Η παρούσα εργασία πραγματεύεται τις τεχνικογεωλογικές συνθήκες κατά τη διάνοιξη της σιδηροδρομικής σήραγγας Αιγίου, του τμήματος από τη Χ.Θ. 87+558,70 έως Χ.Θ.89+247,17. / This dissertation analyses the technical and geological conditions while opening up Aigion tunnel. It is a comparative regard of forecast section with the real conditions of opening up.

Σκοπός της εργασίας είναι η ανάλυση, παρουσίαση και αξιολόγηση των τεχνικογεωλογικών γεωτεχνικών συνθηκών του οικισμού της Βάλμης σε σχέση με τις συνθήκες θεμελίωσης και με την εκδήλωση κατολισθήσεων. / -

Στην εργασία αυτή καταγράφονται οι τεχνικογεωλογικές συνθήκες κατά τη διάνοιξη Δίδυμης οδικής σήραγγας Πλατάνου μήκους 1630m η κατεύθυνση προς Αθήνα, 1570m η κατεύθυνση προς Πάτρα. Η διάτρηση πραγματοποιείται μέσα σε μεταλπικά ιζήματα του νεογενούς. Ειδικότερα σε στιφρές μάργες με ενστρώσεις χαλαρών κροκαλοπαγών. Λόγω της φύσης των υλικών ήταν απαραίτητη η χρήση δοκών προπορείας, αγκυρίων προπορείας και μέσων προσωρινής αντιστήριξης (πλαίσια, εκτοξευόμενο σκυρόδεμα, αγκύρια, πλέγμα) και στα σημεία με έντονη υδροφορία έγινε χρήση μεμβρανών και συστηματικές αποστραγγιστικές οπές. Η έρευνα εντοπίζεται στο σχηματισμό του κατώτερου ορίζοντα των Νεογενών και συγκεκριμένα στους σχηματισμούς των μαργολίθων – ιλυολίθων οι οποίοι παρουσιάζουν συμπεριφορά σκληρών εδαφών – μαλακών βράχων και φιλοξενούν το μεγαλύτερο τμήμα της σήραγγας. Έγινε συστηματική δειγματοληψία στα μέτωπα εκσκαφής με τη μορφή δειγμάτων μεγάλων διαστάσεων (block samples) που μεταφέρονταν αμέσως στο εργαστήριο όπου και γινόταν γρήγορα ο προσδιορισμός των φυσικών ιδιοτήτων τους καθώς και η προετοιμασία για προσδιορισμό του δείκτη χαλάρωσης. Στα δείγματα που διαμορφώθηκαν έγιναν δοκιμές προσδιορισμού των φυσικών ιδιοτήτων και συγκεκριμένα έγιναν οι παρακάτω δοκιμές: δοκιμές φυσικής υγρασίας, προσδιορισμός των ορίων συνεκτικότητας (όρια Atterberg), προσδιορισμός του ειδικού βάρους υλικού λεπτότερου υλικού των 2mm, κοκκομετρική ανάλυση με κόσκινα αλλά και με αραιόμετρο (μέθοδος Stoke’s), προσδιορισμός φαινόμενου βάρους συνεκτικών υλικών, προσδιορισμός του δείκτη χαλάρωσης πετρώματος και τέλος ο προσδιορισμός της αντοχής σε τριαξονική θλίψη σε αστράγγιστες συνθήκες φόρτισης (UU). / Determination of physical properties in the marly formations of the road tunnel Platanos. Laboratory tests made ​​in laboratory engineering geology to explore the physical properties of the ash loam tunnel Platanos.

Η πτυχιακή εργασία αυτή περιέχει διαδικασίες που έλαβαν μέρος στην μελέτη για την ανέγερση ενός σχολικού συγκροτήματος στην περιοχή Ρουσσοσπιτίου Ρεθύμνου Κρήτης. Οι διαδικασίες αυτές περιλαμβάνουν τις ερευνητικές γεωτρήσεις που έλαβαν μέρος, τις επιτόπου δοκιμές (S.P.T), τις δοκιμές υδροπερατότητας και τις εργαστηριακές δοκιμές. Σο σύνολο των αποτελεσμάτων όλων αυτών των μετρήσεων μάς δίνει μία συνολική εικόνα της εγγύς περιοχής από γεωτεχνική άποψη. Οι παρακάτω εργασία είναι αποτέλεσμα προσωπικής εμπειρίας σε συνεργασία με το τμήμα Τεχνικής Γεωλογίας του Ινστιτούτου Γεωλογικών και Μεταλλευτικών Ερευνών (Ι.Γ.Μ.Ε). Τα εργαστηριακά αποτελέσματα πάρθηκαν με συνεργασία του εργαστηρίου του τμήματος Τεχνικής Γεωλογίας (Ι.Γ.Μ.Ε). Σκοπός της εργασίας αυτής είναι η παρατήρηση των τεχνικογεωλογικών συνθηκών για την ανέγερση ενός κτιρίου μεγάλου εύρους. / -

Η παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζει τα φυσικά και μηχανικά χαρακτηριστικά του βραχώδους υλικού δύο διαφορετικών πετρωμάτων και συγκεκριμένα ψαμμιτών και γρανιτών. Οι ψαμμίτες προέρχονται από πέντε (5) επιλεγμένες θέσεις δειγματοληψίας σε αντίστοιχες θέσεις της Δ. Ελλάδας, από την ακολουθία του φλύσχη που ανήκει και στις τρεις αντιπροσωπευτικές γεωτεκτονικές ζώνες της ευρύτερης περιοχής. Η δειγματοληψία έγινε σε βραχώδη δείγματα μεγάλων διαστάσεων (block samples) και στη συνέχεια διαμορφώθηκαν κυλινδρικά δείγματα με εργαστηριακή καροταρία. Οι γρανίτες προέρχονται από δείγματα σημαντικού αριθμού δειγματοληπτικών γεωτρήσεων που εκτελέστηκαν στα πλαίσια της γεωτεχνικής έρευνας θεμελίωσης αιολικού πάρκου (ανεμογεννητριών) στην περιοχή Πισοδερίου Φλώρινας. Η εργαστηριακή έρευνα περιλάμβανε την προσέγγιση κυρίως της φυσικής συμπεριφοράς των ψαμμιτών με «μη καταστρεπτικές δοκιμές» σε 16 κυλινδρικά διαμορφωμένα δείγματα, ενώ για τους γρανίτες και συγκεκριμένα σε 120 κυλινδρικά δείγματα, έμφαση δόθηκε στις μηχανικές ιδιότητες η οποίες και απαιτούνται για τον ορθολογικό σχεδιασμό του συγκεκριμένου τεχνικού έργου. Οι ψαμμίτες ήταν κυρίως χαλαζιακοί, ασβεστιτικοί – χαλαζιακοί και αρκόζες. Τις χαμηλότερες τιμές ταχύτητας υπερήχων και σκληρότητας παρουσιάζουν οι αρκόζες, ενώ αντίθετα οι χαλαζιακοί ψαμμίτες εμφανίζονται σαν μέτρια σκληροί και με αρκετά χαμηλά πορώδη. Οι γρανίτες εμφανίζονται συνήθως σκληροί, υψηλής – πολύ υψηλής αντοχής με τιμές λόγου μέτρου (MR) να κυμαίνονται από περίπου 600 μέχρι <50. Ο σημαντικός αριθμός εργαστηριακών μετρήσεων κυρίως των παραμέτρων αντοχής επέτρεψε την στατιστική επεξεργασία τους και τη διατύπωση εμπειρικών σχέσεων γενικής εφαρμογής που χαρακτηρίζουν το συγκεκριμένο πέτρωμα. / This thesis examines the physical and mechanical characteristics of the rocky material of two different rocks and specifically sandstones and granites. The sandstones come from five (5) selected sampling sites in corresponding locations of Western Greece, from the sequence of flysch that belongs to all three representative geotectonic zones of the surrounding area. The sampling was done in large rock samples (block samples) and then formed cylindrical samples with laboratory karotaria. The granite samples come from a large number of sample drillings that carried out under the geotechnical research foundation of a wind farm (wind turbines) in Pissoderi Florina. The laboratory investigation included the main approach of the physical behavior of sandstones with "non-destructive testing" in 16 cylindrical shaped samples, while for the granite and specifically for 120 cylindrical samples, emphasis was placed on the mechanical characteristics which are necessary for the rational design of this specific technical project. The sandstones were mainly quartz, limestone - quartz and arkozes. The lowest ultrasound speed value and hardness show the arkozes, while the quartz sandstones appear as medium hard and relatively low porous. The granites usually appear tough, high - very high resistance to ratio value measure (MR) ranging from about 600 to <50. The large number of laboratory measurements of the parameters, mainly resistance’s, allowed the statistical processing and the formulation of empirical relationships of general application that characterize this rock.

Η παρούσα εργασία πραγματεύεται τη μελέτη της δίδυμης οδικής σήραγγας που κατασκευάζεται στον Πλάτανο Αχαΐας. Πρόκειται για σήραγγα η οποία αποτελεί μέρος του έργου του νέου αυτοκινητοδρόμου «Ελευσίνα – Κόρινθος – Πάτρα – Πύργος – Τσακώνα» και εντάσσεται στο τμήμα «Κόρινθος – Πάτρα». Η έρευνα εντοπίζεται στο σχηματισμό του κατώτερου ορίζοντα των Νεογενών, συγκεκριμένα στους σχηματισμούς των μαργολίθων, οι οποίοι φιλοξενούν το μεγαλύτερο τμήμα της σήραγγας παρουσιάζοντας συμπεριφορά «σκληρού εδάφους – μαλακού βράχου» και εστιάζει στην Α φάση διάνοιξης της σήραγγας. Με βάση τη συγκέντρωση υπαρχόντων στοιχείων για την ευρύτερη περιοχή, εξετάζεται η γεωμορφολογία, η στρωματογραφία, η τεκτονική και η σεισμικότητα, καθώς επίσης παραθέτονται μετεωρολογικά στοιχεία και γίνεται αναφορά στα κατολισθητικά φαινόμενα. Ο σχεδιασμός του έργου αναλύεται διεξοδικά, με στοιχεία που αφορούν στους τεχνικογεωλογικούς σχηματισμούς που συμμετέχουν, στη διάνοιξη και κατασκευή του, αλλά και στα τεχνικογεωλογικά προβλήματα που εντοπίζονται και τα μέτρα αντιστήριξης που χρειάστηκε να ληφθούν. Ακόμη, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των επί τόπου δοκιμών γεωτεχνικής που πραγματοποιήθηκαν. Εξετάζονται με βάση τη διεθνή εμπειρία, οι σχηματισμοί που αναφέρονται ως “σκληρά εδάφη – μαλακοί βράχοι” και ανήκουν στη μεταβατική ζώνη ανάμεσα στα εδάφη και τους βράχους, όσον αφορά στην κλίμακα αντοχής των γεωλογικών σχηματισμών. Σχολιάζεται η συμπεριφορά τους στα τεχνικά έργα και γίνεται περαιτέρω αναφορά, ειδικότερα για τους σχηματισμούς μαργολίθων - ιλυολίθων. Βασικό στοιχείο της έρευνας αποτέλεσε η διερεύνηση των φυσικών και μηχανικών ιδιοτήτων των μαργών - μαργολίθων της σήραγγας. Για τον σκοπό αυτό, έγινε συστηματική λήψη δειγμάτων μεγάλων διαστάσεων (block samples) από τα μέτωπα εκσκαφής της Α φάσης, από τη Χ.Θ. 68 + 208 έως τη Χ.Θ. 68 + 406. Μετά την επίπονη διαμόρφωση δειγμάτων με τη χρήση πρότυπων μεθοδολογιών, εκτελέστηκε σειρά δοκιμών στο Εργαστήριο Τεχνικής Γεωλογίας του Πανεπιστημίου Πατρών, οι οποίες παρουσιάζονται και σχολιάζονται, ενώ παρατίθενται και τα πλήρη στοιχεία που αφορούν στην εκτέλεσή τους. Στα πλαίσια του στόχου της εμπεριστατωμένης ανάλυσης και της απόδοσης μιας ολοκληρωμένης εικόνας των συγκεκριμένων μαργαϊκών σχηματισμών, γίνεται προσπάθεια συσχετισμού των εργαστηριακών παραμέτρων, ώστε να διαφανούν πιθανές εξαρτήσεις τους μέσω εμπειρικών σχέσεων γενικής εφαρμογής. / The present thesis treats of the study of the twin road tunnel of Platanos. This tunnel forms a part of the new “Elefsina - Corinth - Patras - Pyrgos - Tsakona” motorway and is integrated in the “Corinth - Patras” section. The research focuses on the formation of the lower horizon of the Neogenes, and, in particular, on the formations of marlstones, which surround the biggest part of the tunnel presenting a “hard soil - soft rock” behavior and focuses on the phase A of the excavation of the tunnel. Based on collected data, the geomorphology, stratigraphy, tectonics and seismicity of the wider area are examined, meteorological elements are cited and landslide phenomena are pointed out. The design of the project is thoroughly analyzed, along with data regarding the geotechnical formations of the area, its excavation and construction, as well as the geotechnical problems that are detected and the support measures needed to be taken. In addition, the results of the in situ geotechnical investigations are presented. The formations known as “hard soil - soft rock”, that belong to the transitional zone between soil and rocks, are examined on the basis of international experience, as to the scale of their solidity. Their behavior as far as the structural works is concerned is commented and there is further reference regarding the marlstone - siltstone formations. The investigation of the physical and mechanical properties of the tunnel marls constitutes the fundamental element of this research. For this purpose, systematic sampling of block samples has taken place from the excavation faces of phase Α, from CH 68 + 208 to CH 68 + 406.Subsequent to the arduous formulation of the samples using standard methodologies, a series of testings was carried out at the Laboratory of Engineering Geology of the University of Patras, which are presented and commented, whereas all the data concerning their execution are cited. In the scope of a thorough analysis and the rendering of a comprehensive image of the marlstone formations, a correlation of all the data is attempted, in order to investigate any possible dependencies, through empirical relations of general application.

Η διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη διάνοιξη, διερεύνηση και εκτίμηση των γεωλογικών σχηματισμών που συναντήθηκαν κατά μήκος της εκσκαφής της σήραγγας Πλατάνου του νομού Αχαϊας. Σκοπός της είναι η αποτύπωση μιας γεωλογικής μηκοτομής και μιας γεωλογικής οριζοντιογραφίας οι οποίες θα παρουσιάζουν αυτούς τους γεωλογικούς σχηματισμούς καθώς και την μελέτη των σχηματισμών αυτών. / The diplomatic work deals with the opening up, investigation and estimate of geological shapings that was met at length of excavation of tunnel Plane tree of prefecture Achaia. Its purpose is the imprinting of one geological length section and one geological horizontal mapping that will present these geological shapings as well as the study of this shapings.

Στην εργασία αυτή καταγράφονται οι τεχνικογεωλογικές συνθήκες κατά τη διάνοιξη της σιδηροδρομικής σήραγγας Πλατάνου που έχει συνολικό μήκος 2259,90 μ. Η διάτρηση γίνεται μέσα σε μεταλπικά ιζήματα του νεογενούς και συγκεκριμένα μέσα σε στιφρές μάργες με τοπικές ενστρώσεις χαλαρών κροκαλοπαγών. Λόγω της φύσης των υλικών ήταν απαραίτητη η χρήση δοκών προπορείας, αγκυρίων προπορείας και όλων των μέσων προσωρινής αντιστήριξης (πλαίσια, εκτοξευόμενο σκυρόδεμα, αγκύρια, πλέγμα) και όπου υπήρξε αυξημένη υδροφορία, χρήση μεμβρανών και συστηματικές αποστραγγιστικές οπές. Η έρευνα εντοπίζεται στο σχηματισμό του κατώτερου ορίζοντα των Νεογενών και συγκεκριμένα σε μαργαϊκούς σχηματισμούς οι παρουσιάζουν συμπεριφορά σκληρών εδαφών – μαλακών βράχων και φιλοξενούν το μεγαλύτερο τμήμα της σήραγγας. Έγινε συστηματική δειγματοληψία από τα μέτωπα εκσκαφής με τη μορφή δειγμάτων μεγάλων διαστάσεων (block samples) που μεταφέρονταν αμέσως στο εργαστήριο όπου και γινόταν η διαμόρφωσή τους για τη δοκιμή της χαλάρωσης, καθώς και των δοκιμών του προσδιορισμού των φυσικών ιδιοτήτων. Στα δείγματα που διαμορφώθηκαν έγιναν δοκιμές προσδιορισμού των φυσικών παραμέτρων και συγκεκριμένα έγιναν οι παρακάτω δοκιμές: δοκιμές φυσικής υγρασίας, προσδιορισμός των ορίων συνεκτικότητας (όρια Atterberg), προσδιορισμός του ειδικού βάρους υλικού λεπτότερου υλικού των 2mm, κοκκομετρική ανάλυση με κόσκινα αλλά και με αραιόμετρο (μέθοδος Stoke’s), προσδιορισμός φαινόμενου βάρους συνεκτικών υλικών, και τέλος ο προσδιορισμός του δείκτη χαλάρωσης πετρώματος. / In this work they are listed the technical – geological conditions for the opening of the railway tunnel of the Platanos with total distance 2259.90m. The drilling takes place in post alpine sediments of the neogene and particularly in dense marls with local intercalations of loose conglomerates. Due to the nature of the materials it was necessary the use of head – beams, head – anchors and all temporary retaining means ( frames, sprayed concrete, anchors, mesh ) and in the points of increased aquifer it was made use of membranes and systematic drainage holes. The investigation is located in the formation of the lower horizon of the neogene and particularly in the formations of the marlstones – siltstones that present a behavior of hard soils – soft rocks and they host the biggest part of the tunnel. It took place a systematic sampling from the fronts of excavation with the form of samples of big dimensions ( block samples) that were transferred immediately to the laboratory, where their formation was taken place for the sag test as well as the tests of the determination of the physical properties. In the samples that were formed, tests of the determination of the physical parameters were taken place and particularly the following tests took place: tests of natural moisture, the determination of consistency limits ( Αtterberg limits ), the determination of the specific weight of a material of finer material than 2mm\, the particle analysis with sieves as well as with an hydrometer (Stoke’s method), the determination of unit weight of consistent materials and finally the determination of the rock sag rate.

Le travail présenté dans ce document consiste à la réalisation d’outils et de méthodes numériques pour modéliser l’influence de la microstructure des shales à la fois sur les propriétés macroscopiques ainsi que sur le processus de fissuration. La première partie du document est dédiée à la description d’un modèle Éléments Finis 3D (E-FEM) développé pour représenter la microstructure ainsi que la fissuration. Ce modèle fait parti des méthodes à discontinuités. Deux critères de fissuration sont décrits, un en mode I (critère de Rankine) et un second en mode II (critère de Mohr-Coulomb). Ces critères seront utilisés pour caractériser l’influence de la microstructure des shales sur les propriétés macroscopiques à l’aide d’essai de compression triaxiale. Plus particulièrement l’impact de la présence de kérogène dans la roche de schiste sera étudié. La seconde partie présente une méthode de décomposition de domaine (la méthode de mortier) utilisée pour réduire les temps de calcul. Cette méthode a pour avantage de permettre l’utilisation de maillage non conforme, ainsi un raffinement local du maillage est possible. Cette méthode a été intégrée à un code de calcul utilisant la programmation orientée composant et plus particulièrement à l’aide du middleware CTL. Le code de calcul permet de résoudre des problèmes linéaires et non linéaires en utilisant le modèle E-FEM. La dernière partie concerne l'étude de l'influence de la minéralogie sur le processus de fissuration à l'aide du code de calcul parallélisé. Un modèle de couplage hydro-mécanique est ensuite développé et appliqué au calcul de fissuration pour mesurer l'impact de la fissuration sur la perméabilité des shales. / This research study aims at developing tools and numerical methods to model the influence of the microstructure of shales on macroscopic properties and cracking process. The first part of the document is dedicated to the description of a 3D Finite Elements model (E-FEM) developed to represent the microstructure and cracking phenomena. This model is part of the methods with discontinuities. Two cracking criteria are described, a mode I criteria (Rankine) and a mode II criteria (Mohr-Coulomb). These criteria will be used to characterize the influence of the microstructure of shales on the macroscopics properties in triaxial compression testing. More particularly, the impact of the presence of kerogen in the shale rock is considered. The second part presents a domain decomposition method (mortar method) used to reduce computation time. This method has the advantage of allowing the use of non-conforming mesh, so a local mesh refinement is possible. This method has been integrated into a computing code using the component-oriented programming and more specifically the CTL middleware. The computing code solves both linear and nonlinear problems using the E-FEM model. The last part concerns the study of the influence of mineralogy on the cracking process using the parallelized calculation code. A hydro-mechanical coupling model is then developed and applied to the calculation of crack to measure the impact of cracking on the shales permeability.

En plasticité associée c’est-à-dire avec la loi de normalité, la solution analytique de Prandtl-Hill donne la charge limite exacte d’un poinçon sur un massif semi-infini de fondation avec le critère de Mohr-Coulomb. Or, il est reconnu expérimentalement que les sols ont un comportement plastique non associé, ce qui signifie qu’en réalité la valeur de la charge limite n’est qu’une estimation.On se propose dans ce travail de combler ce manque en abordant le problème de la capacité portante d’une fondation superficielle lorsque la loi de plasticité est non associée. Sur la base des simulations numériques et d’une extension de l’analyse limite aux matériaux à lois non associées par l’approche du bipotentiel, de Saxcé (1992), on propose une solution analytique approchée par une méthode variationnelle et on la compare à la formule de Drescher et Detournay (1993) et aux résultats numériques. / In associated plasticity, i.e. with the normality law, Prandtl-Hill analytical solution gives the exact limit load of a punch on a semi-infinite massive of foundation with Mohr-Coulomb model. However, it is experimentally recognized that geomaterial shave a non-associated behavior, what means that in reality the value of the limit load is only an estimation.In this work, it is proposed to fill this lack in addressing the problem of the bearing capacity of a shallow foundation, when the low of plasticity is no-associated. On the basis of numerical simulations and an extension of the limit analysis method to materials with non-associated laws by the bipotential approach, de Saxcé (1992), we proposed an approximated analytical solution by a variational method and we compared to Drescher-Detournay formula (1993) and numerical results.