Μηχανική συμπεριφορά σκληρών εδαφών - μαλακών βράχων

• Main Author: Κουλούρης, Σπυρίδων
• Other Authors: Κούκης, Γεώργιος
• Language: gr
• Published: 2011
• Subjects: Μαλακός βράχος; Ημιβράχος; Πελοπόννησος; Μηχανικές παράμετροι; Βραχομηχανική; 624.151 3; Soft rock; Hard soil; Peloponnesus; Strength parameters; Rock mechanics
• Online Access: http://nemertes.lis.upatras.gr/jspui/handle/10889/4582

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.