ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΜΑΘΗΜΑ: ΤΕΧΝΙΚΗ ΓΕΩΛΟΓΙΑ
6η ΑΣΚΗΣΗ:
ΕΞΑΜΗΝΟ: 7ο
ΔΙΔΑΣΚΟΝΤΕΣ: Β. ΧΡΗΣΤΑΡΑΣ, Καθηγητής Β. ΜΑΡΙΝΟΣ, Λέκτορας
ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ ΦΟΙΤΗΤΗ:…………………………………… .………….……………………………………...…ΗΜ/ΝΙΑ: ………….
Τίτλος άσκησης: Επιλογή καταλληλότητας θέσης και τύπου φράγµατος. Θέµατα στεγανότητας, θεµελίωσης και ευστάθειας πρανών σε επίπεδο λεκάνης και θέσης φράγµατος Σκοπός της άσκησης: Σκοπός της άσκησης είναι η αξιολόγηση πιθανών θέσεων για την θεµελίωση φράγµατος. Η αξιολόγηση βασίζεται στην στεγανότητα και στην τεχνικογεωλογική συµπεριφορά (έναντι θεµελίωσης και ευστάθειας πρανών) κάθε θέσης, τόσο σε επίπεδο θέσης όσο και σε επίπεδο λεκάνης απορροής. • Στην πρώτη άσκηση προσοχή δίνεται στην επιλογή θέσης φράγµατος από γεωλογική οριζοντιογραφία. Θέµατα διαφυγών και καλύτερης ευστάθειας του φράγµατος. Επιλογή καταλληλότερου τύπου φράγµατος. • Στην δεύτερη άσκηση γίνεται λεπτοµερέστερη γεωλογική αξιολόγηση στην επιλογή καταλληλότερης θέσης φράγµατος µεταξύ δύο θέσεων. Αυτό επιτυγχάνεται µε την κατασκευή τοµών από γεωτρήσεις και τον εντοπισµό γεωλογικής επικινδυνότητας (διαφυγές, φέρουσας ικανότητας, ευστάθειας πρανών, ενεργότητα ρηγµάτων) και για τις 2 θέσεις. Τέλος η άσκηση σκοπεύει στην επιλογή καταλληλότερου τύπου φράγµατος και στις προτάσεις για περαιτέρω έρευνα στη επιλεχθείσα θέση.
Άσκηση Α Στην περιοχή του χάρτη (Σχήµα 1) και πάνω στον κύριο ποταµό της έχουν επιλεγεί, σε µια πρώτη φάση έρευνας, 3 θέσεις για µελέτη κατασκευής φράγµατος. Και οι 3 θέσεις έχουν τα ίδια µορφολογικά (τοπογραφικά) χαρακτηριστικά. Η ανώτατη στάθµη λίµνης για κάθε µία βρίσκεται σε υψόµετρα µόλις κάτω από τα 200m (η 1 σε 185m, η 2 σε 190m και η 3 σε 195m). Το άκρο της λίµνης για την κάθε θέση σηµειώνεται επίσης στο χάρτη. Στην επιλογή της καλύτερης από τις τρεις θέσης δεν υπεισέρχονται κριτήρια παροχών του ποταµού ο οποίος έχει αξιόλογες απορροές ήδη στο ανάντη τµήµα του. Η τελική επιλογή δηλαδή θα βασιστεί σε τεχνικογεωλογικά κριτήρια. Απο πλευράς γεωλογίας στην περιοχή εξαπλώνονται µάρµαρα και γνεύσιοι, όπως επίσης εµφανίζεται και γρανιτική διείσδυση µε σχεδόν κατακόρυφες επαφές µε τα γύρω πετρώµατα. Οι τρεις εµφανίσεις µαρµάρων είναι ανεξάρτητες µεταξύ τους (φακοί). Η κλίση των γνευσίων και των µαρµάρων είναι γενικά µεγάλη. Ζητούµενα: 1. Ύστερα από τα ανωτέρω και µόνο στοιχεία να αξιολογήσετε αιτιολογηµένα κατά σειρά τις 3 υποψήφιες θέσεις. Η απάντησή σας να είναι πλήρως αιτιολογηµένη. 2. Στη θέση που επιλέξατε τι θα πρέπει να προσεχθεί στην επόµενη φάση των ερευνών; 3. Τι τύπος φράγµατος προσφέρεται να κατασκευασθεί;
Σχήµα 1. Γεωλογικός χάρτης όπου σηµειώνονται οι τρεις πιθανές θέσεις κατασκευής φράγµατος. Παρατήρηση: Πρόκειται για απλοποιηµένο χάρτη της περιοχής της λεκάνης του ποταµού Κόσυνθου της Ξάνθης.
Άσκηση Β Σε κοιλάδα ποταµού επιλέχθηκαν κατ’αρχήν µε τοπογραφικά κριτήρια δύο θέσεις για την κατασκευή φράγµατος (βλ. Σχήµατα). Οι θέσεις έχουν έντονη φυτοκάλυψη και τα πρανή καλύπτονται από µανδύα κορηµάτων έτσι ώστε να µη φαίνεται το µητρικό πέτρωµα παρά σε περιορισµένα µόνο σηµεία, όπως σηµειώνεται στις τοµές. Στα σηµεία αυτά σηµειώνονται και ορισµένες κλίσεις των στρωµάτων. Με σκοπό την επιλογή της πιο κατάλληλης θέσης, έγιναν 3 κατακόρυφες ερευνητικές δειγµατοληπτικές γεωτρήσεις (σε κάθε θέση). Τα αποτελέσµατα των γεωτρήσεων αυτών έχουν ως εξής:
Γ1
Θέση 1
Γ2
Γ3
Μάρµαρο 0-11m
Φυλλίτης 0-51m
Κορήµατα 0-2m
Γνεύσιος 11-120m (τέλος
Μαρµαρυγιακός
Φυλλίτης 2-90m
γεώτρησης)
σχιστόλιθος
51-67m
(τέλος γεώτρησης)
Μαρµαρυγιακός σχιστόλιθος
90-106m
(τέλος γεώτρησης) Γ1’
Θέση 2
Γ2’
Γ3’
Μάρµαρο 0-11,5m
Γνεύσιος 0-100m (τέλος
Φυλλίτης 0-100m
Γνεύσιος
γεώτρησης)
Μαρµαρυγιακός
11,5-110m
(τέλος γεώτρησης)
σχιστόλιθος
100-112m
(τέλος γεώτρησης)
Επιπλέον πραγµατοποιήθηκαν και ερευνητικά φρέατα (πηγάδια) στο χώρο της κοίτης. Αυτά βρήκαν κάτω από τις πρόσφατες προσχώσεις: Πηγάδι Φ (θέση 1): µαρµαρυγιακός σχιστόλιθος Πηγάδι Φ’ (θέση 2): γνεύσιος Στις θέσεις των πηγαδιών µετρήθηκαν και οι κλίσεις των στρωµάτων που φαίνονται στις τοµές. Στοιχεία Βραχόµαζας: Η βραχόµαζα του γνευσίου έχει ζωνώδη συµπαγή γενικώς χαρακτήρα µε ρωγµάτωση που ελέγχεται από τρεις οικογένειες ασυνεχείων µε τραχείες επιφάνειες. Η βραχόµαζα του µαρµαρυγιακού σχιστολίθου έχει τυπική σχιστώδη πτυχωµένη δοµή και επιπλέον την ρωγµάτωση που του προκαλούν οι 3 ασυνέχειες, οι οποίες είναι λείες. Η βραχόµαζα του φυλλίτη έχει έντονο φυλλώδη χαρακτήρα µε ολισθηρές επιφάνειες. Η βραχόµαζα του µαρµάρου έχει µέτρια ρωγµάτωση από τρεις οικογένειες ασυνεχείων µε λείες επιφάνειες. Στοιχεία περατότητας: Στις γεωτρήσεις έγιναν τυποποιηµένες δοκιµές εισπίεσης Lugeon σε όλα τα πετρώµατα που διατρήθηκαν. Στον σχηµατισµό των µαρµάρων δεν ήταν εφικτό να πραγµατοποιηθούν δοκιµές εισπίεσης. Οι δοκιµές έδειξαν παντού µια σταθερή τάση µείωσης της περατότητας µε το βάθος ως εξής: •
Βάθος 10m: απορρόφηση 180 λίτρα (lt) σε διάρκεια 10 λεπτών (min) για δοκιµαζόµενο τµήµα 3m
•
Βάθος 20m: απορρόφηση 90 λίτρα (lt) σε διάρκεια 10 λεπτών (min) για δοκιµαζόµενο τµήµα 3m
•
Βάθος 30m: απορρόφηση 20 λίτρα (lt) σε διάρκεια 10 λεπτών (min) για δοκιµαζόµενο τµήµα 3m
Άλλα χρήσιµα δεδοµένα: i.
Το πάχος των κορηµάτων έχει µικρό πάχος και οπωσδήποτε δεν ξεπερνά τα 2m.
ii.
Οι προσχώσεις έχουν το πάχος που σηµειώνεται στις τοµές.
iii. Η σειρά αρχαιότητας των στρωµάτων είναι: γνεύσιος (αρχαιότερο), µάρµαρο, µαρµαρυγιακός σχιστόλιθος, φυλλίτης (νεώτερο). iv. Λάβετε ότι τα πάχη των στρωµάτων είναι σταθερά σε όλη την έκταση του χάρτη. Τα πάχη για κάθε στρώµα είναι: γνεύσιος > 500m, µάρµαρο: 40m, µαρµαρυγιακός σχιστόλιθος:14-16m, φυλλίτης: άγνωστο. v.
Τα στρώµατα είναι σύµφωνα µεταξύ τους.
vi. Οι γεωλογικές επιφάνειες είναι, στο χώρο των 2 θέσεων, επίπεδες. Ζητούµενα: Με στόχο την κατασκευή όσο το δυνατόν πιο υψηλού φράγµατος και µε βάση τα ενωτέρω στοιχεία της αναγνωριστικής µελέτης και χωρίς να λάβετε υπ’οψη τυχόν ενδεχόµενα γεωλογικά προβλήµατα µέσα στη λεκάνη κατάκλυσης ζητούνται: 1. Αφού κατασκευάσετε τις 2 γεωλογικές τοµές, ποια από τις δύο θέσεις θα επιλέγατε για περαιτέρω πιο λεπτοµερή εξέταση. Η αιτιολόγηση και η συγκριτική σκέψη να είναι πλήρης. Για την κατασκευή της γεωλογικής τοµής κάθε θέσης πρέπει να λάβετε αυστηρά υπόψη τα δεδοµένα που σας δίνονται παραπάνω. 2. Για τη θέση που διαλέξατε τι νοµίζετε ότι πρέπει παραπέρα να εξεταστεί στην πιο λεπτοµερή µελέτη που θα ακολουθήσει; Τα τυχόν προβλήµατα πώς πρέπει να αντιµετωπιστούν; 3. Προκειµένου να προχωρήσετε σε µια πρώτη εκτίµηση των γεωτεχνικών παραµέτρων αντοχής και παραµορφωσιµότητας εκτιµήστε τα όρια των πιθανών τιµών GSI που µπορεί να ισχύουν για τις βραχόµαζες της περιοχής. Η απάντησή σας να δωθεί σε έναν πίνακα (GSI Min-Max ανά τύπο βραχόµαζας). 4. a. Συζητείστε το θέµα της ανάγκης κατασκευής στεγανού δαφράγµατος και του βάθους που πρέπει αυτό να έχει. b. Που οφείλεται η περατότητα των γνευσίων, σχιστολίθων, φυλλιτών c.
Γιατί δεν µπορούν να γίνουν δοκιµές Lugeon στα µάρµαρα
5. Ποιος φαίνεται να είναι ο τύπος του φράγµατος που προσαρµόζεται καλύτερα στη περίπτωση που επιλέξατε και γιατί;
Παρατήρηση: Η άσκηση είναι τροποποιηµένη έκδοση από τους Μαρίνος Π., Τσιαµπάος Γ. και Μαρίνος Β. (Μάθηµα Τεχνικής Γεωλογίας, Σχολή Πολ. Μηχανικών, ΕΜΠ).