Texniki Geologia_4o Mathima_Rock Mass_Classifications_United_ by eng geo

ΤΕΧΝΙΚΗ ΓΕΩΛΟΓΙΑ 4o Μάθηµα Τεχνική Γεωλογία Βράχου

Διδάσκοντες: Β. Χρηστάρας Καθηγητής Β. Μαρίνος, Λέκτορας Εργαστήριο Τεχνικής Γεωλογίας και Υδρογεωλογίας ΑΠΘ

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 4ου ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ «ΤΕΧΝΙΚΗ ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΒΡΑΧΟΥ-ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ» 1.  Κατάταξη – περιγραφή βράχων 2.  Αντοχή βράχου–βραχόµαζας-Γεωτεχνικές

Ταξινοµήσεις 3.  Αντοχή ασυνεχειών

Βασικό περιεχόµενο στις Τεχνικογεωλογικές Μελέτες 1.  Γεωλογικό Μοντέλο της περιοχής του έργου 2.  Κατάταξη ποιότητας γεωυλικών 3.  Συµπεριφορά γεωυλικού ανάλογα το τεχνικό 4.  Ποσοτικοποίηση γεωυλικού σε όρους Μηχανικού

«ΤΕΧΝΙΚΗ ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΒΡΑΧΟΥ-ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ» 2. ΑΝΤΟΧΗ ΒΡΑΧΟΥ-ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΕΣ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΕΙΣ

«ΤΕΧΝΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΒΡΑΧΩΔΩΝ ΔΕΙΓΜΑΤΩΝ

Τεχνική περιγραφή βραχωδών δειγµάτων i.  Γεωλογική περιγραφή ii. Βαθµός αποσαθρώσεως iii. Δοµή του πετρώµατος iv. Χρώµα v. Ασυνέχειες του πετρώµατος

ΤΕΧΝΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΒΡΑΧΩΔΩΝ ΔΕΙΓΜΑΤΩΝ

 Τεχνική περιγραφή βραχωδών δειγµάτων   Παράδειγµα: Μετρίως ασθενείς έως µετρίως ισχυρές, λεπτοστρωµατώδεις, τεφρόφαιου χρώµατος, εναλλαγές λεπτόκοκκου ΜεταψαµµίτηΜεταιλυολίθου (Αθηναικός Σχιστόλιθος-Ανώτερη Ενότητα). Σχηµατισµός µετρίως αποσαθρωµένος, ασυνέχειες µε ασβεστιτικό υλικό πλήρωσης. Ο σχηµατισµός εµφανίζεται τεκτονικά καταπονηµένος και µε µέτριο κερµατισµό.

ΤΕΧΝΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΑΝΤΟΧΗΣ ΒΡΑΧΩΔΩΝ ΔΕΙΓΜΑΤΩΝ

Αντοχή του πετρώµατος •  Χρήση του γεωλογικού σφυριού • Χρήση σφυριού SCHMIDT τύπου L (επί ασυνεχειών) • Δοκιµή σηµειακής φορτίσεως (Point load test)

Χρήση του γεωλογικού σφυριού για την εκτίµηση (ποιοτική) της αντοχής του πετρώµατος

Χρήση της δοκιµής σηµειακής φορτίσεως (POINT LOAD TEST) για την εκτίµηση (ποσοτική) της αντοχής του πετρώµατος

Κατάταξη αντοχής σε ανεµπόδιστη θλίψη των πετρωµάτων Όρος (GR)

Όρος (EN)

Πολύ ασθενές

Very weak

Ασθενές

Weak

Εκτίµηση πεδίου

Τεµάχιο µεγέθους χαλικιού συνθλίβεται µεταξύ αντίχειρα και δακτύλου

Αντοχή σε θλίψη (MPa)

<1,25

Τεµάχιο µεγέθους χαλικιού σπάει στη µέση µε ισχυρή πίεση χεριού

1,25 - 5

Μετρίως Ασθενές

Moderately weak

Μόνο λεπτές πλάκες, γωνίες, άκρες µπορούν να σπάσουν µε ισχυρή πίεση χεριού

5 - 12,5

Μετρίως Ισχυρό

Moderately strong

Κρατηµένο στο χέρι σπάει µε κτυπήµατα µε γεωλογικό σφυρί

12,5 - 25 25-50

Ισχυρό

Strong

Τοποθετηµένο σε συµπαγή επιφάνεια σπάει µε κτυπήµατα µε γεωλογικό σφυρί

50 - 100

Πολύ Ισχυρό

Very strong

Αποφλοιώνεται µε δυνατά κτυπήµατα µε γεωλογικό σφυρί

100 - 200

Εξαιρετικά Ισχυρό

Extremely strong

Ηχεί µε δυνατά κτυπήµατα µε γεωλογικό σφυρί. Σπάει µόνο µε βαριοπούλα

>200

Χρήση του σφυριού SCHMIDT Για την εκτίµηση (ποσοτική) της αντοχής της ασυνέχειας πετρώµατος

ΤΕΧΝΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΚΕΡΜΑΤΙΣΜΟΥ ΒΡΑΧΩΔΩΝ ΔΕΙΓΜΑΤΩΝ

RQD-SCR-TCR

Ολική πυρηνοληψία (TCR-Total Core Recovery): Καλείται το συνολικό µήκος των κατηγοριών και εκφράζεται σε εκατοστιαία αναλογία του µήκους της δειγµατοληψίας

Στερεή πυρηνοληψία(SCR-Solid Core Recovery): Καλείται το συνολικό µήκος των κατηγοριών και εκφράζεται σε εκατοστιαία αναλογία του µήκους της δειγµατοληψίας.

Δείκτης ποιότητας του πετρώµατος (RQD - Rock Quality Designation): Κατά την µέθοδο αυτή όλοι οι πυρήνες µήκους µεγαλύτερου των 10cm (αθροίζονται και το συνολικό τους µήκος εκφράζεται σαν εκατοστιαία αναλογία του µήκους της πυρηνοληψίας).

Δείκτης Κερµατισµού Βραχόµαζας RQD – TCR - SCR Η βαθµονόµηση αυτή της βραχόµαζας (κυρίως του δείκτη ποιότητας RQD) αποτελεί από τις βασικότερες πρώτες και αδρές πληροφορίες για την ποιότητα του γεωυλικού και συνήθως γίνεται κατά τη δειγµατοληψία γεωτρήσεως. Κατά τη διάτρηση ενός πετρώµατος, το υλικό που περνάει µέσα στον δειγµατολήπτη χωρίζεται σε: α) Πυρήνες µήκους µεγαλύτερου των 10 cm β) Πυρήνες µήκους µικρότερου των 10 cm γ) Θραύσµατα του πετρώµατος δ) Υλικό που έχει χαθεί κατά τη δειγµατοληψία.

Δείκτης Κερµατισµού Βραχόµαζας RQD – TCR - SCR

α) Πυρήνες µήκους µεγαλύτερου των 10 cm β) Πυρήνες µήκους µικρότερου των 10 cm γ) Θραύσµατα του πετρώµατος δ) Υλικό που έχει χαθεί κατά τη δειγµατοληψία.

Δείκτης Κερµατισµού Βραχόµαζας RQD – TCR - SCR

Σχηµατική απεικόνιση – ορισµοί των RQD, TCR και SCR.

Δείκτης κερµατισµού RQD

<10cm (δεν προσµετρώνται)

>10cm (προσµετράτε)

Δείκτης Κερµατισµού Βραχόµαζας RQD – TCR - SCR

Είναι σωστό; Βρείτε το λάθος

Παράδειγµα υπολογισµού RQD, TCR και SCR.

ΤΕΧΝΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΑΠΟΣΑΘΡΩΣΗΣ ΒΡΑΧΩΔΩΝ ΔΕΙΓΜΑΤΩΝ Κατηγορία άρρηκτου πετρώµατος

Περιγραφή

Υγιές

Χωρίς ίχνη αποσάθρωσης του υλικού

Αποχρωµατισµένο

Το χρώµα της πρωτογενής υγιής βραχόµαζας έχει αλλάξει. Ο βαθµός της αλλαγής από το πρωτογενές χρώµα θα πρέπει να υποδεικνύεται. Εάν η αλλαγή του χρώµατος είναι περιορισµένη σε συγκεκριµένα ορυκτά αυτό θα πρέπει να αναφέρεται

Εξαλλοιωµένο

Πλήρως αποσαθρωµένο υλικό που µπορεί να χαρακτηριστεί ως έδαφος, η πρωτογενής δοµή της ακόµη διατηρείται αλλά µερικά ή όλα τα ορυκτά έχουν εξαλλοιωθεί

Αποδιοργανωµένο

Πλήρως αποσαθρωµένη υλικό που µπορεί να χαρακτηριστεί ως έδαφος, µε την πρωτογενή δοµή της να διατηρείται ακόµη . Η βραχόµαζα είναι ψαθυρή αλλά τα ορυκτά δεν είναι εξαλλοιωµένα

ΒΑΘΜΟΙ ΑΠΟΣΑΘΡΩΣΗΣ ΒΡΑΧΩΔΩΝ ΔΕΙΓΜΑΤΩΝ

Κατηγορία πετρώµατος

Περιγραφή

Κατηγορία κατά την ISRM

Υγιές (F)

Χωρίς ίχνη αποσάθρωσης

Ελάχιστα αποσαθρωµένο

Η αποσάθρωση περιορίζεται στις επιφάνειες των ασυνεχειών

Ολίγον αποσαθρωµένο

Έντονη αποσάθρωση στις επιφάνειες των ασυνεχειών και ελαφρά αποσάθρωση στη µάζα του υλικού

III

Μετρίως αποσαθρωµένο

Εκτεταµένη αποσάθρωση στη µάζα του υλικού, χωρίς το υλικό να παρουσιάζει ευθρυπτότητα.

Έντονα αποσαθρωµένο

Εκτεταµένη αποσάθρωση στη µάζα του υλικού, µε τοπική ευθρυπτότητα του υλικού

Πλήρως αποσαθρωµένο

Πλήρης αποσάθρωση και µεγάλη ευθρυπτότητα του υλικού, µε διατήρηση της υφής και της δοµής

Έδαφος

Η υφή και δοµή του υλικού έχει καταστραφεί και το υλικό µπορεί να χαρακτηρισθεί ως έδαφος (υπολειµµατικός σχηµατισµός)

«ΤΕΧΝΙΚΗ ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΒΡΑΧΟΥ-ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ» 2. ΑΝΤΟΧΗ ΒΡΑΧΟΥ-ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΕΣ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΕΙΣ

Υπολογισµός παραµέτρων αντοχής (Συνοχή C - γωνία Τριβής φ) και παραµορφωσιµότητας Ε

¨Ο γεωτεχνικός σχεδιασµός των έργων απαιτεί αριθµούς όσον αφορά την αντοχή και την παραµορφωσιµότητα του βράχου, τις επιτόπου τάσεις και την πίεση των πόρων. Οι αριθµοί αυτοί απαιτούνται για τον υπολογισµό της ευστάθειας των πρανών, την φέρουσα ικανότητα του εδάφους θεµελίωσης και την ικανότητα υποστήριξης στην εκσκαφή υπογείων έργων…..Οι αριθµοί αυτοί εξαρτώνται άµεσα από τις ιδιαιτερότητες του γεωλογικού υλικού¨ E. Hoek, 1999

Δοµή 1.  Αντοχή και παραµορφωσιµότητα Άρρηκτου βράχου 2.  Αντοχή και παραµορφωσιµότητα βραχόµαζας 3.  Αντοχή Ασυνεχειών

Γιατί µελετάµε τις τάσεις;  Ανάλογα µε το πώς κατανέµονται οι τάσεις στο

έδαφος, όπου κατασκευάζονται τα τεχνικά έργα, εξαρτώνται οι παραµορφώσεις και οι αστοχίες που µπορεί να προκληθούν στα γεωυλικά. Υπολογίζονται είτε αναλυτικά είτε µε αριθµητικές µεθόδους (π.χ. πεπερασµένα στοιχεία).

Γιατί µελετάµε τις τάσεις;  Κατά την κατασκευή τεχνικών έργων οι τάσεις

µεταβάλλονται δραµατικά. Ο βράχος ο οποίος εκσκάπτεται, περιείχε πριν τάσεις και αυτές οι τάσεις πρέπει να παραληφθούν αλλού.  Τα

π ε ρ ι σ σ ότ ε ρ α κ ρ ι τ ή ρ ι α α σ τοχ ί α ς τ η ς β ρ α χο µ η χα ν ι κ ή ς σ χ ε τ ί ζο ν τ α ι µ ε τ η παραµορφωσιµότητα και την αντοχή του βράχου ή τ η ς β ρ α χό µ α ζα ς κ α ι η α ν ά λυ σ η α υ τώ ν περιλαµβάνει τις τάσεις.

Διατµητικές τάσεις

Από Δηµόπουλος Γ., Σηµειώσεις Τεχνικής Γεωλογίας από το διαδίκτυο

Πότε αναπτύσσονται οι διατµητικές τάσεις; Αναπτύσσονται όταν οι κύριες τάσεις (σ1, σ2, σ3) δεν είναι ίσες µεταξύ τους, δηλαδή όταν η εντατική κατάσταση δεν είναι «υδροστατική».  Γεωστατική κατάσταση βράχου, κάτω από οριζόντια εδαφική

επιφάνεια και συντελεστή οριζόντιας τάσης Κ≠1 (κλασσική περίπτωση). Όσο µεγαλύτερη είναι η απόκλιση του Κ από την µονάδα τόσο µεγαλύτερες είναι οι διατµητικές τάσεις.

 Βραχώδες πρανές µε κεκλιµένη επιφάνεια εδάφους. Όσο

µεγαλύτερη είναι η κλίση της επιφανείας τόσο µεγαλύτερες και οι διατµητικές τάσεις.

 Κατά την εκτέλεση τεχνικών έργων (εκσκαφές, διάνοιξη

σηράγγων, επιχώσεις, θεµελιώσεις, κλπ) οι διατµητικές τάσεις µεταβάλλονται (συνήθως αυξάνονται).

Ανάπτυξη διατµητικών τάσεων

Κατανοµή διατµητικών τάσεων τxy??? (Γεωστατική κατάσταση, Κ=1) Συνεπώς δεν έχουµε διατµητικές τάσεις

Ανάπτυξη διατµητικών τάσεων

Κατανοµή διατµητικών τάσεων (εκσκαφή σήραγγας, Κ=1)

Ανάπτυξη διατµητικών τάσεων

Κατανοµή διατµητικών τάσεων τxy (Πρανές σε γεωστατική κατάσταση)

Σηµασία διατµητικών τάσεων Η ανάπτυξη (ή µεταβολή) διατµητικών τάσεων προκαλεί:  Παραµορφώσεις (κυρίως διατµητικές) µέσω του

µέτρου διατµήσεως (G) του βράχου  Πιθανώς την αστοχία (θραύση ή διαρροή) του

υλικού, εάν οι τιµές των διατµητικών τάσεων εξισωθούν µε τις τιµές των κριτηρίων αστοχίας. Στη θραύση το γεωυλικό (βράχος-βραχόµαζα) “αµύνεται” µε την αντοχή στη διάτµηση.

Το γεωυλικό: Βράχος - Βραχόµαζα  Άρρηκτος βράχος: Βράχος χωρίς ασυνέχειες  Βραχόµαζα: Σύνολο τεµαχών – µπλοκ βράχων

διαχωριζόµενων από ασυνέχειες   Τα

τεχνικά έργα σχεδόν κατά κανόνα κατασκευάζονται επί ή εντός κερµατισµένου-διαταραγµένου βραχώδους υλικού (βραχόµαζα) και όχι σε άρρηκτο βράχο.

  Συνεπώς,

τελικός στόχος οι ιδιότητες (διατµητική αντοχή και παραµορφωσιµότητα) της βραχόµαζας.

Ποιο είναι το υλικό που µελετάµε ? Βραχόµαζα "   Άρρηκτο βράχο "   Ασυνέχειες

Άρρηκτος βράχος

Ασυνέχειες

Ποιο είναι το υλικό που µελετάµε ? Ασυνέχεια

Άρρηκτος βράχος

Ασυνέχειες

Άρρηκτος βράχος

Πως µπορεί να αστοχήσει η βραχόµαζα ? "   Με ολίσθηση τεµάχους πάνω σε συγκεκριµένες ασυνέχειες. Στην περίπτωση αυτή ενδιαφέρουν οι παράµετροι που περιγράφουν τις ασυνέχειες ( Προσεχώς ………… Στο επόµενο µάθηµα ) "   Ως «οιωνεί» οµοιογενές και ισότροπο υλικό. Κάτι σαν έδαφος…… Στην περίπτωση αυτή ενδιαφέρουν οι παράµετροι που περιγράφουν τη βραχόµαζα ως σύνολο

Δοκίµιο µε µία ασυνέχεια

Άρρηκτος βράχος ή πολύ κερµατισµένη βραχόµαζα

Πως µπορεί να αστοχήσει η βραχόµαζα ? Οι διατµητικές τάσεις µπορεί να προκαλούν:  σε άρρηκτο πέτρωµα: ψαθυρή θραύση υπό πολύ υψηλές

τάσεις (π.χ. σε βαθιές σήραγγες).(Ισότροπη συµπεριφορά)  στη βραχόµαζα: θραύση κατά µήκος σύνθετης επιφάνειας που εµπλέκει µια σειρά από διάφορες ασυνέχειες αλλά και διάρρηξη των γεφυρών του άρρηκτου βράχου µεταξύ των ασυνεχειών αυτών. (Ισότροπη συµπεριφορά)  στις ασυνέχειες: θραύση κατά µήκος µίας ή δύο συγκεκριµένων ασυνεχειών (επίπεδες, σφηνοειδείς ολισθήσεις).(Ανισότροπη συµπεριφορά)

Πως µπορεί να αστοχήσει η βραχόµαζα ? Αστοχία βραχόµαζας ως ισότροπο µέσο

Αστοχία κατά µήκος Συγκεκριµένων ασυνεχειών

Ποιο είναι το υλικό που µελετάµε ? Βραχόµαζα

Ιδιότητες βραχόµαζας

"   Άρρηκτο βράχος

"   Ανοµοιογενής

"   Ασυνέχειες

"   Ανισότροπη

►

Τα τεχνικά έργα σχεδόν κατά κανόνα κατασκευάζονται επί ή εντός κερµατισµένου-διαταραγµένου βραχώδους υλικού (βραχόµαζα) και όχι σε άρρηκτο βράχο.

►

Συνεπώς, τελικός στόχος οι ιδιότητες (αντοχή και παραµορφωσιµότητα ) της βραχόµαζας.

Είναι πολύ δύσκολο να προσδιοριστούν οι παράµετροι που την περιγράφουν ως ενιαίο, οµοιογενές και ισότροπο υλικό……

Για κάθε υλικό τι θέλουµε να ξέρουµε? "   Πως παραµορφώνεται για δεδοµένη ένταση Δηλαδή σχέσεις τάσεων - παραµορφώσεων Απαραίτητα δεδοµένα Ε, ν

"   Πότε αστοχεί Δηλαδή την αντοχή του σε διάφορες καταπονήσεις Απαραίτητα δεδοµένα οι παράµετροι αντοχής του κριτηρίου αστοχίας που χρησιµοποιείται

Για τη βραχόµαζα πως τα υπολογίζουµε? Αρχικά υπολογίζουµε τις παραµέτρους του άρρηκτου βράχου και στη συνέχεια µε αποµείωση αυτών…….

Αποµείωση ? …….καταλήγουµε στις αντίστοιχες παραµέτρους της βραχόµαζας

Άρα ας ξεκινήσουµε από τη µελέτη του άρρηκτου βράχου

Για τον άρρηκτο βράχο λοιπόν….. "   Πως παραµορφώνεται για δεδοµένη ένταση Δηλαδή σχέσεις τάσεων - παραµορφώσεων Απαραίτητα δεδοµένα Ε, ν

Αστοχία και παραµόρφωση άρρηκτου βράχου Εργαστηριακές δοκιµές στο βράχο  Μονοαξονικής φόρτισης  Τριαξονικής φόρτισης  Σηµειακής φόρτισης (Point Load test)  Άµεσης διάτµησης

Αστοχία και παραµόρφωση άρρηκτου βράχου Μονοαξονική φόρτιση

Θραύση του άρρηκτου βράχου Μονοαξονική θλιπτική αντοχή ⇒ αναφέρεται στο µέγιστο επίπεδο τάσεων που µπορεί να φέρει ένα δείγµα βράχου Η µηχανική συµπεριφορά υπό απλή θλίψη περιγράφεται από την καµπύλη τάσης – παραµόρφωσης:

Μονοαξονική θλιπτική αντοχή

Παραµορφωσιµότητα άρρηκτου βράχου Το πέτρωµα ως ελαστικό µέσο (Ορισµός ελαστικού µέσου Ε= σ/ε) Μέτρο Παραµορφωσιµότητας Ε Πετρώµατα ⇒ Μη γραµµική ελαστικότητα •  Ε µεταβάλλεται µε σ •  Ε µεταβάλλεται µε φορά φορτίου (Εmax

)

•  E συνάρτηση της δοµής («αλληλοκλειδώµατος κόκκων») •  Εξηρό ≠ Ευγρό •  Ε µεγαλύτερο αν υπήρξε µεγάλη σε διάρκεια φόρτιση στο παρελθόν

Παραµορφωσιµότητα άρρηκτου βράχου

Χαρακτηριστικές συµπεριφορές σ-ε

σ-ε

Ελαστική - Πλαστική συµπεριφορά

Προσέγγιση ελαστικής συµπεριφοράς π.χ. Βασάλτης όταν: •  σκληρά

Ελαστική συµπεριφορά

π.χ. Ασβεστόλιθος ε

σ-ε

Πλαστική- Ελαστική συµπεριφορά

Πλαστική- Ελαστική -Πλαστική συµπεριφορά

•  πυκνής δοµής •  ελάχιστου πορώδους π.χ. Ψαµµίτης ε

(π.χ. Με πυριτικά ορυκτά)

π.χ. Μάρµαρο ε

Χαρακτηριστικές συµπεριφορές

σ-ε

Ελαστική - Πλαστική - Ερπυστική συµπεριφορά

π.χ Εβαπορίτες ε

Χαρακτηριστικές συµπεριφορές

Αστοχία και παραµόρφωση βραχόµαζας Αρχικά υπολογίζουµε τις ιδιότητες του άρρηκτου βράχου και στη συνέχεια µε αποµείωση αυτών……. …….καταλήγουµε στις αντίστοιχες ιδιότητες της βραχόµαζας Απαιτείται πρώτα η µελέτη του άρρηκτου βράχου

Αποδοµηµένη βραχόµαζα

Εµείς ξέρουµε την αντοχή του ά ρ ρ η κ τ ο υ βράχου (του τεµάχους µέσα στη βραχόµαζα) Θέλουµε να ξέρουµε την αντοχή όλης της βραχόµαζας

Τύπος βραχόµαζας - Συµπεριφορά Άρρηκτο πέτρωµα

Άρρηκτο πέτρωµα µε µία ασυνέχεια

Τεµαχισµένη βραχόµαζα από τρείς ορθογωνίως τεµνόµενες ασυνέχειες Πολύ τεµαχισµένη βραχόµαζα από τέσσερις ή περισσότερες ασυνέχειες

Γενικώς ισότροπη, ψαθυρή,ελαστική συµπεριφορά στη θραύση Εντελώς ανισότροπη εξαρτάται από τον προσανατολισµό και την διατµητική αντοχή της ασυνέχειας Ανισότροπη ανάλογα µε τον αριθµό, προσανατολισµό,εµµονή και αντοχή των ασυνεχειών Ευλόγως ισότροπη, έντονα διαστελλόµενη σε χαµηλές τάσεις, µε θραύση των τεµαχιδίων σε υψηλές τάσεις

Συµπεριφορά βραχόµαζας Τύπος βραχόµαζας - Συµπεριφορά Κερµατισµένη Διαταραγµένη και Στρωµατώδης

Αποδοµηµένη βραχόµαζα

Φυλλώδης/ Διατµηµένη

Ανισότροπη ανάλογα µε τον κερµατισµό των επιπέδων στρώσης ή της σχιστότητας και της αντοχής των ασυνεχειών Ευλόγως ισότροπη

Ευλόγως ισότροπη, µικρή διαφορά µεταξύ αντοχών πετρώµατος και ασυνεχειών. Θραύση τεµαχών ακόµη και σε χαµηλές τάσεις

Δοµή

1.  Αντοχή και παραµορφωσιµότητα Άρρηκτου βράχου 2.  Αντοχή και παραµορφωσιµότητα βραχόµαζας 3.  Αντοχή Ασυνεχειών - αστοχίες

Διατµητική αντοχή και παραµόρφωση άρρηκτου βράχου

Διατµητική αντοχή του άρρηκτου βράχου q  Πότε αστοχεί Δηλαδή η διατµητική αντοχή του σε διάφορες καταπονήσεις Απαραίτητα δεδοµένα οι παράµετροι διατµητικής αντοχής του κριτηρίου αστοχίας που χρησιµοποιείται

Διατµητική αντοχή του άρρηκτου βράχο Κριτήρια θραύσης Hoek and Brown: Κριτήριο θραύσης µε τριαξονικά δεδοµένα σε όρους µέγιστης κύριας τάσης κατά την θραύση, έναντι ελάχιστης κύριας τάσης . Mohr – Coulomb: Κριτήριο θραύσης που εκφράζει την αντοχή σε διάτµηση µε όρους ενεργών ορθών τάσεων που επενεργούν σε συγκεκριµένο επίπεδο ή ζώνη αδυναµίας.

Κριτήριο αστοχίας Hoek – Brown για τον άρρηκτο βράχο ⎛ σ3 ⎞ σ1 = σ3 + σ ci ⎜⎜ mi + 1⎟⎟ ⎝ σ ci ⎠

σci mi

0.5

Αντοχή του άρρηκτου βράχου σε µονοαξονική θλίψη Σταθερά του υλικού Hoek and Brown, 2002

Θραύση του άρρηκτου βράχου Τιµές ανεµπόδιστης θλίψης σci (UCS) ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ

σc (MPa)

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ

Πολύ υψηλή αντοχή

>200

Χαλαζίτης, δολερίτης, γάββρος, βασάλτης

Η αντοχή σε µονοαξονική φόρτιση εξαρτάται από:

 Συστατικά ορυκτά Υψηλή αντοχή 100-200 Μάρµαρο, γρανίτης, γνεύσιος, ασβεστόλιθος  Τρόπος σύνδεσης (δοµή) Ψαµµίτης, µαρµαρυγιακός σχιστόλιθος, Μέση αντοχή 60-100 «κλείδωµα» κόκκων- συγκόλληση µαργαϊκός ασβεστόλιθος

Χαµηλή αντοχή

20-60

Ψαµµίτης µέτρια συνεκτικός, τόφφος, ιλυόλιθος, αργιλικός σχιστόλιθος

Πολύ χαµηλή αντοχή

<20

Ιλυόλιθος, αργιλικός σχιστόλιθος, κρητίς, ορυκτό αλάτι, αποσαθρωµένα πετρώµατα

<20

Μαλακοί βράχοι

Έδαφος

Από, Hoek & Marinos, 2000

Τιµή σταθεράς mi ανά πέτρωµα (εξαρτάται από τον βαθµό αλληλοκλειδώµατος των κόκκων) Hoek and Marinos, 2000

Κριτήριο αστοχίας Hoek – Brown για τον άρρηκτο βράχο Υπολογισµός παραµέτρων διατµητικής αντοχής (c και φ) του άρρηκτου βράχου µέσω ταύτισης των δύο καµπύλων θραύσης Hoek – Brown και Mohr – Coulomb για συγκεκριµένη σ3

Η ευθεία - περιβάλλουσα θραύσης (Mohr-Coulomb) ταυτίζεται σε κάποιο σηµείο (ανάλογα µε την σ3) µε την καµπύλη (Hoek & Brown). Εκεί υπολογίζεται το c και φ.

Διατµητική αντοχή ως προς τις ιδιότητες MOHR - COULOMB Διατµητική αντοχή: Η τάση που πρέπει να εφαρµοστεί ώστε να προκληθεί η αµοιβαία µετατόπιση των κόκκων ή τεµαχών βράχου. Εκφράζεται από:  Συνοχή c (KPa): Εκφράζει το ¨δέσιµο¨των κόκκων

(στον άρρηκτο) ή τεµαχών (στη βραχόµαζα)  Γωνία εσωτερικής τριβής φ (ο): Τριβή ανάµεσα στα ορυκτά ή στα τεµάχη που αντιστέκεται στη διάτµηση

Επίδραση σταθεράς υλικού mi 300 250

σ1 (MPa)

200

mi=4

(π.χ. αργιλόλιθος)

mi=17

(π.χ. ψαµµίτης)

mi=28

(π.χ. γνεύσιος)

150 100 50 0 -20

-10

Μεταβάλλει κυρίως την κλίση, επιδρά 10 κυρίως 20 στη γωνία 30 τριβής 40

-50 σ3 (MPa)

Επίδραση σci 350 σci=30

(π.χ. αργιλόλιθος) (π.χ. ψαμμίτης)

σci=100

(π.χ. ασβεστόλιθος)

σci=5 300 250

σ1 (MPa)

200 150 100 50 0 -10

-50 σ3 (MPa)

Τύπος αστοχίας άρρηκτου βράχου Εκτίναξη βράχου (rock burst) Η ψαθυρή θραύση συµβαίνει ως αποτέλεσµα της ανάπτυξης ρωγµών κατά µήκος του συµπαγούς βράχου. Οι ασυνέχειες αυτές στον βράχο αναπτύσσονται στην ¨τροχιά¨ της µέγιστης κυρίας τάσης δηµιουργώντας λεπτές πλάκες. Σηµειώσεις E. Hoek από το διαδίκτυο, 2007

Σήραγγα Bredetto, Ελβετία. Βάθος ~1500m

Εκτίναξη βράχου (rock burst) Διατµητικό τασικό κριτήριο, Ts

Από Kaiser et al., 2000

σ0 = Εφαπτοµενικές τάσεις στην επιφάνεια της εκσκαφής. σc = Μονοαξονική θλιπτική αντοχή.

Δοµή

Διατµητική αντοχή και παραµόρφωση Βραχόµαζας Εκτίµηση των ιδιοτήτων διατµητικής αντοχής και του µέτρου παραµορφωσιµότητας της βραχόµαζας: – Εργαστηριακές δοκιµές (µη δυνατές) – Επί τόπου δοκιµές (Υψηλό κόστος – πρόβληµα κλίµακας) – Ανάστροφες αναλύσεις (ακριβέστερη µέθοδος) – Χρήση ταξινοµήσεων βραχόµαζας (RQD, Q, RMR, GSI ...) (Εµπειρική – άµεση)

Διατµητική αντοχή της βραχόµαζας Συστήµατα ταξινόµησης βραχόµαζας  Εµπειρικές µέθοδοι «ποσοτικοποίησης» της ποιότητας

της βραχόµαζας, µε βάση κάποια χαρακτηριστικά της, όπως:  Δοµή - κερµατισµός, αντοχή άρρηκτου βράχου,

ποιότητα και πλήθος ασυνεχειών, παρουσία νερού κλπ.

•  QNGI (Barton 1974) •  RMR (Bieniawski 1979) •  Γεωλογικός Δείκτης Αντοχής GSI (Hoek &

Marinos 2000)

Κριτήριο αστοχίας HOEK – BROWN Για την βραχόµαζα Γενικευµένο κριτήριο αστοχίας Hoek & Brown για βραχόµαζες:

⎛ ⎞ σ3 σ 1 = σ 3 + σ ci ⎜⎜ m b + s ⎟⎟ σ ci ⎝ ⎠ Hoek and Brown, 2002

GSI − 100 ⎞ ⎛ mb = mi ⋅ exp⎜ ⎟ < mi ⎝ 28 − 14 D ⎠ GSI − 100 ⎞ ⎛ s = exp⎜ ⎟ < 1 ⎝ 9 − 3D ⎠ 1 1 −GSI /15 −20 / 3 a = + (e − e ) > 0.5 2 6

ΑΝΤΟΧΗ ΤΗΣ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ Κριτήριο αστοχίας Hoek & Brown για άρρηκτο βράχο:

Γενικευµένο κριτήριο αστοχίας Hoek & Brown για βραχόµαζες:

⎛ σ 3 ⎞ σ1 = σ 3 + σ ci ⎜ m b + s ⎟ ⎝ σ ci ⎠

⎛ σ 3 ⎞ σ1 = σ 3 + σ ci ⎜ m i + 1⎟ ⎝ σ ci ⎠

0.5

Κριτήριο αστοχίας Mohr - Coulomb

Αποµειωµένα ανάλογα µε το πόσο «απέχει» η βραχόµαζα από τον άρρηκτο βράχο…

φ ⎞ φ ⎞ ⎛ ⎛   σ 1 = σ 3 tan ⎜ 45 + ⎟ + 2c tan⎜ 45 + ⎟ 2 ⎠ 2 ⎠ ⎝ ⎝ 2

0.5

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗΣ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ  Εµπειρικές µέθοδοι «ποσοτικοποίησης» της ποιότητας της

βραχόµαζας, µε βάση κάποια χαρακτηριστικά της, όπως:  Δοµή - κερµατισµός, αντοχή άρρηκτου βράχου, ποιότητα και πλήθος ασυνεχειών, παρουσία νερού κλπ. ►  QNGI

(Barton 1974) ►  RMR (Bieniawski 1979) ►  Γεωλογικός Δείκτης Αντοχής GSI (Hoek & Marinos 2000)* GSI

Α: Δοµή

Β: Κατάσταση ασυνεχειών

*Το σύστηµα GSI χρησιµοποείται ευρέως σε όλο τον κόσµο και ιδιαίτερα 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.

ΑΝΤΟΧΗ ΤΗΣ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ Για να προσδιορίσουµε την αντοχή της βραχόµαζας χρειαζόµαστε τις ακόλουθες παραµέτρους: 1.  Αντοχή άρρηκτου βράχου (Εργαστηριακές δοκιµές) •  Μονοαξονική θλιπτική αντοχή σci •  Σταθερά υλικού mi 2.  Παράγοντες αποµείωσης της αντοχής του άρρηκτου βράχου •  Βαθµονόµηση της ποιότητας της βραχόµαζας (συστήµατα ταξινόµησης, GSI, RMR) •  Διαταραχή της βραχόµαζας κατά την κατασκευή (D)

Κριτήριο αστοχίας Hoek – Brown για την βραχόµαζα Η ταυτότητα της βραχόµαζας

•  GSI •  Μονοαξονική θλιπτική αντοχή σci •  Σταθερά υλικού mi

Μέσω του κριτηρίου Hoek and Brown και του GSI βρίσκουµε:   την αντοχή (συνοχή c και γωνία τριβής φ)   την παραµορφωσιµότητα Ε

Σύγκριση βράχου – βραχόµαζας στο κριτήριο Hoek and Brown Κριτήριο αστοχίας Hoek - Brown σ1 (MPa)

80 70

Intact Rock Άρρηκτος βράχος

60 50

Βραχόµαζα Rockmass

40 30 20

GSI = 80 σci = 30MPa mi = 12

σci

σcm

0 -4

-2

0 -10

σ3 (MPa)

Κριτήριο αστοχίας HOEK – BROWN Για την βραχόµαζα

Κριτήριο αστοχίας Hoek – Brown για την βραχόµαζα Υπολογισµός παραµέτρων διατµητικής αντοχής (c και φ) του άρρηκτου βράχου µέσω ταύτισης των δύο καµπύλων θραύσης Hoek – Brown και Mohr – Coulomb για συγκεκριµένη σ3

Μέτρο Παραµορφωσιµότητας Βραχόµαζας q  Hoek, Carranza-Torres, Corkum, 2002 D σci( MPa ) Em( GPa ) =( 1 − ) × 10 2 100

GSI−10 40

q  Hoek, Diederich, 2006 Em = E(i 0.02 +

1− D / 2

1+ e

( ( 60 +15D−GSI )/11)

)

Μέτρο Παραµορφωσιµότητας άρρηκτου βράχου

Διατµητική αντοχή της βραχόµαζας Παράµετρος διατάραξης της βραχόµαζας D

Από, Hoek, 2007

Δείκτης Γεωλογικής Αντοχής GSI (Hoek & Marinos, 2000)

Διατµητική αντοχή της βραχόµαζας Το εργαλείο: Η χρήση του συστήµατος ταξινόµησης βραχόµαζας GSI

Τύποι δοµών βραχόµαζας

ΣΥΣΤΗΜΑ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗΣ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ GSI Άρρηκτο πέτρωµα

Γενικώς ισότροπη, ψαθυρή, ελαστική συµπεριφορά στα σκληρά πετρώµατα

Άρρηκτο πέτρωµα µε µία ασυνέχεια

Εντελώς ανισότροπη εξαρτάται από τον προσανατολισµό και την διατµητική αντοχή της ασυνέχειας

Τεµαχισµένη βραχόµαζα από τρεις ορθογωνίως τεµνόµενες ασυνέχειες

Ανισότροπη ανάλογα µε τον αριθµό, προσανατολισµό, εµµονή και αντοχή των ασυνεχειών

Πολύ τεµαχισµένη βραχόµαζα από τέσσερις ή περισσότερες ασυνέχειες

Ευλόγως ισότροπη, έντονα διαστελλόµενη σε χαµηλές τάσεις, µε θραύση των τεµαχιδίων σε υψηλές τάσεις

Στρωµατώδης αλλά κερµατισµένη και διαταραγµένη

Ανισότροπη ανάλογα µε τον κερµατισµό των επιπέδων στρώσης ή της σχιστότητας και της αντοχής των ασυνεχειών

Αποδοµηµένη βραχόµαζα

Ευλόγως ισότροπη

Φυλλώδης/ Διατµηµένη

ΤΥΠΟΙ ΔΟΜΩΝ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ Άρρηκτο πέτρωµα

Τύποι δοµών βραχόµαζας

ΣΥΣΤΗΜΑ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗΣ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ GSI Άρρηκτο πέτρωµα

Γενικώς ισότροπη, ψαθυρή, ελαστική συµπεριφορά στα σκληρά πετρώµατα

Άρρηκτο πέτρωµα µε µία ασυνέχεια

Εντελώς ανισότροπη εξαρτάται από τον προσανατολισµό και την διατµητική αντοχή της ασυνέχειας

Τεµαχισµένη βραχόµαζα από τρεις ορθογωνίως τεµνόµενες ασυνέχειες

Ανισότροπη ανάλογα µε τον αριθµό, προσανατολισµό, εµµονή και αντοχή των ασυνεχειών

Πολύ τεµαχισµένη βραχόµαζα από τέσσερις ή περισσότερες ασυνέχειες

Ευλόγως ισότροπη, έντονα διαστελλόµενη σε χαµηλές τάσεις, µε θραύση των τεµαχιδίων σε υψηλές τάσεις

Στρωµατώδης αλλά κερµατισµένη και διαταραγµένη

Ανισότροπη ανάλογα µε τον κερµατισµό των επιπέδων στρώσης ή της σχιστότητας και της αντοχής των ασυνεχειών

Αποδοµηµένη βραχόµαζα

Ευλόγως ισότροπη

Φυλλώδης/ Διατµηµένη

ΤΥΠΟΙ ΔΟΜΩΝ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ

Την ευστάθεια του πρανούς θα καθορίσει η αντοχή των ασυνεχειών. Δεν έχει νόηµα να χρησιµοποιήσου µε ταξινόµηση, το υλικό είναι αυστηρά ανισότροπο.

Τύποι δοµών βραχόµαζας

ΣΥΣΤΗΜΑ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗΣ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ GSI Άρρηκτο πέτρωµα

Γενικώς ισότροπη, ψαθυρή, ελαστική συµπεριφορά στα σκληρά πετρώµατα

Άρρηκτο πέτρωµα µε µία ασυνέχεια

Εντελώς ανισότροπη εξαρτάται από τον προσανατολισµό και την διατµητική αντοχή της ασυνέχειας

Τεµαχισµένη βραχόµαζα από τρεις ορθογωνίως τεµνόµενες ασυνέχειες

Ανισότροπη ανάλογα µε τον αριθµό, προσανατολισµό, εµµονή και αντοχή των ασυνεχειών

Πολύ τεµαχισµένη βραχόµαζα από τέσσερις ή περισσότερες ασυνέχειες

Ευλόγως ισότροπη, έντονα διαστελλόµενη σε χαµηλές τάσεις, µε θραύση των τεµαχιδίων σε υψηλές τάσεις

Στρωµατώδης αλλά κερµατισµένη και διαταραγµένη

Ανισότροπη ανάλογα µε τον κερµατισµό των επιπέδων στρώσης ή της σχιστότητας και της αντοχής των ασυνεχειών

Αποδοµηµένη βραχόµαζα

Ευλόγως ισότροπη

Φυλλώδης/ Διατµηµένη

ΤΥΠΟΙ ΔΟΜΩΝ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ Τεµαχισµένη βραχόµαζα

Ο προσανατολισµός των ασυνεχειών είναι τέτοιος που δεν ευνοεί ολίσθηση του πρανούς κατά µήκος τους

Τύποι δοµών βραχόµαζας

ΣΥΣΤΗΜΑ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗΣ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ GSI Άρρηκτο πέτρωµα

Γενικώς ισότροπη, ψαθυρή, ελαστική συµπεριφορά στα σκληρά πετρώµατα

Άρρηκτο πέτρωµα µε µία ασυνέχεια

Εντελώς ανισότροπη εξαρτάται από τον προσανατολισµό και την διατµητική αντοχή της ασυνέχειας

Τεµαχισµένη βραχόµαζα από τρεις ορθογωνίως τεµνόµενες ασυνέχειες

Ανισότροπη ανάλογα µε τον αριθµό, προσανατολισµό, εµµονή και αντοχή των ασυνεχειών

Πολύ τεµαχισµένη βραχόµαζα από τέσσερις ή περισσότερες ασυνέχειες

Ευλόγως ισότροπη, έντονα διαστελλόµενη σε χαµηλές τάσεις, µε θραύση των τεµαχιδίων σε υψηλές τάσεις

Στρωµατώδης αλλά κερµατισµένη και διαταραγµένη

Ανισότροπη ανάλογα µε τον κερµατισµό των επιπέδων στρώσης ή της σχιστότητας και της αντοχής των ασυνεχειών

Αποδοµηµένη βραχόµαζα

Ευλόγως ισότροπη

Φυλλώδης/ Διατµηµένη

ΤΥΠΟΙ ΔΟΜΩΝ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ Πολύ τεµαχισµένη βραχόµαζα

Το υλικό µπορεί να θεωρηθεί ότι συµπεριφέρεται ισότροπα.

Τύποι δοµών βραχόµαζας

ΣΥΣΤΗΜΑ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗΣ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ GSI Άρρηκτο πέτρωµα

Γενικώς ισότροπη, ψαθυρή, ελαστική συµπεριφορά στα σκληρά πετρώµατα

Άρρηκτο πέτρωµα µε µία ασυνέχεια

Εντελώς ανισότροπη εξαρτάται από τον προσανατολισµό και την διατµητική αντοχή της ασυνέχειας

Τεµαχισµένη βραχόµαζα από τρεις ορθογωνίως τεµνόµενες ασυνέχειες

Ανισότροπη ανάλογα µε τον αριθµό, προσανατολισµό, εµµονή και αντοχή των ασυνεχειών

Πολύ τεµαχισµένη βραχόµαζα από τέσσερις ή περισσότερες ασυνέχειες

Ευλόγως ισότροπη, έντονα διαστελλόµενη σε χαµηλές τάσεις, µε θραύση των τεµαχιδίων σε υψηλές τάσεις

Στρωµατώδης αλλά κερµατισµένη και διαταραγµένη

Ανισότροπη ανάλογα µε τον κερµατισµό των επιπέδων στρώσης ή της σχιστότητας και της αντοχής των ασυνεχειών

Αποδοµηµένη βραχόµαζα

Ευλόγως ισότροπη

Φυλλώδης/ Διατµηµένη

ΤΥΠΟΙ ΔΟΜΩΝ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ Στρωµατώδης – διαταραγµένη βραχόµαζα

Η ανισοτροπία εξαρτάται από τη γεωµετρία της πτυχωσης ή της σχιστότητας.

Τύποι δοµών βραχόµαζας

ΣΥΣΤΗΜΑ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗΣ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ GSI Άρρηκτο πέτρωµα

Γενικώς ισότροπη, ψαθυρή, ελαστική συµπεριφορά στα σκληρά πετρώµατα

Άρρηκτο πέτρωµα µε µία ασυνέχεια

Εντελώς ανισότροπη εξαρτάται από τον προσανατολισµό και την διατµητική αντοχή της ασυνέχειας

Τεµαχισµένη βραχόµαζα από τρεις ορθογωνίως τεµνόµενες ασυνέχειες

Ανισότροπη ανάλογα µε τον αριθµό, προσανατολισµό, εµµονή και αντοχή των ασυνεχειών

Πολύ τεµαχισµένη βραχόµαζα από τέσσερις ή περισσότερες ασυνέχειες

Ευλόγως ισότροπη, έντονα διαστελλόµενη σε χαµηλές τάσεις, µε θραύση των τεµαχιδίων σε υψηλές τάσεις

Στρωµατώδης αλλά κερµατισµένη και διαταραγµένη

Ανισότροπη ανάλογα µε τον κερµατισµό των επιπέδων στρώσης ή της σχιστότητας και της αντοχής των ασυνεχειών

Αποδοµηµένη βραχόµαζα

Ευλόγως ισότροπη

Φυλλώδης/ Διατµηµένη

ΤΥΠΟΙ ΔΟΜΩΝ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ Αποδομημένη βραχόμαζα

Το υλικό μπορεί να θεωρηθεί ότι συμπεριφέρ εται ισότροπα.

Τύποι δοµών βραχόµαζας

ΣΥΣΤΗΜΑ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗΣ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ GSI Άρρηκτο πέτρωµα

Γενικώς ισότροπη, ψαθυρή, ελαστική συµπεριφορά στα σκληρά πετρώµατα

Άρρηκτο πέτρωµα µε µία ασυνέχεια

Εντελώς ανισότροπη εξαρτάται από τον προσανατολισµό και την διατµητική αντοχή της ασυνέχειας

Τεµαχισµένη βραχόµαζα από τρεις ορθογωνίως τεµνόµενες ασυνέχειες

Ανισότροπη ανάλογα µε τον αριθµό, προσανατολισµό, εµµονή και αντοχή των ασυνεχειών

Πολύ τεµαχισµένη βραχόµαζα από τέσσερις ή περισσότερες ασυνέχειες

Ευλόγως ισότροπη, έντονα διαστελλόµενη σε χαµηλές τάσεις, µε θραύση των τεµαχιδίων σε υψηλές τάσεις

Στρωµατώδης αλλά κερµατισµένη και διαταραγµένη

Ανισότροπη ανάλογα µε τον κερµατισµό των επιπέδων στρώσης ή της σχιστότητας και της αντοχής των ασυνεχειών

Αποδοµηµένη βραχόµαζα

Ευλόγως ισότροπη

Φυλλώδης/ Διατµηµένη

ΤΥΠΟΙ ΔΟΜΩΝ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ Διατµηµένη βραχόµαζα

Το υλικό µπορεί να θεωρηθεί ότι συµπεριφέρεται ισότροπα.

Σύστηµα ταξινόµησης βραχόµαζας GSI

Η τιµή της βαθµονόµησης προκύπτει ως συνδυασµός •  της δοµής και •  της ποιότητας των ασυνεχειών

GSI=60-70

Δεν έχει νόηµα µοναδική τιµή – πιο ρεαλιστικό το εύρος, π.χ. 35-40

Χρησιµοποιήστε το κριτήριο αστοχίας Hoek-Brown

⎛ ⎞ σ3 σ1 = σ 3 + σ ci ⎜⎜ mb + s ⎟⎟ σ ci ⎝ ⎠

Χρησιµοποιήστε το κριτήριο αστοχίας Barton

Αστοχία βραχόµαζας ως ισότροπο µέσο

! = #" tan($ b + JRC log

JSC ) #"

Αστοχία κατά µήκος Συγκεκριµένων ασυνεχειών

Νέο Σύστηµα Ταξινόµησης GSI Φλύσχη (Β.Μαρίνος 2007)

Νέο Σύστημα Ταξινόμησης GSI Φλύσχη

Aναλογίες των παραµέτρων λιθολογικών µελών για την εκτίµηση των αντίστοιχων παραµέτρων του «άρρηκτου» φλύσχη ανάλογα µε τον τύπο της βραχόµαζας Τύπος Φλύσχη

Aναλογίες των σci, mi και Ei των λιθολογικών µελών για την εκτίµηση των αντίστοιχων παραµέτρων του «άρρηκτου» φλύσχη ανάλογα µε τον τύπο της βραχόµαζας

I, III

Χρησιµοποιείστε την πλήρη τιµή του ψαµµίτη

II, VI

Χρησιµοποιείστε την πλήρη τιµή του ιλυολίθου ή αργιλικού σχιστολίθου

Λεπτά στρώµατα: Μειώστε τις ψαµµιτικές τιµές κατά 20% και χρησιµοποιείστε την πλήρη τιµή του ιλυολίθου Παχιά στρώµατα : Χρησιµοποιείστε τις πλήρες τιµές των εµπλεκόµενων γεωυλικών

V,VII,VIII

Μειώστε τις ψαµµιτικές τιµές κατά 20% και χρησιµοποιείστε την πλήρη τιµή του ιλυολίθου

Χρησιµοποιείστε τις πλήρες τιµές των εµπλεκόµενων γεωυλικών

Μειώστε τις ψαµµιτικές τιµές κατά 40% και χρησιµοποιείστε την πλήρη τιµή του ιλυολίθου

Χρησιµοποιείστε την πλήρη τιµή του ιλυολίθου ή αργιλικού σχιστολίθου

* Η τελική ζυγισµένη τιµή πρέπει να λαµβάνει προφανώς υπ όψη και τα ποσοστά συµµετοχής των δύο µελών στη σύσταση της βραχόµαζας.

Εφαρµογή GSI  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).

 Προσδιορισµός αντιπροσωπευτικών τιµών των

παραµέτρων σχεδιασµού των τεχνικών έργων σε περιβάλλον ρωγµατωµένων βράχων

Συστάσεις εφαρµογής GSI  Πεδίο παρατήρησης και προεκβολή πληροφορίας  Οπτική εξέταση από επιφανειακές εµφανίσεις,

εκσκαφές, µέτωπα σηράγγων ή πυρήνες γεωτρήσεων  Η εκτίµηση του GSI από γεωτρήσεις είναι αξιόπιστη αρκεί να προεκβάλεται στις τρείς διαστάσεις, βάσει γνώσης του γεωλογικού µοντέλου της ευρύτερης περιοχής, η γραµµική πληροφορία των πυρήνων.

Συστάσεις εφαρµογής GSI  Πεδίο παρατήρησης και προεκβολή πληροφορίας  Πρανή ορυγµάτων: Αποτίµηση εκείνης της

βραχόµαζας µέσα από την οποία εκτιµάται ότι διέρχεται η επιφάνεια θραύσης. Αν υπάρχουν ¨νησίδες¨άλλης ποιότητας υλικού απ αυτό που επικρατεί, το GSI διορθώνεται κατά κρίση. Δεν συνίσταται η εξαγωγή µέσων όρων.

 Συστάσεις εφαρµογής GSI  Πεδίο παρατήρησης και προεκβολή πληροφορίας  Σήραγγες: Εκτίµηση της βραχόµαζας που θα φέρει τα

φορτία (ζώνη µίας περίπου διαµέτρου). Αν εκτιµάται ότι πιο πτωχή ποιότητας βραχόµαζα µπορεί να απαντάται σε καίριες θέσεις συγκέντρωσης τάσεων τότε συνίσταται οι τιµές του GSI να αντιστοιχούν στην ποιότητα αυτή. Η προεκβολή της πληροφορίας στο βάθος από επιφανειακές εµφανίσεις γίνεται, µε γεωλογική πάντα κρίση, µε µετακίνηση του δείκτη προς τα πάνω και ελαφρά προς τα αριστερά. Τα παραπάνω δεν ισχύουν για βραχόµαζες µε δοµή µυλονιτιωµένου ή διατµηµένου υλικού (δύο τελευταίες σειρές του διαγράµµατος).

INTACT OR MASSIVE - Ά ρ ρ ηκτα β ρ αχ ώ δη τεμ άχ η ή άσ τρ ω το ς β ρ άχ ο ς με λ ίγες ασ υν έχ ειες σ ε μ εγ άλ η απ ό σ τασ η BLOCKY - Α δ ιατάρ ακ τη β ρ αχ ό μ αζα μ ε π ολύ καλό αλ λ ηλο κλ είδ ω μ α π ο υ απ οτελ είται απ ό κ υβ ικ ά τεμ άχ η ο ρ ιζόμ εν α απ ό τρ εις ο ρ θο γ ώ ν ια τεμν ό μεν ες ο ικ ογ έν ειες ασ υν εχ ειώ ν VERY BLOCKY- Μερ ικώ ς δ ιαταρ α-‐ γ μέν η β ρ αχ ό μ αζα με π ολύπ λ ευρ α γ ω ν ιώ δ η τεμ άχ η ( blocks) π ου σ χ ηματίζο ν ται απ ό τέσ σ ερ ις ή π ερ ισ σ ότερ ες ο ικ ογ έν ειες ασ υν εχ ειώ ν BLOCKY/DISTURBED/SEAMY Π τυχ ω μ έν η με γω νιώ δ η τεμάχ η π ο υ σ χ ηματίζο ν ται απ ο π ολ λ ές αλ ληλο -‐ τεμν ό μεν ες ο ικ ογ έν ειες ασ υν εχ ειώ ν . Ε μ μο ν ή σ τρ ώ σ ης ή σ χ ισ τότητας DISINTEGRATED - Ισ χ υρ ά κ ερ μ ατι-‐ σ μ έν η β ρ αχ ό μαζα μ ε π τω χ ό αλ λ ηλ ο-‐ κ λ είδω μα κ αι μ ε ταυτόχ ρ ο ν η π αρ ο υσ ία γ ω ν ιω δ ώ ν και απ ο σ τρ ο γ -‐ γ υλω μέν ω ν τεμ αχ ώ ν LAMINATED/SHEARED - Φ υλ λώ δ ης ή σ χ ισ τοπ οιημέν η και τεκ το ν ικ ώ ς δ ιατμημ ένη ασ θεν ής β ρ αχ ό μ αζα. Η σ χ ισ τότητα επ ικρ ατεί έναν τι οπ ο ιασ δή π οτε άλλ ης ο ικο γέν ειας ασ υν εχ ειώ ν εμ π οδίζο ντας την δ ημ ιουρ γ ία γ ω ν ιω δ ώ ν τεμαχ ώ ν

Μ Ε Τ Ρ ΙΑ Λ είες , μ ετρ ίω ς απ ο σ αθρ ω μ έν ες κ αι εξ αλλ οιω μ έν ες επ ιφ άν ειες

ΚΑΛΗ Τ ρ αχ είες , ελαφρ ά απ ο σ αθ ρ ω μέν ες και οξ ειδ ω μ έν ες επ ιφάν ειες

Π Ο Λ Υ Κ Α Λ Η Π ολύ τρ αχ είες , μ η απ ο σ αθ ρ ω μ έν ες επ ιφάνειες

Μ Ε ΙΟ Υ Μ Ε Ν Η Π Ο ΙΟ Τ Η Τ Α Α Σ Υ Ν Ε Χ Ε ΙΩ Ν

ΔΟ ΜΗ

ΜΕ ΙΟ Υ Μ Ε Ν Ο Α Λ Λ Η Λ Ο Κ Λ Ε ΙΔ Ω ΜΑ Τ Ω Ν Β Ρ Α Χ Ω Δ Ω Ν Τ Ε ΜΑ Χ Ω Ν

Προεκβολή της γεωλογικής πληροφορίας στο βάθος από επιφανειακές εµφανίσεις

Β α σ ιζό μ εν ο ι σ τη ν εμ φ ά ν ισ η τη ς β ρ α χ ό μ α ζα ς (π ερ ιγ ρ α φ ή δ ο μ ής κ α ι κ α τά σ τα σ η επ ιφ ά ν ειας α σ υ ν εχ ειώ ν ) εκ τιιμ ή σ τε τη μ έσ η τιμ ή το υ G S I, χ ω ρ ίς υ π οχ ρ εω τικ ά μ εγ ά λ η α κ ρ ίβ εια . Τ ο ν α επ ιλ έξ ετε εν α εύρ ο ς τιμ ώ ν α π ό 3 3 ω ς 3 7 είν α ι π ιο ρ εα λ ισ τικ ό α π ό το ν α δ ήλ ώ σ ετε ό τι G S Ι= 3 5 . Σ η μ ειώ ν ετα ι ό τι ο Π ίν α κ α ς δ εν εφ α ρ μ ό ζ ετα ι σ ε κ ιν η μ α τικ ά ελ εγ χ ό μ εν ες α σ τά θειες . Σ τη ν π ερ ίπ τω σ η π ο υ ο ι α σ θ εν είς επ ίπ εδ ες επ ιφ ά ν ειες έχ ο υν μ η ευν ο ϊκ ό π ρ ο σ α ν α το λ ίσ μ ο σ ε σ χ έσ η μ ε το π ρ α ν ές εκ σ κ α φή ς , τό τε α υ τές κ α θο ρ ίζο υ ν τη ν σ υ μ π ερ ιφ ο ρ ά τη ς β ρ α χ ό μ α ζ α ς . Η δ ια τμ η τικ ή α ν το χ ή επ ιφ α ν ειώ ν σ ε β ρ ά χ ο υ ς π ο υ υπ ό κ ειν τα ι σ ε εξα σ θέν ισ η λ ό γ ω δ ιακ ύμ α ν σ ης τη ς π ερ ιεκ τικ ό τη τα ς σ ε υ γ ρ α σ ία, είν α ι π ερ α ιτέρ ω μ ειω μ έν η ό τα ν υπ ά ρ χ ει ν ερ ό . Ο τα ν , ο ι β ρ α χ ό μ α ζ ες α ν ή κ ο υν σ τις μ έτρ ιες έω ς π τω χ ές κ α τηγ ο ρ ίες κ α ι υπ ά ρ χ ει ν ερ ό τό τε μ ετα κ ιν ο ύ μ α σ τε π ρ ο ς τα δ έξ ια . Η υδ ρ ο σ τα τικ ή π ιέσ η λ α μ β ά ν ετα ι υπ ό ψ η μ ε τη ν α ν ά λ υσ η εν ερ γ ώ ν τά σ εω ν .

Κ ΑΤ Α Σ Τ Α Σ Η Ε Π ΙΦ Α Ν Ε ΙΑ Σ Α Σ Υ Ν Ε Χ Ε ΙΑ Σ

(Hoek and Marinos, 2000)

ΠΤΩΧΗ Ε π ιφάν ειες ολ ίσ θ ησ ης , π ολύ απ ο σ αθ ρ ω μέν ες μ ε σ υμ π αγ ή επ ιφλ ο ιώ μ ατα ή υλικό π λ ήρ ω σ ης μ ε γ ω ν ιώ δ η θρ αύσ μ ατα Π Ο Λ Υ Π Τ Ω Χ Η Ε π ιφάν ειες ολ ίσ θ ησ ης π ολύ απ ο σ αθ ρ ω μ ένες με μ αλακό αρ γ ιλ ικ ό υλικό π λ ήρ ω σ ης

Γ Ε Ω Λ Ο Γ ΙΚ Ο Σ Δ Ε ΙΚ Τ Η Σ Α Ν Τ Ο Χ Η Σ Σ Ε Ρ Η Γ ΜΑΤ Ω ΜΕ Ν Ο Υ Σ Β Ρ Α Χ Ο Υ Σ

N/A

80 70 60 50

10 N/A

N/A

Συστάσεις εφαρµογής GSI   Άνοιγµα ασυνεχειών: Η χαλάρωση της βραχόµαζας

αξιολογείται από την παράµετρο βαθµού διαταραχής D (Hoek, Carranza-Torres and Corkum,2002) του κριτηρίου θραύσης Hoek and Brown της βραχόµαζας λόγω χρήσης ανατινάξεων ή λόγω χαλάρωσης (από 0 για αδιατάρακτη, έως 1 για πολύ διαταραγµένη βραχόµαζα) και όχι µέσω GSI.  Ασυνέχειες µε υλικό πλήρωσης:  Πτωχή κατάσταση ασυνεχειών στον βασικό πίνακα GSI  Άν είναι συστηµατικό και παχύ συνίσταται η χρήση του πίνακα GSI για ετερογενείς βραχόµαζες (φλύσχη)

Συστάσεις εφαρµογής GSI  Αποσαθρωµένη βραχόµαζα  Πιο δεξιές θέσεις στον πίνακα απ ότι στην µη αποσαθρωµένη.  Αν η αποσάθρωση έχει προχωρήσει και στη θεµελιώδη µάζα αλλά η δοµή παραµένει, τότε θα πρέπει να µειώνονται ανάλογα και οι σταθερές του γεωϋλικού (σci, mi).  Άν η αποσάθρωση έχει εξαφανίσει τη λογική των ασυνεχειών τότε η αντοχή του γεωϋλικού θα πρέπει να υπολογίζεται µε τη λογική του εδάφους.

Μ Ε Τ Ρ ΙΑ Λ είες , μ ετρ ίω ς απ ο σ αθρ ω μ έν ες κ αι εξ αλλ οιω μ έν ες επ ιφ άν ειες

ΚΑΛΗ Τ ρ αχ είες , ελαφρ ά απ ο σ αθ ρ ω μέν ες και οξ ειδ ω μ έν ες επ ιφάν ειες

Π Ο Λ Υ Κ Α Λ Η Π ολύ τρ αχ είες , μ η απ ο σ αθ ρ ω μ έν ες επ ιφάνειες

Μ Ε ΙΟ Υ Μ Ε Ν Η Π Ο ΙΟ Τ Η Τ Α Α Σ Υ Ν Ε Χ Ε ΙΩ Ν

ΔΟ ΜΗ

ΜΕ ΙΟ Υ Μ Ε Ν Ο Α Λ Λ Η Λ Ο Κ Λ Ε ΙΔ Ω ΜΑ Τ Ω Ν Β Ρ Α Χ Ω Δ Ω Ν Τ Ε ΜΑ Χ Ω Ν

Διόρθωση τιµής GSI λόγω αποσάθρωσης

Κ ΑΤ Α Σ Τ Α Σ Η Ε Π ΙΦ Α Ν Ε ΙΑ Σ Α Σ Υ Ν Ε Χ Ε ΙΑ Σ

(Hoek and Marinos, 2000)

Γ Ε Ω Λ Ο Γ ΙΚ Ο Σ Δ Ε ΙΚ Τ Η Σ Α Ν Τ Ο Χ Η Σ Σ Ε Ρ Η Γ ΜΑΤ Ω ΜΕ Ν Ο Υ Σ Β Ρ Α Χ Ο Υ Σ

N/A

80 70 60 50

10 N/A

N/A

Συστάσεις εφαρµογής GSI  Συσχέτιση µε άλλους δείκτες συστηµάτων

ταξινόµησης:

Δεν συνιστάται η συσχέτιση του GSI µε άλλους δείκτες για τις φτωχές και ετερογενείς βραχόµαζες αλλά η απ ευθείας εξαγωγή του GSI από άµεση παρατήρηση.

Περιορισµοί εφαρµογής GSI  Παρουσία νερού  Επίδραση σε βραχόµαζες όπου η κατάσταση των

ασυνεχειών είναι επιδεικτική σε εξασθένιση από µεταβολές της περιεχόµενης υγρασίας και οδηγεί στη µείωση της διατµητικής αντοχής των ασυνεχειών  Αναφέρεται στις 3 τελευταίες κολώνες και συνίσταται µετακίνηση του δείκτη προς τα δεξιά  Η πίεση του νερού λαµβάνεται υπ όψη ανεξάρτητα,

στην ανάλυση κατά τον σχεδιασµό

Μ Ε Τ Ρ ΙΑ Λ είες , μ ετρ ίω ς απ ο σ αθρ ω μ έν ες κ αι εξ αλλ οιω μ έν ες επ ιφ άν ειες

ΚΑΛΗ Τ ρ αχ είες , ελαφρ ά απ ο σ αθ ρ ω μέν ες και οξ ειδ ω μ έν ες επ ιφάν ειες

Π Ο Λ Υ Κ Α Λ Η Π ολύ τρ αχ είες , μ η απ ο σ αθ ρ ω μ έν ες επ ιφάνειες

Μ Ε ΙΟ Υ Μ Ε Ν Η Π Ο ΙΟ Τ Η Τ Α Α Σ Υ Ν Ε Χ Ε ΙΩ Ν

ΔΟ ΜΗ

ΜΕ ΙΟ Υ Μ Ε Ν Ο Α Λ Λ Η Λ Ο Κ Λ Ε ΙΔ Ω ΜΑ Τ Ω Ν Β Ρ Α Χ Ω Δ Ω Ν Τ Ε ΜΑ Χ Ω Ν

Διόρθωση τιµής GSI λόγω παρουσίας νερού

Κ ΑΤ Α Σ Τ Α Σ Η Ε Π ΙΦ Α Ν Ε ΙΑ Σ Α Σ Υ Ν Ε Χ Ε ΙΑ Σ

(Hoek and Marinos, 2000)

Γ Ε Ω Λ Ο Γ ΙΚ Ο Σ Δ Ε ΙΚ Τ Η Σ Α Ν Τ Ο Χ Η Σ Σ Ε Ρ Η Γ ΜΑΤ Ω ΜΕ Ν Ο Υ Σ Β Ρ Α Χ Ο Υ Σ

N/A

80 70 60 50

10 N/A

N/A

Περιορισµοί εφαρµογής GSI  Ανισοτροπία  Δεν εφαρµόζεται το GSI σε

περιπτώσεις όπου η βραχόµαζα συµπεριφέρεται ανισότροπα και η αστοχία λαµβάνει χώρα σε προτιµητέες διευθύνσεις αστοχίας   Δεν τίθεται το παραπάνω δίληµµα για βραχόµαζες µε δοµή σαν αυτή της 6ης σειράς (διατµηµένη βραχόµαζα) διότι η διαφορά της αντοχής µεταξύ θ ε µ ε λ ι ώ δ ο υ ς µ ά ζα ς κα ι ασυνέχειας είναι µικρή

Περιορισµοί εφαρµογής GSI  Άρρηκτοι µαλακοί βράχοι  Κυρίως µεταλπικά πετρώµατα όπου η θραύση

ελέγχεται µέσα από τη µάζα  Οι παράµετροι πρέπει να βασίζονται σε εργαστηριακές δοκιµές και όχι στη χρήση του GSI

Περιορισµοί εφαρµογής GSI  Βαθµονόµηση Βραχόµαζας για πολύ µεγάλα βάθη  Σε πολύ µεγάλα βάθη η βραχόµαζα έχει τόσο σφικτή

δοµή που το πέτρωµα πλησιάζει τη συµπεριφορά του άρρηκτου βράχου. Η τιµή του GSI µετακινείται προς τα αριστερά και προς τα πάνω και οριακά κινείται προς τον άρρηκτο βράχο. Η παραπάνω διόρθωση δεν ισχύει όταν η τεκτονική καταπόνηση είναι έντονη στο βάθος.

Ταξινόµηση Βραχόµαζας RMR (Rock Mass Rating) •  Το σύστηµα RMR προτάθηκε από τον Bieniawski (1973, 1976) για να λάβει την τελική µορφή του, δίχως ωστόσο σηµαντικές διαφοροποιήσεις, από τον Bieniawski (1989). RMR = R1 + R2 + R3 +R4 + R5 + R6 •  Καθεµία παράµετρος βαθµονοµείται χωριστά και η τελική τιµή του δείκτη RMR, η οποία κυµαίνεται από 0 έως 100, προκύπτει ως άθροισµα των επιµέρους δεικτών.

Ταξινόµηση Βραχόµαζας RMR •  Οι παράµετροι και οι αντίστοιχοι δείκτες που χρησιµοποιούνται στο σύστηµα RMR είναι οι εξής: •  Δείκτης R1: Αντοχή του άρρηκτου βράχου (σci). •  Δείκτης R2: Δείκτης ποιότητας της βραχόµαζας RQD. •  Δείκτης R3: Απόσταση µεταξύ των ασυνεχειών. •  Δείκτης R4: Κατάσταση των επιφανειών των ασυνεχειών. •  Δείκτης R5: Συνθήκες υπόγειου νερού. •  Δείκτης R6: Προσανατολισµός των ασυνεχειών σε σχέση µε τη φορά διάνοιξης της σήραγγας.

Ταξινόµηση Βραχόµαζας RMR Αντοχή του συµπαγούς πετρώµατος σε µονοαξονική θλίψη (σci) Αντοχή σci (MPa)

Βαθµολογία R1

>250

100-250

12-15

50-100

7-12

25-50

4-7

5-25

2-4

1-5

1-2

0 Τιµή του δείκτη R1

Ταξινόµηση Βραχόµαζας RMR Δείκτης κερµατισµού της βραχόµαζας (RQD) RQD (%)

Βαθµολογία R2

>90

75-90

17-20

50-75

13-17

25-50

8-13

<25

Τιµή του δείκτη R2

Ταξινόµηση Βραχόµαζας RMR Απόσταση µεταξύ των ασυνεχειών Απόσταση (m)

Βαθµολογία R3

0.6-2

15-20

0.2-0.6

10-15

0.06-0.2

8-10

<0.06

5 Τιµή του δείκτη R3

Ταξινόµηση Βραχόµαζας RMR Κατάσταση των επιφανειών των ασυνεχειών Κατάσταση επιφανειών ασυνεχειών

Βαθµολογία R4

Πολύ τραχείες, χωρίς εξαλλοίωση

Ελαφρώς τραχείες, ελαφρά εξαλλοιωµένες, υλικό πλήρωσης <1mm

Ελαφρώς τραχείες, πολύ εξαλλοιωµένες, υλικό πλήρωσης <1mm

Λείες ή γυαλιστερές (slickensided), υλικό πλήρωσης 1-5mm

Υλικό πλήρωσης πάχους άνω των 5mm

Τιµή του δείκτη R4

Ταξινόµηση Βραχόµαζας RMR Παρουσία υπόγειου νερού Παρουσία υπόγειου νερού

Βαθµολογία R5

Καθόλου νερό

Παρουσία υγρασίας

Υγρές επιφάνειες

Στάγδην

Με ροή

0 Τιµή του δείκτη R5

Ταξινόµηση Βραχόµαζας RMR RMR = R1 + R2 + R3 +R4 + R5 + R6 Κατάταξη βραχόµαζας Περιγραφή Βραχόµαζας

Κατηγορία Βραχόµαζας

Τιµές του δείκτη RMR

Πολύ καλή

81-100

Καλή

ΙΙ

61-80

Μέτρια

ΙΙΙ

41-60

Φτωχή

ΙV

21-40

Πολύ φτωχή

0-20

Πίνακας τελικής κατάταξης ποιότητας βραχόµαζας ανάλογα µε την τελική τιµή του RMR σε κατηγορίες

Ταξινόµηση Βραχόµαζας RMR

Ταξινόµηση Βραχόµαζας RMR •  Επισηµαίνεται ότι εάν η βαθµονόµηση RMR χρησιµοποιείται για την εκτίµηση µέτρων άµεσης υποστήριξης κατά τη διάνοιξη σηράγγων, τότε λαµβάνονται υπόψη όλοι οι όροι του RMR, ενώ στην περίπτωση που χρησιµοποιείται για την ποσοτικοποίηση των παραµέτρων της βραχόµαζας, τότε λαµβάνονται υπόψη µόνο οι τέσσερις πρώτοι όροι (στον όρο του υπογείου νερού θεωρούνται ξηρές συνθήκες, R5=15 και στον όρο του προσανατολισµού των ασυνεχειών θεωρείται µηδενική τιµή R6=0).

Διεύθυνση κάθετη στον άξονα της σήραγγας Διεύθυνση παράλληλη στον άξονα της Προχώρηση σύµφωνα Προχώρηση αντίθετα µε την κλίση µε την κλίση σήραγγας Κλίση Κλίση Κλίση Κλίση Κλίση Κλίση 450-900 200-450 450-900 200-450 450-900 200-450 Πολύ Πολύ Ευνοϊκή Μέτρια Δυσµενής Μέτρια ευνοϊκή δυσµενής Κλίση Δυσµενής ανεξάρτητα από τη διεύθυνση 00-200

Πίνακας σηµασίας του προσανατολισµού ασυνεχειών σε σήραγγα (Wickham et al) Προσανατολισµός των ασυνεχειών σε σχέση µε τη φορά διάνοιξης του έργου Προσανατολισµός Δείκτης R6 ασυνεχειών Πολύ ευµενής 0 Ευµενής -2 Αδιάφορος -5 Δυσµενής -10 Πολύ δυσµενής -15

Τιµή του δείκτη R6

Προτάσεις υποστήριξης σε Σήραγγες, ανάλογα µε την τιµή του RMR.

Ταξινόµηση Βραχόµαζας Q (Barton, N.G.I.) •  Το σύστηµα ταξινόµησης Q προτάθηκε από τους Barton et al. (1974) µε σκοπό την εκτίµηση των χαρακτηριστικών της βραχόµαζας και των µέτρων άµεσης υποστήριξης κατά τη διάνοιξη σηράγγων.

Ταξινόµηση Βραχόµαζας Q (Barton, N.G.I.) Ο ι πα ρ ά µε τ ρ οι και ο ι αντί σ το ι χοι δε ίκτε ς που χρησιµοποιούνται στο σύστηµα Q είναι οι εξής: •  RQD: Δείκτης κερµατισµού της βραχόµαζας. •  Jn: Εκφράζει το συνολικό αριθµό συστηµάτων ασυνεχειών. •  Jr: Εκφράζει το βαθµό τραχύτητας των επιφανειών των ασυνεχειών. •  Jα: Εκφράζει το βαθµό εξαλλοίωσης των επιφανειών των ασυνεχειών. •  Jw: Εκφράζει την επιρροή του υπόγειου νερού.

Ταξινόµηση Βραχόµαζας Q (Barton, N.G.I.) •  Τελικά, η τιµή του δείκτη Q υπολογίζεται µε βάση την παρακάτω εξίσωση και η τιµή του κυµαίνεται από 0.001 έως 1000. •  Ο πρώτος όρος του γινοµένου αντιπροσωπεύει τη δοµή της βραχόµαζας, ο δεύτερος την ποιότητα των επιφανειών των ασυνεχειών και ο τρίτος όρος αποτελεί µία προσέγγιση του ενεργού πεδίου τάσεων στην υπό µελέτη περιοχή.

RQD J r J w Q= J n J α SRF

Διατµητική αντοχή της βραχόµαζας Δείκτης Γεωλογικής Αντοχής GSI •  Το σύστηµα GSI δεν υποκαθιστά τα γνωστά RMR ή το Q, αφού αυτά δηµιουργήθηκαν για την εκτίµηση των µέτρων άµεσης υποστήριξης της βραχόµαζας. •  Η κύρια λειτουργία του GSI είναι η εκτίµηση των ιδιοτήτων και των παραµέτρων σχεδιασµού της βραχόµαζας εκεί όπου έχει εφαρµογή το κριτήριο αστοχίας Hoek - Brown.

«ΤΕΧΝΙΚΗ ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΒΡΑΧΟΥ-ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ» 3. ΑΝΤΟΧΗ ΑΣΥΝΕΧΕΙΩΝ ΒΡΑΧΟΥ

Διατµητική αντοχή ασυνεχειών

σ΄

τ = σʹ′ tan φ

Διατµητική αντοχή ασυνεχειών σ΄ τ

τ = σʹ′ tan( φ + i)

Διατµητική αντοχή ασυνεχειών Κριτήρια θραύσης

Από Hudson & Harrison, 1997

Διατµητική αντοχή ασυνεχειών Κριτήριο αστοχίας Barton

JSC τ = σʹ′ tan( φb + JRClog ) σʹ′ τ = σʹ′ tan( φ + i) φb

Βασική γωνία τριβής του άρρηκτου βράχου.

JRC

Συντελεστής τραχύτητας. Υπολογίζεται µε βάση τυποποιηµένα προφίλ.

JCS

Υπολογίζεται από πειράµατα σε λείες επιφάνειες

Αντοχή των τοιχωµάτων σε µονοαξονική θλίψη. Υπολογίζεται έµµεσα από δοκιµές σκληροµέτρησης µε τη σφύρα Schmidt.

Συντελεστής τραχύτητας JRC. Υπολογίζεται µε βάση τυποποιηµένα προφίλ.

Ασκήσεις Τεχνικής Γεωλογίας

Μάθηµα 1ο

Αντοχή των τοιχωµάτων σε µονοαξονική θλίψη JCS. Υπολογίζεται έµµεσα από δοκιµές σκληροµέτρησης µε τη σφύρα Schmidt.

Ασκήσεις Τεχνικής Γεωλογίας

Μάθηµα 1ο

Πειραµατικός υπολογισµός διατµητικής αντοχής ασυνεχειών

Πειραματικός υπολογισμός διατμητικής αντοχής ασυνεχειών

Συσκευή άµεσης διάτµησης ασυνεχειών

Διατµητική αντοχή ασυνεχειών Κριτήριο αστοχίας Barton

Διατμητική αντοχή ασυνεχειών Συμπερασματικά (Σχηματικά)

Κριτήριο αστοχίας Barton για τις ασυνέχειες

Διατµητική αντοχή ασυνέχειας (kPa)

Διατµητική αντοχή ασυνέχειας ως προς πάχος υλικού πλήρωσης

Υλικό πλήρωσης φ=25ο c=30kPa

φb=35ο JRC=14 JCS=30MPa

6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 0

Πάχος υλικού πλήρωσης (mm)

Κριτήριο αστοχίας Barton για τις ασυνέχειες

Άρα: Για να σχεδιάσω την καµπύλη αντοχής (τ–σ) µίας ασυνέχειας v  Υπολογίζω τη φb του πετρώµατος µε πειράµατα σε λείασµένες ασυνέχειες v  Υπολογίζω το JRC από τα τυποποιηµένα προφίλ v  Υπολογίζω το JCS από τις αναπηδήσεις της σφύρας Schmidt

τ (kPa)

Κριτήριο αστοχίας Barton για τις ασυνέχειες τ - σν

φb=35ο JRC=14 JCS=30MPa

18000 16000 14000 12000 10000

Στιγµιαία γωνία τριβής φ

8000 6000 4000

Στιγµιαία φαινόµενη συνοχή c

2000 0 0

5000

10000

15000

σν (kPa)

20000

25000

Βιβλιογραφία Βιβλία - Σηµειώσεις 

Hoek, E., 2007. Practical Rock Engineering. Notes on Internet (www.rocscience.com/hoek/hoek.asp).



Hoek, E., Brown. E,T., 1980. Underground excavations in rock. Institution of Mining and Metallurgy, London.



Hudson A.J, and Harrison P.J, 1997. Engineering rock mechanics.



Δηµόπουλος Γ. Σηµειώσεις Τεχνικής Γεωλογίας από το Internet

Δηµοσιεύσεις 

Barton, N. and Choubey, V., 1977. The shear strength of rock joints in theory and practice. Rock Mechanics, 10(1-2), pp. 1-54.



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 NARMS-TAC 2002, Toronto, pp. 267-273.



Hoek, E., Diederichs, M.S., 2006. Empirical estimation of rock mass modulus. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 43, pp. 203-215.



Hoek, E. and Marinos, P. 2007. A brief history of the development of the HoekBrown failure criterion. Soils and Rocks, No. 2., November 2007.

Βιβλιογραφία Δηµοσιεύσεις   Marinos, V., Marinos, P., Hoek, E. “The geological Strength index: applications and

limitations”. Bull. Eng. Geol. Environ. 64, 55-65 (2005).   Marinos, P and Hoek, E. 2000 GSI – A geologically friendly tool for rock mass

strength estimation. Proc. GeoEng2000 Conference, Melbourne. 1422-1442