Texniki geologia askisi 5 2013 14

Ασκήσεις Τεχνικής Γεωλογίας 5η Άσκηση: Ευστάθεια βραχωδών πρανών με χρήση δικτύου Schmidt. Υπολογισμός συντελεστή ασφαλείας από ανάλυση δυνάμεων. Επίδραση νερού. Αντιστηρίξεις πρανών. Καθ. Β.Χρηστάρας Λεκτ. Β. Μαρίνος Εργαστήριο Τεχνικής Γεωλογίας και Υδρογεωλογίας

Πως θα συμπεριφερθεί; Ποιός ο πιθανός τύπος αστοχίας;

Πως θα συμπεριφερθεί-αστοχήσει ??? ΤΥΠΟΙ ΔΟΜΩΝ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ Αποδομημένη βραχόμαζα

Πως μπορεί να αστοχήσει η βραχόμαζα ? Ισότροπη Αστοχία βραχόμαζας ως ισότροπο μέσο (περιστροφική ολίσθηση)

Ανισότροπη Αστοχία κατά μήκος συγκεκριμένων προυπαρχουσών Ασυνεχειών (επίπεδη ή σφηνοειδή ολίσθηση)

Κινηματική ανάλυση ευστάθειας

Επίπεδη ολίσθηση

Ολίσθηση από Ανατροπή

Σφηνοειδή ολίσθηση

Ολίσθηση από Ανατροπή

Μηχανισμοί αστοχιών σε βραχώδη πρανή • Επίπεδες αστοχίες (planar failures) ελέγχονται από μία μόνο επιφάνεια ασυνέχειας που προβάλλει στο πρόσωπο του πρανούς σχήμα • Σφηνοειδείς αστοχίες (wedge failures) περιλαμβάνουν μια αστοχούσα μάζα που καθορίζεται από δύο επιφάνειες ασυνεχειών που τέμνονται κατά μία γραμμή με κατηφορική κλίση προς το μέτωπο του πρανούς • Αστοχίες ανατροπής (toppling failures) περιλαμβάνουν πλάκες ή κολώνες (στύλους) βράχου που οριοθετούνται από ασυνέχειες που βυθίζονται απότομα στο μέτωπο του πρανούς (αντίρροπα με το πρανές) • Κυκλικές αστοχίες (circular failures) πραγματοποιούνται σε βραχόμαζες που είτε είναι έντονα διακλασμένες (χωρίς να προβάλει κάποια σαφώς επικρατούσα και δυσμενής προσανατολισμός), ή αποτελούνται από υλικά με χαμηλή αντοχή του άρρηκτου πετρώματος

Κινηματική Ανάλυση Βραχωδών Πρανών

Ο πιθανός μηχανισμός αστοχίας εδώ είναι η ολίσθηση τεμάχους πάνω σε μία ή περισσότερες ασυνέχειες που ο προσανατολισμός του καθοδηγεί τη θραύση. Όταν, δηλαδή, η βραχόμαζα δεν συμπεριφέρεται ως ισότροπο υλικό αλλά ανισότροπα.

Ολίσθηση πάνω σε προϋπάρχουσα ασυνέχεια

Την ευστάθεια του πρανούς θα καθορίσει η αντοχή των ασυνεχειών. Το υλικό συμπεριφέρεται αυστηρά ανισότροπα αν ευνοείται ο προσανατολισμός των ασυνεχειών σε σχέση με τον προσανατολισμό του πρανούς.

Μορφές κατολισθήσεων Επίπεδη ολίσθηση

Επίπεδη Ολίσθηση

Διατμητική αντοχή ασυνεχειών Επίπεδη Ολίσθηση

Επίπεδη Ολίσθηση

Μορφές κατολισθήσεων Σφηνοειδής ολίσθηση

Ανισότροπη συμπεριφορά βράχου (σφηνοειδής ολίσθηση)

Διατμητική αντοχή ασυνεχειών

Σφηνοειδής Ολίσθηση

Σφηνοειδής Ολίσθηση

Σφηνοειδής Ολίσθηση

ΚΙΝΗΜΑΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΕΥΣΤΑΘΕΙΑΣ ΠΡΑΝΟΥΣ Προϋποθέσεις ολίσθησης

   

Περιστροφική ολίσθηση Επίπεδη ολίσθηση Σφηνοειδής ολίσθηση Ολίσθηση από ανατροπή

Περιστροφική Ολίσθηση Προϋποθέσεις ολίσθησης 1. Μεγάλο πλήθος ασυνεχειών σε πολλαπλές διευθύνσεις.

2. Στο δίκτυο: διάσπαρτοι πόλοι ασυνεχειών

Περιστροφική Ολίσθηση

1. Στο δίκτυο: διάσπαρτοι πόλοι ασυνεχειών

Περιστροφική Ολίσθηση Πρανές • Δεν επικρατεί συγκεκριμένο σύστημα ασυνεχειών

Επίπεδη Ολίσθηση Προϋποθέσεις ολίσθησης 1. Η ασυνέχεια να «ξεμιτίζει» στην επιφάνεια του πρανούς 2. Η ασυνέχεια να έχει περίπου (±20 μοίρες διαφορά) παράλληλη διεύθυνση και φορά με το πρανές.

3. Η γωνία του πρανούς (φπ) να είναι μεγαλύτερη από της ασυνέχειας (φα) και οι δύο μεγαλύτερες από την γωνία τριβής της ασυνέχειας (φ). φπ > φα > φ

Επίπεδη Ολίσθηση

1. Διεύθυνση ασυνέχειας // με διεύθυνση πρανούς (επιτρεπόμενη διαφορά έως ± 200) 2. φπ > φα > φ (Δοκιμή Markland)

Επίπεδη Ολίσθηση Πρανές (φπ)

Γωνία τριβής (φο) Συγκέντρωση πόλων

φπ > φα > φ

Ασυνέχεια (φα)

Σφηνοειδής ολίσθηση Προϋποθέσεις ολίσθησης Δημιουργία διέδρου από συνδυασμό δύο ασυνεχειών το οποίο ολισθαίνει κατά την ακμή του.

1. Η γωνία του πρανούς (φπ) να είναι μεγαλύτερη από της ακμής (φτ) και οι δύο μεγαλύτερες από την γωνία τριβής της ασυνέχειας (φ). (Δοκιμή Markland) φπ > φτ > φ 2. Η τομή των ασυνεχειών να «ξεμιτίζει» στην επιφάνεια του πρανούς.

Σφηνοειδής Ολίσθηση

1. φπ > φτ > φ

Σφηνοειδής Ολίσθηση Πρανές (φπ)

Γωνία τριβής (φο) Συγκέντρωση πόλων

φπ > φτ > φ

Τομή Ασυνεχειών (φτ)

Ολίσθηση σφήνας Που γίνεται η ολίσθηση???

1. Κατά μήκος το ενός ή του άλλου επιπέδου (ασυνέχεια Κ1 ή Κ2) 2. Κατά μήκος της τομής – ακμής των 2 ασυνεχειών

Τεστ Hocking  Αν μεταξύ της διεύθυνσης κλίσης του πρανούς και της διεύθυνσης κλίσης της τομής (ι) δεν περιέχεται κάποια από τις 2 ασυνέχειες (εδώ Κ1, Κ2) τότε η ολίσθηση μπορεί να γίνει κατά μήκος της i.  Αν περιέχει την Κ1 ή την Κ2 τότε η ολίσθηση γίνεται κατά μήκος του Κ1 ή Κ2.

Ολίσθηση από ανατροπή Προϋποθέσεις ολίσθησης 1. Φορά κλίσης ασυνέχειας: Αντίρροπη φοράς κλίσης πρανούς, με διεύθυνση +/- 200 2. Μεγάλη κλίση ασυνέχειας (>700)

Ολίσθηση από Ανατροπή

Ολίσθηση Ανατροπής (γενικό κριτήριο) Πρανές Συγκέντρωση πόλων • Φα>70ο • Αντίθετη φορά κλίσης από το πρανές

Ασυνέχεια (φα>70ο )

Εργαλεία Προβολής

Γωνία Τριβής φ •Προβάλλεται ως κύκλος με κέντρο το δίκτυο και ακτίνα 90-φ •Προβάλλεται ως έλλειψη γύρω από τον πόλο Ν (κώνος τριβής Talobre) του επιπέδου

Σημείωση: Στις ασκήσεις θα δουλεύετε με κύκλο τριβής καθώς θα θεωρούμε την γωνία τριβής ίδια για όλες τις ασυνέχειες

Γωνία Τριβής φ •Προβάλλεται ως κύκλος με κέντρο το δίκτυο και ακτίνα 90-φ

Γωνία Τριβής φ •Προβάλλεται ως έλλειψη γύρω από τον πόλο Ν (κώνος τριβής Talobre) του επιπέδου

Σημείωση: Στις ασκήσεις θα δουλεύετε με κύκλο τριβής καθώς θα θεωρούμε την γωνία τριβής ίδια για όλες τις ασυνέχειες

Ανάλυση ευστάθειας πρανών 

Όλα τα παραπάνω (δίκτυο Schmidt) τα κάναμε για να δούμε ΑΝ ΜΠΟΡΕΙ να αστοχήσει ένα τέμαχος. Δυνητικά δηλαδή.



Ποια δηλαδή μπλοκ προκρίνονται για ολίσθηση (επίπεδη, σφηνοειδή) ή ανατροπή.



ΘΑ ΑΣΤΟΧΗΣΟΥΝ ΟΜΩΣ ΤΕΛΙΚΑ;;;;;;;;;ΠΡΕΠΕΙ ΝΑ ΞΕΡΟΥΜΕ ΣΙΓΟΥΡΑ ΚΑΙ ΥΠΟ ΠΟΙΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ Πρέπει να κάνουμε ανάλυση όλων των δυνάμεων που επιδρούν πάνω σε αυτά τα μπλοκ για το συγκεκριμένο πρανές



Ανάλυση ευστάθειας πρανών 

Συντελεστής Ασφαλείας (F):

F = Δυνάμεις που συγκρατούν έναντι ολίσθησης / Δυνάμεις που ωθούν προς ολίσθηση  





Αν F<1 τότε έχουμε αστοχία Αν F>1 τότε έχουμε ευστάθεια Αν F=1 τότε έχουμε οριακή ισορροπία Είναι όμως η οριακή ισορροπία (F=1) αποδεκτό όριο για την ασφαλή λειτουργία των πρανών;;;

Ανάλυση ευστάθειας πρανών F = Δυνάμεις που συγκρατούν έναντι ολίσθησης / Δυνάμεις που ωθούν προς ολίσθηση 

Δυνάμεις που συγκρατούν έναντι ολίσθησης: i. Βάρος (κάθετη συνιστώσα στην επιφάνεια) ii. Τριβή κατά μήκος της επιφάνειας ολίσθησης iii. Συνοχή κατά μήκος της επιφάνειας ολίσθησης



Δυνάμεις που ωθούν έναντι ολίσθησης: i. ii. iii. iv.

Βάρος (παράλληλη συνιστώσα με την επιφάνεια ολίσθησης Πίεση νερού μέσα στις ασυνέχειες Δύναμη πιθανού σεισμού Εξωτερικό βάρος (φορτίο) πάνω στο υπό ολίσθηση μπλοκ

Ανάλυση δυνάμεων σε επίπεδη αστοχία Δυνάμεις: Βάρος W και δύναμη Τριβής T

F = Δυνάμεις που συγκρατούν έναντι Το βάρος W αναλύεται σε δύο συνιστώσες: ολίσθησης •Ν: στην ορθή συνιστώσα (συγκρατεί)/ Δυνάμεις που ωθούν προς •S: στην διατμητική (ωθεί) ολίσθηση F=T/S T=Ν*εφφ=Wσυνα*εφφ S=W*ημα 

Δυνάμεις που συγκρατούν έναντι ολίσθησης:

(κάθετη Όπου α ηi.γωνίαΒάρος κλίσης του υπό ολίσθηση τεμάχους

συνιστώσα στην επιφάνεια) ii. Τριβή κατά μήκος της επιφάνειας ολίσθησης •Αν έχει και δύναμη συνοχής Rc: Συνοχή κατά μήκος της επιφάνειας ολίσθησης εφφ= Τ/Νiii. + Rc/N 

Δυνάμεις που ωθούν έναντι ολίσθησης: i. Βάρος (παράλληλη συνιστώσα με την επιφάνεια ολίσθησης ii. Πίεση νερού μέσα στις ασυνέχειες iii. Εξωτερικό βάρος (φορτίο) πάνω στο υπό ολίσθηση μπλοκ

Αύξηση του συντελεστή ασφαλείας αν F<1 F = Δυνάμεις που συγκρατούν έναντι ολίσθησης / Δυνάμεις που ωθούν προς ολίσθηση 1. Αύξηση του αριθμητή: Αύξηση των δυνάμεων που συγκρατούν   

Εφαρμογή αγκυρίων Εφαρμογή εκτοξευμένου σκυροδέματος Αύξηση βάρους στη βάση του πρανούς

2. Μείωση του παρανομαστή: Μείωση των δυνάμεων που ωθούν στην ολίσθηση  

Μείωση των υδατικών πιέσεων (αποστράγγιση) Ελάφρυνση – αφαίρεση βάρους

Η παρουσία του νερού ως καθοριστικός παράγοντας για την ευστάθεια ενός βραχώδους πρανούς 

Η πίεση του νερού – Η πίεση του νερού μέσα στις ρωγμές πιέζει το υπό ολίσθηση μπλοκ είτε αυξάνοντας τις υδροστατικές δυνάμεις (ανοικτή επιφάνεια) είτε αυξάνοντας τις πιέσεις πόρων (αδιαπέρατη ασυνέχεια, π.χ. αργιλική). Δηλαδή μειώνονται οι ενεργές τάσεις – μειώνει την ευστάθεια των πρανών μειώνοντας τη διατμητική αντοχή των πιθανών επιφανειών ολίσθησης (για επιφάνειες με αργιλικά κυρίως υλικά)



Aύξηση του βάρους της βραχόμαζας. Εξάλλου οι μεταβολές στο ποσοστό της υγρασίας σε μερικού βράχους, ιδιαίτερα αργιλικούς σχιστόλιθους, μπορούν να προκαλέσουν ταχύτατη αποσάθρωση με αποτέλεσμα τη μείωση της ευστάθειας.

Ευστάθεια βραχωδών πρανών Ανάλυση • Βραχώδη Πρανή: Βραχώδη πρανή υψηλότερα από 10 μέτρα πρέπει να μελετώνται σύμφωνα με τις αρχές της Βραχομηχανικής, λαμβανομένων υπόψη των συνθηκών του υπόγειου νερού.

• Οι εκσκαφές στο βράχο πρέπει να μελετώνται ώστε να είναι ασφαλείς έναντι συνολικής θραύσης, αλλά θα είναι επιτρεπτές επιφανειακές θραύσεις των πρανών μεταξύ των οριζόντιων βαθμίδων.

• Πρέπει να λαμβάνονται μέτρα ώστε να μη φθάνουν στο δρόμο καταπτώσεις βραχωδών συντριμμάτων από το πρανές. Η γραμμή πρανούς, για τη μελέτη της συνολικής θραύσης, θα ορίζεται από τη γραμμή που ενώνει το πίσω μέρος των οριζοντίων βαθμίδων.

Αποδεκτός συντελεστής ασφαλείας • Βραχώδη Πρανή: Οι ελάχιστοι συντελεστές ασφάλειας έναντι θραύσης του συνολικού πρανούς (σε περίπτωση αναβαθμίδων) θα πρέπει να είναι σύμφωνοι με τον Πίνακα: ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΕΣ ΑΣΦΑΛΕΙΑΣ ΒΡΑΧΩΔΩΝ ΠΡΑΝΩΝ - ΘΡΑΥΣΗ ΣΥΝΟΛΙΚΟΥ ΠΡΑΝΟΥΣ

1

2

3

4

Σεισμός

Ν

Ν

Ο

Ο

Ανώτατη στάθμη υπόγειου ορίζοντα 50ετίας

Ν

Ο

Ν

Ο

Απαιτούμενος συντελεστής ασφαλείας

-

α/α Συνδυασμού

όπου : Σεισμός Ν Σεισμός σχεδιασμού σύμφωνα με το ΝΕΑΚ, παραγρ. 5.4 Ο Όχι σεισμός Ανώτατη στάθμη υπογείου ορίζοντα 50-ετίας Ν Προβλεπόμενη ανώτατη στάθμη υπόγειου ορίζοντα 50-ετίας Ο Προβλεπόμενη ετήσια ανώτατη στάθμη υπόγειου ορίζοντα

1,0 1,2 1,3

Αποδεκτός συντελεστής ασφαλείας • Βραχώδη Πρανή: Οι ελάχιστοι συντελεστές ασφάλειας έναντι θραύσης των πρανών μεταξύ οριζοντίων αναβαθμών θα πρέπει να είναι σύμφωνοι με τον Πίνακα: ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΕΣ ΑΣΦΑΛΕΙΑΣ ΒΡΑΧΩΔΩΝ ΠΡΑΝΩΝ - ΠΡΑΝΗ ΜΕΤΑΞΥ ΟΡΙΖΟΝΤΙΩΝ ΒΑΘΜΙΔΩΝ

α/α Συνδυασμού

1

2

3

4

Σεισμός

Ν

Ν

Ο

Ο

Ανώτατη στάθμη υπόγειου ορίζοντα 50- Ν ετίας Απαιτούμενος συντελεστής ασφαλείας -

Ο

Ν

Ο

όπου : Σεισμός Ν Σεισμός σχεδιασμού σύμφωνα με το ΝΕΑΚ, παραγρ. 5.4 Ο Όχι σεισμός Ανώτατη στάθμη υπογείου ορίζοντα 50-ετίας Ν Προβλεπόμενη ανώτατη στάθμη υπόγειου ορίζοντα 50-ετίας Ο Προβλεπόμενη ετήσια ανώτατη στάθμη υπόγειου ορίζοντα

-

1,1 1,2

Υπολογισμός συντελεστή ασφάλειας (SF), σε πρανές α) χωρίς εφελκυστική ρωγμή

β) με εφελκυστική ρωγμή γεμάτη νερό

Άσκηση A • Τεχνητά πρανή με κλίση 45ο και διεύθυνση Β090ο προς τα Νότια • Αποσαθρωμένος γνεύσιος • Ζητούνται οι πιθανές ανατροπές, επίπεδες και σφηνοειδείς ολισθήσεις Η τραχύτητα κατά μήκος όλων των ασυνεχειών είναι ίδια. Η διατμητική αντοχή των ασυνεχειών εκφράζεται σε αυτό το στάδιο ανάλυσης από τη γωνία τριβής καθώς η συνοχή θεωρείται μηδέν. Η γωνία τριβής αντιστοιχεί σε τραχεία φυσική ασυνέχεια. Από τις εργαστηριακές δοκιμές που πραγματοποιήθηκαν σε τεχνητές, λείες (όχι τραχείες), ασυνέχειες του γνευσίου προέκυψε γωνία τριβής 26ο. H επιπλέον τριβή λόγω και της φυσικής τραχύτητας εκτιμήθηκε (από το κριτήριο Barton) ως 8o.

Άσκηση Β Υπολογισμός συντελεστή ασφάλειας (SF), σε πρανές

F=

c× A+ (W × cosy p -U -V ×sin y p )× tan j V × cosy p +W × sin y p

Άσκηση Β Υπολογισμός συντελεστή ασφάλειας (SF), σε πρανές

c× A+ (W × cosy p -U -V ×sin y p )× tan j F= V × cosy p +W × sin y p • Α η επιφάνεια ολίσθησης • W το βάρος του τεμάχους που ολισθαίνει • U & V οι αντίστοιχες υδροστατικές δυνάμεις)

Η- Ζ Α sinΨρ

U

 w * A * Zw 2

 w * Z w 

2

V 

2

W= Vτεμάχους* γ •όπου Vτεμάχους ο όγκος του υπό ολίσθηση τεμάχους και γ το ειδικό βάρος του πετρώματος. Άρα εσείς πρέπει να βρείτε τον όγκο.

Άσκηση Β Υπολογισμός συντελεστή ασφάλειας (SF) Ε

Δ

Γ

Β

Α W= Vτεμάχους* γ

Ο όγκος Vτεμάχους= VΑΒΓΔΑ VΑΒΓΔΑ= VΑΒΓΕΔΑ- VΑΔΕ (δηλαδή ο όγκος ΑΔΕ είναι εμβαδόν τριγώνου * πάχος μπλοκ, Εμβαδόν τριγώνου ΑΔΕ = Βάση* Ύψος / 2 και το πάχος του μπλοκ όπως σας δίνεται είναι 1m) (δηλαδή ο όγκος ΑΒΓΕΔΑ είναι εμβαδόν τραπεζίου * πάχος μπλοκ: Εμβαδόν τραπεζίου ΑΒΓΕΔΑ = (Βάση 1 + Βάση 2) / 2 * Ύψος και το πάχος του μπλοκ όπως σας δίνεται είναι 1m)

Κάποια επιπλέον θεωρητικά στοιχεία • Διατμητική αντοχή ασυνεχειών: Διαφάνειες που παρουσιάζουν την εργαστηριακή-εμπειρική διαδικασία υπολογισμού της διατμητικής αντοχής των ασυνεχειών.

• Στην άσκηση σας δίνεται άμεσα η διατμητική αντοχή των ασυνεχειών, δηλαδή η γωνία τριβής της ασυνέχειας (εδώ φ=34ο και c=20 KPa) και δεν χρειάζεται να κάνετε την παρακάτω διαδικασία.

• Παρουσιάζεται αδρά η διαδικασία κινηματική ανάλυσης: από τις μετρήσεις στην ύπαιθρο έως την ανάλυση στο γραφείο.

• Παρουσιάζονται ορισμένα θέματα αντιστήριξης των πρανών

Διατμητική αντοχή ασυνεχειών

τ

σ΄

   tan 

Διατμητική αντοχή ασυνεχειών σ΄ τ

i

   tan(  i)

Διατμητική αντοχή ασυνεχειών Κριτήρια θραύσης

Από Hudson & Harrison, 1997

Διατμητική αντοχή ασυνεχειών Κριτήριο αστοχίας Barton

JSC    tan(b  JRClog )     tan(  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.

Προφιλόμετρο

Προφιλόμετρο

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

Πειραματικός υπολογισμός διατμητικής αντοχής ασυνεχειών

Πειραματικός υπολογισμός διατμητικής αντοχής ασυνεχειών

Πειραματικός υπολογισμός διατμητικής αντοχής ασυνεχειών Συσκευή άμεσης διάτμησης

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

2

4

6

8

Πάχος υλικού πλήρωσης (mm)

10

12

Κινηματική ανάλυση: Από την ύπαιθρο στο γραφείο

Σχηματική απεικόνιση των γεωμετρικών ιδιοτήτων των ασυνεχειών Υλικό πλήρωσης Ομάδα ασυνεχειών

Ομάδα ασ. Αντοχή τοιχώματος

Μέγεθος μπλοκ Τραχύτητα

Εμμονή

Συχνότητα

Άνοιγμα

Διήθηση

Κλίση-Φορά κλίσης

Τεκτονικά Διαγράμματα (ΤΔ) Μετρήσεις τεκτονικών στοιχείων – Τεκτονικά Διαγράμματα (ΤΔ) •Για την κατασκευή του τεκτονικού διαγράμματος πρέπει να πραγματοποιηθούν μετρήσεις στην ύπαιθρο. Οι μετρήσεις γίνονται με γεωλογική πυξίδα και καταγράφονται σε ειδικό φύλλο – έντυπο.

•Ο αριθμός των μετρήσεων εξαρτάται από το τεχνικό έργο και τις προδιαγραφές του. Ο κανόνας είναι 60-100 μετρήσεις ανά τεχνικό διάγραμμα.

• Οι ασυνέχειες που μετρώνται είναι •Στρώση – Σχιστότητα •Διακλάσεις •Ρήγματα

ii. Μετρήσεις τεκτονικών στοιχείων – Τεκτονικά Διαγράμματα (ΤΔ)

Τεκτονικά Διαγράμματα (ΤΔ) Μετρήσεις τεκτονικών στοιχείων – Τεκτονικά Διαγράμματα (ΤΔ) • Για κάθε μέτρηση θα πρέπει να δίνονται: • Διεύθυνση κλίσης / μέτρο κλίσης (π.χ. 070ο/88ο) ή ανάποδα (88ο/070ο) • Ο τύπος της ασυνέχειας (στρώση-Β, Σχιστότητα-S, Διάκλαση-J, Ρήγμα-F) • Η εμμονή της ασυνέχειας (συνέχεια στο χώρο): Η εμμονή είναι πολύ σημαντική διότι επηρεάζει τα μεγέθη των υπό ολίσθηση τεμαχών-μπλοκ. Π.χ. μικρή εμμονή μιας ασυνέχειας σχηματίζει μικρή σφήνα ή μικρού πάχους πλάκα, και συνεπώς η δύναμη συγκράτησης και το μήκος ενός αγκυρίου («καρφιά») θα είναι μικρότερη.

• Η απόσταση των ασυνεχειών της ίδιας ομάδας (π.χ. στρώσης). Όμοια, η απόσταση επηρεάζει άμεσα το μέγεθος των τεμαχών.

Τεκτονικά Διαγράμματα (ΤΔ) Μετρήσεις τεκτονικών στοιχείων – Τεκτονικά Διαγράμματα (ΤΔ) (συνέχεια…)

• Για κάθε μέτρηση θα πρέπει να δίνονται: • Η τραχύτητα των ασυνεχειών. Διαμορφώνει τη διατμητική αντοχή της επιφάνειας της ασυνέχειας (κυρίως της γωνίας τριβής, φο). Αυτή εκτιμάται είτε ποιοτικά είτε μέσω του συντελεστή JRC. • Η παρουσία υλικού πλήρωσης. Εδώ σημειώνεται: α)αν υπάρχει υλικό πλήρωσης, β)πόσο είναι το πάχος του και γ) ποια είναι η σύστασή του (π.χ. αργιλικό, ασβεστιτικό). Η παρουσία υλικού πλήρωσης κατά μήκος μιας οικογένειας ασυνεχειών επιδρά στη διατμητική αντοχή της ασυνέχειας.

Τεκτονικά Διαγράμματα (ΤΔ) Μετρήσεις τεκτονικών στοιχείων – Τεκτονικά Διαγράμματα (ΤΔ) (συνέχεια…)

• Για κάθε μέτρηση θα πρέπει να δίνονται: • Συγκόλληση κατά μήκος των ασυνεχειών. Θα πρέπει να σημειώνεται ενδεχόμενη συγκόλληση κατά μήκος των ασυνεχειών (π.χ. ασβεστιτικό). Ενδεχόμενη συγκόλληση αυξάνει την συνοχή c (που γενικά κατά μήκος των ασυνεχειών θεωρείται μηδενική)

Τεκτονικά Διαγράμματα (ΤΔ) Μετρήσεις τεκτονικών στοιχείων – Τεκτονικά Διαγράμματα (ΤΔ) (συνέχεια…)

• Παρουσία νερού. Αν υπάρχει (υγρασία, στάγδην, ροή) νερό κατά μήκος των ασυνεχειών θα πρέπει να σημειώνεται.

Τεκτονικά Διαγράμματα (ΤΔ) Μετρήσεις τεκτονικών στοιχείων – Τεκτονικά Διαγράμματα (ΤΔ) (συνέχεια…)

•Κατά την διαδικασία των μετρήσεων θα πρέπει να λαμβάνονται όλες οι οικογένειες ασυνεχειών και να μην προτιμώνται οι ίδιες. Το μήκος της μέτρησης μπορεί να είναι μερικών μέτρων (10-20m) αρκεί να είναι αντιπροσωπευτικό της δομής της μετρούμενης βραχόμαζας. Βεβαίως, αν υπάρχουν ήδη διαμορφωμένα τεμάχη (π.χ. σφήνες, επίπεδες ολισθήσεις, ανατροπές) από συγκεκριμένες ασυνέχειες αυτές μετρώνται, καταγράφονται και αποτελούν οδηγό επαλήθευσης για την ανάλυση στο γραφείο.

Διαδικασία Ανάλυσης Τεκτονικού Διαγράμματος (ΤΔ) 1. Εισαγωγή των γεωμετρικών στοιχείων των ασυνεχειών (από τις μετρήσεις στην ύπαιθρο)

Κλίση

Διεύθυνση Κλίσης

Διαδικασία Ανάλυσης Τεκτονικού Διαγράμματος (ΤΔ) 2. Προβολή των πόλων των ασυνεχειών (στρώσεις, διακλάσεις, ρήγματα)

Διαδικασία Ανάλυσης Τεκτονικού Διαγράμματος (ΤΔ) 3. Κατανομή πόλων και στατιστική επεξεργασία ασυνεχειών

Διαδικασία Ανάλυσης Τεκτονικού Διαγράμματος (ΤΔ) 4. Ορισμός των οικογενειών των ασυνεχειών και των επιπέδων τους. Κύριο σύστημα ασυνεχειών

Κλίση/Φορά βύθισης

1. J (Διάκλαση)

82/154

2. J (Διάκλαση)

66/229

3. J (Διάκλαση)

35/218

4. J (Διάκλαση)

50/111

5. J (Διάκλαση)

83/317

6. J (Διάκλαση)

44/357

Διαδικασία Ανάλυσης Τεκτονικού Διαγράμματος (ΤΔ) 5. Προβολή της διεύθυνσης του τεχνικού έργου (π.χ. ορύγματος) και της γωνίας τριβής των ασυνεχειών (φο) Μαύρο: Στοιχεία πρανούς Κόκκινο (κύκλος): Γωνία τριβής (φο) Πράσινο: Ασυνέχειες

Διαδικασία Ανάλυσης Τεκτονικού Διαγράμματος (ΤΔ) 5. Εκτίμηση δυνητικών ολισθήσεων ανάλογα με τη διεύθυνση και την κλίση του τεχνικού έργου και της διατμητικής αντοχής των ασυνεχειών (γωνία τριβής φ και συνοχή c): •Επίπεδη ολίσθηση •Σφηνοειδή ολίσθηση •Ανατροπή

Διαδικασία Ανάλυσης Τεκτονικού Διαγράμματος (ΤΔ) 6. Ανάλυση δυνάμεων (διατμητική και ορθή συνιστώσα βάρους, διατμητική δύναμη λόγω τριβής, δύναμη νερού, δύναμη αγκύρωσης, κ.α.) υπό ολίσθηση τεμάχους και υπολογισμός συντελεστή ασφαλείας F.

Στάδια Ανάλυσης Τεκτονικού Διαγράμματος (ΤΔ) Εφελκυστική ρωγμή

Παρουσία νερού στην ρωγμή

Διεύθυνση ολίσθησης

Επιφάνεια ολίσθησης

Μέτρα Αντιστήριξης Πρανών Παθητικά Μέτρα Αντιστήριξης  Αυτές οι μέθοδοι εμποδίζουν τα τεμάχη της βραχόμαζας που έχουν μετακινηθεί από τη θέση τους να προκαλέσουν καταστροφές (όπως π.χ. με πτώση τους σε αυτοκινητόδρομους, σιδηροδρομικές γραμμές κλπ)  Θεωρητικά, αυτές οι μέθοδοι έχουν μικρότερο κόστος, συνδυάζονται δε πολλές φορές με προειδοποιητικές μεθόδους (προειδοποιούν για το ότι έχουν συμβεί ή συμβαίνουν μετακινήσεις) II. Ενεργητικά Μέτρα Αντιστήριξης  Μειώνοντας τις δυνάμεις που προκαλούν την ολίσθηση, και άλλοτε αυξάνοντας τις δυνάμεις που αντιτίθεται σ’ αυτήν.  Μειώνουν την πιθανότητα της μετακίνησης των διαφόρων τεμαχών της βραχόμαζας και γενικά αποτελούν την πρώτη επιλογή για τη λύση του προβλήματος III. Μέτρα βελτίωσης ποιότητας βραχόμαζας  επιδιώκεται η ενίσχυση της ποιότητας της βραχόμαζας: I.

Μέτρα Αντιστήριξης Βραχωδών Πρανών

        

Αγκύρια (Προεντεταμένα, Παθητικά, Απλές Ηλώσεις) Δοκός Αγκυρίων Εκτοξευόμενο Σκυρόδεμα (με ή χωρίς ινοπλισμό) Ανακουφιστικές και Αποστραγγιστικές Οπές Μεταλλικά Πλέγματα Τοίχοι Κατακράτησης (Βραχοπαγίδες – Geobrugg) Αναβαθμοί Προστασίας Καταπτώσεων Βράχων – Τάφροι Απομάκρυνση Χαλαρών Υλικών και Επικρεμάμενων Βράχων Γεωσυνθετικά Υλικά

Μέτρα Αντιστήριξης Πρανών

I. •

• • • •

Παθητικά Μέτρα Αντιστήριξης Καθαίρεση των διαφόρων κομματιών που είναι ελεύθερα να πέσουν και να προκαλέσουν καταστροφές. Είναι η οικονομικότερη μέθοδος. Κατασκευή τάφρων που εμποδίζουν τα κομμάτια να προχωρήσουν και να προκαλέσουν καταστροφές. Εκσκαφή πρανών (αλλαγή κλίσης, αναβαθμοί, κ.τ.λ.) έτσι ώστε να μειωθούν οι δυνάμεις που τείνουν να προκαλέσουν αστοχία. Τοποθέτηση δικτύων που αγκυρώνονται στον βράχο και συγκρατούν τα μικρά κυρίως κομμάτια. Κατασκευή τοίχων που λειτουργούν σαν φράγματα και συγκρατούν τα κομμάτια που αστοχούν από το πρανές.

Μέτρα Αντιστήριξης Πρανών

I.

Παθητικά Μέτρα Αντιστήριξης

Μέτρα προστασίας έναντι καταπτώσεων βράχων (Hoek, 2000)

Μέτρα Αντιστήριξης Πρανών I.

Παθητικά Μέτρα Αντιστήριξης

Μέτρα προστασίας έναντι καταπτώσεων (Hoek, 2000)

Παθητικά μέτρα αντιστήριξης με τη χρήση φράκτη ανάσχεσης

Μέτρα Αντιστήριξης Πρανών I.

Παθητικά Μέτρα Αντιστήριξης –

Σύγχρονα Μεταλλικά Πλέγματα τα δίχτυα που αποτελούνται από ενωμένα δακτυλίδια συρματόσχοινων, έχουν εν μέρει αντικαταστήσει τα «διαγώνια» δίχτυα. Τα τελευταία χρησιμοποιούνται ελάχιστα και έχουν απορροφητική ικανότητα ενέργειας, το πολύ 2000kJ. Με το πέρασμα των χρόνων και τη συνεχή έρευνα και δοκιμές στον τομέα των καταπτώσεων, τα συστήματα ανάσχεσης εξελίχθηκαν.

Δίκτυα δακτυλιοειδούς μορφής

Μέτρα Αντιστήριξης Πρανών I.

Παθητικά Μέτρα Αντιστήριξης – Έργα αποστράγγισης • •

Επιφανειακά με περιμετρικούς τάφρους αποστράγγισης Αποστραγγιστικοί σωλήνες

Μέτρα Προστασίας Πρανών • Xρήση γεωυφασμάτων για τον έλεγχο της επιφανειακής διάβρωσης πρανών και τη διευκόλυνση της φυτικής ανάπτυξης για την οποία η γιούτα θεωρείται το καταλληλότερο υλικό.

Μέτρα Αντιστήριξης Πρανών I.

Ενεργητικά Μέτρα Αντιστήριξης –

Αγκυρώσεις βράχου

Εφαρμογή αγκυρίων για την αντιστήριξη του πρανούς

Αντιστήριξη με τη χρήση αγκυρίων

Αντιστήριξη με τη χρήση αγκυρίων

Αντιστήριξη με τη χρήση αγκυρίων

Αντιστήριξη με τη χρήση αγκυρίων

Αντιστήριξη με τη χρήση αγκυρίων

Αντιστήριξη με τη χρήση αγκυρίων – πλέγματος

Βιβλιογραφία Άσκησης • 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, Ε & Bray J.W. (1981). Rock Slope Engineering.

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

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

• Δημόπουλος Γ. (2008). Τεχνική Γεωλογία. Εκδόσεις Αφοί Κυριακίδη.

• Δημόπουλος Γ & Μακεδών Θ., (2008). Προβλήματα Τεχνικής Γεωλογίας. Εκδόσεις Τζιόλα, Θεσσαλονίκη.