Καλώς ήλθατε

Συνδεθείτε ή εγγραφείτε ως Μέλη, προκειμένου να σχολιάσετε αναρτημένα άρθρα, slides κλπ ή/και να διατυπώσετε τις δικές σας απόψεις για οποιοδήποτε θέμα τεχνικού ενδιαφέροντος.

Παρασκευή, 19 Αυγούστου 2022

Στις αρχές της δεκαετίας του 1990 σε τμήματα του αυτοκινητόδρομου Κορίνθου-Τρίπολης μήκους 6 km περίπου, παρουσιάστηκε κατά τις χειμερινές υγρές περιόδους ένας σημαντικός αριθμός μακροχρόνιων αστοχιών, σε πρανή ορυγμάτων. Την αντιμετώπιση των παραπάνω κατολισθητικών φαινομένων ανέλαβε το ΚΕΔΕ.

Στο άρθρο αυτό, το οποίο συντάχθηκε από τους Μηχανικούς του ΚΕΔΕ κ.κ. X. Γιάνναρο, Μ. Παχάκη και Ι. Χριστοδουλιά και παρουσιάσθηκε στο 2ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής Μηχανικής (Θεσσαλονίκη, Οκτώβριος 1992), αναλύεται ένα πρόβλημα που παρουσιάζεται αρκετά συχνά στα έργα οδοποιίας.

Προβλήματα μακροχρόνιας ευστάθειας μαργαϊκών πρανών στον αυτοκινητόδρομο Κορίνθου-Τρίπολης Long term stability problems of marly cutting slopes on the Korinth-Tripolis motorway X. ΓΙΑΝΝΑΡΟΣ - Μ. ΠΑΧΑΚΗΣ - I. ΧΡΙΣΤΟΔΟΥΛΙΑΣ (του ΚΕΔΕ/ΥΠΕΧΩΔΕ)ΠΕΡΙΛΗΨΗ Σε τμήματα του αυτοκινητόδρομου Κορίνθου-Τρίπολης μήκους 6 km περίπου, παρουσιάστηκε κατά τις χειμερινές υγρές περιόδους ένας σημαντικός αριθμός μακροχρονίων αστοχιών, σε πρανή ορυγμάτων. Την αντιμετώπιση των παραπάνω κατολισθητικών φαινομένων ανέλαβε το ΚΕΔΕ. Σ'αυτό το άρθρο παρουσιάζονται τα κυριώτερα συμπεράσματα που αφορούν στην μακροχρόνια συμπεριφορά των μαργαϊκών πρανών, η μέθοδος προσέγγισης του προβλήματος και τα προτεινόμενα επανορθωτικά μέτρα.ABSTRACT In several sections of the Korinth-Tripolis motorway, a considerable number of long-term failures occurred in excavated slopes during the wet periods of previous years. The investigation of the above landslides was undertaken by KEDE. In this paper the main conclusions of the investigation concerning the stability of cutting slopes are presented, in order to illustrate the method of approach and give an account of the proposed remedial measures.ΕΙΣΑΓΩΓΗ Στον αυτοκινητόδρομο Κορίνθου-Τρίπολης, στην περιοχή Σπαθοβούνι., παρουσιάστηκε ένας σημαντικός αριθμός αστοχιών στα ορύγματα της περιοχής και. σε μήκος 6 km περίπου. Η περιοχή των αστοχιών είναι μία λοφώδης ζώνη, αποτελούμενη κυρίως από Μαργαΐκούς σχηματισμούς. Ειδικότερα, το εδαφικό υλικό των πρανών συνίσταται κυρίως από πλειοκαινικές μάργες, λευκές έως υποκίτρινες, με κατά θέσεις παρεμβολές ψαμμιτών και. μαργαϊκών ασβεστόλιθων (Χάρτης ΙΓΜΕ, φύλλο Κορίνθου). Γενικά το υλικό εμφανίζεται. έντονα ρηγματωμένο λόγω τεκτονισμού. Στην πλειονότητά τους οι αστοχίες έγιναν μετά παρέλευση αρκετών μηνών από την κατασκευή του έργου, ήταν δηλαδή αστοχίες μακροχρόνιου χαρακτήρα (long-term failures). Οπως φαίνεται και από το ιστόγραμμα μηνιαίου ύψους βροχοπτώσεων (σχ.1), η περιοχή έχει σαν χαρακτηριστικό μια έντονη ξηρή περίοδο καί μία περίοδο με απότομες βροχοπτώσεις. Κατά τη διάρκεια του παραπάνω διαστήματος, οι μάργες υπέστησαν διαδοχικούς κύκλους εμποτισμού (κορεσμού) και. ξήρανσης. Τους πρώτους χειμερινούς μήνες (υγρή περίοδος) μετά την κατασκευή, παρουσιάστηκαν έντονες επιφανειακές διαβρώσεις στο υλικό των πρανών, οι οποίες τους επόμενους χειμώνες εξελίχθηκαν σε αβαθείς ολισθήσεις στις θέσεις που υπήρχε υψηλότερος υδρεμποτισμός του σώματος των πρανών. Στη συνέχεια ακολούθησαν έντονα κατολισθητικά φαινόμενα, υπό μορφή αβαθών επιμήκων ολισθήσεων και ροών (φωτ. 2).1/7 Σχήμα 1. Μέσο ύψος βροχοπτώσεων δεκαετίας 1980 - 1990 (Average rainfall of the decade 1980 - 1990)Φωτ. 2.Αβαθείς ολισθήσεις μαργαίκών πρανών (Shallow translational slides of marly cutting slopes)Την αντιμετώπιση των παραπάνω κατολισθητικών φαινομένων ανέλαβε το ΚΕΔΕ, (Τμήμα Γεωτεχνικής Μηχανικής) , το οποίο και. διεξήγαγε γεωτεχνικές έρευνες στην υπόψη περιοχή.ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΕΡΕΥΝΑ Στο πλαίσιο της παραπάνω έρευνας προτάθηκε ένα πρόγραμμα εργαστηριακών ερευνών για να διερευνηθούν τα φυσικά και, μηχανικά χαρακτηριστικά του εδάφους της περιοχής. Τα εδαφικό δείγματα ελήφθησαν από διάφορες θέσεις των πρανών που αστόχησαν (διαταραγμένα και. αδιατάρακτα δείγματα) και σε θέσεις πλησίον των επιπέδων αστοχίας. Το πρόγραμμα περιελάμβανε τις παρακάτω εργαστηριακές δοκιμές : Κοκκομέτρηση Πλαστικότητα - Ελεύθερη διόγκωση - Γραμμική συρρίκνωση - Ορυκτολογική ανάλυση--Στα αδιατάρακτα δείγματα έγιναν οι εξης δοκιμές: - Αντοχή σε ανεμπόδιστη θλίψη -Αστράγγιστες τριαξονικές δοκιμές (UU)- Mια σειρά τριαξονικών δοκιμών με προστερεοποίηση και μέτρηση πίεσης πόρων (CUPP) Μία σειρά δοκιμών άμεσης διάτμησης με στράγγιση σε μεγάλη συσκευή διάτμησης (Large shear box) - Προσδιορισμοί τάσης διόγκωσης - Δοκιμή περιστροφικής διάτμησης. -Οι κοκκομετρικές αναλύσεις έδωσαν ποσοστό χαλίκων κυμαινόμενο από 1-7% ποσοστό άμμου από 6-24% και ποσοστό διερχόμενο από το κόσκινο No-200 69-94%. Τα χαρακτηριστικά πλαστικότητας των παραπάνω υλικών φαίνονται στο σχήμα 3 από το οποίο προκύπτει ότι τα υλικά είναι κυρίως μέσης πλαστικότητας. Οπως διαπιστώθηκε από τα επιφανειακά αδιατάρακτα δείγματα, η φυσική τους υγρασία κυμαίνεται από 23-30%, είναι δηλαδή, αρκετά πιο ψηλά από το όριο πλαστικότητας.Σχήμα 3. Χαρακτηριστικά πλαστικότητας μαργαίκών υλικών (Plasticity chart for marly materials)Ο προσδιορισμός της γραμμικής συρρίκνωσης έγινε σε αντιπροσωπευτικά δείγματα και οι τιμές που προσδιορίστηκαν κυμαίνονται μεταξύ 4-10%. Σύμφωνα με τον Altmeyer (1955) μόνον οι τιμές >8% θεωρούνται κρίσιμες ως προς τη διόγκωση. Η ελεύθερη διόγκωση προσδιορίστηκε σε ορισμένα δοκίμια και οι τιμές κυμαίνονται από 10-50%. Οι τιμές που προσδιορίστηκαν, σύμφωνα με τους Holtz & Gibbs (1956), δεν θεωρούνται κρίσιμες. Σε δύο τυχαία δείγματα από τα πρανή έγινε προσδιορισμός της ορυκτολογικής σύστασης με τη βοήθεια των ακτινών X. Οι τιμές που προσδιορίστηκαν φαίνονται στον παρακάτω πίνακα Μοντ/τηςΧλωρίτηςΙλίτηςΧαλαζίαςΠλαγ/ταΑσβεστίτης32102625344619251333Oι ταχείες "τριαξονικές" δοκιμές (UU) έδωσαν τιμές αστράγγιστης διατμητικής αντοχής από Cu=2256 kPa. Oι δοκιμές σε ανεμπόδιστη θλίψη έδωσαν αντοχές από qu=66-132 kPa (μ.о.=101 kPa, σπ_1=31 kPa). Oι μικρές τιμές των αντοχών που προέκυψαν από τις παραπάνω δοκιμές, οφείλεται. στο γεγονός ότι τα δείγματα προέρχονται από τη περιοχή των αστοχιών, όπου η μάργα έχει υποστεί διόγκωση και. χημική αποσάθρωση (αποσαθρωμένη μάργα). Η "τριαξονική" δοκιμή με προστερεοποίηση και. μέτρηση πίεσης πόρων (CUPP) έδωσε παραμέτρους δυατμητικής αντοχής: c'=10 kPa, Φ'=31°.3/7 Επειδή τα προϊόντα ολίσθησης αποτελούντο από τεμάχια μάργας μεγέθους χαλικιών και κροκαλών, θεωρήθηκε σκόπιμο οι ενεργές μηχανικές παράμετροί των υλικών αυτών να εκτιμηθούν από προστερεοποιημένες δοκιμές διάτμησης με στράγγιση από την μεγάλη συσκευή διάτμησης (large shear box), διαστάσεων κιβωτίου 30x30x15cm όπου το υλικό χρησιμοποιήθηκε σχεδόν αυτούσιο, χωρίς επιπλέον θρυμματισμό. Τα αποτελέσματα της δοκιμής φαίνονται στο διάγραμμα του σχήματος 4.ΟΡΘΕΣ ΤΑΣΕΙΣ (kPa) Σχήμα 4. Παράμετροί δίατμητίκής αντοχής μάργας(Shear strength parameters of marl)Για τον προσδιορισμό της τάσης διόγκωσης της μάργας έγιναν.-δύο δοκιμές στο οιδήμετρο Terzaghi. Οι τάσεις διόγκωσης που προέκυψαν ήταν: 62 kPa και 100 kPa. Η παραμένουσα διατμητική αντοχή, όπως προέκυψε από δοκιμές περιστροφικής διάτμησης στην συσκευή Bromhead για υλικό δίερχόμενο από το κόσκινο US No 200, έδωσε τιμές: Ф'r= 21°-27,5°, για κατακόρυφες πιέσεις από 50-400 kPa. Οι αστοχίες εμφανίστηκαν στις θέσεις που υπήρχε μεγαλύτερος εμποτισμός των πρανών. Η μορφή τους ήταν αβαθης και επιμήκης, το δε βάθος της επιφάνειας θραύσης κυμαίνετο από 1.50-3.00 m. Στο σχήμα 5 φαίνεται, μία τυπική επιφάνεια ολίσθησης, η οποία αποτυπώθηκε από τοπογραφικό συνεργείο μετό από τις αστοχίες. Οι κλίσεις των πρανών στις θέσεις των αστοχιών κυμαίνονταν από 33°-38°.Σχήμα 5. Τυπική επιφάνεια ολίσθησης (Typical failure surface) Η αποφόρτιση που επήλθε λόγω της εκσκαφής για την δημιουργία των πρανών (μείωση της κατακόρυφης όσο καί της οριζόντιας ολικής τάσης), είχε ως συνέπεια την πρόκληση αρνητικής μεταβολής στην πίεση των πόρων. Δημίουργήθηκε έτσι στην μάργα μία σημαντική τάση για απορρόφηση νερού (suction). Κατά την δίαβροχή επήλθε μείωση των ενεργών τάσεων με συνέπεια την διόγκωση της μάργας καί την πτώση της διατμητικής της αντοχής. Εξ άλλου, με την αποφόρτιση επήλθε άνοιγμα των ασυνεχειών της μάργας που διευκόλυνε τόσο την διείσδυση του νερού, όσο και την χημική αποσάθρωση σε βάθος μέσα στη μάζα της. Από τα παραπόνω φαίνεται ότι η δράση του νερού αποτελεί τον βασικότερο παράγοντα στην ανάπτυξη των κατολισθητικών φαινομένων της περιοχής. Η δράση αυτή προέρχεται από τα επιφανειακά νερά των συχνών βροχοπτώσεων της υγρής περιόδου. Η δράση του νερού διευκολύνεται από τις πυκνές ασυνέχειες της μάργας, καθώς επίσης καί από την συρρίκνωση καί ρωγμάτωση η οποία προκαλείταί στη μάργα κατά την ξηρά περίοδο (σχ. 1). Τα αποτελέσματα της δράσης του νερού συνοψίζονται στα εξής: -Διόγκωση καί μείωση της αντοχής της μάργας. Αύξηση της πίεσης των πόρων καί αντίστοιχη μείωση της διατμητίκής αντοχής πάνω στις δυνητικές επιφάνειες αστοχίας. Διάβρωση των πρανών με την δημιουργία βαθειών τομών που διευκολύνουν την αποσάθρωση και διόγκωση σε μεγαλύτερο βάθος, ενώ παράλληλα προκαλείται κατά θέσεις τοπική αύξηση των κλίσεων, με αποτέλεσμα την εκκίνηση ολίσθητίκών φαινομένων στις θέσεις αυτές.ΑΝΑΛΥΣΗ ΕΥΣΤΑΘΕΙΑΣ ΠΡΑΝΩΝ Στο σχήμα 6 γίνεται μια προσπάθεια προσέγγισης του προβλήματος της αστοχίας των πρανών λόγω εμποτισμού τους από τα επιφανειακό κατεισδύοντα ύδατα. Τα πρανή αστοχούν όταν η κατείσδυση του ϋδατος υπερβαίνει ένα συγκεκριμένο βάθος z.Σχήμα 6. Μηχανισμός αστοχίας μαργαίκών πρανών (Failure mechanism of marly cutting slopes)θεωρώντας ότι η επιφάνεια ολίσθησης είναι περίπου επίπεδη (παραδοχή η οποία δεν απέχει πολύ από την πραγματικότητα, σχ. 5) η κατάσταση προσομοιάζει εκείνης του "πρανούς απείρου μήκους" (Skempton & Delory 1957) και. ο συντελεστής ασφαλείας F δίδεται από τη σχέση:όπου: z:το βάθος της επιφάνειας ολίσθησης,το οποίο στην προκειμένη περίπτωση ταυτίζεται με το βάθος της ζώνης υδρεμποτίσμού, είναι δηλαδή m = 1 και hw = zβ:η κλίση του πρανοϋς5/7 у:το φαινόμενο βάρος της μάργας (γ=20 kN/m 3)Yw:ειδικό βάρος ύδατος (γν=10 kN/m),С', Φ': παράμετροί δiατμητiκής αντοχής της μάργας.Στον Πίνακα 2 καί στο σχήμα 7 δίδεται η μεταβολή του συντελεστή ασφάλειας συναρτήσει του βάθους εμποτισμού z καί της γωνίας κλίσης του πρανούς, για τις τιμές των παραμέτρων που προέκυψαν από τις δοκιμές της μεγάλης συσκευής διάτμησης καί τις τρίαξονίκές δοκιμές CUPP. Οπως προκύπτει από το σχήμα 7 για συντελεστή ασφαλείας F = 1,00 τα βάθη της επιφάνειας ολίσθησης κυμαίνονται από 1.5 ώς 2.5 m περίπου, βάθη τα οποία συμπίπτουν κατά προσέγγιση με εκείνα των επιφανειών θραύσης που παρατηρήθηκαν στα πρανή των ορυγμάτων поυ αστόχησαν (σχ. 5). Πίνακας 2 Συντελεστές ασφαλείας F Βάθος Εμποτισμού z (m)Συντελεστές ασφαλείας F β = 33°β = 35°β = 38°1,01,52 (1,56)*1,51 (1,49)1,38 (1,37)1,51,20 (1,19)1,14 (1,14)1,05 (1,06)2,01,03 (1,01)0,98 (0,97)0,91 (0,92)3,00,86 (0,83)0,82 (0,78)0,76 (0,73)ΣΥΝΤΕΛ. ΑΣΦΑΛΕΙΑΣ(Ol τiμές σε παρένθεση είναι οι συντελ. ασφαλείας που προκύπτουν αν ληφθούν ως παράμετροi αντοχής εκείνες της δοκιμής CUPP).Σχήμα 7. Μεταβολή συντελεστή ασφαλείας συναρτήσει του βάθους υδρεμποτισμού (Factor of safety vs. depth of impregnation)ΕΠΑΝΟΡΘΩΤΙΚΑ ΜΕΤΡΑ Τα επανορθωτικά μέτρα που προτάθηκαν και εφαρμόστηκαν για τη σταθεροποίηση των πρανών των ορυγμάτων που αστόχησαν, είναι τα ακόλουθα: - Απάλυνση της κλίσης των πρανών με σύγχρονη άρση των καταπτώσεων. Σε πολλές διατομές η τελική κλίση έφτασε 2 oρ. : 1 καθ. - Κατασκευή περιμετρικών στραγγιστηρίων τάφρων επενδεδυμένων με σκυρόδεμα, στη στέψη των πρανών, για την προστασία τους από επιφανειακές ροές. - Κατασκευή τοίχων αντιστήριξης από συρματοκίβώτια, στην βάση των πρανών, με διαμόρφωση επιπέδου άρσης των υλικών μικροκαταπτώσεων στην πίσω πλευρά του τοίχου. - Φύτευση των πρανών με κατάλληλα φυτά με ισχυρό ριζικό σύστημα για προστασία από την διάβρωση.ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ Oι αστοχίες των μαργαϊκών πρανών των ορυγμάτων είναι αποτέλεσμα της συνδυασμένης επιρροής διαφόρων παραγόντων που έχουν σχέση κυρίως με τα φυσικά και μηχανικά χαρακτηριστικά της μάργας, τις ασυνέχειές της, τις μεταβολές των τάσεων που έγιναν μέσα στη μάζα της από την εκσκαφή και την δράση του νερού.ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ [1] [2] [3] [4]Altmeyer W.T. (1955), Discussion of engineering properties of expansive clays. Proc. ASCE, Vol. 81, Separ. No 658. Holtz W.G. & Gibbs H.J. (1957), "Engineering properties of expansive clays", Proc. ASCE, Trans., Vol. 121, pp 641-677. ΙΓΜΕ. Γεωλογικός χάρτης 1 : 50.000. Φϋλλο Κόρινθος. Skempton A.W. & Delory F.A. (1957), "Stability of natural slopes in London clay". Proc. IV ICSMFE, Vol. 2, pp 378-381.7/7I1
Έχει δημοσιευτεί 1 σχόλιοΜετάβαση στην αρχή του άρθρου
20 Ιουλίου 2013

Τρεις εξαίρετοι συνάδελφοι ,ο αξέχαστος φίλος Χάρης Γιάνναρος , η ψυχή του Εδαφομηχανικού Τμήματος ΕΚ1/ΚΕΔΕ, ο φίλος Τεχνικός Γεωλόγος με μεγάλη εμπειρία Γιάννης Χριστοδουλιάς και ο Μιχάλης Παχάκης, μεγάλο όνομα του χώρου της Γεωτεχνικής Μηχανικής , με "μεταγραφή" για λίγα χρόνια στο ΚΕΔΕ - όπου ήμουνα και εγώ 4,5 χρονια-, συντάξανε αρκετά άρθρα και ανακοινώσεις για τα Γεωτεχνικά Συνέδρια της ΕΕΕΕΘ και νυν ΕΕΕΕΓΜ.
Νίκος Μαρσέλλος, Πολ.Μηχ. MSc (Θεμελιωσεις, στο Birmingham, όπως και ο Χάρης)
---------------------------------------------------

Εισάγετε το όνομά σας. *
Εισάγετε το e-mail σας. *
Μήνυμα
Κάντε ένα σχόλιο για το άρθρο. Το μήνυμα σχολίου σας θα δημοσιοποιηθεί μετά από έγκριση από την αρμόδια Επιτροπή.
*

Σφάλμα

Εισάγετε το όνομά σας.

Σφάλμα

Εισάγετε το e-mail σας.

Σφάλμα

Εισάγετε μήνυμα σχολίου.

Σφάλμα

Προέκυψε ένα λάθος κατά την αποστολή του σχολίου σας, παρακαλώ δοκιμάστε ξανά αργότερα.

Μήνυμα

Το μήνυμα σχολίου απεστάλη επιτυχώς. Θα δημοσιευτεί το συντομότερο δυνατό μετά την έγκριση του από την αρμόδια Επιτροπή.