Ασκήσεις Τεχνικής Γεωλογίας 7η Άσκηση Στεγανότητα θέσης φράγµατος. Αξιολόγηση επιτόπου δοκιµών περατότητας Lugeon. Κατασκευή κουρτίνας τσιµεντενέσων.
Β.Χρηστάρας Β. Μαρίνος, Εργαστήριο Τεχνικής Γεωλογίας και Υδρογεωλογίας
ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ 7η Άσκηση Σκοπός άσκησης: Η άσκηση επικεντρώνεται: • Στην διερεύνηση των συνθηκών στεγανότητας στη θέση ενός φράγµατος. • Αξιολογούνται οι επιτόπου δοκιµές περατότητας (δοκιµές εισπίεσης ύδατος Lugeon) και ο υδροφόρος ορίζοντας. • Τελικός σκοπός είναι η κατασκευή αδιαπέρατης κουρτίνας τσιµεντενέσων (βάθος, έκταση).
ΤΟ ΘΕΜΑ ΤΗΣ ΡΟΗΣ ΝΕΡΟΥ ΚΑΤΩ ΑΠΟ ΦΡΑΓΜΑ
• Απώλειες νερού (Διαφυγές) (Σε µεγάλης περατότητας πετρώµατα) • Ανάπτυξη υποπιέσεων (και σε πετρώµατα µικρής περατότητας) • Διάβρωση πετρώµατος θεµελίωσης (αν είναι διαβρώσιµο)
Στεγανότητα Φραγµάτων και Ταµιευτήρων ¡ ΣΤΕΓΑΝΟΤΗΤΑ ΣΤΗ ΘΕΣΗ ΤΟΥ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ § Πέτρωµα θεµελίωσης αδιαπέρατο § Πέτρωµα θεµελίωση περατό ¡ ΣΤΕΓΑΝΟΤΗΤΑ ΤΑΜΙΕΥΤΗΡΑ § Διαφυγές µέσω εδαφικών καλυµµάτων § Διαφυγές µέσω βραχώδους υποβάθρου
Στεγανότητα Φραγµάτων και Ταµιευτήρων ¡ ΓΕΝΙΚΑ Διαφυγές: Εκτίµηση από τον νόµο του Darcy Q=k*A*i ¡ Κυρίαρχος ο ρόλος της γεωλογίας § k: από το γεωυλογικό υλικό (βρίσκεται από τυποποιηµένες δοκιµές § Α: από τη γεωµετρία του γεωλογικού υλικού. § Βρίσκεται από ανάλυση τοπογραφία-γεωλογικών χαρτών (στρωµατογραφία – τεκτονική δοµή) § i=ΔΗ/L : Υπόγεια υδραυλική
Θέµατα “οικονοµίας των διαφυγών” φράγµατος ¡ Π εριπτώσεις όπου ελεγχόµενες διαφυγές είναι δυνατόν να επιτρέπονται: § Όταν υπάρχει περίσσεια υδατικών αποθεµάτων § Στα ηµερήσιας αναρρύθµισης φράγµατα § Σε οµαλής διανοµής απορροή στον υδρολογικό κύκλο § Σε αντιπληµµυρικούς ταµιευτήρες
Θέµατα “οικονοµίας των διαφυγών” φράγµατος ¡ Μ η ελεγχόµενες διαφυγές: Σοβαροί κίνδυνοι για το φράγµα I. Εσωτερική διάβρωση: Διασωληνώσεις µεταφορά σωµατιδίων του γεωλογικού υλικού προς µη προστατευόµενες εξόδους......άρα......καθιζήσεις τµηµάτων του ταµιευτήρα ή του φράγµατος. II. Κορεσµός της βραχόµαζας και ανύψωση της πιεζοµετρικής στάθµης υπογείου νερού.....άυξηση τάσεως πόρων......αστάθεια στα πρανή.
Θέµατα στεγανότητας φράγµατος
Θέµατα στεγανότητας φράγµατος
Κριτήρια για τη στεγανοποίηση: • Οµοιογένεια στην περατότητα: Χρήση δικτύων ροής (k). • Ανοµοιογένεια: ασυνέχεια στην περατότητα: κριτήριο
Lugeon ή άλλα.
ΣΤΕΓΑΝΟΤΗΤΑ ΘΕΣΗΣ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ ΔΟΚΙΜΕΣ ΠΕΡΑΤΟΤΗΤΑΣ Δοκιµή Περατότητας • Lugeon Μετριέται η απορροφούµενη ποσότητα νερού σε συνάρτηση µε το χρόνο, στο εισπιεζόµενο τµήµα, µήκους 3m έως 5m, µε διάφορες βαθµίδες πιέσεως, που εφαρµόζονται αρχικά µε αύξουσα σειρά και στη συνέχεια µε φθίνουσα. Συνιστάται σε βραχώδεις σχηµατισµούς.
•
Δοµική σταθερού φορτίου – Lefranc Μετράται η παροχή του νερού σε συνάρτηση µε τον χρόνο που διοχετεύεται στη γεώτρηση ώστε η στάθµη του νερού µέσα στη σωλήνωση της επένδυσης της γεώτρησης να είναι σταθερή. Συνιστάται σε εδάφη καλής περατότητας.
•
Δοµική πίπτοντος φορτίου – Maag Μετριέται η πτώση της στάθµης µέσα στη σωληνωµένη γεώτρηση (µε ασωλήνωτο ένα κάτω τµήµα αυτής, το οποίο αποτελεί και το δοκιµαζόµενο τµήµα) σε συνάρτηση µε το χρόνο. Συνιστάται σε εδάφη µικρής περατότητας.
ΣΤΕΓΑΝΟΤΗΤΑ ΘΕΣΗΣ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ ΔΟΚΙΜΕΣ ΠΕΡΑΤΟΤΗΤΑΣ Δοκιµή Περατότητας µε παρέµβυσµα (Packer) • Lugeon (Χρησιµοποιείται σχεδόν αποκλειστικά στα φράγµατα αφού γίνεται σχεδόν πάντα σε βράχο) • 1 Lugeon (U.L.) = απορρόφηση 1 lit/1min1m γεώτρησης σε 10 min δοκιµής και µε 10bar πίεσης (1 Lugeon = 10-7 m/sec).
ΣΤΕΓΑΝΟΤΗΤΑ ΘΕΣΗΣ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ ΔΟΚΙΜΕΣ ΠΕΡΑΤΟΤΗΤΑΣ Δοκιµή Περατότητας µε παρέµβυσµα (Packer) - Lugeon • 1 Lugeon (U.L.)= απορρόφηση 1 lit/1min1m γεώτρησης σε 10 min δοκιµής και µε 10bar πίεσης (1 Lugeon = 10-7 m/sec). • Παράδειγµα: Απορρόφηση 60 lit νερού σε τµήµα 3m µετά από 10 λεπτά. • Άρα απορρόφηση σε Lugeon=60/3*10=60/30=2 Lugeon
ΕΠΙΤΡΕΠΤΕΣ ΤΙΜΕΣ ΠΕΡΑΤΟΤΗΤΑΣ ΤΟΥ ΥΠΕΔΑΦΟΥΣ ΣΤΗ ΘΕΣΗ ΘΕΜΕΛΙΩΣΗΣ ΤΟΥ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ Το υπέδαφος θεωρείται στεγανό, όταν από τις επιτόπου δοκιµές προκύψουν τιµές διαπερατότητας:
ΥΨΟΣ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ (m)
ΜΟΝΑΔΕΣ LUGEON (UL)
<30
<3
>30
<1-2
ΣΤΕΓΑΝΟΤΗΤΑ ΘΕΣΗΣ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ ¡ Π ε ρ ί π τ ω σ η 1 η : Π έ τ ρ ω µ α Θ ε µ ε λ ί ω σ η ς Αδιαπέρατο (γενικώς) § Σ η ν ή θ η ς ρ ω γ µ ά τω σ η ε π ι φ α ν ε ι α κο ύ τ µ ή µ α το ς (κρυσταλλικά, συµπαγή πετρώµατα) § Σ υ ν ή θ η ς ε π ι φ α ν ε ι α κ ή ζ ώ ν η χ α λ ά ρ ω σ η ς αποσάθρωσης (αποσαθρούµενα πετρώµατα, πρόσφατες ιζηµατογενείς σειρές) • Ποιό είναι το βάθος της ρωγµάτωσης (ποιό χαλαρή και ανοικτή δοµή) • Μείωση του k µε το βάθος • Γεωµετρία της στεγανής κουρτίνας: ακολουθεί περίπου την τοπογραφία.
ΣΤΕΓΑΝΟΤΗΤΑ ΘΕΣΗΣ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ ¡ Π ερίπτωση 2 η : Πέτρωµα Θεµελίωσης Περατό a. Έντονη γενική ρωγµάτωση – χαλάρωση – αποσάθρωση
§ Υπόγεια κουρτίνα: § Έρευνα της - σε βάθος – εξέλιξης και αναζήτησης της γεωµετρίας της γραµµής παραδεκτών τιµών Lugeon
ΣΤΕΓΑΝΟΤΗΤΑ ΘΕΣΗΣ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ ¡ Π ε ρ ί π τ ω σ η 2 η : Π έ τ ρ ω µ α Θεµελίωσης Περατό β. Εκλεκτική έντονη ρωγµάτωση – προνοµιακοί αγωγοί § Ρηγµάτων § Επιφανειών επωθήσεων § Εκλεκτικής καρστικοποίησης κροκαλοπαγών ψαµµιτών § Λάβας
ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗ ΥΠΟΠΙΕΣΕΩΝ ΜΕ ΚΟΥΡΤΙΝΑ ΤΣΙΜΕΝΤΕΝΕΣΕΩΝ
ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ: ΦΡΑΓΜΑ AVENE (ΓΑΛΛΙΑ) ΚΟΥΡΤΙΝΑ ΤΣΙΜΕΝΤΕΝΕΣΕΩΝ
ΑΣΚΗΣΗ • Στην κοιλάδα που δίνεται µε την τοπογραφική τοµή πρόκειται να κατασκευαστεί φράγµα ύψους 25m. Η περιοχή αποτελείται από χαλαζίτη και για την έρευνα της συµπεριφοράς του έγιναν 5 γεωτρήσεις στις θέσεις που φαίνονται στην τοµή. • Όλες οι γεωτρήσεις συνάντησαν το χαλαζίτη µε ποικίλη ρωγµάτωση ενώ οι απορροφήσεις σε λίτρα κατά τις10-λεπτες εισπιέσεις τύπου Lugeon σε πραγµατική πίεση 10 kg/cm2 Ζητούµενα: 1. Ποιά η κατάσταση από πλευράς περατότητας της χαλαζιτικής βραχοµάζας και που οφείλονται οι διαφορές που παρατηρούνται στις τιµές της; Δικαιολογείστε τη µορφή της πιεζοµετρικής επιφάνειας του φυσικού υδροφόρου ορίζοντα του πετρώµατος. 2. Ποιά ακριβώς η έκταση και ποιο ακριβώς το βάθος του αδιαπέρατου στεγανού διαφράγµατος.
Οι στάθµες του υπόγειου νερού στις γεωτρήσεις ήταν οι εξής (σε βάθος από την επιφάνεια): Γ1: 15m, Γ2: 4m, Γ3: 11m, Γ4: 35m, Γ5: 12m.
Βήµατα επίλυσης 1. Τοποθετήστε το τεχνικό έργο, δηλαδή το φράγµα (δίνεται το ύψος) 2. Σχεδιάστε την επιφάνεια του Υδροφόρου Ορίζοντα (µπλε γραµµή) από τις µετρήσεις που σας δίνονται. 3. Αφού υπολογίσετε τις τιµές Lugeon(από την µετατροπή των απορροφήσεων από λίτρα σε Lugeon) θα τις προβάλλετε σε κάθε γεώτρηση ξεχωριστά. 4. Ανάλογα µε το ύψος του φράγµατος που σας δίνεται βρείτε στην θεωρία ποιο είναι το αποδεκτό όριο στεγανότητας σε τιµές Lugeon. 5. Βρείτε σε κάθε γεώτρηση το όριο της τιµής αυτής και ενώστε τα σηµεία αυτά σχηµατίζοντας µια επιφάνεια. Αυτή η επιφάνεια θα είναι το όριο Lugeon. 6. Σχεδιάστε το στεγανό διάφραγµα: • Βάθος (θα το καθορίσει το όριο Lugeon) • Έκταση (θα το καθορίσει ο Υδροφόρος ορίζοντας και το όριο Lugeon. Δηλαδή τι συναντά πρώτα η προέκταση της µελλοντικής στάθµης λίµνης: Τον υδροφόρο ορίζοντα ή το όριο Lugeon.