Les travaux de recherche présentés dans ce manuscrit ont été menés dans le cadre d’une convention CIFRE avec le Groupe Dacquin. Le sous-sol rennais est composé, en majorité, de schistes datés du Briovérien. Ces terrains, qui peuvent être rencontrés sur une grande partie du massif armoricain, présentent des degrés d’altération et de fracturation extrêmement variables à l’échelle du bassin rennais. Cette variabilité est très difficile à prendre en compte dans le cadre de la réalisation de soutènement, tant au niveau de la conception qu’au niveau de l’exécution. Dans un premier temps, des modélisations basés sur la méthode des éléments finis (logiciel PLAXIS 2D ©) ont été entreprises afin d’évaluer l’influence de la prise en compte d’une anisotropie du terrain sur le comportement de la paroi, en termes de moments et de déplacements. Le modèle utilisé permettait de prendre en compte une anisotropie élastique combinée à un critère orienté de plasticité de type Mohr-Coulomb. Les résultats obtenus avec ce modèle, pour différentes orientations du critère de plasticité, ont été comparés à ceux obtenus avec un modèle élastique isotrope et critère de plasticité de type Mohr-Coulomb. La même étude a été menée avec un second logiciel éléments finis (CESAR-LCPC) afin de comparer les résultats obtenus. Dans les deux cas une influence importante de l’orientation du critère de plasticité a été observée pouvant conduire à des résultats plus défavorables, selon l’orientation, que ceux obtenus avec le modèle isotrope. Ces résultats ont confirmé la nécessité de mieux caractériser l’anisotropie dans des matériaux tels que les schistes Briovériens. La caractérisation du matériau a donc été menée dans un second temps sur des prélèvements répartis sur la ville de Rennes et ses alentours (lors de travaux d’excavations ou sur des talus). Elle a permis de balayer les caractéristiques des schistes de l’échelle microscopique jusqu’à l’échelle macroscopique. La caractérisation microscopique, basée sur des observations au microscope à balayage électronique, des essais de diffraction des rayons X et des observations de lames minces, a permis de mettre en évidence des variations dans la pétrographie des échantillons (schistosité, granulométrie, teneur en argiles) permettant de les différencier en deux types : grès et siltites. La caractérisation à l’échelle macroscopique a été divisée en trois axes : la caractérisation de la matrice rocheuse et de son anisotropie (essais de compression uniaxiale, mesures de vitesses de propagation d’ondes et essais au scléromètre), la caractérisation de discontinuités exprimées (cisaillement direct) et la caractérisation de la résistance à l’usure (essais de broyabilité et Micro-Deval modifiés). Les siltites se sont révélées être extrêmement sensibles à l’eau (forte diminution des caractéristiques mécaniques mesurées) tandis que les échantillons gréseux l’étaient dans une moindre mesure. L’ensemble des essais réalisés a permis d’établir des ordres de grandeurs de variations des propriétés mécaniques des schistes du Briovérien. Enfin la classification des schistes briovériens élaborés par des géotechniciens pour la seconde ligne de métro de Rennes a été complétée en vue de mieux définir les classes intermédiaires de résistance. / Research work presented in this phD thesis was financed by a CIFRE grant given to Groupe Dacquin. Ground from the city of Rennes is, for the majority of it, composed of schists from the Brioverian era. These schists which can be encountered in the entire Armorican massif, present a weathering and a fracturing degree highly variable. This variability is hardly considered for the construction of retaining structure whether during the design step or the execution step. First, modellings using the finite elements method (PLAXIS 2D ©) have been carried out in order to evaluate the influence of ground anisotropy on the retaining wall behaviour (horizontal displacements and bending moments). The model used combined elastic anisotropy with an oriented plasticity criterion (type Mohr-Coulomb). Results obtained with this model, for different orientations of the plasticity criterion, were compared with the ones from the elastic isotropic model (with a Mohr-Coulomb plastic criterion). The same study was carried out with another finite elements software (CESAR-LCPC) in order to compare the results between the two sofwares. In both cases, an important influence of the orientation of the plasticity criterion was noted and lead to higher efforts in the wall, for certain orientations, compared to the isotropic model. These results confirmed the need of a better characterization of the anisotropy in materials such as Brioverian schists. In a second time, the characterization of the material was carried out on samplings spread over the city of Rennes and its area (during excavation work or on natural banks). Characterization was conducted from the microscopic to the macroscopic scale. Microscopic characterization based on observations with a scanning electron microscope, XRD analyses and thin section observations showed variations in the petrography of the samples (schistosity, granulometry, clay content) that lead to the differentiation of two types: sandstone and siltstone. The characterization at the macroscopic scale was divided into three parts: characterization of the rock matrix and its anisotropy (uniaxial compression tests, ultrasonic wave velocities and Schmidt hammer test), characterization of opened discontinuities (direct shear test) and the characterization of wear resistance (grindability and Micro-Deval tests). Siltstone samples were extremely sensitive to the water content (important decrease of the mechanical characteristics measured) whereas sandstones were less sensitive. The tests carried out lead to the definition of ranges for the mechanical properties of the Brioverian schists. Classification of Brioverian schists established by geotechnical engineers for the second subway line of Rennes was completed in order to better define the transitional states of strength of the material.

La géothermie est devenue aujourd’hui l’une des solutions pour produire de l’énergie tout en limitant significativement les émissions de gaz à effet de serre dans l’atmosphère. Cette énergie de base renouvelable qui exploite la chaleur souterraine présente de nombreuses utilisations comme la production de chaleur, de froid et/ou d’électricité. Cependant la facilité d’accès à cette ressource n’est pas la même partout et seuls quelques sites privilégiés sont recensés dans le monde. Le réservoir géothermique doit en effet être perméable et facilement accessible.Les îles des Petites Antilles s’inscrivent dans un contexte géologique de subduction favorable à l’existence de réservoirs géothermiques. Toutefois, l’insularité et le caractère volcanique complexifient l’exploration qui nécessite des échelles spatiales plus fines. À ces difficultés s’ajoutent la proximité de la mer qui perturbe notamment les méthodes électromagnétiques, la végétation dense favorisée par le climat tropical et la forte urbanisation.Face à ces nombreux obstacles, il est indispensable d'appliquer des méthodologies adaptées qui aboutissent à l'élaboration de modèles conceptuels les plus complets et surtout les plus fiables possibles. La modélisation numérique peut y apporter une grande fiabilité et réduire ainsi le risque géologique.Une méthodologie de couplage de modèles numériques est présentée et appliquée au prospect géothermique du Lamentin en Martinique, mais vise à être adaptée aux autres îles des Petites Antilles, voire à d’autres zones insulaires et volcaniques. Le logiciel Geomodeller et la plateforme ComPASS sont les deux outils numériques qui ont été employés pour générer un modèle géologique 3D et pour y réaliser des simulations hydro-thermiques. La construction du modèle 3D apportera des éléments de compréhension et de réflexions sur la structure et le fonctionnement du système géothermique du Lamentin. La comparaison des géothermes obtenus par simulation hydro-thermique avec ceux mesurés dans les forages d’exploration profonde permettront d’éprouver certaines hypothèses sur la localisation et l’intensité de la source de chaleur responsable de l’activité hydrothermale du Lamentin. / Geothermal energy has become one of the recognized processes to supply energy and to stop significantly the emission of greenhouse effect gases in the atmosphere. This classical renewable energy consists to extract thermal energy into the Earth and to produce heat, cooling and/or electricity. But particularly for the last case, only a few places in the world can exploit it. Indeed, the geothermal reservoir must be permeable and easily accessible.The subduction setting of the Lesser Antilles is favorable to the presence of geothermal reservoirs but its insularity and its volcanic nature have a negative impact on the exploration phases. The influence of the sea on electromagnetic methods, dense bush and the strong urban development add other obstacles. Thus, the risk of failure increases. Consequently, the localization and the characterization of the geothermal reservoir must be more precise. Facing these many constraints, it is essential to apply adapted methodologies and to build the best conceptual model as possible.The coupling of numerical models is presented and applied to the low enthalpy geothermal system of Lamentin, in Martinique. This approach could be developed for other countries with the same geodynamical context. The Geomodeller software and the ComPASS Code are the two numerical tools which have been employed to generate a 3D geological model then to simulate the hydrothermal aspect.The building of the 3D model gives elements of knowledge and thinking about the geothermal system of Lamentin and the hydrothermal simulations suggest some hypothesis on the localization and the intensity of the heat source.

Για τον προσδιορισμό της πορομετρικής καμπύλης των γεωυφασμάτων διατίθενται σήμερα τρία πρότυπα (ASTM D6767, EN ISO 12956 και ASTM D4751) που θεωρούνται “διεθνούς” αποδοχής. Το πιο πρόσφατο από αυτά (ASTM D6767) εγκρίθηκε το 2002, ορίζει μέθοδο με βάση τη ροή σε τριχοειδή και αποτελεί το κύριο αντικείμενο της παρούσας διατριβής. Ελέγχθηκαν 52 μη υφασμένα γεωυφάσματα κατασκευασμένα από ίνες πολυπροπυλενίου τόσο κατά ASTM D6767 όσο και κατά EN ISO 12956 (υγρό κοσκίνισμα) και ASTM D4751 (ξηρό κοσκίνισμα). Τα αποτελέσματα που προέκυψαν συγκρίθηκαν τόσο μεταξύ τους όσο και με φυσικές ιδιότητες των γεωυφασμάτων, με τιμές μεγεθών που παρέχουν οι κατασκευαστές αυτών των προϊόντων και με τιμές μεγεθών που υπολογίζονται θεωρητικά. Τα μεγέθη πόρων και οι πορομετρικές καμπύλες που προκύπτουν εργαστηριακά με εφαρμογή κάθε μίας από τις τρεις μεθόδους είναι διαφορετικά. Αυτό οφείλεται στις διαφορετικές παραδοχές ή υποθέσεις κάθε μεθόδου αλλά και στις διαδικασίες που προβλέπει η κάθε μέθοδος. Ειδικότερα, οι δύο βασικές υποθέσεις του προτύπου ASTM D6767 αφορούν τη γωνία επαφής, θ, μεταξύ ρευστού και στερεού (τίθεται ίση με μηδέν) και τη μορφή της διατομής των πόρων των γεωυφασμάτων (κυλινδρική). Λόγω της δομής των μη υφασμένων γεωυφασμάτων οι δύο παραπάνω υποθέσεις δεν είναι δυνατόν να επαληθευθούν. Για τον λόγο αυτό στην εξίσωση προσδιορισμού των μεγεθών πόρων του προτύπου ASTM D6767 εισάγεται διορθωτικός συντελεστής. Από την επεξεργασία των αποτελεσμάτων της παρούσας διατριβής προέκυψε ότι ο συντελεστής αυτός πρέπει να έχει τιμή ίση με 1/3 (για τη συγκεκριμένη συσκευή που χρησιμοποιήθηκε και τις διαδικασίες που εφαρμόστηκαν για την εκτέλεση των δοκιμών) ώστε τα αποτελέσματα να προσεγγίζουν ικανοποιητικά αυτά της δοκιμής κατά EN ISO 12956. / Three internationally accepted standards (ASTM D6767, EN ISO 12956 and ASTM D4751) are available today for determing the pore size distribution of geotextiles. The most recently approved standard (2002) is ASTM D6767 which defines a method based on capillary flow. Laboratory testing according to this standard is the main subject of this thesis. Fifty two nonwoven geotextiles, made of polypropylene fibers, were tested according to the three standardized methods (ASTM D6767, EN ISO 12956 – wet sieving and ASTM D4751 – dry sieving). Comparisons were made between the results obtained from each standardized method as well as between measured pore sizes and geotextile physical properties, manufacturer provided pore sizes and values obtained theoretically. Different pore sizes and pore size distribution curves are obtained when different laboratory standard methods are applied. This is due to the different assumptions on which each method is based and also due to the procedures that each method specifies. The two main assumptions of the Standard ASTM D6767 concern the contact angle, θ, between liquid and solid (equal to zero) and the pore shapes of the geotextiles (cylindrical). Due to the structure of the nonwoven geotextiles the effect of these assumptions is different to quantify. Accordingly, the computation of pore sizes according standard ASTM D6767 is based on the introduction of a correction coefficient in the pertinent equation. The results obtained during this correction coefficient should have a value equal to 1/3 for the particular device used and the procedures applied. Use of this correction coefficient fields results that approximate very well the results obtained from wet sieving tests according to Standard EN ISO 12956.

Αντικείμενο της διατριβής αυτής είναι η εργαστηριακή διερεύνηση της εφαρμογής του πρότυπου ΕΝ 13719 με το οποίο εκτιμάται η προστασία που παρέχουν γεωυφάσματα σε γεωμεμβράνες έναντι αστοχίας λόγω μηχανικών καταπονήσεων. Για την εκτέλεση των εργαστηριακών δοκιμών σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε κατάλληλη εργαστηριακή διάταξη καθώς και σύστημα μέτρησης παραμορφώσεων σύμφωνα με τις προβλέψεις του πρότυπου ΕΝ 13719. Ελέγχθηκαν συνολικά 16 μη υφασμένα γεωυφάσματα από ίνες πολυπροπυλενίου. Τα γεωυφάσματα προέρχονται από έξι διαφορετικούς κατασκευαστές και επιλέχτηκαν έτσι ώστε να καλύπτεται ικανό εύρος τιμών για τις φυσικές και μηχανικές ιδιότητές τους (μάζα ανά μονάδα επιφάνειας από 186 g/m 2 έως 1407 g/ m2, πάχος 1.6 mm έως 10.1 mm, αντοχή σε εφελκυσμό 11.5 kΝ/m έως 103.4 kN/m και αντοχή σε διάτρηση 2.1 kN έως 16.4 kN). Οι τιμές του δείκτη προστασίας που προσδιορίστηκαν σύμφωνα με το πρότυπο ΕΝ 13719, κυμαίνονται μεταξύ 22.6x103 kPa έως 59.5x103 kPa. Στο πλαίσιο της διερεύνησης, έγιναν παρατηρήσεις σχετικά με την ανισοκατανομή του εφαρμοζόμενου φορτίου στη βάση του προσομοιωμένου αδρανούς με βάση το μέγεθος και την κατανομή των παραμορφώσεων που αποτυπώνονται σε φύλλο μολύβδου. Η ανομοιομορφία των παραμορφώσεων ή των βυθίσεων του φύλλου μολύβδου είναι έντονη για την ονομαστική τάση των 300 kPa και μειώνεται όσο αυξάνεται η ονομαστική τάση (σε 600 kPa και 1100 kPa). Επιπλέον, διερευνήθηκε η εξέλιξη με το χρόνο της συμπίεσης του συνόλου των υλικών που συνθέτουν την εργαστηριακή διάταξη καθώς και η επίδραση του περιορισμού της χρονικής διάρκειας της δοκιμής (από 100 hr σε 25 hr ) τόσο στις μετρούμενες παραμορφώσεις όσο και στον υπολογιζόμενο δείκτη προστασίας. Τέλος, διερευνήθηκε η δυνατότητα συσχέτισης των τιμών του δείκτη προστασίας κατά ΕΝ 13719 με φυσικές και μηχανικές ιδιότητες των γεωυφασμάτων τόσο για σειρές γεωυφασμάτων από έναν κατασκευαστή όσο και για το σύνολο των γεωυφασμάτων που ελέγχθηκαν. Κατά την διάρκεια εκτέλεσης δοκιμής κατά ΕΝ 13719, η συνολική συμπίεση της εργαστηριακής διάταξης στο στάδιο σταθερού φορτίου οφείλεται πιθανότατα στη συμπίεση των υπόλοιπων υλικών της εργαστηριακής διάταξης και όχι στο ίδιο το γεωύφασμα. Το γεωύφασμα αναμένεται να έχει εξαντλήσει τη συμπιεστότητά του κατά το αρχικό στάδιο της δοκιμής, δηλαδή κατά την πρώτη ώρα, όπου το φορτίο αυξάνεται με σταθερό φορτίο έως ότου φτάσει τη μέγιστη προβλεπόμενη τιμή του. Τα πειραματικά δεδομένα χρόνου–συμπίεσης δοκιμών διάρκειας 25 hr προσαρμόζονται εξαιρετικά με καμπύλες της μορφής y= Alnx+B, επιτρέποντας την προεκβολή τους για χρονικό διάστημα 100 hr. Η πρόσθετη αναμενόμενη συμπίεση της εργαστηριακής διάταξης για το διάστημα 25 hr έως 100 hr δε σχετίζεται με το μέγεθος του εξωτερικά ασκούμενου φορτίου, δηλαδή προκύπτουν περίπου ίδιες μετακινήσεις για διαφορετικά φορτία. Οι δείκτες προστασίας που υπολογίζονται με τη δυσμενή υπόθεση ότι η πρόσθετη συμπίεση οφείλεται αποκλειστικά στη συμπίεση του ελαστικού υποστρώματος, διαφέρουν από 0% έως 1.4%, με μέσο όρο 0.6%, από τους δείκτες που υπολογίζονται από δοκιμές διάρκειας 25hr. Κατά συνέπεια, τα αποτελέσματα των δοκιμών με διάρκεια 25 hr είναι αντιπροσωπευτικά των αποτελεσμάτων που θα λαμβάνονταν εάν οι δοκιμές διαρκούσαν 100 hr και δίνουν μια πολύ καλή εκτίμηση του δείκτη προστασίας των γεωυφασμάτων. Για το σύνολο των γεωυφασμάτων που ελέγχθηκαν, οι τιμές του δείκτη προστασίας παρουσιάζουν αυξητική τάση με την αύξηση των τιμών των φυσικών ή/και των μηχανικών ιδιοτήτων των γεωυφασμάτων. Συσχετίσεις τόσο με τη μάζα ανά μονάδα επιφάνειας όσο και με τις μηχανικές ιδιότητες που ποιοτικά κυμαίνονται από πολύ καλές (γεωυφάσματα Geofabrics) έως ανύπαρκτες (γεωυφάσματα Synthetic Ind.). Συσχετίσεις του δείκτη προστασίας με το πάχος ή το ειδικό βάρος των γεωυφασμάτων είναι κατώτερες ποιοτικά της συσχέτισης με τη μάζα ανά μονάδα επιφάνειας. / This dissertation is a laboratorial investigation on the application of standard EN 13719. The purpose of this standard is to evaluate the protection provided to geomembranes by geotextiles, in order to avoid the failure due to mechanic stress. The tests (in laboratory) were conducted after designing and constructing a suitable device and a system of measurement for deformations according to the standard EN 13719 provisions. A total of 16 nonwoven polypropylene geotextiles, representing 6 manufacturers were checked in order to cover an adequate range of physical and mechanical properties (mass per unit area 186 g/m2 to 1407 g/m2, thickness 1.6mm to 10.1mm, tensile strength 11.5 kN/m to 103.4 kN/m and puncture resistance 2.1 kN to 16.4kN). The values of protection index obtained ranged between 22.6x103 kPa to 59.5 kPa. During the investigation, observations were made with respect to the nonuniform distribution of the applied load at the base of the standard aggregate, as represented by deformations of the metal sheet. This strain nonuniform distribution was more obvious for the smallest stress of 300 kPa. In addition, the total compression of the materials in the laboratorial device was examined and the influence of reduced test duration ( from 100 hr to 25 hr ) was evaluated. Finally, correlations were obtained between protection index and physical and mechanical properties of geotextiles from the same manufacturer and for all specimens. During the tests, the total compression of the materials in the laboratorial device under constant stress ( second stage ) was most probably due to all the materials except the geotextile. The geotextile perhaps had expended its compressibility at the first stage of the test when the stress was applied incrementally over a period of one hour. The compression – time data were filled by logarithmic curves in order to predict the compression at 100 hr. Protection index calculated for 100 hr varied from that for 25 hr by 0% to 1.4% with an average of 0.6%. Consequently, the results of testing for 25 hr were representative of those for 100hr and gave a very good estimation of the protection index . For the total of geotextiles tested, the protection index increased as the physical and mechanical properties increased. Correlations between protection index and mass per unit area and mechanical properties ranged from very good ( geotextiles Geofabrics) to nonexistent ( geotextiles Synthetic Ind.). Correlations between protection index and thickness or specific gravity were qualitatively lower than those between protection index and mass per unit area.

Αντικείμενο της Διατριβής αυτής είναι η εργαστηριακή διερεύνηση της εφαρμογής του πρότυπου ΕΝ 13719 με το οποίο εκτιμάται η προστασία που παρέχουν γεωυφάσματα σε γεωμεμβράνες έναντι αστοχίας λόγω μηχανικών καταπονήσεων. Για την εκτέλεση των εργαστηριακών δοκιμών σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε κατάλληλη εργαστηριακή διάταξη καθώς και σύστημα μέτρησης παραμορφώσεων σύμφωνα με τις προβλέψεις του πρότυπου ΕΝ 13719. Ελέγχθηκαν συνολικά 16 μη υφασμένα γεωυφάσματα από ίνες πολυπροπυλενίου. Τα γεωυφάσματα προέρχονται από έξι διαφορετικούς κατασκευαστές και επιλέχτηκαν έτσι ώστε να καλύπτεται ικανό εύρος τιμών για τις φυσικές και μηχανικές ιδιότητές τους (μάζα ανά μονάδα επιφάνειας από 186 g/ m 2 έως 1407 g/ m2, πάχος 1.6 mm έως 10.1 mm, αντοχή σε εφελκυσμό 11.5 kΝ/m έως 103.4 kN/m και αντοχή σε διάτρηση 2.1 kN έως 16.4 kN). Οι τιμές του δείκτη προστασίας που προσδιορίστηκαν σύμφωνα με το πρότυπο ΕΝ 13719, κυμαίνονται μεταξύ 22.6x103 kPa έως 59.5x103 kPa. Στο πλαίσιο της διερεύνησης, έγιναν παρατηρήσεις σχετικά με την ανισοκατανομή του εφαρμοζόμενου φορτίου στη βάση του προσομοιωμένου αδρανούς με βάση το μέγεθος και την κατανομή των παραμορφώσεων που αποτυπώνονται σε φύλλο μολύβδου. Η ανομοιομορφία των παραμορφώσεων ή των βυθίσεων του φύλλου μολύβδου είναι έντονη για την ονομαστική τάση των 300 kPa και μειώνεται όσο αυξάνεται η ονομαστική τάση (σε 600 kPa και 1100 kPa). Επιπλέον, διερευνήθηκε η εξέλιξη με το χρόνο της συμπίεσης του συνόλου των υλικών που συνθέτουν την εργαστηριακή διάταξη καθώς και η επίδραση του περιορισμού της χρονικής διάρκειας της δοκιμής (από 100 hr σε 25 hr) τόσο στις μετρούμενες παραμορφώσεις όσο και στον υπολογιζόμενο δείκτη προστασίας. Τέλος, διερευνήθηκε η δυνατότητα αντικατάστασης της προτεινόμενης από το πρότυπο διαδικασίας με άλλη απλούστερη και ταχύτερη στην εκτέλεσή της. Για το λόγο αυτό σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε κατάλληλη διάταξη, εκτελέστηκαν αντίστοιχες δοκιμές και τα αποτελέσματα συγκρίθηκαν με αυτά που προκύπτουν από δοκιμές που εκτελούνται εφαρμόζοντας το πρότυπο ΕΝ 13719. Κατά την διάρκεια εκτέλεσης δοκιμής κατά ΕΝ 13719, η συνολική συμπίεση της εργαστηριακής διάταξης στο στάδιο σταθερού φορτίου οφείλεται πιθανότατα στη συμπίεση των υπόλοιπων υλικών της εργαστηριακής διάταξης και όχι στο ίδιο το γεωύφασμα. Το γεωύφασμα αναμένεται να έχει εξαντλήσει τη συμπιεστότητά του κατά το αρχικό στάδιο της δοκιμής, δηλαδή κατά την πρώτη ώρα, όπου το φορτίο αυξάνεται με σταθερό φορτίο έως ότου φτάσει τη μέγιστη προβλεπόμενη τιμή του. Τα πειραματικά δεδομένα χρόνου–συμπίεσης δοκιμών διάρκειας 25 hr προσαρμόζονται εξαιρετικά με καμπύλες της μορφής , επιτρέποντας την προεκβολή τους για χρονικό διάστημα 100 hr. Η πρόσθετη αναμενόμενη συμπίεση της εργαστηριακής διάταξης για το διάστημα 25 hr έως 100 hr δε σχετίζεται με το μέγεθος του εξωτερικά ασκούμενου φορτίου, δηλαδή προκύπτουν περίπου ίδιες μετακινήσεις για διαφορετικά φορτία. Οι δείκτες προστασίας που υπολογίζονται με τη δυσμενή υπόθεση ότι η πρόσθετη συμπίεση οφείλεται αποκλειστικά στη συμπίεση του ελαστικού υποστρώματος, διαφέρουν από 0% έως 1.4%, με μέσο όρο 0.6%, από τους δείκτες που υπολογίζονται από δοκιμές διάρκειας 25hr. Κατά συνέπεια, τα αποτελέσματα των δοκιμών με διάρκεια 25 hr είναι αντιπροσωπευτικά των αποτελεσμάτων που θα λαμβάνονταν εάν οι δοκιμές διαρκούσαν 100 hr και δίνουν μια πολύ καλή εκτίμηση του δείκτη προστασίας των γεωυφασμάτων. Για το σύνολο των γεωυφασμάτων που ελέγχθηκαν, οι τιμές του δείκτη προστασίας παρουσιάζουν αυξητική τάση με την αύξηση των τιμών των φυσικών ή/και των μηχανικών ιδιοτήτων των γεωυφασμάτων. Η συσχέτιση του δείκτη προστασίας με φυσικές ή/και μηχανικές ιδιότητες μπορεί, ποιοτικά, να είναι από πολύ καλή έως και αδύνατη. Οι τιμές του δείκτη προστασίας που προέκυψαν από δοκιμές που εκτελέστηκαν με απλοποιημένη διάταξη και διαδικασίες (μηδενικός χρόνος διατήρησης σταθερού φορτίου, μια στρώση σφαιρών, διπλάσια ονομαστική τάση) διαφέρουν από 1% έως 24%, με μέσο όρο 10%, από τις τιμές που υπολογίζονται κατά ΕΝ 13719. Κατά συνέπεια, ενισχύεται η άποψη ότι η πρότυπη δοκιμή μπορεί να προσομοιωθεί πολύ ικανοποιητικά με χρήση απλούστερης εργαστηριακής διάταξης πετυχαίνοντας σημαντική μείωση του απαιτούμενου χρόνου για την εκτέλεσή της. / This dissertation is a laboratory investigation of the application of Standard EN 13719 which has been established in order to evaluate the protection provided to geomembranes by geotextiles against failure due to external mechanical loads. For the purposes of this investigation, a suitable device and a system for deformation measurement were designed and conducted according to the provisions of standard EN 13719. A total of 16 nonwoven polypropylene geotextiles, representing 6 manufacturers were tested in order to cover an adequate range of physical and mechanical properties (mass per unit area 186 g/m2 to 1407 g/m2, thickness 1.6mm to 10.1mm, tensile strength 11.5 kN/m to 103.4 kN/m and puncture resistance 2.1 kN to 16.4kN). The values of protection index obtained ranged between 22.6x103 kPa to 59.5 x103 kPa. During the investigation, observations were made with respect to the nonuniform distribution of the applied load at the base of the standard aggregate, as represented by deformations of the metal sheet. This strain nonuniform distribution was more pronounced for the smallest applied stress of 300 kPa. In addition, the total compression of the materials in the laboratory device was examined and the influence of reduced test duration (from 100 hr to 25 hr) was evaluated. Finally, correlations were obtained between protection index and physical and mechanical properties of geotextiles from the same manufacturer as well as for all samples tested. During the tests, the observed total compression of the materials in the laboratory device under constant stress (second stage) was most probably due to the rest of the materials and not to the geotextile itself. The geotextile is expected to have had expended its compressibility during the first stage of the test when the stress was applied incrementally over a period of one hour. The compression – time data were fitted by logarithmic curves in order to predict the compression at 100 hr. Protection index values calculated for a test duration of 100 hr varied from those measured for 25 hr by 0% to 1.4% with an average of 0.6%. Consequently, the results of testing for 25 hr were representative of those for 100hr and gave a very good estimation of the protection index . For the total of geotextiles tested, the protection index values increased as the physical and mechanical properties values increased. Correlations between protection index and mass per unit area and mechanical properties ranged from very good (Geofabrics geotextiles) to nonexistent (Synthetic Ind. geotextiles). Correlations between protection index and thickness or specific gravity were qualitatively lower than those between protection index and mass per unit area. The protection index values obtained from tests conducted with a simplified laboratory divice and simplified procedures (no time allowed for constant load, one layer of spheres, double values for applied stress) differed by 1% to 24%, with an average of 10%, from the protection index values obtained according to EN 13719. Accordingly, there are strong indications that the standard procedures can be adequately simulated using simpler laboratory device and procedures and reducing significantly the required testing time.

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.

Η παρακάτω εργασία εκπονήθηκε κατά την διάρκεια του ακαδημαϊκού έτους 2008-2009 και πρόκειται για μια πτυχιακή εργασία που αφορά τα υπόγεια τεχνικά έργα και συγκεκριμένα την σήραγγα Αιγίου. Η σήραγγα Αιγίου εντάσσεται στο τμήμα από Χ.Θ. 75 + 000 έως Χ.Θ. 90 + 000 της νέας σιδηροδρομικής γραμμής Κορίνθου – Πατρών, η οποία είναι διπλής κατεύθυνσης και αναπτύσσεται στην ευρύτερη περιοχή της πόλεως του Αιγίου. Ειδικότερα, η υπόγεια χάραξη της νέας σιδηροδρομικής γραμμής διέρχεται αρχικά την κατοικημένη περιοχή «Κουλούρα» και παρακάμπτοντας την πόλη του Αιγίου καταλήγει στην περιοχή του εργοστασίου «Κουνινιώτης». Στόχος της παρούσας εργασίας είναι να παρουσιαστούν όλα τα στάδια της μελέτης και της διάνοιξης της σήραγγας τα οποία εντάσσονται στο πλαίσιο της εργασίας του Γεωλόγου σε αυτήν, ώστε να δοθεί μια πλήρης εικόνα σχετικά με τις τεχνικογεωλογικές συνθήκες διάνοιξης της σήραγγας. / The work below was elaborated during the academicals years 2008-2009 and is about a certificated work which is related to the underground technical works and concretely the tunnel in Egio. The tunnel in Egio is enlisted from the kilometrical part 75 +000 to the kilometrical part 90 + 000 of the new railway Korinthou-Patras, which has double direction and is developed in the city of Egio. Specifically the underground incision of the new railway goes through the area “Kouloura” and avoiding the city of Egio ends in the area of “Kouniniotis factory”. The purpose of this work is to present all the stages of the study and the opening of the tunnel which are enlisted in the Geologist’s work, so as to be given a full image in relation to the engineering geological conditions of the opening of the tunnel.

Στα πλαίσια της οριστικής μελέτης της σήραγγας του Πλατάνου έγινε γεωλογική και γεωτεχνική αξιολόγηση όλων των φάσεων ερευνών που έχουν εκπονηθεί στην περιοχή ενδιαφέροντος καθώς και συμπληρωματικές επί τόπου γεωλογικές, υδρογεωλογικές, τεχνικογεωλογικές και γεωτεχνικές παρατηρήσεις. Συνολικά αξιολογήθηκαν δεκαοχτώ ερευνητικές γεωτρήσεις της παρούσας φάσης ερευνών και δεκατρείς ερευνητικές γεωτρήσεις που έχουν εκπονηθεί για άλλα έργα στην στενή περιοχή διέλευσης της σήραγγας. Τέλος αξιολογήθηκε και μια υδρογεώτρηση. Με βάση την αξιολόγηση των ανωτέρω στοιχείων, των παρατηρήσεων υπαίθρου καθώς επίσης και τα αποτελέσματα της μελέτης αεροφωτογραφιών και δορυφορικών εικόνων συντάχθηκαν οι γεωλογικές μηκοτομές και γεωλογικές διατομές του έργου. / -

Η σήραγγα εντάσσεται στο τμήμα από Χ.Θ. 75+000 έως Χ.Θ. 90+000 της νέας σιδηροδρομικής γραμμής Κορίνθου – Πατρών, η οποία είναι διπλής κατεύθυνσης και αναπτύσσεται στην ευρύτερη περιοχή της πόλεως του Αιγίου. Ειδικότερα, η υπόγεια χάραξη της νέας σιδηροδρομικής γραμμής διέρχεται αρχικά από την κατοικημένη περιοχή “Κουλούρα” και παρακάμπτοντας την πόλη του Αιγίου καταλήγει στην περιοχή του εργοστασίου “Κουνινιώτης”. Το έργο αφορά την κατασκευή της υποδομής στο υποτμήμα από Χ.Θ. 85+ 605 έως Χ.Θ. 89+119,95 με την κατασκευή της σιδηροδρομικής σήραγγας του Αιγίου, συνολικού μήκους 3514 m περίπου, των τριών στοών διαφυγής αυτής, ενός μικρού αριθμού τεχνικών έργων στις περιοχές εισόδου και εξόδου της σήραγγας και των στοών διαφυγής.Επιπλέον στην ευρύτερη περιοχή του έργου έγινε η κατασκευή τμήματος της υποδομής της ανοικτής σιδηροδρομικής γραμμής,από την αρχή της εργολαβίας μέχρι το στόμιο εισόδου της σήραγγας Αιγίου, καθώς επίσης και κατασκευή παράπλευρου οδικού δικτύου, εξυπηρέτησης της σιδηροδρομικής γραμμής και αποκατάστασης της κυκλοφορίας. Χ.Θ. ΥΠΟΓΕΙΟΥ ΜΗΚΟΣ(m) ΤΜΗΜΑΤΟΣ ΕΙΣΟΔΟΣ ΕΞΟΔΟΣ 85+840.54 89+089.95 3249.41 Πίνακας1: Χαρακτηριστικά στοιχεία της σήραγγας. Κατά την προχώρηση της σήραγγας η οποία έγινε μέσα σε μεταλπικά ιζήματα του νεογενούς, συναντήθηκαν αμμοχάλικα,αμμώδη υλικά,αργιλοϊλυώδη υλικά και μικτές συνθήκες. Οι μικτές συνθήκες κατατάσσονται σαν ιδιαίτερη ενότητα και αντιμετωπίσθηκαν λόγω των συχνών εναλλαγών, του μειωμένου πάχους και της δυσμενούς κλίσης των στρωμάτων κατά την κατεύθυνση ανατολικά – δυτικά, ως «μειωμένης μηχανικής αντοχής» υλικά.Λόγω της φύσης των υλικών ήταν απαραίτητη η χρήση δοκών προπορείας, και όλων των μέσων προσωρινής αντιστήριξης (πλαίσια, εκτοξευόμενο σκυρόδεμα, αγκύρια, πλέγμα) και στα σημεία που υπήρξε αυξημένη υδροφορία, έγινε χρήση μεμβρανών και συστηματικές αποστραγγιστικές οπές.Η εκσκαψιμότητα τους ήταν εύκολη με συνήθη μηχανικά μέσα. / The tunnel is integrated into the area from the K.P. 75+000 to the K.P. 90+000 of the new railway line Korinthos – Patra, which is bidirectional and it is growing in the wider area of the city of Aegio. In particular, the underground development of the new railway line passes firstly through the residential area " Kouloura " and bypassing the city of Aegio reaches the area of the factory named " Kouniotis ". The project concerns the construction of infrastructure in the sub – area from the K.P. 85+ 605 to the K.P. 89+119.95 with the construction of the railway tunnel of Aegio, of total approximate length 3514 KM, of its three of escape archways, of a small number of technical works in the entry and exit areas of the tunnel and the escape archways. In addition, in the wider area of the work it took place the construction of part of the infrastructure of the open railway line, from the beginning of the contract to the tunnel inlet of Aegio, as well as a construction of a side road network, serving the railway line and restoring the traffic. K.P. OF UNDERGROUND PART LENGTH OF UNDERGROUND PART (m) UNDERGROUND PART(m) ENTRY EXIT 85+840.54 89+089.95 3249.41 Table: Characteristics of the tunnel. During the progression of the tunnel, which took place in post alpine sediments of the neogene, they were met gravels, sandy materials, argil materials and mixed conditions. The mixed conditions are classified as a special module and they were regarded, because of the frequent rotations, the reduced thickness and the adverse gradient of the layers in the direction east – west, as being materials of " reduced mechanical strength ". Due to the nature of the materials it was necessary the use of head – beams 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. Their excavation was easy with ordinary mechanical means.

Η πτυχιακή εργασία αποτελείται από δύο μέρη. Το πρώτο είναι μια τεχνικογεωλογική περιγραφή της σήραγγας του Αιγίου, η οποία αποτελεί μέρος της καινούργιας σιδηροδρομικής γραμμής που ξεκινάει δυτικά του σιδηροδρομικού σταθμού του Διακοπτού και τελειώνει δυτικά της πόλης του Αιγίου, στη Δυτική Ελλάδα. Η σύραγγα έχει συνολικό μήκος 3518 μέτρα, από Χ.Θ. 85+538,67 έως Χ.Θ. 89+246,40, κατασκευάστηκε σε Νεογενείς-Τεταρτογενείς σχηματισμούς, όπως κροκαλοπαγή, ψαμμίτες και μάργες. Το δεύτερο μέρος αφορά τη σχεδίαση της τεχνικογεωλογικής μηκοτομής και οριζοντιογραφίας από τη σύνθεση των γεωλογικών αποτυπώσεων των μετώπων εκσκαφής. / This thesis has two parts, the first part is the geotechnical description of the construction of the tunnel, which is part of the new railway line that starts at the west of the old railway station of the city of Diakopto and ends at the west of the city of Aigio, in western Greece. The tunnel has a total length of 3518m; from kilometric position 85+538,57 to kilometric position 89+246,40, it was built in Neocene’s – Quaternary formations, such as conglomerate, sandstone and marl. The second part is a geotechnical general plan on the horizontal plane and an alignment of the tunnel from kilometric position 85+953,95 to kilometric position 86+936,70, from the composition of the geological mappings of the fronts of the excavations.