ΤΕΧΝΙΚΗΓΕΩΛΟΓΙΑ 7o...

ΤΕΧΝΙΚΗ ΓΕΩΛΟΓΙΑ7o Μάθημα

Ευστάθεια πρανώνΕυστάθεια βραχωδών πρανών

Διδάσκοντες: Β. Χρηστάρας ΚαθηγητήςΒ. Μαρίνος, Επ.Καθηγητής

Εργαστήριο Τεχνικής Γεωλογίας και Υδρογεωλογίας ΑΠΘ

Μάθημα θεωρίας 7:Ευστάθεια βραχωδών πρανών

Στο μάθημα αυτό θα πρέπει να γνωρίζετε:1. Ποιοι οι μηχανισμοί αστοχίας στα βραχώδη πρανή; (Διαφάνειες:7-9,

27-44)2. Πότε έχουμε Ισότροπη και πότε Ανισότροπη συμπεριφορά;

(Διαφάνειες:6,17)3. Τι είναι ο συντελεστής ασφάλειας F και πως ορίζεται (Διαφάνειες:48-

50, 57-59)4. Πως αυξάνεται ο συντελεστής ασφαλείας σε περίπτωση που αυτός δεν

είναι αποδεκτός (Διαφάνεια 51)5. Πως επιδρά το νερό στην ευστάθεια ενός πρανούς; (Διαφάνεια 52)6. Ποιοι οι αποδεκτοί συντελεστές ασφαλείας για την ευστάθεια ενός

πρανούς (Διαφάνειες: 54-55)7. Τι είναι η κινηματική ανάλυση ενός πρανούς;

1. Στοιχεία που καταγράφονται σε ένα τεκτονικό διάγραμμα για τηνκινηματική ανάλυση (Διαφάνειες: 63-70)

2. Διαδικασία κινηματικής ανάλυσης (Διαφάνειες: 71-77)8. Ποια τα μέτρα αντιστήριξης ενός βραχώδους πρανούς (Διαφάνειες: 79-

90)

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 6ου ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

«Ευστάθεια Βραχωδών Πρανών»

II. Ευστάθεια βραχωδών πρανών• Τύποι βραχοκαταπτώσεων• Ανάλυση βραχοκαταπτώσεων

– Εκτίμηση πιθανών ολισθήσεων– Υπολογισμός συντελεστή ασφάλειας (F)

• Μέτρα συγκράτησης – αντιστήριξηςβραχοκαταπτώσεων

Πως θα συμπεριφερθεί;;Ποιός ο πιθανός τύπος αστοχίας;;

ΤΥΠΟΙ ΔΟΜΩΝ ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣΑποδομημένη βραχόμαζα

Πως θα συμπεριφερθεί-­αστοχήσει ???

Αστοχία βραχόμαζαςως ισότροπο μέσο

(περιστροφική ολίσθηση)

Αστοχία κατά μήκοςσυγκεκριμένων προυπαρχουσών Ασυνεχειών (επίπεδη ή σφηνοειδή

ολίσθηση)

Πως μπορεί να αστοχήσει η βραχόμαζα ?

Ισότροπη Ανισότροπη

Μηχανισμοί αστοχιών σε βραχώδη πρανή

• Επίπεδες αστοχίες (planar failures) ελέγχονται από μία μόνοεπιφάνεια ασυνέχειας που προβάλλει στο πρόσωπο του πρανούςσχήμα

• Σφηνοειδείς αστοχίες (wedge failures) περιλαμβάνουν μιααστοχούσα μάζα που καθορίζεται από δύο επιφάνειες ασυνεχειώνπου τέμνονται κατά μία γραμμή με κατηφορική κλίση προς τομέτωπο του πρανούς

• Αστοχίες ανατροπής (toppling failures) περιλαμβάνουν πλάκες ήκολώνες (στύλους) βράχου που οριοθετούνται από ασυνέχειες πουβυθίζονται απότομα στο μέτωπο του πρανούς (αντίρροπα με τοπρανές)

• Κυκλικές αστοχίες (circular failures) πραγματοποιούνται σεβραχόμαζες που είτε είναι έντονα διακλασμένες (χωρίς να προβάλεικάποια σαφώς επικρατούσα και δυσμενής προσανατολισμός), ήαποτελούνται από υλικά με χαμηλή αντοχή του άρρηκτουπετρώματος

Τύποι αστοχίαςβραχωδώνπρανών

Ανισότροπη συμπεριφοράβραχωδών πρανών

Ισότροπη συμπεριφοράβραχωδών πρανών

Περιστροφική ολίσθηση βράχου

Περιστροφική ολίσθηση βράχου

ΚΑΤΟΛΙΣΘΗΣΗ ΠΑΝΑΓΟΠΟΥΛΑΣ Ν.Ε.Ο. ΑΘΗΝΩΝ – ΠΑΤΡΩΝ, 1971Περιστροφική ολίσθηση (τύπου εδάφους) σε κατακερματισμένο Ασβεστόλιθο σε εναλλαγές με αργ. σχιστολίθους και πυριτιόλιθους

ΚΑΤΟΛΙΣΘΗΣΗ ΠΑΝΑΓΟΠΟΥΛΑΣ Ν.Ε.Ο. ΑΘΗΝΩΝ – ΠΑΤΡΩΝ, 1971

Μεγάλη κατολίσθησηΠαναγοπούλας (Κόρινθος-­Πάτρα):•Μη δυνατότητα μόνιμης σταθεροποίησης τηςκατολίσθησης (πρόβλημα κλίμακας-­δαπανηράμέτρα αντιστήριξης με υψηλό βαθμόδιακινδύνευσης, δηλαδή και μετά τα μέτραμπορεί να γίνει ολίσθηση).•Μόνιμη λύση: «Πέρασμα» από τηνκατολίσθηση μέσα από το βουνό με σήραγγαπίσω από την επιφάνεια κατολίσθησης.

ΚΑΤΟΛΙΣΘΗΣΗ ΤΣΑΚΩΝΑ (Ε.Ο. ΤΡΙΠΟΛΗ – ΚΑΛΑΜΑΤΑ) 1993Περιστροφική ολίσθηση (τύπου εδάφους) σε διατμημένο φλύσχη (εδώ αργ. Σχιστόλιθοι)

Μεγάλη κατολίσθησηΤσακώνα (Τρίπολη-­Καλαμάτα):

«Πέρασμα» από τηνκατολίσθηση με γέφυρα όπουτα βάθρα θεμελιώνονται πρινκαι μετά την κατολίσθηση.

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.

Ανισότροπη συμπεριφοράΚινηματική Ανάλυση Βραχωδών Πρανών

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.

Ολίσθηση πάνω σε προϋπάρχουσα ασυνέχεια

Ανισότροπη συμπεριφοράΟλίσθηση πάνω σε προϋπάρχουσα ασυνέχεια

Μορφές κατολισθήσεωνΕπίπεδη ολίσθηση

Επίπεδη Ολίσθηση

Μορφές κατολισθήσεωνΣφηνοειδής ολίσθηση

Διατμητική αντοχή ασυνεχειώνΑνισότροπη συμπεριφοράβράχου (σφηνοειδής ολίσθηση)

Σφηνοειδής Ολίσθηση

Σφηνοειδής Ολίσθηση

Σφηνοειδής Ολίσθηση

ΚΙΝΗΜΑΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΕΥΣΤΑΘΕΙΑΣ ΠΡΑΝΟΥΣ

Προϋποθέσεις ολίσθησης

§ Περιστροφική ολίσθηση§ Επίπεδη ολίσθηση § Σφηνοειδής ολίσθηση§ Ολίσθηση από ανατροπή

1. Μεγάλο πλήθος ασυνεχειών σε πολλαπλές διευθύνσεις.

2. Στο δίκτυο: διάσπαρτοι πόλοι ασυνεχειών

Περιστροφική Ολίσθηση

Προϋποθέσεις ολίσθησης

Περιστροφική Ολίσθηση

1. Στο δίκτυο: διάσπαρτοι πόλοι ασυνεχειών

• Δεν επικρατεί συγκεκριμένο σύστημα ασυνεχειών

Περιστροφική ΟλίσθησηΠρανές

Επίπεδη Ολίσθηση

Προϋποθέσεις ολίσθησης1. Η ασυνέχεια να «ξεμιτίζει» στην επιφάνεια

του πρανούς2. Η ασυνέχεια να έχει περίπου (±20 μοίρες

διαφορά) παράλληλη διεύθυνση και φοράμε το πρανές.

3. Η γωνία του πρανούς (φπ) να είναιμεγαλύτερη από της ασυνέχειας (φα) και οιδύο μεγαλύτερες από την γωνία τριβής τηςασυνέχειας (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)

Ασυνέχεια (φα)

Γωνία τριβής (φο)

φπ > φα > φ

Συγκέντρωση πόλων

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 > φ2. Η τομή των ασυνεχειών να «ξεμιτίζει» στην

επιφάνεια του πρανούς.

Σφηνοειδής Ολίσθηση

1. φπ > φτ > φ

Σφηνοειδής Ολίσθηση

Πρανές (φπ) Γωνία τριβής (φο)

φπ > φτ > φ

Συγκέντρωση πόλων

Τομή Ασυνεχειών (φτ)

Ολίσθηση σφήναςΠου γίνεται η ολίσθηση???

1. Κατά μήκος το ενός ή τουάλλου επιπέδου (ασυνέχειαΚ1 ή Κ2)

2. Κατά μήκος της τομής –ακμής των 2 ασυνεχειών

Τεστ Hockingq Αν μεταξύ της διεύθυνσης

κλίσης του πρανούς και τηςδιεύθυνσης κλίσης της τομής(ι) δεν περιέχεται κάποια απότις 2 ασυνέχειες (εδώ Κ1, Κ2)τότε η ολίσθηση μπορεί ναγίνει κατά μήκος της i.

q Αν περιέχει την Κ1 ή την Κ2τότε η ολίσθηση γίνεται κατάμήκος 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

Ασυνέχεια (φα>70ο )

• Φα>70ο• Αντίθετη φορά κλίσης από το πρανές

Συγκέντρωση πόλων

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

• Συντελεστής Ασφαλείας (F):

• 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 γιατην ασφαλή λειτουργία των πρανών;;;;;;

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

ολίσθηση

Ανάλυση ευστάθειας πρανών

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

• Δυνάμεις που ωθούν έναντι ολίσθησης:i. Βάρος (παράλληλη συνιστώσα με την επιφάνεια ολίσθησηςii. Πίεση νερού μέσα στις ασυνέχειεςiii. Δύναμη πιθανού σεισμούiv. Εξωτερικό βάρος (φορτίο) πάνω στο υπό ολίσθηση μπλοκ

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

ολίσθηση

Ανάλυση δυνάμεων σε επίπεδη αστοχία

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

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

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

ολίσθηση

Δυνάμεις: Βάρος W και δύναμη Τριβής T

Το βάρος W αναλύεται σε δύο συνιστώσες:•Ν: στην ορθή συνιστώσα (συγκρατεί)•S: στην διατμητική (ωθεί)

F=T/ST=Ν*εφφ=Wσυνα*εφφS=W*ημα

Όπου α η γωνία κλίσης του υπό ολίσθηση τεμάχους

•Αν έχει και δύναμη συνοχής Rc:εφφ= Τ/Ν + Rc/N

Αύξηση του συντελεστή ασφαλείας αν F<1

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

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

ολίσθηση

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 μπλοκείτε αυξάνοντας τις υδροστατικές δυνάμεις (ανοικτή επιφάνεια) είτεαυξάνοντας τις πιέσεις πόρων (αδιαπέρατη ασυνέχεια, π.χ. αργιλική).Δηλαδή μειώνονται οι ενεργές τάσεις

– μειώνει την ευστάθεια των πρανών μειώνοντας τη διατμητική αντοχήτων πιθανών επιφανειών ολίσθησης (για επιφάνειες με αργιλικά κυρίωςυλικά)

• Aύξηση του βάρους της βραχόμαζας. Εξάλλου οι μεταβολές στοποσοστό της υγρασίας σε μερικού βράχους, ιδιαίτερα αργιλικούςσχιστόλιθους, μπορούν να προκαλέσουν ταχύτατη αποσάθρωση μεαποτέλεσμα τη μείωση της ευστάθειας.

Ευστάθεια βραχωδών πρανώνΑνάλυση

• Βραχώδη Πρανή: Βραχώδη πρανή υψηλότερα από 10μέτρα πρέπει να μελετώνται σύμφωνα με τις αρχές τηςΒραχομηχανικής, λαμβανομένων υπόψη των συνθηκών τουυπόγειου νερού.

• Οι εκσκαφές στο βράχο πρέπει να μελετώνται ώστε να είναιασφαλείς έναντι συνολικής θραύσης, αλλά θα είναιεπιτρεπτές επιφανειακές θραύσεις των πρανών μεταξύ τωνοριζόντιων βαθμίδων.

• Πρέπει να λαμβάνονται μέτρα ώστε να μη φθάνουν στοδρόμο καταπτώσεις βραχωδών συντριμμάτων από τοπρανές. Η γραμμή πρανούς, για τη μελέτη της συνολικήςθραύσης, θα ορίζεται από τη γραμμή που ενώνει το πίσωμέρος των οριζοντίων βαθμίδων.

• Βραχώδη Πρανή: Οι ελάχιστοι συντελεστές ασφάλειας έναντιθραύσης του συνολικού πρανούς (σε περίπτωσηαναβαθμίδων) θα πρέπει να είναι σύμφωνοι με τον Πίνακα:

α/α Συνδυασμού 1 2 3 4

Σεισμός Ν Ν Ο ΟΑνώτατη στάθμη υπόγειου ορίζοντα 50-­

ετίαςΝ Ο Ν Ο

Απαιτούμενος συντελεστής ασφαλείας -­ 1,0 1,2 1,3

όπου :ΣεισμόςΝ Σεισμός σχεδιασμού σύμφωνα με το ΝΕΑΚ, παραγρ. 5.4Ο Όχι σεισμόςΑνώτατη στάθμη υπογείου ορίζοντα 50-­ετίαςΝ Προβλεπόμενη ανώτατη στάθμη υπόγειου ορίζοντα 50-­ετίαςΟ Προβλεπόμενη ετήσια ανώτατη στάθμη υπόγειου ορίζοντα

ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΕΣ ΑΣΦΑΛΕΙΑΣ ΒΡΑΧΩΔΩΝ ΠΡΑΝΩΝ -­-­ ΘΡΑΥΣΗ ΣΥΝΟΛΙΚΟΥ ΠΡΑΝΟΥΣ

Αποδεκτός συντελεστής ασφαλείας

όπου :ΣεισμόςΝ Σεισμός σχεδιασμού σύμφωνα με το ΝΕΑΚ, παραγρ. 5.4Ο Όχι σεισμόςΑνώτατη στάθμη υπογείου ορίζοντα 50-­ετίαςΝ Προβλεπόμενη ανώτατη στάθμη υπόγειου ορίζοντα 50-­ετίαςΟ Προβλεπόμενη ετήσια ανώτατη στάθμη υπόγειου ορίζοντα

α/α Συνδυασμού 1 2 3 4

Σεισμός Ν Ν Ο Ο

Ανώτατη στάθμη υπόγειου ορίζοντα 50-­ετίας

Ν Ο Ν Ο

Απαιτούμενος συντελεστής ασφαλείας -­ -­ 1,1 1,2

• 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

Αποδεκτός συντελεστής ασφαλείας

Υπολογισμός συντελεστή ασφάλειας (SF), σε πρανές

α) χωρίς εφελκυστική ρωγμή β) με εφελκυστική ρωγμή γεμάτη νερό

• W=Βάρος ολισθαίνουσας μάζας: Δύο συνιστώσες, D (οδηγεί την ολίσθηση) και Ν (κάθετα-­κρατά την ολίσθηση)

• u= δύναμη άνωσης λόγω πίεσης πόρων νερού• c + F= δυνάμεις αντίστασης έναντι της D

• c: συνοχή κατά μήκος της επιφάνειας ολίσθησης (Ac)• F: δύναμη τριβής κατά μήκος της επιφάνειας ολίσθησης: N*tanφ

• J: Υδροστατική πίεση σε ρωγμή εφελκυσμού (προστίθεται στην D)

Υπολογισμός συντελεστή ασφάλειας (SF), σε πρανές(περίπτωση β)

F =c ⋅A+ (W ⋅cosψp −U −V ⋅sinψp ) ⋅ tanϕ

V ⋅cosψp +W ⋅sinψp

F =c ⋅A+ (W ⋅cosψp −U −V ⋅sinψp ) ⋅ tanϕ

V ⋅cosψp +W ⋅sinψp

• Α η επιφάνεια ολίσθησης• W το βάρος του τεμάχους που ολισθαίνει • U & V οι αντίστοιχες υδροστατικές δυνάμεις)

( )2* 2

ww ZV

g=

2** ww ZA

Ug

=ρsinΨΖ-­ΗΑ =

W= Vτεμάχους* γ

•όπου Vτεμάχους ο όγκος του υπό ολίσθηση τεμάχουςκαι γ το ειδικό βάρος του πετρώματος. Άρα εσείςπρέπει να βρείτε τον όγκο.

Υπολογισμός συντελεστή ασφάλειας (SF), σε πρανές(περίπτωση β)

Κινηματική ανάλυση: Από την ύπαιθρο στο γραφείο

Πρανές 1

Πρανές 2Διεύθυνση άξονα Οδοποιϊας (κίτρινη γραμμή)

1. Αρχικά: Γεωμετρία πρανούς (του Τεχνικού έργου δηλαδή)

Γεωλογική Οριζοντιογραφία Οδοποιϊας Διεύθυνση άξονα – Τεχνικά πρανή

Διεύθυνση άξονα Οδοποιϊας (κόκκινη γραμμή)

Διεύθυνση άξονα κόκκινη βούλα

Η διεύθυνση κλίσης των 2 πρανών είναι κάθετη στον άξονα (στην διεύθυνση)

Πρανές 1 Πρανές 2

Τομή κάθετα στον άξονα

1. Αρχικά: Γεωμετρία πρανούς Γεωλογική Οριζοντιογραφία Οδοποιϊας Διεύθυνση άξονα – Τεχνικά πρανή

2. Μετρήσεις ασυνεχειώνΜόνο η γεωμετρία τους μας ενδιαφέρει;; ΟΧΙ

Σχηματική απεικόνιση των γεωμετρικών ιδιοτήτων των ασυνεχειών

Μέγεθος μπλοκ

Υλικό πλήρωσηςΟμάδα ασυνεχειών

Αντοχή τοιχώματος

Ομάδα ασ.

ΤραχύτηταΕμμονήΣυχνότητα

Άνοιγμα

Διήθηση

Κλίση-­Φορά κλίσης

3. Που καταγράφουμε τα δεδομένα;;Στα Τεκτονικά Διαγράμματα (ΤΔ)

Μετρήσεις τεκτονικών στοιχείων – Τεκτονικά Διαγράμματα(ΤΔ)•Για την κατασκευή του τεκτονικού διαγράμματος πρέπει ναπραγματοποιηθούν μετρήσεις στην ύπαιθρο. Οι μετρήσειςγίνονται με γεωλογική πυξίδα και καταγράφονται σε ειδικό φύλλο– έντυπο.•Ο αριθμός των μετρήσεων εξαρτάται από το τεχνικό έργο και τιςπροδιαγραφές του. Ο κανόνας είναι 60-­100 μετρήσεις ανάτεχνικό διάγραμμα.• Οι ασυνέχειες που μετρώνται είναι

•Στρώση – Σχιστότητα•Διακλάσεις•Ρήγματα

ii.Μετρήσειςτεκτονικώνστοιχείων –ΤεκτονικάΔιαγράμματα(ΤΔ)

Μετρήσεις τεκτονικών στοιχείων – Τεκτονικά Διαγράμματα (ΤΔ)• Για κάθε μέτρηση θα πρέπει να δίνονται:

• Διεύθυνση κλίσης / μέτρο κλίσης (π.χ. 070ο/88ο) ήανάποδα (88ο/070ο)• Ο τύπος της ασυνέχειας (στρώση-­Β, Σχιστότητα-­S,Διάκλαση-­J, Ρήγμα-­F)• Η εμμονή της ασυνέχειας (συνέχεια στο χώρο): Ηεμμονή είναι πολύ σημαντική διότι επηρεάζει τα μεγέθητων υπό ολίσθηση τεμαχών-­μπλοκ. Π.χ. μικρή εμμονήμιας ασυνέχειας σχηματίζει μικρή σφήνα ή μικρούπάχους πλάκα, και συνεπώς η δύναμη συγκράτησηςκαι το μήκος ενός αγκυρίου («καρφιά») θα είναιμικρότερη.• Η απόσταση των ασυνεχειών της ίδιας ομάδας (π.χ.στρώσης). Όμοια, η απόσταση επηρεάζει άμεσα τομέγεθος των τεμαχών.

3. Που καταγράφουμε τα δεδομένα;;Στα Τεκτονικά Διαγράμματα (ΤΔ)

Μετρήσεις τεκτονικών στοιχείων – Τεκτονικά Διαγράμματα (ΤΔ)(συνέχεια…)• Για κάθε μέτρηση θα πρέπει να δίνονται:

• Η τραχύτητα των ασυνεχειών. Διαμορφώνει τηδιατμητική αντοχή της επιφάνειας της ασυνέχειας(κυρίως της γωνίας τριβής, φο). Αυτή εκτιμάται είτεποιοτικά είτε μέσω του συντελεστή JRC.• Η παρουσία υλικού πλήρωσης. Εδώ σημειώνεται:α)αν υπάρχει υλικό πλήρωσης, β)πόσο είναι το πάχοςτου και γ) ποια είναι η σύστασή του (π.χ. αργιλικό,ασβεστιτικό). Η παρουσία υλικού πλήρωσης κατάμήκος μιας οικογένειας ασυνεχειών επιδρά στηδιατμητική αντοχή της ασυνέχειας.

3. Που καταγράφουμε τα δεδομένα;;Στα Τεκτονικά Διαγράμματα (ΤΔ)

Μετρήσεις τεκτονικών στοιχείων – Τεκτονικά Διαγράμματα(ΤΔ) (συνέχεια…)• Για κάθε μέτρηση θα πρέπει να δίνονται:

• Συγκόλληση κατά μήκος των ασυνεχειών. Θαπρέπει να σημειώνεται ενδεχόμενη συγκόλληση κατάμήκος των ασυνεχειών (π.χ. ασβεστιτικό). Ενδεχόμενησυγκόλληση αυξάνει την συνοχή c (που γενικά κατάμήκος των ασυνεχειών θεωρείται μηδενική)• Παρουσία νερού. Αν υπάρχει (υγρασία, στάγδην,ροή) νερό κατά μήκος των ασυνεχειών θα πρέπει νασημειώνεται.

3. Που καταγράφουμε τα δεδομένα;;Στα Τεκτονικά Διαγράμματα (ΤΔ)

Μετρήσεις τεκτονικών στοιχείων – Τεκτονικά Διαγράμματα(ΤΔ) (συνέχεια…)•Κατά την διαδικασία των μετρήσεων θα πρέπει ναλαμβάνονται όλες οι οικογένειες ασυνεχειών και να μηνπροτιμώνται οι ίδιες. Το μήκος της μέτρησης μπορεί να είναιμερικών μέτρων (10-­20m) αρκεί να είναι αντιπροσωπευτικότης δομής της μετρούμενης βραχόμαζας. Βεβαίως, ανυπάρχουν ήδη διαμορφωμένα τεμάχη (π.χ. σφήνες, επίπεδεςολισθήσεις, ανατροπές) από συγκεκριμένες ασυνέχειες αυτέςμετρώνται, καταγράφονται και αποτελούν οδηγό επαλήθευσηςγια την ανάλυση στο γραφείο.

3. Που καταγράφουμε τα δεδομένα;;Στα Τεκτονικά Διαγράμματα (ΤΔ)

4. Διαδικασία Ανάλυσης Τεκτονικού Διαγράμματος (ΤΔ)

α. Εισαγωγή των γεωμετρικών στοιχείων των ασυνεχειών (από τις μετρήσεις στην ύπαιθρο)

Κλίση Διεύθυνση Κλίσης

4. Διαδικασία Ανάλυσης Τεκτονικού Διαγράμματος (ΤΔ)

β. Προβολή των πόλων των ασυνεχειών (στρώσεις, διακλάσεις, ρήγματα)

4. Διαδικασία Ανάλυσης Τεκτονικού Διαγράμματος (ΤΔ)

γ. Κατανομή πόλων και στατιστική επεξεργασία ασυνεχειών

4. Διαδικασία Ανάλυσης Τεκτονικού Διαγράμματος (ΤΔ)

δ. Ορισμός των οικογενειών των ασυνεχειών και των επιπέδων τους.

Κύριο σύστημα ασυνεχειών

Κλίση/Φορά βύθισης

1. J (Διάκλαση)

2. J (Διάκλαση)

3. J (Διάκλαση)

4. J (Διάκλαση)

5. J (Διάκλαση)

6. J (Διάκλαση)

82/154

66/229

35/218

50/111

83/317

44/357

4. Διαδικασία Ανάλυσης Τεκτονικού Διαγράμματος (ΤΔ)

ε. Προβολή της διεύθυνσης του τεχνικού έργου (π.χ. ορύγματος) και της γωνίας τριβής των ασυνεχειών (φο)

Μαύρο: Στοιχεία πρανούςΚόκκινο (κύκλος): Γωνία τριβής (φο)Πράσινο: Ασυνέχειες

4. Διαδικασία Ανάλυσης Τεκτονικού Διαγράμματος (ΤΔ)

στ. 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

4. Διαδικασία Ανάλυσης Τεκτονικού Διαγράμματος (ΤΔ)

η. 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.

Εφελκυστική ρωγμή

Παρουσία νερού στην ρωγμή

Επιφάνεια ολίσθησηςΔιεύθυνση ολίσθησης

Στάδια Ανάλυσης Τεκτονικού Διαγράμματος (ΤΔ)

I. Παθητικά Μέτρα Αντιστήριξης§ Αυτές οι μέθοδοι εμποδίζουν τα τεμάχη της βραχόμαζας που έχουνμετακινηθεί από τη θέση τους να προκαλέσουν καταστροφές (όπωςπ.χ. με πτώση τους σε αυτοκινητόδρομους, σιδηροδρομικές γραμμέςκλπ)

§ Θεωρητικά, αυτές οι μέθοδοι έχουν μικρότερο κόστος, συνδυάζονταιδε πολλές φορές με προειδοποιητικές μεθόδους (προειδοποιούν για τοότι έχουν συμβεί ή συμβαίνουν μετακινήσεις)

II. Ενεργητικά Μέτρα Αντιστήριξης§ Μειώνοντας τις δυνάμεις που προκαλούν την ολίσθηση, και άλλοτεαυξάνοντας τις δυνάμεις που αντιτίθεται σ’ αυτήν.

§ Μειώνουν την πιθανότητα της μετακίνησης των διαφόρων τεμαχών τηςβραχόμαζας και γενικά αποτελούν την πρώτη επιλογή για τη λύση τουπροβλήματος

III. Μέτρα βελτίωσης ποιότητας βραχόμαζας§ επιδιώκεται η ενίσχυση της ποιότητας της βραχόμαζας:

Μέτρα Αντιστήριξης 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 Βραχωδών Πρανών

Έργα συγκράτησης και αντιστήριξης βραχοκαταπτώσεων και ολισθήσεων

I. Παθητικά Μέτρα Αντιστήριξης• Καθαίρεση των διαφόρων κομματιών που είναι ελεύθερα ναπέσουν και να προκαλέσουν καταστροφές. Είναι η οικονομικότερημέθοδος.

• Κατασκευή τάφρων που εμποδίζουν τα κομμάτια ναπροχωρήσουν και να προκαλέσουν καταστροφές.

• Εκσκαφή πρανών (αλλαγή κλίσης, αναβαθμοί, κ.τ.λ.) έτσι ώστε ναμειωθούν οι δυνάμεις που τείνουν να προκαλέσουν αστοχία.

• Τοποθέτηση δικτύων που αγκυρώνονται στον βράχο καισυγκρατούν τα μικρά κυρίως κομμάτια.

• Κατασκευή τοίχων που λειτουργούν σαν φράγματα καισυγκρατούν τα κομμάτια που αστοχούν από το πρανές.

Μέτρα Αντιστήριξης Πρανών

I. Παθητικά Μέτρα Αντιστήριξης

Μέτρα Αντιστήριξης Πρανών

Μέτρα προστασίας έναντι καταπτώσεων βράχων(Hoek, 2000)

Παθητικά και ενεργητικά μέτρα αντιστήριξης με τη χρήση φράκτη ανάσχεσης, δίχτυ προστασίας

και βλήτρα βράχου (αγκύρια)

I. Παθητικά Μέτρα Αντιστήριξης

Μέτρα Αντιστήριξης Πρανών

Μέτρα προστασίας έναντι καταπτώσεων (Hoek, 2000)

Παθητικά μέτρα αντιστήριξης με τη χρήση φράκτη ανάσχεσης

I. Παθητικά Μέτρα Αντιστήριξης– Σύγχρονα μεταλλικά δίχτυα

τα δίχτυα που αποτελούνται από ενωμένα δακτυλίδια συρματόσχοινων,έχουν εν μέρει αντικαταστήσει τα «διαγώνια» δίχτυα. Τα τελευταίαχρησιμοποιούνται ελάχιστα και έχουν απορροφητική ικανότητα ενέργειας, τοπολύ 2000kJ. Με το πέρασμα των χρόνων και τη συνεχή έρευνα και δοκιμέςστον τομέα των καταπτώσεων, τα συστήματα ανάσχεσης εξελίχθηκαν.

Μέτρα Αντιστήριξης Πρανών

Δίχτυα δακτυλιοειδούς μορφής

I. Παθητικά Μέτρα Αντιστήριξης– Έργα αποστράγγισης

• Επιφανειακά με περιμετρικούς τάφρους αποστράγγισης• Αποστραγγιστικοί σωλήνες

Μέτρα Αντιστήριξης Πρανών

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.

I. Ενεργητικά Μέτρα Αντιστήριξης– Αγκυρώσεις βράχου

Μέτρα Αντιστήριξης Πρανών

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

Τροποποιημένο (Β.Μαρίνος) από Waltham, 2002

Αντί Συμπερασμάτων

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.• Waltham T., (2002). Foundations of Engineering Geology, Spon Press.

• Δημόπουλος Γ. (2008). Τεχνική Γεωλογία. Εκδόσεις Αφοί Κυριακίδη.• Κούκης Γ. & Σαμπατακάκης Ν. (2002). Τεχνική Γεωλογία. Εκδόσεις Παπασωτηρίου.

• Κούκης Γ. & Σαμπατακάκης Ν. (2007). Γεωλογία τεχνικών έργων. Εκδόσεις Παπασωτηρίου.

• Μαρίνος Β. (2011). Παρουσιάσεις μαθήματος «Γεωλογικές και Περιβαλλοντικές Μελέτες Τεχνικών Έργων».