 2

Ιλυόλιθος 10 - 15 7 2

Κροκαλοπαγές 20 - 35 21 3

Πολύ γενικό παράδειγμα

2. Οι απαντήσεις να δίνονται μέσα από ανεπτυγμένο κείμενο. Είστε στο τελευταίο έτος και πρέπει να απαντάτε με τη μορφή έκθεσης και όχι επιγραμματικά. Τούτο θεωρείται αυτονόητο όποια ειδικότητα-επαγγελματικό κλάδο και να επιλέξετε.

3. Οι πλήρεις απαντήσεις σας θα σας βοηθήσουν στο διάβασμα για τις τελικές εξετάσεις (θα κατανοείτε τι διαβάζετε!!!).

5. ΔΕΝΔΡΟΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΑΣΚΗΣΕΩΝ

6. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΑΣΚΗΣΗΣ

1. Hoek, E., Carranza-Torres, C., Corkum, B.,

2002. Hoek - Brown failure criterion - 2002 edition. In: Bawden H.R.W., Curran, J., Telesnicki, M. (eds). Proceedings of NARMS-TAC 2002, Toronto, pp. 267-273.

2. Hoek, E. and Marinos, P. 2007. A brief history of the development of the Hoek-Brown failure criterion. Soils and Rocks, No. 2., November 2007.

3. Marinos, V., Marinos, P., Hoek, E. “The geological Strength index: applications and limitations”. Bull. Eng. Geol. Environ. 64, 55-65 (2005).

4. Marinos, P and Hoek, E. 2000 GSI – A geologically friendly tool for rock mass strength estimation. Proc. GeoEng2000 Conference, Melbourne. 1422-1442