ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝ – ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΩΝ

ΤΟΜΕΑΣ ΜΕΤΑΛΛΕΥΤΙΚΗΣ

ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ

ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΥΠΟΓΕΙΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ ΚΑΙ ΟΠΤΙΚΟΠΟΙΗΣΗ ΜΕ ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΩΝ ΕΙΚΟΝΙΚΗΣ

ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑΣ

ΑΝΔΡΕΑΣ Μ. ΠΑΠΑΔΕΡΟΣ

ΥΠΕΥΘΥΝΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Δ. ΚΑΛΙΑΜΠΑΚΟΣ

ΑΘΗΝΑ, ΜΑΡΤΙΟΣ 2006

ΠΡΟΛΟΓΟΣ

Τα τελευταία χρόνια τα υπόγεια έργα παρουσιάζουν μεγάλη άνθιση τόσο σε

παγκόσμιο όσο και σε εθνικό επίπεδο, γεγονός που επιβεβαιώνει τη σημασία τους στη

βελτίωση των συνθηκών ζωής του σύγχρονου κόσμου.

Με αφορμή την ανάπτυξη και την δυναμική που παρουσιάζουν τα υπόγεια έργα,

η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται ένα πρωτοποριακό θέμα κυρίως για

τα ελληνικά δεδομένα: Το σχεδιασμό ενός Υπόγειου Εργαστηρίου Δοκιμών και την

οπτικοποίηση τού με την εφαρμογή τεχνολογιών εικονικής πραγματικότητας. Πιο

συγκεκριμένα , στόχος της διπλωματικής είναι αναδείξει την σημασία κατασκευής

ενός Υπόγειου Εργαστηρίου Δοκιμών (Υ.Ε.Δ.) στην Ελλάδα, και ειδικά στο ΕΜΠ,

μέσα από την ανάλυση των δυνατοτήτων ενός τέτοιου έργου. Επίσης

πραγματοποιείται ένα τρισδιάστατος σχεδιασμός του εργαστηρίου με σκοπό η

οπτικοποίηση αυτή να αποτελέσει ένα μέσο προώθησης του έργου στον Ελληνικό

χώρο.

Αναλυτικότερα:

Στο κεφάλαιο 1 αναπτύσσονται οι τύποι των υπόγειων έργων και οι εφαρμογές

αυτών καθώς και οι σημαντικότεροι λόγοι της υπόγειας ανάπτυξης.

Στο κεφάλαιο 2 παρουσιάζονται τα Υπόγεια Εργαστήρια Δοκιμών που υπάρχουν

ανά τον κόσμο καθώς και οι ερευνητικές δυνατότητες που προσφέρει αυτή η

κατηγορία εργαστηρίων.

Στο κεφάλαιο 3 αναλύεται η σημασία κατασκευής ενός Υ.Ε.Δ. στην Ελλάδα και

συγκεκριμένα στο ΕΜΠ. Στόχος είναι να γίνει κατανοητό το μεγάλο εκπαιδευτικό και

ερευνητικό ενδιαφέρον που παρουσιάζει ένα τέτοιο έργο κατά τις διάφορες φάσεις

ανάπτυξής του.

Στο κεφαλαίο 4 δίνεται μια πρώτη πρόταση για το χωροταξική διάταξη του

κέντρου και πραγματοποιείται ο προκαταρκτικός σχεδιασμός του με τη μέθοδο

θαλάμων και στύλων. Προτείνονται επίσης κάποια στοιχεία για την διαμόρφωση του

εσωτερικού του εργαστηρίου.

Τέλος στο κεφάλαιο 5 γίνεται μια παρουσίαση των προγραμμάτων ψηφιακής

οπτικοποίησης που χρησιμοποιήθηκαν στην παρούσα διπλωματική. Έμφαση δίνεται

στην σημασία της τρισδιάστατης απεικόνισης για τον σύγχρονο μηχανικό.

Η παρούσα διπλωματική εργασία εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Μεταλλευτικής

Τεχνολογίας και Περιβαλλοντικής Μεταλλευτικής της Σχολής Μηχανικών

Μεταλλείων – Μεταλλουργών του ΕΜΠ, κατά το ακαδημαϊκό έτος 2005 – 2006.

Με αφορμή τη περάτωση της θα ήθελα να ευχαριστήσω :

• Το κ. Ανδρέα Μπενάρδο , Δρ. Μηχανικό Μεταλλείων – Μεταλλουργό ΕΜΠ,

για τη υποστήριξη του και τις πλούσιες τεχνικές γνώσεις που μου παρείχε, ειδικά

κατά την ολοκλήρωση της εργασίας.

• Το κ. Νίκο Σοφό, υποψήφιο διδάκτωρ Μηχανικών Μεταλλείων –

Μεταλλουργών ΕΜΠ, για την συμπαράσταση του και τη βοήθεια του καθ’ όλη την

διάρκεια εκπόνησης της εργασίας, ακόμα και στα κομμάτια εκείνα που δεν

αφορούσαν την ειδικότητα του.

• Το κ. Δημήτριο Καλιαμπάκο, για τις συμβουλές και τις υποδείξεις του, καθώς

και για την σημαντική βοήθεια που μου προσέφερε όταν συναντήθηκαν δυσκολίες

στην περάτωση της διπλωματικής.

Ανδρέας Μ. Παπαδερός Αθήνα, Μάρτιος 2006

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: ΥΠΟΓΕΙΑ ΕΡΓΑ

1.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ...............................................................................................................2

1.2 ΤΥΠΟΙ ΥΠΟΓΕΙΩΝ ΕΡΓΩΝ....................................................................................3

1.3 ΛΟΓΟΙ ΥΠΟΓΕΙΑΣ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ..........................................................................6

1.3.1 Έλλειψη χώρου και φύση κατασκευών ..............................................................6

1.3.2 Λόγοι Απομόνωσης............................................................................................7

1.3.3 Προστασία του περιβάλλοντος...........................................................................8

1.3.4 Τοπογραφικοί λόγοι ...........................................................................................9

1.3.5 Κοινωνικά οφέλη...............................................................................................9

1.4 ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΤΩΝ ΥΠΟΓΕΙΩΝ ΕΡΓΩΝ.........10

1.4.1 Πλεονεκτήματα ................................................................................................10

1.4.2 Μειονεκτήματα ................................................................................................11

1.4.3 Πολυκριτηριακή Σύγκριση ...............................................................................12

1.5 ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ΥΠΟΓΕΙΩΝ ΕΡΓΩΝ ............................................14

1.6 ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΥΠΟΓΕΙΩΝ ΕΡΓΩΝ .....................................................................16

1.6.1 Υπόγειοι αποθηκευτικοί χώροι ........................................................................16

1.6.2 Υπόγειοι χώροι στάθμευσης .............................................................................18

1.6.3 Υπόγεια αποθήκευση καυσίμων και φυσικού αερίου .......................................19

1.6.4 Υπόγειοι ενεργειακοί σταθμοί ..........................................................................20

1.6.5 Υπόγειοι χώροι διάθεσης επικίνδυνων αποβλήτων..........................................21

1.6.6 Υπόγειοι χώροι στρατιωτικών εφαρμογών.......................................................22

1.6.7 Υπόγεια εργαστήρια δοκιμών...........................................................................23 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΥΠΟΓΕΙΑ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑ ΔΟΚΙΜΩΝ

2.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ.............................................................................................................26

2.2 ΥΠΟΓΕΙΟ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΔΟΚΙΜΩΝ (Υ.Ε.Δ.) .....................................................27

2.2.1 Ορισμός Υ.Ε.Δ. ................................................................................................27

2.2.2 Γενικός σκοπός των Υ.Ε.Δ...............................................................................29

2.3 ΤΥΠΟΙ Υ.Ε.Δ. .........................................................................................................30

2.3.1 Γενικού Τύπου Υ.Ε.Δ. ......................................................................................31

2.3.2 Ειδικού τύπου Υ.Ε.Δ ........................................................................................35

2.3.3 Μερικά Σημαντικά Υ.Ε.Δ.................................................................................37

2.3.4 Υπόγεια Εργαστήρια Μεγάλου Βάθους ή DUSEL (Deep Underground Science and Engineering Laboratory) ..................................................................................40

2.4 Η ΣΗΜΑΣΙΑ ΤΩΝ Υ.Ε.Δ. ΣΗΜΕΡΑ......................................................................44

2.5 ΕΠΙΜΕΡΟΥΣ ΔΥΝΑΤΟΤΗΤΕΣ ΣΥΝΕΡΓΑΣΙΑΣ...................................................48

2.6 ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΕΣ ΔΥΝΑΤΟΤΗΤΕΣ Υ.Ε.Δ. ..............................................................49

2.6.1 Φυσική και αστροφυσική .................................................................................49

2.6.2 Μοριακή, εξελικτική βιολογία και γεω-μικροβιολογία ....................................50

2.6.3 Γεω-επιστήμες .................................................................................................51

2.6.4 Μηχανική πετρωμάτων....................................................................................52

2.6.5 Εύρος δυνατοτήτων και απαιτήσεις των Υ.Ε.Δ. [26] .........................................53

2.7. ΤΑΣΕΙΣ ΔΙΕΘΝΟΥΣ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΗΣ ΚΟΙΝΟΤΗΤΑΣ ..................................59

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 30 ΥΠΟΓΕΙΟ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΔΟΚΙΜΩΝ ΣΤΗΝ

ΕΛΛΑΔΑ

3.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ.............................................................................................................61

3.2 ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ Υ.Ε.Δ. ΣΤΟ Ε.Μ.Π. .........................................................................62

3.3. ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΗ ΣΗΜΑΣΙΑ Υ.Ε.Δ. .....................................................................63

3.4 ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗ ΣΗΜΑΣΙΑ Υ.Ε.Δ. ..........................................................................66

3.4.1 Ερευνητική σημασία κατά την κατασκευή........................................................66

3.4.2 Ερευνητική σημασία κατά την λειτουργία ........................................................71

3.5 Η ΠΡΟΣΦΟΡΑ ΤΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ ΣΤΗΝ ΔΙΕΘΝΗ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΗ ΚΟΙΝΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΟΙ ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ ΔΙΕΘΝΟΥΣ ΣΥΝΕΡΓΑΣΙΑΣ ..........................73

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4Ο ΧΩΡΟΘΕΤΗΣΗ ΚΑΙ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ Υ.Ε.Δ ΣΤΟ

ΕΜΠ

4.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ.............................................................................................................76

4.2 ΧΩΡΟΘΕΤΗΣΗ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ ..........................................................................77

4.3 ΓΕΩΛΟΓΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΤΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ ..........................................................78

4.4 ΒΑΣΙΚΑ ΓΕΩΜΕΤΡΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΤΟΥ ΥΠΟΓΕΙΟΥ ΧΩΡΟΥ ...........................79

4.5 ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΘΑΛΑΜΩΝ ΚΑΙ ΣΤΥΛΩΝ ............................................................81

4.5.1 Γενική Περιγραφή Μεθόδου Θαλάμων και Στύλων ........................................82

4.5.2 Βασικές Θεωρητικές Αρχές Σχεδιασμού ..........................................................83

4.5.3 Ασκούμενες Τάσεις ..........................................................................................84

4.5.4 Αστοχία Στύλων...............................................................................................85

4.5.5 Σχεδιασμός Στύλων .........................................................................................86

4.5.6 Σχεδιασμός Θαλάμων......................................................................................90

4.5.7 Συμπεράσματα .................................................................................................93

4.6 ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΠΡΟΣΠΕΛΑΣΤΙΚΩΝ ΣΤΟΩΝ .....................................................94

4.7 ΠΙΝΑΚΑΣ ΒΑΣΙΚΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΗΚΩΝ .......................................................95

4.8 ΥΠΟΣΤΗΡΙΞΗ.......................................................................................................96

4.9 ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ ΤΟΥ ΕΣΩΤΕΡΙΚΟΥ ΤΟΥ Υ.Ε.Δ. .................................................97

4.9.1 Εγκατάσταση Συστήματος Στεγανοποίησης .....................................................97

4.9.2 Εγκατάσταση συστήματος ασφαλείας, συστήματος πυρανίχνευσης και αυτόματης πυρόσβεσης .............................................................................................99

4.9.3 Εγκατάσταση συστήματος αερισμού...............................................................101

4.9.4 Εγκατάσταση δαπέδων και ασφαλτοτάπητα...................................................102

4.9.5 Εγκατάσταση ηλεκτρικού δικτύου και συστήματος φωτισμού ........................103

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5Ο ΜΕΘΟΔΟΙ ΨΗΦΙΑΚΗΣ ΟΠΤΙΚΟΠΟΙΗΣΗΣ

5.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ...........................................................................................................105

5.2 ΣΗΜΑΣΙΑ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΡΙΣΔΙΑΣΤΑΤΗΣ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗΣ ΓΙΑ ΤΟΝ ΜΗΧΑΝΙΚΟ ...............................................................................................................106

5.3 ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΑ ΤΡΙΣΔΙΑΣΤΑΤΗΣ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗΣ .......................................109

5.3.1 3D Studio Max ..............................................................................................109

5.3.2 Poser Studio ..................................................................................................112

5.3.3 Unreal Engine...............................................................................................114

Βιβλιογραφία.............................................................................................118

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 10

ΥΠΟΓΕΙΑ ΕΡΓΑ

1

1.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Το εισαγωγικό αυτό κεφάλαιο έχει σαν στόχο ο αναγνώστης να δημιουργήσει μία

σφαιρική άποψη για τα είδη των υπογείων έργων που υπάρχουν σήμερα και τις

εφαρμογές αυτών, με παραδείγματα από την παγκόσμια πρακτική. Στα είδη

υπάρχοντα παραδείγματα θα προστεθεί και η κατηγορία των Υπόγειων Εργαστηρίων

Δοκιμών (Υ.Ε.Δ.) που αφορά την παρούσα διπλωματική εργασία.

Ως υπόγεια έργα μπορούν να οριστούν όλες οι τεχνικές κατασκευές που

πραγματοποιούνται κάτω από την επιφάνεια του εδάφους. Διανοίγονται σε βάθη που

ποικίλουν από πολύ μικρά έως πολύ μεγάλα, πάνω ή κάτω από τον υδροφόρο

ορίζοντα, με διαστάσεις και έκταση που κυμαίνεται αναλόγως της χρήσης τους.

Διακρίνονται κυρίως σε μεταλλευτικά και μη μεταλλευτικά, τεχνικά υπόγεια έργα,

όπου στα μεν πρώτα, δημιουργούνται κατασκευές οι οποίες αποτελούν το μέσο

προσπέλασης και απόληψης ενός κοιτάσματος, ενώ στα δεύτερα, η διάνοιξη τους

αποτελεί αυτοσκοπό της κατασκευής.

Τα τελευταία χρόνια τα υπόγεια μη μεταλλευτικά έργα επιδεικνύουν μια

δυναμική και διαρκώς αναπτυσσόμενη πορεία, έχοντας γίνει σε πολλές περιπτώσεις η

πάγια κατασκευαστική πρακτική. Σήμερα αποτελούν ένα μεγάλο μέρος της

καθημερινής ζωής στις ανεπτυγμένες χώρες, ενώ οι υπηρεσίες και το εύρος των

εφαρμογών που προσφέρουν συνεχίζουν να αυξάνουν, προσπαθώντας να δώσουν

λύσεις στις σύγχρονες ανάγκες.

Η ανάπτυξη και η δυναμική που εμφανίζουν τα τελευταία χρόνια τα υπόγεια μη

μεταλλευτικά έργα οφείλεται στην απότομη αύξηση του πληθυσμού σε συνδυασμό με

την έλλειψη ανάλογου χωροταξικού σχεδιασμού ιδιαίτερα στις αστικές περιοχές,

όπου συχνά παρατηρείται το φαινόμενο έλλειψης χώρου και περιβαλλοντικών

προϋποθέσεων για την ανάπτυξη ζωτικών δραστηριοτήτων. Οι αστικές περιοχές

χαρακτηρίζονται γενικά από υψηλό ποσοστό κατακράτησης πολύτιμων εκτάσεων για

την εξυπηρέτηση δραστηριοτήτων υποδομής (π.χ. συγκοινωνιακής, βιομηχανικής,

κοινής ωφέλειας, κ.ο.κ), με αποτέλεσμα την σοβαρή επιβάρυνση του περιβάλλοντος

με κάθε μορφής ρύπο αλλά και την αδυναμία εξεύρεσης διαθέσιμων επιφανειακών

χώρων για την δημιουργία πνευμόνων πρασίνου, χώρων αναψυχής, κ.λ.π.[1]

Ακόμα, η ραγδαία αύξηση των σύγχρονων μεθόδων εκμετάλλευσης, κυρίως λόγω

της χρήσης νέων εργαλείων όρυξης και υποστήριξης της εκσκαφής, έχει δώσει νέες

2

δυνατότητες στην κατασκευή των υπογείων έργων, γεγονός που τα καθιστά πλήρως

ανταγωνίσιμα σε σχέση με τις παραδοσιακές επιφανειακές κατασκευές.

Ο Sandstrom στο βιβλίο του The History Of Tunneling[2] υποστηρίζει ότι η

ύπαρξη υπογείων έργων σε μία κοινωνία αντικατοπτρίζει την πολιτισμική ανάπτυξη

της και ιδιαίτερα την τεχνολογική και οικονομική της ευημερία.

1.2 ΤΥΠΟΙ ΥΠΟΓΕΙΩΝ ΕΡΓΩΝ

Η διάκριση και κατηγοριοποίηση των υπογείων κατασκευών μπορεί να γίνει με

ένα πλήθος κριτηρίων εξέτασης, όπως για παράδειγμα, με βάση τις διαστάσεις, το

σχήμα, τη χάραξη, το σκοπό κατασκευής τους, τη μηχανική λειτουργία τους, τον

τρόπο υποστήριξης, το υλικό υποστήριξης, κ.α.[3]

Μια βασική διάκριση που ήδη τέθηκε παραπάνω , είναι ο διαχωρισμός των

υπογείων έργων ανάλογα με τον σκοπό κατασκευής τους σε:

• Μεταλλευτικά υπόγεια έργα

• Μη μεταλλευτικά υπόγεια έργα (τεχνικά)

Αν και οι δύο αυτές βασικές κατηγορίες μοιράζονται κοινούς τύπους έργων και

κατασκευαστικές πρακτικές, εντούτοις διαφέρουν στη φιλοσοφία τους για τη

διατήρηση του υπογείου ανοίγματος στο χρόνο. Έτσι, ενώ σε ένα μεταλλευτικό έργο

σκοπός είναι να διατηρηθεί το έργο για το πεπερασμένο χρονικό διάστημα απόληψης

του κοιτάσματος, σε ένα μη μεταλλευτικό υπόγειο έργο, η μόνιμη και ασφαλής

παραμονή της κατασκευής σε λειτουργία είναι το ζητούμενο.

3

Η συνηθέστερη διάκριση των υπογείων κατασκευών γίνεται με βάση τη μορφή

και το σχήμα τους και η οποία δίνεται ακολούθως:

Σήραγγες (Tunnels). Είναι επιμήκη, οριζόντια ανοίγματα, με διάμετρο

διατομής που μπορεί να κυμαίνεται από 1 – 15 μ. Συνηθέστερα είναι μικρής

κλίσης, εφόσον όμως η κλίση γίνει αρκετά σημαντική (10ο – 45ο ), τότε

ονομάζονται κεκλιμένα ή κεκλιμένες στοές.

Θάλαμοι (Caverns). Είναι τα ανοίγματα μεγάλων διαστάσεων, το πλάτος των

οποίων μπορεί να ξεπερνά και τα 35 μ. Συνήθως το μήκος τους δεν ξεπερνά

τα 200 – 250 μ περίπου.

Φρέατα (Shafts). Είναι επιμήκη, κατακόρυφα ανοίγματα. Το πλάτος της

διατομής τους συνήθως κυμαίνεται από 3 – 8 μ, ενώ το μήκος (βάθος) τους

μπορεί να φτάσει και τα 500 μ. Υπάρχουν περιπτώσεις κατά τις οποίες η

κλίση τους μπορεί να είναι μικρότερη των 90ο (45ο – 90ο) οπότε στις

περιπτώσεις αυτές ονομάζονται κεκλιμένα φρέατα.

Εικόνα 1.1 Υπόγειος θάλαμος του προγράμματος Atlas Experiment

Με βάση αυτή την διάκριση, παρουσιάζονται στοιχεία σχετικά με το εύρος

χρήσης - εφαρμογών για καθένα από τους τύπους των υπογείων έργων. (Πίνακας 1.1)

4

Χρήση

Σήραγγες Φρέατα Θάλαμοι

1. Διαβάσεις πεζών 1. Μεταφορά ανθρώπων 2. Υλικού φορτίου

1. Σταθμοί (π.χ. Μετρό)

Πίνακας 1.1 Τύποι Υπογείων Έργων [4]

Συγκοινωνιακή υποδομή

2. Οδικές 3. Σιδηροδρομικές

2. Χώροι στάθμευσης 3. Εξοπλισμού

4. Μετρό

1. Ύδρευση/ άρδευση Μεταφορά/ Απαγωγή

2. Αποχέτευση 3. Αντιπλημμυρικά

έργα

1. Ύδρευση/ άρδευση 2. Αποχέτευση

3. Αντιπλημμυρικά έργα

Δίκτυα – Γραμμές: Πρόσβαση

Υπηρεσίες κοινής ωφέλειας

1. Τηλεφώνου Διάφοροι κόμβοι 2. Ηλεκτρικού 3. Ειδικές καλωδιώσεις

1. Διαφόρων υγρών 2. Καυσίμων 3. Αποβλήτων

1. Διαφόρων υγρών 2. Καυσίμων

1. Διαφόρων υγρών 2. Καυσίμων Αποθήκευση 3. Αποβλήτων

4. Τροφίμων 5. Κατάψυξη προϊόντων

1. Πισίνες Αναψυχή 2. Αθλητ. Εγκαταστάσεις

3. Υπόγεια θέατρα 1. Καταφύγια 1. Στρατιωτικές

εγκαταστάσεις 1. Καταφύγια 2. Στρατιωτικές

εγκαταστάσεις 3. Αποθήκευση

στρατιωτικού υλικού

2. Στρατιωτικές εγκαταστάσεις Άμυνα

Εκμετάλλευση κοιτασμάτων

1. Αερισμός 1. Αερισμός 1. Εξόρυξη 2. Προσπέλαση 2. Προσπέλαση 3. Μεταφορά 3. Μεταφορά 4. Εξόρυξη

Εκμετάλλευση υπογείων νερών και αποστράγγιση

1. Υδρομάστευση 1. Υδρομάστευση 2. Αποστράγγιση 2. Αποστράγγιση

5

1.3 ΛΟΓΟΙ ΥΠΟΓΕΙΑΣ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ

Τα τελευταία χρόνια παρατηρείται μια σημαντική αύξηση στο πλήθος και στο

μέγεθος των υπόγειων τεχνικών έργων.

Όπως χαρακτηριστικά αναφέρει ο Duddeck η κατασκευή υπόγειων έργων έχει

γίνει σήμερα μια ζωτική ανάγκη και οι μηχανικοί έρχονται αντιμέτωποι κάθε μέρα με

αυξημένες προκλήσεις και ευθύνες. Η ζήτηση για την κατασκευή πιο πολύπλοκων

και μεγάλων έργων, που θα μπορούν να φιλοξενήσουν πλήθος εφαρμογών ακόμα και

σε περιοχές με «δύσκολα» πετρώματα ή κάτω από μεγαλουπόλεις με υψηλή

συγκέντρωση δραστηριοτήτων και πληθυσμού, έχει αυξηθεί σημαντικά τα τελευταία

χρόνια.[5]

Η υπόγεια πρακτική δεν είναι κάτι επιβεβλημένο, αλλά μια ρεαλιστική λύση για

την αντιμετώπιση μίας σειράς προβλημάτων [6]

Στη παράγραφο αυτή αναπτύσσονται οι βασικοί λόγοι που οδηγούν στην ώθηση

των υπογείων έργων στη εποχή μας. [7]

1.3.1 Έλλειψη χώρου και φύση κατασκευών

Σε πολλές περιπτώσεις, η χρήση του υπογείου χώρου προκύπτει από την έλλειψη

επιφανειακού χώρου ή την ανάγκη διαφύλαξης του για μελλοντικές χρήσεις. Επίσης

πολλά έργα κατασκευάζονται υπόγεια καθώς η παρουσία τους στην επιφάνεια είναι

ανεπιθύμητη από το κοινωνικό σύνολο .Παραδείγματα τέτοιων κατασκευών είναι

διαφορές κοινωφελείς υπηρεσίες, αποθηκευτικοί χώροι και χώροι στάθμευσης.

Επίσης, είναι μεγάλη η ανάγκη καλύτερης διάρθρωσης των διαδρομών των

Μέσων Μαζικής Μεταφοράς καθώς αυτές όλο και γίνονται πιο πολύπλοκες ειδικά

στις μεγαλουπόλεις.. Η μετακίνηση κάποιων γραμμών μεταφοράς υπόγεια

διευκολύνει δραματικά την προσπάθεια αυτή και βοηθά καθοριστικά στην αύξηση

της χρήσης τους.

6

1.3.2 Λόγοι Απομόνωσης

Το υπέδαφος σαν υλικό είναι συμπαγές και αδιάφανο προσφέροντας ένα πλήθος

από πλεονεκτήματα όσο αφορά την φυσική απομόνωση των έργων που

κατασκευάζονται μέσα σε αυτό.

Κλιματολογικοί λόγοι

Το υπέδαφος προσφέρει απομόνωση από τις κλιματολογικές συνθήκες που

επικρατούν στην επιφάνεια. Ένα υπόγειο έργο παρέχει ένα σταθερό θερμοκρασιακά

περιβάλλον συγκρινόμενο με τις μεγάλες θερμοκρασιακές αλλαγές που υφίστανται

στις επιφανειακές κατασκευές. Αυτή η θερμοκρασιακή σταθερότητα προσφέρει

πολλές δυνατότητες για την εξοικονόμηση ενέργειας .

Φυσικές καταστροφές και σεισμοί

Οι υπόγειες κατασκευές είναι φυσικά προστατευμένες από τις σφοδρές

κακοκαιρίες όπως τυφώνες, ανεμοστρόβιλους και καταιγίδες. Τα υπόγεια έργα

προσφέρουν επίσης προστασία από πλημμυρικά φαινόμενα εάν ληφθούν κάποια ,

σχετικά απλά, μέτρα μόνωσης των σημείων επαφής τους με την επιφάνεια. Ακόμα, τα

υπόγεια έργα έχουν πολλά σημαντικά πλεονεκτήματα όσο αφορά την ακαμψία τους

στις σεισμικές δονήσεις. Τείνουν να είναι λιγότερο ευπαθή στα επιφανειακά σεισμικά

κύματα από τα υπέργεια κτίρια. Οι υπόγειες κατασκευές έμειναν σχεδόν ανέπαφες σε

μεγάλους σεισμούς του τελευταίου αιώνα όπως του Σαν Φραντσίσκο και του

Μεξικού.

Προστασία

Οι υπόγειες κατασκευές μπορούν να παρέχουν προστασία σε ανθρώπους,

μηχανήματα και προϊόντα. Προσφέρουν πολλά πλεονεκτήματα στη διατήρηση των

αντικειμένων οι των προϊόντων που φυλάσσονται μέσα σε αυτές. Ένα παράδειγμα

είναι η διατήρηση τροφίμων η οποία ενισχύεται από το σταθερό και προστατευμένο

περιβάλλον ενός υπόγειου χώρου. Επίσης το υπέδαφος προσφέρει εύκολα μία καλή

ηχομόνωση. Ακόμα οι δονήσεις που μπορούν να μεταφερθούν στον υπόγειο χώρο

μειώνονται δραματικά με κάθε μικρή αύξηση του βάθους κατασκευής.

7

Όπως συμβαίνει με το θόρυβο και τις δονήσεις η γη προσφέρει προστασία

απορροφώντας την αιφνίδια απελευθέρωση ενέργειας και τις ισχυρές δονήσεις μίας

έκρηξης. Σε περιπτώσεις εκρήξεων, πυρηνικών και βιομηχανικών ατυχημάτων, τα

υπόγεια έργα μπορούν να αποτελέσουν πολύτιμα καταφύγια, εάν είναι εφοδιασμένα

με ένα κατάλληλο σύστημα εξαερισμού.

Ασφαλής Αποθήκευση

Όπως ο υπόγειος χώρος παρέχει προστασία και απομονώνει ότι υπάρχει μέσα σε

αυτόν από το εξωτερικό περιβάλλον έτσι συμβαίνει και το αντίθετο. Έχει δηλαδή την

ιδιότητα να προστατεύει την επιφάνεια από κινδύνους που ενδέχεται να

δημιουργηθούν μέσα στον υπόγειο χώρο από κάποιες εγκαταστάσεις όπως οι

αποθήκες πυρηνικών αποβλήτων και τα πυρηνικά εργαστήρια..

Ασφάλεια

Το βασικό πλεονέκτημα στην ασφάλεια των υπογείων χώρων είναι ότι τα σημεία

πρόσβασης είναι περιορισμένης έκτασης και εύκολα φυλασσόμενα.

1.3.3 Προστασία του περιβάλλοντος

Το υπέδαφος προσφέρει επίσης μια ποικιλία πλεονεκτημάτων όσο αφορά την

προστασία του περιβάλλοντος. Τα υπόγεια έργα έχουν μια πολύ μικρή επίδραση στο

περιβάλλον.

Αισθητική

Ένα πλήρως υπόγειο ή ένα μερικώς υπόγειο έργο προκαλεί πολύ μικρότερη οπτική

ρύπανση από το αντίστοιχο επιφανειακό. Αυτό είναι πολύ σημαντικό για την

κατασκευή έργων , όπως υπόγειων οδικών αξόνων, σε προστατευόμενες περιοχές

καθώς και την εγκατάσταση βιομηχανικών κτιρίων κοντά σε κατοικημένες περιοχές.

Η αυξανόμενη απαίτηση για μεταφορά των εργοστασιακών εγκαταστάσεων υπόγεια

σχετίζεται άμεσα με την άσχημη αισθητική παρέμβαση που έχουν στο περιβάλλον.

8

Οικολογία

Σε πολλές περιπτώσεις, τα υπόγεια έργα βοηθούν στη διατήρηση της βλάστησης

στη επιφάνεια. Αποτέλεσμα αυτού είναι μικρότερη οικολογική καταστροφή στον

τοπικό και παγκόσμιο οικολογικό κύκλο. Η πανίδα και η χλωρίδα διατηρούνται

καλύτερα και για περισσότερο σε σχέση με τις αντίστοιχες υπέργειες κατασκευές.

1.3.4 Τοπογραφικοί λόγοι

Σε περιοχές με λόφους και βουνά, η χρήση υπόγειων οδικών αξόνων, είτε μέσα

από βουνά, είτε κάτω από ποτάμια ή ακόμα και υποθαλάσσια προσφέρει πολλές

λύσεις στο οδικό δίκτυο. Γενικότερα η χρήση του υπογείου χώρου προσφέρει πολλά

πλεονεκτήματα στην δομή των διαφόρων κατασκευών . Τα πλεονεκτήματα αυτά

οφείλονται κυρίως στην ελευθερία που προσφέρει η κατασκευή ενός έργου σε τρεις

διαστάσεις και χωρίς τους φυσικούς περιορισμούς που θέτει η επιφάνεια.

1.3.5 Κοινωνικά οφέλη

Οι πόλεις που έχουν την δυνατότητα να λειτουργούν με γνώμονα την οικονομία,

τον σεβασμό στην κοινωνία και στο περιβάλλον προσφέρουν τις προϋποθέσεις για

μία αξιοπρεπή ζωή στους κατοίκους τους. Ο υπόγειος χώρος παίζει έναν πολύ

σημαντικό ρόλο σε αυτό. Στην επίτευξη μίας φιλικής προς το περιβάλλον ανάπτυξης,

με την μείωση της μόλυνσης και της ηχορύπανσης, στην αποδοτικότερη

εκμετάλλευση του χώρου, στην οικονομική ανάπτυξη, στη διατήρηση ενός βιώσιμου

περιβάλλοντος, στη δημόσια υγεία και ασφάλεια, ο υπόγειος χώρος προσφέρει

πολυάριθμα πλεονεκτήματα.

Παρακάτω δίνονται μερικά παραδείγματα των πλεονεκτημάτων κοινωνικού

επιπέδου που προσφέρουν οι υπόγειες κατασκευές.

• Οι υπόγειες στοές παίζουν ένα πολύ σημαντικό ρόλο μεταφέροντας καθαρό νερό

και αποβάλλοντας το όμβρια ύδατα από τις κατοικημένες περιοχές.

• Οι υπόγειες λύσεις για τους οδικούς άξονες προσφέρουν ασφάλεια και ταχύτητα

σε συνδυασμό με τη μικρή οπτική ρύπανση και την διακριτικότητα.

9

• Οι ανισόπεδοι κόμβοι και οι σήραγγες που υπάρχουν σε πολλές πόλεις του

κόσμου βοηθούν στην αποσυμφόρηση του κυκλοφοριακού, στη μείωση του

θορύβου, στην μείωση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης και αφήνουν κενό χώρο που

μπορεί να χρησιμοποιηθεί για άλλους σκοπούς.

• Οι υπόγειοι χώροι στάθμευσης και τα υπόγεια εμπορικά κέντρα επιτρέπουν την

αξιοποίηση του επιφανειακού χώρου για την κατασκευή πάρκων και άλλων

εγκαταστάσεων αναψυχής.

• Τα μηχανήματα και γενικότερα οι ηλεκτρικές εγκαταστάσεις που βρίσκονται

εντός υπογείων έργων είναι λιγότερο ευάλωτα απ’ότι εάν ήταν εκτεθειμένα σε

έναν υπέργειο χώρο. Αποτέλεσμα αυτού είναι η οικονομία στην συντήρηση και

την επισκευή τους.

• Οι υπόγειοι χώροι αποτελούν τον ασφαλέστερο τρόπο διάθεσης πυρηνικών και

άλλων επικίνδυνων αποβλήτων, όταν η κατασκευή τους υποστηρίζει κάποιες

προϋποθέσεις.

1.4 ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ

ΤΩΝ ΥΠΟΓΕΙΩΝ ΕΡΓΩΝ

1.4.1 Πλεονεκτήματα

Τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα που παρουσιάζουν οι υπόγειες

κατασκευές είναι άρρηκτα συνδεδεμένα με τις εκάστοτε συνθήκες που επικρατούν

στη θέση κατασκευής. Σε κάθε περίπτωση όμως, είναι δυνατό να δοθούν τα βασικά

σημεία υπεροχής των υπογείων λύσεων, τα οποία ενισχύουν την προοπτική

αυξημένης χρήσης τους και να διακριθούν σε:[8]

A. Άμεσα πλεονεκτήματα: προκύπτουν από την υπόγεια τοποθέτηση

συγκεκριμένων χρήσεων (υπόγειοι χώροι στάθμευσης).

B. Έμμεσα πλεονεκτήματα: προκύπτουν από τις υπηρεσίες που προσφέρει ένας

συγκεκριμένος τύπος έργου (π.χ. υπόγεια συγκοινωνιακά έργα).

Ενώ τα έμμεσα πλεονεκτήματα πηγάζουν από τις ιδιαιτερότητες μίας

συγκεκριμένης χρήσης τα άμεσα πλεονεκτήματα απορρέουν από ορισμένα εν γένει

χαρακτηριστικά του υπογείου χώρου.

10

Για την κατανόηση της φύσης αυτών των πλεονεκτημάτων, πρέπει αρχικά να

γίνουν κατανοητά τα θεμελιώδη χαρακτηριστικά ενός υπόγειου χώρου.[9]

1. Ο υπόγειος χώρος έχει υψηλή διαθεσιμότητα. Η κατασκευή ενός έργου κάτω

από την επιφάνεια του εδάφους μπορεί να γίνει σχεδόν οπουδήποτε, ενώ οι

παράγοντες που μπορούν να θέσουν περιορισμούς σε αυτό είναι ελάχιστοι.

Έτσι επιτρέπεται η δημιουργία έργων ακόμα και σε τοποθεσίες όπου δεν είναι

δυνατή η κατασκευή επιφανειακών εγκαταστάσεων.

2. Οι υπόγειες κατασκευές προσφέρουν μηχανική, θερμική και ακουστική

προστασία.

3. Ο περιορισμός του υπόγειου χώρου συντελεί στην προστασία του

περιβάλλοντος. Οι υπόγειοι χώροι έχουν να επιδείξουν αξιοσημείωτες

επιδόσεις σε ζητήματα περιορισμού της ατμοσφαιρικής ρύπανσης και

εξοικονόμησης ενέργειας.

4. Το υπέδαφος προσφέρει αδιαφάνεια. Χάρη στο φυσικό αδιαπέραστο φραγμό

που επιβάλει το γεωλογικό μέσο, μια υπόγεια κατασκευή είναι ορατή μόνο

στα σημεία σύνδεσης με την επιφάνεια.

Οι λόγοι υπόγεια ανάπτυξης που αναπτύχθηκαν στην παράγραφο 1.3 μπορούν να

θεωρηθούν ως άμεσα πλεονεκτήματα που προκύπτουν από τα θεμελιώδη

χαρακτηριστικά του υπογείου χώρου.

1.4.2 Μειονεκτήματα

Η εξέταση των πλεονεκτημάτων έγινε με βάση τα κύρια χαρακτηριστικά του

υπογείου χώρου, ενώ τα μειονεκτήματα αφορούν κυρίως:

• Τα υψηλά ποσοστά αρχικής επένδυσης και την αβεβαιότητα που επικρατεί για

την καλή τεχνική και οικονομική λειτουργία του έργου.

• Η ανθρώπινη ψυχολογία που πολλές φορές δημιουργεί φοβίες και αμφιβολίες

για τη χρήση του υπόγειου χώρου.

11

Υψηλά ποσοστά αρχικής επένδυσης – Αβεβαιότητα.

Η δημιουργία υπόγειων έργων απαιτεί υψηλές αρχικές επενδύσεις και μεγάλη

χρονική διάρκεια κατασκευής. Τα εξειδικευμένα εργαλεία και το υψηλό επίπεδο των

πόρων που δεσμεύονται, δημιουργούν μια ιδιαίτερη σχέση οικονομικού κινδύνου του

εγχειρήματος, σε συνδυασμό με το υψηλό βαθμό αβεβαιότητας, που πολλές φορές

υπεισέρχεται στην κατασκευή. Επιπλέον, η συχνή αντιπαράθεση για θέματα

συμβάσεων και απαιτήσεων, μεταξύ των εμπλεκομένων μερών (κύριος έργου –

κατασκευαστής) δρουν σε ένα βαθμό ανασταλτικά για την πραγματοποίηση έργων,

τουλάχιστον σε δύσκολες ή ασαφείς γεωλογικές συνθήκες.

Ανθρώπινη Ψυχολογία.

Οι ψυχολογικοί παράγοντες, οι φοβίες και αμφιβολίες των ανθρώπων για τη

λειτουργία σε ένα υπόγειο, κλειστό χώρο, αν και μπορεί να φαντάζει ως ένα σχετικά

μικρό ζήτημα, το οποίο μπορεί να αντιμετωπιστεί, πολλές φορές μπορεί να δράσει ως

ο πιο αποφασιστικός και ανασταλτικός παράγοντας για τη δημιουργία ενός υπόγειου

έργου, καθώς απειλεί την οικονομική του βιωσιμότητα.

Η μη εξοικείωση με την ίδια τη φιλοσοφία των υπογείων έργων και τις

δυνατότητες υπόγειας ανάπτυξης δημιουργεί επιπρόσθετα προβλήματα, όταν

χρειαστεί να παρθούν αποφάσεις πολιτικής ή οικονομικής φύσεως, από ανθρώπους

που αγνοούν τις συγκεκριμένες επιλογές και είναι προσκείμενοι σε πιο

«συντηρητικά» και «σίγουρα» επιφανειακά έργα.

1.4.3 Πολυκριτηριακή Σύγκριση

Μια πιο αναλυτική και ευθεία σύγκριση μεταξύ των πλεονεκτημάτων και

μειονεκτημάτων που εμφανίζει η εκμετάλλευση του υπόγειου χώρου δίνετε στον

πίνακα 1.2, όπου γίνεται η εξέταση κάτω από ένα πρίσμα τριών βασικών κριτηρίων,

την οικονομική, τεχνική – λειτουργική και κοινωνική – περιβαλλοντική σκοπιά. Αν

και είναι βέβαιο ότι πρόκειται για μία πολύ γενική προσέγγιση, εντούτοις ο πίνακας

δίδει μια σαφή εικόνα για τα θέματα που δρουν υπέρ ή κατά, σε μια απόφαση για την

επιλογή μιας υπόγειας κατασκευής, έναντι μιας αντίστοιχης επιφανειακής.

12

Κριτήριο Πλεονεκτήματα Μειονεκτήματα

Οικονομικό

Μείωση κόστους από τις μικρότερες απαιτήσεις για τη δέσμευση και χρήση επιφανειακών εκτάσεων Μειωμένο κόστος συντήρησης και λειτουργίας Οφέλη από την εκμετάλλευση των προϊόντων εξόρυξης Εξοικονόμηση ενέργειας

Πιθανή αύξηση κόστους με την ύπαρξη κακών ή αβέβαιων γεωτεχνικών συνθηκών

Μεγάλα κεφάλαια προς επένδυση

Αβεβαιότητα (επένδυσης, συμβάσεων, χρόνου κατασκευής)

Τεχνικό

– Λειτουργικό

Πιο συμπαγή/συγκεντρωμένη αστική δόμηση, με εγκατάσταση νέων υπόγειων χρήσεων Μειωμένα προβλήματα σχετικά με την τοποθέτηση και έκταση των έργων (διαθεσιμότητα) Μεγάλη αυτονομία και αυξημένες δυνατότητες επεκτασιμότητας Αποτελεσματικότητα στην επίλυση προβλημάτων και προσπέλαση εμποδίων (π.χ. οδικές σύρραγες) Μεγαλύτερη διάρκεια ζωής των εγκαταστάσεων Θερμική, κλιματική, σεισμική προστασία και ασφάλεια έναντι δολιοφθορών, βιομηχανικών ατυχημάτων Λειτουργία υπό συνθήκες θερμοκρασιακής σταθερότητας

Μεγάλη συνήθως κατασκευαστική περίοδος

Περιορισμός στο μέγιστο άνοιγμα του υπόγειου χώρου

«μόνιμο έργο» Υψηλή εξειδίκευση συστημάτων και εξοπλισμού

Αυξημένες διατάξεις ασφαλείας, εξοπλισμού παρακολούθησης και μόνιμο αερισμό

Πιθανά προβλήματα διάταξης σε προσπελαστικά έργα και επιφανειακές συνδέσεις

Εξοικονόμηση επιφανειακού χώρου από δευτερεύουσες χρήσεις (π.χ. στάθμευση) για αναψυχή, εργασία, στέγαση

Πιθανή δημιουργία αντιδράσεων και φόβου από την εργασία – παραμονή σε υπόγειο περιβάλλον

Κοινω

νικό

- Περιβαλλοντικό Δημιουργία χώρου για την υπόγεια

μετεγκατάσταση χρήσεων ανεπιθύμητων στην επιφάνεια του εδάφους (π.χ. επεξεργασία λυμάτων, αποθήκευση αποβλήτων)

Κίνδυνος αλλαγών στα χαρακτηριστικά του υδροφόρου ορίζοντα και κίνηση των υπογείων υδάτων της περιοχής Μεγαλύτερη περιβαλλοντική προστασία στο

οικοσύστημα και στα χαρακτηριστικά της επιφανειακής απορροής Μειωμένες επιδράσεις στο γεωμορφολογικό ανάγλυφο και χαρακτηριστικά της περιοχής (μηδενική οπτική ρύπανση) Καλύτερος έλεγχος και αντιμετώπιση περιβαλλοντικών επιπτώσεων (π.χ. θόρυβος, αέρια ρύπανση) Μειωμένες οχλήσεις κατά την κατασκευαστική περίοδο

Πίνακας 1.2 Πλεονεκτήματα – μειονεκτήματα της εκμετάλλευσης υπογείων κατασκευών [10]

13

1.5 ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ΥΠΟΓΕΙΩΝ ΕΡΓΩΝ

Η συμβολή των υπόγειων έργων στην αντιμετώπιση των σύγχρονων

προβλημάτων, τα οποία πηγάζουν από τα έντονα φαινόμενα αστικοποίησης και τη

σημαντική μείωση των διαθέσιμων επιφανειακών εκτάσεων στις σύγχρονες πόλεις,

είναι αναμφισβήτητη. Το κυριότερο όμως πρόβλημα που καλούνται να

αντιμετωπίσουν οι υπόγειοι χώροι είναι το θέμα του κόστους κατασκευής, το οποίο

σε αρκετές περιπτώσεις είναι αυξημένο σε σχέση με την επιλογή των κλασσικών

επιφανειακών κατασκευών.

Μια αυστηρά οικονομική εξέταση, στα πλαίσια εκτίμησης του συνολικού

κόστους, μπορεί να οδηγήσει στο συμπέρασμα ότι οι υπόγειες κατασκευές έχουν

υψηλό κόστος και επομένως μειονεκτούν έναντι των αντίστοιχων επιφανειακών.

Όμως μια τέτοια εξέταση δεν μπορεί να δώσει ακριβείς εκτιμήσεις σε οικονομικούς

όρους για τα ευρύτερα οφέλη που προκύπτουν από την επιλογή κατασκευής ενός

υπόγειου έργου. Ο συνυπολογισμός του εξωτερικού κόστους (περιβαλλοντικού

κόστους) σε μια ανάλυση κόστους – οφέλους (cost – benefit) μπορεί να αντιστρέψει

την κατάσταση και να δείξει ότι η υιοθέτηση υπόγειων λύσεων πολλές φορές είναι

οικονομική.

Το εύρος των εφαρμογών που μπορούν να καλύψουν οι υπόγειες κατασκευές σε

σχέση με το βάθος τοποθέτησης τους φαίνεται στον σχήμα 1.2. Αυτό που

παρατηρείται είναι μια σταδιακή μετάβαση των χρήσεων σε μεγαλύτερα βάθη, όσο η

χρήση των δραστηριοτήτων αφορά λιγότερο το ευρύ κοινό και οι εγκαταστάσεις

γίνονται πιο πολύπλοκες ή αφορούν λειτουργίες ανεπιθύμητες στην επιφάνεια.

14

ΣΤΕΓΑΣΗ ΕΡΓΑΣΙΑ

ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΑΣΥΓΚΟΙΝΩΝΙΑ ΕΡΓΑ

ΥΠΟΔΟΜΗΣ

ΕΡΓΑ ΔΗΜΟΣΙΑΣΧΡΗΣΗΣ

ΓΡΑΦΕΙΑ

ΚΑΤΑ

ΣΤΗΜΑΤΑ

ΑΝΑΨΥΧΗ

ΚΑΤΑ

ΣΤΗΜΑΤΑ

ΣΤΑΘΜΟΙ ΠΑΡΑΓΩ

ΓΗ

ΒΙΟΜ

. ΧΩΡΟΙ

ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗ

ΣΤΑΘΜΕΥΣΗ

ΣΥΓΚ

. ΣΗΡΑΓΓΕ

Σ

ΥΔΡΟΗΛΕΚΤΡ

ΙΚΑ

ΕΡΓΑ

ΕΠΕΞΕ

ΡΓ. Α

ΠΟΒΛΗΤΩ

Ν

ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗ

ΥΔΡΟΓΟ

ΝΑΝΘΡΑΚΩΝ

ΣΗΡΑΓΓΕ

Σ ΔΙΑΦΟΡΩΝ

ΧΡΗΣΕ

ΩΝ

ΥΠΟΓΕΙΕΣ ΧΡΗΣΕΙΣ

ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΕΣ ΧΡΗΣΕΙΣ

Σχήμα 1.2 Καταλληλότητα ανάπτυξης υπογείων χώρων ανάλογα με την εφαρμογή

Η ανάπτυξη των υπόγειων έργων αναμένεται να παρουσιάσει αύξηση εάν

υπάρξουν οι παρακάτω προϋποθέσεις: [12]

I. Αυξημένο ενδιαφέρον για την ποιότητα ζωής, που σχετίζεται με την

προστασία του περιβάλλοντος, την ασφάλεια και αύξηση του βιοτικού

επιπέδου.

II. Αυξημένες πιέσεις για τη διαφύλαξη του εναπομείναντος επιφανειακού

χώρου, οι οποίες θα οδηγήσουν σε προσπάθειες για την αύξηση της

αποδοτικότητας των επιφανειακών χρήσεων, καθώς και στην πιο εκλεκτική

χρησιμοποίηση του.

III. Επιδείνωση των περιβαλλοντικών συνθηκών, γεγονός που θα επιφέρει

μεγαλύτερες κοινωνικές πιέσεις για την αντιμετώπιση τους και υιοθέτηση

νέων τεχνικών για την επίτευξη του στόχου αυτού.

IV. Υψηλή οικονομική ανάπτυξη, που θα επιτρέψει την πραγματοποίηση πιο

δυναμικών επενδυτικών προγραμμάτων, αλλά και θα οδηγήσει παράλληλα σε

αύξηση των απαιτήσεων, από την πλευρά των πολιτών, προς την βελτίωση

των συνθηκών ζωής

15

V. Τεχνολογική πρόοδος, που θα δημιουργήσει νέες κατασκευαστικές

δυνατότητες, ενώ παράλληλα θα επιτρέψει την πιο οικονομική κατασκευή

έργων.

VI. Ενεργή πολιτική από την πλευρά των κυβερνητικών φορέων και εφαρμογή

αυστηρών περιβαλλοντικών και χωροταξικών κανονισμών, κάτι που με τη

σειρά του θα ωθήσει στη μεγαλύτερη και ενεργητικότερη αξιοποίηση του

υπόγειου χώρου.

Η αντιμετώπιση των ζητημάτων που θα άρουν ή θα εξομαλύνουν τα αρνητικά

χαρακτηριστικά των υπογείων χώρων θα βοηθήσει στην καλύτερη και ομαλότερη

ενσωμάτωση τους στον υπάρχοντα χωροταξικό σχεδιασμό, κάνοντας τα ένα

αναπόσπαστο τμήμα του.

1.6 ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΥΠΟΓΕΙΩΝ ΕΡΓΩΝ

1.6.1 Υπόγειοι αποθηκευτικοί χώροι

Τα υπόγεια αποθηκευτικά – διαμετακομιστικά κέντρα χρησιμοποιούνται εδώ και

πολλά χρόνια στο εξωτερικό και συγκεκριμένα στις Η.Π.Α. Τα κέντρα αυτά αρχικά

δημιουργήθηκαν σε χώρους πρώην υπόγειας λατόμευσης αδρανών υλικών αλλά σε

πολλές περιπτώσεις η υπόγεια λατόμευση συνεχίζεται ταυτόχρονα με την εμπορική

(αποθηκευτική – διαμετακομιστική) χρήση, αφού ο χώρος επιτρέπει την

πραγματοποίηση και των δύο δραστηριοτήτων. Τα χαρακτηριστικότερα

παραδείγματα τέτοιων αποθηκευτικών κέντρων είναι τα ακόλουθα:

• Subtropolis Underground Complex

Το υπόγειο αποθηκευτικό κέντρο Subtropolis, το οποίο βρίσκεται στο Missouri

του Kansas City και ανήκει στην εταιρία Hunt Midwest Enterprises, Inc είναι το

μεγαλύτερο υπόγειο συγκρότημα εταιριών στον κόσμο. Η εκμετάλλευση

πραγματοποιήθηκε με την μέθοδο θαλάμων και στύλων, η οποία συνεχίζεται μέχρι

και σήμερα. Μέχρι τώρα έχουν χρησιμοποιηθεί περισσότερα από 400.000 m2 χώρου,

ενώ μετά το πέρας της εκμετάλλευσης η τελική έκταση έχει υπολογιστεί ότι θα είναι

16

μεγαλύτερη από 5,2 εκ. m2. Στο συγκεκριμένο υπόγειο χώρο στεγάζονται 50 εταιρίες

(τοπικές, εθνικές και διεθνείς) οι οποίες απασχολούν συνολικά περισσότερους από

1300 εργαζόμενους. Υπάρχουν χώροι οι οποίοι χρησιμοποιούνται ως αποθήκες,

ψυγεία, γραφεία, χώροι στάθμευσης, καθώς επίσης και χώροι συνεδριάσεων.[13]

Εικόνα 1.3 Άποψη υπόγειων χώρων του Subtropolis.

• Meritex Enterprises

H Meritex Enterprises δραστηριοποιείται στον χώρο της αποθήκευσης και

logistics στις Η.Π.Α. από το 1916, αναπτύσσοντας τα τελευταία χρόνια έντονη

δραστηριότητα στο θέμα των υπόγειων αποθηκευτικών κέντρων. Η συγκεκριμένη

εταιρία διαθέτει τρία υπόγεια αποθηκευτικά κέντρα, συνολικής ενοικιαζόμενης

έκτασης 557.620 m2:

o Το Lexena Executive Park στην επαρχία Johnson , Lexena της πολιτείας του

Kansas. Είναι το μεγαλύτερο από τα τρία διαθέτοντας ενοικιαζόμενη έκταση

278.810 m2.

17

o Το Gateway Commerce Center στην επαρχία Lawrence της πολιτείας

Pennsylvania. Το κέντρο βρίσκεται πολύ κοντά στην πρωτεύουσα της

Πολιτείας, Pittsburgh και διαθέτει 232.342 m2 ενοικιαζόμενων χώρων.

o Το Cumberland Commerce Center το οποίο βρίσκεται στην επαρχία Dickson

της Πολιτείας του Tennessee, 50 περίπου km δυτικά της πόλης Nashville.

Είναι το μικρότερο από τα τρία, με ενοικιαζόμενη έκταση που φθάνει τα

46.468 m2

Εικόνα 1.4 Άποψη υπόγειων χώρων της Meritex.

1.6.2 Υπόγειοι χώροι στάθμευσης

Η υπερσυγκέντρωση του πληθυσμού στα μεγάλα αστικά κέντρα σε συνδυασμό με

την συνεχή αύξηση του αριθμού των αυτοκινήτων οδήγησε στην έλλειψη χώρων

στάθμευσης. Αρχικά το πρόβλημα αυτό αντιμετωπίστηκε με την διαμόρφωση

κατάλληλων επιφανειακών χώρων και την κατασκευή πολυώροφων κτιρίων για την

στάθμευση των αυτοκινήτων. Η λύση όμως αυτή σε αρκετές περιπτώσεις φάνηκε

ανεπαρκής, έτσι υιοθετήθηκε η λύση των υπόγειων χώρων στάθμευσης.

18

Εικόνα 1.5 Υπόγειος χώρος στάθμευσης της Arab Organizations Headquarters

Building.

1.6.3 Υπόγεια αποθήκευση καυσίμων και φυσικού αερίου

Η χρήση των υπόγειων χώρων για την αποθήκευση υδρογονανθράκων ξεκίνησε

από τις Σκανδιναβικές χώρες και στην συνέχεια επεκτάθηκε και σε άλλες χώρες της

Ευρώπης και του κόσμου. Η κατασκευή των συγκεκριμένων χώρων αρχικά

στηρίχθηκε στους περιβαλλοντικούς περιορισμούς που είχαν επιβληθεί αλλά στη

συνέχεια το κυριότερο πλεονέκτημα που παρουσίασαν ήταν η επίτευξη χαμηλότερου

κόστους ανά μονάδα υποθηκευμένου προϊόντος. Αυτό συμβαίνει ιδιαίτερα όταν οι

προς αποθήκευση ποσότητες ξεπερνούν το όριο των 100 – 150.000 m3 για υγρούς

υδρογονάνθρακες, ενώ σε περιπτώσεις υγροποιημένων αερίων υδρογονανθράκων που

απαιτούν αποθήκευση υπό πίεση, το συγκεκριμένο όριο εφαρμοσιμότητας μειώνεται

ακόμη περισσότερο.

19

Εικόνα 1.6 Θάλαμος αποθήκευσης αργού πετρελαίου στην Ιαπωνία

1.6.4 Υπόγειοι ενεργειακοί σταθμοί

Η κατασκευή υδροηλεκτρικών σταθμών παραγωγής ενέργειας μετατοπίστηκε από

την επιφάνεια στον υπόγειο χώρο. Οι λόγοι που οδήγησαν στην κατασκευή Υπόγειων

Ενεργειακών Σταθμών ήταν: [14]

1. Το χαμηλότερο κόστος κατασκευής, σε ορισμένες περιπτώσεις, σε σχέση με τους

επιφανειακούς σταθμούς.

2. Η αυξημένη ασφάλεια που προφέρουν.

3. Το μικρότερο κόστος συντήρησης.

4. Η προστασία του περιβάλλοντος.

Χαρακτηριστικό παράδειγμα χώρας εφαρμογής Υπόγειων Ενεργειακών Σταθμών

παραγωγής ενέργειας αποτελεί η Νορβηγία, όπου το 99% της ηλεκτρικής ενέργειας

παράγεται από υπόγειους σταθμούς.

20

Εικόνα 1.7 Gordon Power Station στην λίμνη Pedde

1.6.5 Υπόγειοι χώροι διάθεσης επικίνδυνων αποβλήτων

Τα τελευταία χρόνια παρατηρείται μεγάλο ενδιαφέρον για την κατασκευή

υπόγειων χώρων διάθεσης επικίνδυνων αποβλήτων. Η διάθεση των επικίνδυνων

αποβλήτων στο υπέδαφος μπορεί να αποδειχθεί μια ελκυστική λύση, τόσο ως προς το

περιβάλλον όσο και ως προς την οικονομικότητα, όταν βέβαια λαμβάνονται υπόψη

και τηρούνται οι απαραίτητες προϋποθέσεις.[15]

Τα μεγαλύτερα κέντρα αποθήκευσης βρίσκονται στο Yucca Mountain στη Nebada

των Η.Π.Α. και στη Σουηδία στα κέντρα SFR και CLAB.

21

Εικόνα 1.8 Αποθήκευση ραδιενεργών αποβλήτων στο Yucca Mountain

Εικόνα 1.9 Αποθήκευση ραδιενεργών αποβλήτων στην Σουηδία.

1.6.6 Υπόγειοι χώροι στρατιωτικών εφαρμογών

Η χρήση των υπόγειων χώρων για στρατιωτικούς λόγους αποτελεί μια πρακτική η

οποία έχει εφαρμοστεί σε όλες σχεδόν τις χώρες του κόσμου εδώ και αρκετές

δεκαετίες. Ο κυριότερος λόγος που οδήγησε στην υιοθέτηση υπόγειων λύσεων είναι η

εξασφάλιση των αυξημένων απαιτήσεων απόκρυψης και ασφάλειας που χαρακτηρίζει

τις στρατιωτικές εγκαταστάσεις. Οι στρατιωτικές εφαρμογές που μπορούν να

φιλοξενηθούν σε υπόγειες εγκαταστάσεις είναι οι ακόλουθες :

• Χώροι στρατηγείων, κέντρων επικοινωνίας

• Αποθήκευση πυρομαχικών

22

• Κάλυψη, στάθμευση αρμάτων – οχημάτων

• Καταφύγια

• Οχυρωματικά – Αμυντικά έργα

Εικόνα 1.10 Είσοδος Υπόγειας Στρατιωτικής Βάσης

1.6.7 Υπόγεια εργαστήρια δοκιμών

Ένα νέο πεδίο ανάπτυξης στα υπόγεια έργα αποτελούν τα τελευταία 25 - 30

χρόνια τα Υπόγεια Εργαστήρια Δοκιμών (Υ.Ε.Δ.).

Ένα Υ.Ε.Δ είναι ένας υπόγειος χώρος στον οποίο λαμβάνουν χώρα διάφορες

δοκιμές. Οι δοκιμές αυτές μπορεί να είναι επί – τόπου με σκοπό των προσδιορισμό

ενός πλήθους παραμέτρων της βραχόμαζας (in-situ geotechnical investigation) ή

κλασσικές δοκιμές ευρύτερων επιστημονικών πεδίων που επωφελούνται των

πλεονεκτημάτων του υπόγειου χώρου όπως είναι η απομόνωση και η ασφάλεια για να

δώσουν μετρήσεις υψηλής ακρίβειας .

Τα Υ.Ε.Δ. χωρίζονται σε διάφορες κατηγορίες ανάλογα με το ερευνητικό

πρόγραμμα που ακολουθούν και το βάθος κατασκευής τους. Μερικά παραδείγματα

γνωστών Υ.Ε.Δ. είναι αυτά του Mont Terri στη Ελβετία , της Pinawa στον Καναδά,

καθώς και το πολύ γνωστό εργαστήριο σωματιδιακής φυσικής CERN στην Ελβετία.

23

Εικόνα 1.11 Υ.Ε.Δ. στο Όρος Mont Terri στην Ελβετία

Εικόνα 1.12 Υ.Ε.Δ. του CERN στην Ελβετία

24

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 20

ΥΠΟΓΕΙΑ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑ ΔΟΚΙΜΩΝ

25

2.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Στόχος αυτού του κεφαλαίου είναι:

• να αποδώσει έναν επαρκή ορισμό για τα Υπόγεια Εργαστήρια Δοκιμών

(Υ.Ε.Δ.),

• να προσδιορίσει τη σημασία αυτών για την σύγχρονη επιστήμη,

• να καταγράψει τις κατηγορίες αυτών

• να δώσει τις προοπτικές ανάπτυξης τους

• να αναλύσει τις ερευνητικές δυνατότητες τους

• να φέρει παραδείγματα τέτοιων κατασκευών σε παγκόσμια κλίμακα

Τα πρώτα Υπόγεια Εργαστήρια Δοκιμών κατασκευάστηκαν αρχικά, πριν από 35

περίπου χρόνια, τότε που η απόθεση πυρηνικών αποβλήτων αποτελούσε ένα

δυσεπίλυτο πρόβλημα. Στόχος τους ήταν η πραγματοποίηση μιας σειράς ερευνών οι

οποίες θα διαμόρφωναν μια επιστημονική βάση που θα υποστήριζε με ορθότητα και

σταθερότητα τη λήψη των αποφάσεων για την επιλογή του τόπου και του τρόπου με

τον οποίο θα γινόταν η αποθήκευση αυτή, ώστε να μην επιβάρυνε το περιβάλλον και

να μην αποτελούσε πρόβλημα για τις επόμενες γενεές.

Η κατασκευή τους γινόταν μέσα αλατωρυχεία, πορώδεις και βασαλτικούς

σχηματισμούς στις Ηνωμένες Πολιτείες, ενώ στην Ευρώπη και τις υπόλοιπες χώρες

σε γρανιτικούς και αργιλικούς σχηματισμούς. Υπόγεια εργαστήρια κατασκευάστηκαν

μέσα σε ήδη υπάρχοντα μεταλλεία αλλά και ως αυτόνομες κατασκευές με σκοπό την

επίλυση μίας ευρείας γκάμας βασικών προβλημάτων στην υδρογεωλογία και στη

γεω-μηχανική που θα οδηγούσε στην κατασκευή βελτιωμένων και ασφαλέστερων

χώρων διάθεσης επικίνδυνων αποβλήτων. [16]

26

2.2 ΥΠΟΓΕΙΟ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΔΟΚΙΜΩΝ (Υ.Ε.Δ.)

2.2.1 Ορισμός Υ.Ε.Δ.

Ένα Υ.Ε.Δ (Υπόγειο Εργαστήριο Δοκιμών) είναι ένας υπόγειος χώρος στον

οποίο λαμβάνουν χώρα διάφορες δοκιμές. Οι δοκιμές αυτές μπορεί να είναι επί –

τόπου με σκοπό των προσδιορισμό ενός πλήθους παραμέτρων της βραχόμαζας (in-

situ geotechnical investigation) ή κλασσικές δοκιμές ευρύτερων επιστημονικών

πεδίων που επωφελούνται των πλεονεκτημάτων του υπόγειου χώρου όπως είναι η

απομόνωση και η ασφάλεια για να δώσουν μετρήσεις υψηλής ακρίβειας .

Το πιο σημαντικό πλεονέκτημα των Υ.Ε.Δ. σε σχέση με τα κλασσικά εργαστήρια

είναι η δυνατότητα πρόσβασης σε ένα γεωλογικό περιβάλλον κάτω από πραγματικές

συνθήκες και κλίμακα. Τα Υ.Ε.Δ. προσφέρουν την υποδομή για την εκτενή έρευνα

των υδρολογικών, θερμικών, μηχανικών, χημικών και βιολογικών χαρακτηριστικών,

καθώς και των αλληλεπιδράσεων μεταξύ των διαφόρων διαδικασιών που λαμβάνουν

χώρα στο υπέδαφος. Παράλληλα τα Υ.Ε.Δ. επιτρέπουν την εξέλιξη της τεχνολογίας

που απαιτείται για την κατασκευή όλων των ειδών υπόγειων χώρων, καθώς και την

δυνατότητα επίδειξης αυτής της τεχνολογίας, τόσο στους ειδικούς του κλάδου όσο

και στους φοιτητές που αποτελεί αντικείμενο σπουδών τους.

Ένα Υ.Ε.Δ. μπορεί να είναι μία πολύπλοκη, αυτόνομη κατασκευή στην οποία θα

λαμβάνουν χώρα μεγάλα ερευνητικά προγράμματα διάρκειας πολλών ετών ή μία

πολύ απλή κατασκευή, όπως μια επέκταση ενός είδη υπάρχοντος μεταλλείου ή

υπόγειου έργου, όπου μπορούν να πραγματοποιηθούν πολύ πιο ειδικές μελέτες.

Μία μεγάλη κατηγορία Υ.Ε.Δ χρησιμεύουν για την μελέτη των συνθηκών που

επικρατούν στους υπόγειους χώρους απόθεσης επικίνδυνων αποβλήτων. Αυτά τα

Υ.Ε.Δ. κατασκευάζονται μέσα σε πετρώματα χαμηλής διαπερατότητας όπως τα

γρανιτικά, σε πρώην αλατωρυχεία, σε clay/shale formations καθώς και σε

ηφαιστειακούς τόφους. Το βάθος κατασκευής ποικίλλει, από μερικές δεκάδες μέτρα

έως ένα χιλιόμετρο κάτω από την επιφάνεια της γης ή ακόμα βαθύτερα.

27

Τόσο κατά την κατασκευή του όσο και κατά τη διάρκεια λειτουργίας του ένα

Υ.Ε.Δ. μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την έρευνα, την ανάπτυξη και την δοκιμή ενός

μεγάλου εύρους μηχανημάτων, να δώσει πολύ ακριβείς και σημαντικές πληροφορίες

για το πέτρωμα ή τα πετρώματα που το φιλοξενούν καθώς και να παίξει σημαντικό

ρόλο στην ανάπτυξη της συνεργασίας, στους τομείς της επιστήμης και της

εκπαίδευσης σε εθνικό αλλά και διεθνές επίπεδο.[17]

Εικόνα 2.1 Υ.Ε.Δ. στο Mont Terri της Ελβετίας

Εικόνα 2.2 Το Υ.Ε.Δ. του Grimsel στην Ελβετία

28

2.2.2 Γενικός σκοπός των Υ.Ε.Δ.

Τα Υπόγεια Εργαστήρια Δοκιμών προσφέρουν σημαντικές και πολλές φορές

κρίσιμης σημασίας τεχνικές γνώσεις. Οι δραστηριότητες που λαμβάνουν χώρα σε ένα

Υ.Ε.Δ. μπορούν να συνοψιστούν στα εξής:

• Χαρακτηρισμός Περιβάλλοντος Πετρώματος: Πραγματοποίηση δοκιμών

in-situ με τις οποίες γίνεται λεπτομερής ανάλυση των γεωλογικών,

υδρολογικών, γεωχημικών και μηχανικών ιδιοτήτων του περιβάλλοντος

πετρώματος.

• Γενικές Δοκιμές: Μία ευρεία έννοια που περιλαμβάνει την μελέτη της

απόδοσης των μεθόδων χαρακτηρισμού με στόχο την αποτίμηση των

δυνατοτήτων εφαρμογής τους και τις ακρίβειάς τους, την δοκιμή των υλικών

που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή υπόγειων χώρων, την βελτίωση των

μεθόδων εκσκαφής, καθώς και τον έλεγχο της ακρίβειας των αριθμητικών

μοντέλων που χρησιμοποιούνται για την μελέτη και κατασκευή ενός

υπόγειου χώρου.

• Τεχνολογική Βελτίωση: Αφορά την βελτίωση του εξοπλισμού και την

βελτιστοποίηση των γνώσεων και της εμπειρίας που συμβάλουν στην

υπόγειες κατασκευές.

• Επίδειξη και Εκπαίδευση: Δυνατότητα επίδειξης σε πραγματικό

περιβάλλον και κάτω από ρεαλιστικές συνθήκες της επιτευξιμότητας μίας

υπόγεια κατασκευής και της ακρίβειας των μηχανημάτων που

χρησιμοποιούνται σε άμεσα ενδιαφερόμενους χορηγούς, πολιτικούς

παράγοντες και ερευνητές. Επίσης όσο αφορά την εκπαίδευση, δίνει μία νέα

διάσταση στην εργαστηριακή μελέτη και την πρακτική άσκηση ενώ

παράλληλα ενεργοποιεί την σκέψη και αυξάνει τον ενδιαφέρον των φοιτητών

και ερευνητών. [17]

29

Εικόνα 2.3 Πραγματοποίηση δοκιμών στο Υ.Ε.Δ του Mont Terri.

2.3 ΤΥΠΟΙ Υ.Ε.Δ.

Τα Υπόγεια Εργαστήρια Δοκιμών ή U.R.L. “Underground Research

Laboratories” χωρίζονται σε δύο βασικές κατηγορίες:

A. Τα «Γενικού Τύπου Υ.Ε.Δ.» ή “Generic U.R.L.”

B. Τα «Ειδικού Τύπου Υ.Ε.Δ.» ή “Site-specific U.R.L.”

Τα Γενικού Τύπου Υ.Ε.Δ. είναι εργαστήρια που κατασκευάζονται αποκλειστικά

για ερευνητικούς σκοπούς σε μία περιοχή που δεν επίκειται να αξιοποιηθεί μετά το

πέρας των δοκιμών για την κατασκευή άλλου υπόγειου έργου. Στα εργαστήρια αυτά

μπορούν να πραγματοποιηθούν γενικές έρευνες όχι απαραίτητα προσανατολισμένες

σε ένα συγκεκριμένο γεωλογικό σχηματισμό.

Τα «Γενικού τύπου Υ.Ε.Δ.» περιλαμβάνουν και την κατηγορία των Υ.Ε.Δ. που

κατασκευάζονται σε μεγάλα βάθη ( > 1 χλμ), τα οποία ονομάζονται DUSEL (Deep

Underground Science and Engineering Laboratory) και λόγω της σημασίας τους

και του διαφορετικού ερευνητικού ενδιαφέροντος που καταλαμβάνουν θα

αναπτυχθούν σε ξεχωριστή παράγραφο.

30

Τα Ειδικού Τύπου Υ.Ε.Δ. είναι εργαστήρια που κατασκευάζονται σε ένα μέρος

το οποίο προορίζεται ως ένας ενδεχόμενος χώρος διάθεσης επικινδύνων αποβλήτων ή

χώρος κατασκευής άλλου υπόγειου έργου. Σκοπός αυτών των εργαστηρίων είναι η

πραγματοποίηση μίας σειράς από μελέτες και δοκιμές οι οποίες θα αποδώσουν μία

λεπτομερή ανάλυση των γύρω γεωλογικών σχηματισμών, των υπόγειων υδάτων και

της διαπερατότητας των πετρωμάτων σε βάθος χρόνου ώστε να αποτελέσουν μία

αδιαμφισβήτητη απόδειξη της καταλληλότητας μίας περιοχής για τη κατασκευή ενός

σύγχρονου και απαιτητικού υπόγειου έργου.

Εικόνα 2.4 Το Γενικού Τύπου Äspö Hard Rock Lab (αριστερά)

και το Ειδικού Τύπου Exploratory Studies Facility (δεξιά)

2.3.1 Γενικού Τύπου Υ.Ε.Δ.

Όπως αναφέρθηκε και στην προηγούμενη παράγραφο τα Γενικού Τύπου Υ.Ε.Δ.

είναι εργαστήρια που κατασκευάζονται για γενικότερους ερευνητικούς σκοπούς και

συνήθως έχουν μεγαλύτερους χρόνους λειτουργίας από τα Ειδικού Τύπου Υ.Ε.Δ τα

οποία έχουν πιο προσωρινό χαρακτήρα.

Η δημιουργία ενός υπογείου εργαστηρίου απαιτεί μία σημαντική επένδυση τόσο

στο κατασκευαστικό μέρος – σχεδιασμός χώρου, εκσκαφή, κατασκευή, εξοπλισμός–

όσο και στην μετέπειτα συντήρηση των προγραμμάτων που θα υλοποιούνται, καθώς

και τον συνεχή έλεγχο των κανόνων ασφαλείας. Για το λόγο αυτό πολλά Υ.Ε.Δ.

κατασκευάζονται στο εσωτερικό ή σαν επέκταση υπόγειων χώρων που

προϋπάρχουν, όπως μεταλλευτικά έργα και σήρραγες.

31

Αυτή η κατηγορία Υ.Ε.Δ., η οποία εκμεταλλεύεται την είδη υπάρχουσα δομή του

χώρου είναι σημαντική για την απόκτηση εμπειρίας σε τεχνικές σχετικές με τον

χαρακτηρισμό ενός σχηματισμού, τη λειτουργία ενός υπόγειου χώρου, την μόνωση

του και την καλύτερη κατανόηση των πειραματικών μοντέλων που εφαρμόζονται.

Μερικές φορές τα Υ.Ε.Δ. αυτά έχουν πολλούς περιορισμούς, καθώς δεν σχεδιάζονται

με βάση το σχηματισμό στον οποίο χρειαζόμαστε περισσότερη έρευνα, αλλά

προσφέρουν μία οικονομική λύση ειδικά σε περιπτώσεις χωρών όπου ο ερευνητικός

κλάδος είναι ακόμα στα πρώτα στάδια εξέλιξης.

Στον Πίνακα 2.1 της επόμενης σελίδας παρουσιάζεται μια λίστα με Γενικού

Τύπου Υ.Ε.Δ. που εκμεταλλεύονται προϋπάρχουσες κατασκευές, μαζί με κάποιες

άλλες βασικές πληροφορίες.

Εικόνα 2.4 Μερικά Γενικού Τύπου Υ.Ε.Δ.

32

Ονομασία Υ.Ε.Δ.

Τοποθεσία, Βάθος, Πέτρωμα Οργανισμός, άλλα στοιχεία Άλλες χώρες που συμμετέχουν στο πρόγραμμα

Asse Mine Αλατωρυχείο, Γερμανία, 490 – 950 m, με ένα σημαντικό χώρο στα 950 m

GSF, Αποθήκευση ραδιενεργών αποβλήτων LLW και ILW από το 1965 έως το 1978, R&D μέχρι το 1997

Γαλλία, Ολλανδία, Ισπανία

Tono Ιζηματογενές πέτρωμα, Ιαπωνία JNC, Ενεργό μεταλλείο ουρανίου μέχρι το 1986

Ελβετία

Kamaishi Γρανιτικό, Ιαπωνία JNC, Μεταλλείο σιδήρου – Χαλκού, κατασκευή 1998

Ελβετία

Stripa Mine Γρανιτικό, Σουηδία, 360 – 410 m SKB, Ενεργό Μεταλλείο σιδήρου από 1976 έως 1992

Καναδάς, Φινλανδία, Γαλλία, Ιαπωνία, Ισπανία, Ελβετία, Ηνωμένο Βασίλειο, ΗΠΑ

Grimsel Test

Γρανιτικό, Ελβετία, 450 m Nagra, χώρος μία προσπελαστικής οδού για υδροηλεκτρικό πρόγραμμα με χρόνο λειτουργίας έως το 1983

Δημοκρατία της Τσεχίας, Γαλλία, Γερμανία, Ιαπωνία, Ισπανία, Σουηδία, ΗΠΑ

Site (GTS)

Mont Terri Project

Opalinus Clay, Ελβετία, 400 m SNHGS, χώρος από ένα υπόγειο οδικό άξονα, εγκαινιάστηκε το 1995

Βέλγιο, Γαλλία, Γερμανία, Ιαπωνία, Ισπανία

Olkiluoto Research Tunnel

Γρανιτικό, Φινλανδία, 60 – 100 m POSIVA, Στοά στο χώρο διάθεσης LLW του Olkiluoto, με χρόνο λειτουργίας έως το 1992. Πραγματοποίηση ερευνών για την αποθήκευση αποβλήτων σε διάφορα μέρη της Φινλανδίας

Σουηδία

Climax Γρανιτικό, ΗΠΑ, 420 m DOE, Πραγματοποίηση ερευνών για την αποθήκευση αποβλήτων από το 1978 έως το 1983

Μόνο Η.Π.Α.

G-Tunnel Τοφοειδές, ΗΠΑ, > 300 m DOE, πρώην χώρο δοκιμών οπλικών συστημάτων, λειτουργία από το 1979 έως το 1990

Μόνο Η.Π.Α.

Amelie Αργιλικό, Γαλλία ANDRA, Λειτουργία από το 1986 έως το 1992

Γερμανία

Fanay-Augères

Γρανιτικό, Γαλλία ISPN, Μεταλλείο ουρανίου, Λειτουργία από το 1980 έως το 1990

Μόνο Γαλλία

Tournemire facility

Ιζηματογενές, Γαλλία, 250 m ISPN, πρώην υπόγειο τούνελ σιδηροδρομικού δικτύου, λειτουργία έως το 1990

Μόνο Γαλλία

Πίνακας 2.1 Γενικά Υ.Ε.Δ που εκμεταλλεύονται προϋπάρχουσες κατασκευές[18]

33

Σε πολλά ερευνητικά προγράμματα μπορεί να χρειαστεί να κατασκευαστεί ένα

Γενικό Υ.Ε.Δ. από την αρχή, μέσα σε ένα επιλεγμένο γεωλογικό σχηματισμό. Αυτό

προϋποθέτει ένα χώρο με πολλές δυνατότητες οι οποίες θα είναι εκμεταλλεύσιμες

εμπορικά, καθώς το κόστος της εξόρυξης, της κατασκευής και των πειραμάτων που

θα λάβουν χώρα είναι σημαντικό και απαιτεί την ύπαρξη ενός δυναμικού επενδυτικού

φορέα ή ενός εύπορου ερευνητικού προγράμματος. Στον αντίποδα, ο έλεγχος της

κατασκευής και της δομής του χώρου θα είναι πολύ πληρέστερος. Μεγάλες έρευνες

μπορούν να πραγματοποιηθούν για την συλλογή πληροφοριών κατά τη διάρκεια

σχεδιασμού, εκσκαφής, κατασκευής και γενικότερα όλων των σταδίων που θα

ακολουθηθούν. Ένα ανεξάρτητο Γενικού Τύπου Υ.Ε.Δ. μπορεί επίσης να σχεδιαστεί

με τέτοιο τρόπο ώστε η πρόσβαση σε αυτό να είναι ευκολότερη και έτσι να βοηθά

στην ανάπτυξη επαφής με το κοινό και τους φοιτητές.

Στον Πίνακα 2.2 παρουσιάζεται μια λίστα με ανεξάρτητα Γενικού Τύπου Υ.Ε.Δ,

μαζί με κάποιες άλλες βασικές πληροφορίες.

Ονομασία Υ.Ε.Δ.

Τοποθεσία, Βάθος, Πέτρωμα Οργανισμός, άλλα στοιχεία Άλλες χώρες που συμμετέχουν στο πρόγραμμα

HADES - URF

Άργιλος, Βέλγιο, 230 m GIE EURIDICE, ;Έναρξη κατασκευής 1980, λειτουργία έως το 1999

Γαλλία, Γερμανία, Ιαπωνία, Ισπανία

Whiteshell URL

Γρανιτικό, Lac du Bonnet, Manitoba, Καναδάς; 240-420 m

AECL, λειτουργία έως το 1984 Γαλλία, Ουγγαρία, Ιαπωνία, Σουηδία, Ηνωμένο Βασίλειο, ΗΠΑ

Mizunami URL

Γρανιτικό, Ιαπωνία JNC, Borehole υπόγεια Ελβετία

Horonobe URL

Ιζηματογενές, Ιαπωνία JNC, έγκριση για κατασκευή 2000

Äspö Hard Rock Lab

Γρανιτικό, Σουηδία, 200 – 450 m SKB, λειτουργία από το 1995 Καναδάς, Φινλανδία, Γαλλία, Γερμανία, Ιαπωνία, Ισπανία, Ελβετία, Ηνωμένο Βασίλειο, ΗΠΑ

Busted Butte

Τοφφικό πέτρωμα, Calico Hills USDOE, λειτουργία από το 1998

Formation; Yucca Mountain, Νεβάδα ΗΠΑ, 100 m

Πίνακας 2.2 Γενικά Υ.Ε.Δ. που κατασκευάστηκαν σε νέο χώρο[19]

34

2.3.2 Ειδικού τύπου Υ.Ε.Δ

Τα Ειδικού Τύπου Υ.Ε.Δ έχουν σαν στόχο την μελέτη ενός συγκεκριμένου

γεωλογικού σχηματισμού και προσφέρουν τη δυνατότητα εφαρμογής διάφορων

τεχνολογικών επιτευγμάτων στο συγκεκριμένο περιβάλλον. Ο προσανατολισμός τους

είναι περισσότερο προς την μελέτη και την κατασκευή υπόγειων χώρων διάθεσης

επικινδύνων αποβλήτων όπου και αποτελούν την ιδανική λύση, αλλά μπορούν

χρησιμοποιηθούν και σαν ερευνητικοί χώροι για την κατασκευή μεγάλων και

πολύπλοκων υπόγειων έργων.

Επιπλέον μέσα στα Ειδικού Τύπου Υ.Ε.Δ μπορούν να πραγματοποιηθούν και

ορισμένες έρευνες με γενικότερο χαρακτήρα όπως και στα Γενικού Τύπου.

Υπόκεινται όμως σε αρκετούς περιορισμούς καθώς οι δοκιμές που θα λάβουν χώρα

δεν θα πρέπει να είναι επιβαρυντικές για το περιβάλλον πέτρωμα καθώς αυτό

προορίζεται για άλλη χρήση στο μέλλον. Ένα Ειδικού Τύπου Υ.Ε.Δ. μπορεί να

παραμείνει ενεργό, μετά την ολοκλήρωση της αποθήκευσης αποβλήτων ή την

κατασκευή του υπόγειου έργου, προσφέροντας έτσι μακροχρόνιο έλεγχο της

κατασκευής και συνεχής επιτήρηση της απόδοσης του χώρου ή μπορεί να κλειστεί

μόλις η απαραίτητη έρευνα ολοκληρωθεί.

Στον Πίνακα 2.3 της επόμενης σελίδας παρουσιάζεται μια λίστα με Ειδικά Υ.Ε.Δ,

μαζί με κάποιες άλλες βασικές πληροφορίες.

Εικόνα 2.5 Ειδικού Τύπου Υ.Ε.Δ στο WIPP (αριστερά) και στο Gorleben (δεξιά)

35

Ονομασία Υ.Ε.Δ.

Τοποθεσία, Βάθος, Πέτρωμα Οργανισμός, άλλα στοιχεία Άλλες χώρες που συμμετέχουν στο πρόγραμμα

Onkalo Γρανιτικό, Φινλανδία, 500 m Posiva, Έγκριση το 2001, Έναρξη κατασκευής 2003

Meuse/Haute Marne

Σχιστόλιθος, Γαλλία, 450 – 500 m

ANDRA, Πιθανός χώρος απόθεσης αποβλήτων, Οι εκσκαφές ξεκίνησαν το 2000

Ιαπωνία

Gorleben Άλας, Σαξονία Γερμανία, >900 m

BFS, DBE, Κατασκευή φρεάτων το 1985 - 1990

Konrad Ασβεστόλιθος με σχιστόλιθο, Γερμανία, 800 m

BFS, DBE, Χώροι από πρώην μεταλλείο σιδήρου που σταμάτησε το 1980, μελέτη για κατασκευή LLW/ ILW χώρο απόθεσης

Morsleben Άλας, Γερμανία, >525 m BFS, DBE, Πρώην αλατωρυχείο , χώρος απόθεσης LLW/ ILW έως το 1981 (Σφράγισμα χώρου το 1998)

Pécs (Mecsek Mountain)

Άργιλος, αργιλόλιθος Formation, Ουγγαρία, 1000 m

PURAM, Πρώην μεταλλείο ουρανίου, λειτουργία 1995 - 1999

Waste Isolation

Pilot Plant (WIPP)

Ορυχείο Ορυκτού Άλατος, Salado Formation, Carlbad Νέο Μεξικό, ΗΠΑ, 655 m

USDOE, λειτουργία έως το 1982, χώρο απόθεσης TRU (transuranic) έως το 1999

Βέλγιο, Καναδάς, Γαλλία, Γερμανία, Ιαπωνία, Σουηδία,

Exploratory Studies

Τοφφικό πέτρωμα, Calico Hills Formation, YUCCA Mountain, Νεβάδα, ΗΠΑ, 300 m

USDOE, in situ δοκιμές από το 1996, κατασκευή επιπρόσθετης στοάς το 1998

Facility (ESF)

Πίνακας 2.3 Ειδικά Υ.Ε.Δ. [20]

Όπως φαίνεται στους Πίνακες 2.1, 2.2, και 2.3, σε πολλές χώρες έχουν υλοποιηθεί

τέτοιες κατασκευές. Η Φινλανδία, η Γαλλία και η Ιαπωνία είδη σχεδιάζουν την

κατασκευή νέων Υ.Ε.Δ. Πολλές χώρες δεν έχουν ακόμα κατασκευάσει δικά τους

Υ.Ε.Δ. (π.χ. Ισπανία, Ηνωμένο Βασίλειο, Ελλάδα) αλλά επιδιώκουν διεθνής

συνεργασίες με τέτοια εργαστήρια. Η ύπαρξη Υ.Ε.Δ. για την μελέτη του υπεδάφους

αποτελεί πλέον μία επιτακτική ανάγκη λόγω της παγκόσμιας αύξησης των υπογείων

κατασκευών και της εξειδίκευσης των μεθόδων που χρησιμοποιούνται σε αυτές.

Ειδικά οι χώρες που έχουν πρόβλημα με την αποθήκευση επικίνδυνων αποβλήτων

36

αποκομίζουν μεγάλο όφελος διατηρώντας τα δικά τους ερευνητικά προγράμματα, με

Υ.Ε.Δ. σε δικά τους πετρώματα.

Η συσσωρευμένη γνώση που αποκτήσαμε από τα υπάρχοντα Υ.Ε.Δ. συγκρίνεται

με 250 χρόνια κλασσικών μεθόδων. Οι λειτουργία του Asse στην Γερμανία – το

πρώτο γενικό Υ.Ε.Δ. – ξεκίνησε το 1965.Το πρώτο Γενικό Υ.Ε.Δ. που

κατασκευάστηκε ειδικά για αυτό τον σκοπό ήταν στο Καναδά το 1978, ενώ το πρώτο

Ειδικό Υ.Ε.Δ κατασκευάστηκε στο μεταλλείο του Konrad στη Γερμανία το1980.

2.3.3 Μερικά Σημαντικά Υ.Ε.Δ.

Μερικά σημαντικά εργαστήρια είναι αυτά της Pinawa,στον Καναδά, του Aspö,

στη Σουηδία, του Grimsel, στη Ελβετία και του νέου εργαστηρίου στην περιοχή

Mizunami της Ιαπωνίας. Αυτά τα εργαστήρια έχουν συμβάλει σημαντικά στη

σύγχρονη αντίληψη της κίνησης των ρευστών σε θραυσιγενείς σχηματισμούς καθώς

και στον περιορισμό της διάδοσης διαλυμένων επικίνδυνων ουσιών .

Αυτές οι ανακαλύψεις συντελούν σημαντικά στην ουσιαστική κατανόηση των

παραγόντων που επηρεάζουν τα φαινόμενα μεταφοράς που πραγματοποιούνται, για

παράδειγμα, σε ένα υπόγειο αποθηκευτικό χώρο πυρηνικών αποβλήτων σε

μακροχρόνια κλίμακα. Μερικοί από αυτούς τους παράγοντες είναι ο ρόλος των

θερμικών και των μηχανικών φορτίων, καθώς και της επιρροής των χημικών και των

βιολογικών μεταβολών του περιβάλλοντος, στην ακεραιότητα ενός υπόγειου χώρου.

Σημαντικές παρατηρήσεις στο εργαστήριο της Pinawa στον Καναδά απέδειξαν

την εξάρτηση των φαινόμενων μεταφοράς σε σχέση με την μάζα, σε μέτρια

θραυσμένο πέτρωμα και την απροσδόκητα οριζόντια πίεση που υφίσταται τα

πετρώματα στο υπέδαφος. Αυτές οι ισχυρές πιέσεις είχαν επισημανθεί ως

ακανόνιστες ρωγματώσεις σε διάφορα τούνελ καθώς και ως επακόλουθο της χρονικά

εξαρτώμενης επιμήκυνσης της ζώνης εκσκαφής, πράγμα το οποίο διαφοροποιείτε με

τις μετρήσεις που προέκυψαν από αυτό το εργαστήριο .

Στο εργαστήριο του Grimsel στη Ελβετία πραγματοποιήθηκαν σημαντικές

παρατηρήσεις όσο αφορά την διαρροή φυσικού αερίου σε σύνθετες διαταραγμένες

ζώνες καθώς και την χαμηλή εξασθένηση κολλοειδών όταν μεταφερθούν σε

φυσικούς θραυσιγενείς σχηματισμούς. Η έρευνα επεκτάθηκε σε πειράματα που

αφορούσαν τον ρόλο των υπεραλκαλικών αναθυμιάσεων που όπως αποδείχθηκε ήταν

37

αποτέλεσμα της φθοράς των τσιμεντένιων ενισχύσεων που είχαν χρησιμοποιηθεί για

την μείωση της υδατοπερατότητας των πετρωμάτων.

Μία ευρεία γκάμα πειραμάτων σε φυσικούς σχηματισμούς και στη απόδοση

ενός πρότυπου αποθηκευτικού χώρου πραγματοποιήθηκε στο εργαστήριο του Aspö

στη Σουηδία. Τα πειράματα αφορούσαν την ακριβή εξέταση του τρόπου μεταφοράς

των διαλυμένων ουσιών και των κολλοειδών σε σύνθετα κατακερματισμένα, χημικά

ασταθή και βιολογικά ευαίσθητα περιβάλλοντα με στόχο την επέκταση του χρόνου

σταθερότητας μίας κατασκευής για την απόθεση αποβλήτων.

Πολλά διεθνή εργαστήρια εξετάζουν την συμπεριφορά των υλικών σε

σχηματισμούς με μεγάλη περιεκτικότητα σε υγρασία και αποδεικνύεται ότι είναι

πολύ διαφορετική από αυτή που έχουν στα γρανιτικά πετρώματα. Τα αργιλικά

πετρώματα έχουν μεγάλη σημασία σε πολλά από τα πιο σοβαρά προβλήματα της

μηχανικής πετρωμάτων τόσο στα υπόγεια έργα όσο και στη επιφάνεια, όπως στα

φαινόμενα κατολισθήσεων από την καθίζηση εδαφών. Πολλές από τις θεμελιώδεις

διαδικασίες της συμπεριφοράς των αργιλικών σχηματισμών δεν έχουν ακόμα

κατανοηθεί αρκετά. Εργαστήρια μέσα σε αργιλικούς σχηματισμούς έχουν

κατασκευαστεί στο Mol του Βελγίου καθώς και στο Mont Terri στη Ελβετία.

Το εργαστήριο του Mont Terri έχει φιλοξενήσει πειράματα που αφορούν τη

βελτίωση των μεθόδων εκσκαφής, την κίνηση των υπογείων υδάτων, τη

μικροβιολογία, τις πολυσύνθετες διαδικασίες (χημικές, θερμικές και μηχανικές)

καθώς και θέματα πολυφασικών ροών.

Τέλος ένα ακόμα πολύ σημαντικό Υ.Ε.Δ. είναι αυτό του Meuse/Haute-Marne

που κατασκευάζει η Γαλλική Υπηρεσία Διάθεσης Πυρηνικών Αποβλήτων

(ANDRA) στα ανατολικά του Παρισιού, μέσα σε μικρής διαπερατότητας

σχιστολιθικούς σχηματισμούς. Στη περιοχή αυτή θα πραγματοποιηθεί εκσκαφή η

οποία θα επιτρέψει την πραγματοποίηση πειραμάτων στο βάθος των 450 μέτρων

περίπου. Οι έρευνες για την επιλογή της περιοχής πραγματοποιήθηκαν από το 1994

έως το 1995 ενώ λεπτομερείς αναλύσεις του σχηματισμού ξεκίνησαν με επιφανειακές

γεωτρήσεις το 1999. Με τη χρήση δεδομένων από το εργαστήριο του Meuse/Haute-

Marne και του Mont Terri η Γαλλική κυβέρνηση σκοπεύει να έχει μία πλήρη

ανάλυση για το εύρος των εδαφών που είναι κατάλληλα για την απόθεση πυρηνικών

αποβλήτων μέχρι το τέλος του 2006.

Όπως αναφέρει και ο Jack-Pierre Piguet σε σχετικό έγγραφο της ARMA

(American Rock Mechanics Association) που συνεργάζεται με την ANDRA στην

38

κατασκευή του εργαστηρίου, πολλά επιστημονικά ερωτήματα ανακύπτουν σχετικά με

την διάδοση των επικίνδυνων αποβλήτων μετά την αποθήκευση τους. Η δυνατότητα

των σχιστολιθικών σχηματισμών να διατηρούν σε χαμηλά επίπεδα την διαπερατότητα

τους μετά την εκσκαφή είναι ένα από αυτά και πρέπει να μελετηθεί. Σκοπός είναι να

αναπτυχθούν οι τεχνικές εκείνες που θα μπορούν να βελτιώνουν της μηχανικές και

φυσικές ιδιότητες ενός υπόγειου χώρου, ώστε αυτός να είναι κατάλληλος για τις

χρήσεις που προορίζεται.

Σήμερα, στο πρόγραμμα του εργαστηρίου πραγματοποιούνται δοκιμές που

αφορούν τη διάδοση των σεισμικών κυμάτων πάνω σε δυσδιάστατα και τρισδιάστατα

μοντέλα, χαρτογράφηση του εδάφους με διατρήσεις, και αξιοποίηση αυτών για τον

επί τόπου υπολογισμό τάσεων και διαπερατότητας.

Επιπλέων διατρήσεις πραγματοποιήθηκαν το 2003 – 2004, για την μελέτη της

υδρολογίας πάνω και κάτω από το εργαστήριο καθώς και τον έλεγχο για τον φυσικό

κατακερματισμό του σχιστόλιθου.

Το Υ.Ε.Δ. του Meuse/Haute-Marne έχει ως στόχο να δώσει πολλά νέα δεδομένα

για την υδρογεωλογία της γύρω περιοχής και να μειώσει την αβεβαιότητα για την

διάδοση των μολυσματικών ουσιών στα υπόγεια ύδατα αυτής.[21]

Εικόνα 2.5 Το Υ.Ε.Δ. του Meuse/Haute-Marne

39

2.3.4 Υπόγεια Εργαστήρια Μεγάλου Βάθους ή DUSEL (Deep

Underground Science and Engineering Laboratory)

Τα DUSEL θεωρούνται τα Υ.Ε.Δ. με βάθος κατασκευής μεγαλύτερο του 1 χλμ.

Εάν εξαιρέσουμε κάποιες πυρηνικές διατάξεις που έχουν κατά καιρούς τοποθετηθεί

σε εγκαταλειμμένα μεταλλεία μεγάλου βάθους και τα πειράματα που έγιναν σχετικά

με αυτές, υπόγεια εργαστήρια μεγάλου βάθους (DUSEL) με την έννοια που αυτά

προσδιορίζουν δεν έχουν ακόμα κατασκευαστεί.

Τα Υ.Ε.Δ μεγάλου βάθους προσφέρουν την δυνατότητα εξερεύνησης ενός

μεγάλου εύρους επιστημονικών πεδίων που αφορούν τις υπόγειες διεργασίες από

την επιφάνεια μέχρι τα κατώτερα όρια του εξωτερικού φλοιού της γης.

Τα βασικά πεδία ερευνών που μπορεί να καλύψει ένα DUSEL περιλαμβάνουν μια

μεγάλη ποικιλία από πυρηνικές δοκιμές, μετρήσεις διαφόρων αστροφυσικών

φαινομένων, καταγραφή ιδιοτήτων πολλών ευαίσθητων υλικών, πολλαπλά πεδία της

επιστήμης του υπεδάφους -όπως οι γεωμηχανικές, υδρολογικές και γεωχημικές

διαδικασίες που λαμβάνουν χώρα σε μεγάλα βάθη, καθώς και την μελέτη της

εξελικτικής πορείας των βιολογικών οργανισμών κάτω από ακραίες συνθήκες πίεσης

και θερμοκρασίας.

Ένα μεγάλο συνέδριο πραγματοποιήθηκε κατά τη διάρκεια της 10η Συγκλήτου

της Διεθνούς Ομοσπονδίας Μηχανικών Πετρωμάτων, στο Γιοχάνεσμπουργκ στην

Νότιο Αφρική, στις 11 Σεπτεμβρίου του 2003 .Το συνέδριο οργανώθηκε από την

Αμερικάνικη Ένωση Μηχανικών Πετρωμάτων με σπόνσορα τον Διεθνή

Επιστημονικό Οργανισμό των Η.Π.Α.

Στόχος της συνεδρίασης ήταν να καθοριστεί ο ρόλος των Υπογείων Εργαστηρίων

Δοκιμών και να προσδιοριστούν οι δυνατότητες τους. Ιδιαίτερη έμφαση δόθηκε στην

κατασκευή ενός νέου Υ.Ε.Δ. σε μεγάλο βάθος με την ονομασία “EarthLab”. Το

συνέδριο περιελάβανε πλήρεις παρουσίαση των μέχρι τώρα δραστηριοτήτων των

Υ.Ε.Δ. παγκοσμίως από 39 ειδικούς στην υδρογεωλογία και γεωμηχανική από 14

χώρες.

Οι εγκαταστάσεις του Earthlab θα αποτελούνται τόσο από εξειδικευμένα

υπόγεια εργαστήρια πειραμάτων όσο και από διατάξεις που παρακολουθούν ενεργά

τις διαδικασίες που λαμβάνουν χώρα μέσα στο περιβάλλον πέτρωμα και συλλέγουν

40

πολύτιμες πληροφορίες.[22] Ένα πολύ χαρακτηριστικό μοντέλο Υ.Ε.Δ. μεγάλου

βάθους αποτελεί ο προσωρινός σχεδιασμός του Earthlab που δίνεται στην εικόνα 2.8.

Για την κατασκευή του μεγάλου αυτού έργου εκπονήθηκε διαγωνισμός με τίτλο

«Υπόγειο Ερευνητικό Κέντρο Μεγάλου Βάθους, κατασκευή και βασική σχεδίαση».Η

NSF (National Science Foundation) πρόσφατα -21 Ιουλίου 2005- επέλεξε 2 από τις

προτάσεις που κατατέθηκαν για τον διαγωνισμό αυτό και οι χώροι που θα

διεκδικήσουν την κατασκευή ενός τέτοιου εργαστηρίου είναι το μεταλλείο του

Homestake στην Νότια Ντακότα (εικ.2.6) και το μεταλλείο του Henderson στο

Κολοράντο.

Η χρησιμότητα αυτής της κατηγορίας εργαστηρίων αφορά πολλούς

επιστημονικούς κλάδους.

Οι φυσικοί χρειάζονται ένα Υπόγειο Εργαστήριο σε μεγάλο βάθος για να

μπορέσουν να λειτουργήσουν του υπερευαίσθητους ανιχνευτές χωρίς την παρουσία

των κοσμικών ακτινών που τους επηρεάζουν σε μεγάλο βαθμό. Οι αισθητήρες αυτοί

θα μπορέσουν να δώσουν απαντήσεις σε κρίσιμα ερωτήματα όπως την σύσταση της

Μαύρης Ύλης;

Οι γεωλόγοι, επίσης, έχουν ανάγκη την πρόσβαση σε μεγάλα βάθη με στόχο να

λύσουν πολλά ερωτήματα που αφορούν την αποσάθρωση των πετρωμάτων, τις

αλλαγές στην ροή των υδάτων, τις χημικές διαδικασίες που συντελούνται και πολλά

ακόμα φαινόμενα που συσχετίζονται με το βάθος.

Οι μηχανικοί μπορούν να έχουν σημαντικά οφέλη στην ανάπτυξη τεχνολογίας

που θα επιτρέπει ευκολότερη και ασφαλέστερη κατασκευή υπόγειων στοών και

θαλάμων, στην βελτίωση της τεχνολογία απόθεσης επικίνδυνων αποβλήτων και στην

δημιουργία μεθόδων για την αποθήκευση Διοξειδίου του Άνθρακα και άλλων αερίων

που προκαλούν το φαινόμενο του θερμοκηπίου.

Οι βιολόγοι επιζητούν την ανακάλυψη νέων, άγνωστων μέχρι τώρα μορφών ζωής,

οι οποίες μπορεί να υφίστανται σε τέτοια μεγάλα βάθη και οποίες είναι πολύ πιθανό

να δώσουν απαντήσεις σε θεμελιώδη ερωτήματα τις ύπαρξης και εξέλιξης του

ανθρωπίνου γένους.

Η σύγκλιση των επιστημονικών και μηχανικών ερωτημάτων έχουν φέρει κοντά

τους βιολόγους, μηχανικούς, γεωλόγους, μαθηματικούς και φυσικούς επιστήμονες

ώστε να μπορέσει να υλοποιηθεί ένα τέτοιο μεγάλο ερευνητικό κέντρο. [24]

41

Εικόνα 2.6 Πλάγια όψη του μεταλλείου του Homestake

42

Εικόνα 2.7 Earthlab Project [23]

43

2.4 Η ΣΗΜΑΣΙΑ ΤΩΝ Υ.Ε.Δ. ΣΗΜΕΡΑ

Η ακριβής γνώση των συνθηκών που επικρατούν στο υπέδαφος αποτελεί σήμερα

μία επιτακτική ανάγκη καθώς έχει άμεση αλληλεπίδραση με το περιβάλλον στην

επιφάνεια της γης. Τα Υ.Ε.Δ μπορούν να προσφέρουν πολύτιμες πληροφορίες σε δύο

βασικούς κλάδους που έχουν σχέση με τα υπόγεια έργα.

Ο πρώτος κλάδος αφορά στην καλύτερη και πιο ολοκληρωμένη γνώση στους

τομείς της γεωλογίας, της μηχανικής πετρωμάτων, της γεωφυσικής, της γεωχημείας,

της υδρογεωλογίας και της γεω-μικροβιολογίας. Η νέες πληροφορίες θα οδηγήσουν

σε πιο αποδοτικές μεθόδους εξόρυξης πετρωμάτων, στην ακριβέστερη κατανόηση

των παραγόντων της περιβαλλοντικής μόλυνσης, στην βελτίωση των δυνατοτήτων

κατασκευής υπόγειων έργων καθώς και στην πλήρη εκμετάλλευση των υπογείων

υδάτων κ.α.

Ο δεύτερος κλάδος αφορά στην εξέταση των συνθηκών που προσφέρει ένα

υπόγειο περιβάλλον για την λειτουργία ευαίσθητων αισθητήρων με στόχο την μελέτη

σπάνιων φαινόμενων που υφίστανται στο σύμπαν. Επίσης η απομόνωση από τα

περισσότερα είδη ακτινοβολιών, η ελεγχόμενη θερμοκρασία και υγρασία καθώς και

μια σειρά άλλων παραγόντων καθιστούν τα υπόγεια εργαστήρια ιδανικά για την

μελέτη, ρύθμιση, και καλύτερη αξιοποίηση ενός μεγάλου εύρους ηλεκτρονικών

διατάξεων και μηχανισμών.[27]

Οι παραδοσιακές γεωεπιστημονικές μέθοδοι βασίζονται κυρίως σε γεωτρήσεις

δειγματοληψίας και σε εργαστηριακές μετρήσεις πάνω σε δείγματα βράχων και

υγρών που έχω παρθεί από διαφορετικά στρωματογραφικά επίπεδα. Η

γεωεπιστημονική κοινότητα αναγνωρίζει τους περιορισμούς που προκύπτουν από τις

στρωματογραφικές μεθόδους όσο αφορά την ανάλυση της πολυμορφικότητας των

υπογείων σχηματισμών, γεγονότων, και διαδικασιών και υποστηρίζει την χρήση

υπογείων σηράγγων ώστε να είναι δυνατή η άμεση επαφή με βαθύτερους

γεωλογικούς σχηματισμούς για παρατήρηση, χαρακτηρισμό, και δοκιμές.

Το βασικό χαρακτηριστικό ενός Υπόγειου Εργαστηρίου Δοκίμων είναι η

δυνατότητα παρατήρησης της πολυσύνθετης συμπεριφοράς ενός γεωλογικού

σχηματισμού σε μεγάλη κλίμακα και σε χρονικά διαστήματα άμεσα συγκρίσιμα

με αυτά των υπόγειων κατασκευών.

44

Ένα κρίσιμο στοιχείο που είναι απαραίτητο στην επιστήμη της μηχανικής

πετρωμάτων είναι η ικανότητα προσδιορισμού της αντοχής ενός πετρώματος σε μία

ευρεία κλίμακα και σε χρόνους από μερικές δεκάδες έως χιλιάδες χρόνια. Η κλασσική

μέθοδος των δοκιμίων που ακολουθείτε σήμερα αποτελεί αφενός μία ευκολότερη και

οικονομικότερη λύση αλλά δεν μπορεί να δώσει αποτελέσματα για την γενική

συμπεριφορά της βραχομάζας με τέτοια ακρίβεια και σε τέτοιο βάθος χρόνου ώστε να

καλύπτει τις σύγχρονες και πιο πολύπλοκες ανάγκες των υπογείων κατασκευών.

Τέτοιου τύπου ιδιότητες δεν είναι ακόμα επαρκώς τεκμηριωμένες, παρά τα 40

χρόνια γεω-μηχανικών δοκιμών, και η λύση τέτοιων προβλημάτων έρχεται ξανά στο

προσκήνιο λόγω της συνεχούς αυξανόμενης ανάγκης για χρήση του υπόγειου χώρου.

Ορισμένα ζητήματα που μπορούν να μελετηθούν μέσα σε ένα Υ.Ε.Δ. αφορούν

γεω-υδρολογικές διαδικασίες όπως η ροή υδάτων και απομάκρυνση τους από τα

υπόγεια έργα, τα πολυφασικά φαινόμενα μεταφοράς καθώς και οι διάφορες

αλληλεπιδραστικές διαδικασίες που πραγματοποιούνται υπόγεια.

Οι γεωχημικές μελέτες που μπορούν να λάβουν χώρα είναι εξίσου σημαντικές,

ειδικά αυτές που αφορούν τη γέννηση των ορυκτών πρώτων υλών και την

τροποποίηση τους, τη σύσταση τον υπογείων υδάτων, τη διανομή των παλαιολιθικών

αποτυπωμάτων, τις τεχνικές χρονοθέτησης δειγμάτων καθώς και τις μετρήσεις

ραδιενεργών ισοτόπων.

Ακόμα τα Υπόγεια Εργαστήρια Δοκιμών μπορούν να αξιοποιηθούν από το κλάδο

των γεωτεχνικών μηχανικών με τη πραγματοποίηση μετρήσεων αντοχής των

πετρωμάτων κερματισμένων σχηματισμών, in-situ δοκιμές πίεσης, καθώς και

ανάλυση της συμπεριφοράς των ρωγματώσεων και του μηχανισμού διασποράς τους.

Τέλος οι γεωφυσικές επιστήμες μπορούν να επωφεληθούν στους τομείς της

χαρτογράφησης εδαφών, των αστοχιών και του ελέγχου των κατακρημνίσεων καθώς

και στη μακροχρόνια έρευνα βραχωδών σχηματισμών.

Τα Υ.Ε.Δ. προσφέρουν την δυνατότητα έρευνας σε μία ευρεία γκάμα σύγχρονων

θεμάτων που αφορούν τους μηχανικούς και γενικότερα την επιστημονική κοινότητα,

συμπεριλαμβανομένων και μερικών που απασχολούν σε μεγάλο βαθμό την

Ευρωπαϊκή κοινότητα, όπως η αποθήκευση CO2 υπόγεια.

Η βελτιστοποίηση των τεχνικών εξόρυξης ειδικά σε μεγάλα βάθη απασχολεί

πολύ την Νότιο Αφρική , όπου πάνω από 10 εκατομμύρια δολάρια έχουν δαπανηθεί,

μέσα σε 4 χρόνια, για την εξέταση προβλημάτων σε μεγάλα βάθη, καθώς και τον

Καναδά όπου ένα νέο ερευνητικό πρόγραμμα εγκαινιάστηκε πρόσφατα. Στις δύο

45

αυτές περιπτώσεις ένα 15% μόλις αφορά την γεωμηχανική ενώ η έρευνα για την

ασφάλεια και υγιεινή των εργαζομένων, τον αερισμό, και την αυτοματοποίηση αφορά

το υπόλοιπο 85%. Οι εξελίξεις αυτές προωθούνται σε μεγάλο βαθμό από τις ανάγκες

της βιομηχανίας, καθώς τα μεταλλεία εκτίνονται σε όλο και μεγαλύτερα βάθη, και

δημιουργούν το ενδεχόμενο συνεργασίας κυβερνήσεων – βιομηχανίας στην

κατασκευή Υ.Ε.Δ.[19]

Η ύπαρξη ενός τέτοιου εργαστηρίου σε μία χώρα επιτρέπει την εκτενή έρευνα

πάνω στις τεχνικές εξόρυξης, κάτι το οποίο δεν είναι εφικτό σε ένα ενεργό μεταλλείο

λόγω του απαιτητικού προγραμματισμού παραγωγής.

Ένας ολοκληρωμένος χώρος μελέτης των γεωλογικών φαινομένων ίσως

χρειαστεί πολυεπίπεδη και δενδροειδή ανάπτυξη αρκετών δεκάδων ή ακόμα και

εκατοντάδων μέτρων. Τα πειράματα μπορούν να κρατήσουν ακόμα και δεκάδες

χρόνια όταν αφορούν για μέτρηση αργών διαδικασιών όπως η μεταφορά θερμότητας.

Το μεγαλύτερο πείραμα μεταφοράς θερμότητας πραγματοποιείται στο Yucca

Mountain των Ηνωμένων πολιτειών Αμερικής, σε μία μόνο κατεύθυνση, και

χρειάζεται για την ολοκλήρωση του 8 χρόνια,4 χρόνια παροχής θερμότητας και 4

χρόνια ψύξης. Εάν το ίδιο πείραμα πραγματοποιούταν με αμφίδρομη μεταφορά

θερμότητας θα απαιτούσε δεκάδες χρόνια διαδοχικής θέρμανσης και ψύξης. [28]

Πολλές πρόσφατες ανακαλύψεις στις γεω-επιστήμες σχετίζονται με μελέτες

διάθεσης πυρηνικών αποβλήτων σε κατακερματισμένους τοφικούς σχηματισμούς

στο Yucca Mountain, στη Νεβάδα, και σε αλατώδεις στρώματα στη περιοχή

Carlsbad,στο Νέο Μεξικό. Μερικές τέτοιες μελέτες αφορούν την υδατοπερατότητα

των πετρωμάτων σε σήραγγες, γεωχημικά και ισοτοπικά αποτυπώματα ανενεργών

καναλιών ροής, ρωγματώσεις και παραμορφώσεις βράχων υπό διάφορες συνθήκες

πίεσης, γεωφυσική χαρτογράφηση τις κίνησης των ρευστών και της αλλαγής της

δομής των υπόγειων σχηματισμών, καθώς θερμικές δοκιμές για την αποτίμηση των

διαδραστικών διαδικασιών που λαμβάνουν χώρα στο υπέδαφος.

Έχουν κατασκευαστεί πολλά αριθμητικά μοντέλα που αναπαριστούν με επιτυχία

τα πεδία ροής και μεταφοράς σε διαφορετικά επίπεδα και έρχονται σε αντίθεση με

αυτά που προκύπτουν από τα δεδομένα που λαμβάνουμε από γεωτρήσεις και άλλες

βασισμένες στην επιφάνεια δοκιμές.

Τα Υπόγεια Εργαστήρια Δοκιμών μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την

χαρτογράφηση των υπογείων πολυφασικών ροών και διαδραστικών χημικής φύσεως

διαδικασιών, να βοηθήσουν στο χαρακτηρισμό των φυσικών και των χημικών

46

ιδιοτήτων των χαμηλής αντοχής και κερματισμένων πετρωμάτων, και να

ανακαλύψουν νέα μοντέλα προσομοίωσης μέσα από μακροχρόνια και πολυσκελή

πειράματα. Οι γεωλογικές μελέτες άλλωστε εξαρτώνται άμεσα από τα

χαρακτηριστικά και τη μορφολογία του κάθε πετρώματος.

Υπάρχει μία επιτακτική ανάγκη να συνεχίσουμε τα πειράματα που αφορούν τη

κατασκευή υπογείων έργων και να επεκτείνουμε το αντικείμενο των πειραμάτων σε

βάθος χρόνου πολύ μεγαλύτερο από αυτό που είναι διαθέσιμο μέχρι την αξιοποίηση

του εκάστοτε υπογείου έργου. Η επόμενη γενιά υπογείων δοκιμών, η ανάγκη για

συστηματοποιημένη εκτίμηση των διαδικασιών που απαντώνται σε διαφορετικά

επίπεδα καθώς και ανάπτυξη προηγμένης τεχνολογίας για μακροχρόνια

παρακολούθηση απομακρυσμένων περιοχών του υπεδάφους είναι μερικά από τα

υποψήφια αντικείμενα προς μελέτη στα υπόγεια εργαστήρια του μέλλοντος.

Τέτοια εργαστήρια θα μπορούσαν να θεωρηθούν ένα ισχυρό εργαλείο με το όποιο

θα μπορούσε ο κλάδος των μεταλλειολόγων να βοηθήσει και να συμμετέχει ενεργά

στη προσπάθεια των υπόλοιπων φυσικών επιστημών για μία λεπτομερής κατανόηση

των φυσικών χαρακτηριστικών του υπεδάφους και των περιβαλλοντικών συνθηκών.

Όπως και στις υπόλοιπες φυσικές επιστήμες, νέες ανακαλύψεις και νέες

γεωεπιστημονικές μέθοδοι μπορούν να προκύψουν από αναλύσεις μεγάλων βάσεων

δεδομένων και από μετρήσεις που έχουν παρθεί για μεγάλα χρονικά διαστήματα. Για

όλα αυτά δεν υπάρχει κάποια εναλλακτική λύση πέρα από την κατασκευή in-situ

προγραμμάτων λήψης μετρήσεων και παρατηρήσεων.

Τέλος η κατασκευή μεγάλης έκτασης υπόγειων χώρων σε μεγάλο βάθος

παρουσιάζει πολλές προκλήσεις αλλά και πολλά προβλήματα. Πολλές καινοτομίες θα

πρέπει να αξιοποιηθούν ώστε να η κατασκευή αυτή να είναι και οικονομικά εφικτή

αλλά και επαρκώς ασφαλής. Άλλες επείγουσες ανάγκες στην μεταλλουργία , στη

άντληση πετρελαίου και στη ταφή απορριμμάτων απαιτούν την ανακάλυψη πιο

αποδοτικών τρόπων εκσκαφής. Όλες αυτές οι προσπάθειες οι οποίες έχουν πολύ

σημαντικά οφέλη στην ανταγωνιστικότητα των βιομηχανιών πρώτων υλών αλλά και

απόθεσης απορριμμάτων ενισχύουν την σημαντική συμβολή των Υπόγειων

Εργαστηρίων Δοκιμών.[19]

47

2.5 ΕΠΙΜΕΡΟΥΣ ΔΥΝΑΤΟΤΗΤΕΣ ΣΥΝΕΡΓΑΣΙΑΣ

Πολλαπλές είναι και οι επιμέρους δυνατότητες συνεργασίας των Υ.Ε.Δ. με άλλα

εργαστήρια, επιστημονικούς και βιομηχανικούς χώρους στους παρακάτω τομείς: • Μέθοδοι χαρακτηρισμού

Παρόλο που οι γεωλογικοί, υδρολογικοί, περιβαλλοντικοί, κοινωνικοί και

οικονομικοί παράγοντες μπορεί να διαφέρουν ανάλογα με την χώρα και την

τοποθεσία, οι βασικές αρχές και οι μεθοδολογίες για την κατασκευή ενός Υ.Ε.Δ

έχουν πολλά κοινά στοιχεία.

• Ανάπτυξη της τεχνολογίας

Συχνό είναι το φαινόμενο πραγματοποίησης δοκιμών για λόγους επίδειξης. Τα

πειράματα αυτά έχουν σαν στόχο να αποδείξουν την επιτευξιμότητα κάποιων

μεθόδων, συχνά σε κλίμακα 1:1, που αφορούν την εκσκαφή, κατασκευή και

λειτουργία των υπόγειων κατασκευών κάτω από πραγματικές συνθήκες . Οι

ομοιότητες που εμφανίζονται στα διάφορα υπόγεια έργα θα συντελέσουν στην

υλοποίηση συνεργασιών στον κατασκευαστικό κλάδο. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα

την συνολική μείωση του κόστους πραγματοποίησης των ερευνών. Οι διεθνής

συνεργασία και ο διαμοιρασμός των ερευνών βοηθούν σημαντικά στην μείωση

του κόστους για την ανάπτυξη τεχνολογιών που αφορούν την έρευνα, ανάλυση

κόστους, σχεδιασμό, κατασκευή και λειτουργία των Υ.Ε.Δ

• Δοκιμές και κατασκευή σημείων αναφοράς

Η ανάλυση των δεδομένων και η κατασκευή σημείων αναφοράς από τα στοιχεία

που προκύπτουν από τα Υ.Ε.Δ. μπορούν να συνεισφέρουν στην κατανόηση της

συμπεριφοράς όχι μόνο των αντίστοιχων σχηματισμών αλλά και γενικότερα όλων

των γεωλογικών δομών.

• Τεχνικές υπόγειας ανάπτυξης

Οι γνώσεις και η εμπειρία που αποκομίζεται από την κατασκευή και λειτουργία

των Υ.Ε.Δ. αποτελεί ένα πλεονέκτημα για τις χώρες που σχεδιάζουν την

κατασκευή ενός δικούς τους Υπόγειου Εργαστηρίου.

48

• Ευρύτητα γνώσης

Οι ευρύτητα της γνώσης που αποκομίζουμε από τα είδη υπάρχοντα Υ.Ε.Δ. μπορεί

να αξιοποιηθεί και σε προγράμματα που αφορούν άλλους εδαφικούς

σχηματισμούς, διαφορετικούς από αυτούς οι οποίοι φιλοξενούν το εργαστήριο.

• Ενδιαφέρον για την επιστήμη της Κοινωνιολογίας

Τα Υ.Ε.Δ μπορούν να αποτελέσουν ένα ισχυρό μέσο για την απόκτηση της

εμπιστοσύνης του κόσμου στην κατασκευή υπόγειων έργων και στην παρουσία

υπόγειων χώρων διάθεσης πυρηνικών αποβλήτων

2.6 ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΕΣ ΔΥΝΑΤΟΤΗΤΕΣ Υ.Ε.Δ.

Τέσσερα μεγάλα επιστημονικά πεδία που απαιτούν την ύπαρξη Υπόγειων

Εργαστηρίων Δοκιμών αναφέρονται παρακάτω:

2.6.1 Φυσική και αστροφυσική

Στους τομείς της φυσικής και της αστροφυσικής μπορούν να προκύψουν πολύ

σημαντικές ανακαλύψεις μέσα από πειράματα σχετικά με την ύλη από την οποία

αποτελείται το σύμπαν και τις ιδιότητες των νετρινίων. Τέτοια πειράματα είναι ο

προσδιορισμός της εκπομπής νετρινίων από τον ήλιο, η μοντελοποίηση του

εσωτερικού της γης μέσα από την μέτρηση της ακτινοβολίας της σε νετρίνια,

μετρήσεις που αφορούν αρχαίους αλλά και πρόσφατους αστέρες supernova για την

διατύπωση των νόμων που διέπουν την κατασκευή αστέρων και την κατανόηση του

τρόπου με τον οποίο οι αστέρες καταρρέουν από την ίδια τους την βαρύτητα κ.α.

Ένα μικρός επιταχυντής σωματιδίων μέσα σε ένα Υ.Ε.Δ. ή ένα Double Beta

Decay (εικ.2.8) δίνει πολλές δυνατότητες στην μελέτη αστροφυσικών φαινομένων.

Εφικτή είναι επίσης η κατασκευή πρότυπων διατάξεων με τις οποίες μπορεί να γίνει

μέτρηση εκπομπής της ακτινοβολίας από μεγάλη ποικιλία πηγών.

49

Εικόνα 2.8 Σκίτσο Double Beta Decay

2.6.2 Μοριακή, εξελικτική βιολογία και γεω-μικροβιολογία

Οι μικροοργανισμοί που αναπτύσσονται και κατοικούν κάτω από την επιφάνεια

της γης ίσως αποτελούν την πιο συχνή μορφή ζωής που μπορούμε να συναρτήσουμε

στο σύμπαν. Πειράματα που μπορούν να πραγματοποιηθούν σε υπόγειους χώρους θα

μπορέσουν να προσδιορίσουν πώς αυτοί οι μικροοργανισμοί επηρεάζουν τους

βραχώδεις σχηματισμούς ώστε να επιβιώσουν, πώς καταφέρνουν να μετακινούνται σε

μεγάλες αποστάσεις μέσα σε συμπαγή πετρώματα και πώς έχουν την ικανότητα να

αναπτύσσονται και να προσαρμόζονται σε ένα περιβάλλον με εξαιρετικά αργά

μεταβαλλόμενες συνθήκες.

Επειδή οι βιοχημικές διεργασίες που λαμβάνουν χώρα υπόγεια είναι σταθερές εδώ

και χιλιάδες χρόνια, το κλειδί για την κατανόηση της δημιουργίας της ζωής ίσως

βρίσκεται στο γενετικό υλικό των οργανισμών που βρίσκονται στα υπόγεια αυτά

οικοσυστήματα. Οι αλληλεπιδράσεις των μικροοργανισμών αυτών με το γεωλογικό

περιβάλλον έχουν πολλές πρακτικές εφαρμογές, συμπεριλαμβανομένων της

κατακράτησης του διοξειδίου του άνθρακα, της αποθήκευσης πυρηνικών αποβλήτων

και τοξικών ουσιών.

50

Εικόνα 2.9 Βακτήρια σε βάθος 2.5 χλμ

2.6.3 Γεω-επιστήμες

Η κατανόηση των μηχανικών, θερμικών, υδρολογικών, χημικών και βιολογικών

φαινομένων που λαμβάνουν χώρα κάτω από την επιφάνεια της γης, καθώς και οι

μεταξύ τους αλληλεπιδράσεις, αποτελούν το κλειδί για την κατανόηση της εξέλιξης

του πλανήτη και του τρόπου με τον οποίο μπορούμε να ζήσουμε σε ένα οικολογικά

ισορροπημένο περιβάλλον.

Οι δυνάμεις που παράγονται από την κίνηση των τεκτονικών πλακών, την

θερμότητα του πλανήτη και την βαρύτητα μεταφέρονται τόσο μέσω των στερεών

τμημάτων του εσωτερικού της γης όσο και μέσω των ρευστών τμημάτων που

βρίσκονται ανάμεσα σε αυτά. Οι δυνάμεις αυτές κατανέμονται μη κανονικά λόγω της

ετερογένειας των σχηματισμών. Αλλαγές στην κατανομή αυτή είναι πιθανόν να

αποτελούν την βάση για τις σεισμικές διαταραχές.

Τα υγρά που διαδίδονται μέσω των ρωγματώσεων στους βραχώδεις

σχηματισμούς και οι διεργασίες διάλυσης και ιζηματοποίησης που λαμβάνουν χώρα

μπορούν να προκαλέσουν τον σχηματισμό μεταλλευμάτων ή να διαδώσουν

μολυσματικές ουσίες στον υδροφόρο ορίζοντα.

Η αδυναμία των μέχρι τώρα δοκιμών να επαληθεύσουν τα αριθμητικά μοντέλα

έχει σαν αποτέλεσμα μεγάλες αποκλείσεις στην πρόβλεψη των συνθηκών που

επικρατούν σε ένα υπόγειο περιβάλλον όπως σε μία αποθήκη πυρηνικών αποβλήτων

51

σε βάθος χρόνου. Η ανάπτυξη και η ευρεία κατασκευή Υπογείων Εργαστηρίων

Δοκιμών θα αποτελέσει ένα μεγάλο άλμα για τις επιστήμες της γης και τους

μηχανικούς στους τομείς της έρευνας, ανάπτυξης και διάδοσης πληροφοριών.

Ανεξάρτητα από την τοποθεσία, η πρόσβαση σε ένα τρισδιάστατο περιβάλλον

έρευνας στο εσωτερικό της γης προσφέρει σημαντικές δυνατότητες μελέτης των

γεωλογικών και τεκτονικών φαινομένων. Ένα Υ.Ε.Δ αποτελεί ένα

αλληλεπιδραστικό γεωλογικό πείραμα, παρόμοιο με ένα ενεργό μεταλλείο, μόνο

που αφορά πολύ συγκεκριμένες έρευνες και παρατηρήσεις.

2.6.4 Μηχανική πετρωμάτων

Η μηχανική πετρωμάτων είναι μία επιστήμη η οποία αναπτύχθηκε κυρίως, λόγω

των απαιτήσεων της βιομηχανίας μεταλλευμάτων στην εξόρυξη των πετρωμάτων.

Σήμερα βρίσκει εφαρμογή σε πολλές άλλες περιπτώσεις π.χ. υπόγεια δίκτυα

διοχέτευσης αποβλήτων, αποθήκευση επικίνδυνων αποβλήτων, κατακράτηση του

διοξειδίου του άνθρακα, γεωθερμική ενέργεια κ.α.

Η σταθερότητα ενός υπόγειου έργου εξαρτάται το ρυθμό εκφύλισης της αντοχής

της βραχομάζας καθώς αυτή εκτίθεται στο διαβρωτικό περιβάλλον της εκσκαφής. Η

επίδραση των μηχανισμών που λαμβάνουν χώρα σε μεγάλη κλίμακα, όπως η κίνηση

των υπογείων υδάτων, στην παραμόρφωση και στην αντοχή της βραχομάζας είναι

ένα πολύ βασικό ερώτημα που δεν έχει ακόμα απαντηθεί. Η έλλειψη έρευνας πάνω

σε αυτό το βασικό θέμα έχει σαν αποτέλεσμα οι σημερινές εκσκαφές να βασίζονται

κατά βάση σε εμπειρικά δεδομένα που προκαλούν αβεβαιότητα για την

σταθερότητα της κατασκευής σε βάθος χρόνου. Η μακροχρόνια λειτουργία ενός

Υ.Ε.Δ. και η δυνατότητα κατασκευής νέων χώρων ως επέκταση της αρχικής

κατασκευής προσφέρουν την δυνατότητα εκτεταμένης έρευνας γύρω από το κρίσιμο

αυτό αντικείμενο.

Οι γεωφυσικές τεχνικές που υπάρχουν σήμερα επιτρέπουν σε ένα Υ.Ε.Δ. την

απευθείας παρατήρηση και μελέτη της παραμόρφωσης των βραχωδών σχηματισμών

καθώς και την κίνηση των υδάτων ανάμεσα σε κατακερματισμένες περιοχές της

βραχομάζας. Ανάλογα με το πέτρωμα που το φιλοξενεί και την μορφή του, ένα

Υ.Ε.Δ. μπορεί να φιλοξενήσει διατάξεις που παρατηρούν ακόμα και τις ποιο μικρές

σεισμικές δονήσεις ή ακόμα και ηλεκτρομαγνητικές διατάξεις με τεράστιες

52

δυνατότητες ελέγχου των σημάτων στο εσωτερικό της γης. Οι μελέτες της

αλληλεπίδρασης των ρεολογικών ιδιοτήτων διαφορετικών γεωλογικών σχηματισμών

καθώς και της κατανομής των τεκτονικών δυνάμεων σε ένα υπόγειο περιβάλλον

μπορούν να προσφέρουν πολύ σημαντικά δεδομένα στην προσπάθεια μίας

λεπτομερούς κατανόησης των φαινομένων που λαμβάνουν χώρα σε ένα υπόγειο

περιβάλλον[25]

2.6.5 Εύρος δυνατοτήτων και απαιτήσεις των Υ.Ε.Δ. [26]

Στους παρακάτω πίνακες δίνονται τα πεδία έρευνας των Υ.Ε.Δ., μαζί με τον

αντίστοιχο εξοπλισμό, τον τύπο εργαστηρίου που απαιτείται και τις προοπτικές

ανάπτυξης του σε ερευνητικό επίπεδο:

53

Πίνακας 2.4 Πυρηνική Φυσική και Αστροφυσική

Πεδίο Έρευνας Εξοπλισμός Μορφή Εργαστηρίου Εύρος Δυνατοτήτων Σύσταση Νετρονίων

Λεπτομερής κατασκευή του μοντέλου του ηλιακού συστήματος.

Supernova και

Big Bang

Σταθερότητα Πρωτονίων

Σύσταση σκοτεινής ύλης και αλληλεπίδραση με την ύλη

Ρόλος σκοτεινής ύλης στην δημιουργία του σύμπαντος;

Προέλευση των δομών που αποτελούν το σύμπαν σήμερα

Δυνατότητα παρατήρησης p-p νετρίνο

Ανιχνευτές υψηλής ευαισθησίας με δυνατότητες διαχωρισμού νετρίνο και αντι – νετρίνο και έρευνας της σκοτεινής ύλης

Βάθος 1300– 1700 m Ρόλος των νετρινίων στην πυρηνική φυσική και αστροφυσική

Αρκετά μεγάλος χώρος για πραγματοποίηση δοκιμών

Χαμηλά επίπεδα ακτινοβολίας

Δυνατότητα αποθήκευσης και εύκολου διαχειρισμού των επικίνδυνων υλικών

Προστασία για διαρροές

54

Πίνακας 2.5 Γεωλογία

Πεδίο Έρευνας Εξοπλισμός Μορφή Εργαστηρίου Εύρος Δυνατοτήτων

Κίνηση υγρών και αερίων μαζών στο υπέδαφος

Δυνατότητα πραγματοποίησης γεωτρήσεων σε όλες τις διαστάσεις του πετρώματος

Έρευνα σε κάθε βάθος Κατασκευή νέων μοντέλων για τον έλεγχο του περιβάλλοντος και της μόλυνσης

Όσο το δυνατόν πιο μεγάλες αδιατάραχτες περιοχές

Ανάπτυξη μεθόδων πλήρους καταγραφής της υδρογεωλογίας μιας περιοχής με διαθέσιμα μόνο δεδομένα από την επιφάνεια και από γεωτρήσεις

Πλήρης κατανόηση του τρόπου διάδοσης των σεισμικών κυμάτων από σεισμούς και άλλα γεγονότα όπως πυρηνικές εκρήξεις

Βελτίωση των μεθόδων αποθήκευσης πυρηνικών αποβλήτων υπόγεια

Δυνατότητα πραγματοποίησης δοκιμών κατά τη διάρκεια της εξόρυξης

Συστήματα in-situ καταγραφής ιδιοτήτων

Αισθητήρες για σεισμικά κύματα, μαγνητική ακτινοβολία, τάσεις και πιέσεις, pH, και άλλα γεωφυσικά και γεωχημικά χαρακτηριστικά

Δυνατότητα πρόσβασης σε όσο το δυνατόν πιο πολυμορφικό περιβάλλον

Σχέσεις μεταξύ πίεσης και παραμόρφωσης σε πραγματικές συνθήκες;

Δυνατότητα θέρμανσης και ψύξης της βραχομάζας

Χημικές αντιδράσεις που λαμβάνουν χώρα στα διάφορα είδη σχηματισμών

Επιπτώσεις θέρμανσης και ψύξης μίας βραχομάζας

Νέες μέθοδοι εξόρυξης και κατασκευής υπογείων έργων

55

Πίνακας 2.6 Γεωμικροβιολογία

Πεδίο Έρευνας Εξοπλισμός Μορφή Εργαστηρίου Εύρος Δυνατοτήτων

Τρόπος επιβίωσης μικροοργανισμών στις αντίξοες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας που επικρατούν υπόγεια

Επίπεδα κινητικότητας του υπόγειου οικοσυστήματος

Δυνατότητα πραγματοποίησης γεωτρήσεων και δειγματοληψίας χωρίς την καταστροφή ή την μόλυνση των μικροοργανισμών που υπάρχουν στο πέτρωμα

Διαφορές μικροβίων που ζουν σε μεγάλα βάθη από αυτά που βρίσκονται σε μικρότερα ή στην επιφάνεια

Δυνατότητα μετρήσεων πίεσης, φυσικών και χημικών μεγεθών σε κάθε περιοχή

Έρευνα σε κάθε βάθος

Δυνατότητα πρόσβασης σε όσο πιο δυνατόν πολυμορφικό περιβάλλον

Όσο το δυνατόν πιο μεγάλες αδιατάραχτες περιοχές

Σύστημα ελέγχου περιβαλλοντολογικών συνθηκών

Χημικό και βιολογικό εργαστήριο

Ανακάλυψη των συνθηκών ζωής σε ακραίες συνθήκες, όπως σε μεγάλα βάθη κάτω από τον βυθό της θάλασσας και στο σύμπαν

Πιθανή ανακάλυψη πρωτόγονων μορφών ζωής

Διατύπωση της σχέσης μεταξύ μικροβίων και περιβάλλοντος

Πίνακας 2.7 Ορυκτολογία

Πεδίο Έρευνας Εξοπλισμός Μορφή Εργαστηρίου Εύρος Δυνατοτήτων Κατανόηση της δημιουργίας των μετάλλων από την υπόγεια κίνηση των ρευστών

Βελτίωση των μεθόδων εντοπισμού κοιτασμάτων από γεωφυσικά, γεωχημικά και άλλες μετρήσεις

Κατανόηση των επιπτώσεων της εξόρυξης των μεταλλευμάτων

Δυνατότητα πραγματοποίησης γεωτρήσεων σε όλες τις διαστάσεις του πετρώματος

Αισθητήρες για σεισμικά κύματα, μαγνητική ακτινοβολία, τάσεις και πιέσεις, pH, και άλλα γεωφυσικά και γεωχημικά χαρακτηριστικά

Έρευνα σε κάθε βάθος

Όσο το δυνατόν πιο μεγάλες αδιατάραχτες περιοχές

Δυνατότητα πρόσβασης σε όσο πιο δυνατόν πολυμορφικό περιβάλλον

Δυνατότητες εκτενούς χαρακτηρισμού των γεωλογικών, γεωφυσικών και γεωχημικών χαρακτηριστικών όλων των πετρωμάτων

Βελτίωση των μεθόδων εντοπισμού κοιτασμάτων από γεωφυσικά, γεωχημικά και άλλες μετρήσεις

Κατανόηση των επιπτώσεων της εξόρυξης των

56

Πίνακας 2.8 Μηχανική Πετρωμάτων

Πεδίο Έρευνας Εξοπλισμός Μορφή Εργαστηρίου Εύρος Δυνατοτήτων Καταγραφή των επιπέδων πίεσης και της παραμόρφωσης που υπόκεινται σε μεγάλους όγκους βραχομάζας

Συσχετισμός μετρήσεων πίεσης και παραμόρφωσης in-situ αισθητήρων και δεδομένων από GPS

Βελτίωση των μεθόδων κατασκευής υπογείων έργων και στήριξης αυτών

Δυνατότητα πραγματοποίησης γεωτρήσεων σε όλες τις διαστάσεις του πετρώματος

Αισθητήρες για σεισμικά κύματα, μαγνητική ακτινοβολία, τάσεις και πιέσεις, pH, και άλλα γεωφυσικά και γεωχημικά χαρακτηριστικά

Δυνατότητα πρόσβασης σε όσο πιο δυνατόν πολυμορφικό περιβάλλον

Όσο το δυνατόν πιο μεγάλες αδιατάραχτες περιοχές

Έρευνα σε κάθε βάθος

Δυνατότητες εκτενούς χαρακτηρισμού των γεωλογικών, γεωφυσικών και γεωχημικών χαρακτηριστικών όλων των πετρωμάτων

Νέες μη καταστρεπτικές μέθοδοι για την επιλογή χώρων που μπορούν να φιλοξενήσουν υπόγειες κατασκευές

Βελτίωση των μεθόδων κατασκευής υπογείων έργων και στήριξης αυτών

Πίνακας 2.9 Επιστήμη Υλικών

Πεδίο Έρευνας Εξοπλισμός Μορφή Εργαστηρίου Εύρος Δυνατοτήτων Επιρροή ραδιοκυμάτων στην λειτουργία των ημιαγωγών στις ηλεκτρονικές διατάξεις

Κατασκευή ultraradiopure υλικών σε μεγάλα βάθη

Αισθητήρες μέτρησης χαμηλής ενέργειας γερμάνιου

Εξειδικευμένα συστήματα μετρήσεων και ελέγχου

Βάθος 600 – 1000 m

Αποστειρωμένο περιβάλλον

Εξοπλισμός ανάπτυξης κρυστάλλων, απόσταξη και άλλες διαδικασίες καθαρισμού

Κατασκευή νέων υπερευαίσθητων αισθητήρων για ιατρικούς σκοπούς κ.α.

Κατασκευή νέων ultraradiopure ημιαγωγών και υλικών.

57

Πίνακας 2.10 Παραγωγή Ενέργειας από Υδροηλεκτρικές εγκαταστάσεις

Πεδίο Έρευνας Εξοπλισμός Μορφή Εργαστηρίου Εύρος Δυνατοτήτων Δυνατότητες υδροηλεκτρικών γεννητριών

Λειτουργικό και διατάξεις ελέγχου της διαδικασίας

Μεγάλες εκτάσεις Αύξηση των δυνατοτήτων αξιοποίησης των νέων μορφών ενέργειας

Ειδική στοά για τον αγωγό μεταφοράς του νερού

Εφικτότητα μεταφοράς της υδροηλεκτρικής ενέργειας με τουρμπίνες και αντλίες στην επιφάνεια

Αντλίες και τουρμπίνες

Μείωση της εξάρτησης από μεγάλες τουρμπίνες για την παραγωγή ενέργειας

Εφικτότητα αποθήκευσης υδροηλεκτρικής ενέργειας υπόγεια

58

2.7. ΤΑΣΕΙΣ ΔΙΕΘΝΟΥΣ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΗΣ ΚΟΙΝΟΤΗΤΑΣ

Τα τελευταία χρόνια αρκετές κινήσεις έχουν πραγματοποιηθεί για την διάδοση

και την εκμετάλλευση των Υπόγειων Εργαστηρίων Δοκιμών. Πολλές

πανεπιστημιακές κοινότητες, τεχνολογικά ινστιτούτα καθώς και διάφοροι

βιομηχανικοί κλάδοι έχουν δείξει ενδιαφέρον για την συμμετοχή τους σε τέτοιου

είδους συνεργασίες.

Τα πιο πρόσφατα συνέδρια της επιστημονικής κοινότητας (Workshops), με την

μεγαλύτερη βαρύτητα, που έχουν πραγματοποιηθεί και αφορούν των κλάδο των

υπόγειων εργαστηρίων είναι οι:

• University of Minnesota Workshop

Minneapolis, MN, Ιούλιος 22–24, 2005

• University of Colorado Workshop

Boulder, CO, Ιανουάριος 4–7, 2005

• Biosciences, Geosciences, and Engineering Workshop

Blacksburg, VA, Νοέμβριος 12–14, 2004

• UC Berkeley Workshop

Berkeley, CA, Αύγουστος 11–14, 2004

Στα συνέδρια αυτά αναλύθηκαν διεξοδικά:

1. Η σημασία κατασκευής των Υπόγειων Εργαστηρίων Δοκιμών

2. Τα κριτήρια επιλογής των χώρων που μπορούν να φιλοξενήσουν τέτοιου

τύπου έργα.

3. Η διαμόρφωση μίας πλήρους πρότασης για τον τρόπο κατασκευής τέτοιων

εργαστηρίων και τα οικονομικά κριτήρια που πρέπει να ληφθούν υπ’όψιν.

59

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 30

ΥΠΟΓΕΙΟ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΔΟΚΙΜΩΝ ΣΤΗΝ

ΕΛΛΑΔΑ

60

3.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Η Ελλάδα και η ελληνική επιστημονική κοινότητα δεν έχουν ακόμα την

δυνατότητα πρόσβασης σε ένα εξελιγμένο και πολλαπλών δυνατοτήτων εργαστήριο

όπως είναι ένα Υ.Ε.Δ.

Οι μέχρι τώρα έρευνες περιορίζονται σε ανενεργά μεταλλεία και σε υπό

κατασκευή τεχνικά έργα. Ακόμα τα περισσότερα πειράματα εστιάζονται κατά βάση

στη μηχανική πετρωμάτων και δεν επεκτείνονται σε άλλα ερευνητικά πεδία

Συνέπεια όλων αυτών είναι μία σημαντική υστέρηση της Ελλάδας στην άμεση

γνώση και στην πρωτοτυπία στους επιστημονικούς κλάδους που καλύπτουν τα

Υπόγεια Εργαστήρια Δοκιμών.

Το ΕΜΠ ως το πρώτο εκπαιδευτικό ίδρυμα της Ελλάδας, με μεγάλο αριθμό

ενεργών μελών που έχουν πλούσια ερευνητική δραστηριότητα, μπορεί να επωφεληθεί

σε υψηλό ποσοστό από την κατασκευή και λειτουργία ενός Υ.Ε.Δ. εντός των ορίων

της Πολυτεχνειούπολης Ζωγράφου.

Στο κεφάλαιο αυτό γίνεται μια προσπάθεια να αναλυθεί η σημασία της

κατασκευής ενός τέτοιου εργαστηρίου στο ΕΜΠ, σε εκπαιδευτικό και ερευνητικό

επίπεδο, δίνοντας και μία ποικιλία προτάσεων για τον τρόπο αξιοποίησής της.

61

3.2 ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ Υ.Ε.Δ. ΣΤΟ Ε.Μ.Π.

Το Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο έχει σαν στόχο την διατήρηση της θέσης του

ως διακεκριμένου και στο διεθνή χώρο, από κάθε άποψη, έγκριτου πανεπιστημιακού

ιδρύματος της επιστήμης και της τεχνολογίας καθώς και να ενισχύει συνεχώς τη θέση

αυτή τόσο ως προς την αποστολή του όσο και ως προς όλες τις θεμελιώδεις

λειτουργίες του.

Όλες οι άλλες στρατηγικές, οι στόχοι και οι δράσεις πρέπει να είναι συμβατές με

αυτή την κυρίαρχη στρατηγική επιλογή.

Τιμώντας αυτή τη διακεκριμένη θέση του και σε εκπλήρωση της εθνικής

αποστολής του, το EMΠ:

• αναβαθμίζει την εκπαιδευτική και ερευνητική προσφορά του στον ελληνικό

και τον περιβάλλοντα ευρασιατικό (και όχι μόνο) χώρο,

• στηρίζει την αυτοδύναμη ανάπτυξη της χώρας με νέες επιστημονικές δράσεις

και

• ενισχύει στην πράξη την ελληνική παρουσία στο διεθνές παραγωγικό

γίγνεσθαι

Η γενική αναδιοργάνωση των σπουδών και της έρευνας, με σύγχρονο όραμα και

εμπλουτισμό με νέες επιστημονικές, διεπιστημονικές και τεχνικοοικονομικές

κατευθύνσεις και συγκεκριμένη αποστολή, κατοχυρώνουν και τον ευρύτερο

κοινωνικό ρόλο του ΕΜΠ και των αποφοίτων του κατά τον 21 αιώνα.

Στα πλαίσια αυτών των ιδεωδών και της ευρύτερης προσπάθειας για μία

αναβάθμιση και προώθηση της Ελλάδας στο επιστημονικό περιβάλλον του

σύγχρονου Ευρωπαϊκού πολιτισμού το ΕΜΠ μπορεί να επωφεληθεί καταλυτικά από

την κατασκευή και λειτουργία ενός Υπόγειου Εργαστηρίου Δοκιμών.

Η ύπαρξη ενός τέτοιου εξελιγμένου κέντρου έρευνας και εκπαίδευσης μέσα στον

χώρο του ΕΜΠ στην Πολυτεχνειούπολη Ζωγράφου μπορεί να αυξήσει σε μεγάλο

βαθμό το κύρος και το εύρος δυνατοτήτων του Ιδρύματος καθώς και την

εκπαιδευτική κατάρτιση και ανταγωνιστικότητα των σπουδαστών του.

62

3.3. ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΗ ΣΗΜΑΣΙΑ Υ.Ε.Δ.

Η βαθύτερη κατανόηση της δομής και λειτουργίας του εσωτερικού της γης, η

ανάπτυξη νέων βελτιωμένων μεθόδων και εξοπλισμού για την κατασκευή

πολύπλοκων υπόγειων συγκροτημάτων, οι έρευνες για την σύσταση και δημιουργία

του σύμπαντος, καθώς και η μελέτη των διαφόρων μορφών ζωής που συναντιούνται

πάνω και μέσα στην γη, αποτελεί μια επιτακτική ανάγκη για την επιστημονική

κοινότητα αλλά και για το ευρύ κοινό.

Το ποσοστό του κόσμου που αναζητά απαντήσεις στα διάφορα αυτά θέματα, όλο

και μεγαλώνει και αυτό καθιστά την κατασκευή νέων πρωτοποριακών χώρων, όπως

τα Υ.Ε.Δ., όλο και πιο απαραίτητη. Η κατασκευή ενός χώρου όπου η έρευνα

συνδυάζεται με την εκπαίδευση αλλά και την ενημέρωση του κοινού αποτελεί μία

σύγχρονη πρόταση που συμβαδίζει με τον πολυμορφικό χαρακτήρα της εποχής μας.

Η ανάπτυξη ενός Υ.Ε.Δ. στο Ε.Μ.Π. θα παρέχει μεγάλες δυνατότητες και θα

ανοίξει νέους δρόμους στους τομείς της εκπαίδευσης προπτυχιακών και

μεταπτυχιακών φοιτητών καθώς θα παρέχει την πρόσβαση σε ένα πραγματικό

υπόγειο περιβάλλον όπου θα μπορεί να πραγματοποιηθεί ένα μεγάλο ποσοστό των

δοκιμών που αφορούν την υπόγεια εκμετάλλευση και να παρουσιαστούν πολλές από

τις λειτουργίες που λαμβάνουν χώρα στο εσωτερικό της γης.

Σε ένα Υ.Ε.Δ. είναι δυνατόν να τοποθετηθούν ειδικές πειραματικές διατάξεις που

θα μπορούν να χειριστούν φοιτητές. Το Διεθνές Συνέδριο για την Επιστήμη του

Υπεδάφους (NeSS 2002) καθώς και το Συνέδριο Earthlab Plan (2003) υπογραμμίζουν

το μεγάλο κέρδος που μπορούμε να αποκομίσουμε από την κατασκευή ενός Υ.Ε.Δ.

στους τομείς της εκπαίδευσης. Όπως χαρακτηριστικά αναφέρεται στα συνέδρια αυτά

«Η πρόσβαση σε γεωλογικούς σχηματισμούς υπό πραγματικές συνθήκες παρέχει

την δυνατότητα πραγματοποίησης και παρακολούθησης μίας ευρείας γκάμας

δοκιμών από φοιτητές και ερευνητές, δίνοντας τους την ευκαιρία να κατανοήσουν

βαθύτερα την επιστήμη και την τεχνολογία και δημιουργώντας μια νέα διάσταση

στον τομέα της εκπαίδευσης.» Ο εκ των προτέρων σχεδιασμός ενός Υ.Ε.Δ. ώστε να

παρέχει τέτοιες δυνατότητες εκπαίδευσης είναι απαραίτητος καθώς θα βοηθήσει

ενεργά στην ανάπτυξη των προγραμμάτων που θα φιλοξενήσει.

63

Σημεία που θα πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη βαρύτητα είναι:

1. Η οργάνωση του Υ.Ε.Δ. σε εκπαιδευτικό επίπεδο πρέπει να είναι τέτοια ώστε να

παρέχει το μέγιστο των δυνατοτήτων σε φοιτητές και καθηγητές.

2. Καθορισμός των εκπαιδευτικών τομέων που θα καλύπτει το εργαστήριο.

3. Συνεργασίες με άλλα εκπαιδευτικά ιδρύματα και ινστιτούτα ερευνών.

4. Προώθηση του εργαστηρίου στον επιστημονικό χώρο, με στόχο να αποτελέσει

μία σταθερή πηγή δημοσιεύσεων ερευνών και ανακαλύψεων που να αφορούν μία

ευρεία γκάμα του επιστημονικού κλάδου.

5. Οργάνωση για την ξενάγηση και τη φιλοξενία επιστημόνων, ερευνητών,

φοιτητών, δημοσιογράφων και όποιου άλλου ενδιαφερόμενου.

6. Οργάνωση των εκπαιδευτικών δραστηριοτήτων έτσι ώστε να προσφέρουν

χρήσιμα δεδομένα που να συνδυάζονται με τον θεωρητικό τομέα και το

πρόγραμμα των σχολών

Ένα Υ.Ε.Δ. έχει να επιδείξει αξιοσημείωτες δυνατότητες στα πλαίσια του

πολυδιάστατου επίπεδου διδασκαλίας και εκπαίδευσης του 21ου αιώνα.

Στην λειτουργία του μπορούν να ενσωματωθούν προγράμματα που θα μπορούν

να φιλοξενήσουν και να ξεναγήσουν μαθητές πρωτοβάθμιας, δευτεροβάθμιας και

τριτοβάθμιας εκπαίδευσης ή ακόμα και να βοηθήσουν στην μετεκπαίδευση

καθηγητών τέτοιων βαθμιδών.

Ακόμα στο πρόγραμμα λειτουργίας μπορούν να αναμιχθούν φοιτητές και

καθηγητές, ενώ μπορεί να δημιουργήσει καρποφόρες συνεργασίες με άλλα

εκπαιδευτικά ιδρύματα της Ελλάδας αλλά και του εξωτερικού, φορείς κυβερνητικών

οργανισμών, σχολεία, επιχειρήσεις, ιδιωτικά ινστιτούτα καθώς και τοπικούς ή διεθνής

οργανισμούς.

Στον σχεδιασμό θα πρέπει να συμπεριληφθεί και η δυνατότητα απομακρυσμένης

εκπαίδευσης μέσα από το διαδίκτυο, μέσω συστημάτων τρισδιάστης περιήγησης και

παρακολούθησης των προγραμμάτων και της λειτουργίας του Υ.Ε.Δ. Ιδιαίτερα

χρήσιμη για το ευρύ κοινό θα ήταν η κατασκευή ενός μουσειακού χώρου στην είσοδο

του εργαστηρίου ή οποία θα εισήγαγε τον επισκέπτη στην ιδέα και την λογική της

λειτουργίας του.

Για να πετύχουμε έναν πιο ολοκληρωμένο εκπαιδευτικό προσανατολισμό του

εργαστηρίου θα χρειαστεί και η συνεργασία με χώρους έξω από το αυτό. Τέτοιοι

64

χώροι μπορούν να αποτελούν επιπρόσθετα εργαστήρια, γραφεία ερευνητών, αίθουσες

διδασκαλίας και αίθουσες παρουσιάσεων και τηλεσυνδιασκέψης. Οι περισσότεροι

από αυτούς είδη υπάρχουν στο Ε.Μ.Π.

Η ευελιξία και η προσαρμοστικότητα αποτελεί ένα από τα βασικά προσόντα ενός

Υ.Ε.Δ. ,όσο αφορά την εκπαίδευση, καθώς θα πρέπει να αποφεύγει την στασιμότητα

και να έχει την δυνατότητα να εξελίσσεται και να ενσωματώνει τις νέες τεχνολογίες

και πειραματικές διατάξεις που θα προκύπτουν κατά το μεγάλο χρονικό διάστημα της

λειτουργίας του. [35]

Εικόνα 3.1 Ξενάγηση μαθητών πρωτοβάθμιας εκπαίδευσης σε Υ.Ε.Δ.

65

3.4 ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗ ΣΗΜΑΣΙΑ Υ.Ε.Δ.

Η κατασκευή ενός Υ.Ε.Δ. απαιτεί γενικά περισσότερο χρόνο απ’ότι η κατασκευή

ενός αντίστοιχου υπόγειου χώρου για οποιαδήποτε άλλη χρήση.

Γενικότερα ο τρόπος κατασκευής ενός Υ.Ε.Δ. χωρίζεται σε τρεις φάσεις:[36]

1η φάση: Επίγειες, εργαστηριακές δοκιμές και σχεδιασμός

2η φάση: Κατασκευή

3η φάση: Λειτουργία

Η 1η φάση περιλαμβάνει κυρίως την έρευνα για την επιλογή του γεωλογικού

σχηματισμού που θα φιλοξενήσει το εργαστήριο. Η φάση αυτή δεν είναι απαραίτητο

να πραγματοποιηθεί για την κατασκευή ενός Υ.Ε.Δ. στο Ε.Μ.Π. καθώς αφορά κυρίως

περιπτώσεις εργαστηρίων που σκοπό έχουν την μελέτη συγκεκριμένων γεωλογικών

σχηματισμών ή ειδικού τύπου Υ.Ε.Δ.

Παρόλα αυτά μπορούν να πραγματοποιηθούν κάποιες δοκιμές χαρακτηρισμού

του πετρώματος ώστε να επιτευχθεί η όσο το δυνατόν πληρέστερη χαρτογράφηση του

υπεδάφους και να συγκριθεί έπειτα με τα νέα δεδομένα που θα προκύψουν κατά την

κατασκευή. Ακόμα θα ήταν δυνατή η εγκατάσταση διαφόρων διατάξεων και

αισθητήρων που θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην βελτίωση των μεθόδων

εκσκαφής, πράγμα που συμπεριλαμβάνεται στους σκοπούς του εργαστηρίου.

Στον αντίποδα κάποιες από αυτές τις διαδικασίες απαιτούν αρκετό χρόνο για την

ολοκλήρωση τους και την εξαγωγή συμπερασμάτων και ίσως καθυστερούσαν αρκετά

το χρονοδιάγραμμα κατασκευής του εργαστηρίου.

3.4.1 Ερευνητική σημασία κατά την κατασκευή

Κατά την φάση της κατασκευής πρέπει να έχει αποφασιστεί το εύρος των

δοκιμών που θα πραγματοποιηθούν στο εργαστήριο, μέσα σε ένα γενικό πλαίσιο.

Αυτό είναι απαραίτητο καθώς, παράλληλα με την κατασκευή των

προσπελαστικών στοών αλλά και του κυρίως χώρου του εργαστηρίου, πρέπει να

εγκατασταθούν ειδικές διατάξεις χαρτογράφησης, συλλέκτες νερού, ερευνητικές

γεωτρήσεις, διατάξεις συλλογής μετρήσεων και μηχανήματα χαρτογράφησης, όπως

66

και ένα πλήθος άλλων δομικών στοιχείων τα οποία είναι απαραίτητα για την

λειτουργία του.

Εικόνα 3.2 Φάση κατασκευής Υ.Ε.Δ.

Πολλοί τομείς της έρευνας και της επιστήμης μπορούν να επωφεληθούν κατά την

κατασκευή του Υ.Ε.Δ. :

Γεωλογία:

Η σύγκριση και η αναλυτική εξέταση των γεωλογικών σχηματισμών που θα

συναντηθούν κατά την εξόρυξη με το γεωλογικό χάρτη που ήδη θα έχει

κατασκευαστεί για την περιοχή, μπορεί να δώσει δεδομένα που είναι δυνατόν να

βοηθήσουν στην βελτίωση των σημερινών μεθόδων χαρτογράφησης.

Οι μελέτες που θα πρέπει να πραγματοποιηθούν συνοψίζονται στα εξής:

1. Χαρτογράφηση των γεωλογικών ανωμαλιών και των ζωνών κατακερματισμού

του πετρώματος με τρισδιάστατη οπτικοποίηση.

2. Εκτενής μελέτη της γεωλογικής δομής και ανάπτυξη μεθόδων βελτίωσης των

μοντέλων προσομοίωσης.

3. Συνδυασμός επί τόπου και εργαστηριακών μετρήσεων για την βελτίωση του

αποτελέσματος

67

Αρχικά θα πρέπει να πραγματοποιηθεί λεπτομερής γεωλογική χαρτογράφηση και

στερεοφωτογράφηση των προσπελαστικών οδών και σύγκριση με τα ήδη υπάρχοντα

δεδομένα. Για τις περιοχές που θα βρίσκονται έξω από τον χώρο του εργαστηρίου

μπορεί να γίνει χρήση ερευνητικών γεωτρήσεων σε κοντινές αποστάσεις στις στοές

και στο κύριο χώρο.

Υδρογεωλογία:

Βασικό αντικείμενο μελέτης θα είναι οι αλλαγές που θα επιφέρει η κατασκευή

του έργου στην υδρογεωλογία της περιοχής. Τέτοιες είναι οι αλλαγές στη πίεση των

υδάτων γύρω από την εκσκαφή, καθώς και το ποσοστό εισχώρησης τους μέσα σε

αυτή. Η ανάλυση και ο χαρακτηρισμός των υδραυλικών χαρακτηριστικών του

πετρώματος θα έχει μεγάλα οφέλη από την μελέτη κατά τη διάρκεια της εκσκαφής.

Αρχικά θα πραγματοποιηθεί ανάλυση των υδρογεωλογικών συνθηκών των

προσπελαστικών στοών. Στην φάση αυτή θα εγκατασταθούν διατάξεις μέτρησης των

υδρογεωλογικών χαρακτηριστικών του πετρώματος, θα πραγματοποιηθούν

ερευνητικές γεωτρήσεις και θα τοποθετηθούν συλλέκτες νερού.

Τα δεδομένα που θα συλλεχθούν από αυτή τη φάση θα βοηθήσουν στην βελτίωση

του υπάρχοντος υδρογεωλογικού μοντέλου. Επίσης θα δώσουν πληροφορίες για την

συμπεριφορά των υδάτων κατά την διάρκεια λειτουργίας του εργαστηρίου.

Οι μελέτες που θα πρέπει να πραγματοποιηθούν συνοψίζονται στα εξής:

1. Σύγκριση με το υδρογεωλογικό μοντέλο της περιοχής και επιβεβαίωση των

προβλέψεων σχετικά με τις αλλαγές στην ροή των υπόγειων υδάτων που θα

προκληθούν από την εκσκαφή.

2. Παρατήρηση των τροποποιήσεων στην υδρογεωλογία του δικτύου ερευνητικών

γεωτρήσεων κατά την εκσκαφή.

3. Χαρακτηρισμός της υδρογεωλογίας των επιμέρους βραχωδών σχηματισμών για

την συλλογή δεδομένων σχετικά με την μελλοντικές δυνατότητες επέκτασης του

εργαστηρίου.

4. Πρακτική μέτρηση των αλλαγών στην υδραυλική πίεση και στο ποσοστό

εισχώρησης των υπόγειων υδάτων στην κατασκευή.

68

Υδροχημεία

Η μελέτη των χημικών αλλαγών που θα προκληθούν από την εκσκαφή μπορεί να

μελετηθεί με πραγματοποίηση μίας σειράς μετρήσεων και συγκρίσεων.

Αυτές περιλαμβάνουν:

1. Συλλογή υδροχημικών δεδομένων

2. Σύγκριση επι-τόπου μετρήσεων με τα πειραματικά δεδομένα.

3. Συλλογή δειγμάτων από το σχηματισμό και από τα υπόγεια ύδατα για περαιτέρω

μελέτη

4. Ακριβής ανάλυση των αλλαγών που προκλήθηκαν από την εκσκαφή.

Σε πρώτο στάδιο θα πρέπει να γίνει συλλογή όλου του εισχωρούντος νερού για

περαιτέρω χημική ανάλυση καθώς και η εγκατάσταση διατάξεων για την παροχή

δεδομένων σχετικά με την υδροχημεία της περιοχής. (εικ.3.3)

Εικόνα 3.3 Συλλέκτες νερού σε υπόγεια στοά

69

Μηχανική Πετρωμάτων

Είναι δυνατόν να πραγματοποιηθεί λεπτομερής παρατήρηση των αλλαγών στις

μηχανικές ιδιότητες του πετρώματος κατά τη διάρκεια της εκσκαφής. Τα δεδομένα

αυτά θα βοηθήσουν και κατά τις επόμενες φάσεις ανάπτυξης τους εργαστηρίου και

θα επιβεβαιώσουν τα πειραματικά μοντέλα.

Για την μελέτη αυτή θα πρέπει να εγκατασταθούν διατάξεις για την μέτρηση των

αλλαγών στην πίεση και την μετατόπισης της βραχομάζας που θα προκληθούν από

την εκσκαφή.

Βελτίωση των τεχνικών κατασκευής υπογείων έργων

Είναι εφικτό ο αρχικός σχεδιασμός της κατασκευής να υποστεί τροποποιήσεις εάν

οι γεωλογικές συνθήκες δεν είναι όπως είχαν προβλεφθεί. Επίσης μπορούν να

πραγματοποιηθούν μελέτες σχετικές με την ασφάλεια και την δομή των υπόγειων

έργων κατά την κατασκευή. Ακόμα είναι δυνατόν να μελετηθεί ο συνδυασμός

καλύτερων συνθηκών ασφάλειας και υγιεινής με την όσο το δυνατόν μικρότερη

καταπόνηση του πετρώματος.

Τεχνικές ανάλυσης και εξοπλισμός:

Είναι δυνατόν να πραγματοποιηθούν τροποποιήσεις του ήδη υπάρχοντος

εξοπλισμού για την μελέτη των μηχανικών και υδρογεωλογικών χαρακτηριστικών με

σκοπό τη βελτίωση της ακρίβειας του και των ρυθμίσεων που αυτά απαιτούν.

Μπορούν επίσης να αναπτυχθούν νέα προγράμματα προσομοιώσεων για την υπόγεια

ροή των υδάτων και την χαρτογράφηση του υδροφόρου ορίζοντα.

Στον τομέα του εξοπλισμού κατασκευής υπόγειων έργων μπορεί να γίνει χρήση

και βελτίωση υψηλής ανθεκτικότητας και μεγάλης ακρίβειας μηχανημάτων που

χρησιμοποιούνται για τον σκοπό αυτό.

70

3.4.2 Ερευνητική σημασία κατά την λειτουργία

Κατά την διάρκεια της βασικής λειτουργίας του εργαστηρίου μπορούν να λάβουν

χώρα ένα πλήθος από δοκιμές διαφόρων τύπων από πολλούς επιστημονικούς κλάδους

και ερευνητικά πεδία.

Οι ερευνητικές δυνατότητες και τα επιστημονικά πεδία που επωφελούνται από

την κατασκευή ενός Υ.Ε.Δ αναλύθηκαν στο προηγούμενο κεφάλαιο οπότε θα ήταν

χρήσιμο εδώ να αναφερθούμε στο κέρδος των σχολών του ΕΜΠ από την κατασκευή

ενός τέτοιου εργαστηρίου.

Οι περισσότερες από τις σχολές του ΕΜΠ μπορούν να επωφεληθούν από το

Υπόγειο Εργαστήριο ως εξής:

• Μεταλλειολόγοι Μηχανικοί

Κατασκευή του χώρου, μελέτες των εδαφικών σχηματισμών, αναλύσεις των

συστημάτων υποστήριξης και στεγανοποίησης, και όλες τις άλλες έρευνες που

αφορούν την κατασκευή των σύγχρονων υπόγειων έργων. Σημαντικές μελέτες

μπορούν επίσης να πραγματοποιηθούν για των έλεγχο ατυχημάτων σε τέτοιους

χώρους, εφόσον το εργαστήριο θα αποτελεί ένα πλήρες ελεγχόμενο περιβάλλον.

• Πολιτικοί Μηχανικοί

Επωφελούνται στους ίδιους περίπου τομείς με τους Μεταλλειολόγους, αλλά με

έμφαση στην αντοχή και στατική των κατασκευών.

• Ηλεκτρολόγοι Μηχανικοί

Δοκιμές που αφορούν την λειτουργία των τηλεπικοινωνιών σε υπόγειους χώρους,

συστήματα κεραιών, ευαίσθητες ηλεκτρονικές διατάξεις που απαιτούν

απομόνωση κ.α.

• Χημικοί Μηχανικοί

Κατασκευή ερευνητικών γεωτρήσεων σε μεγάλα βάθη για την μελέτη χημικών

και βιολογικών φαινομένων, in-situ πειράματα κ.α.

71

• Μηχανολόγοι Μηχανικοί

Μελέτη συστήματος αερισμού, συστημάτων ασφαλείας υπογείων χώρων,

πειράματα σύνθετων ηλεκτρονικών διατάξεων κ.α.

• Τοπογράφοι Μηχανικοί

Έρευνες για την ακριβέστερη χαρτογράφηση του υπεδάφους κ.α.

• Τμήμα Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών

Κατασκευή μαθηματικών μοντέλων για την πρόβλεψη της κίνησης των υπόγειων

υδάτων και άλλα θέματα υπολογιστικού προσανατολισμού, με πρακτική

εφαρμογή.

Επίσης πολλές επιχειρήσεις και ερευνητικοί οργανισμοί μπορούν να εμπλακούν στο

πρόγραμμα, βοηθώντας έτσι την έρευνα αλλά προσφέροντας και οικονομικά οφέλη

στο ΕΜΠ.

72

3.5 Η ΠΡΟΣΦΟΡΑ ΤΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ ΣΤΗΝ ΔΙΕΘΝΗ

ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΗ ΚΟΙΝΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΟΙ ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ

ΔΙΕΘΝΟΥΣ ΣΥΝΕΡΓΑΣΙΑΣ

Το Υ.Ε.Δ. που προτείνεται από την παρούσα Διπλωματική Εργασία θα είναι το

πρώτο που θα παρέχει την δυνατότητα δοκιμών σε κατασκευή με θαλάμους και

στύλους. Αυτό αποτελεί ένα μεγάλο προτέρημα σε σύγκριση με τα υπόλοιπα

Ευρωπαϊκά και Διεθνή Υ.Ε.Δ. τα οποία έχουν κυρίως μορφή σηράγγων ή κάθετη

ανάπτυξη. Ένα μεγάλο εύρος δοκιμών που αφορούν την μέθοδο κατασκευής με κενά

μέτωπα μπορεί να πραγματοποιηθεί μέσα στο Υ.Ε.Δ. του ΕΜΠ και να δώσει

σημαντικά αποτελέσματα που αφορούν την βελτίωσή της.

Η άμεση πρόσβαση σε ένα υπόγειο περιβάλλον και η δυνατότητα μελέτης των

γεωλογικών χαρακτηριστικών και των μηχανικών ιδιοτήτων των πετρωμάτων αλλά

και γενικότερα η δυνατότητα χρήσης του για την πραγματοποίηση δοκιμών που θα

εκμεταλλεύονται την απομόνωση που προσφέρει ο υπόγειος χώρος, αποτελεί ένα

πολύ σημαντικό πλεονέκτημα για την Ελληνική επιστημονική κοινότητα και

ιδιαίτερα για το ΕΜΠ.

Η επιτυχία ενός τέτοιου ερευνητικού προγράμματος εξαρτάται άμεσα την σωστή

διοικητική τακτική που θα ακολουθηθεί. Μεγάλη σημασία πρέπει να δοθεί στον

γεωτεχνικό προγραμματισμό, στον ερευνητικό προσανατολισμό καθώς και στον

σχεδιασμό του εργαστηρίου. Με μία ισχυρή διοικητική ομάδα και κάποιες καλές

συνεργασίες με άλλα εκπαιδευτικά ιδρύματα αλλά και ανεξάρτητους οργανισμούς

είναι δυνατόν να εξασφαλιστεί η κατασκευή ενός εργαστηρίου που να πληρεί με

ακρίβεια τις προϋποθέσεις του σχεδιασμού του και να αποτελεί έναν πρότυπο χώρο

μετρήσεων και δοκιμών.

73

Οι διεθνείς συνεργασίες με άλλα Υ.Ε.Δ. ή ανεξάρτητους οργανισμούς έχουν

κάποια πλεονεκτήματα και κάποια μειονεκτήματα που αναλύονται παρακάτω:

Πλεονεκτήματα Διεθνούς Συνεργασίας

• Δυνατότητα συνδυασμού μετρήσεων και επικύρωσης πειραμάτων από άλλα

εργαστήρια

• Κέρδος σε χρόνο και προσπάθεια με την ανταλλαγή πληροφοριών από άλλες

πιο έμπειρες επιστημονικές ομάδες του χώρου

• Συμμετοχή σε μεγάλα ερευνητικά προγράμματα που χρειάζονται την συμβολή

πολλών Υ.Ε.Δ. για την πραγματοποίηση τους.

Μειονεκτήματα Διεθνούς Συνεργασίας

• Πιθανή καθυστέρηση των ερευνητικών προγραμμάτων

• Ανάπτυξη ανταγωνιστικών εργαστηρίων από άλλες πιο εύπορες χώρες

• Δυσκολία στην διεκπεραίωση κάθε διεθνούς ερευνητικού προγράμματος

74

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4Ο

ΧΩΡΟΘΕΤΗΣΗ ΚΑΙ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ Υ.Ε.Δ

ΣΤΟ ΕΜΠ

75

4.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Η παρούσα Διπλωματική εστιάζεται περισσότερο στην προώθηση της ιδέας

κατασκευής ενός Υπόγειου Εργαστηρίου Δοκιμών στην Ελλάδα μέσα από την

ανάλυση των πλεονεκτημάτων και του εύρους των δυνατοτήτων του καθώς και της

κατασκευής και παρουσίασης του μέσα από ένα πρωτοποριακό τρισδιάστατο

μοντέλο.

Παρακάτω, δίνεται μια πρώτη πρόταση για το χωροταξική διάταξη του κέντρου

αλλά και πραγματοποιείται ο προκαταρκτικός σχεδιασμός του με τη μέθοδο θαλάμων

και στύλων. Για το σκοπό αυτό γίνονται οι απαραίτητοι υπολογισμοί που θα

προσδιορίζουν το μέγεθος της εκσκαφής καθώς και ένα πλήθος άλλων στοιχείων με

σκοπό την εκτίμηση του μεγέθους και των δυνατοτήτων του εργαστηρίου

Τέλος παρουσιάζονται κάποια στοιχεία για την διαμόρφωση του εσωτερικού ενός

υπόγειου χώρου όπως ένα Υ.Ε.Δ.

76

4.2 ΧΩΡΟΘΕΤΗΣΗ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ

Το Υπόγειο Εργαστήριο Δοκιμών του Ε.Μ.Π. προτείνεται να κατασκευαστεί

μέσα στο χώρο της Πολυτεχνειούπολης Ζωγράφου και συγκεκριμένα στο

Νοτιοανατολικό τμήμα, πίσω από την σχολή των Μηχανικών Μεταλλείων-

Μεταλλουργών και Ηλεκτρολόγων Μηχανικών.

Η θέση αυτή είναι διαθέσιμη και η κατασκευή του Υ.Ε.Δ. στο υπόγειο τμήμα της

μπορεί να δώσει επίσης μια νέα επιφανειακή ανάπτυξη στην μέχρι τώρα

ανεκμετάλλευτη περιοχή.

Η περιοχή ενδιαφέροντος φαίνεται στην παρακάτω αεροφωτογραφία της εικ.4.1:

Εικόνα 4.1 Αεροφωτογραφία της περιοχής του ΕΜΠ Ζωγράφου

77

4.3 ΓΕΩΛΟΓΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΤΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ

Λιθολογία

Από πλευράς γεωλογικής σύστασης η ευρύτερη περιοχή ανήκει στην ενότητα

Υμηττού – Αττικής, η οποία δομείται από μια σειρά μαρμάρων μεγάλου πάχους με

παρεμβολές σχιστόλιθων και από σχηματισμούς μεταφλύσχη, που είναι ουσιαστικά

σχιστόλιθοι με φακούς μαρμάρων σημαντικού πολλές φορές πάχους.

Αναλυτικότερα οι σχηματισμοί αυτοί από τους νεότερους προς τους παλαιότερους

είναι οι ακόλουθοι:

• Ανώτερο Μάρμαρο: Πρόκειται για μάρμαρα λεπτοστρωματώδη ως

μεσοστρωματώδη, λευκότεφρου και σπάνια λευκού χρώματος με

μικροκαρστικά. Παρουσιάζουν σημαντικότερη ανάπτυξη στη βορειοδυτική

πλευρά του Υμηττού. Στους βαθύτερους ορίζοντες εναλλάσσονται με

ασβεστιτικούς σχιστόλιθους σε πάγκους κυμαινόμενου πάχους και με

δολομιτικούς ασβεστόλιθους.

• Σχιστόλιθοι: Είναι κυρίως σχιστόλιθοι μοσχοβιτικοί και ασβεστιτικοί με

παρεμβολές από κατώτερο μάρμαρο, οι οποίες σε πολλές περιπτώσεις έχουν

σημαντικό πάχος. Παρουσιάζουν μεγάλη διακύμανση του πάχους τους που

ξεκινάει από λίγα μέτρα.

• Κατώτερο Μάρμαρο: Είναι μάρμαρα αδροκρυσταλλικά, υπόλευκα ή καλά

τεφροκύανα και κατά θέσεις ροδόχρωμα. Σε γενικές γραμμές είναι καλά

στρωμένα, αλλά υπάρχουν και σημεία στα οποία εμφανίζονται

παχυστρωματώδη έως άστρωτα. Το κατώτερο μάρμαρο αποτελεί το

σημαντικότερο σε πάχος και επιφανειακή εξάπλωση σχηματισμό της ενότητας

αυτή, ενώ ο κύριος όγκος του Υμηττού δομείται από αυτό. Το μέγιστο πάχος

του σχηματισμού αυτού, συμπεριλαμβανομένου των σχιστόλιθων Βάρης και

των Δολομιτών Πιρναρής, υπερβαίνει τα 800 μέτρα.

78

Γεωτεχνικά Χαρακτηριστικά των Γεωλογικών Σχηματισμών

Από τα στοιχεία που προέκυψαν κατά τη διάνοιξη της Δυτικής Περιφερειακής

Λεωφόρου Υμηττού έχουν προκύψει τα παρακάτω βασικά γεωτεχνικά δεδομένα για

τα ανώτερα μάρμαρα της ενότητας του Υμηττού:

Φαινόμενο βάρος: 25,3 – 27,8 kN/m3 με μέση τιμή γ = 26,5 kN/m3

Ενεργές παράμετροι αντοχής για σήραγγες: 44,4<΄φ<47,0 με μέση τιμή ΄φ

= 45ο, συνοχή 1004 – 1197 Kpa με μέση τιμή c’ = 1100 Kpa.

Θλιπτική αντοχή: κυμαίνεται στα 10,7 – 92,8 MPa με μέση τιμή Cp = 42MPa

Μέτρο ελαστικότητας: εκτιμήθηκε από την σχέση των Serafim – Pereira,

τροποποιημένη από τους Hoek & Brown και κυμαίνεται από 8,7 – 11,6 GPa

με μέση τιμή Ε = 7,5 GPa.

4.4 ΒΑΣΙΚΑ ΓΕΩΜΕΤΡΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΤΟΥ ΥΠΟΓΕΙΟΥ

ΧΩΡΟΥ Η συνολική έκταση του Υπόγειου Εργαστηρίου υπολογίζεται αρχικά στα 2500 –

3000 m3, αλλά λόγω της φύσης του έργου πρέπει να υπάρχουν αρκετές δυνατότητες

επεκτασιμότητας, είτε για την προσθήκη νέων χώρων, είτε για την κατασκευή

ερευνητικών γεωτρήσεων οι οποίες μπορεί να επεκτείνονται για αρκετά μέτρα μέσα

στο υπέδαφος. Το ύψος του χώρου πρέπει να είναι τουλάχιστον 5 m ώστε να παρέχει

αρκετό εμβαδό για την μελέτη των του υπόγειου περιβάλλοντος. Για την κατασκευή

του χώρου θα χρησιμοποιηθεί η μέθοδος θαλάμων και στύλων σε συνδυασμό με

κάποια μορφοποιημένα προσπελαστικά έργα τα οποία θα αποτελούν και μέρος

δοκιμών για το εργαστήριο.

Για την πραγματοποίηση των απαραίτητων υπολογισμών θα θεωρήσουμε αρχικά

τις εξής διαστάσεις:

• Στύλοι: 8m x 8m

• Πλάτος θαλάμων: 6m

Η κάτοψη του εργαστηρίου παρουσιάζεται στην εικ.4.2.

79

Χώρος Θαλάμων και Στύλων

Δωμάτια Πειραμάτων

ΕΙΣΟΔΟΙ

Ερευνητικές Στοές

Εικόνα 4.2 Layout εργαστηρίου από το πρόγραμμα 3D

80

4.5 ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΘΑΛΑΜΩΝ ΚΑΙ ΣΤΥΛΩΝ

Η μέθοδος θαλάμων και στύλων (rooms and pillars) ανήκει στην κατηγορία των

μεθόδων εκμετάλλευσης με κενά μέτωπα (open stopes), δηλαδή χαρακτηρίζεται από

το γεγονός ότι ο κενός χώρος που δημιουργείται, διατηρείται ανοικτός με τη βοήθεια

φυσικής υποστήριξης. Το πεδίο εφαρμογής της μεθόδου είναι τα οριζόντια ως μέτριας

κλίσης στρωσιγενή κοιτάσματα, μικρού ή μεγάλου πάχους, τα οποία εντοπίζονται σε

μικρό ως μέσο βάθος και τα οποία έχουν ανθεκτική οροφή. Συγκεκριμένα, η κλίση

των στρωμάτων πρέπει να είναι μικρότερη των 300, το δε πάχος φθάνει συνήθως τα

10-12 m, μπορεί όμως να είναι και πολύ παραπάνω.[30]

Η επιλογή της παραπάνω μεθόδου για τη δημιουργία μεγάλων υπογείων χώρων

βασίζεται στους εξής λόγους: [31]

• Η μέθοδος παρέχει τη δυνατότητα για ικανοποιητική και λειτουργική

αξιοποίηση του χώρου μετά το πέρας της εκμετάλλευσης.

• Η εμπειρία στη συγκεκριμένη μέθοδο είναι αρκετά μεγάλη, τυγχάνει

εφαρμογής σε πολλές περιπτώσεις στο διεθνή χώρο για την κατασκευή

υπόγειων χώρων μεγάλης επιφάνειας, ενώ χρησιμοποιείται στη συντριπτική

πλειοψηφία των περιπτώσεων στον ελληνικό μεταλλευτικό κλάδο.

• Η μέθοδος δεν εμφανίζει ιδιαίτερες δυσκολίες, είναι απλή και δεν έχει

ιδιαίτερες απαιτήσεις σε εξοπλισμό και τεχνικές.

Εικόνα 4.3 Άποψη υπόγειου χώρου με θαλάμους και στύλους

81

4.5.1 Γενική Περιγραφή Μεθόδου Θαλάμων και Στύλων

Στη γενική εφαρμογή της μεθόδου θαλάμων και στύλων, το πέτρωμα εξορύσσεται

μέσω ενός συστήματος παράλληλων θαλάμων οι οποίοι διαχωρίζονται από στύλους

(Εικόνα 4.4). Οι θάλαμοι ορύσσονται ως στοές και οι άξονες τους συνήθως

ισαπέχουν. Στη συνέχεια ορύσσονται νέες στοές κάθετα ή με κάποια κλίση ως προς

τις πρώτες. Με αυτό τον τρόπο δημιουργούνται στύλοι πετρώματος που στηρίζουν

την οροφή. Η ευστάθεια δηλαδή των θαλάμων επιτυγχάνεται χάρη στους στύλους και

συγκεκριμένα χάρη στην εκμετάλλευση της φέρουσας ικανότητας αυτών. Τόσο η

διάταξη των στύλων στο χώρο, όσο και η διατομή τους μπορεί να είναι κανονική

(τετραγωνική ή ορθογωνική) ή ακανόνιστη. Όταν το προς εκμετάλλευση κοίτασμα

έχει μεγάλο ύψος ή ζητείται η δημιουργία χώρου μεγάλου ύψους, η εξόρυξη του

πετρώματος είναι δυνατόν πραγματοποιηθεί με τη χρήση βαθμίδων εκμετάλλευσης.

Στην μεταλλευτική εφαρμογή της μεθόδου, η ύπαρξη στύλων από το ίδιο το

κοίτασμα αποτελεί απώλεια χρήσιμου υλικού. Για το λόγο αυτό, συχνά η

εκμετάλλευση συνεχίζεται με τη φάση της μείωσης των διαστάσεων των στύλων

(φάση εξόφλησης), με σκοπό τη μεγιστοποίηση του συντελεστή απόληψης. Στην

περίπτωση κατά την οποία επιλογή είναι η δημιουργία / παραγωγή υπόγειου χώρου, η

συγκεκριμένη φάση είτε δεν υφίσταται είτε υπόκειται σε αρκετούς περιορισμούς,

καθώς η μείωση της διατομής των στύλων συνεπάγεται και μείωση της αντοχής τους.

Χρειάζεται επομένως να υπάρξει κατάλληλη επιλογή των χαρακτηριστικών της

εκμετάλλευσης ώστε να ικανοποιούνται οι απαιτήσεις για αυξημένο χώρο, χωρίς

όμως να διακυβεύεται η ασφάλεια του ίδιου του χώρου.

82

Εικόνα 4.4 Σχηματική απεικόνιση της μεθόδου θαλάμων και στύλων (Atlas Copco, 2000).

4.5.2 Βασικές Θεωρητικές Αρχές Σχεδιασμού

Ο σχεδιασμός μιας εκμετάλλευσης αποτελεί πάντα ένα σύνθετο πρόβλημα. Συχνά

κατά τη διάρκεια του σχεδιασμού, τουλάχιστον κατά το αρχικό στάδιο, γίνονται

ορισμένες παραδοχές, προκειμένου να είναι δυνατή η μοντελοποίηση αυτού. Στη

συνέχεια και όσο η εκμετάλλευση προχωρεί, οι παραδοχές αυτές αξιολογούνται μέσα

από την πραγματική συμπεριφορά των πετρωμάτων και ανάλογα μεταβάλλονται.

Στην παραδοσιακή μεταλλευτική, στόχος του σχεδιασμού είναι ουσιαστικά ο

προσδιορισμός των βέλτιστων διαστάσεων των στύλων, έτσι ώστε να επιτυγχάνεται

ταυτόχρονα ασφάλεια, εκμετάλλευση και λειτουργικότητα χώρου. Τα ίδια ακριβώς

κριτήρια πρέπει να πληρούνται και στην περίπτωση δημιουργίας ενός υπόγειου

συγκροτήματος, με τη διαφορά ότι η διασφάλιση της λειτουργικότητας προέχει της

εκμετάλλευσης.

83

Οι βέλτιστες διαστάσεις των στύλων υπολογίζονται κυρίως με βάση δύο

παράγοντες:

• Τα μηχανικά χαρακτηριστικά του πετρώματος (από το οποίο αποτελούνται οι

στύλοι), τα οποία συνήθως προσδιορίζονται με εργαστηριακές δοκιμές.

• Τις ασκούμενες, από τα υπερκείμενα στρώματα, τάσεις στους στύλους.

4.5.3 Ασκούμενες Τάσεις

Οι τάσεις που ασκούνται στα πετρώματα διακρίνονται σε λιθοστατικές και

τεκτονικές. Οι πρώτες οφείλονται στη βαρύτητα και είναι ανάλογες του βάθους. Οι

δεύτερες οφείλονται σε ιδιαίτερα χαρακτηριστικά (γεωλογικά, τεκτονικά, κ.τ.λ.) της

κάθε περιοχής. Συνήθως, στο πρώτο στάδιο του σχεδιασμού οι γνώσεις για τα

συγκεκριμένα χαρακτηριστικά και τον τρόπο επίδρασής τους στο τασικό πεδίο είναι

σχετικά περιορισμένες. Για το λόγο αυτό, ο αρχικός σχεδιασμός θεωρεί ότι στους

στύλους ασκούνται μόνο λιθοστατικές τάσεις (Παναγιώτου, 1982). Προφανώς, στην

πορεία του έργου αν τα δεδομένα μεταβληθούν, τότε οι αλλαγές λαμβάνονται υπόψη

για τη διαφοροποίηση παραμέτρων του σχεδιασμού. Στις λιθοστατικές τάσεις

διακρίνουμε την κατακόρυφη τάση και την οριζόντια τάση.

Η κατακόρυφη τάση (Sv) που ασκείται σε ένα τμήμα του κοιτάσματος δίνεται από

τη σχέση:

HS ⋅= γν

όπου γ: το ειδικό βάρος του υπερκείμενου πετρώματος

Η: το βάθος από την επιφάνεια του εδάφους

Η οριζόντια τάση (Sh) που ασκείται στο ίδιο τμήμα δίνεται από τη σχέση:

ννν SSh ⋅−

=1

όπου ν: ο λόγος του Poisson του πετρώματος, συνήθως μεταξύ 0,2 και 0,33.

84

4.5.4 Αστοχία Στύλων

Οι συνήθεις τρόποι αστοχίας των στύλων δίνονται στην εικ.4.5 [32]. Έτσι,

προκύπτει αστοχία σε διάτμηση αν υπάρχει ένα ή περισσότερα επίπεδα ασυνεχειών

(Σχήμα 4.5 α, β) και αστοχία λόγω μείωσης της ενεργού διατομής του στύλου

οφειλόμενη στην απόσχιση πετρώματος πλευρικά (Σχήμα 4.5 γ). Τέλος, αστοχία

συμβαίνει και στην περίπτωση πλευρικής διόγκωσης του στύλου με παράλληλη

ανάπτυξη κατακόρυφων ρωγμών στο κέντρο του στύλου (Σχήμα 4.5 δ, ε). Γενικά,

διακρίνουμε αστοχία του στύλου σε θλίψη και σε διάτμηση.

α. β. γ.

δ. ε.

Εικόνα 4.5 Συνήθεις τρόποι αστοχίας στύλων

Οι στύλοι αστοχούν σε θλίψη όταν η ασκούμενη σε αυτούς θλιπτική τάση (σp)

υπερβεί την

αντοχή τους σε μονοαξονική θλίψη (Cp). Το κριτήριο εκφράζεται από τη σχέση:

FC p

p ≥σ

όπου F: ο συντελεστής ασφαλείας σε θλίψη.

85

Ο συντελεστής ασφαλείας των στύλων κυμαίνεται τις περισσότερες φορές μεταξύ

2 και 4[33]. Η ακριβής τιμή του εξαρτάται από την ύπαρξη ή μη ασυνεχειών, καθώς

και από τη μονιμότητα του έργου. Στην περίπτωση υπογείων έργων που

κατασκευάζονται για την εγκατάσταση χρήσεων μέσα σε αυτά, ο συντελεστής

ασφαλείας θα πρέπει να λαμβάνεται στα υψηλότερα όρια του διαστήματος αυτού. Η

αστοχία του στύλου σε διάτμηση περιγράφεται από το κριτήριο του Coulomb τόσο σε

περίπτωση παρουσίας, όσο και μη παρουσίας επιπέδου ασυνέχειας. Σε κάθε

περίπτωση, η σχέση είναι:

nfppnfpp SS σφτσμτ ⋅+≥⇒⋅+≥ tan

όπου τp: η διατμητική τάση στο επίπεδο αστοχίας ή ασυνέχειας

Sp: η αντοχή σε διάτμηση του πετρώματος ή του επιπέδου ασυνέχειας

σn: η κάθετη τάση στο επίπεδο αστοχίας ή ασυνέχειας

μf: ο συντελεστής εσωτερικής τριβής του πετρώματος ή του επιπέδου

ασυνέχειας

φf: η γωνία εσωτερικής τριβής του πετρώματος ή του επιπέδου ασυνέχειας.

4.5.5 Σχεδιασμός Στύλων

Ο σχεδιασμός των στύλων στη συγκεκριμένη μέθοδο μπορεί να γίνει αρκετά απλά

με βάση τη θεωρία της συνεισφέρουσας επιφάνειας (tributary load area). Όπως

φαίνεται στην εικ.4.6 , σύμφωνα με τη θεωρία αυτή, κάθε στύλος φέρει το φορτίο του

πετρώματος που βρίσκεται μέσα στο κατακόρυφο ορθογώνιο παραλληλεπίπεδο, του

οποίου γενέτειρα είναι οι άξονες που χωρίζουν στη μέση τους διαδρόμους που

περιβάλλουν το στύλο. Η οριζόντια αυτή επιφάνεια ονομάζεται συνεισφέρουσα. Τα

πλεονεκτήματα της συγκεκριμένης μεθόδου είναι:

• Χρειάζονται περιορισμένες πληροφορίες όσον αφορά το σχεδιασμό, κύρια τα

γεωμετρικά χαρακτηριστικά των στύλων, το ύψος και το ειδικό βάρος των

υπερκειμένων, κάτι που την κάνει ιδιαίτερα εύχρηστη κατά τον αρχικό σχεδιασμό

τέτοιων έργων.

• Προσφέρει πολύ γρήγορα τα αποτελέσματα της ανάλυσης, είναι πολύ απλή

και σε περιπτώσεις ομοιόμορφων εκσκαφών δίνει αρκετά μεγάλη ακρίβεια.

86

• Υπολογίζεται η μέγιστη φόρτιση που μπορεί να εφαρμοστεί στους στύλους,

οπότε δίνει τα πιο συντηρητικά και ασφαλή αποτελέσματα.

Στα μειονεκτήματα της μεθόδου καταγράφεται το γεγονός ότι λαμβάνει υπ’όψη της

το τασικό πεδίο και ιδιαίτερα τις κατακόρυφες τάσεις που υφίσταται πριν τη

δημιουργία της εκσκαφής, δεν μπορεί να δώσει ακριβή αποτελέσματα σε περιπτώσεις

μη ομοιόμορφων στύλων και τέλος πολλές φορές μπορεί να είναι υπέρ του δέοντος

συντηρητική.

Εικόνα 4.6 Κάτοψη της τελικής διάταξης των θαλάμων και στύλων. Η

γραμμοσκιασμένη περιοχή αποτελεί τη συνεισφέρουσα επιφάνεια του στύλου.

87

Η μαθηματική προσέγγιση της θεωρίας της συνεισφέρουσας επιφάνειας δίνεται

ακολούθως.

Αν (ΑR) η επιφάνεια που αντιστοιχεί σε κάθε στύλο (γραμμοσκιασμένο

τμήμα) και (Ap) η επιφάνεια του στύλου, τότε το άθροισμα των δυο παραπάνω

επιφανειών (At) είναι:

PRt AAA +=

Επομένως, για a=b=8 m και c=6 m έχουμε:

ΑR = 132 m2

Ap = 64 m2

At = 196 m2

Σύμφωνα με τον σχεδιασμό που ακολουθείται οι στύλοι έχουν κανονική διάταξη

και τετραγωνική διατομή, επομένως η μέση ορθή τάση που αναπτύσσεται σε αυτούς

δίνεται από την εξίσωση:

p

tp A

S Α⋅= νσ

Επομένως, πρέπει να υπολογίσουμε πρώτα την κατακόρυφη τάση. Σύμφωνα με το

τοπογραφικό ανάγλυφο της περιοχής, το μέγιστο πάχος υπερκειμένων είναι περίπου

35 m. Θεωρείται δεδομένο και ίσο με 2,65 t/m3 το ειδικό βάρος του πετρώματος.

Άρα:

MPammtHS 92,03565.2 3 =∗=⋅= γν

Έτσι:

MPaMpaA

Sp

tp 81,2

6419692,0 =⋅=

Α⋅= νσ

88

Για τον υπολογισμό της αντοχής του στύλου σε θλίψη (Cp) έχουν διατυπωθεί

αρκετές εμπειρικές σχέσεις, κυρίως έπειτα από έρευνες για συγκεκριμένες

περιπτώσεις. Εδώ θα χρησιμοποιήσουμε τον τύπο των Obert και Duvall:

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅+⋅=

p

pp H

WCC 222,0778,01

όπου C1: η αντοχή σε μονοαξονική θλίψη δοκιμίου του πετρώματος τετραγωνικής

διατομής (d/h=1)

Ο λόγος Wp / Hp πρέπει να κυμαίνεται μεταξύ 0,5 και 4. Η αύξηση του λόγου

αυτού οδηγεί και στην βελτίωση της αντοχής των στύλων (Iannacchione, 1999) και

συνήθως επιλέγεται να παίρνει τιμές μεγαλύτερες της μονάδας, δηλαδή (W/ H) ≥ 1. H

θλιπτική αντοχή του πετρώματος έχει μέση τιμή C1 = 42MPa.

Άρα:

MPaC p 6,4758222,0778,042 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ ⋅+⋅=

Όσο αφορά στο συντελεστή ασφαλείας έχουμε:

9,1681,26,47===

p

pCF

σ

Βλέπουμε ότι ο συντελεστής ασφαλείας είναι αρκετά υψηλός κάτι που ικανοποιεί

το σχεδιασμό και τη δημιουργία μόνιμου ανοίγματος.

89

4.5.6 Σχεδιασμός Θαλάμων

Ο υπολογισμός του πλάτους των θαλάμων γίνεται αφού πρώτα γίνει ο

διαχωρισμός των πετρωμάτων μέσα στα οποία κατασκευάζεται το έργο σε

«συμπαγή» (competent) πετρώματα και σε «στρωσιγενή» πετρώματα. Η διαδικασία

υπολογισμού ανά περίπτωση δίνεται συνοπτικά παρακάτω (Duval, 1977).

Για τον σχεδιασμό θαλάμων σε συμπαγή πετρώματα δεν έχει καθιερωθεί μια

θεωρητική διαδικασία που να υπολογίζει τις μέγιστες δυνατές διαστάσεις μιας

εκσκαφής ώστε να είναι ασφαλής. Αυτή η διαδικασία γίνεται με βάση κυρίως την

εμπειρία από όρυξη εκσκαφών σε παρόμοια πετρώματα. Η βασική εργασία είναι ο

προσδιορισμός των μέγιστων συγκεντρώσεων τάσεων γύρω από την εκσκαφή και στη

συνέχεια η σύγκριση με τις αντίστοιχες τάσεις που προβλέπονται από τα κριτήρια

αστοχίας:

tt F

T0<σ

c

oc F

C<σ

όπου: σt : η μέγιστη εφελκυστική τάση γύρω από την εκσκαφή

Το: η αντοχή του πετρώματος σε εφελκυσμό

Ft: ο συντελεστής ασφαλείας για εφελκυσμό, από 4 ως 8

σc: η μέγιστη θλιπτική τάση γύρω από την εκσκαφή

Co: η αντοχή του πετρώματος σε μονοαξονική θλίψη

Fc: ο συντελεστής ασφαλείας για θλίψη, από 2 ως 4

90

Όσον αφορά στα στρωσιγενή πετρώματα, το πλάτος των θαλάμων θα υπολογισθεί

σύμφωνα με τη θεωρία των αμφίπακτων δοκών. Σε αυτή την περίπτωση ισχύουν οι

παρακάτω σχέσεις:

2

4

max 32 tELn⋅⋅

⋅=

γ

43

maxL⋅⋅

=γτ

tL⋅⋅

=2

2

maxγσ

όπου: nmax: η μέγιστη κάμψη

τmax: η μέγιστη διατμητική τάση

σmax: η μέγιστη εφελκυστική / θλιπτική τάση

L: το πλάτος του θαλάμου

t: το πάχος του στρώματος

Ε: το μέτρο ελαστικότητας του πετρώματος

γ: το ειδικό βάρος του πετρώματος

Από τις δύο τελευταίες σχέσεις προκύπτει ότι:

tl⋅⋅

=32

max

max

τσ

Η μέγιστη κάμψη παρατηρείται στο μέσο του θαλάμου. Η μέγιστη διατμητική,

εφελκυστική και θλιπτική τάση παρατηρούνται στα άκρα του θαλάμου, όπου οι

εφελκυστικές τάσεις αναπτύσσονται στο κάτω μέρος του θαλάμου, ενώ οι θλιπτικές

στο άνω. Αντίστοιχα, στο μέσο του θαλάμου η διατμητική τάση μηδενίζεται ενώ το

κάτω μέρος του στρώματος εφελκύεται και το πάνω θλίβεται. Λαμβάνοντας υπόψη

ότι η αντοχή των πετρωμάτων σε θλίψη είναι μεγαλύτερη από ότι σε εφελκυσμό,

προκύπτει ότι, η αστοχία της οροφής θα ξεκινήσει από το άνω μέρος του στρώματος

στα άκρα του θαλάμου.

91

Όταν η τιμή του λόγου του πλάτους του θαλάμου προς το πάχος του στρώματος

της οροφής είναι μεγαλύτερη από 5:1 (στρωσιγενείς σχηματισμοί), δηλ. L/t>5, η

εφελκυστική τάση που αναπτύσσεται στα άκρα του στρώματος είναι περισσότερο

από τρεις φορές μεγαλύτερη από την αντίστοιχη διατμητική (σmax>3τmax). Το γεγονός

αυτό, σε συνδυασμό με το γεγονός ότι η αντοχή των πετρωμάτων σε εφελκυσμό είναι

συνήθως μικρότερη από ότι σε διάτμηση και πολύ μικρότερη από την αντίστοιχη σε

θλίψη, οδηγεί στην εκλογή της μέγιστης εφελκυστικής τάσης ως παράμετρο

σχεδιασμού των θαλάμων.

Επομένως, η σχέση γίνεται:

tFt

L⋅

⋅⋅=

γσ εφ2

Για τον όσο το δυνατόν πληρέστερο υπολογισμό θεωρούμε ότι το ανώτερο

μάρμαρο έχει πάχος στρώσης τουλάχιστον t =1m, ενώ σεφ = 800 t/m2 .Τέλος για τον

συντελεστή ασφαλείας λαμβάνουμε τη μέγιστη τιμή, η οποία είναι Ft = 8.

Αντικαθιστώντας:

m

mt

mmt

L 68.8865,2

18002

3

2=

⋅

⋅⋅=

Επομένως το πλάτος του θαλάμου το οποίο θεωρήθηκε στην αρχή 6 m βρίσκεται

εντός των ορίων ασφαλείας, με το μέγιστο συντελεστή Ft = 8.

92

4.5.7 Συμπεράσματα

Οι διαστάσεις που επιλέχτηκαν αρχικά τόσο για τους στύλους όσο και για τους

θαλάμους βρίσκονται εντός των ορίων ασφαλείας σύμφωνα με τους κανονισμούς του

μεταλλευτικού σχεδιασμού. Επομένως, οι διαστάσεις των στύλων και των θαλάμων

θα είναι οι ακόλουθες:

• Στύλοι: 8m x 8m

• Θάλαμοι 6m x 6m

Στη συνέχεια με βάση τις διαστάσεις που επιλέχτηκαν για τους στύλους και τους

θαλάμους θα πρέπει να οριστούν οι ακριβείς διαστάσεις του περιγράμματος του

εργαστηρίου, έτσι ώστε ο χώρος στην τελική του μορφή να αποτελείται από ακέραιο

αριθμό θαλάμων και στύλων. Οι τελικές διαστάσεις του χώρου είναι οι εξής:

48m x 48m = 2304 m2

Το Υπόγειο Εργαστήριο Δοκιμών θα αποτελείται από 40 θαλάμους με συνολικό

εμβαδό 1440 m2 και από 9 στύλους με συνολικό εμβαδό 576 m2.

Ο συντελεστής απόληψης του κοιτάσματος είναι:

( )( )

( )68,032,01

68811

2

22

2

=⇒−=⇒+

−=⇒+

−= RRmm

mRWW

WR

Rp

p

93

4.6 ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΠΡΟΣΠΕΛΑΣΤΙΚΩΝ ΣΤΟΩΝ

Η προσπέλαση προς τον υπόγειο χώρο σχεδιάζεται να πραγματοποιηθεί με δύο

προσπελαστικές στοές, έτσι ώστε να εξασφαλίζεται ο καλός αερισμός και να

διευκολύνεται η κίνηση των μηχανημάτων. Μετά την ολοκλήρωση του έργου οι

στοές προσπέλασης θα αποτελέσουν τις εισόδους/ εξόδους του εργαστηρίου αλλά θα

αποτελούν και βασικό κομμάτι του για την πραγματοποίηση δοκιμών και τη

τοποθέτηση των διαφόρων αισθητήρων και μηχανημάτων.

Ο τρόπος κατασκευής των προσπελαστικών στοών μπορεί να υποστεί αρκετές

διαφοροποιήσεις, καθώς αποτελεί ένα ενεργό τμήμα του εργαστηρίου και η τελική

του μορφή θα επιλεχτεί ανάλογα με τις απαιτήσεις που θα έχει το κάθε Υ.Ε.Δ.

ξεχωριστά.

Η διατομή των στοών προσπέλασης φαίνεται στην εικ.4.7:

Εικόνα 4.7 Διατομή στοών προσπέλασης

5 m

4 m

5 m

94

4.7 ΠΙΝΑΚΑΣ ΒΑΣΙΚΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΗΚΩΝ

Τα βασικά χαρακτηριστικά του υπόγειου έργου για το τμήμα των θαλάμων και

στύλων δίνονται στον πίνακα 4.1

Διαστάσεις Έργου 48m x 48m

2304 m2Συνολική Έκταση Έργου

11520 m3Συνολικός Όγκος Έργου

Διατομή Στύλων 8m x 8m

Πλάτος Θαλάμων 6m

Ύψος Θαλάμων 5m

576 m2Συνολικό Εμβαδόν Στύλων

Συνολικό Εμβαδόν Θαλάμων 1440 m2

Συνολικός Όγκος Στύλων 2880 m3

7200 m3Συνολικός Όγκος Θαλάμων

Συντελεστής Απόληψης 68%

Βάρος Απολήψιμου Πετρώματος 7200 m3 x 2,65 t/m3 = 19.080 t

Πίνακας 4.1 Βασικά γεωμετρικά στοιχεία του υπόγειου έργου

95

4.8 ΥΠΟΣΤΗΡΙΞΗ

Η υποστήριξη των υπόγειων εκσκαφών αποτελεί ένα από τα κυριότερα

προβλήματα της μεταλλευτικής τεχνολογίας. Η όρυξη υπόγειας εκσκαφής, είτε

πρόκειται για μεταλλευτικό έργο, είτε για τεχνικό, ακολουθείται από φαινόμενα όπως

η ρωγμάτωση των πετρωμάτων που περιβάλλουν την εκσκαφή, η πτώση τεμαχίων

πετρώματος, η ανύψωση του δαπέδου της διατομής και σε δυσμενής περιπτώσεις

ακόμη και κατακρήμνιση της οροφής. Τα φαινόμενα αυτά δεν απουσιάζουν ακόμη

και στην περίπτωση πολύ ανθεκτικών και συμπαγών πετρωμάτων όπου η σύγκλιση

δαπέδου και οροφής παρατηρείται και εκεί, έστω και σε μικρότερο βαθμό.

Η υποστήριξη έχει ως σκοπό να ενεργοποιήσει τους μηχανισμούς ώστε το

πέτρωμα να καταστεί αυθυποστηριζόμενο. Ειδικότερα, οι ιδιότητες που πρέπει να

πληρεί το σύστημα υποστήριξης είναι οι εξής:

• Να εξασφαλίζει την ασφάλεια του προσωπικού και να «προειδοποιεί» όταν η

αντοχή του τείνει να ξεπεραστεί από την πίεση των πετρωμάτων.

• Να συντηρείται εύκολα και να μην εμποδίζει τις υπόλοιπες εργασίες.

• Να έχει την ικανότητα να συμπιέζεται (ή να εκτείνεται) μέχρις ορισμένων

ορίων.

• Να διατηρεί, παρά τις παραμορφώσεις τις οποίες υφίσταται, της διατομής της

εκσκαφής όσο το δυνατόν όμοια προς την αρχική.

Η υποστήριξη διακρίνεται σε αρχική και τελική (προσωρινή και μόνιμη),

αναλόγως του χρόνου τοποθετήσεως της, και σε ενεργητική και παθητική. Η

ενεργητική υποστήριξη εφαρμόζει ένα συγκεκριμένο φορτίο κατά τη διάρκεια ζωής

της. Τέτοια περίπτωση αποτελούν οι τανυόμενοι κοχλίες και οι υδραυλικές

υποστηρίξεις. Η παθητική υποστήριξη αναπτύσσει φορτίο συμπαρασυρόμενη σε

μετακίνηση με την μάζα του πετρώματος που βρίσκεται σε επαφή. Παράδειγμα αυτού

του τύπου υποστήριξης αποτελούν τα χαλύβδινα τόξα και τα ξύλινα υποστυλώματα.

Στο Υ.Ε.Δ. που προτείνεται η επιλογή των τελικών μέτρων υποστήριξης

απαιτεί αναλυτικό σχεδιασμό. Πολλά είναι τα σημεία εκείνα που μπορεί να

επωφεληθούν από την διαφοροποίηση ή ακόμα και απουσία μέτρων

υποστήριξης, ώστε να είναι εφικτή η πραγματοποίηση μετρήσεων και δοκιμών

που θα δώσουν νέες πληροφορίες για την βελτίωση τέτοιων συστημάτων.

96

4.9 ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ ΤΟΥ ΕΣΩΤΕΡΙΚΟΥ ΤΟΥ Υ.Ε.Δ.

Για την αξιοποίηση του υπόγειου χώρου που δημιουργείται είναι απαραίτητες

ορισμένες ενέργειες που στοχεύουν στην διαμόρφωση ενός κατάλληλου εργασιακού

περιβάλλοντος.

Οι εργασίες αυτές είναι:

• Εγκατάσταση επένδυσης με στόχο τη διασφάλιση της στεγανότητας του

υπόγειου χώρου

• Εγκατάσταση συστήματος ασφαλείας, συστήματος πυρανίχνευσης και

αυτόματης πυρόσβεσης.

• Εγκατάσταση συστήματος αερισμού

• Εγκατάσταση δαπέδων και ασφαλτοτάπητα στους χώρους και προσπελάσεις

του συγκροτήματος

• Εγκατάσταση ηλεκτρικού δικτύου και συστήματος φωτισμού των χώρων

4.9.1 Εγκατάσταση Συστήματος Στεγανοποίησης

Η διασφάλιση μηδενικής εισροής υδάτων, αποτελεί σημαντικό ζήτημα για την

αξιόπιστη λειτουργία των περισσότερων υπογείων χώρων και την προσέλκυση νέων

χρήσεων προς εγκατάσταση σε αυτούς. Τα εναλλακτικά σενάρια που μπορούν να

χρησιμοποιηθούν για το σκοπό αυτό προβλέπουν:

• Τεχνικές στεγανοποίησης με χρήση μεμβρανών.

• Τεχνικές στεγανοποίησης με χρήση εκτοξευόμενου σκυροδέματος ειδικής

σύστασης.

• Τεχνικές στεγανοποίησης με χρήση προκατασκευασμένων ψευδοροφών.

97

Για την σωστή λειτουργία ενός Υ.Ε.Δ. είναι απαραίτητη η στεγανοποίηση με

τέτοιο τρόπο ώστε αφενός να εξασφαλίζει μηδενική εισροή υδάτων, αφετέρου να

μην εμποδίζει τις επιφάνειες εκείνες που θα αποτελούν μέρος των

εργαστηριακών δοκιμών. Ειδικές τεχνικές συγκέντρωσης των υδάτων σε εκείνα

τα σημεία μπορούν να βοηθήσουν ώστε να μην δημιουργείται πρόβλημα στον

υπόλοιπο χώρο.

Στο Υ.Ε.Δ. που προτείνεται μία καλή λύση είναι η χρήση επένδυσης

εκτοξευόμενου σκυροδέματος ειδικής αντίστασης στις περιοχές όπου δεν

χρησιμοποιείται η οροφή για την πραγματοποίηση δοκιμών και χρήση

προκατασκευασμένων ψευδοροφών σε περιοχές όπου θα στεγάζονται γραφεία ή άλλο

αντίστοιχοι χώροι.

Στεγανοποίηση με χρήση επένδυσης εκτοξευόμενου σκυροδέματος ειδικής σύστασης[34]

Η επένδυση ενός υπόγειου χώρου εσωτερικά με μεμβράνες είναι μια μέθοδος που

εφαρμόζεται για να ελέγξει τα νερά που διαπέρασαν το στρώμα εκτοξευόμενου

σκυροδέματος που αποτελεί την προσωρινή επένδυση. Μια άλλη τεχνική που

αποσκοπεί στη στεγανοποίηση των υπογείων έργων είναι αυτή που αφορά στη

δημιουργία ειδικών κονιαμάτων εκτοξευόμενου σκυροδέματος, τα οποία

επιδεικνύουν υδατοστεγανή συμπεριφορά.

Η λύση κοινού οπλισμένου σκυροδέματος μεγάλου πάχους, μπορεί να φαίνεται

σαν μια επιλογή, παρουσιάζει όμως φαινόμενα ρηγμάτωσης (cracks). Η χρήση

εκτοξευόμενου σκυροδέματος ενισχυμένου με πολυμερή ή χαλαζιακή πούδρα

(microsilica), μπορεί να αποτελέσει μια αποτελεσματική λύση. Τα πρόσμικτα αυτά

βρίσκονται τόσο σε υγρή όσο και στερεή μορφή και μπαίνουν σε αναλογία 5-10%

κατά βάρος στο σκυρόδεμα. Αποσκοπούν κύρια στο να κλείσουν του πόρους του

σκυροδέματος ώστε να εμποδίζουν τη διέλευση του ύδατος.

Αν και η εν λόγω τεχνολογία εμφανίζει αρκετά πλεονεκτήματα, μέχρι σήμερα δεν

έχει γίνει πλήρως αποδεκτή ως αναφορά στην αξιοπιστία της στην στεγανοποίηση.

Έτσι οι εφαρμογές της είναι περιορισμένες και συνιστάται σε περιπτώσεις έργων που

πραγματοποιούνται πάνω από τον υδροφόρο ορίζοντα.

98

Τεχνικές στεγανοποίησης με χρήση προκατασκευασμένων ψευδοροφών[34]

Η χρήση ειδικών ψευδοροφών που διασφαλίζουν την υδατοστεγανότητα του

χώρου, εμφανίζει μια σειρά πλεονεκτήματα, όπως:

• Υψηλό αισθητικό και διακοσμητικό αποτέλεσμα και αύξηση της ποιοτικής

συναίσθησης του χώρου.

• Μεγάλη ηχοαπορροφητική ικανότητα με αποτέλεσμα τη βελτίωση της

ακουστικής ποιότητας.

• Υψηλή θερμομόνωση και μεγάλη αντίσταση στη φωτιά.

Αν και υπάρχουν συστήματα ψευδοροφών που θεωρούνται ότι μπορούν να

οδηγήσουν σε στεγανοποίηση του χώρου, εντούτοις η διεθνής εμπειρία σε εφαρμογές

στεγανοποίησης υπογείων χώρων είναι ελλιπής. Αρνητικό σημείο επίσης είναι η μη

εξασφάλιση πλήρους αξιοπιστίας της στεγάνωσης, καθώς τόσο τα σημεία

συναρμογής των τμημάτων όσο και τα σημεία ανάρτησης της επένδυσης μπορεί να

λειτουργήσουν, σε ορισμένες περιπτώσεις και μετά από καταπόνηση, ως δίοδοι

υγρασίας και ύδατος στο χώρο.

4.9.2 Εγκατάσταση συστήματος ασφαλείας, συστήματος

πυρανίχνευσης και αυτόματης πυρόσβεσης[34]

Η προστασία των υπογείων έργων έναντι πυρκαγιών αλλά και δολιοφθορών είναι

βασική προϋπόθεση για την επιτυχία της προσπάθειας προσέλκυσης χρηστών και την

εγκατάσταση επιχειρήσεων στον υπόγειο χώρο. Το σύστημα προστασίας έχει ως

σκοπό αφενός μεν να εξασφαλίσει την ακεραιότητα και καλή λειτουργία των

εγκαταστάσεων αφετέρου να επιβάλλει έλεγχο και εποπτεία των διακινούμενων

προσώπων και υλικών εντός του χώρου (NFPA, 1999). Ένα ολοκληρωμένο σύστημα

προστασίας και ελέγχου αποτελείται από μια κεντρική μονάδα, η οποία συγκεντρώνει

όλες τις λειτουργίες των επιμέρους συστημάτων, οι οποίες είναι:

• Έλεγχος διακίνησης επισκεπτών και εργαζομένων και έλεγχος πρόσβασης σε

κρίσιμους χώρους, μέσω ειδικών καρτών.

• Φύλαξη των εγκαταστάσεων και έλεγχος εισόδου μέσω κλειστού κυκλώματος

99

τηλεόρασης και ειδικών συστημάτων εντοπισμού.

• Ενεργητικό σύστημα πυρανίχνευσης που αποτελείται από on-line δέκτες

εντοπισμού (φωτοηλεκτρικός, θερμοδιαφορικός ανιχνευτής) και επίσης από

σύστημα προειδοποίησης και αναγγελίας κινδύνου.

• Σύστημα κατάσβεσης sprinkler το οποίο και συνεργάζεται με το παραπάνω

σύστημα πυρανίχνευσης..

Η πυρανίχνευση με αυτόματα συστήματα συμβάλλει εξαιρετικά στην επίτευξη

του στόχου της ενεργητικής πυροπροστασίας που επιζητείται. Το σύστημα

κατάσβεσης, περιλαμβάνει απαραίτητα αυτόματο σύστημα καταιονισμού με

sprinklers σύμφωνα με τις προδιαγραφές που δίνονται από το πρότυπο ISO

6182:1993 καθώς κάτι τέτοιο είναι σε θέση είτε να μειώσει την εξάπλωση της

πυρκαγιάς είτε να οδηγήσει στο οριστικό σβήσιμό της (Κώνστας, 1998). Ο τύπος των

αισθητήρων εντοπισμού πυρκαγιάς (εικ. 4.8) και του συστήματος καταιονισμού

εξαρτώνται από το είδος του χώρου και την επικινδυνότητα της πυρκαγιάς.

Εικόνας 4. 8 Επιλογή του κατάλληλου τύπου ανιχνευτή πυρκαγιάς σε σχέση με τις

συνθήκες του χώρου και τα χαρακτηριστικά της πυρκαγιάς.

100

Για χώρους στους οποίους υπάρχουν ευπαθή ή/και μεγάλης αξίας προϊόντα,

όπως σε ένα Υ.Ε.Δ. δύναται να χρησιμοποιηθεί σύστημα κατάσβεσης sprinkler

διπλής προενέργειας, έτσι ώστε να μην υπάρξουν προβλήματα στα αποθηκευμένα

υλικά από τυχαία ενεργοποίηση.

Στο συγκεκριμένο σύστημα, οι σωληνώσεις είναι γεμάτες αέρα υπό πίεση (dry

system) και η πλήρωσή τους με νερό για την πραγματοποίηση της κατάσβεσης

γίνεται μόνο αφού επιβεβαιωθεί από το σύστημα ελέγχου η ύπαρξη πυρκαγιάς.

Επιπλέον διάταξη που μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε χώρους ειδικής σημασίας

(π.χ. control rooms) είναι η χρήση συστήματος πυρόσβεσης με ειδικό αέριο (Inergen),

το οποίο είναι μεν αδρανές για τον άνθρωπο και δεν καταστρέφει τα μηχανήματα,

οδηγεί όμως σε αποτελεσματική κατάσβεση της πυρκαγιάς.

4.9.3 Εγκατάσταση συστήματος αερισμού

Δεδομένου ότι από το μάρμαρο και τα κοιτάσματα σχιστόλιθου δεν εκλύονται

τοξικά αέρια και καθώς τα πετρώματα αυτά δεν υπόκειται σε διεργασίες οξειδώσεως

ή αυταναφλέξεως, ο ρόλος του αερισμού περιορίζεται:

• Στη εξασφάλιση της απαραίτητης ποσότητας αέρα για την αναπνοή και τον

μεταβολισμό των εργαζομένων.

• Στην αραίωση και απομάκρυνση των καυσαερίων που παράγονται από την

λειτουργία των μηχανών εσωτερικής καύσης.

• Στην αραίωση και την απομάκρυνση των αερίων που παράγονται κατά την

πυροδότηση των διατρημάτων λόγω της αποσύνθεσης των εκρηκτικών υλών.

• Στην απομάκρυνση τοξικών αεριών από τυχόν εσωτερικά εργαστήρια με χρήση

ειδικών για την περίπτωση αυτή αποροφητηρών .

101

4.9.4 Εγκατάσταση δαπέδων και ασφαλτοτάπητα[34]

Η εγκατάσταση ασφαλτοτάπητα και βιομηχανικών δαπέδων (εικ.4.10) συμβάλλει

στην ευκολία προσπέλασης και κίνησης του προσωπικού και του εξοπλισμού. Το

δάπεδο είναι το μόνο που έρχεται καθημερινά σε άμεση επαφή με φορτία (μηχανική

καταπόνηση), καθώς και με διάφορα χημικά που πέφτουν σ’ αυτό (χημική

καταπόνηση). Ειδικά στις περιπτώσεις αποθηκών μεγάλου ύψους με πολλές σειρές

από ράφια, οι σύγχρονες απαιτήσεις για ένα βιομηχανικό δάπεδο δεν περιορίζονται

πλέον μόνο στην εξασφάλιση μεγάλης μηχανικής και χημικής αντοχής.

Επεκτείνονται και σε διάφορες άλλες ιδιότητες, κυρίως όμως απαιτούν:

• την εξασφάλιση μεγάλης ακρίβειας επιπεδότητας με βάση συγκεκριμένες

προδιαγραφές που καθορίζουν τις μέγιστες επιτρεπτές αποκλίσεις

• την απαίτηση μικρής ηλεκτρικής αντίστασης, ώστε το δάπεδο να είναι

αγώγιμο

Εικόνα 4.9 Σχηματική άποψη διαφόρων εναλλακτικών τύπων βιομηχανικών δαπέδων.

102

4.9.5 Εγκατάσταση ηλεκτρικού δικτύου και συστήματος φωτισμού[34]

Οι υπόγειοι χώροι, όπως είναι φυσικό, βασίζονται εξ’ ολοκλήρου σε τεχνητά

συστήματα φωτισμού. Ο καλός φωτισμός ενός χώρου πέρα από βασικό στοιχείο για

την αποφυγή ατυχημάτων και την αύξηση της ασφάλειας των εργαζομένων, παίζει

εξίσου αποφασιστικό ρόλο στην ψυχολογική διάθεση των ατόμων, με θετικά

αποτελέσματα στην παραγωγικότητα και ποιότητα της εργασίας. Η εγκατάσταση ενός

ολοκληρωμένου ηλεκτρικού δικτύου είναι αναγκαία καθώς αποτελεί συνήθως τη

μοναδική πηγή ενέργειας για τη λειτουργία μηχανημάτων και εξοπλισμού.

Μεγάλα υπόγεια συγκροτήματα κρίνεται ότι θα είναι αρκετά ενεργοβόρα και

απαιτείται η εγκατάσταση υποσταθμού. Το δίκτυο των προσπελαστικών στοών

αρχικά αλλά και το σύνολο του χώρου πρέπει να διαθέτει σύστημα φωτισμού, όπως

επίσης και σύστημα φωτισμού ασφαλείας, ενώ η συνήθης διεθνής πρακτική απαιτεί

την ύπαρξη γεννήτριας έτσι ώστε να διασφαλίζεται σε κάθε περίπτωση η ασφάλεια

του συστήματος. Σε λίγες περιπτώσεις η ασφάλεια αυτή καλύπτεται από άλλη

εφεδρική πηγή τροφοδοσίας, π.χ. μια διαφορετική γραμμή παροχής ρεύματος.

Σημαντικό στοιχείο αποτελεί το μεγάλο ύψος του χώρου και χρειάζεται να δοθεί

προσοχή στην τοποθέτηση των φωτιστικών σωμάτων που θα επιλεγούν τελικά, ώστε

να είναι εξασφαλίζει τον καλό φωτισμό του χώρου. Επιπλέον, χρειάζεται προσοχή

στην επιλογή του χρωματισμού του βιομηχανικού δαπέδου καθώς μπορεί να

διαφοροποιήσει το συντελεστή ανάκλασης.

103

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5Ο ΜΕΘΟΔΟΙ ΨΗΦΙΑΚΗΣ ΟΠΤΙΚΟΠΟΙΗΣΗΣ

104

5.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Υπάρχουν πολλές μέθοδοι και πολλές εφαρμογές για την απεικόνιση των

κατασκευών που πραγματοποιούνται από τους μηχανικούς.

Τα προηγούμενα χρόνια, αλλά πολλές φορές ακόμα και σήμερα, γινόταν ευρεία

χρήση της γνωστής «μακέτας». Η μακέτα στηρίζεται στην κατασκευή τρισδιάστατων

μοντέλων, κυρίως αρχιτεκτονικών έργων, με την χρήση χαρτονιών, κόλλας,

χρωμάτων και μίας ποικιλίας ειδικών υλικών.

Η μακέτα δεν αντικαθιστά το γραμμικό σχέδιο το οποίο υπερτερεί κατά πολύ σε

ακρίβεια και παρέχει απαραίτητες πληροφορίες για την κατασκευή. Ο σκοπός της

είναι να δώσει στον κάθε ενδιαφερόμενο μία ιδέα για την μορφή της τελικής

κατασκευής του έργου. Η ύπαρξη της λοιπόν, οφείλεται περισσότερο σε λόγους

προώθησης των έργων και όχι για κατασκευαστικούς λόγους.

Ο διάδοχος της μακέτας στη σύγχρονη ψηφιακή εποχή είναι οι εφαρμογές

τρισδιάστατης απεικόνισης.

Η διπλωματική αυτή βασίστηκε σε μεγάλο βαθμό στην χρήση τέτοιων

προγραμμάτων, ώστε να αποδοθεί όσο το δυνατό πληρέστερα το περιβάλλον του

Υπόγειου Εργαστηρίου και η οπτικοποίηση αυτή να αποτελέσει ένα μέσο προώθησης

του έργου στον Ελληνικό χώρο.

Εικόνα 5.1 Μακέτα σύγχρονου έργου.

105

5.2 ΣΗΜΑΣΙΑ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΡΙΣΔΙΑΣΤΑΤΗΣ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗΣ

ΓΙΑ ΤΟΝ ΜΗΧΑΝΙΚΟ

Οι εφαρμογές της τρισδιάστατης απεικόνισης είναι προγράμματα ηλεκτρονικών

υπολογιστών που έχουν κατασκευαστεί με υψηλές προδιαγραφές και αποτελούν

πλέον επαγγελματικά εργαλεία.

Στόχος των προγραμμάτων αυτών είναι να αποδώσουν με τον καλύτερο δυνατό

τρόπο μία κατασκευή σε τρισδιάστατο μοντέλο, ώστε να πληρεί και τις απαιτήσεις

των μηχανικών στο σχεδιασμό αλλά και να είναι κατανοητή από άλλους παράγοντες

που μπορεί να συμμετέχουν σε ένα έργο αλλά δεν έχουν τις τεχνικές γνώσεις για να

διαβάσουν ένα μηχανολογικό ή αρχιτεκτονικό σχέδιο.

Τα προγράμματα τρισδιάστατης απεικόνισης δέχονται παραμετροποίηση σε

πολύ μεγάλο βαθμό. Ο χρήστης τους μπορεί, εάν έχει εκπαιδευτεί κατάλληλα, να

κατασκευάσει κάθε αντικείμενο και μορφή που υφίσταται ή να δώσει τρισδιάστατη

μορφή σε σχέδια δύο διαστάσεων.

Απ’την άλλη είναι προσιτά στον σύγχρονο φοιτητή, ο οποίος έχοντας πλέον

αποκτήσει τις βασικές γνώσεις χειρισμού του Η/Υ, μπορεί να δημιουργήσει

τρισδιάστατες κατασκευές κατά τη διάρκεια της φοίτησης του και να αξιοποιήσει

αυτή του γνώση στην μετέπειτα επαγγελματική του πορεία.

Για τον σύγχρονο μηχανικό η τρισδιάστατη απεικόνιση έχει μεγάλη αξία. Ένας

από του βασικότερους παράγοντες που προσδίδουν στον μηχανικό μία ξεχωριστή

θέση στον επαγγελματικό χώρο, είναι η δυνατότητα του να συνδυάζει την γνώση και

την πρακτική με τον οικονομικό παράγοντα. Ο μηχανικός δεν πρέπει να έχει μόνο τις

τεχνικές γνώσεις για να κατασκευάζει έργα, αλλά πρέπει και να μπορεί να προωθεί

την ιδέα κατασκευής τους, τις περισσότερες φορές σε ομάδες ατόμων που δεν έχουν

τις ίδιες τεχνικές γνώσεις με αυτόν.

Ένα από τα σημαντικότερα μέσα για να το κάνει αυτό είναι η τρισδιάστατη

οπτικοποίηση. Τα προγράμματα αυτής της τεχνολογίας έχουν πλέον την ακρίβεια

και τη σταθερότητα που απαιτείται για να περάσουν από τα χέρια των τεχνικών

ειδικών εφέ και των κατασκευαστών παιχνιδιών για ηλεκτρονικούς υπολογιστές,

στους σύγχρονους μηχανικούς και τον κατασκευαστικό κλάδο.

Όλοι οι μηχανικοί πλέον, και όχι μόνο οι αρχιτέκτονες, μπορούν να

κατασκευάζουν τρισδιάστατα μοντέλα των έργων τους. Μπορούν να τα τροποποιούν

106

όπως αυτοί θέλουν, να προσθέτουν κινούμενα μέρη, να αλλάζουν τους χρωματισμούς

και τις υφές και να δοκιμάζουν διαφορετικές συνθήκες φωτισμού. Όλες αυτές οι

δυνατότητες προσφέρονται εξαρχής από τις εφαρμογές τρισδιάστατης απεικόνισης

και η επέκταση τους με την προσθήκη νέων είναι κάτι που μπορεί να κάνει μόνος του

ο μηχανικός με χαμηλό σχετικά κόστος.

Οι δυνατότητες αυτών των προγραμμάτων δεν σταματούν εδώ. Στην σύγχρονη

ψηφιακή εποχή το διαδύκτιο και η τηλε-εργασία θα αποτελέσουν τους

σημαντικότερους φορείς για την απομακρυσμένη συνεργασία πολλών ομάδων

ατόμων. Η τρισδιάστατη απεικόνιση μπορεί να προσφέρει πολλά, αφού έχει την

δυνατότητα να μεταφέρει τις εικόνες και τα βίντεο από ρεαλιστικές απεικονίσεις

κατασκευών μέσω υπολογιστών που είναι συνδεδεμένοι στο διαδύκτιο.

Τέλος, ένα νέο πρωτοποριακό κομμάτι των τρισδιάστατων εφαρμογών, που

εισάγεται σε αυτή την διπλωματική εργασία, είναι η τρισδιάστατη απεικόνιση

πραγματικού χρόνου. Η τεχνολογία αυτή επιτρέπει την «περιήγηση» του

ενδιαφερόμενου μέσα σε ένα τρισδιάστατο, αρκετά ρεαλιστικό περιβάλλον που του

παρέχει την δυνατότητα να επιλέγει αυτός που θα εστιάσει την προσοχή του και όχι

να παρακολουθεί παθητικά ένα τρισδιάστατο βίντεο.

Στις εικόνες 5.1 και 5.2 της επόμενης σελίδας παρουσιάζονται κάποιες

κατασκευές που έχουν πραγματοποιηθεί με εφαρμογές τρισδιάστατης απεικόνισης.

107

Εικόνα 5.1 Τρισδιάστατη απεικόνιση εξωτερικής όψης κτιρίου

Εικόνα 5.2 Τρισδιάστατη απεικόνιση εσωτερικής όψης του ίδιου κτιρίου

108

5.3 ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΑ ΤΡΙΣΔΙΑΣΤΑΤΗΣ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗΣ Για την τρισδιάστατη κατασκευή του Υ.Ε.Δ. στο ΕΜΠ έγινε χρήση τριών από τα

πλέον βασικά προγράμματα τρισδιάστατης απεικόνισης:

• 3D Studio Max, της εταιρίας discreet, 5η και 7η έκδοση

• Poser Studio, της εταιρίας Curious Labs, 5η και 6η έκδοση

• Unreal Engine, της εταιρίας UDN, 2η έκδοση

Το κάθε ένα από αυτά τα προγράμματα έχει διαφορετικό σκοπό και όλα μαζί

αποτελούν ένα ολοκληρωμένο πακέτο κατασκευής σύγχρονων τρισδιάστατων

μοντέλων.

Ο τρόπος λειτουργίας και η χρησιμότητα του καθενός, αναλύεται στις επόμενες

σελίδες.

5.3.1 3D Studio Max

Το 3D Studio Max αποτελεί ένα από τα παλαιότερα και πληρέστερα

προγράμματα τρισδιάστατης απεικόνισης . Βρίσκεται αυτή τη στιγμή στην έκδοση 7

και είναι πλέον σταθερότερο και ικανό να εξυπηρετήσει τις ανάγκες του σύγχρονου

μηχανικού σε σχεδιασμό. Έχει ακόμα την δυνατότητα εισαγωγής αρχιτεκτονικών και

μηχανολογικών σχεδίων από την πολύ γνωστή εφαρμογή σχεδιασμού AutoCAD.

Το πρόγραμμα αυτό βρίσκει εφαρμογή σε όλες σχεδόν τις περιπτώσεις που

χρειάζεται τρισδιάστατη απεικόνιση, καθώς, πέρα από το μεγάλο πλήθος

δυνατοτήτων που αυτό παρέχει, έχει πολλές δυνατότητες συνεργασίας με τα

περισσότερα προγράμματα του χώρου.

Το 3D Studio Max συνέβαλε στην εργασία αυτή με την κατασκευή των

αντικειμένων που απαρτίζουν το εσωτερικό του Υ.Ε.Δ. Δημιουργήθηκαν

κινούμενα και σταθερά αντικείμενα τα οποία εισάχθηκαν αργότερα στο

τρισδιάστατο μοντέλο του χώρου.

109

Το πρόγραμμα αποτελείται από τέσσερα παράθυρα. Αυτά είναι η κάτοψη, η

πρόσοψη, η πλάγια όψη και μία προοπτική όψη του μοντέλου. Τα κυριότερα

εργαλεία του προγράμματος είναι :

• Objects για το σχεδιασμό πρότυπων σχημάτων • Lights & Cameras για το φωτισμό του χώρου και την τοποθέτηση κάμερας

για πραγματοποίηση βιντεοσκόπησης του μοντέλου. • Material Editor για απόδοση χρώματος και υφών στα αντικείμενα • Select and Move για τη μετακίνηση των αντικειμένων κατά τους τρεις άξονες • Rotate για την περιστροφή των αντικειμένων • Scale για την αλλαγή κλίμακας • Animation για τη δημιουργία κίνησης • Modifiers για την τελική μορφοποίηση των αντικειμένων • Render για να παρατήρηση το τελικό αποτέλεσμα.

Στην εικ. 5.3 φαίνεται μία χαρακτηριστική εικόνα του περιβάλλοντος εργασίας

του προγράμματος.

Το πρόγραμμα έχει την δυνατότητα κατασκευής και πολύπλευρης

παραμετροποίησης κάθε μορφής τρισδιάστων αντικειμένων, κινούμενων και

ακίνητων.

Μπορεί να «βάψει» το αντικείμενο με οποιοδήποτε φυσικό χρώμα επιθυμούμε ή

ακόμα και να του δώσει υφή από μία κατάλληλα τραβηγμένη φωτογραφία απλή

φωτογραφικής μηχανής. Ο χρήστης δηλαδή μπορεί να τραβήξει σε φωτογραφία ένα

πέτρωμα ή ένα τοίχο και να δώσει την υφή αυτών στο αντικείμενο του.

Επίσης, έχει μεγάλες δυνατότητες στον τομέα του φωτορεαλισμού. Μπορεί να

φωτίσει ένα χώρο με φως που μιμείται τον φυσικό ή τον τεχνητό φωτισμό. Αυτό είναι

ένα από τα δυνατά στοιχεία της εφαρμογής καθώς προσδίδει μεγάλο ρεαλισμό στην

τελική κατασκευή.

Ακόμα, μπορεί να προσθέσει ένα πλήθος ρεαλιστικών στοιχείων σε ένα

μοντέλο, όπως κινούμενο νερό, πολύ καλή απόδοση λείων και γυαλιστερών

επιφανειών όπως πατώματα και καθρέπτες και πολλά ακόμα.

Τέλος, παρέχει την δυνατότητα βιντεοσκόπησης της κατασκευής. Ο χρήστης

μπορεί αφού κατασκευάσει το τρισδιάστατο μοντέλο να κάνει μία περιήγηση γύρω

και μέσα σε αυτό, σαν μία μικρή ταινία παρουσίασης.

110

Εικόνα 5.3 Περιβάλλον εργασίας 3D Studio Max

111

5.3.2 Poser Studio

Παρότι όπως προαναφέρθηκε, με το 3D Studio Max μπορεί κάποιος να

κατασκευάσει οποιοδήποτε αντικείμενο επιθυμεί, υπάρχει μία ιδιαίτερη δυσκολία

στην δημιουργία ανθρώπινων μορφών.

Η κατασκευή ανθρώπων και ζώων δε αποτελεί ένα τόσο σημαντικό στοιχείο για

τον μηχανικό, καθώς στόχος τους είναι να δώσουν ένα πιο ρεαλιστικό ύφος στο

τρισδιάστατο σχέδιο και όχι να αποτελέσουν βασικά στοιχεία του.

Για το λόγο αυτό χρησιμοποιούνται ειδικά προγράμματα για αυτό το σκοπό , τα

οποία έχουν σαν στόχο να κάνουν ευκολότερη την κατασκευή των ανθρώπινων

μορφών του σχεδίου.

Το Poser Studio είναι ένα από τα καλύτερα προγράμματα κατασκευής

τρισδιάστατων μορφών ανθρώπων και ζώων. Ο χρήστης του έχει τη δυνατότητα να

κατασκευάζει ανθρώπινες μορφές από φωτογραφικό υλικό ή να μορφοποιεί μία

μεγάλη ποικιλία από υπάρχοντα μοντέλα δίνοντας τους τα χαρακτηριστικά που

επιθυμεί.

Τα κυριότερα εργαλεία του προγράμματος είναι τα εξής :

• Figures για την επιλογή πρότυπου μοντέλου

• Cloth για την ένδυση του χαρακτήρα

• Poses για την απόδοση στάσεων στα σώματα των χαρακτήρων

• Expression για την απόδοση εκφράσεων στα πρόσωπα των χαρακτήρων

• Hair για την επιλογή μαλλιών

• Diffuse Color για την προσθήκη χρώματος στα ρούχα, μαλλιά, μάτια και

δέρμα.

Στην εικ. 5.4 φαίνεται μία χαρακτηριστική εικόνα του περιβάλλοντος εργασίας

του προγράμματος.

112

Εικόνα 5.4 Περιβάλλον εργασίας Poser Studio

113

5.3.3 Unreal Engine

Το Unreal Engine αποτελεί ένα από τα πιο σύνθετα και ισχυρά προγράμματα

«τρισδιάστατης απεικόνισης πραγματικού χρόνου». Αυτό σημαίνει ότι ο χρήστης έχει

την δυνατότητα να κατασκευάσει ένα χώρο και να περιηγηθεί ύστερα μέσα σε αυτόν

υπό συνθήκες εικονικής πραγματικότητας. Να επιλέγει αυτός δηλαδή, πού θα

κοιτάζει και προς ποια κατεύθυνση θα κινηθεί.

Το πρόγραμμα αυτό προέρχεται από τον χώρο τον παιχνιδιών για Η/Υ. Η

κατασκευή τέτοιων παιχνιδιών αποτελεί μία από τις μεγαλύτερες προκλήσεις στο

ψηφιακό κόσμο. Για το λόγο αυτό τα τελευταία χρόνια έχει υπάρξει μεγάλη ανάπτυξη

σε αυτόν το χώρο και τα εργαλεία τα οποία χρησιμοποιεί έχουν γίνει πλέον πολύ

αξιόπιστα και καλύπτουν ένα μεγάλο φάσμα απαιτήσεων.

Η «τρισδιάστατη απεικόνιση πραγματικού χρόνου» είναι το επόμενο βήμα

στην ψηφιακή οπτικοποίηση καθώς καλύπτει τον αλληλεπιδραστικό χαρακτήρα που

θα ενσωματώνει η συντριπτική πλειοψηφία των ψηφιακών συστημάτων του 21ου

αιώνα.

Ο μηχανικός έχει μεγάλο όφελος από τις δυνατότητες που προσφέρει το

πρόγραμμα αυτό. Μπορεί πλέον, όχι μόνο να κατασκευάζει έναν χώρο σε

τρισδιάστατο μοντέλο, αλλά και να επιτρέψει στον κάθε ενδιαφερόμενο να

περιηγηθεί μόνος του, με πολύ εύκολο τρόπο, μέσα σε αυτόν.

Ακόμα, το πρόγραμμα παρέχει στον χρήστη του την δυνατότητα να αλληλεπιδρά

με αντικείμενα που συναντά μέσα στο χώρο. Μπορεί να ενεργοποιήσει απλές

διαδικασίες όπως να ανοίγει πόρτες και να δέχεται πληροφορίες ανάλογα με το

σημείο που βρίσκεται. Επίσης μπορεί να συμμετέχει ενεργά και σε πιο σύνθετες

διαδικασίες όπως το να πραγματοποιεί εικονικά πειράματα ή να εκπαιδεύεται

εικονικά για καταστάσεις έκτακτης ανάγκης.

Στην εικ. 5.5 φαίνεται μία χαρακτηριστική εικόνα του περιβάλλοντος εργασίας

του προγράμματος.

114

Εικόνα 5.5 Περιβάλλον εργασίας Unreal Engine

115

Παρακάτω ακολουθεί μία σειρά από εικόνες κατά την διάρκεια κατασκευής του

τρισδιάστατου μοντέλου του εργαστηρίου με την χρήση του προγράμματος Unreal

Engine.

Εικόνα 5.6 Άποψη των εργαστηριακών χώρων

116

Εικόνα 5.7 Προοπτική όψη εργαστηρίου

Εικόνα 5.8 Χώροι δοκιμών

117

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

118

[1] Golany S.G., Toshima O., “Geo – Space Urban Design”, John Willey and

Sons, 1996

[2] Sandstrom G.E., “The History of Tunnelling”, Barrie & Rockliff, London

1963

[3] Σοφιανός, Α.Ι. «Τεχνικές Διάνοιξης Συράγγων», Πανεπιστημιακές

Σημειώσεις, Τμήμα Μηχανικών Μεταλλείων – Μεταλλουργών ΕΜΠ, Αθήνα

2003, σελ 8-9

[4] Μπενάρδος, Α., «Εκτίμηση Επικινδυνότητας Κατά την Όρυξη Σηράγγων με

Μηχανές Ολομέτωπης Κοπής», Διδακτορική Διατριβής ΕΜΠ, Αθήνα 2001,

σελ.12

[5] Duddeck,H., “Challenge to Tunneling Engineers”, Tunneling and

Underground Space Technology, Vol. 11, No. 1, 1996, pp. 39-44

[6] ITA Working Group No.4, “Planning and Mapping of Underground Space,

an Overview”, Tunneling and Underground Space Technology, Vol.15, No.3,

2000, pp. 271

[7] Sterling, R.L., & Godard, J.P., “Geoengineering Conciderations in the

Optimum Use of Underground Space”, ITA – AITES, November 2000

[8] Sterling, R.L., & Godard, J.P., ITA Working Group No.13, “General

Considerations in Assessing the advantages of Using Underground Space”,

Tunneling and Underground Space Technology, Vol. 10, No. 3, 1995, pp.287-289.

[9] ITA, “Why Go Underground?”, Tunneling Technologies for the Third

Millenium, 2000, p.9.

[10] Μπενάρδος, Α., όπως [4], σελ 16

[11] Ronka, K., Ritola, J., & Rauhala, K., “Underground Space in Land – Use

Plannining”, Tunelling and Underground Space Technology, Vol.13, No.1, 1998,

pp. 39-49

[12] Edelenbos, J., Monninkhof, R., Haasnoot, J., Van der Hooven, F., Horvat E.,

Van der Krogt, R., (1998), “Strategic Study on the Utilisaion of Underground

Space in the Netherlands”, Tunneling and Underground Space Technology,

Vol.13, No2,pp.162.

[13] Ζευγώλης Ι., «Σχεδιασμός Υπόγειου Αποθηκευτικού Διαμετακομιστικού

Κέντρου στην Αττική», Διπλωματική Εργασία, Τμήμα Μηχ.Μεταλλείων –

Μεταλλουργών, Ε.Μ.Π., 1999

119

[14] Καλιαμπάκος Δ., «Σημειώσεις Μαθήματος Υπόγεια Έργα»,Τμήμα

Μηχ.Μεταλλείων – Μεταλλουργών, Ε.Μ.Π., 2003

[15] Truman Stauffer Sr (1976) “Proceeding of the Third Annual UMR – MEC

Conference on Energy”. Tunneling and Undergroynd Space Technology Vol. VI

pp.683 – 684.

[16] Elsworth, D., Smeallie, P., Heuze, H., “An NSF-Sponsored Workshop on

Deep Underground Science and Engineering Laboratories”, 10th Congress of the

International Society for Rock Mechanics, September 2003

[17] NUCLEAR ENERGY AGENCY ORGANISATION FOR ECONOMIC CO-OPERATION

AND DEVELOPMENT «The Role of Underground Laboratories in Nuclear Waste

Disposal Programmes», Internet Resource, Free

[18] NUCLEAR ENERGY AGENCY ORGANISATION FOR ECONOMIC CO-OPERATION

AND DEVELOPMENT, όπως [17]

[19] NUCLEAR ENERGY AGENCY ORGANISATION FOR ECONOMIC CO-OPERATION

AND DEVELOPMENT, όπως [17]

[20] NUCLEAR ENERGY AGENCY ORGANISATION FOR ECONOMIC CO-OPERATION

AND DEVELOPMENT, όπως [17]

[21] NUCLEAR ENERGY AGENCY ORGANISATION FOR ECONOMIC CO-OPERATION

AND DEVELOPMENT, όπως [17]

[22] The EARTHLAB -A Subterranean Laboratory and Observatory to Study

Microbial Life, Fluid Flow, and Rock Deformation, http://www.earthlab.org/

[23] The EARTHLAB., ;όπως 22

[24] Announcement of Awards for Developing Conceptual Designs for a Deep

Underground Science and Engineering Laboratory (DUSEL)

[25] Κατηγορίες δοκιμών που πρέπει να πάνε υπόγεια (USA DUSEL)

[26] Deep Underground Science and Engineering Laboratory – Science

Summary

[27] SOUDAN: A Proposal for a National Underground Science and Engineering

Laboratory», Internet Resource, Free

[28] Σκοπός ύπαρξης DUSEL, Internet Resource, Free

[29] Internet Information for Greece Geological Structure, Free

[30] Τερεζόπουλος, 2000.

[31] Μπενάρδος, 2001

[32] Brady & Brown, 1985

120

[33] Salomon, 1992

[34] Σημειώσεις μαθήματος Υπόγεια Έργα, Καλιαμπάκος Δ., 2003

[35] Δομή εργαστηρίου (Berkley), Internet Resource, Free

[36] Activities on Mizunami URL, Internet Resource, Free

121