Χαρακτηριστικά Παραμόρφωσης στην Τριαξονική Φόρτιση των Μαρ­γών της Β. Πελοποννήσου σε Σχέση με τη Μικροδομή τους

Deformation Characteristics in Triaxial Compression of Marls of Ν. Peloponnese in Relation to Their Microstructure

ΧΡΙΗΟΔΟΥΛΟΠΟΥΛΟΥ, Τ.Α. Δρ. ΤεχνΙκός Γεωλόγος, Παν/μιο Πατρών ΚΟΥΚΗΣ, Γ.Χ. Καθηγητής ΤεχνΙκής Γεωλογίας, Παν/μιο Πατρών

ΠΕΡΙΛΗΨΗ: Στην εργασία αυτή μελετώνται τα χαρακτηριστικά παραμόρφωσης, σε τριαξοVΙκή φόρτιση, των μαργών της Β. Πελοποννήσου σε σχέση με τη μικροδομή και τις μικρορεολογικές τους ιδιότητες. Από την έρευνα προέκυψε ότι ο χαρακτήρας της παραμόρφωσης πριν και μετά τη διαρροή ελέγχεται από τη μορφή και τις ιδιότητες του δικτύου των δεσμών μεταξύ των δομικών στοιχείων. Το δίκτυο αυτό καθορίζεται από την κατανομή των ορυκτολογικών φάσεων, τον τρόπο εμφόVΙσης του ανθρακικού ασβεστίου και τη συσσωμάτωση ή διασπορά των aργιλικών ορυκτών.

ABSTRACT: ln this paper the deformation characteristics of Ν. Peloρonnese marts, in triaxial compression, are studίed ίn relation to their mίcrostructure and micromeological ρropertίes. The pre-yield and post-yίeld deformation behaνiour is particular1y goνemed by the type and nature of the structural bonds pattem. This pattem is determined from the distribution of mineralogical facies, the kind of occurrence of calcium carbonate and the aggregation or flocculation of clay minerals.

1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Η θεωρητική προσέγγιση των σχέσεων μεταξύ της τάσης και της παραμόρφωσης των γεωυλι­κών με βάση διάφορα φαινομενολογικά ρεολο­γικά πρότυπα, είναι ανεπαρκής αν δεν προκύ­ψει από τη μικροσκοπική θεώρηση των μηχα­νΙσμών παραμόρφωσης και τη μελέτη του τρόπου μετάδοσης των δυνάμεων μεταξύ των

δομικών συστατικών τους. Στα αργιλικά ιζήμα­τα και γενΙκά στα εδάφη, λόγω του τερόστιου αριθμού επαφών μεταξύ των δομικών στοιχεί­ων τέτοιες υπολογιστικές δυνατότητες είναι πολύ περιορισμένες.

Οι Οsίρον & Sokoloν (1974), Sokoloν & Osipoν (1983) και Osipoν (1990), ασχολήθη­καν συστηματικά με τη μελέτη των δομικών δεσμών στις aργίλους και γενΙκότερα στα εδά­φη, ιδιαίτερα με την αντοχή των δεσμών και τη συμπεριφορό των εδαφών στη φόρτιση ανά­λογα με το βασικό τύπο των δομικών δεσμών που καθορίζει κατά μεγάλο ποσοστό τις μικρο­ρεολογικές ιδιότητες του υλικού.

Σαν δομικά συστστικά θεωρούνται τα αργι­λικά τεμαχίδια, οι κόκκοι, τα συσσωματώματα, τα μικροαπολιθώματα και οι συγκολλητικού χαρακτήρα αυθιγενείς φάσεις (ασβεστιτική ύλη, άμορφα οξείδια κλπ.) . Ο βαθμός προσανατολισμού των aργιλ ικών

τεμαχιδίων και aργιλικών μικροσυσσωματωμά­των ή άλλων επιμήκων - πλακοειδών κόκκων καθορίζει την αVΙσοτροπία του υλικού και ανα­φέρεται στα γεωμετρικά χαρακτηριστικά της μι­κροδομής. Το μέγεθος των δομικών συστατι­κών και των μικροπόρων καθορίζει τη διασπο­ρά της δομής και αναφέρεται στα μορφομετρι­κά χαρακτηριστικά της μικροδομής (Sokoloν, 1990).

Οι δομικοί δεσμοί, που σχηματίζονται μόνο στα σημεία επαφής των δομικών συστατικών, από διάφορες γεωλογικές διεργασίες (στερεο­ποίηση, γήρανση, συναίρεση, συγκόλληση), αναφέρονται στα ενεργειακά χαρακτηριστικά της μικροδομής.

235

Τα μαργαϊκά ιζήματα («μάργες»), λόγω του ανθρακικού ασβεστiου που περιέχουν, φέρουν σε μεγάλο βαθμό συγκολλητικούς δεσμούς, με αποτέλεσμα να παρουσιάζουν υψηλή διατμητι­κή αντοχή μη συμβατή με το λόγο κενών που έχουν επιτόπου (Anagnostopoulos et al. , 1991, Kaννadas et al.. 1993). Η δομική σύνδεση που οφείλεται στη συ­

γκόλληση προσδίδει στο υλικό μεγάλη δυ­σκαμψία και σημαντική διατμητική αντοχή σε χαμηλά και μέσα επίπεδα τάσης. Η αντοχή των δεσμών είναι σημαντικά υψηλότερη από την α­ναμενόμενη αντοχή που αποκτάται από την πίεση των υπερκειμένων και έτσι οι ιδιότητες του υλικού είναι πρακτικά ανεξάρτητες από την προηγούμενη ιστορία των τάσεων (Anagnosto­ρoulos et al., 1991). Λόγω της χαμηλής συ­μπιεστότητάς τους, οι μόργες με αυξημένο πο­σοστό ανθρακικού ασβεστίου διατηρούν σχε­δόν αναλλοίωτο τον αρχικό λόγο κενών μέσα σε ένα ευρύ πεδίο τάσεων (Χαμηλές και μέσες τάσεις). Χαρακτηρίζονται αττό μια aρχική δυ­σκαμψία που ακολουθείται από διαρροή και σημαντική αύξηση της παραμορφωσιμότητας (Lerouell & Vaughan, 1990).

Σύμφωνα με άλλους ερευνητές (Vaughan, 1985), σε μαλακούς βράχους- σκληρά εδάφη, στιφρές υπερστερεοποιημένες aργίλους και πυκνές άμμους, εκτός από την πρώτη διαρροή και την τελική διαρροή όπου το υλικό έχει χάσει όλη του τη στιφρότητα λόγω της θραύσης των δεσμών, μπορεί να αναγνωρισθεί και μια δεύ­τερη διαρροή .

Το επίπεδο της αξονικής παραμόρφωσης στο οποίο παρατηρείται η πρώτη και η δεύτερη διαρροή, για ένα υλικό, μέσα σε ένα πεδίο τά­σεων, ενδιαφέρει σε μεγάλο βαθμό πολλά προβλήματα της εδαφομηχανικής και εξαρτά­ται άμεσα από τη μικροδομή του υλικού.

2. ΔΕΙΓΜΑ ΤΟΛΗΨΙΑ - ΜΕΘΟΔΟΛΟΠΑ

Από εmά θέσεις δειγματοληψίας, φυσικών και τεχνητών πρανών, σε λιθολογικούς ορίζοντες των λεmομερών, μαργαϊκών ιζημάτων της Β. Πελοποννήσου (3 θέσεις στο νομό Κορινθίας και 4 στο νομό Αχαίας), συλλέχθηκαν δείγματα aπό τα οποία επιλέχθηκαν οκτώ αντιπροσω­πευτικά έτσι ώστε να καλύmεται όλη η κλίμακα ποσοτικής συμμετοχής από πλευράς aνθρακι­κής σύστασης (Χριστοδουλοπούλου 2000).

Σε ένα δοκίμιο από κάθε επιλεγμένο δείγμα εκτελέσθηκαν aστράγγιστες τριαξονικές δοκι­μές (CIU) σε χαμηλό πεδίο τάσης (σ3' = 100 kPa), με σκοπό να γίνουν συγκρmκές παρατη­ρήσεις που αφορούν στην παραμορφωσιμότη-

236

τα των δειγμάτων σε σχέση με τη μικροδομή τους, όταν η «μάργα» συμπεριφέρεται ψαθυ­ρά. Ο ρυθμός επιβαλλόμενης παραμόρφωσης κατά το στάδιο της φόρτισης ήταν ίσος με 0,08 mm/mίn. Μετά τη δοκιμή μετρήθηκε η υγρασία κορεσμού του κάθε δοκιμίου (wuι). Για τη μελέ­τη των χαρακτηριστικών παραμόρφωσης ερ­μηνεύεται η καμπύλη τάσης - παραμόρφωσης και οι μικρορεολογικές ιδιότητες των υλικών με βάση τα εδαφικά ρεολογικά πρότυπα του Osipoν (1990) και με βάση τα χαρακτηριστικά (ενεργειακά, μορφομετρικά, γεωμετρικά) της μικροδομής που παρατηρήθηκαν σε εικόνες από ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σαρώσεως (SEM) όπου εξετάσθηκαν τα δείγματα. Για τις

αναλύσεις με το SEM χρησιμοποιήθηκαν αε­ροξηραμένα τεμάχια από το υπόλοιπο αδιατά­ραχτο μέρος του κάθε δείγματος μετά την κοπή των προς φόρτιση δοκιμίων. Προσδιορίστηκε επiσης το επίπεδο αξονικής παραμόρφωσης όπου συνέβη δεύτερη διαρροή. Το σημείο της δεύτερης διαρροής παρατηρήθηκε με βάση τις αλλαγές του εφαmομενικού μέτρου παραμορ­φωσιμότητας σε σχέση με την αξονική παρα­μόρφωση. Η πρώτη διαρροή δεν αναγνωρί­στηκε με ακρίβεια.

Στα παραπάνω δείγματα προσδιορίστηκαν επίσης μερικά από τα φυσικά χαρακτηριστικά τους, με βάση τις πρότυπες μεθόδους Εδαφο­μηχανικής (Κούκης, Χριστοδουλοπούλου , 1997), εξετάσθηκαν στο πολωτικό μικροσκό­πιο (Χριστοδουλοπούλου, 2000), το αργιλικό κλάσμα αναλύθηκε με την περίθλαση των ακτί­νων Χ (XRD) και θερμικές μεθόδους (DTA, TG) ενώ το ανθρακικό ασβέστιο έγινε με τη μέθοδο Bemard στο αργιλικό κλάσμα και στο ολικό δείγμα.

3. ΑΞΙΟΛΟΓΉΣΗ ΚΑΙ ΕΡΜΗΝΕΙΑ ΤΩΝ ΑΠΟ­τΕΛΕΣΜΑΤΩΝ

Στον «Πίνακα 1 » δίνονται τα φυσικά χαρακτη­ριστικά, καθώς και η λιθολογική ταξι,ιόμηση των δειγμάτων. Από την ορυκτολογική ανάλυ­ση του «Πίνακα 2» , φαίνεται ότι εκτός από τον aσβεστίτη και τα αργιλικά ορυκτά, στην ορυ­κτολογική σύσταση των περισσότερων δειγμά­των συμμετέχει σημαντικό ποσοστό χαλαζία (μερικές φορές υπερτερεΟ. καθώς και μικρές ποσότητες αστρίων και μαρμαρυγία.

Στον «Πίνακα 3» συνοψίζονται τα χαρακτη­ριστικά (μορφομετρικά, γεωμετρικά, ενεργεια­κά) της μικροδομής των εξετασθέντων δειγμά­των, όπως εκτιμήθηκαν ποιοτικά και εν μέρει ποσοτικά από τις εικόνες του ηλεκτρονικού μι­κροσκοπίου σαρώσεως (SEM) και του πολωτι-

κού μικροσκοπίου, ενώ καθορίζεται και το εί­δος της μιιφοδομής (λαμβάνοντας υπόψη και την ταξινόμηση του Sokoloν (1990)).

Από τα διαγράμματα του «Σχήματος 1», προκύmουν οι ακόλουθες γενΙκές παρατηρή­σεις :

α) Κάτω από το χαμηλό πεδίο πλευρικής τάσης που δοκιμάσθηκαν τα δείγματα, έδειξαν υπερστερεοποιημένο χαρακτήρα, με ανάπτυξη σχετικά μικρών διαφορών πίεσης πόρων (Δu) ανάλογα με το βαθμό συγκόλλησής τους. Οι μέγιστες (θετικές) διαφορές πίεσης πόρων κυ­μάνθηκαν περίπου από 40 έως 80 kPa, ενώ οι μικρότερες (αρνητικές) περίπου από -260 έως -10 kPa. Τα πιο αργιλικά μέλη των cμαργών» με το μικρότερο γενΙκά βαθμό συγκόλλησης εμφανίζουν μικρότερη διασταλτικότητα (μικρό­τερες αρνητικές πιέσεις πόρων) σε σχέση με τα πιο συγκολλημένα ασβεστιτικά μέλη.

β) Η κορυφαία διατμητική τάση δεν είνα ι σαφώς καθορισμένη σε όλα τα δείγματα και

συνδέεται με την ανάπτυξη σχεδόν μηδεVJκών διαφορών πίεσης πόρων (Δu).

γ) Όλα τα δείγματα παρουσιάζουν διασταλ­τικότητα. Ο μέγιστος ρυθμός διασταλτικότητας (maximum dίlation rate) εμφανίζεται σε εττίπε­δο αξονΙκής παραμόρφωσης λίγο μεγαλύτερο από αυτό που αντιστοιχεί στην κορυφαία δια­τμητική τάση.

δ) Παρό τις μεγάλες αξονΙκές παραμορφώ­σεις(- 20%), η κρίσιμη κατάσταση δεν μπορεί να καθοριστεί με εμπιστοσύνη, ιδιαίτερα στα πιο συγκολλημένα υλικά. Οι παραμορφώσεις είναι σνομοιόμορφες και δεν σταθεροποιούνται οι διαφορές πίεσης πόρων (Δu).

Όπως έχει παρατηρηθεί και από άλλους ε­ρευνητές (Anagnostopoulos et al., 1991), η α­στοχία της αδιατάρακτης μάργας σε χαμηλά ε­πίπεδα πλευρικής τάσης, συμβαίνει με την α­νάπτυξη μιας στενής διατμητικής ζώνης στο δοκίμιο, ενώ επιπρόσθετες παραμορφώσεις ε­ντοπίζονται μέσα στη διατμητική ζώνη και λαμβάνει χώρα παραμορφωσιακή χαλάρωση (straίn softenίng). Συνεπώς, οι μετρήσεις της ογκομετρικής παραμόρφωσης ή της διαφοράς πίεσης πόρων που λαμβάνονται είναι αμφι­σβητήσιμες για την περιοχή της ζώνης διάτμη­σης και έτσι η κρίσιμη κατάσταση δεν μπορεί να καθοριστεί με εμπιστοσύνη. Σε υψηλότερες πλευρικές πιέσεις η αστοχία αναmύσσεται με σχεδόν ομοιόμορφη παραμόρφωση, το δοκίμιο διογκώνεται και λαμβάνει χώρα παραμορφω­σιακή σκλήρυνση (straίn hardenίng) μέχρι να φτάσει στην παραμένουσα κατάσταση.

Πολλοί ερευνητές που ασχολήθηκαν με την ερμηνεία των ρεολογικών διαδικασιών, εστία­σαν την προσοχή τους στη διαφορά της πίεσης των πόρων και στις μικροδομικές αλλαγές στα εδάφη κατά τη διάτμηση. Οι διαδικασίες αυτές όμως είναι στιγμιαίες και τοπικές, ενώ σχετίζο­νται με μερική αλλοίωση στην αλληλεπίδραση των ετταφών μεταξύ των δομικών στοιχείων. Ο βασικός παράγοντας που ελέγχει τη συμπερι­φορά των εδαφών ιδιαίτερα σε aργές παρα­μορφώσεις είναι η ενεργειακή ετερογένεια των επαφών (Osipoν, 1990). Ο παράγοντας αυτός σχετίζεται με όλες τις ιδιαιτερότητες της παρα­μόρφωσης των φυσικών εδαφών οι οποίες ε­λέγχονται από τις συνθήκες σχηματισμού και το βαθμό λιθοποίησής τους.

Πίνακας 1. Φυσικά χαρακτηριστικά και λιθολογική ταξινόμηση των δειγμάτων Table 1 Physical characteήstics and lithologίcal classification of the samples

AIA Kouoμαi*J\ οvαταση ΡΙ(%/ e n(%1 'f'III!JICm1 %~οΝώ&ινμα κατά 88ιth ~~ ,~ \λ'

ι~ ~ 1 2 66 32 12 0,500 35,9 1,13 33 Αρyιλική μάργα

2 1 61 3β 16 0383 27 7 193 β Μαργα!Ι(ι\ άρνιλοc

3 6 83 11 7 0377 27 4 193 10 Μαρν<fιΚή άργιλος

4 1 65 34 14 0483 326 1 β2 12 Μαργατκή άργιλοc

5 3) 61 9 1 0337 252 205 71 Ασβtστολ. μάργα

6 ο 62 3β 16 0,402 28,7 1,89 65 Μάργα

7 ο 68 32 11 0431 3>1 186 77 Ασβtστόμαρνα β 1 f)7 42 14 0,300 23,6 2,07 ~ Μάργα

-Τα δειγματα 1- 5 αττο το Νομό Αχαιας: 1 - Θεριανό 15m("), 2 - Ρωμανός Θ2 4,8 m, 3- Ρωμανος Θ2 7m, 4- Άλσος 2m, 5 -Τράπεζα 60 m. Τα δείγματα 6- 8 αττό το Νομό Κορινθίας : 6 - Οικονομαίκα 8,3 m, 7 -Μονή Νικολόου 2,8 m, 8- Σπαθοβούνι 45 m.

(*) Βάθος από την κορυφή του πρανούς.

237

Πίνακας 2. Ποσοστιαίες αναλογίες των aργιλικών ορυκτών στο ολικό δείγμα, όπως προσδιορίστη­καν με τις ακτίνες Χ και με τη θερμική μέθοδο TG. Συνολικό ποσοστό χαλαζία, αστρίων και μαρμαρυγία στο δείγμα

Table 2. Clay mineral ρortions in the total samρle, as they determined by X-ray defraction analysis and by thermal method TG. Total percentage of quar1z, feldspars and mica in the sample.

Συνολικό

AJA Κ.οl ILL Ch Sm (14c:-14a) (14c: ... ν) ποσοστό Χαλαζιας + άcrιριοι + μαρμαρuγ.

I"' I"' I"' I"' I"' I"' αpγιλι- I"' κών OfMI· ιιτών ί%1

1 3 11 4 - 6 - 24 43 2 6 17 6 - 8 - 37 55 3 2 5 1 - 3 - 11 79 4 4 13 9 ιννη 6 - 32 56 5 2 3 1 - 1 - 7 22 δ 3 δ _ι~ιι 17 5 33 2 7 3 8 Ιννη 14 ιννη - 23 ο

8 8 14 - 7 - 7 36 24 - - - -Επεξηγ(tσεις . Κaol- Κοολινfτης (προσδιορισμtvος από TG), ιιι - ιλλlτης, Ch - Χλωρlτης, Sm- Σμεκτιτης, (1 4<>1 4s) = Χλωρfτης-Σμεκτιτης (μικτ" φάση). (14<>14ν) = Χλωρfτης-Βερμικοολlτης (μικτ" φόση)

Επομένως η αναγνώριση της μορφής και της φύσης του δικτύου των δομικών δεσμών, από τη μικροσκοπική παρατήρηση, σε ένα έ­δαφος, είναι καθοριστικής σημασίας για την ερμηνεία των χαρακτηριστικών παραμόρφω­σής του.

Σχετικό με τα εξετασθέντα δείγματα διατυ­πώνονται οι παρακότω ερμηνείες.

α) Δείγματα με δομή τVπου «σύμπηξης» . Λόγω της αυξημένης συμμετοχής των aργιλι­κών ορυκτών στη δομή των δειγμάτων «ΡΩΜ. θ2, 4.8 m:. και cΘΕΡ. 15 m», που σχηματίζουν μικpοουσσωματώματα (FF και EF) καθώς και υπομιιφοσκοπικά συσσωμα­τώματα (FF) τα οποία περιβάλλουν όλους τους κόκκους, αναπτύσσεται ένα συνεχές δi­κτυο ασθενών δομικών δεσμών τύπου «σύ­μπηξης», με πολύ περιορισμένη την ανάπτυ­ξη άλλου τύπου δομικού δεσμού. Σαν αποτέ­λεσμα, η παραμόρφωση των υλικών αυτών ελέγχεται αττό πς ιδιότητες της μεμβράνης του προσροφημένου νερού. Μέχρι το όριο της τε­λικής διαρροής των δεσμών (που συμπίmει με τη μέγιστη τάση) η συμπεριφορά είναι ιξω­δοελαστική (συμβαίνει κύληση των τεμαχιδί­ων γύρω από τα όρια των επαφών). Μετά το όριο αυτό λαμβάνει χώρα σχετική μετακiνηση των τεμαχιδίων κατά μήκος των επαφών (ε­ντός της μεμβράνης του προσpοφημένου νε­ρού) με αποτέλεσμα την πλαστική παραμόρ­φωση του εδάφους (Σχήμα 1).

Σημειώνεται ότι τα δύο παραπάνω δείγμα­τα δεν εμφάνισαν δεύτερη διαρροή, ενώ η διαφορά τους στο λόγο κενών αντανακλάται στη διαφορετική διασταλτικότητα που πα­ρουσιάζουν (Σχήμα 1).

238

β) Δείγματα με δομή μικτού τύπου. Παρά το αυξημένο ποσοστό των aργιλικών ορυ­κτών και το μικρό ποσοστό σε caco,, στο δείγμα «ΑΛΣΟΣ, 2 m» δεν υπερτερούν οι δε­σμοί τύπου «σύμπηξης», όπως θα αναμενό­ταν. Τα μικροσυσσωματώματα των aργιλικών ορυκτών είναι γενικά ισομεγέθη και με σύν­δεση EF, ενώ πολύ μικρή είναι η εμφάνιση υπομικpοοκοπικών συσσωματωμότων FF, με αποτέλεσμα οι κόκκοι να μην περιβάλλονται σε όλα τα σημεία από αργιλικά ορυκτά. Ανα­mύσσονται έτσι σημειακοί δεσμοί μεταβατι­κού τύπου που υπερτερούν έναντι των άλλων στη δομή. Η παραμόρφωση του δείγματος αυτού έχει ελαστικό, ιξωδοπλαστικό και πλα­στικό χαρακτήρα (Σχήμα 1 ). Μέχρι το σπάσι­μο των χημικών δεσμών σε ένα μέρος επα­φών μεταβατικού χαρακτήρα, το υλικό πα­ρουσιάζει δυσκαμψία (ελαστική παραμόρφω­ση κατά ένα μέρος). Με το σπάσιμο των χη­μικών δεσμών (δεύτερη διαρροή) οι μεταβατι­κού τύπου επαφές δέχονται παραμορφώσεις όπως οι τύπου «σύμπηξης» , με ξηρή, βέβαια, τριβή μεταξύ των δομικών στοιχείων στις ε­mφάνειες όπου οι χημικοί δεσμοί έχουν σπά­σει. Λόγω επίσης της μεμβράνης του προσ­ροφημένου νερού γύρω από τα αργιλικά τε­μαχίδια, το δείγμα επιδεικνύει ιξωδοελαστική συμπεριφορά, συγχρόνως, μέχρι την τελική αντοχή της δομής. Πέρα από το σπάσιμο και των πιο δυνατών χημικών δεσμών η παρα­μόρφωση είναι ιξωδοπλαστική και τέλος πλαστική.

Το δείγμα «ΡΩΜ.Θ2, 7 m», παρά το χα­μηλό ποσοστό CaC03 που περιέχει , φέρει

Πίνακας 3. Μικροδομή των εξεταζόμενων ιζημάτων Table 3. The microstructure ot the studied sediments

δομι') με σχιτικά μεγάλο πορώδις.

• Μιιφοσuσσωμιιτώμιιτα κυρlως ιλλ!τη και χλωρίτrt-<Jμεκτlτη με σύνδεση FF (face.to-face, uπομικροσκοπικά συσσωμα­τώματα) K<D EF (edge-to-faoe), ανισομετρικά και μη, κατα­νtμοvιαι ομοιόμορφα μεταξύ των κόκκων.

• Σχημιιτlζσvι<D μιιφοπόροι μεταξύ των μικροσuσσωμιιτωμά­των (Weιmicιoaggregate mlcroρores) κυρlως, παρά μεταξύ

των κόκκων. 01 μικροπόροι auτol dνcn μεγέθους της τάξnς των 5-20 μm, αλλά και ιnrομικροσκσmκσi (lntenιkramιcroaggregate micrσpores) .

• Δσμικσl διcηlσlτύπου cσιίμπηξης»

• Μικρσδομή cσύμπηξηςa μετρlως διισπαρμένη, μι χαμηλό βαθμό προσανατσλισμσlί

δομή με μέτρια τιμή πορώδους • Μnφοσuσσωμιιτώμιιτα ιλλlτη, χλωρίτη και χλωρίτη - σμε­

κτlτη, με σύνδιση FF και EF, ανισομιτρικά και μη, κατανt­μσντ<D πυκνά γύρω από τα ιnrόλοιπα σvσταιικά με τρόπο συνεχή.

• Σχημιιτlζσvιαι μικρσπόροι μεταξύ των μικροσuσσωμιιτωμά­των (lnleιmlcιoag~egate micfopores) κυρlως, παρά μεταξύ ιων κόκκων. 01 μικρσπόροι auιol dνcn μεγέθους ιης ιάξnς των 5-20 μm, αλλά κυρlως ιnrομικροσκσmκσl (lnterultnιmicroaggregate micropores).

• Δομικοl δεσμοlτύπου cσιίμττηξης» μι κοντινή απόσταση μεταξύ των τιμαχιδlων

• Μιιφοδομή cσύμπηξηςa μετρlως διιστταρμtνη , μι μέτριο βαθμό προσανατολιcηJού

(από uιόνις πολωτικού μικιiiΟΟΙΙστrlσι.ι). • Μικροσuσσωματώματα κυρlως ιλλ!rη και χλωρίτrt-<Jμεκτlrη,

ανισομιτρικά και μη, ιnrομικροσκοπικό FF κατά πλιιοψηφl­α, κατσνέμοvιαι με τρόττο ασυνιχή μεταξύ των κόκκων, ινώ δημιουργούν λιτττούς συνδέσμοuς κατά θtσας.

• Στταρριτικός ασβεστirης δημιουρyd ισχυρούς συyκολληr~ κούς δαrμούς σι μερικά σημιlα.

• Μικρσπόρσt κυρlως μεταξύ των κόκκων τταρά μεταξύ των μιφοσuσσωμιιτωμάτων. Μέyιθος της τάξnς των 1 Ο έως 5Ο μm.

• Μιιφοδομή μιιιτο6 τύττοu , αδρομερώς διισπαρμένη, μι χαμηλό βαθμό προσανατολισμσlί.

ο-

βαθμό κόκκοuς. • Μιιtροσuσσωματώμοτα κυρίως ιλλlτη και χλωρΙτη, γινικά ι­

σομεγέθη και μι σιίνδεση EF, σχηματlζουν cπλέγμαι πόνω σι αδρομιρtστφους κόκκοuς.

• Μικρσπόρσt κuρlως μεταξύ των κόκκων και λrγότιρο μεταξύ των μικροσυσσωμιιτωμάιων, μεγέθους μέχρι 10 μm, που κατά πλειοψηφία ιπικσινωνούν μεταξύ τοuς σχημιιτlζοvτας τριχσοδdς σχκηιtς.

• Εmιφατούν σι δομικοl δισμοl μεταβατικού τύπου. • Μιιφοδομή μιιcτο6 τύπου, μετρίως διισπαρμένη , με υψηλό

βαθμό προσανατολισμσlί.

239

240

στην

ιλUος και λεπτι\ς άμμου. η αιιθιγtνής φάση που tχιι κατcιφημνισβd μι τη μορφή ααβισιιιικών ιnιγκολλflσεων .

• Τα αργιλικά ορυκτά (κυρlως ιλλlτης και καολινlτης) πφιtχο­VΙΦ ιn μικρό ποσοστό και σχηματlζοuν μικροσvσσωματ~ μαια κuρlως ισομιγtθη, που κατανtμονιαι μι τρόπο ασuνε­)(1\ μεταξύ τωοι κόκκων.

• Οι μιφσπόροι σχηματlζονιαι κυρίως μεταξύ τωοι κόκκων και tΙναι ποικlλου μιγtθους (κυρίως από 10.00 μm ή και μεγο­λύτιροι).

• Κρuσταλλιιοj- σuyιιολλημtνη μιφοδομή , αδρομερώς διιστrαρμtνη, μι χαμηλό βαθμό προσανατολισμού.

φάσης (CaCO,), η οπο/α ιn μικριτική μορφή (ισομεγtθtις ανώμαλα στρογγuλιμtνοι μικροκρύσιαλλοι ασβtστlτη), με ομοιόμορ­φη κατανομή.

• Τα τψα)(Ιδια τωοι aργιλικών ορυκτών, που tΙναι κιιρlως ο σμικτlτης και δwτφιuόντως ο ιλλίτης, απαντώνται ή κροκ~ δωμtνο (EF) αλλά σι διασττορά ή σι διασττορά και μη κρο­ιuδωμίνα ή σε uπομιιφοσκσmκά (ανισομιτρικά) συσσωμα­τώματα (FF και EF) ή σε ισομιγtθη μικροσvσσωματώματα (EF) Περιβάλλουν ισομερώς αλλά μι τρόπο ασυνεχή. άλλα δο~-~tιά σuστιπικά.

• Οι μιφοπόροι dναι κυρίως μιγtθοuς < 1 Ομm και σχηματl­ζονιαι κατά πλtιοψηφiα μεταξύ τωοι μικριτών ααβισιίτη (lnteιcιystal) και Νγότφο μεταξύ των μικροσνσσωματωμά­των

• Υπερτερούν οι κρuσταλλι<οl- σuγκολλητικοl δtσμοl • Κρuσταλλιιοj- σuγιιολλημtνη μικροδομή, λεπτομερώς

διιστrαρμtνη, μι χαμηλό βαθμό προσανατολισμού

η απαντάrαι σι μικριιική μορφή ιισcομε-,rtetι< λα στρογγυλεμένοι μικροιφόστολλοι uuf>W'"""· μορφη κιπανομή .

• Τα τcμαχiδια των aργιλικών ορυκτών, που είναι κυρίως ο σμικτlτης και δtuτερcuόνιως ο ιλλίιης, ιπτανιώνιαι ή κροκι­δωμtνα (EF) αλλά σε διασττορά ή σε διασττορά και μη κρο­κιδωμtνα ή σε uπομικροσκοπικά (ανισομειρικά) συσσωμα­τώματα (FF και EF) ή σε ισομεγέθη μικροσuσσωμαιώμαrα (EF). Περιβάλλουν ισομερώς ολλά μι τρόπο ασυνεχή. άλλα δομικά συστατικά.

• Οι μιφσπόροι εlναι κυρ/ως μιγtθοuς < 1 Ομm και σχηματl­ζονιαι κατά πλtιοψηφiα μεταξύ των μικριτών ααβισιlτη (lntercιystal) και Νγόrφο μεταξύ των μικροσvσσωματωμά­των.

• Υπερτερούν οι κρuσταλλι<οl - σuγκολλητικοl δtσμοl.

• Κρuσταλλιιοj - σuγιιολλημtvη μικροδομή, λεπτομερώς διιστrαρμtνη, μι χαμηλό βαθμό προσανατολιcηιοιj.

• Πιικνιj δομή, μικρό πορώδες • Τα αργιλικά ορυκτά σχημαriζοuν σνισομετρικά μικροσuσ­σωμαιώμαια (EF, FF-iλλίτης, καολινiτης) αλλά και uπομι­κροσκσmκά συσσωματώματα (FF-σμεκτlτης). Σt αριςετά σημιfα δη~ργούν συνεχείς aργιλικούς 17\J\'δtσμοuς μετα­ξύ των άλλων δομικών σvσταιικών

• Ο ασβtστlτης ιπτανιάται κυρίως μι μικριιική μορφή στη θι­μιΝώδη μάζα .

• Οι μικροπόροι είναι κυρlως της τάξης των 5-8 μm, και σχη­μαιiζονιαι τόσο μεταξύ των μικροσνσσωματωμάτων όσο και μεταξύ των μικριτών ασβtστlτη ή άλλων κόκκων.

• Παρατηρούνται όλοι οι τύποι των δεσμών, υπερτερούν ι). μως οι κρuσταλλι<οl-σuγκολλητικοl δtσμοl.

• Κρuσταλλιιοj4uγιιολλημιtνη μικροδομή , μετρίως διε­στταρμtνη μι χαμηλό βαθμό προσανιπολισμού.

(Ο) :100

C)() .. Δ. :ιοο ο!!. ... J :ιοο ο

100

ο

(ο) 1500

13!0

1100

1050

450

300

150

ο 2 8 8 10 12 14 c1~)

Ρ(1Μ,θ2<8m _,...,. θΕΡ ,ΙSm ....:e ....

18 11 20

(J) 100

110

110

40

Ί 20

ο!!. ο

:ι .21) ~

.oiO

«< «<

· 100

IIJ 300 ~

:ιοο

150 100

Ί so ο!!. ο

" ~ ·100

ΜtοΣ. 2 m · 150 _,..,. ·100

ΘΕΡ . ιs ..

ο • 10 12 u 111 • Ζ)

a1 (%)

ΜΙΟΣ. 2m

oL-_.--~~--~~--~~~~~~ ~~~--~-ω--~~~~~~~~~

ο 2

(Ο) 1200

1000

t 101210181820 0 2 ι ι <"I

810 1214101120 &1~)

1111 :100 ~

:ιοο

150 100

l 5Ο ο!!.

" ~

8101214111820 ι1~)

Σχήμα 1. Διαγράμματα τριαξοVΙκής δοκιμής, CIU, στα εξετασθέντα δείγματα. α) Διάγραμμα «αξονΙκής διαφορικής τάσης (σ1-σ3) - αξονικής παραμόρφωσης (ει)» . β) Διάγραμμα «μεταβολής πίεσης πόρων (Δu) - αξονικής παραμόρφωσης (ει)» .

Figure 1. Triaxial test (CIU) diagrams of the studied samρles. a) «Axial deνiator stress (σι-σ3) - axial strain (ει)» diagram. b) «Pore pressure change (Δu)- axial strain (ει)» diagram.

241

ισχυρούς συγκολλητικούς και μεταβατικούς δεσμούς σε μερικά σημεία, λόγω της στταρριη­κής μορφής του aσβεστίτη (δηλ. aσβεστίτη που γεμίζει τους πόρους και λειτουργεί σαν «κόλλα»). Ως εκ τούτου το δείγμα εμφανίζει σημαντική δυσκαμψία μέχρι το σττάσιμο αυτών των δεσμών (δεύτερη διαρροή). Στα σημεία ό­που σπάζουν και οι πιο ισχυροί συγκολλητικοί δεσμοί ακολουθεί πλαστική παραμόρφωση με ξηρή τριβή μεταξύ των κόκκων. Οι επαφές τύ­που «σύμπηξης» αττό την άλλη πλευρά, είναι ικανές να συμβάλλουν συγχρόνως στη μικρή αύξηση της ελαστικότητας (ελαστικότητα μεμ­βράνης προσροφημένου νερού) μέχρι τελικής κατάρρευσής τους.

γ) Δείγματα με κρυσταλλική-συγκολλημένη δομή. Όσον αφορά στην παραμορφωσιμότητα των δειγμάτων με κρυσταλλικές - συγκολλημένες μικροδομές, αυτή ελέγχεται αττό τον τρόπο κα­τανομής των συγκολλητικών δεσμών στη δο­μή, ο οποίος εξαρτάται αττό τον τρόπο εμφάνι­σης της συγκολλητικής ύλης (μικρrτική ασβε­στιτική ύλη, ασβεστιτικές συγκολλήσεις) . Στο δείγμα «ΤΡΑΠ., 60 m» (που προέρχεται αττό παρόχθιο ποτάμιο περιβάλλον) οι ασβεστιτικές συγκολλήσεις, που παρουσιάζουν ανομοιογέ­νεια στο σχήμα και στο μέγεθος, αποτελούν το σκελετό. Ως εκ τούτου παρατηρείται ανομοιό­μορφη κατανομή των συγκολλητικών δεσμών στη δομή, που αττοτυττώνεται στον τρόπο πα­ραμόρφωσης του υλικού κατά την τριαξονική φόρτιση (Σχήμα 1 ).

Αντiθετα, στις cμάργες» της Κορινθίας η μι­κριτική ασβεστττική ύλη αποτελεί θεμελιώδη μάζα, και κατανέμεται κυρίως στο κλάσμα της ιλύος, με αποτέλεσμα το δίκτυο των συγκολλη­τικών δεσμών να παρουσιάζει ομοιομορφία και ισότροπη ανόπτυξη. Στο γεγονός αυτό οφείλε­ται και η πιο αργή κατάρρευση της δομής σε σχέση με το δείγμα «ΤΡΑΠ., 60 m» (το οποίο περιέχει εξίσου υψηλό ποσοστό CaC03), ό­πως εκτιμάται από το επίπεδο της αξονικής παραμόρφωσης στο οποίο λαμβάνει χώρα δεύτερη διαρροή (Σχήμα 1). Η παρουσία, ε­ξάλλου, σε μικρό βαθμό, δομικών δεσμών τύ­που «σύμπηξης» ή μεταβατικού τύπου στις μάργες αυτές, συμβάλλει στη δημιουργία ενός μικρού «δόμου» γύρω αττό την κορυφαία τάση.

4. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

Anagnostoρoulos, A.G., Kaltezίotίs, Ν . , Tsiambaos, G.Κ , Kaννadas, Μ. (1991). Geotechnical ρroper1ies of the Coήnth

242

Canal marls. Geotechnical and Geological Engineeήng, 9, 1 - 26.

Barth, T.F.W., Corτens, C.W. & Eskola, Ρ. (1939). Dίe Entstehung der Gesteine. Spήnger-Verlag, Berlin.

Kaννadas, Μ., Anagnostoρoulos, Α. & Kalteziotis, Ν. (1993). Α framework for the mechanical behaνiour of the cemented Coήnth marl. Proc. of ιnι Symp. in Geotechnical Engineeήng of Hard soίls -Soft Rocks, Anagnostoρoulos et al. (Eds.), pp. 577- 583. Balkema, Rotterdam.

Κούκης, Γ. & Χριστοδουλοπούλου, Τ. (1997). Εδαφικοί και Βραχώδεις Σχηματισμοί. Φυ­σικά - Μηχανικά χαρακτηριστικά και Εργα­στηριακοί προσδιορισμοί. Έκδοση Πανεπι­στημίου Πατρών. Σελίδες 392.

Leroueil, S. & Vaughan, P.R. (1990). The general and congruent effects of structure in natural soils and weak rocks. Geotechnίque, Vol. 40 (3), ρρ. 467-488.

Osipoν, V.l. (1990). Physico - chemical fundamentals of soil microrheology. Proc. of 6th lnternational IAEG Congress, Balkema, Rotterdam (ISBN 90 6191 1303), pp. 713-724.

Οsίρον, V.l. & V.N. Sokoloν (1974). Role of ion-electrostate forces in formation of structural bonds ίn clays. (ln Russian). Moscow Uniνersity Proceedings. Geological Seήes, Νο 6, pp. 9-21 .

Soko/oν, V.N. (1990). Engineeήng - geological classίfίcation of clay microstructures. 6th lnt. IAEG Congress, Balkema, Rotterdam (ISBN 90 6191 1303), pp. 753- 760.

Sokoloν, V.N. & V.l. Οsίρον (1983). Microstructural changes in clays in direct shear. (ln Russian). Engineeήng geology, Νο 6, ρρ. 9-21 .

Vaughan, P.R. (1985). Mechanical and hydraulίc properties of in situ residual soils -general reρort. Proc. 1.. lnt. Conf. on Geomecha in Tropical Lateήtic and Saprolitίc Soils, Brasilia, Brasilian Soc. for Soil Mech., Vol 3, ρρ. 231-263.

Χριστοδουλοπούλου, Τ.Α. (2000). Μικροδομή των λετrτομερών Νεογενών-Πλειστοκαινι­κών ιζημάτων της Βορείου Πελοποννήσου σε σχέση με τα φυσικά και μηχανικά χαρα­κτηριστικά τους. Διδακτορική διατριβή. Πα­νεπιστήμιο Πατρών. Τόμος Α ',464 σελ., Τόμος 8 ',130 σελ.