Ασκήσεις Τεχνικής Γεωλογίας 7η Άσκηση Στεγανότητα θέσης φράγματος. Αξιολόγηση επιτόπου δοκιμών περατότητας Lugeon. Κατασκευή κουρτίνας τσιμεντενέσων.
Β.Χρηστάρας 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 Περιπτώσεις 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 Μη 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 Περίπτωση 1 η: Πέτρωμα Αδιαπέρατο (γενικώς)
Θεμελίωσης
Σηνήθης ρωγμάτωση επιφανειακού τμήματος (κρυσταλλικά, συμπαγή πετρώματα) Συνήθης επιφανειακή ζώνη χαλάρωσηςαποσάθρωσης (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 Περίπτωση 2η: 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 Περίπτωση 2 η: Πέτρωμα 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
ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ LUGEON
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.
ΑΣΚΗΣΗ • Στη θέση που σας δίνεται (Σχήμα 1) σχεδιάζεται να κατασκευαστεί τοξωτό φράγμα. Η περιοχή δομείται από μία κανονική σειρά ανθρακικών σχηματισμών: • ΙΙ: Άστρωτοι ασβεστόλιθοι • ΙΙΙ: Μαργαϊκοί ασβεστόλιθοι • IV: Λεπτοπλακώδεις μαργαϊκοί ή ψαμμιτικοί ασβεστόλιθοι • Στους σχηματισμούς αυτούς επικάθονται πρόσφατες ποταμοχειμάριες αποθέσεις (Ι) με μικρό όμως πάχος. Στοιχεία περατότητας: Δοκιμές εισπίεσης: • Για τους μαργαϊκούς ασβεστόλιθους (σχηματισμός ΙΙΙ): απορρόφηση 15 λίτρα (lt) σε διάρκεια 10 λεπτών (min) για δοκιμαζόμενο τμήμα 3m. • Για τους λεπτοπλακώδεις μαργαϊκούς ή ψαμμιτικούς ασβεστόλιθους (σχηματισμός ΙV): απορρόφηση 25 λίτρα (lt) σε διάρκεια 10 λεπτών (min) για δοκιμαζόμενο τμήμα 3m.
Οι άστρωτοι ασβεστόλιθοι (Σχηματισμός ΙΙ) είναι έντονα καρστικοποιημένα Οι καρστικοί αγωγοί έχουν διεύθυνση Α-Δ (Ανατολή-Δύση).
1. Σχεδιάστε το γεωλογικό μοντέλο της περιοχής σε τομή Δύση - Ανατολή και σημειώστε ενδεικτικά την διεύθυνση και τη θέση των πιθανών διαφυγών τόσο στην τομή που θα σχεδιασετε όσο και στον χάρτη. 2. Ποιό θα είναι το βάθος (κάτω από το φράγμα) και ποιά η έκταση (οριζοντιογραφικά) του πιθανού στεγανού διαφράγματος. Προσοχή 1: Σημειώστε το βάθος του διαφράγματος στην τομή του ερωτήματος 1 και την έκταση του διαφράγματος στον χάρτη του σχήματος 1. Προσοχή 2: Θα σας φανεί χρήσιμο να χαράξετε στο χάρτη τη λίμνη κατάκλυσης
Διεύθυνση τομής Δ
Α
Η τομή να γίνει από Δύση προς Ανατολή (από ανάντη δηλαδή προς κατάντη)