Flysch Nappe of North Pindos as Geological …library.tee.gr/digital/m1801_1850/m1828/m1828...Ο...

8
Flysch Nappe of North Pindos as Geological Environment for the Design and Construction of Underground Works MSc The geological structure of Pindos flysch nappe in the region of is discussed. The distinct lithological and geotechnical units of the Pindos flysch rock mass are specified and the engineering geological properties are presented. Attempt is made to define the essential characteristics and parameters, for each lithological unit, that mostly affect the stability and thereupon the construction, and support method. 1. 2. 2.1. 1). 73

Transcript of Flysch Nappe of North Pindos as Geological …library.tee.gr/digital/m1801_1850/m1828/m1828...Ο...

Page 1: Flysch Nappe of North Pindos as Geological …library.tee.gr/digital/m1801_1850/m1828/m1828...Ο τεκτονισμός των ερυθροπηλιτών είναι έντονος,

Ο Φλύσχης του Τεκτονικού Καλύμματος της Βόρειας Πίνδου σαν Γεωλογικό Περιβάλλον Σχεδιασμού και Υλοποίησης Υπόγειων Έργων

Flysch Nappe of North Pindos as Geological Environment for the Design and Construction of Underground Works

ΚΑΡΑΠΑΝΤΕΜΚΗΣ, Α. Κ . ΜΠΟτΣΙΑΜΣ, Γ. Χ. ΠΑΝτzΑΡτzΗΣ, Α. Π.

Γεωλόγος, Δ.Ε. Η . Τεχνικός Γεωλόγος MSc Δρ Τεχνικός Γεωλόγος

ΠΕΡΙΛΗΨΗ : Περιγράφεται η γεωλογική δομή του τεκτονικού καλύμματος της Πίνδου στην περιοχή της κοιλάδας του Μετσοβίτικου ποταμού . Εντοπίζονται οι διακριτές λιθολογικές ενότητες της βραχόμαζας του επωθημένου Πινδικού φλύσχη και παρουσιάζονται τα τεχνικογεωλογικά χαρακτηριστικά τους. Γίνεται προσπάθεια εντοπισμού των σημαντικών χαρακτηριστικών και παραμέτρων, ανά λιθολογική ενότητα, που επηρεάζουν καθοριστικά την ευστάθεια και κατ'επέκταση τη μέθοδο διάνοιξης και την υποστήριξη.

ABSTRACτ: The geological structure of Pindos flysch nappe in the region of Metsoνitikos riνer νalley is discussed. The distinct lithological and geotechnical units of the oνerthrust Pindos flysch rock mass are specified and the engineering geological properties are presented. Attempt is made to define the essential characteristics and parameters, for each lithological unit, that mostly affect the stability and thereupon the construction, excaνation and support method.

1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Το τεκτονικό κάλυμμα της βόρειας Πίνδου, είνα ι δημιούργημα μιας μεγάλης επωθητικής κίνησης που έγινε στα πλαίσια ενός σημαντικού συμπιεστικού γεγονότος της Τριτογενούς περιόδου στην περιοχή της Πίνδου. Με την κίνηση αυτή , ένα σύνολο ήδη στερεοποιημένων ιζημάτων, ολίσθησε προς τα ΔΝΔ και τοποθετήθηκε επί των αυτόχθονων

ιζημάτων των ζωνών Γαβρόβου και Ιονίου .

Κατά την ολίσθηση, στη βάση του καλύμματος, δημιουργήθηκε μία πλατιά μυλονιτιωμένη ζώνη, αποτελούμενη από ένα χαοτικό, χωρίς δομή , μίγμα αυτόχθονων και επωθημένων πετρωμάτων. Το iδιο το κάλυμμα διαμελίσθηκε σε επιμέρους τεμάχη τα .οποiα εφίππευσαν το

ένα επί του άλλου, δημιουργώντας μία σύνθετη δομή διαδοχικών λεπιώσεων. Στη βάση και στα μέτωπα των λεπιώσεων δημιουργήθηκαν κατά την ολlσθηση μυλονιτιωμένες ζώνες, ανάλογες με αυτή της επώθησης.

Οι τεκτονικές ζώνες της επώθησης και των λεπιώσεων, αποτελούν χαρακτηριστικές

ασθενείς γεωτεχνικές ζώνες, που σε συνδυασμό με τη λιθολογική ποικιλότητα του

Πινδικού φλύσχη , συνθέτουν ένα πολύπλοκο γεωλογικό περιβάλλον. Στο περιβάλλον αυτό σχεδιάσθηκαν και κατασκευάστηκαν ή κατασκευάζονται πολλά και σημαντικά υπόγεια έργα από τη Δ.Ε.Η. και την Εγνατία Οδό Α. Ε .

2. ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΠΕΡΙΟΧΗΣ

2.1. Γενική Γεωλογική Εικόνα

Ο επωθημένος Πινδικός φλύσχης, στην

περιοχή της κοιλάδας του Μετσοβίτικου, καταλαμβάνει τη ζώνη διέλευσης της Εγνατίας Οδού , καθώς και την ευρύτερη περιοχή ,

βόρεια της κοίτης του ποταμού (Σχήμα 1 ). Το πάχος του επωθημένου καλύμματος είναι σχετικά μικρό, με συνέπεια , στις βαθειές κοιλάδες των ποταμών, συχνά να εμφανίζεται

73

Page 2: Flysch Nappe of North Pindos as Geological …library.tee.gr/digital/m1801_1850/m1828/m1828...Ο τεκτονισμός των ερυθροπηλιτών είναι έντονος,

ΥΠΟΜΝΗΜΑ 2 ) 4 5 6 7 8 9 ι ο

D D DD ~B Β G D I Φ"""n\ Ι<Μοοι;ι.,κ(r""""'ό aoφόhpo Xpuoojlkoι>ζ) 2 Φ~ l',ι>"Κ Γ-(r­

t-'~IB)r;;t:"""-,r-<;:-+-....... ::.:.-\:;o...ι="f--ι -Μ~) J ·~ ~ ΠΜ\οu ι.-μι.., ,ω.uμμο ΠΙΥ&ΝΙ • ~ a- ..ι 10011 fλΟοχη πκ ntνω.t 5 ΖΜ.., hιt<Μι cc.mMOμiνoo .ιο.ι l(loτ.:oU ~ σ1'J'ι Ρ6σιt 10υ~

Π~<w <~<ttoς 6 Ζ...., lνroY4 """"""""""' aοι pmκοό ορο8οοο<ηλfnι οrη ρόοοι-­J.&Jι.,cwν tό\J Πιvδtκοv ιcώ.Uμμιιrος 7 Μt-τω.ο ηώεhι~ Πtν6Ι.Ι(οό κaλ'(ιι.ψιηος ι Μίτωιιο cιώθηοτκ οφολeινν 9 Μέtωώωιnφιιrής~τwΠΙ\'64.Ι(Ο'V ~~;ολ(ιμμι:rτο< IOPirrμo

ΚΑIΜΑ.Κλ I - + +

+ +

Σχήμα 1. Απλοποιημένος γεωλογικός χάρτης της ευρύτερης περιοχής του άνω ρού των ποταμών Αώου και Μετσοβίτικου . Figure 1. Simρlified geological maρ of the uρper-νalley area of Aoos and Metsoνitikos riνers .

στην επιφάνεια το υπόβαθρο των αυτόχθονων ζωνών Γαβpόβου και Ιονίου, με τη μορφή «τεκτονικών παραθύρων» .

Στην περιοχή ενδιαφέροντος υπάρχουν (Ζούpος, 1993) δύο τέτοια παράθυρα (Σχήμα 1 ): );>Το ένα εντοπίζεται στην περιοχή Χρυσοβίτσας - Περιστερίου, αμέσως δυτικά της ε ισόδου της σήραγγας Ανθοχωρίου της Εγνατίας Οδού. J;> To δεύτερο τεκτονικό παράθυρο εντοπίζεται ανατολικά και βόρεια του Μετσόβου .

Χαρακτηριστικό του Πινδ ικού φλύσχη στην περιοχή ενδιαφέροντος είναι ο ι διαδοχικές λεπιώσεις, με γενική διεύθυνση μετώπων ΒΒΔ­ΝΝΑ. Τοπικά όμως παρατηρούνται σημαντικές αποκλίσεις από τη διεύθυνση αυτή.

Η λιθολογική σειρά του Πινδικού φλύσχη, που επαναλαμβάνεται μερικά ή στο σύνολό της σε όλα τα λέπια του καλύμματος, περιλαμβάνει τις ακόλουθες διακριτές ενότητες:

α. Παχυστρωματώδεις ψαμμίτες (ανώτερη ενότητα).

74

β. Εναλλαγές ιλυολίθων και ψαμμιτών (ενδιάμεση ενότητα).

γ. Ερυθροπηλίτες (κατώτερη ενότητα) . Ο χαρακτηριστικός κόκκινος ιλυολιθικός

ορίζοντας των ερυθροπηλιτών βρίσκεται στη βάση όλων σχεδόν των λεπιώσεων και καθιστά άμεσα διακριτά τα μέτωπό τους.

Ένα σημαντικό σύστημα εγκάρσιων ρηγμάτων με διεύθυνση ΒΑ-ΝΔ (Σχήμα 1) μετατοπίζει κλιμακωτά τα μέτωπα των λεπιώσεων περιπλέκοντας περαιτέρω την ήδη πολύπλοκη γεωλογική δομή της περιοχής.

2.2. Λιθολογία- Τεκτονική

Η λιθολογική σειρά του Πινδικού φλύσχη, που εμφανίζεται στην περιοχή ενδιαφέροντος, περιλαμβάνει τις τρεις λιθολογικά και

γεωτεχνικά ευδιάκριτες ενότητες που προαναφέρθηκαν. Στη σειρά θα πρέπει να προστεθεί και μια τεκτονική ζώνη, που βρίσκεται στη βάση του καλύμματος. Η ζώνη αυτή δεν αποτελεί αυτοτελή λιθολογικό

Page 3: Flysch Nappe of North Pindos as Geological …library.tee.gr/digital/m1801_1850/m1828/m1828...Ο τεκτονισμός των ερυθροπηλιτών είναι έντονος,

ορίζοντα , έχει όμως ιδιαίτερη γεωτεχνική σημασία και για το λόγο αυτό θα εξετασθεί σαν χωριστή ενότητα.

σ. Πσχυστρωμστώδεις ψαμμίτες

Αποτελούν το ανώτερο και νεότερο μέλος της σειράς. Αποτελούνται από γκρίζου χρώματος ψαμμιτικά στρώματα , κυμαινόμενου πάχους από 0,3 έως 8m. Μεταξύ των ψαμμιτικών στρωμάτων συχνά παρεμβάλλονται ιλυολιθ ικά στρώματα πάχους έως 0,80m. Σποραδικά στην ψαμμιτική σειρά παρεμβάλλονται μεμονωμένες ζώνες ιλυολίθων ή εναλλαγών ιλυολίθων και ψαμμιτών, το πάχος των οποlων φθάνει έως και τα 10m.

Οι ψαμμίτες είναι συνήθως λεπτόκοκκοι . Το συγκολλητικό υλικό καθώς και ένα μέρος των κόκκων τους είναι ανθρακικό, ενώ το υπόλοιπο είναι κυρίως χαλαζίας, άστριοι , μαρμaρυγίες και δολομίτης.

Σε όλες τις επιφάνειες στρώσης, ακόμη και όταν δεν παρεμβάλλονται ιλυόλιθοι, υπάρχει μία λεπτή (1-5mm) aργιλική επίστρωση, εξαιρετικά σημαντική από γεωτεχνική άποψη.

Το συνολικό πάχος του ορίζοντα των παχυστρωματωδών ψαμμιτών εκτιμάται ότι είναι μεγαλύτερο από 200m. Ο βαθμός τεκτονικής καταπόνησης της

ψαμμιτικής βραχομάζας είναι γενικά μικρός, παρά το μέγεθος και την έκταση των τεκτονικών γεγονότων που έλαβαν χώρα στην περιοχή . Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα υπόλοιπα μέλη της λιθολογικής σειράς, ως πιο aσθενή και πιο πλαστικά, απορρόφησαν το μέγιστο μέρος των τεκτονικών παραμορφώσεων. Εντούτοις τοπικά παρατηρείται έντονη τεκτονική καταπόνηση των ψαμμιτών, εκδηλούμενη ως άτυπη σχιστοποίηση και κατακερματισμός της βραχομάζας σε πλακώδη τεμάχια , πάχους 3o-50cm με περιβάλλουσες τεκτονικές επιφάνειες. Η άκαμπτη ψαμμιτική σειρά δεν είναι τυπικά πτυχωμένη. Συχνά εμφανίζεται καμπυλωμένη σε ανοικτά τόFα με μεγάλη ακτίνα καμπυλότητας .

Β. Εναλλαγές ιλυολίθων και ψαμμιτών Πρόκειται για λεπτο- έως μεσο-

στρωματώδεις εναλλαγές γκοίζων ή Ι και ερυθρωπών ιλυολίθων και γκρίζων ψαμμιτών με σποραδικές παρεμβολές ψαμμιτικών πάγκων πάχους έως 1m. Οι ερυθροί ιλυόλιθοι επικρατούν στους κατώτερους ορίζοντες του σχηματισμού ενώ στους ανώτερους ορίζοντες μειώνονται σταδιακά μέχρι πλήρους εξαφάνισης. Η ιλυολιθική φάση επικρατεί της ψαμμιτικής στο σύνολο του σχηματισμού .

Ο βαθμός τεκτονικής καταπόνησης των εναλλαγών παρουσιάζει σημαντικές διακυμάνσεις. Γενικά είναι μικρός στους aνώτερους ορίζοντες της ζώνης και αυξάνεται προοδευτικά προς τα κάτω , στα όρια με τους υποκείμενους ερυθροπηλίτες. Ο σχηματισμός των εναλλαγών εμφανίζεται

τοπικά μικροπτυχωμένος, σε γενικές γραμμές όμως ακολουθεί τη σχετικώς άκαμπτη

υπερκείμενη σειρά των παχυστρωματωδών ψαμμιτών, με πτυχές μεγάλης ακτίνας καμπυλότητας. Το συνολικό πάχος του ορίζοντα των εναλλαγών εκτιμάται σε 50m.

γ. Ερυθροπαλiτες

Αποτελούνται από ερυθρούς και γκρίζους ιλυόλιθους - επικρατεί η ερυθρή φάση - τοπικά

με λεπτές ψαμμιτικές παρεμβολές ( <1 Ocm) οι οποίες πυκνώνουν στα ανώτερα τμήματα του σχηματισμού ενώ ταυτόχρονα υποχωρεί ο έντονος ερυθρός χρωματισμός υπέρ του γκρίζου . Ο τεκτονισμός των ερυθροπηλιτών είναι

έντονος, ιδιαίτερα στα κατώτερα τμήματα όπου συνήθως το πέτρωμα εμφανίζεται

μυλονιτιωμένο, διατμημένο και χωρίς δομή .

Οι ερυθροπηλίτες είναι το πιο πλαστικό και ασθενές μέλος της λιθολογικής σειράς του επωθημένου φλύσχη. Απορρόφησαν το μεγαλύτερο μέρος των τεκτονικών

παραμορφώσεων της επώθησης και διευκόλυναν τις συντελούμενες ολισθήσεις μειώνοντας τις τρ ιβές. Για το λόγο αυτό βρίσκονται στη βάση της επώθησης, ανακατεμένοι με υλικά αυτόχθονων ζωνών, καθώς επίσης και στη βάση όλων σχεδόν των εσωτερικών λεπιώσεων του καλύμματος.

Η μετάβαση προς τον υπερκείμενο

σχηματισμό των εναλλαγών είναι σταδιακή χωρίς ευδιάκριτο όριο . Στη μεταβατική ζώνη μεταξύ των δύο σχηματισμών παρατηρείται συνήθως μία βαθμιαία μείωση της τεκτονικής διατάραξης και επανεμφάνιση της στρώσης.

Το πάχος των ερυθροπηλιτών δεν είναι

δυνατό να καθορισθεί με ακρίβεια εξαιτίας τεκτονικών αιτίων. Κατ ' εκτίμηση κυμαίνεται από 50 έως 80m.

3. ΤΕΧΝΙΚΟΓΕΩΛΟΓΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΠΙΚΑ ΤΩΝΕΠΙΜΕΡΟΥΣΕΝΟΤΗΤΩΝ

3.1. Παχυστρωματώδεις Ψαμμίτες

Οι μηχανικές αντοχές του άρρηκτου

πετρώματος είναι υψηλές (Πίνακας 1). Το ίδιο ισχύει και για τις περισσότερες γεωμηχανικές παραμέτρους της βραχόμαζας, που

75

Page 4: Flysch Nappe of North Pindos as Geological …library.tee.gr/digital/m1801_1850/m1828/m1828...Ο τεκτονισμός των ερυθροπηλιτών είναι έντονος,

επηρεάζουν ουσιαστικό τη συμπεριφορά της στις υπόγειες και στις υπαίθριες εκσκαφές. Η τεκτονική καταπόνηση και η αποσάθρωση της βραχόμαζας, είναι οι δύο βασικοί μειωτικοί παράγοντες των εν λόγω παραμέτρων. Από τεχνικογεωλογική άποψη οι

σημαντικότερες aσυνέχειες των ψαμμιτών είναι

αυτές της στρώσης. Παρουσιάζουν συνήθως επίπεδες επιφάνειες, με μεγάλη εμμονή -μήκος - στο χώρο και μικρή γωνία τριβής . Η μειωμένη γωνία τριβής οφείλεται σε τρεις κυρίως λόγους: 1. Στις aργιλικές ενστρώσεις που

παρεμβάλλονται συχνά μεταξύ των

ψαμμιτικών στρωμάτων και όπου αυτές λείπουν, στις λεπτότατες aργιλικές επιστρώσεις που κατά κανόνα καλύπτουν τις εν λόγω επιφάνειες .

2. Στο γεγονός ότι κατά μήκος των εν λόγω

επιφανειών πραγματοποιήθηκαν διαφορικές κινήσεις , κατά τη διάρκεια των μεγάλων τεκτονικών γεγονότων της

περιοχής (mύχωση, επώθηση) . Στις κινήσεις αυτές οφείλεται η λείανση και η γράμμωση των επιφανειών της στρώσης καθώς και η μερική προδιάτμηση των ιλυολιθικών ενστρώσεων.

3. Στην αποσάθρωση που επιλεκτικά ακολουθεί τις επιφάνειες της στρώσης , οι οποίες λόγω της παρουσίας των στεγανών aργιλικών ενστρώσεων αποτελούν ζώνες ανάσχεσης και παροχέτευσης των κατεισδύσεων.

Τα συστήματα των διακλάσεων των ψαμμιτών περιλαμβάνουν επιφάνειες λιγότερο επίπεδες. πιο τραχείες και λιγότερο ολισθηρές, σε σύγκριση με αυτές της στρώσης. Το μήκος τους είναι συχνά μεγάλο αλλά σε κάθε περίπτωση πεπερασμένο . Η συνέχειά τους διακόmεται συχνότερα ή σπανιότερα με «γέφυρες» μή ρωγματωμένης βραχόμαζας. Τα υλικά πλήρωσης των αρμών τους, που είναι συνήθως προϊόντα aποσάθρωσης του

ψαμμίτη , είναι αμμώδη και λιγότερο ολισθηρό συγκριτικό με τις ιλυολιθικές και aργιλικές επικαλύψεις των επιφανειών της στρώσης. Η επιφανειακή αποσάθρωση των ψαμμιτών

είναι έντονη. Το προϊόν αυτής είναι λεπτόκοκκη aργιλώδης άμμος, με μικρή συνοχή, η οποία ξεπλένεται και απομακρύνεται εύκολα από τις επιφανειακές aπορροές. Για το λόγο αυτό στα ψαμμιτικό πρανή ο εδαφικός μανδύας έχει μικρό πάχος και είναι ασυνεχής. Σε πρανή όμως με ήπια μορφολογία ο εδαφικός μανδύας μπορεί να φθάνει ή και να ξεπερνά τα Sm.

76

Η κύρια διαδικασία aποσάθρωσης

συνίσταται στη διάλυση και απομάκρυνση του ασβεστιτικού συγκολλητικού υλικού (matrίx) του ψαμμίτη από τα εμπλουτισμένα σε co2 νερό των κατεισδύσεων. Πρόκειται για τυπική καρστική διεργασία. Η μόνη διαφορά από το

τυπικό κάρστ των aσβεστολίθων είναι ότι το

αδιάλυτο υπόλοιπο είναι πολύ μεγαλύτερο σε σύγκριση με αυτό του ασβεστολιθικού κόρστ.

Η καρστικότητα των ψαμμιτών φθάνει

συχνά σε μεγάλα βάθη. Για παράδειγμα, στη σήραγγα προσαγωγής του ΥΗΕ πηγών Αώου συναντήθηκαν έντονα καρστικά φαινόμενα στους ψαμμίτες σε βάθη 70-80m. Γενικά η

καρστική διάβρωση αναπτύσσεται πάνω από τη στάθμη του υπόγειου υδροφόρου ορίζοντα

και σε περιοχές όπου φθάνουν οι επιφανειακές κατεισδύσεις. Το βάθος της καρστικοποίησης έχει επίπεδο αναφοράς το επίπεδο

aποστράγγισης της βραχόμαζας. Η κίνηση του υπόγειου νερού στους

ψαμμίτες συντελείται δια μέσου των αρμών της στρώσης και του δικτύου των διακλάσεων. Σε μεγάλη κλίμακα ακολουθεί διευθύνσεις παράλληλες προς τη διεύθυνση της στρώσης. Σε εγκάρσιες διευθύνσεις η κίνηση εμποδίζεται από τις ιλυολιθικές παρεμβολές οι οποίες όταν

έχουν σημαντικό πάχος (>30cm) δημιουργούν υπόγεια φράγματα και χωρίζουν ανεξάρτητους υδροφόρους ορίζοντες με μικρή ή καθόλου επικοινωνία μεταξύ των. Στη σήραγγα προσαγωγής του ΥΗΕ πηγών Αώου

συναντήθηκαν τέτοιου είδους γειτονικοί υδροφόροι που κατά την πρόοδο της εκσκαφής και λόγω της aποστράγγισης του ενός από αυτούς , απέκτησαν διαφορές στην πιεζομετρία τους που έφθανε και τις 6atm.

Σε ανάλογα «υπόγεια φράγματα» της στρώσης, οφεfλεται και η δημιουργfα επικρεμάμενων - πάνω από την υπόγεια στάθμη - υδροφόρων θυλάκων. Οι εν λόγω υδροφορείς έχουν συνήθως μικρό όγκο και περιορισμένη τροφοδοσία .

3.2. Εναλλαγές Ψαμμιτών και Ιλυολίθων

Λιθολογικά πρόκειται για ανομοιογενή σχηματισμό αποτελούμενο από ψαμμίτες και ιλυόλιθους που εναλλάσσονται μεταξύ τους σε λεπτές συνήθως στρώσεις πάχους 5-20cm.

Οι μηχανικές αντοχές του άρρηκτου

πετρώματος είναι υψηλές για την ψαμμιτική και σαφώς χαμηλότερες για την ιλυολιθική φάση.

Page 5: Flysch Nappe of North Pindos as Geological …library.tee.gr/digital/m1801_1850/m1828/m1828...Ο τεκτονισμός των ερυθροπηλιτών είναι έντονος,

Πίνακας 1 . Μέσοι όροι τιμών εργαστηριακών παραμέτρων των ενοτήτων του Πινδικού φλύσχη. Table 1.Geotechnical parameters aνerage νalues for the distinct liholological units of Pindos flysch.

Παχ. Ψαμμfτις Εναλλαγές Ερυθροπηλfτις Παράμιτρος ΨαμμιτικιΊ Ιλυολιθική Ψαμμιτική Ιλυολιθική Ψαμμιτική Ιλυολιθική

φόσrι ~η Φόση φόση φόση φόση

ρ {Mg/m") 2,67 {92) 2,65{6) 2,65 {21) 2,64 {30) 2,64(6) 2,52 (15)

Oc(MPa) 56.3 (128) 20,7 (6) 45,1 (20) 20.4 (30) 62,2 (5) 10,3 (12)

Ε (GPa) 18,1 (61) 10,0(4) 26,7(14) 9,1 (20) - 8,2(6)

ν 0,26 (36) 0,11 (4) 0,20(10) 0,16 (18) - 0,24 (4)

lsιsoιax (MPa) 5,0(59) 0,5 (7) 2,8 (13) 1,1 (21) 0.8 (3) 0,5 (22)

lsιso)diιm (MPa) 4,1 (157} 0,3 (27) 2,5 (25) 0,6 (137) 2,4 (18} 0,2 (197)

σ1 (ΜΡa} 5,7(72} 2,4 (9) 6,6 (13) 3,3(42) 2,3 (3} 1,2 (34}

:1:6 c 0-0,09 (Δ} 0-0,15 (Δ} 0-0,10(Δ} Ο-0,07(Δ} - --ο[ (MPa) (22} (2) (4} (9} W';i · ~'2~ Ζ<3~ φ 41 ,71 (Δ) 31,40(Δ) 31 , 19{Δ} t';;J!..t::ι 22.75 (Δ} (2) - -...;S. ~ (') (22) (4) (9)

Παρατήρηση: Σε παρένθεση ο αριθμός των εργαστηριακών δοκιμών Note: ln brackets is shown the number of lab tests

Στην υγιή μη aποσαθρωμένη κατάσταση του σχηματισμού οι αρμοί της στρώσης είναι κλειστοί και ευδιάκριτοι. Οι δε διακλάσεις, στην ψαμμιτική φάση είναι τυπικά σχηματισμένες και ευδιάκριτες, ενώ στα ιλυολιθικά στρώματα συνήθως διακόπτονται ή είναι δυσδιάκριτες.

Το βάθος της aποσάθρωσης των εναλλαγών εξαρτάται άμεσα από την κλίση των στρωμάτων. Οριζόντια στρώματα ή μικρή

κλίση αυτών, συνεπάγεται περιορισμένη κατείσδυση και μικρό βάθος aποσάθρωσης­έως 2-3m. Αντιθέτα με aνορθωμένη στρώση το βάθος της κατεiσδυσης και της aποσάθρωσης είναι σημαντικό και ενδέχεται να φθάνει έως 1Om. Σε μεμονωμένα ψαμμιτικά στρώματα το βάθος αυτό μπορεί να είναι ακόμη μεγαλύτερο.

Σημαντική αποσάθρωση και αυξημένη

υδατοπερατότητα σε βάθη μεγαλύτερα από

15-20m αποτελούν σαφείς δείκτες δευτερογενούς χαλάρωσης της βραχομάζας

των εναλλαγών, ήτοι χαλάρωσης που δεν οφείλεται στον τεκτονισμό αλλά στη βαρύτητα. Ο σχηματισμός των εναλλαγών είναι

πρακτικά αδιαπέρατος σε διευθύνσεις εγκάρσιες προς τη στρώση. Σε διευθύνσεις

παράλληλες προς αυτή είναι δυνατή η περιορισμένη κίνηση και αποθήκευση υπόγειου νερού, στην επιφανειακή aποσαθρωμένη και χαλαρωμένη ζώνη της

βραχόμαζας. Σε μακροκλίμακα οι εναλλαγές αποτελούν

το στεγανό υπόβαθρο των έντονα διαπερατών υπερκείμενων παχυστρωματωδών ψαμμιτών. Το όριο των δύο σχηματισμών αποτελεί χαρακτηριστική επιφάνεια εκδήλωσης

υπόγειας υδροφορίας, με σειρά σημαντικών πηγών, στα βόρεια πρανή της κοιλάδας του Μετσοβίτικου .

3.3. Ερυθροπηλίτες

Ο σχηματισμός των ερυθροπηλιτών περιλαμβάνει δύο διακριτούς υπο-ορίζοντες με διαφορετικά τεχνικογεωλογικά χαρακτηριστικά:

α. Ο κατώτερος υπο-ορίζοvτας, είναι

κατ'εξοχήν πηλιτικός, γειτνιάζει άμεσα με τις μεγάλες τεκτονικές επιφάνειες της επώθησης ή των λεπιώσεων και είναι έντονα τεκτονισμένος. Το πέτρωμα έχει χάσει την ιζηματογενή του υφή, η στρώση έχει καταστραφεί ενώ οι δύο λιθολογικές φάσεις της βραχόμαζας - ιλυόλιθοι και ψαμμίτες - έχουν κατακερματισθεί και ανακατευθεί σε ένα ομογενές, σε

μακροκλίμακα, χαοτικό τεκτονικό μίγμα .

Η βραχόμαζα είναι άτυπα σχιστοποιημένη, και παρουσιάζει ένα άπειρο πλήθος διατμητικών μικροεπιφανειών, μήκους 1-5cm, οι οποίες την κατακερματίζουν σε φυλλώδη τεμάχια ανάλογων διαστάσεων. Οι διατμητικές μικροεπιφάνειες είναι παράλληλες μεταξύ τους και παράλληλα προσανατολισμένες προς τις

γειτονικές μεγάλες τεκτονικές επιφάνειες της επώθησης και των λεπιώσεων. Η εν λόγω σχιστοποίηση προσδίδει στη βραχόμαζα μια χαρακτηριστική ανισοτροπiα, η οποία καθορίζει σε σημαντικό βαθμό τη γεωτεχνική συμπεριφορά της στα τεχνικά έργα.

Σημειώνεται ότι οι μέσες τιμές των γεωτεχνικών παραμέτρων του Πίνακα 1, αφορούν στον ανώτερο uπο-ορίζοντα των ερυθροπηλιτών . Στον κατώτερο υπο-ορίζοντα,

77

Page 6: Flysch Nappe of North Pindos as Geological …library.tee.gr/digital/m1801_1850/m1828/m1828...Ο τεκτονισμός των ερυθροπηλιτών είναι έντονος,

η λήψη δειγμάτων κατάλληλων για τη

διαμόρφωση δοκιμίων , από πυρήνες γεωτρήσεων, δεν είναι δυνατή λόγω του έντονου τεκτονισμού και της μυλονιτίωσης της βραχόμαζας.

Τα τεχνικογεωλογικά χαρακτηριστικά του χαοτικού ερυθροπηλίτη του κατώτερου υπο­

ορίζοντα προσεγγίζουν περισσότερο αυτά ενός στερεοποιημένου χαλαρού σχηματισμού παρά ενός βράχου. Στη βαθμονόμηση με το εμπειρικό σύστημα κατά Bieniawski, η χαοτική ερυθροπηλιτική βραχομάζα, συγκεντρώνει

τιμές RMR<20. Βρίσκεται δηλαδή στην περιοχή της "πολύ πτωχής βραχομάζας". Οι aσυνέχειες μεγάλου μήκους, τεκτονικές ή

ιζηματογενείς, είναι εξαιρετικά σπάνιες ή απουσιάζουν εντελώς. Οι ελάχιστες μεγάλες διακλάσεις που υπάρχουν είναι κλειστές και δυσδιάκριτες , ωστόσο αποτελούν τις μοναδικές διόδους δια μέσου των οποίων το επιφανειακό νερό κατεισδύει βαθύτερα από την επιφανειακή χαλαρωμένη ζώνη . Οι κατεισδύσεις αυτές είνα ι εξαιρετικά ασθενείς

και εκδηλώνονται στα υπόγεια έργα υπό μορφή τοπικής υγρασίας. Η φυσική αποσάθρωση είναι ταχεία,

συνίσταται στο λεπτομερή κατακερματισμό της βραχόμαζας και περιορίζεται στην επιφανειακή ζώνη μέχρι βάθους 1m.

β. Ο ανώτερος υπο-ορίζοντας, των ερυθροπηλιτών, αποτελείται από λεπτοστρωματώδεις εναλλαγές ερυθρών ιλυολίθων και ψαμμιτών. Το πέτρωμα διατηρεί την ιζηματογενή του οργάνωση και δομή και τα τεχνικογεωλογικά του χαρακτηριστικό προσομοιάζουν με τα αντίστοιχα του υπερκείμενου σχηματισμού των εναλλαγών.

3.4. Τεκτονική ζώνη της βάσης του Π ινδικού καλύμματος

Τα τεχνικογεωλογικά χαρακτηριστικά της τεκτονικής ζώνης της βάσης του Πινδι κού καλύμματος είνα ι σε γενικές γραμμές ανάλογα αυτών του κατώτερου υπο-ορίζοντα των ερυθροπηλιτών με τη διαφορά ότι ο προσανατολισμός των διατμητικών μικροεπιφανειών της βραχόμαζας δεν παρουσιάζει τη σταθερότητα που εμφανίζεται στους ερυθροπηλίτες. Ειδικότερα , οι διατμητικές επιφάνειες είναι μεν παράλληλες μεταξύ τους σε μικροκλίμακα, σε μεγαλύτερη

κλίμακα όμως - π.χ. στην κλίμακα των τεχνικών έργων - ο προσανατολισμός τους δεν είναι σταθερός. Για το συγκεκριμένο λόγο δεν παρατηρείται στον εν λόγω σχηματισμό η

78

ανισοτροπία που περιγράφηκε παραπάνω για τον κατώτερο υπο-ορίζοντα των ερυθροπηλιτών. Αυτό γίνεται άμεσα αντιληπτό από την παρατήρηση των φυσικών και τεχνητών πρανών, τα οποία στον υπόψη

σχηματισμό είναι ήπια και ασταθή , ανεξάρτητα από τον προσανατολισμό τους.

4. ΤΕΧΝΙΚΟΓΕΩΛΟΓΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙ ΠΙΚΑ ΠΟΥ ΕΠΗΡΕΑΖΟΥΝ ΚΑΘΟΡΙΗΙΚΑ ΤΟ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟ ΚΑΙ ΤΗΝ ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΥΠΟΓΕΙΩΝ ΕΡΓΩΝ.

Ακολούθως επιχειρείται η διατύπωση ορισμένων γενικών συμπερασμάτων για τη

συμπεριφορά των επί μέρους σχηματισμών του επωθημένου Πινδικού φλύσχη , βάσει των εμπειριών που αποκτήθηκαν από τη διάνοιξη ενός σημαντικού αριθμού υπόγειων έργων στην περιοχή ενδιαφέροντος.

4.1. Παχυστρωματώδεις Ψαμμίτες

Οι κυριότεροι παράγοντες που καθορίζουν τη συμπεριφορά της ψαμμ ιτικής βραχόμαζας στις υπαίθριες και στις υπόγειες εκσκαφές, είναι κατά σειρά σπουδαιότητας οι εξής: 1. Ο προσανατολισμός της στρώσης σε

σχέση με τον άξονα του έργου. 2. Ο βαθμός aποσάθρωσης. 3. Η πυκνότητα και ο προσανατολισμός των

τεκτονικών ασυνεχειών. Οι επιφάνειες της στρώσης παίζουν το

σημαντικότερο ρόλο στην ευστάθεια του υπόγειου έργου αφ'ενός διότι παρουσιάζουν μικρή διατμητική αντοχή και αφ'ετέρου διότι αποτελούν προνομιακές ζώνες aποσάθρωσης και κατείσδυσης των υδάτων.

Γενικά θα πρέπει να αποφεύγεται η διαμόρφωση τεχνητών πρανών (π.χ. πρανή στομίων σηράγγων) ομόρροπα προς τη στρώση , με γωνίες κλίσης μεγαλύτερες από αυτές των στρωμάτων. Εξαιρέσεις μπορούν να γίνουν μόνο για μικρής έκτασης πρανή και με σοβαρά μέτρα αντιστήριξης, όπως π.χ. σταδιακή εκσκαφή, και προεντεταμένες αγκυρώσεις.

Η οριζόντια ή παραοριζόντια στρώση (γωνία κλίσης<20°) είναι ο πλέον δυσμενής προσανατολισμός ανεξάρτητα από τη διάταξη του υπόγειου έργου. Τα προβλήματα που προκαλεί είναι σημαντικές, συστηματικές και

δύσκολα σποτρέψιμες υπερεκσκαφές στο θόλο χωρίς να προσφέρεται η δυνατότητα επιλογής ευνοϊκότερης διάταξης του έργου , στη φάση του σχεδιασμού.

Page 7: Flysch Nappe of North Pindos as Geological …library.tee.gr/digital/m1801_1850/m1828/m1828...Ο τεκτονισμός των ερυθροπηλιτών είναι έντονος,

Επίσης δυσμενής είναι ο προσανατολισμός της στρώσης όταν η παράταξη αυτής είναι παράλληλη ή σχηματίζει μικρή γωνία με τον άξονα του υπόγειου έργου. Τα προβλήματα που προκαλεί είναι συστηματικές και δύσκολα

αποτρέψιμες υπερεκσκαφές στο θόλο και στις παρειές. Ωστόσο στην περίmωση αυτή ενδεχομένως υπάρχει η δυνατότητα εξάλειψης των εν λόγω προβλημάτων με κατάλληλη προσαρμογή της διάταξης του έργου στη φάση του σχεδιασμού. Ο συνδυασμός aποσάθρωσης και

δυσμενούς προσανατολισμού στρώσης ή I και τεκτονικών ασυνεχειών (διακλάσεων) , είναι οι χειρότερες δυνατές συνθήκες που μπορεί να αντιμετωπίσει η διάνοιξη ενός υπόγειου έργου . Οι σημαντικές υπερεκσκαφές σε μια τέτοια περίπτωση καθιστούν εξαιρετικά δυσχερή την τήρηση της επιθυμητής γεωμετρίας της διατομής εκσκαφής χωρίς ωστόσο να αναμένεται η εκδήλωση γενικότερων ασταθειών και καταρρεύσεων.

Οι διακλάσεις είναι γενικά λιγότερο επικίνδυνες, από τεχνικογεωλογική άποψη , από τη στρώση. Ακόμη και σε περιπτώσεις προχωρημένης aποσάθρωσης η διατμητική τους αντοχή είναι σαφώς μεγαλύτερη, ενώ οι «γέφυρες» μη ρωγματωμένης βραχόμαζας που συχνά τις διακόπτουν εξασφαλίζουν σημαντικές αντοχές σε εφελκυσμό Με

δυσμενή προσανατολισμό προκαλούν

προβλήματα υπερεκσκαφών, ανάλογα με αυτά της στρώσης, μικρότερης όμως κλίμακας και για το λόγο αυτό είναι συχνά αποτρέψιμα.

Η εκσκαφή στους ψαμμίτες απαιτεί συνήθως τη συμβατική μέθοδο των ανατινάξεων. Η μηχανική διάνοιξη , λόγω της σκληρότητας του πετρώματος και της πετρογραφικής του σύστασης, απαιτεί εξειδικευμένο εξοπλισμό.

Με ευνο"ικό προσανατολισμό της στρώσης, και περιορισμένη αποσάθρωση, το μήκος του βήματος προχώρησης υπόκειται μόνο σε κατασκευαστικούς περιορισμούς. Η προχώρηση μπορεί να είναι ολομέτωπη η δε υποστήριξη, με εξαίρεση το εκτοξευόμενο σκυρόδεμα , μπορεί να τοποθετείται κάθε δεύτερο ή και κάθε τρίτο βήμα .

Τα ενεργητικά ογκύριο και το ινοπλισμένο εκτοξευόμενο σκυρόδεμα, είναι το πλέον ενδεδειγμένο μέτρο προσωρινής υποστήριξης .

Τα χαλύβδινα ή το δικτυωτά πλαίσια παρουσιάζουν πολύ σοβαρές δυσκολίες σωστής εφαρμογής, στη συνήθως ανώμαλη

γραμμή εκσκαφής και πρέπει να aποφεύγονται με εξαίρεση τις περιοχές γενικής

aποσάθρωσης καθώς και τις μεμονωμένες τεκτονικές ζώνες. Σπάνια και για πολύ

περιορισμένα μήκη υφίσταται η ανάγκη προαγκύρωσης της εκσκαφής και ακόμη σπανιότερα η ανάγκη υποστήριξης του

μετώπου .

Οι επιιφεμάμενοι υδροφόροι θύλακες, ενδέχεται να δώσουν σημαντικές εισροές στο υπόγειο έργο, με γρήγορη όμως φθίνουσα εξέλιξη χωρίς να δημιουργούνται σοβαρά προβλήματα στη διάνοιξη. Αντιθέτως εάν το

έργο βρίσκεται υψομετρικά χαμηλότερα οπό το γενικό επίπεδο aποστράγγισης της βραχόμαζας , το πρόβλημα του υπόγειου νερού

ενδέχεται να είναι σημαντικό

4.2. Εναλλαγές Ψαμμιτών και Ιλυολίθων

Οι βασικότεροι παράγοντες που καθορίζουν τη συμπεριφορά της βραχόμαζας των εναλλαγών στις υπαίθριες και στις υπόγειες εκσκαφές, είναι κατά σειρά σπουδαιότητας: 1 Ο προσανατολισμός της στρώσης σε

σχέση με τη διάταξη του έργου . 2 Η αποσάθρωση .

Δυσμενής προσανατολισμός της στρώσης, σε σχέση με τον άξονα της σήραγγας,

προκαλεί συστηματικές υπερεκσκαφές και δυσκολίες - συχνά αδυναμία - περιορισμού της εκσκαφής στις θεωρητικές γραμμές.

Οι διακλάσεις της βραχόμαζας έχουν πολύ

μικρό μήκος και η επίδρασή τους είναι αντίστοιχα περιορισμένη.

Η υπόγεια υδροφορία είναι γενικά ασθενής και τοπικής σημασίας ενώ έχει ουσιαστική επίδραση στις συνθήκες ευστάθειας όταν συνοδεύεται και από αποσάθρωση .

Συνδυασμός δυσμενούς προσανατολισμού της στρώσης, με αποσάθρωση και χαλάρωση , είναι οι χειρότερες δυνατές συνθήκες που ενδέχεται να αντιμετωπίσει η διάνοιξη ενός

υπόγειου έργου στο σχηματισμό των εναλλαγών. Στην περίπτωση αυτή για την υποστήριξη θα απαιτηθούν ελαφρά χαλύβδινα ή δικτυωτά πλαίσια, και ενδεχομένως προαγκύρωση της εκσκαφής.

Στην υγιή βραχόμαζα των εναλλαγών και με ευνοϊκό προσανατολισμό της στρώσης, το

βήμα προχώρησης μπορεί να είναι μεγάλο (2,5-3m). Η ανάγκη υποστήριξης δεν είναι άμεση. Τα μέτρα υποστήριξης μπορούν να τοποθετούνται κάθε δεύτερο βήμα προχώρησης, με εξαίρεση μια λεπτή στρώση εκτοξευόμενου σκυροδέματος η οποία πρέπει να τοποθετείται σε κάθε βήμα για την προστασία από μικροκαταπτώσεις. Δεν

79

Page 8: Flysch Nappe of North Pindos as Geological …library.tee.gr/digital/m1801_1850/m1828/m1828...Ο τεκτονισμός των ερυθροπηλιτών είναι έντονος,

απαιτείται καμία υποστήριξη του μετώπου, είναι δυνατή η ολομέτωπη προχώρηση ενώ οι υπερεκσκαφές αναμένονται γενικό πολύ περιορισμένες.

Η χαλάρωση της βραχόμαζας των εναλλαγών από την επίδραση της βαρύτητας, έχει καθοριστική επίδραση στη συμπεριφορά

της, αφορό όμως περιορισμένες ειδικές περιπτώσεις .

Με βόση εμπειρικό δεδομένα, τα καταλληλότερα και συνηθέστερα μέτρα υποστήριξης για το σχηματισμό των εναλλαγών, είναι τα παθητικά αγκύρια και το ινοπλισμένο σκυρόδεμα.

4.3. Ερυθροπηλίτες

Ο ανώτερος υπο-ορίζοντας των ερυθροπηλιτών παρουσιάζει συμπεριφορά ανάλογη με αυτή των εναλλαγών.

Στον κατώτερο υπο-ορίζοντα , τα κυριότερα τεχνικογεωλογικά χαρακτηριστικά της

βραχόμαζας που επηρεάζουν αρνητικό τη συμπεριφορά της στις υπόγειες εκσκαφές είναι : 1. Ο έντονος τεκτονισμός και η

προδιότμηση 2 Η πηλιτική σύσταση και η υψηλή

περιεκτικότητα σε αργιλικά ορυκτά, ενδεχόμενα σε κόποιο ποσοστό διογκούμενα.

3. Οι χαμηλές μηχανικές αντοχές.

4. Η έλλειψη συνεχών ψαμμιτικών ενστρώσεων που συνήθως υπάρχουν στο φλύσχη και ενισχύουν τη βραχόμαζα .

Τα χαρακτηριστικό της βραχόμαζας του κατώτερου υπο-ορίζοντα που επηρεάζουν

θετικά τη συμπεριφορά της είναι : 1. Η έλλειψη μεγάλων ασυνεχειών. 2. Η στεγανότητα .

3. Η περιορισμένη αποσάθρωση. Ο προσανατολισμός της άτυπης

σχιστότητας σε σχέση με τον άξονα της σήραγγας επηρεάζει καθοριστικό την ευστάθεια, τη μέθοδο διάνοιξης και την

υποστήριξη. Ανάλογα σημαντικό ρόλο παίζει και η υγρασία , έστω και περιορισμένη.

Ειδικότερα, με δυσμενή προσανατολισμό της σχιστότητας, για τη διάνοιξη είναι απαραίτητη η προαγκύρωση και η υποστήριξη του μετώπου . Αν ο δυσμενής προσανατολισμός συνοδεύεται και από υγρασία, είναι απαραίτητη η γρήγορη ολοκλήρωση της διατομής και η κατασκευή ανάστροφου τόξου.

80

Ανεξάρτητα από τις επί τόπου ειδικές συνθήκες σε γενικές γραμμές για τον κατώτερο υπο-ορίζοντα των ερυθροπηλιτών ισχύουν τα ακόλουθα: Για σήραγγες με μεγάλη διατομή (>30m2

) , η διάνοιξη θα πρέπει να γίνεται σε περισσότερες από μία φάσεις και το βήμα προχώρησης θα πρέπει να είναι γενικά μικρό (<1 ,50m) Η ανάγκη υποστήριξης της εκσκαφής είναι άμεση και τα κύρια μέτρα απαραίτητα πρέπει να ολοκληρώνονται πριν την πραγματοποίηση του επόμενου βήματος Τα καταλληλότερα

μέτρα υποστήριξης είναι τα βαριά χαλύβδινα πλαίσια , τα παθητικά αγκύρια τύπου perfo και το ινοπλισμένο εκτοξευόμενο σκυρόδεμα.

4.4. Τεκτονική ζώνη της βάσης του Πινδικού καλύμματος

Η συμπεριφορά της τεκτονικής ζώνης της βάσης του Πινδικού καλύμματος στη διάνοιξη υπόγειων έργων είναι ανάλογη με αυτή του κατώτερου υπο-ορlζοντα των ερυθροπηλιτών. Ωστόσο δύο βασικές διαφορές είναι οι εξής: 1. Ο προσανατολισμός των διατμητικών

μικροεπιφανειών δεν διατηρείται σταθερός. Ετσι δεν υπάρχουν ευνοίκές διευθύνσεις για τα υπόγεια έργα που αναφέρθηκαν για τους ερυθροπηλίτες.

2. Είναι συχνότερη η παρουσία ογκολίθων ψαμμιτών και aσβεστολίθων, με προφανείς δυσκολίες για τη διάνοιξη .

5. ΒίΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

Ζούρος, Ν . (1993), "Μελέτη των τεκτονικών φαινομένων της επώθησης του καλύμματος της ζώνης Πίνδου στο χώρο της Ηπείρου", Διδακτορική διατριβή, Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης.

Mυller, L. (1978), ''Der Felsbaυ", Enke, Stυttgart, Germany, p.945