Ασκήσεις Τεχνικής Γεωλογίας

6η Άσκηση

Επιλογή καταλληλότητας θέσης και τύπου

φράγματος

Β.Χρηστάρας

Εργαστήριο Τεχνικής Γεωλογίας

και Υδρογεωλογίας

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ

Τίτλος άσκησης:

Επιλογή καταλληλότητας θέσης και τύπου

φράγματος.

•Θέματα στεγανότητας

•Θέματα θεμελίωσης

•Θέματα ευστάθειας πρανών σε επίπεδο

λεκάνης και θέσης φράγματος.

6η Άσκηση

Επιλογή καταλληλότητασ θέσησ και τύπου

φράγματοσ.

Σκοπός της άσκησης είναι η αξιολόγηση πιθανών θέσεων για την

θεμελίωση φράγματος. Η αξιολόγηση βασίζεται στην

στεγανότητα και στην τεχνικογεωλογική συμπεριφορά (έναντι

θεμελίωσης και ευστάθειας πρανών) κάθε θέσης, τόσο σε

επίπεδο θέσης όσο και σε επίπεδο λεκάνης απορροής.

Επιλογή καταλληλότητασ θέσησ και τύπου

φράγματοσ.

Στην πρώτη άσκηση •προσοχή δίνεται στην επιλογή θέσης φράγματος από γεωλογική

οριζοντιογραφία. Θέματα διαφυγών και καλύτερης ευστάθειας του

φράγματος. Επιλογή καταλληλότερου τύπου φράγματος.

Στην δεύτερη άσκηση •γίνεται λεπτομερέστερη γεωλογική αξιολόγηση στην επιλογή

καταλληλότερης θέσης φράγματος μεταξύ δύο θέσεων. Αυτό

επιτυγχάνεται με την κατασκευή τομών από γεωτρήσεις και τον

εντοπισμό γεωλογικής επικινδυνότητας (διαφυγές, φέρουσας

ικανότητας, ευστάθειας πρανών, ενεργότητα ρηγμάτων) και για τις 2

θέσεις. Τέλος η άσκηση σκοπεύει στην επιλογή καταλληλότερου τύπου

φράγματος και στις προτάσεις για περαιτέρω έρευνα στη επιλεχθείσα

θέση.

5

Φράγμα: είναι τεχνικό έργο που κατασκευάζεται στην

κοίτη ενός ποταμού για να ανακόψει τη ροή, με σκοπό

την αποθήκευση του νερού για μελλοντική

χρησιμοποίησή του. Η έκταση γης στην οποία

αποθηκεύεται το νερό και βρίσκεται στα ανάντη του

φράγματος, ονομάζεται ταμιευτήρας ή λεκάνη

κατάκλυσης.

Φράγμα

Φράγμα Αλιάκμονα

6

1. Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας

2. Άρδευση καλλιεργούμενων εδαφών

3. Ύδρευση πόλεων, οικισμών ή βιομηχανικών

μονάδων

4. Αντιπλημμυρική προστασία

5. Εμπλουτισμός του υπόγειου υδάτινου ορίζοντα

6. Άλλα (συνδυαστικά): Ναυσιπλοΐα, Τουριστική

αξιοποίηση, Βελτίωση του περιβάλλοντα χώρου,

Αθλητισμός, ιχθυοκαλλιέργεια

Σκοπόσ τησ κατασκευήσ ενόσ

φράγματοσ

7

Κριτήρια επιλογήσ τησ θέσησ ενόσ

φράγματοσ ΓΕΩΜΟΡΦΟΛΟΓΙΚΑ ΚΡΙΤΗΡΙΑ

Η μορφολογία μιας κοιλάδας έχει μεγάλη σημασία στην

κατασκευή φραγμάτων. Ιδανική περίπτωση κοιλάδας είναι

εκείνη που στη θέση του φράγματος στενεύει και

αμέσως ανάντη διευρύνεται .

ΓΕΩΛΟΓΙΚΑ ΚΡΙΤΗΡΙΑ

Είναι εκείνα που αν δε ληφθούν υπόψη μπορούν να

οδηγήσουν σε αστοχίες :

1) ύπαρξη των ικανών και αναγκαίων ποσοτήτων νερού

2) εξασφάλιση στεγανότητας του ταμιευτήρα

3) στεγανότητα στη ζώνη του φράγματος

4) ευστάθεια των πρανών

5) παρουσία πετρωμάτων με ικανοποιητική φέρουσα

ικανότητα και αντοχή

Xωμάτινο ή Λιθόριπτο φράγμα

Φράγμα Βαρύτητας

Τοξωτό Φράγμα

Αντηριδωτά φράγματα

ΤΥΠΟΙ ΦΡΑΓΜΑΤΩΝ

ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ ΠΟΥ ΒΑΣΙΖΟΝΤΑΙ ΣΤΗ ΓΕΩΛΟΓΙΚΗ ΓΝΩΣΗ Α. ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΗΣ ΘΕΣΗΣ ΤΟΥ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ

1. Ευστάθεια της περιοχής θεμελιώσεως

(παραμορφώσεις, αντοχές, διάβρωση)

2. Ευστάθεια των γειτονικών πρανών

(αλλαγές στην πιεζομετρία)

3. Στεγανότητα της θεμελιώσεως και των

αντερεισμάτων

4. Ευστάθεια συμπαρομαρτούντων έργων

(υπερχειλιστής, σήραγγα εκτροπής,

σήραγγες και έργα υδροληψίας κλπ.)

5. Εντοπισμός ειδικών γεωλογικών

κινδύνων (π.χ. παρουσία ενεργού

ρήγματος)

6. Σεισμική μελέτη (σεισμική απόκριση)

ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ ΠΟΥ ΒΑΣΙΖΟΝΤΑΙ ΣΤΗ ΓΕΩΛΟΓΙΚΗ ΓΝΩΣΗ Α. ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΗΣ ΘΕΣΗΣ ΤΟΥ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ

ΕΠΙΛΟΓΗ ΤΟΥ ΤΥΠΟΥ ΤΟΥ

ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ

Αναζήτηση δανειοθαλάμων

για τα υλικά κατασκευής

ΤΕΛΙΚΗ ΕΠΙΛΟΓΗ ΤΥΠΟΥ ΤΟΥ

ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ

• Απώλειες νερού (Διαφυγές)

(Σε μεγάλης περατότητας πετρώματα)

ΤΟ ΘΕΜΑ ΤΗΣ ΡΟΗΣ ΝΕΡΟΥ ΚΑΤΩ ΑΠΟ ΦΡΑΓΜΑ

• Ανάπτυξη υποπιέσεων

(και σε πετρώματα μικρής περατότητας)

• Διάβρωση πετρώματος θεμελίωσης

(αν είναι διαβρώσιμο)

Β. ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΟΥ ΤΑΜΙΕΥΤΗΡΑ

ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ ΠΟΥ ΒΑΣΙΖΟΝΤΑΙ ΣΤΗ ΓΕΩΛΟΓΙΚΗ ΓΝΩΣΗ

1. Στεγανότητα περιοχής που θα

κατακλυστεί (ή “εν πάσει

περιπτώσει” εκτίμηση των

ποσοτήτων που θα διαφεύγουν

γιατί μπορεί ενδεχομένως να

είναι μικρές)

2. Ευστάθεια κλιτύων γύρω από τον

ταμιευτήρα (κίνδυνος μεγάλων

κατολισθήσεων, σε κλίμακα

πλαγιάς

3. Κίνδυνος κατολισθήσεων από

την λειτουργία του ταμιευτήρα

(άνοδος – κάθοδος στάθμης)

4. Καθεστώς φερτών υλών

(εξαρτάται από την φύση των

πετρωμάτων – κλίσεις πρανών –

βροχοπτώσεις – φυτοκάλυψη)

ΚΥΡΙΟΙ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΕΠΙΛΟΓΗΣ ΤΥΠΟΥ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ (Müller – Salzburg, Fecker and Reik, 1979 )

ΚΡΙΤΗΡΙΑ ΕΠΙΛΟΓΗΣ ΧΩΜΑΤΙΝΟ Ή

ΛΙΘΟΡΡΙΠΤΟ ΦΡΑΓΜΑ

ΦΡΑΓΜΑ ΒΑΡΥΤΗΤΑΣ ΤΟΞΩΤΟ ΦΡΑΓΜΑ

ΤΟΠΟΓ

ΡΑΦΙΑ

Απαιτούμενος λόγος Υψος:

Εύρος

> 1:2 > 1:5

Ασυμμετρία της κοιλάδας μικρή επίδραση μικρή επίδραση σημαντική επίδραση

Κατάντη μορφολογία μικρή επίδραση σχεδόν χωρίς επίδραση αποφασιστική

Υπερχειλιστής συχνά δυσκολίες

(τοπογραφικά προβλήματα)

Συνήθως πολύ απλός απλός

ΣΥΜΠΕ

ΡΙΦΟΡΑ

ΠΕΤΡΩ

ΜΑΤΟΣ

Επίδραση δομής βράχου μικρή μικρή μεγίστης σημασίας

Μηχανικές ιδιότητες

βραχόμαζας

μικρής σημασίας με σημασία με μεγάλη σημασία

Υδραυλικές ιδιότητες

βραχόμαζας

πολύ υψηλής σημασίας.

Διάβρωση. Κίνδυνος για το

έργο

μεγάλης σημασίας στα

πρανή

ΣΕΙΣΜΟ

Σ

Επίδραση στην ασφάλεια μικρή μικρή μέση

ΔΙΑΚΙΝ

ΔΥΝΕΥΣ

Η

Συχνότητα βλαβών 6,3% 2,7% 3,6%

Σε πλημμυρά εξαιρετικά υψηλή πολύ χαμηλή χαμηλή

Ασφάλειας της δομής του

έργου

υψηλή μέση χαμηλή

Υπέδαφος μέση μέση υψηλή

Επίδραση αστάθειας

κλιτύων ταμιευτήρα στην

ασφάλεια του έργου

εξαιρετικά υψηλή πολύ χαμηλή χαμηλή

Υλικά κατασκευής Μεγάλος όγκος, σημασία οι

μικρές αποστάσεις

μεταφοράς

Μεγάλοι όγκοι, σημασία

οι μικρές αποστάσεις

μεταφοράς

Μικροί όγκοι, μικρότερης

σημασίας η μεταφορά

ΤΟΞΩΤΟ ΦΡΑΓΜΑ ΦΡΑΓΜΑ ΒΑΡΥΤΗΤΑΣ

ΧΩΜΑΤΙΝΟ ΦΡΑΓΜΑ

Αμμοχάλικα στο κέλυφος

στήριξης του φράγματος

(για την ευστάθεια του έργου)

Αργιλικός πυρήνας

για την στεγανότητα του έργου

ΤΟΞΩΤΑ ΦΡΑΓΜΑΤΑ

Βραχόμαζα πολύ καλής ποιότητας,

ομοιογενής με μικρή ρωγμάτωση

ιδιαίτερα στα αντερείσματα: Υψηλές

αντοχές, υψηλό μέτρο

παραμορφωσιμότητας

• Οικονομία σκυροδέματος σε σχέση με τα

φράγματα βαρύτητος 50-85%

• Περιπτώσεις φραγμάτων τοξωτών -

βαρύτητος

ΘΕΣΗ ΘΕΜΕΛΙΩΣΗΣ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ

ΤΟΞΩΤΑ ΦΡΑΓΜΑΤΑ

• Περιορισμοί γεωμορφολογικοί:

-ύψος φράγματος προς μήκος στέψης

>1:5

-- ασυμμετρία κοιλάδας: σημαντική

επίδραση

(προσοχή όμως μη συνδυαστεί η

θεμελίωση του φράγματος με σφήνες

βραχόμαζας που μπορούν να εκτιναχθούν

από υποπιέσεις. Βλέπε καταστροφή

Malpasset)

• Μικρή ευαισθησία σε υποπιέσεις

ΘΕΣΗ ΘΕΜΕΛΙΩΣΗΣ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ

ΔΥΝΑΜΕΙΣ ΤΟΞΩΤΟΥ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ

(τρόπος λειτουργίας τοξωτού φράγματος)

ΦΡΑΓΜΑ ΠΛΑΣΤΗΡΑ, ΥΨΟΣ 83m

ΘΕΣΗ ΘΕΜΕΛΙΩΣΗΣ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ

ΦΡΑΓΜΑΤΑ ΒΑΡΥΤΗΤΑΣ

• Ευαίσθητα σε καθιζήσεις,

διαφορικές καθιζήσεις:

• Ευαίσθητα σε υποπιέσεις:

Βραχόμαζα καλής ποιότητας,

ομοιογενής

Μεγάλη φροντίδα στη στεγανή

κουρτίνα και στην αποστράγγιση

της θεμελίωσης

• Μορφολογία κοιλάδος

σχεδόν χωρίς επίδραση στην

επιλογή

ΘΕΣΗ ΘΕΜΕΛΙΩΣΗΣ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ

ΕΥΚΑΜΠΤΑ ΦΡΑΓΜΑΤΑ

ΧΩΜΑΤΙΝΑ ή ΛΙΘΟΡΡΙΠΤΑ

• Ευαίσθητα σε εσωτερικές διαβρώσεις

• Κατάλληλα και για φτωχή βραχόμαζα ή

σε θέσεις με έντονη ετερογένεια.

• Προσεκτική επιλογή στην επιλογή του

υπερχειλιστή, στα πρανή δίπλα από το

φράγμα (περιπτώσεις υπερχειλιστού σε

σήραγγα αν τα πρανή είναι ασταθή)

• Τοπογραφία: ύψος φράγματος προς

μήκος στέψης > 1:2

ΕΥΚΑΜΠΤΑ ΦΡΑΓΜΑΤΑ

ΧΩΜΑΤΙΝΑ ή ΛΙΘΟΡΡΙΠΤΑ

Θέματα ποικιλίας και καταλληλότητας υλικών κατασκευής από το άμεσο

περιβάλλον του έργου: αδιαπέρατο υλικό για τον πυρήνα του φράγματος:

αργιλικά εδαφικά υλικά, υλικά για τα σώματα στηρίξεως του πυρήνα

(κελύφη: αμμοχάλικα ποταμού ή λιθορριπή από λατομείο) και υλικά

φίλτρων και στραγγιστηρίων (διαβαθμισμένα αμμοχάλικα)

ΘΕΣΗ ΘΕΜΕΛΙΩΣΗΣ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ

Φράγμα Ιλαρίωνα, Αλιάκμονας 2005

Αργιλικός πυρήνας

Φίλτρο -

στραγγιστήρι

Σώμα στήριξης

Φίλτρο -

στραγγιστήρι

Βραχόμαζα θεμελίωσης:

φυλλιτικοί σχιστόλιθοι

Κατασκευή Φράγματος Γαδουρά, Ρόδος 2004

Αργιλικός πυρήνας

Φίλτρο

Στραγγιστήρι

Σώμα στήριξης

Σώμα στήριξης

Φίλτρο

ΦΡΑΓΜΑ ΜΕΣΟΧΩΡΑΣ

ΛΙΘΟΡΡΙΠΤΟ ΜΕ ΑΝΑΝΤΗ ΠΛΑΚΑ ΑΠΟ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑ

ΘΕΜΕΛΙΩΔΕΣ ΚΡΙΤΗΡΙΟ: Η ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΤΗΣ

ΒΡΑΧΟΜΑΖΑΣ ΘΕΜΕΛΙΩΣΗΣ ΣΤΗΝ ΦΟΡΤΙΣΗ ΑΠΟ ΤΟ

ΦΡΑΓΜΑ ΠΟΥ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΖΕΤΑΙ ΑΠΟ ΤΟ ΜΕΤΡΟ

ΠΑΡΑΜΟΡΦΩΣΙΜΟΤΗΤΑΣ Ε

Καλή βραχόμαζα: Ε>10GPa

Ικανοποιητική βραχόμαζα: 5GPa<E<10GPa

Μέτρια βραχόμαζα: Ε<5GPa

Φτωχή βραχόμαζα: Ε<1GPa

Το διάγραμμα είναι εντελώς ενδεικτικό ως προς τις απαιτήσεις του τύπου του

φράγματος στην τιμή του μέτρου παραμορφωσιμότητας, E. Επιπλέον

υπάρχουν και άλλοι παράγοντες που ελέγχουν την επιλογή, όπως η

μορφολογία και η σεισμικότητα

Τ Β Χ

Τ: Τοξωτό φράγμα, Β: φράγμα Βαρύτητας, Χ: Χωμάτινο ή λιθόρριπτο φράγμα

ΘΕΩΡΗΤΙΚΕΣ ΤΑΣΕΙΣ ΘΕΜΕΛΙΩΣΗΣ ΓΙΑ

ΦΡΑΓΜΑ ΥΨΟΥΣ 100 ΜΕΤΡΩΝ

ΘΕΩΡΗΤΙΚΕΣ ΤΑΣΕΙΣ ΘΕΜΕΛΙΩΣΗΣ

ΓΙΑ ΦΡΑΓΜΑΤΑ ΥΨΟΥΣ 100 m

Τύπος Φράγματος Θεωρητική μέγιστη τάση

(MPα)

Χωμάτινο – λιθόρριπτο 1.8 – 2.1

Βαρύτητος 3.2 – 4.0

Αντηριδωτό 5.5 – 7.5

Τοξωτό 7.5 – 10.0

ΑΙΤΙΕΣ ΠΟΥ ΣΥΝΕΒΑΛΑΝ ΣΕ ΑΣΤΟΧΙΕΣ ΦΡΑΓΜΑΤΩΝ

• Ολίσθηση

• Υποπιέσεις

• Σεισμοί

• Μετακίνηση ή ερπυσμός σε ρήγμα

• Εσωτερική διάβρωση

• Εξασθένηση της θεμελίωσης από διαβροχή – αποσάθρωση

• Αστάθεια πρανών στα αντερείσματα

•Υπερβολική παραμόρφωση της θεμελίωσης

•Υπερβολική παραμόρφωση του φράγματος

•Διάβρωση – υποσκαφή από πλημμύρα

•Κατολισθήσεις μέσα στον ταμιευτήρα

ΑΣΤΟΧΙΕΣ

• Η πλειοψηφία σε μικρά φράγματα (σε απόλυτο μέγεθος όχι σε

ποσοστά)

• Οι περισσότερες αστοχίες κυρίως μέσα στα 10 πρώτα χρόνια από την

κατασκευή και κυρίως τον πρώτο

• Τα προβλήματα θεμελίωσης είναι οι πλέον συνήθεις αιτίες σε

φράγματα από σκυρόδεμα:

- εσωτερική διάβρωση (21%)

- ανεπαρκής αντοχή (21%)

• Στα χωμάτινα/λιθόρριπτα στρώματα οι κύριες αιτίες είναι:

- υπερπήδηση 31%

- εσωτερική διάβρωση στο στόμιο 15%

- εσωτερική διάβρωση στην θεμελίωση 12%

(Από ICOLD, 1995)

Υπερχείλιση πάνω από το φράγμα

και απόπλυση του υλικού

Διασωλήνωση και εσωτερική διάβρωση

στο σώμα του φράγματος ή το έδαφος

θεμελίωσης (ο ρόλος των φίλτρων)

Καθίζηση θεμελίωσης και εσωτερική

ρωγμάτωση στον πυρήνα

Αστάθεια στο κατάντη κέλυφος (θέμα

αντοχής των γεωυλικών. Επίσης και

ελέγχου της πίεσης του νερού των

πόρων μέσα στο κέλυφος– πάλι θέμα

φίλτρων)

Αστάθεια ανάντη κελύφους ύστερα από

γρήγορη ταπείνωση της στάθμης

Θραύση θεμελίωσης λόγω παρουσίας

ασθενών στρωμάτων

ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΤΥΠΟΙ ΑΣΤΟΧΙΩΝ ΣΕ ΧΩΜΑΤΙΝΑ ή ΛΙΘΟΡΡΙΠΤΑ ΦΡΑΓΜΑΤΑ

ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΤΥΠΟΙ ΑΣΤΟΧΙΩΝ ΣΕ ΧΩΜΑΤΙΝΑ ή ΛΙΘΟΡΡΙΠΤΑ ΦΡΑΓΜΑΤΑ

ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΤΥΠΟΙ ΑΣΤΟΧΙΩΝ ΣΕ ΧΩΜΑΤΙΝΑ ή ΛΙΘΟΡΡΙΠΤΑ ΦΡΑΓΜΑΤΑ

ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΤΥΠΟΙ ΑΣΤΟΧΙΩΝ ΣΕ ΧΩΜΑΤΙΝΑ ή ΛΙΘΟΡΡΙΠΤΑ ΦΡΑΓΜΑΤΑ

ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΤΥΠΟΙ ΑΣΤΟΧΙΩΝ ΣΕ ΧΩΜΑΤΙΝΑ ή ΛΙΘΟΡΡΙΠΤΑ ΦΡΑΓΜΑΤΑ

ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΤΥΠΟΙ ΑΣΤΟΧΙΩΝ ΣΕ ΧΩΜΑΤΙΝΑ ή ΛΙΘΟΡΡΙΠΤΑ ΦΡΑΓΜΑΤΑ

ΤΟ ΘΕΜΑ ΤΗΣ ΡΟΗΣ ΝΕΡΟΥ ΚΑΤΩ ΑΠΟ ΦΡΑΓΜΑ

• Απώλειες νερού (Διαφυγές)

(Σε μεγάλης περατότητας πετρώματα)

• Ανάπτυξη υποπιέσεων

(και σε πετρώματα μικρής περατότητας)

• Διάβρωση πετρώματος θεμελίωσης

(αν είναι διαβρώσιμο)

Στεγανότητα Φραγμάτων και Ταμιευτήρων

ΣΤΕΓΑΝΟΤΗΤΑ ΣΤΗ ΘΕΣΗ ΤΟΥ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ

Πέτρωμα θεμελίωσης αδιαπέρατο

Πέτρωμα θεμελίωση περατό

ΣΤΕΓΑΝΟΤΗΤΑ ΤΑΜΙΕΥΤΗΡΑ

Διαφυγές μέσω εδαφικών καλυμμάτων

Διαφυγές μέσω βραχώδους υποβάθρου

ΓΕΝΙΚΑ

Διαφυγές: Εκτίμηση από τον νόμο του Darcy

Q=k*A*i

Κυρίαρχος ο ρόλος της γεωλογίας

k: από το γεωυλογικό υλικό (βρίσκεται από

τυποποιημένες δοκιμές

Α: από τη γεωμετρία του γεωλογικού υλικού.

Βρίσκεται από ανάλυση τοπογραφία-γεωλογικών

χαρτών (στρωματογραφία – τεκτονική δομή)

i=ΔΗ/L : Υπόγεια υδραυλική

Στεγανότητα Φραγμάτων και Ταμιευτήρων

Περιπτώσεις όπου ελεγχόμενες διαφυγές

είναι δυνατόν να επιτρέπονται:

Όταν υπάρχει περίσσεια υδατικών αποθεμάτων

Στα ημερήσιας αναρρύθμισης φράγματα

Σε ομαλής διανομής απορροή στον υδρολογικό

κύκλο

Σε αντιπλημμυρικούς ταμιευτήρες

Θέματα “οικονομίας των διαφυγών”

φράγματος

Θέματα “οικονομίας των διαφυγών”

φράγματος

Μη ελεγχόμενες διαφυγές: Σοβαροί κίνδυνοι

για το φράγμα

I.Εσωτερική διάβρωση: Διασωληνώσεις μεταφορά

σωματιδίων του γεωλογικού υλικού προς μη

προστατευόμενες εξόδους......άρα......καθιζήσεις

τμημάτων του ταμιευτήρα ή του φράγματος.

II.Κορεσμός της βραχόμαζας και ανύψωση της

πιεζομετρικής στάθμης υπογείου νερού.....άυξηση

τάσεως πόρων......αστάθεια στα πρανή.

Θέματα στεγανότητας φράγματος

Θέματα στεγανότητας φράγματος

Κριτήρια για τη στεγανοποίηση:

•Ομοιογένεια στην περατότητα: Χρήση δικτύων ροής (k).

•Ανομοιογένεια: ασυνέχεια στην περατότητα: κριτήριο Lugeon ή άλλα.

ΣΤΕΓΑΝΟΤΗΤΑ ΘΕΣΗΣ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ

ΔΟΚΙΜΕΣ ΠΕΡΑΤΟΤΗΤΑΣ

Δοκιμή Περατότητας

• Lugeon Μετριέται η απορροφούμενη ποσότητα νερού σε

συνάρτηση με το χρόνο, στο εισπιεζόμενο τμήμα, μήκους 3m έως 5m, με διάφορες βαθμίδες πιέσεως, που εφαρμόζονται αρχικά με αύξουσα σειρά και στη συνέχεια με φθίνουσα. Συνιστάται σε βραχώδεις σχηματισμούς.

• Δομική σταθερού φορτίου – Lefranc Μετράται η παροχή του νερού σε συνάρτηση με τον χρόνο

που διοχετεύεται στη γεώτρηση ώστε η στάθμη του νερού μέσα στη σωλήνωση της επένδυσης της γεώτρησης να είναι σταθερή. Συνιστάται σε εδάφη καλής περατότητας.

• Δομική πίπτοντος φορτίου – Maag Μετριέται η πτώση της στάθμης μέσα στη σωληνωμένη

γεώτρηση (με ασωλήνωτο ένα κάτω τμήμα αυτής, το οποίο αποτελεί και το δοκιμαζόμενο τμήμα) σε συνάρτηση με το χρόνο. Συνιστάται σε εδάφη μικρής περατότητας.

ΣΤΕΓΑΝΟΤΗΤΑ ΘΕΣΗΣ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ

ΔΟΚΙΜΕΣ ΠΕΡΑΤΟΤΗΤΑΣ

Δοκιμή Περατότητας με παρέμβυσμα (Packer)

• Lugeon (Χρησιμοποιείται σχεδόν αποκλειστικά στα φράγματα αφού γίνεται σχεδόν πάντα σε βράχο)

• 1 Lugeon (U.L.) = απορρόφηση 1 lit/1min1m γεώτρησης σε 10 min δοκιμής και με 10bar πίεσης (1 Lugeon = 10-7 m/sec)

ΕΠΙΤΡΕΠΤΕΣ ΤΙΜΕΣ ΠΕΡΑΤΟΤΗΤΑΣ ΤΟΥ ΥΠΕΔΑΦΟΥΣ ΣΤΗ ΘΕΣΗ

ΘΕΜΕΛΙΩΣΗΣ ΤΟΥ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ

Το υπέδαφος θεωρείται στεγανό, όταν από τις επιτόπου δοκιμές

προκύψουν τιμές διαπερατότητας:

ΥΨΟΣ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ

(m)

ΜΟΝΑΔΕΣ LUGEON

(UL)

<30

<3

>30

<1-2

ΣΤΕΓΑΝΟΤΗΤΑ ΘΕΣΗΣ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ

Περίπτωση 1η: Πέτρωμα Θεμελίωσης

Αδιαπέρατο (γενικώς)

Σηνήθης ρωγμάτωση επιφανειακού τμήματος

(κρυσταλλικά, συμπαγή πετρώματα)

Συνήθης επιφανειακή ζώνη χαλάρωσης-

αποσάθρωσης (αποσαθρούμενα πετρώματα,

πρόσφατες ιζηματογενείς σειρές)

• Ποιό είναι το βάθος της ρωγμάτωσης (ποιό χαλαρή

και ανοικτή δομή)

• Μείωση του k με το βάθος

• Γεωμετρία της στεγανής κουρτίνας: ακολουθεί

περίπου την τοπογραφία.

Περίπτωση 2η: Πέτρωμα Θεμελίωσης Περατό a. Έντονη γενική ρωγμάτωση – χαλάρωση –

αποσάθρωση

Υπόγεια κουρτίνα:

Έρευνα της - σε βάθος – εξέλιξης και αναζήτησης της γεωμετρίας της γραμμής παραδεκτών τιμών Lugeon

ΣΤΕΓΑΝΟΤΗΤΑ ΘΕΣΗΣ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ

Περίπτωση 2η:

Πέτρωμα Θεμελίωσης

Περατό

β. Εκλεκτική έντονη

ρωγμάτωση –

προνομιακοί αγωγοί

Ρηγμάτων

Επιφανειών επωθήσεων

Εκλεκτικής

καρστικοποίησης

κροκαλοπαγών ψαμμιτών

Λάβας

ΣΤΕΓΑΝΟΤΗΤΑ ΘΕΣΗΣ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ

ΣΤΕΓΑΝΟΤΗΤΑ ΤΑΜΙΕΥΤΗΡΑ Περίπτωση 1 η: Δ ιαφυγέσ μέσω αλλουβίων, κορημάτων κα ι μοραίνων

ΣΤΕΓΑΝΟΤΗΤΑ ΤΑΜΙΕΥΤΗΡΑ Περίπτωση 2 η: Δ ιαφυγέσ μέσω του βραχώδουσ υπόβαθρου

1. Εκτίμηση Διαφυγών:

Q = A*K*(Δh/L)

2. Υποπιέσεις (αν m=0,75h):

S = (0,75h)(h)/2 = 0,37h2

ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗ ΥΠΟΠΙΕΣΕΩΝ

ΜΕ ΚΟΥΡΤΙΝΑ

ΤΣΙΜΕΝΤΕΝΕΣΕΩΝ

Q = A*K*(Δh/l)

l πολύ μεγαλύτερο του L

(l μήκος διαδρομής

παράκαμψης της

κουρτίνας)

ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗ

ΥΠΟΠΙΕΣΕΩΝ

ΜΕ ΕΡΓΑ ΑΠΟΣΤΡΑΓΓΙΣΗΣ

Q = A*K*(Δh/l)

l πολύ μεγαλύτερο του L

(l μήκος διαδρομής

παράκαμψης της

κουρτίνας)

ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗ ΥΠΟΠΙΕΣΕΩΝ

ΜΕ ΚΟΥΡΤΙΝΑ ΤΣΙΜΕΝΤΕΝΕΣΕΩΝ

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ:

ΦΡΑΓΜΑ AVENE (ΓΑΛΛΙΑ)

ΚΟΥΡΤΙΝΑ ΤΣΙΜΕΝΤΕΝΕΣΕΩΝ

ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗ ΥΠΟΠΙΕΣΕΩΝ

ΜΕ ΕΡΓΑ ΑΠΟΣΤΡΑΓΓΙΣΗΣ

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ:

ΦΡΑΓΜΑ AVENE (ΓΑΛΛΙΑ)

ΔΙΚΤΥΟ ΑΠΟΣΤΡΑΓΓΙΣΤΙΚΩΝ

ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ ΚΑΙ ΠΙΕΖΟΜΕΤΡΩΝ

ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗΣ

ΑΣΚΗΣΗ Α

Στο συνημμένο σχήμα δίνεται ο τοπογραφικός χάρτης κοιλάδας ποταμού.

•με βάση τοπογραφικά κριτήρια οι δυνατές θέσεις κατασκευής φράγματος που

σημειώνονται στο χάρτη

•υψόμετρο ανώτατης στάθμης λίμνης 740m

•η περιοχή καλύπτεται από φλύσχη που αποτελείται από εναλλαγές στρωμάτων ψαμμίτη

και αργιλικού σχιστόλιθου. Σε μια μόνο θέση αναπτύσσεται μέσα στο φλύσχη φακοειδής

ένστρωση ασβεστόλιθου.

Οι δοκιμές περατότητας σε γεωτρήσεις έδειξαν, όπως αναμένετο, ότι ο φλύσχης είναι

στεγανός. Εξαίρεση αποτελούν τα ανώτερα, προς την επιφάνεια τμήματά του όπου ο

φλύσχης είναι χαλαρός σε πάχος που μπορεί να ξεπεράσει τα 40m. Μέσα στον

ασβεστόλιθο δεν μπόρεσαν να γίνουν δοκιμές περατότητας.

Ζητούμενα:

•Να αξιολογήσετε αιτιολογημένα κατά σειρά τις 3 υποψήφιες θέσεις.

•Τι τύπος φράγματος προσφέρεται να κατασκευασθεί;

ΑΣΚΗΣΗ Α

ΑΣΚΗΣΗ Β

• Φράγμα ύψους 50m.

• Σε πρώτη φάση έγινε γεωλογική αναγνώριση των δύο θέσεων για την επιλογή της

καλύτερης από αυτές για παραπέρα ολοκληρωμένη μελέτη.

• 5 γεωτρήσεις για κάθε θέση, όπως φαίνεται στα σχήματα.

Τα αποτελέσματα της αναγνώρισης είναι τα εξής:

• η επιφάνεια του εδάφους σκεπάζεται από κορήματα και βλάστηση με θάμνους (το

μητρικό πέτρωμα φαίνεται σε ορισμένες μόνο θέσεις).

• σημειώνονται και οι κλίσεις των στρωμάτων που μετρήθηκαν. Οι τιμές των κλίσεων

αναφέρονται στη διεύθυνση της τομής.

• τα αποτελέσματα της δειγματοληψίας από τις γεωτρήσεις μαζί με τα βάθη τους

δίνονται στον πίνακα.

• ο φλύσχης αποτελείται από αργιλικούς σχιστόλιθους, ιλυόλιθους και ψαμμίτες, με

επικράτηση πάντως του αργιλικού σχιστόλιθου.

• ο ασβεστόλιθος είναι λεπτοπλακώδης και η παλαιοντολογική εξέταση σε δείγματά του

έδειξε ηλικία παλαιότερη του φλύσχη.

• τα κορήματα φαίνεται ότι έχουν παντού πάχος σε τάξη μεγέθους

• δοκιμές περατότητας τύπου Lugeon έγιναν μόνο στις γεωτρήσεις Γ1 και Γ1’. Ο

φλύσχης σε όλο το μήκος του έδειξε ότι έχει μικρή περατότητα (<1 Lugeon), εκτός από

τα ανώτερα 3-4m, λόγω επιφανειακής χαλαρότητας.

Στοιχεία Γεωτρήσεων για τις δύο θέσεις

ΑΣΚΗΣΗ Β

1. Ποια κατά τη γνώμη σας θέση είναι η καλύτερη από γεωλογικής πλευράς;

Αιτιολογείστε την επιλογή σας όπως και τον αποκλεισμό της άλλης θέσης. Η

αιτιολόγηση και η συγκριτική σκέψη να είναι πλήρης. Εννοείται ότι θα

κατασκευαστούν οι γεωλογικές τομές όλου του υπεδάφους κάθε θέσης.

2. Για τη θέση που διαλέξατε τι νομίζετε ότι πρέπει παραπέρα να εξεταστεί στην πιο

λεπτομερή μελέτη που θα ακολουθήσει; Τα τυχόν προβλήματα πώς πρέπει να

αντιμετωπιστούν;

3. Ποιος φαίνεται να είναι ο τύπος του φράγματος που προσαρμόζεται καλύτερα στη

περίπτωση που επιλέξατε και γιατί;

Βιβλιογραφία Άσκησης

1. Lessons from Dam Incidents, International Commission on Large Dams, Paris, 1974

2. Leonards, G.A. (Editor) Dam failures. Engineering Geology, Vol 24, 1-4

3. Leonards, G.A., 1982, 1984 Investigation of Failures, 16th Terzagui Lecture. Proc.

ASCE, GT2, February 1982 ( and corresponding discussions in Vol. 110, No.1, Jan

1984, pp. 95-96 and 105-107).

4. Serafim, J.L., 1977. Lessons from experience and research on the safety of dams, 2nd

Int. ICOSSAR, Munich, 1977.

5. Serafim, J.L., 1981b. Safety of dams judged from failures. Water Power Dam Constr.

6. Wittke, W. Erichsen, C. and Kleinschnittger, M., 1985. Influence of seepage and uplift

forces on stresses in the rock foundation of arch dams. Proc. 5th Int. Conf. Numerical

Methods in Geomechanics, Vol. 4, Nagoya.

7. Ελληνική Επιτροπή Τεχνικής Γεωλογίας « Γεωλογία και Φράγματα , εμπειρίες από

τον ελληνικό χώρο ».Επιμέλεια Παύλος Γ. Μαρίνος, καθηγητής Ε.Μ.Π. Αθήνα 1994.

8. Δ. Λιάκουρης, 1995. Η γεωλογία και τα φράγματα της ΔΕΗ.

9. Μαρίνος Π. Τσιαμπάος Γ. Μαρίνος Β. (2009) Σημειώσεις εκπαιδευτικής εκδρομής

Πολιτικών Μηχανικών , ΕΜΠ. Έκδοση Γεωτεχνικού Τομέα Σχολής Πλοιτικών

Μηχανικών ΕΜΠ

10. Μαρίνος Π. Τσιαμπάος Γ. (2009) Παρουσιάσεις «Τεχνικής Γεωλογίας» τμήματος

Πολιτικών Μηχανικών , ΕΜΠ. Έκδοση Γεωτεχνικού Τομέα Σχολής Πολιτικών

Μηχανικών ΕΜΠ.