Spelling suggestions: "subject:"βράχους"" "subject:"βράχοι""
1 |
Μηχανική συμπεριφορά σκληρών εδαφών - μαλακών βράχωνΚουλούρης, Σπυρίδων 29 August 2011 (has links)
Η παρούσα διατριβή διερευνά τη μηχανική συμπεριφορά των γεωλογικών σχηματισμών που αναφέρονται ως σκληρά εδάφη-μαλακοί βράχοι και αποτελούν μεταβατική ενότητα υλικών με χαρακτηριστικά αντοχών που τα κατατάσσουν ενδιάμεσα των εδαφικών και των βραχωδών υλικών. Εξετάζει δε τις εμφανίσεις τους σε περιοχές της Πελοποννήσου και ειδικότερα στους Νομούς Κορινθίας, Αχαΐας, Ηλείας και Λακωνίας.
Η συγκέντρωση της Διεθνούς και της Ελληνικής βιβλιογραφίας πάνω στο θέμα αυτό αποτέλεσε την αρχική καταγραφή των ιδιοτήτων των σχηματισμών αυτών, όπως έχουν αναγνωριστεί από προηγούμενες έρευνες. Η παρούσα έρευνα διευρύνει τη διερεύνηση των υλικών αυτών στον Ελληνικό χώρο με την εξέταση των μηχανικών παραμέτρων ακολουθώντας τη μεθοδολογία της Βραχομηχανικής.
Για την επίτευξη του παραπάνω στόχου αυτού έγινε κατ' αρχήν μελέτη και τροποποίηση των μεθόδων διερεύνησης με σκοπό την προσαρμογή των σχετικών διαδικασιών στην ιδιαίτερη φύση των υλικών που εξετάζονται. Έτσι προτείνεται ολοκληρωμένη διαδικασία και τεχνικές εξέτασης από την απόληψη των υλικών στο πεδίο έως την εκτέλεση δοκιμών προσδιορισμού των μηχανικών παραμέτρων.
Η δειγματοληψία των σχηματισμών, επικεντρώθηκε στις λεκάνες ιζηματογένεσης του Κορινθιακού και του Πατραϊκού κόλπου, του Πύργου και της Καλαμάτας και αφορά ιζηματογενή πετρώματα Νεογενούς κυρίως ηλικίας από 28 διαφορετικά σημεία. Για τη συσχέτιση των μηχανικών χαρακτηριστικών των υλικών με τις περιοχές δειγματοληψίας, καταγράφονται και περιγράφονται συστηματικά οι θέσεις αυτές στο ευρύτερο γεωλογικό και τεχνικογεωλογικό περιβάλλον που εντάσσονται.
Στη συνέχεια, ο προσδιορισμός των μηχανικών παραμέτρων πραγματοποιείται με την υλοποίηση και αξιολόγηση των αποτελεσμάτων από 31 δοκιμές τριαξονικής φόρτισης, ενώ η εργαστηριακή έρευνα επεκτείνεται και στον προσδιορισμό των δυναμικών παραμέτρων καθώς και των φυσικών χαρακτηριστικών. Επίσης, εξετάζεται η ορυκτολογία των υλικών αυτών με τη μέθοδο της περιθλασιμετρίας ακτίνων Χ και δίνονται ημιποσοτικοί προσδιορισμοί, στοιχεία απαραίτητα για την εξέταση της επίδρασης της ορυκτολογικής σύστασης στη μηχανική συμπεριφορά.
Με βάση τα αποτελέσματα της εργαστηριακής έρευνας προσδιορίζεται κατ' αρχήν το πλαίσιο της συμπεριφοράς και των χαρακτηριστικών των υλικών αυτής της κατηγορίας. Εξετάζονται επίσης οι συσχετίσεις μεταξύ των μεγεθών και καθορίζονται οι μαθηματικές σχέσεις που τις ορίζουν. Επιπλέον διερευνάται και η εφαρμογή των δύο κύριων κριτηρίων θραύσης, Mohr-Coulomb και Hoek-Brown, μέσω της αξιοπιστίας τους στην απόδοση των πραγματικών εντατικών καταστάσεων, όπως αυτές προσδιορίστηκαν εργαστηριακά. Σημειώνεται πως όλες οι παραπάνω έρευνες πραγματοποιούνται με τη θεώρηση των υλικών ως μια ομάδα αλλά και διαχωρισμένα σε δύο επιμέρους κατηγορίες με βάση τη λιθολογική φάση τους, την ψαμμιτική και τη λεπτομερέστερη.
Για τον καθορισμό, τέλος, της αντιστοιχίας της συμπεριφοράς των ενδιάμεσων αυτών υλικών με καθαρά βραχώδη υλικά, γίνεται η εξέταση των συσχετίσεων των μηχανικών τους παραμέτρων, αφού πρώτα συγκεντρώθηκαν όλα τα δεδομένα. Τα αποτελέσματα της συσχέτισης αυτής επιτρέπουν τη σύγκριση της συμπεριφοράς μεταξύ βράχων και ενδιάμεσων υλικών και αναδεικνύουν τη σημασία της εξέτασης των σκληρών εδαφών-μαλακών βράχων στην κατανόηση της συμπεριφοράς του πλήρους γεωτεχνικού φάσματος. / This thesis aims to the determination of the mechanical behaviour of geological formations which are classified as hard soils-soft rocks and are considered the intermediate transition from soil to rock. Formations of this type from Peloponnesus, Greece are examined.
The first boundaries of this research have been set by recording the parameters of this type of geological formations as reported by previous researchers on this subject from the International and Greek experience. In the framework of this research, the ineluctability of examining in Greece hard soil-soft rock material behaviour by determining its mechanical properties based on a rock mechanics approach has been realized.
Given the specific physis of hard soils-soft rocks there has been the need to focus on the methodology of sampling and laboratory testing and assess alterations in order to adjust them to the specialties of these certain formations. A complete sequence of methods and techniques is suggested, in order to achieve examination of the mechanical behaviour of these formations, including the steps from on site sampling to laboratory testing of mechanical properties.
Sampling focused on the Peloponnesus area and more specifically on Korinth, Patras, Pyrgos and Kalamata sedimentary basins and refers to soft rocks of Neogene age from 28 different sites. Recording and systematic geological and geotechnical description of these sites of investigation has been conducted and the formations examined have been classified in their corresponding environment as far as their characteristics are concerned.
31 triaxial tests have been executed in order to determine the mechanical parameters of hard soils-soft rocks as part of a widened laboratory research which included all the mechanical and dynamical properties of these formations as well as physical parameters. Moreover, XRD testing has been included in order to provide information about the sample mineralogy and semi-quantitative analyses results were used as a means of evaluating the impact of mineralogy to the mechanical behaviour.
The results of laboratory testing are used for addressing their range and typical values to the corresponding material type. Relationships between the parameters are also evaluated, resulting in empirical equations for the most strongly depended. Mohr-Coulomb and Hoek-Brown failure criteria were applied and their failure envelope fits to the true laboratory data are evaluated in order to compare them in terms of the best fit. All of the above are examined by considering the data as of corresponding to one (soft) rock type and also by considering the lithological differentiation of the sandy and finer types.
Finally, the interdependence of the parameters describing mechanical behaviour was examined after taking in consideration data that refer to pure rock formations in order to reveal the equivalence in mechanical behaviour of the soft rocks to pure rocks. The results provide comparison between the intrinsic characteristics of these rock types and thus project the importance of hard soil-soft rock examination into understanding the mechanical behaviour of the full geotechnical spectrum.
|
2 |
Προσδιορισμός μηχανικών παραμέτρων του βραχώδους υλικού και εφαρμογή αυτών στην εκτίμηση της αντοχής και παραμορφωσιμότητας της βραχομάζαςΠαπανακλή, Στυλιανή 01 February 2008 (has links)
Αντικείμενο της παρούσας διατριβής αποτελεί η διερεύνηση των μηχανικών
παραμέτρων του βραχώδους υλικού και η εφαρμογή αυτών στην εκτίμηση της
αντοχής και παραμορφωσιμότητας της βραχομάζας. Προς την κατεύθυνση αυτή,
έγινε οριοθέτηση της μηχανικής συμπεριφοράς του βραχώδους υλικού, διατύπωση
συσχετίσεων μεταξύ των φυσικών και μηχανικών παραμέτρων του καθώς και
ημιποσοτική εκτίμηση της επίδρασης της ορυκτολογικής σύστασης στη
διαφοροποίηση της συμπεριφοράς τους. Η επεξεργασία των αποτελεσμάτων της
έρευνας έγινε μέσω ενός «Σχεσιακού Συστήματος Διαχείρισης Φυσικών και
Μηχανικών Παραμέτρων Γεωλογικών Υλικών» που σχεδιάστηκε και δημιουργήθηκε
στα πλαίσια της Διατριβής. Η έρευνα εστιάστηκε σε ιζηματογενή πετρώματα, χημικά
(ασβεστόλιθους) και κλαστικά (ψαμμίτες και ιλυόλιθοι του φλύσχη) που συναντώνται
εκτεταμένα στη Δυτική Ελλάδα καθώς επίσης και σε μεταμορφωμένα πετρώματα
(μάρμαρα).
Η δειγματοληψία των ιζηματογενών πετρωμάτων επικεντρώθηκε στους
σχηματισμούς που απαρτίζουν τις γεωτεκτονικές ζώνες των Εξωτερικών Ελληνίδων,
οι οποίες καλύπτουν το δυτικό ήμισυ του Ελλαδικού χώρου και φιλοξενούν πλήθος
τεχνικών έργων. Για τα μεταμορφωμένα, δείγματα μαρμάρων λήφθηκαν από
λατομεία της Βόρειας Ελλάδας που περιλαμβάνονται στις ζώνες των Εσωτερικών
Ελληνίδων.
Συνολικά, στα πλαίσια της έρευνας λήφθηκαν βραχώδη τεμάχη από 62 θέσεις
δειγματοληψίας από τα οποία διαμορφώθηκαν και εξετάστηκαν ως προς τις φυσικές,
δυναμικές και μηχανικές τους ιδιότητες 519 δείγματα βραχώδους υλικού. Ειδικότερα
πρόκειται για 33 θέσεις δειγματοληψίας σε ασβεστολιθικούς σχηματισμούς (271
δοκίμια), 22 θέσεις σε σχηματισμούς του φλύσχη (152 δοκίμια ψαμμίτη και 24 δοκίμια
ιλυόλιθου) και 7 θέσεις σε μάρμαρα (72 δοκίμια).
Για κάθε θέση δειγματοληψίας διαμορφώθηκαν, με εργαστηριακό
αδαμαντοτρύπανο, αδαμαντοτροχό και συσκευή λείανσης, έξι δοκίμια για τον
εργαστηριακό προσδιορισμό των φυσικών, των δυναμικών και των μηχανικών
παραμέτρων του βραχώδους υλικού. Οι εργαστηριακές δοκιμές πραγματοποιήθηκαν
σύμφωνα με τις προδιαγραφές της ISRM (1981), του ΥΠΕΧΩΔΕ (Ε102-84) καθώς και
της ASTM (D 2664 – 86, D 2938 – 86, D 2845 – 90, D 3967 – 92, D 3148 – 93).
Έτσι, συνολικά εκτελέστηκαν:
• 476 δοκιμές προσδιορισμού του πορώδους n (%), ξηρής πυκνότητας ρd
(kN/m3), κορεσμένης πυκνότητας ρsat (kN/m3), λόγου κενών e και δείκτη κενών
Iv (%).
• 249 δοκιμές προσδιορισμού της ταχύτητας διάδοσης των υπερήχων Vp και Vs
(m/sec).
• 336 δοκιμές προσδιορισμού της σκληρότητας SHV.
• 120 δοκιμές προσδιορισμού του δείκτη σημειακής φόρτισης Is(50) (MPa).
• 67 δοκιμές προσδιορισμού της αντοχής σε μοναξονική θλίψη σc (MPa) από τις
οποίες οι 58 έγιναν με σύγχρονη μέτρηση των αξονικών και πλευρικών
παραμορφώσεων για τον προσδιορισμό του μέτρου ελαστικότητας Ε και του
λόγου Poisson ν.
• 75 δοκιμές προσδιορισμού της αντοχής σε εφελκυσμό σt (MPa).
• 62 τριαξονικές δοκιμές.
Κατά την αξιολόγηση των αποτελεσμάτων των εργαστηριακών δοκιμών κρίθηκε
σκόπιμη η προετοιμασία και παρατήρηση στο μικροσκόπιο 20 λεπτών τομών που
προήλθαν από διαφορετικά δείγματα με σκοπό την καλύτερη πληροφόρηση σχετικά
με την ορυκτολογική σύσταση και τη δομή των βραχωδών υλικών που εξετάστηκαν.
Μετά το πέρας των εργαστηριακών δοκιμών τα αποτελέσματα αυτών
συγκεντρώθηκαν και αξιολογήθηκαν. Ακολούθησε στατιστική επεξεργασία από την
οποία προέκυψαν ιστογράμματα διακύμανσης των τιμών της κάθε παραμέτρου και
οριοθετήθηκε η συμπεριφορά των βραχωδών υλικών που εξετάστηκαν. Επιπλέον,
μεταξύ των διαφόρων παραμέτρων του βραχώδους υλικού σχεδιάστηκαν τα
αντίστοιχα διαγράμματα συσχέτισης και προτάθηκαν εμπειρικές σχέσεις που
συνδέουν αυτές. Επίσης, πολύ σημαντικές ποιοτικές και ημιποσοτικές εκτιμήσεις
προέκυψαν από τη συσχέτιση των παραμέτρων αντοχής με την ορυκτολογική
σύσταση των βραχωδών υλικών.
Μετά την ολοκλήρωση των εργαστηριακών δοκιμών στα πλαίσια της παρούσας
διατριβής οι παράμετροι αντοχής (αντοχή σε μοναξονική θλίψη και σταθερά mi) που
υπολογίστηκαν για το βραχώδες υλικό χρησιμοποιήθηκαν για την εκτίμηση κυρίως
της αντοχής της βραχομάζας. Για το σκοπό αυτό εκτιμήθηκε ο Γεωλογικός δείκτης
Αντοχής, GSI, σε 32 συνολικά θέσεις και προσδιορίστηκαν με τη χρήση του
προγράμματος Roclab οι παράμετροι αντοχής της βραχομάζας για τις θέσεις αυτές.
Στη συνέχεια και για να διερευνηθεί η επίδραση της διακύμανσης των παραμέτρων
του βραχώδους υλικού στη συμπεριφορά της βραχομάζας υπολογίστηκαν οι
παράμετροι αντοχής και παραμορφωσιμότητάς της με βάση τις προτεινόμενες από
τη βιβλιογραφία τιμές του mi και όχι αυτές που υπολογίστηκαν εργαστηριακά. Από τη
σύγκριση των δύο αποτελεσμάτων προέκυψαν χρήσιμα συμπεράσματα σχετικά με
τη σημασία των εργαστηριακών δοκιμών αλλά και τη σημαντική επίδραση που έχουν
οι ακριβείς τιμές των παραμέτρων του βραχώδους υλικού στην εκτίμηση της αντοχής
της βραχομάζας. / The aim of this thesis is the determination of the mechanical properties of intact
rock and their application to the estimation of the strength and deformability of the
rock mass. There has been made an attempt to set up the boundaries in rock
material behavior and to formulate empirical correlations between rock material
parameters.
In the frame of the current research a data base has been developed in order to
file all laboratory testing results that had been conducted before in Greece by the
Laboratory of Engineering Geology in University of Patras as well as the Central
Public Works Laboratory. There has been recorded a total number of 5885 entries
which correspond to an equal amount of rock specimens subjected to laboratory
tests of their physical and/or mechanical properties.
The research was focused on triaxial tests of clastic and chemical sedimentary rock specimens as well as marble rock specimens. Clastic and chemical sedimentary rocks are known to be the most widespread rock formations in Western Greece and a lot of major constructions have been made on or within these formations. Block samples were collected from 62 different sites in Greece, in order to be investigated through laboratory testing procedures. After the cutting of the samples laboratory tests were conducted in 519 cylindrical specimens. From these sites 33 were in limestones (271 specimens), 22 in flysch formations (152 sandstone specimens and 24 siltstone specimens) and 7 in marbles (72 specimens).
Laboratory core drill and saw machines were used to cut the samples and end
faces were ground in order to provide cylindrical specimens in size, shape and ends
geometries according to testing requirements. The execution of laboratory tests was in accordance with ISRM suggested methods (1981, 1986) and ASTM standards (D
2664 – 86, D 2938 – 86, D 2845 – 90, D 3967 – 92, D 3148 – 93).
More specifically the following laboratory tests were conducted:
• 476 tests for porosity n (%), ρd (kN/m3), ρsat (kN/m3), e and Iv.
• 249 tests for sound velocities (Vp and Vs).
• 336 SHV tests.
• 120 point load tests.
• 67 uniaxial compressive tests with determination of modulus of deformation E
and Poisson ratio, ν (in 58 UCS tests).
• 75 brazilian tests.
• 62 triaxial tests for rock material constant mi determination.
During the evaluation of the results of laboratory testing, 20 thin sections have
been made corresponding to different samples, in order to provide all the information
as far as the mineralogy and structure of the samples are concerned.
Statistical analyses were used in order to evaluate the test results.
The strength and deformability of the rock mass corresponding to 32 selected sites
were estimated. The Geological Strength Index, GSI and the Disturbance Factor, D were estimated in each site and used as input parameters. The values of mi, also used as input parameters, were those estimated by triaxial testing in the laboratory. Additionally, in order to evaluate the impact of the mechanical parameters of intact rock to the estimation of the strength and deformability of the rock mass, rock mass parameters
were estimated using the mi values proposed by relevant bibliographical references. As a result of the comparison between the two methods,the remarkable usefulness of the laboratory testing, as a means of preliminary design as well as the considerable impact of the mechanical parameters of the rock material
to the strength and deformability of the rock mass have been pointed out.
|
Page generated in 0.0187 seconds