ΜΑΘΗΜΑ: ΤΕΧΝΙΚΗ ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ: ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΥΔΡΟΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΔΙΔΑΣΚΟΝΤΕΣ: Β. ΧΡΗΣΤΑΡΑΣ, Καθηγητής Β. ΜΑΡΙΝΟΣ, Λέκτορας ΒΟΗΘΗΤΙΚΟ ΦΥΛΛΑΔΙΟ 4ης ΑΣΚΗΣΗΣ ΤΙΤΛΟΣ ΑΣΚΗΣΗΣ: Μονοαξονική θλιπτική αντοχή άρρηκτου βράχου UCS. Μέτρο παραμορφωσιμότητας E. Διατμητική αντοχή Βράχου-Βραχόμαζας - Εκτίμηση συνοχής και γωνίας τριβής από το κριτήριο αστοχίας Hoek-Brown. Γεωτεχνικές ταξινομήσεις – Ταξινόμηση GSI. 1. ΣΚΟΠΟΣ ΑΣΚΗΣΗΣ Σκοπός της άσκησης είναι ο υπολογισμός της διατμητικής αντοχής (συνοχή c και γωνία τριβής φ) και παραμορφωσιμότητας (Ε) τόσο του άρρηκτου βράχου όσο και της βραχόμαζας. ►Τα τεχνικά έργα σχεδόν κατά κανόνα κατασκευάζονται επί ή εντός κερματισμένουδιαταραγμένου βραχώδους υλικού (βραχόμαζα) και όχι σε άρρηκτο βράχο. ►Συνεπώς, τελικός στόχος οι ιδιότητες (αντοχή και παραμορφωσιμότητα ) της βραχόμαζας. ►Αυτό επιτυγχάνεται από τη χρήση του γεωτεχνικού συστήματος ταξινόμησης GSI. i.
ii.
Ο υπολογισμός της αντοχής του άρρηκτου βράχου: Γίνεται εργαστηριακά. Η διατμητική αντοχή ή καλύτερα της συνοχής (c: cohesion) και γωνίας τριβής (φ: angle of friction) βρίσκεται και εδώ μέσα από το κριτήριο αστοχίας MohrCoulomb. Προσοχή: Ο εργαστηριακός προσδιορισμός της αντοχής του βράχου εδώ αφορά μόνο τον άρρηκτο βράχο δηλαδή τον βράχο χωρίς καμιά ασυνέχεια (ρωγμάτωση). Ο υπολογισμός της αντοχής της βραχόμαζας (δηλαδή βράχος + ασυνέχειες): Γίνεται με τη χρήση γεωτεχνικών ταξινομήσεων, δηλαδή εμπειρικά. Αυτή είναι και η μεθοδολογία που χρησιμοποιείται διεθνώς και έχει προκύψει από χιλιάδες περιπτώσεις αστοχιών παγκοσμίως. Το σύστημα γεωτεχνικής ταξινόμησης GSI χρησιμοποιείται ευρύτατα σε όλο το κόσμο για το σκοπό αυτό. Το σύστημα καλύπτει τόσο ασθενείς όσο και καλύτερης ποιότητας βραχόμαζες. Εργαστηριακά δεν μπορεί να γίνει προσδιορισμός της αντοχής καθώς το όποιο δείγμα (λίγων cm) δεν μπορεί να είναι αντιπροσωπευτικό της πραγματικής κλίμακας (λίγων m) βραχόμαζας στην ύπαιθρο, εκεί δηλαδή που πραγματοποιείται το τεχνικό έργο. Επίσης, δεν μπορεί να γίνει επιτόπου δοκιμή της αντοχής καθώς είναι πολύ ακριβή δοκιμή ενώ είναι αρκετά πιθανό να μην δοκιμαστεί η αντιπροσωπευτική, υπό την απαραίτητη κλίμακα, βραχόμαζα.
Η καλύτερη μέθοδος να υπολογίσεις την αντοχή είναι μέσα από την «ανάστροφη ανάλυση». Δηλαδή να γίνει κάπου η αστοχία και μετά με δεδομένο την οριακή κατάσταση της αστοχίας (π.χ. μια κατολίσθηση ή μια παραμόρφωσημετακίνηση σε μία σήραγγα) να αναλυθεί με ποια τιμή αντοχής φτάνουμε σε αυτή την οριακή κατάσταση. Αλλά......πρέπει να γίνει αστοχία (κάτι που δεν ευχόμαστε για την ασφάλεια και οικονομία των έργων). iii. Ο υπολογισμός της παραμορφωσιμότητας της βραχόμαζας. Τούτο γίνεται με το μέτρο παραμορφωσιμότητας (Ε). Το μέτρο παραμορφωσιμότητας για τον άρρηκτο βράχο (Ei) προσδιορίζεται εργαστηριακά Το μέτρο παραμορφωσιμότητας για την βραχόμαζα (Em) υπολογίζεται εμπειρικά, όπως η αντοχή της βραχόμαζας. Υπολογίζεται δηλαδή μέσα από διάφορους μαθηματικούς τύπους που έχουν προκύψει εμπειρικά. Οι εξισώσεις αυτές παρουσιάζονται στην σχετική παρουσίαση της άσκησης. Παρατηρήσεις Το σύστημα GSI χρησιμοποιείται ευρέως σε όλο τον κόσμο. Στην Ελλάδα αποτελεί τμήμα των προδιαγραφών μελέτης και κατασκευή των έργων του Μετρό, της Εγνατίας Οδού, των έργων Οδοποιίας και Σιδηροδρόμου. Θεμελιώθηκε σε πολλές περιπτώσεις ασθενών βραχομαζών που αντιμετωπίστηκαν κατά τη μελέτη και κατασκευή τεχνικών έργων τις τελευταίες 2 δεκαετίες στην Ελλάδα.
2. “ΚΛΕΙΔΙΑ” ΕΠΙΛΥΣΗΣ – ΘΕΩΡΗΤΙΚΕΣ ΓΝΩΣΕΙΣ Α. “Κλειδιά” άσκησης: i
Β. Θεωρητικές γνώσεις για την επίλυση (Προσοχή: βρείτε τις αντίστοιχες διαφάνειες στην σχετική παρουσίαση!!!)
Κριτήριο αστοχίας Mohr-Coulomb
1. Πως ορίζουμε την διατμητική αντοχή ενός γεωυλικού (έδαφος και βράχος) (βλέπε κριτήριο θραύσης Mohr-Coulomb) 2. Πως υπολογίζουμε την μονοαξονική θλίψη του άρρηκτου πετρώματος; ii
Κριτήριο αστοχίας Hoek & Brown
3. Τι πληροφορίες παίρνουμε από το διάγραμμα τάσης-παραμόρφωσης;
Γεωτεχνική ταξινόμηση GSI
σ-ε
90
N/A
60
8. Τι είναι ισότροπη συμπεριφορά;
40
τι
ανισότροπη
9. Πως ποσοτικοποιούμε τη βραχόμαζα (δίνουμε έναν «αριθμό στη βραχόμαζα»).
N/A
Μονοαξονική θλίψη άρρηκτου βράχου σci
v
Σταθερά υλικού mi
vi
Δομή βραχόμαζας
10. Τι είναι η γεωτεχνική ταξινόμηση GSI και πως εκτιμάται; ΓΕΩΛΟΓΙΚΟΣ ΔΕΙΚΤΗΣ ΑΝΤΟΧΗΣ ΣΕ ΡΗΓΜΑΤΩΜΕΝΟΥΣ ΒΡΑΧΟΥΣ (Hoek and Marinos, 2000)
Βασιζόμενοι στην εμφάνιση της βραχόμαζας (περιγραφή δομής και κατάσταση επιφάνειας ασυνεχειών) εκτιιμήστε τη μέση τιμή του GSI, χωρίς υποχρεωτικά μεγάλη ακρίβεια. Το να επιλέξετε ενα εύρος τιμών από 33 ως 37 είναι πιο ρεαλιστικό από το να δήλώσετε ότι GSΙ=35. Σημειώνεται ότι ο Πίνακας δεν εφαρμόζεται σε κινηματικά ελεγχόμενες αστάθειες. Στην περίπτωση που οι ασθενείς επίπεδες επιφάνειεςέχουν μη ευνοϊκό προσανατολίσμο σε σχέση με το πρανές εκσκαφής, τότε αυτές καθορίζουν την συμπεριφορά της βραχόμαζας. Η διατμητική αντοχή επιφανειών σε βράχους που υπόκεινται σε εξασθένιση λόγω διακύμανσης της περιεκτικότητας σε υγρασία, είναι περαιτέρω μειωμένη όταν υπάρχει νερό. Οταν, οι βραχόμαζες ανήκουν στις μέτριες έως πτωχές κατηγορίες και υπάρχει νερό τότε μετακινούμαστε προς τα δέξια. Η υδροστατική πιέση λαμβάνεται υπόψη με την ανάλυση ενεργών τάσεων.
ΜΕΙΟΥΜΕΝΗ ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΑΣΥΝΕΧΕΙΩΝ
BLOCKY - Αδιατάρακτη βραχόμαζα με πολύ καλό αλληλοκλείδωμα που αποτελείται από κυβικά τεμάχη οριζόμενα από τρεις ορθογώνια τεμνόμενες οικογένειες ασυνεχειών
ΜΕΙΟΥΜΕΝΟ ΑΛΛΗΛΟΚΛΕΙΔΩΜΑ ΤΩΝ ΒΡΑΧΩΔΩΝ ΤΕΜΑΧΩΝ
ΔΟΜΗ INTACT OR MASSIVE - Άρρηκτα βραχώδη τεμάχη ή άστρωτος βράχος με λίγες ασυνέχειες σε μεγάλη απόσταση
90
N/A
DISINTEGRATED - Ισχυρά κερματισμένη βραχόμαζα με πτωχό αλληλοκλείδωμα και με ταυτόχρονη παρουσία γωνιωδών και αποστρογγυλωμένων τεμαχών LAMINATED/SHEARED - Φυλλώδης ή σχιστοποιημένη και τεκτονικώς διατμημένη ασθενής βραχόμαζα. Η σχιστότητα επικρατεί έναντι οποιασδήποτε άλλης οικογένειας ασυνεχειών εμποδίζοντας την δημιουργία γωνιωδών τεμαχών
N/A
80 70 60
VERY BLOCKY- Μερικώς διαταραγμένη βραχόμαζα με πολύπλευρα γωνιώδη τεμάχη (blocks) που σχηματίζονται από τέσσερις ή περισσότερες οικογένειες ασυνεχειών BLOCKY/DISTURBED/SEAMY Πτυχωμένη με γωνιώδη τεμάχη που σχηματίζονται απο πολλές αλληλοτεμνόμενες οικογένειες ασυνεχειών. Εμμονή στρώσης ή σχιστότητας
ΠΤΩΧΗ Επιφάνειες ολίσθησης, πολύ αποσαθρωμένες με συμπαγή επιφλοιώματα ή υλικό πλήρωσης με γωνιώδη θραύσματα ΠΟΛΥ ΠΤΩΧΗ Επιφάνειες ολίσθησης πολύ αποσαθρωμένες με μαλακό αργιλικό υλικό πλήρωσης
10 N/A
ΚΑΛΗ Τραχείες, ελαφρά αποσαθρωμένες και οξειδωμένες επιφάνειες
20
iv
vii Ποιότητα ασυνεχειών
και
30
ΜΕΤΡΙΑ Λείες, μετρίως αποσαθρωμένες και εξαλλοιωμένες επιφάνειες
σχιστότητα επικρατεί έναντι οποιασδήποτε άλλης οικογένειας ασυνεχειών εμποδίζοντας την δημιουργία γωνιωδών τεμαχών
7. Πως μπορεί να αστοχήσει η βραχόμαζα;
50
ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ ΑΣΥΝΕΧΕΙΑΣ
DISINTEGRATED - Ισχυρά κερματισμένη βραχόμαζα με πτωχό αλληλοκλείδωμα και με ταυτόχρονη παρουσία γωνιωδών και αποστρογγυλωμένων τεμαχών LAMINATED/SHEARED - Φυλλώδης ή σχιστοποιημένη και τεκτονικώς διατμημένη ασθενής βραχόμαζα. Η
ε
5. Πως ορίζεται το μέτρο παραμορφωσιμότητας Ε π.χ. Ασβεστόλιθος του άρρηκτου βράχου; 6. Ποιοί οι βασικοί τύποι δομής μιας βραχόμαζας;
70
VERY BLOCKY- Μερικώς διαταραγμένη βραχόμαζα με πολύπλευρα γωνιώδη τεμάχη (blocks) που σχηματίζονται από τέσσερις ή περισσότερες οικογένειες ασυνεχειών BLOCKY/DISTURBED/SEAMY Πτυχωμένη με γωνιώδη τεμάχη που σχηματίζονται απο πολλές αλληλοτεμνόμενες οικογένειες ασυνεχειών. Εμμονή στρώσης ή σχιστότητας
N/A
80
Ελαστική - Πλαστική Πλαστική συμπεριφορά συμπεριφορά
ΠΟΛΥ ΚΑΛΗ Πολύ τραχείες, μη αποσαθρωμένες επιφάνειες
ΜΕΙΟΥΜΕΝΟ ΑΛΛΗΛΟΚΛΕΙΔΩΜΑ ΤΩΝ ΒΡΑΧΩΔΩΝ ΤΕΜΑΧΩΝ
BLOCKY - Αδιατάρακτη βραχόμαζα με πολύ καλό αλληλοκλείδωμα που αποτελείται από κυβικά τεμάχη οριζόμενα από τρεις ορθογώνια τεμνόμενες οικογένειες ασυνεχειών
ΜΕΤΡΙΑ Λείες, μετρίως αποσαθρωμένες και εξαλλοιωμένες επιφάνειες
ΜΕΙΟΥΜΕΝΗ ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΑΣΥΝΕΧΕΙΩΝ
ΔΟΜΗ INTACT OR MASSIVE - Άρρηκτα βραχώδη τεμάχη ή άστρωτος βράχος με λίγες ασυνέχειες σε μεγάλη απόσταση
ΚΑΛΗ Τραχείες, ελαφρά αποσαθρωμένες και οξειδωμένες επιφάνειες
ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ ΑΣΥΝΕΧΕΙΑΣ
Βασιζόμενοι στην εμφάνιση της βραχόμαζας (περιγραφή δομής και κατάσταση επιφάνειας ασυνεχειών) εκτιιμήστε τη μέση τιμή του GSI, χωρίς υποχρεωτικά μεγάλη ακρίβεια. Το να επιλέξετε ενα εύρος τιμών από 33 ως 37 είναι πιο ρεαλιστικό από το να δήλώσετε ότι GSΙ=35. Σημειώνεται ότι ο Πίνακας δεν εφαρμόζεται σε κινηματικά ελεγχόμενες αστάθειες. Στην περίπτωση που οι ασθενείς επίπεδες επιφάνειεςέχουν μη ευνοϊκό προσανατολίσμο σε σχέση με το πρανές εκσκαφής, τότε αυτές καθορίζουν την συμπεριφορά της βραχόμαζας. Η διατμητική αντοχή επιφανειών σε βράχους που υπόκεινται σε εξασθένιση λόγω διακύμανσης της περιεκτικότητας σε υγρασία, είναι περαιτέρω μειωμένη όταν υπάρχει νερό. Οταν, οι βραχόμαζες ανήκουν στις μέτριες έως πτωχές κατηγορίες και υπάρχει νερό τότε μετακινούμαστε προς τα δέξια. Η υδροστατική πιέση λαμβάνεται υπόψη με την ανάλυση ενεργών τάσεων.
ΠΟΛΥ ΚΑΛΗ Πολύ τραχείες, μη αποσαθρωμένες επιφάνειες
(Hoek and Marinos, 2000)
σ
ΓΕΩΛΟΓΙΚΟΣ ΔΕΙΚΤΗΣ ΑΝΤΟΧΗΣ ΣΕ ΡΗΓΜΑΤΩΜΕΝΟΥΣ ΒΡΑΧΟΥΣ
ΠΤΩΧΗ Επιφάνειες ολίσθησης, πολύ αποσαθρωμένες με συμπαγή επιφλοιώματα ή υλικό πλήρωσης με γωνιώδη θραύσματα ΠΟΛΥ ΠΤΩΧΗ Επιφάνειες ολίσθησης πολύ αποσαθρωμένες με μαλακό αργιλικό υλικό πλήρωσης
iii
4. Τι είναι ελαστική και τι πλαστική (όλκιμη) συμπεριφορά;
50
40 30 GSI=40-50
20
10 N/A
N/A
11. Πότε χρησιμοποιούμε το κριτήριο αστοχίας Hoek & Brown και αντίστοιχα το GSI; 12. Πως υπολογίζουμε το c και φ της βραχόμαζας;
3. ΒΗΜΑΤΑ ΕΠΙΛΥΣΗΣ ΑΣΚΗΣΗΣ ►Τα τεχνικά έργα σχεδόν κατά κανόνα κατασκευάζονται επί ή εντός κερματισμένουδιαταραγμένου βραχώδους υλικού (βραχόμαζα) και όχι σε άρρηκτο βράχο. ►Συνεπώς, τελικός στόχος οι ιδιότητες (αντοχή και παραμορφωσιμότητα ) της βραχόμαζας. η
Είναι πολύ δύσκολο (βλέπε Σκοπό στην 1 σελίδα) να προσδιοριστούν οι παράμετροι που την περιγράφουν ως ενιαίο, ομοιογενές και ισότροπο υλικό…… Για τη βραχόμαζα πως υπολογίζουμε την αντοχή της? i. Αρχικά υπολογίζουμε τις παραμέτρους του άρρηκτου βράχου και στη συνέχεια με απομείωση αυτών……. ii. Απομείωση ? (Γίνεται μέσα από το GSI) iii. …….καταλήγουμε στις αντίστοιχες παραμέτρους της βραχόμαζας Άρα ας ξεκινήσουμε από τη μελέτη του άρρηκτου βράχου..........
Πάμε λοιπόν στην άσκηση Α…
Ερώτημα 2iii: Σας δίνεται ένα ζευγάρι σ1 και σ3. Αν προβάλετε τον κύκλο Mohr για αυτό το ζευγάρι θα δείτε ότι δεν εφάπτεται και δεν τέμνει την περιβάλλουσα ο θραύσης που έχετε ήδη βρει από το 1 ερώτημα. Στο ερώτημα σας λέει ότι το δείγμα όμως πρέπει να αστοχήσει. Θα αστοχήσει αν ασκηθεί κάποια πίεση πόρων (υδατική πίεση). Μπορείτε να βρείτε την πίεση των πόρων γραφικά. Αφού βρήκαμε τις ιδιότητες του άρρηκτου βράχου (η μέγιστη αντοχή που μπορεί να έχει το υλικό που δουλεύουμε απαντάται όταν είναι σε αυτή την κατάσταση)...........πάμε να απομειώσουμε την αντοχή αυτή και να βρούμε την αντοχή της βραχόμαζας.
Πάμε λοιπόν στην άσκηση Β… Για να προσδιορίσουμε την αντοχή της βραχόμαζας χρειαζόμαστε τις ακόλουθες παραμέτρους: 1. Αντοχή άρρηκτου βράχου (Εργαστηριακές δοκιμές) Μονοαξονική θλιπτική αντοχή σci Σταθερά υλικού mi
Τα βήματα επίλυσης της άσκησης είναι: Ερώτημα 1: Βλέπε παρουσίαση άσκησης. Ερώτημα 2i: i. Φτιάχνουμε ένα διάγραμμα τ-σn (διατμητικής τάσης-ορθής τάσης). ii. Προβάλλουμε τους κύκλους Mohr ανάλογα με τα ζευγάρια σ1 και σ3 που έγιναν οι 4 δοκιμές. iii. Φέρνουμε την περιβάλλουσα θραύσης iv. Με βάση την περιβάλλουσα θραύσης υπολογίζουμε τη συνοχή (c σε MPa) και τη γωνία o τριβής (φ σε μοίρες ). Προσοχή: Οι τάσεις εδώ είναι ολικές (χωρίς τόνο) Ερώτημα 2ii: Εδώ θα επιλύσετε το κριτήριο αστοχίας Hoek & Brown για άρρηκτο βράχο που σας δίνεται. Ο άγνωστος εδώ είναι το mi. Άρα θα λύσετε ως προς το mi. Την τιμή mi που θα βρείτε θα πρέπει να την συγκρίνετε με αυτή τη τιμή που δίνεται στον πίνακα (βλέπε παρουσίαση)(κατά Hoek & Marinos, 2000). Εσείς πρέπει να εξηγήσετε γιατί υπάρχει αυτή η σημαντική διαφορά στην τιμή. Θα απαντήσετε εδώ θεωρητικά ανάλογα με τη πιθανή φύση του ψαμμίτη, δηλαδή τι είναι αυτό που μπορεί να την έχει αλλοιώσει ή διαφοροποιήσει σε σχέση με έναν τυπικό καλό ψαμμίτη.
2. Παράγοντες απομείωσης της αντοχής του άρρηκτου βράχου Βαθμονόμηση της ποιότητας της βραχόμαζας (σύστημα ταξινόμησης GSI) Διαταραχή της βραχόμαζας κατά την κατασκευή (D) Μέσω του κριτηρίου Hoek and Brown και του GSI βρίσκουμε: την αντοχή (συνοχή c και γωνία τριβής φ) την παραμορφωσιμότητα Ε Με το GSI εκφράζεται αριθμητικά η απομείωση των σταθερών του υλικού ανάλογα με τη ρωγμάτωση της βραχόμαζας. Σημαντικό στοιχείο στην επίλυση του κριτηρίου θραύσης Hoek and Brown Η πρόσφατη επίλυση του κριτηρίου Hoek and Brown γίνεται με το πρόγραμμα Roclab που μπορεί να αναζητηθεί ελεύθερα στο διαδίκτυο, www.rocscience.com). Πρέπει να κατεβάσετε το πρόγραμμα Roclab (αρχικά κάνετε μία αίτηση και σας στο στέλνουν άμεσα) για να λύσετε το ερώτημα 3.
Παρατήρηση: Το πέτρωμα στην άσκηση είναι ίδιο (ασβεστόλιθος) αλλά θα δείτε ότι η αντοχή στις 4 διαφορετικές μορφές-τύπους διαφέρει σημαντικά έως δραματικά.
3. ΒΗΜΑΤΑ ΕΠΙΛΥΣΗΣ ΑΣΚΗΣΗΣ Ερώτημα 1:
Ερώτημα 3:
ΓΕΩΛΟΓΙΚΟΣ ΔΕΙΚΤΗΣ ΑΝΤΟΧΗΣ ΣΕ ΡΗΓΜΑΤΩΜΕΝΟΥΣ ΒΡΑΧΟΥΣ
ΜΕΙΟΥΜΕΝΟ ΑΛΛΗΛΟΚΛΕΙΔΩΜΑ ΤΩΝ ΒΡΑΧΩΔΩΝ ΤΕΜΑΧΩΝ
BLOCKY - Αδιατάρακτη βραχόμαζα με πολύ καλό αλληλοκλείδωμα που αποτελείται από κυβικά τεμάχη οριζόμενα από τρεις ορθογώνια τεμνόμενες οικογένειες ασυνεχειών
ΚΑΛΗ Τραχείες, ελαφρά αποσαθρωμένες και οξειδωμένες επιφάνειες
90
N/A
DISINTEGRATED - Ισχυρά κερματισμένη βραχόμαζα με πτωχό αλληλοκλείδωμα και με ταυτόχρονη παρουσία γωνιωδών και αποστρογγυλωμένων τεμαχών LAMINATED/SHEARED - Φυλλώδης ή σχιστοποιημένη και τεκτονικώς διατμημένη ασθενής βραχόμαζα. Η σχιστότητα επικρατεί έναντι οποιασδήποτε άλλης οικογένειας ασυνεχειών εμποδίζοντας την δημιουργία γωνιωδών τεμαχών
N/A
80 70 60
VERY BLOCKY- Μερικώς διαταραγμένη βραχόμαζα με πολύπλευρα γωνιώδη τεμάχη (blocks) που σχηματίζονται από τέσσερις ή περισσότερες οικογένειες ασυνεχειών BLOCKY/DISTURBED/SEAMY Πτυχωμένη με γωνιώδη τεμάχη που σχηματίζονται απο πολλές αλληλοτεμνόμενες οικογένειες ασυνεχειών. Εμμονή στρώσης ή σχιστότητας
Η πρόσφατη επίλυση του κριτηρίου Hoek and Brown γίνεται με το πρόγραμμα Roclab που μπορεί να αναζητηθεί ελεύθερα στο διαδίκτυο, www.rocscience.com). Πρέπει να κατεβάσετε το πρόγραμμα Roclab (αρχικά κάνετε μία αίτηση και σας στο στέλνουν άμεσα) για να λύσετε το ερώτημα 3. Το πρόγραμμα είναι πολύ φιλικό για τον χρήστη. Αφού περιεργαστείτε σιγά-σιγά το πρόγραμμα……. πρέπει να επιλέξετε πρώτα την επιλογή: «Slopes» (Πρανή) πρέπει να εισάγετε τις γνωστές παραμέτρους (GSI, σci, mi, D, γ, ύψος πρανούς)
ΜΕΙΟΥΜΕΝΗ ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΑΣΥΝΕΧΕΙΩΝ
ΔΟΜΗ INTACT OR MASSIVE - Άρρηκτα βραχώδη τεμάχη ή άστρωτος βράχος με λίγες ασυνέχειες σε μεγάλη απόσταση
ΜΕΤΡΙΑ Λείες, μετρίως αποσαθρωμένες και εξαλλοιωμένες επιφάνειες
ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ ΑΣΥΝΕΧΕΙΑΣ
Βασιζόμενοι στην εμφάνιση της βραχόμαζας (περιγραφή δομής και κατάσταση επιφάνειας ασυνεχειών) εκτιιμήστε τη μέση τιμή του GSI, χωρίς υποχρεωτικά μεγάλη ακρίβεια. Το να επιλέξετε ενα εύρος τιμών από 33 ως 37 είναι πιο ρεαλιστικό από το να δήλώσετε ότι GSΙ=35. Σημειώνεται ότι ο Πίνακας δεν εφαρμόζεται σε κινηματικά ελεγχόμενες αστάθειες. Στην περίπτωση που οι ασθενείς επίπεδες επιφάνειεςέχουν μη ευνοϊκό προσανατολίσμο σε σχέση με το πρανές εκσκαφής, τότε αυτές καθορίζουν την συμπεριφορά της βραχόμαζας. Η διατμητική αντοχή επιφανειών σε βράχους που υπόκεινται σε εξασθένιση λόγω διακύμανσης της περιεκτικότητας σε υγρασία, είναι περαιτέρω μειωμένη όταν υπάρχει νερό. Οταν, οι βραχόμαζες ανήκουν στις μέτριες έως πτωχές κατηγορίες και υπάρχει νερό τότε μετακινούμαστε προς τα δέξια. Η υδροστατική πιέση λαμβάνεται υπόψη με την ανάλυση ενεργών τάσεων.
ΠΟΛΥ ΚΑΛΗ Πολύ τραχείες, μη αποσαθρωμένες επιφάνειες
(Hoek and Marinos, 2000)
ΠΤΩΧΗ Επιφάνειες ολίσθησης, πολύ αποσαθρωμένες με συμπαγή επιφλοιώματα ή υλικό πλήρωσης με γωνιώδη θραύσματα ΠΟΛΥ ΠΤΩΧΗ Επιφάνειες ολίσθησης πολύ αποσαθρωμένες με μαλακό αργιλικό υλικό πλήρωσης
Ταξινομήσετε τους 4 τύπους της ασβεστολιθικής βραχόμαζας με το διάγραμμα GSI Πρέπει πρώτα να βρείτε την δομή (γραμμή) και έπειτα την ποιότητα των ασυνεχειών (κολώνα). Μπορεί μια βραχόμαζα να είναι ανάμεσα σε 2 γειτονικές δομές (π.χ. κερματισμένη-πολύ κερματισμένη) ή ποιότητα ασυνεχειών (π.χ. μέτρια-καλή). Δείτε παραδείγματα από την παρουσίαση.
50
40
30
GSI=45-55
20
10 N/A
N/A
Πάντως μια συμβουλή είναι να αποκλείσετε πρώτα τις απίθανες δομές και να επικεντρώσετε πιο συγκεκριμένα. Ερώτημα 2: Πρέπει να σκεφτείτε αν η κατάσταση (κερματισμός - ποιότητα ασυνεχειών) που βλέπεται στην φωτογραφία είναι διαμορφωμένη σημαντικά από τις επιφανειακές συνθήκες ή/και από την τεκτονική διαταραχή μιας περιοχής. Βλέπε παρουσίαση άσκησης. Τι μπορεί να αλλάζει στο βάθος; Τι μπορεί να μην αλλάζει στο βάθος; Σκεφτείτε: o Πρωτογενή χαρακτηριστικά (π.χ. στρώση) o Τεκτονική o Αποσάθρωση
Τα c και φ δίνονται στα «ανενεργά» κελιά αριστερά. Εσείς πρέπει να κάνετε εξαγωγή («export») των διαγραμμάτων. Δώστε τις παραμέτρους ανά τύπο βραχόμαζας (φωτογραφίες) σε πίνακες. Ερώτημα 4: Λύστε την εξίσωση για κάθε βραχόμαζα. Προσοχή η εξίσωση είναι εμπειρική: Ενώ το σci δίνεται σε MPa το Ε τελικά υπολογίζεται σε GPa.
Em (GPa ) (1
D ) 2
ci
( MPa ) 10(GSI 100
10 ) / 40
Δώστε τις απαντήσεις σε πίνακα. Ερώτημα 5: Οι τιμές της μονοαξονικής αντοχής (σci) και της σταθεράς mi είναι ιδιότητες του άρρηκτου υλικού, εδώ ασβεστολίθου. Σκεφτείτε τι αλλάζει από φωτογραφία σε φωτογραφία και αν πρέπει να αλλάξει και το σci και mi.
4. ΜΟΡΦΗ ΑΠΑΝΤΗΣΕΩΝ 1.
Στα ερωτήματα που ζητάει παραμέτρους φτιάξτε πίνακες με τα αποτελέσματά σας!!! Λιθολογία Ψαμμίτης
Εύρη τιμών σci και mi Τιμές σci (MPa) 20 - 50
Τιμή mi 17
2
Ιλυόλιθος
10 - 15
7
2
Κροκαλοπαγές
20 - 35
21
3
Πολύ γενικό παράδειγμα
2.
Οι απαντήσεις να δίνονται μέσα από ανεπτυγμένο κείμενο. Είστε στο τελευταίο έτος και πρέπει να απαντάτε με τη μορφή έκθεσης και όχι επιγραμματικά. Τούτο θεωρείται αυτονόητο όποια ειδικότητα-επαγγελματικό κλάδο και να επιλέξετε.
4. Μην αντιγράψετε τα θεωρητικά στοιχεία που σας δίνονται στις παρουσιάσεις!!! Αυτά αποτελούν μόνο τη βάση για τις πιο εξειδικευμένες για την άσκηση απαντήσεις. 5. Οι καλές έως πολύ καλές ασκήσεις αξιολογούνται με ακόμα καλύτερο συντελεστή για τη τελική βαθμολογία (αυτό ισχύει τόσο για τους «οριακούς» όσο και για τους «υψηλότερους» βαθμούς). 6. Οι απαντήσεις δεν πρέπει να δίνονται πρόχειρα και επιγραμματικά. Οι ασκήσεις αυτές θα βαθμολογούνται αρκετά χαμηλά και δεν θα λαμβάνονται - θετικά – υπόψη στο τέλος. 7. Οι «αντιγραφές» δεν θα λαμβάνονται βέβαια υπόψη.
3.
Οι πλήρεις απαντήσεις σας θα σας βοηθήσουν στο διάβασμα για τις τελικές εξετάσεις (θα κατανοείτε τι διαβάζετε!!!).
5. ΔΕΝΔΡΟΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΑΣΚΗΣΕΩΝ
6. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΑΣΚΗΣΗΣ 1. Hoek, E., Carranza-Torres, C., Corkum, B., 2002. Hoek - Brown failure criterion - 2002 edition. In: Bawden H.R.W., Curran, J., Telesnicki, M. (eds). Proceedings of NARMSTAC 2002, Toronto, pp. 267-273. 2. Hoek, E. and Marinos, P. 2007. A brief history of the development of the Hoek-Brown failure criterion. Soils and Rocks, No. 2., November 2007. 3. Marinos, V., Marinos, P., Hoek, E. “The geological Strength index: applications and limitations”. Bull. Eng. Geol. Environ. 64, 55-65 (2005). 4. Marinos, P and Hoek, E. 2000 GSI – A geologically friendly tool for rock mass strength estimation. Proc. GeoEng2000 Conference, Melbourne. 1422-1442