dialexi_3

7/23/2019 dialexi_3

http://slidepdf.com/reader/full/dialexi3 1/30

Δ. Ρόζος: ‘‘Εγχειρίδιο Τεχνικής Γεωλογίας Ι‘‘. Σελίδα 1

ΚΕΦΑΛΑΙΑ

ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ Ι

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΕΣ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ

ΣΧΟΛΗ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝ – ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΩΝ

ΤΟΜΕΑΣ ΓΕΩΛΟΓΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΥΔΡΟΓΕΩΛΟΓΙΑΣ

Διάλεξη 3η

7/23/2019 dialexi_3


ΙΙ. ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΈΣ ΜΈΘΟΔΟΙ

Στο εργαστήριο, ο συντελεστής υδροπερατότητας(υδραυλική αγωγιμότητα) προσδιορίζεται με τη βοή-

θεια των περατομέτρων στα οποία κατ τη διρκειαροής νερο! δια μέσου μικρο! μήκους εδα"ικο! δείγ-ματος γίνονται μετρήσεις της τα#!τητας ροής καιτων απωλει$ν "ορτίου%

&ια το συγκεκριμένο σκοπό #ρησιμοποιο!νται δ!οκ!ριοι τ!ποι περατομέτρων,

• του σταθερού φορτίου (Constant head) και

• του μεταβλητού φορτίου (Falling head)

υ!"#οί τύ!ο" !ερατομ$τρ%&' (α) ταθερού φορτίου #α" (β) μετα

βλητού φορτίου'

**α' ταθερού φορτίου (Constant head) !ερατ+μετρα

'α περατόμετρα αυτο! του τ!που #ρησιμοποιο!νταιγια τη μέτρηση του συντελεστή υδροπερατότηταςαμμο#λικων, #αλίκων και μμων με λίγη ή καθόλουργιλο - ιλ!%

'οποθετείται διαταραγμένο δείγμα από τα υλικαυτ στον κ!λινδρο του περατόμετρου είτε α"ο!έ#ει συμπυκνωθεί σε επιθυμητό βαθμό είτε α"ο!έ#ει επιτευ#θεί συγκεκριμένη ηρή πυκνότητα αυ-


7/23/2019 dialexi_3


το!%

'ο μέγεθος του κυλίνδρου του περατόμετρου είναιτέτοιο που ο λόγος της διαμέτρου αυτο! προς τη με-γαλ!τερη διμετρο των κόκκων του υλικο! να έ#ειτιμή τουλ#ιστον *%

Σ#ετικ με τη διαδικασία εκτέλεσης, μετρται η πο-σότητα νερο! που αναγκζεται να περσει διαμέσου του δείγματος κτω από τη δρση σταθερο!"ορτίου (δηλαδή σταθερής δια"ορς πίεσης καθ+όλη τη διρκεια της δοκιμής) σε συγκεκριμένο #ρο-νικό διστημα%

συντελεστής υδροπερατότητας του δείγματοςυπολογίζεται βση του τ!που

t hh A

QLk

ba

T )(6 −

=

όπου,

.' / συντελεστής υδροπερατότητας,

0 / η παρο#ή,

1 / η διατομή του δείγματος

2 / 'ο μισό του μήκους του δείγματος που εετζεται,

34 / η στθμη στον προσαρμοσμένο σωλήνα μέτρησης,στο νω τμήμα του δείγματος,

35 / η στθμη στον προσαρμοσμένο σωλήνα μέτρησης,στο κτω τμήμα του δείγματος,

6 / ο #ρόνος της δοκιμής%

**β' ,εταβλητού φορτίου (Falling head) !ερατ+μετρα

7ε τα περατόμετρα αυτο! του τ!που μετρται ο συντε-λεστής υδροπερατότητας εδα"$ν με μέση ή και #αμηλήυδροπερατότητα (#αμηλότερη από 8-*9:;<=9), δηλαδήιλυωδ$ν και αργιλικ$ν εδα"$ν%

Στην περίπτωση αυτή, ένα σ#ετικ μικρο! μήκους εδα-

"ικό δείγμα έ#ει τοποθετηθεί μέσα στον κ!λινδρο τουπερατόμετρου που συνδέεται με ένα βαθμονομημένο


7/23/2019 dialexi_3


σωλήνα για την παρακολο!θηση της μεταβολής τηςστθμης του νερο! αλλ και τη μέτρηση της ποσότηταςτου νερο! που διέρ#εται μέσα από το δείγμα σε συγκε-κριμένο #ρόνο%

'ο δοκίμιο που θα #ρησιμοποιηθεί μπορεί να είναι είτετμήμα αδιατρακτου εδα"ικο! δείγματος είτε συμπυ-κνωμένο δείγμα από τη δοκιμή >?@96@? και η μέτρησητης πτ$σης της στθμης του νερο!, κατ την οποίαε"αρμόζεται συγκεκριμένη διαδικασία, επαναλαμβνε-ται A-B "ορές και για τους τελικο!ς υπολογισμο!ς #ρη-σιμοποιείται η μέση τιμή του #ρόνου ολοκλήρωσης τηςδιαδικασίας%

&ια τον υπολογισμό του συντελεστή υδροπερατότητας

#ρησιμοποιείται ο τ!πος

!

"

## #$%&'* −×

=

h

h

At

aLk

T

:;<=9,όπου

.' / συντελεστής υδροπερατότητας,

1 / η διατομή του δείγματος,

2 / 'ο μήκους του δείγματος που εετζεται,α / η διατομή του σωλήνα μέτρησης,

3 / η απόσταση της αρ#ικής στθμης από το επίπεδοανα"ορς,

3* / η απόσταση της τελικής στθμης από το επίπεδοανα"ορς,

6 / ο #ρόνος της δοκιμής%

ΙΙΙ. ΥΠΑΊΘΡΙΕΣ ΔΟΚΙΜΈΣ

CCCα% Dοκιμές ι#νηθετήσεων

Στην !παιθρο, προσδιορισμός του συντελεστήυδροπερατότητας μπορεί να γίνει κατ τη διρκειαι#νηθετήσεων, όπου μετρται ο #ρόνος που μεσο-λαβεί για να κινηθεί η ουσία ι#νηθέτησης, π%#% μετα-! δ!ο γεωτρήσεων παρατήρησης%

E ουσία που #ρησιμοποιείται για την ι#νηθέτηση κι-


7/23/2019 dialexi_3


νείται μέσα στον υδρο"ορέα με τα#!τητα που ισοδυ-ναμεί με τη μέση μεταβαλλόμενη τα#!τητα F4 που δί-νεται από τη σ#έση

L

h

a

k

va =

όπου,

. / ο συντελεστής υδροπερατότητας

4 / το πορ$δες

2 / η απόσταση μετα! των γεωτρήσεων παρατή-ρησης και

3 / η μεταβολή της στθμης του υδρο"όρου ορίζο-

ντα στις δ!ο γεωτρήσεις%Gαθ$ς F4 / 2;6, όπου 6 ο #ρόνος που #ρειστηκε ηουσία ι#νηθέτησης για να μετακινηθεί από τη μια γε-$τρηση στην λλη, προκ!πτει ότι ο συντελεστής .ισο!ται με

ht

Lk

"α

=

1ν και η διαδικασία είναι ε!κολη, τα αποτελέσματαείναι μόνο προσεγγιστικ λόγω των πολλ$ν περιο-ρισμ$ν που υπεισέρ#ονται στη διαδικασία, όπως

• διαστρω μτωση του υδρο"ορέα,

• απόσταση των γεωτρήσεων παρατήρησης,

• απόλυτη γν$ση της ροής του υπόγειου νερο!

CCCβ% Dοκιμές εισπίεσης νερο!Dοκιμές που μπορο!ν να γίνουν μέσα σε γεωτρή-σεις μπορεί να αποτελο!ν ένα πολ! καλό τρόποεκτίμησης του .%

D!ο τέτοια είδη δοκιμ$ν είναι δυνατ%

• οι δοκιμές ντλησης νερο! (>H:IJKL @H6 6=<6<)

• οι δοκιμές εισπίεσης νερο! (>H:IJKL JK 6=<6<)%


7/23/2019 dialexi_3


1ν και οι δοκιμές ντλησης, όπως έ#ει λε#θεί, είναιοι πλέον κατλληλες για τη μέτρηση του συντελεστήυδροπερατότητας, εντο!τοις αυτές δεν είναι πνταδυνατές είτε λόγω αυημένου κόστους είτε λόγω των

γεωλογικ$ν και τοπογρα"ικ$ν συνθηκ$ν% Σ!μ"ω-να με αυτές, η στθμη του υπόγειου νερο! μέσα σεγε$τρηση υποβιβζεται και παρατηρείται ο βαθμόςαποκατστασης του υδρο"όρου ορίζοντα%

1ντίθετα, κατ τις δοκιμές εισπίεσης νερο! ποσότη-τα νερο! εισγεται μέσα στη γε$τρηση και μετρταιτο επιβαλλόμενο "ορτίο νερο! κτω από δεδομένηπίεση (-ο#"μ. σταθερού φορτίου/ Constant head

test )% Mναλλακτικ η στθμη του νερο! σε μια γε-$τρηση μπορεί να ανυNωθεί και να καταγρα"εί οβαθμός πτ$σης μέ#ρι τη στθμη του υδρο"όρουορίζοντα (-ο#"μ. α!οτελεί τη -ο#"μ. μεταβλητούφορτίου/ Falling head test )%

&ενικ οι δοκιμές εισπίεσης πρέπει να προτιμ$νταιγια

• την τα#!τητα εκτέλεσης

• τη δυνατότητα συ#νής επανληNης αυτ$ν κατ τηδιρκεια της διτρησης,

• την καλή αιοπιστία των αποτελεσμτων%

Oλοι οι τ!ποι υπολογισμο! του συντελεστή υδροπε-ρατότητας, εαρτο!ν την ακριβή ε"αρμογή τουςστην προPπόθεση της πλήρους ομοιογένειας του

στρ$ματος του εδ"ους που δοκιμζεται%1ναγκαία ακόμα η απομόνωση του εισπιεζόμενουτμήματος μέσα στη γε$τρηση είτε με την πλήρηε"αρμογή της προσωρινής σωλήνωσης στις περι-πτ$σεις εδα"ικ$ν σ#ηματισμ$ν είτε με την πλήρηε"αρμογή των παρεμβυσμτων στους βρα#$δειςσ#ηματισμο!ς, λλως τα αποτελέσματα θα είναιεσ"αλμένα, με όλες τις επακόλουθες συνέπειεςστην ασ"λεια του τε#νικο! έργου%

Στην πρη τα πργματα δια"ορετικ


7/23/2019 dialexi_3


η περατότητα ακόμα και σε ένα ομοιόμορ"ο σ#ηματι-σμό μεταβλλεται από το ένα σημείο στο λλο,

η παρουσία στρωσιγένειας υποδηλ$νει συνήθωςδια"ορετική περατότητα κατ την οριζόντια και την κα-τακόρυ"ο%

Qτσι συνήθως μετρται η περατότητα του πλέονυδροπερατο! ορίζοντα%

Mν το!τοις, καθ$ς δεν υπρ#ει ικανοποιητική μέθο-δος δια"οροποίησης της οριζόντιας από την κατα-κόρυ"η διαπερατότητα, οι τιμές που λαμβνονταιστην !παιθρο θεωρο!νται αντιπροσωπευτικές τουεδα"ικο! στρ$ματος σαν σ!νολο%

CCCβ% Dοκιμή RSST (δοκιμή μεταβλητο! "ορτίου)

1ποτελεί την απλο!στερη μέθοδος προσδιορισμο!του συντελεστή . για λεπτόκοκκα εδ"η, δηλαδήυλικ με #αμηλή υδροπερατότητα%

Σ!μ"ωνα με τη δοκιμή αυτή, παρο#ετε!εται νερόστη γε$τρηση και μετριέται ο #ρόνος που #ρειζεταιγια να κατέβει η νέα στθμη που δημιουργήθηκε σεμια πιο #αμηλή θέση, κτω από "υσική ροή%

1ν το "ορτίο σε σ#έση με τη στθμη του υδρο"όρουείναι σε ένα !Nος περισσότερο από *:, οι μετρή-σεις #ρόνου - στθμης γίνονται κθε "ορ που ηστθμη πέ"τει περίπου 89:%


7/23/2019 dialexi_3


υ!"#. -"0τα1η -ο#"μ.2 μεταβλητού (!ί!το&το2) φορτίου (-ο#"μ.

3aag) με τη στ0θμη του υ!+4ε"ου &ερού/ (a) #0τ% α!+ το ε"σ!"ε

5+με&ο τμ.μα τη2 4ε6τρηση2 #α" (7) !0&% α!+ αυτ+'

1ν το "ορτίο είναι σε !Nος λιγότερο από :, οι ανα-γν$σεις της πτ$σεις της στθμης θα γίνονται κθε*,U-U9:% ι μετρήσεις συνε#ίζονται μέ#ρι το "ορτίονα μη είναι περισσότερο από ;U του αρ#ικο!%

&ενικ ο συντελεστής . υπολογίζεται με βση το γε-νικό τ!πο

Ft

Ak =

, όπου

1 / η διατομή της γε$τρησης στη στθμη τουυπόγειου νερο!

V / αδιστατος παργοντας σ#ήματος σ#ετιζόμενοςμε τη γεωμετρία της δοκιμής

6 / ο #ρόνος εκτέλεσης της δοκιμής%

παργοντας V υπολογίζεται με τη βοήθεια δια-γραμμτων που σ#ετίζουν τους λόγους V;W και 2;W,


7/23/2019 dialexi_3


8ραφ"#. !αρ0σταση τη2 σ9$ση2 F:; #α" <:; 4"α το& υ!ολο4"σμ+

του F'

Xπρ#ουν δι"ορές εκ"ρσεις ου γενικο! τ!πουυπολογισμο! του συντελεστή υδροπερατότητας,όπως

"

#$+h

h

ct

Ak =

όπου

S / η διατομή της στήλης του νερο! μέσα στη γε-$τρηση (π ? * σε 9:*),

9 / συντελεστής που εαρτται από τη γεωμετρίατου δοκιμαζόμενου τμήματος,

6 / ο #ρόνος πτ$σης της στθμης του νερο! σε9:,

3 / το αρ#ικό !Nος της στθμης πνω από το επί-πεδο ανα"ορς,

3* / το τελικό !Nος της στθμης πνω από το επί-πεδο ανα"ορς%


7/23/2019 dialexi_3


'ο 9 έ#ει τις ακόλουθες τιμές ανλογα με το είδοςτης δοκιμής

• 9 / Bπ? για σ"αιρικο! σ#ήματος δοκιμαζόμενο τμήμα,ακτίνας ?,

• 9 / *,YUZ όταν δοκιμζεται η κυκλική επι"νεια τουπυθμένα της γε$τρησης, με Z την εσωτερική διμετροτης προσωρινής σωλήνωσης στο βθος της δοκιμής,

• 9 / *Z όταν η δοκιμή γίνεται στην επα"ή υδροστεγα-νο! [ υδροπερατο! σ#ηματισμο!,

• 9 / *π2;\K(*2;W) όταν το δοκιμαζόμενο τμήμα είναι

διαμέτρου W και μήκους 2 με σ#έση 2 ≥ UW,

• 9 / *π2;<JK 3- (2;W) όταν το δοκιμαζόμενο τμήμα είναιδιαμέτρου W και μήκους 2 με σ#έση UW]2]W;*%

Σαν επίπεδο ανα"ορς λαμβνεται η υδροστατικήστθμη, όταν η δοκιμή γίνεται κτω από τη στθμητου υδρο"όρου ορίζοντα%

1πό τα παραπνω και για τμήμα διαμέτρου W και

μήκους 2 (με σ#έση 2 ≥ UW), ο υπολογισμός μπορείνα γίνει βσει του τ!που

( ) ( )[ ] ( )k D L

L D D

DT

h

hi

o= × + × ×

×

$+ $+ #

' #

όπου

. / συντελεστής υδροπερατότητας σε 9:;<=9

W / εσωτερική διμετρος σωλήνα (9:)

2 / ασωλήνωτο τμήμα (9:)

^J / #ρόνος (<=9)

3@ / στθμη (9:) από το επίπεδο ανα"ορς στηναρ#ή της δοκιμής

3/ στθμη (9:) από το επίπεδο ανα"ορς στοτέλος της δοκιμής

&ια καλ αποτελέσματα στη δοκιμή απαιτείται, όπως"αίνεται από τα παραπνω η καλή γν$ση της στθ-

μης του υπεδα"ικο! νερο!, αλλ και των ορίων των


7/23/2019 dialexi_3


υδρο"όρων και των μη υδρο"όρων στρωμτων%

CCCβ*% Dοκιμή 2_V`Sab (σταθερο! "ορτίου)

Σ!μ"ωνα με αυτήν, που ανα"έρεται σε αδρόκοκκαεδ"η με αυημένη υδροπερατότητα, παρο#ετε!εταινερό, με τη βοήθεια αντλίας, στη γε$τρηση έτσι$στε να διατηρείται η στθμη σε επιθυμητό !Nοςκαι μετριέται η παρο#ή σε ορισμένο #ρονικό διστη-μα (π%#% U-*8:JK)%

&ενικ ο υπολογισμός του . εαρτται και εδ$ απότη σ#έση του εισπιεζόμενου τμήματος της γε$τρη-

σης με τη στθμη του υπόγειου νερο!%&ενικ ο συντελεστής . υπολογίζεται με βση το γε-νικό τ!πο

ch

Qk =

, όπου

0 / η παρο#ή του νερο! σε 9:A ;<=9,

9 / συντελεστής σ#ετιζόμενος με τη γεωμετρία του

δοκιμαζόμενου τμήματος, ακριβ$ς όπως ανα"έρθη-κε στη δοκιμή R44L,

3 / το !Nος της στθμης (!Nος "ορτίζουσας στή-λης) σε 9:%


7/23/2019 dialexi_3


υ!"#. -"0τα1η -ο#"μ.2 σταθερού φορτίου (-ο#"μ. <e=>an?) με τη

στ0θμη του υ!+4ε"ου &ερού/ (a) #0τ% α!+ το ε"σ!"ε5+με&ο τμ.μα

τη2 4ε6τρηση2 #α" (7) !0&% α!+ αυτ+'

7ια ε"αρμόσιμη μορ"ή του τ!που αυτο! για τη συ-νήθη περίπτωση όπου το δοκιμαζόμενο τμήμα είναι

κυλινδρικό διαμέτρου W και μήκους 2 με σ#έση 2 ≥

UW, είναι η ακόλουθη

k Q

L H L

r =× ×

×"π

$+ , όπου

. / συντελεστής υδροπερατότητας σε 9:;<=9

0 / παρο#ή (\J6;:JK)

2 / ασωλήνωτο τμήμα (9:)

c / υδροστατική στθμη (9:) από επίπεδο ανα-"ορς

? / εσωτερική ακτίνα του σωλήνα (9:)%


7/23/2019 dialexi_3


ΙΙΙγ. ΔΟΚΙΜΉ ΠΡΌΤΥΠΗΣ ΔΙΕΊΣΔΥΣΗΣ (S..Τ.!.

E δοκιμή αυτή βοηθει στον προσδιορισμό της σ#ε-τικής πυκνότητας κοκκωδ$ν εδα"$ν, της αντίστα-σης των σ#ηματισμ$ν στη διείσδυση, εν$ με τη βο-ήθεια εμπειρικ$ν συσ#ετίσεων είναι δυνατόν ναδ$σει πληρο"ορίες και για τις παραμέτρους τηςδιατμητικής τους αντο#ής%

dρησιμοποιείται ευρέως για ποιοτική ένδειη τωνεπιτόπου ιδιοτήτων των εδα"$ν και στον προσδιο-ρισμό

μεσα,

• της σ#ετικής πυκνότητας,• της αντίστασης των σ#ηματισμ$ν στη διείσδυση, και

έμμεσα

• των παραμέτρων διατμητικής αντο#ής και συμπιεστό-τητας, με τη #ρήση εμπειρικ$ν συσ#ετίσεων,

• της επιτρεπόμενης "έρουσας ικανότητας,

• των καθιζήσεων των κατασκευ$ν%

E εκτέλεση της δοκιμής γίνεται με τη βοήθεια του γε-ωτρητικο! συγκροτήματος που #ρησιμοποιείται γιαανόρυη γεωτρήσεων και πραγματοποιείται σεδι"ορα βθη μέσα σε αυτές% 1ναλυτικότερα

% eροσδιορίζεται ο αριθμός των κρο!σεων (f) γιαπρο#$ρηση του ειδικο! δειγματολήπτη ^=?g4L3J μετην πτ$ση αντίβαρου hA,U.L από !Nος Yh,*9:,κατ BU9: (σε τρία διαδο#ικ τμήματα των U9:)%

*% αριθμός των κρο!σεων για τη διείσδυση τουδειγματολήπτη στο πρ$το τμήμα των U9: απορρί-πτεται (διαταραγμένο από τη διαδικασία διτρησηςυλικό, ή υλικ που έ#ουν καταπέσει από το ασωλή-νωτο τμήμα της γε$τρησης)%

A% #αρακτηρισμός των δειγμτων γίνεται βση τηςπρο#$ρησης στα δ!ο υπόλοιπα τμήματα των U9:(σ!νολο A89:), όπως δίνεται βιβλιογρα"ικ, σ!μ-

"ωνα με σ#ετικο!ς πίνακες%


7/23/2019 dialexi_3


B% Στην περίπτωση που η δοκιμή εκτελείται κτωαπό τον υδρο"όρο ορίζοντα, οι τιμές πρέπει ναδιορθωθο!ν όσον α"ορ την επίδραση του νερο!στη στήλη εκτέλεσης της δοκιμής και η γενική διόρ-

θωση που ισ#!ει είναι

fi / U j k (f-U), για f ] U

@"α4ραμματ"#. α!ε"#+&"ση τη2 -"0τα1η2 ε#τ$λεση2 τη2 -ο#"μ.2

!ρ+τυ!η2 -"είσ-υση2'


7/23/2019 dialexi_3


eντως, όταν οι τιμές του l>^ πρόκειται να συσ#ετι-σθο!ν με τα γεωμη#ανικ #αρακτηριστικ τουεδ"ους στην περίπτωση σ#εδιασμο! θεμελίωσης,όλες οι διαδικασίες εκτέλεσης της δοκιμής, δηλαδή

της προ#$ρησης του δειγματολήπτη μέσα στο έδα-"ος, #ρειζονται λεπτομερή θε$ρηση, α"ο! η ενέρ-γεια που μεταδίδεται στο δειγματολήπτη επηρεζε-ται από

• το αντίβαρο,

• τη διαδικασία πτ$σης αυτο! (σημαντικό ρόλο παίζειεδ$ η εμπειρία του #ειριστή) κλπ%

Aαρα#τηρ"σμ+2 αμμ%-6& ε-αφ"#6& σ9ηματ"σμ6&

1ριθμός Gρο!σεων d1m1G'EmCΣ7Σ 177X και η σ#ετική

γωνία τριβής σ

8 f ≤ B Qδα"ος eολ! dαλαρό (*n-*o)

B f ≤ Qδα"ος dαλαρό (*o-A8)

f ≤ A Qδα"ος 7έσης eυκνότητας (A8-Ah)

A f ≤ U Qδα"ος eυκνό (Ah-B)

U f Qδα"ος eολ! eυκνό (B-BB)

Aαρα#τηρ"σμ+2 αρ4"λ"#6& ε-αφ"#6& σ9ηματ"σμ6&

1ριθμός

Gρο!σεων

d1m1G'EmCΣ7Σ 1m&CpX

και η σ#ετική 1f'dE σε.>4

≤

* eολ! μαλακή (q*U)

*

f ≤

B 7αλακή (*U-U8)

B

f ≤

n 7έσης συνεκτικότητας(U8-88)

n

f ≤

Στι"ρή (88-*88)


7/23/2019 dialexi_3


f ≤

A eολ! στι"ρή (*88-B88)

A

f Σκληρή (B88-n88)

eρόσ"ατες βελτι$σεις, από την εμπειρία εκτέλεσης,οδηγο!ν σε διορθ$σεις της υπαίθριας τιμής f σ#ε-τικ με την αποτελεσματική ενέργεια πρόσκρουσηςτου αντίβαρου που λαμβνεται πλέον σαν το h8rτης θεωρητικής ενέργειας που προκ!πτει από τηνελε!θερη πτ$ση αυτο!%

Συνεπ$ς τα "υσικομη#ανικ #αρακτηριστικ τουεδ"ους που προσδιορίζονται από τη δοκιμήπρότυπης διείσδυσης, πρέπει να προσαρμόζονταιστο h8r της θεωρητικής ενέργειας% eρόσ"ατες βελ-τι$σεις στα αντίβαρα οδήγησαν στη δημιουργίααντίβαρου αυτόματης πτ$σης (4H6@:46J9 34::=?)που μεταβιβζει το o8r της θεωρητικής ενέργειαςαντί του h8r% Συνεπ$ς για παρόμοιες συνθήκες η

τιμή f θα είναι #αμηλότερη όταν #ρησιμοποιείταιαντίβαρο αυτόματης πτ$σης%

eέρα από τις διορθ$σεις, έ#ει βρεθεί ότι για πα-ρόμοιες εδα"ικές συνθήκες η τιμή του f μεταβλλε-ται (αυνει) με το βθος, λόγω

• της επίδρασης του μεγαλ!τερου π#ους των υπερκει-μένων,

• τις πλέον αυημένες απ$λειες ενέργειας,

• τη μεγαλ!τερου μήκους στήλη κλπ%


7/23/2019 dialexi_3


υ!"#. -"0τα1η -ο#"μ.2 τερ50#" στο τρυ!0&" (αρ"στερ0)/ -ε"4μα

τολ.!τη2 #α" α&τίβαρο (-ε1"0)'


7/23/2019 dialexi_3


Qτσι, λαμβνοντας υπόNη όλους αυτο!ς τους σ#ο-λιασμο!ς, διαπιστ$νεται ότι η τιμή του f που με-τρται στην !παιθρο πρέπει να διορθ$νεται ανα"ο-ρικ με

• το σ!στημα απελευθέρωσης της ενέργειας του αντίβα-ρου (b=)

• το μήκος της στήλης διείσδυσης (b\)

• το είδος του δειγματολήπτη (b<)

• τη διμετρο της γε$τρησης (bZ)

• την πίεση των υπερκειμένων, σν (ba)

Qτσι, η νέα τιμή (fh8) υπολογίζεται από τον τ!ποfh8 / asJ=\Z t b= t b\ t b< t bZ t ba

E τελευταία διόρθωση (ba) δίνεται από τη σ#έση

ν σ

P C N =

,

όπου η πίεση > έ#ει τιμή 88.>4 ή uL;9:*%

E τιμή αυτή αποτελεί και τη συνήθως λαμβανόμενηυπόNη τιμή και για την πίεση σν% ι τιμές για τις λοι-πές παραμέτρους του τ!που δίνονται από σ#ετικο!ςπίνακες της βιβλιογρα"ίας%

Στους 1μμ$δεις σ#ηματισμο!ς, σημει$νονται ρευ-στοποιήσεις κτω από δυναμική "όρτιση (δηλαδή#νουν προσωριν τη διατμητική τους αντο#ή)%

ι παργοντες που συμβλλουν στην εκδήλωσητου "αινομένου αυτο! είναι

το βθος,

η επιτ#υνση του εδ"ους,

η πυκνότητα αυτο! κλπ%

vρα, η ευαισθησία ρευστοποίησης ενός αμμ$δουςσ#ηματισμο! σ#ετίζεται με τη διορθωμένη τιμή τουf από τη δοκιμή πρότυπης διείσδυσης%

Qρευνες στην Gίνα απέδειαν ότι περιο#ές όπου ητιμή f είναι μικρότερη από μια οριακή τιμή (f9?J6J94\),


7/23/2019 dialexi_3


είναι επικίνδυνες για εκδήλωση ρευστοποιήσεων%

E τιμή αυτή δίνεται από τη σ#έση

f9?J6J94\ / fiwj8,*U(x< [ A) [ 8,8U(xy - *) [ 8,8Y (rαρ-

γίλου στον αμμ$δη ορίζοντα)%ι παρμετροι x< και xy ανα"έρονται στο βθος (σεμέτρα) του αμμ$δους ορίζοντα και του υδρο"όρου ορί-ζοντα αντίστοι#α%

ι τιμές του fi δίνονται από τον πίνακα που ακολουθεί(από τη σ#έση τους με την ένταση του σεισμο!), δηλαδήμε την επίδραση του σεισμο! στις κατασκευές όπως δί-νεται σ!μ"ωνα με την τροποποιημένη κλίμακα R=?94\\J%

Qνταση σει-σμο!

'ιμή fi

z{{ h

z{{{ 8

{| h

&ενικ

1. διορθωμένες τιμές του f μικρότερες του *8 θεωρείταιότι αποκαλ!πτουν περιο#ές με αυημένο δυναμικόσεισμικής καταστρο"ής, εν$

*% περιο#ές με διορθωμένη τιμή του f μετα! *8 και A8,κατατσσονται σε αυτές που έ#ουν ενδιμεσο βαθμόκινδ!νου, και

3. περιο#ές με τιμή διορθωμένου f μεγαλ!τερη από A8θεωρο!νται σαν #$ροι όπου δεν θα υπρουν σημα-ντικές καταστρο"ές από τη σεισμική δρση, πνταανα"ερόμενοι στον παργοντα ρευστοποίηση(R9b4?63}, oon)%

Στο Σ#ήμα που ακολουθεί δίνεται βασικό διγραμμακινδ!νου ρευστοποίησης εδα"$ν από τους 'σιο ~&καζέτα oYo, που περιλαμβνεται στο προσ#έδιο

1ντισεισμικο! Gανονισμο!%


7/23/2019 dialexi_3


@"04ραμμα #"&-ύ&ου ρευστο!οίηση2 ε-αφ6&(α!+ το BBρο

σ9$-"ο D&τ"σε"σμ"#ού Eα&ο&"σμούBB/ 0σ"ο2 8#α5$τα2 GHIH/

βελτ"%μ$&ο #α" μετ0 του2 σε"σμού2 Dρμε&ία2 GHJJ/ Ko>ah LeaM

GHJN/ Oo7e GHHP'

Στα επόμενα σ#ήματα δίνονται μερικές #ρήσιμεςσ#έσεις του αριθμο! f από τη δοκιμή l%>%^%, με τηνεπιτρεπόμενη "έρουσα τση, το ε!ρος των θεμελί-ων, "ορτίου υπερκειμένων και σ#ετικής πυκνότη-τας, καθ$ς και γωνίας εσωτερικής τριβής%

9$ση ε!"τρε!+με&η2 φ$ρουσα2 τ0ση2 (MQ:RS)/ εύρου2 θεμελί%


7/23/2019 dialexi_3


ση2 (R) #α" #ρούσε%& Te>Uaghi (Q)'

9$ση υ!ερ#ε"μ$&%& (MQ:RS)/ σ9ετ"#.2 !υ#&+τητα2 (V) #α"

#ρούσε%& Te>Uaghi (Q)'

9$ση 4%&ία2 τρ"β.2 (φ ) #α" #ρούσε%& Te>Uaghi (W)'

ΙΙΙ". ΔΟΚΙΜΈΣ ΠΑΡΑΜΟΡ#$ΣΙΜΌΤΗΤΑΣ

ι κυριότερες δοκιμές μέτρησης της παραμορ"ωσι-μότητας εδα"ικ$ν σ#ηματισμ$ν είναι οι ακόλουθες

J Dοκιμή "όρτισης πλκας%

dρησιμοποιείται για τον μεσο προσδιορισμό τωνκαθιζήσεων ή και της "έρουσας ικανότητας των εδα-


7/23/2019 dialexi_3


"ικ$ν σ#ηματισμ$ν, αλλ και των μαλακ$ν βρα#ω-δ$ν σ#ηματισμ$ν, σε αρκετές περιπτ$σεις και μεπολλές παραλλαγές, ειδικότερα εκεί όπου δεν είναιε!κολη η δειγματοληNία%

E δοκιμή γίνεται συνήθως στο βθος θεμελίωσης καιη επίδρασή της θα πρέπει να "θνει μέ#ρι το βθοςδρσης της θεμελίωσης (%U •, όπου • το ε!ρος θεμε-λίωσης)%

1ρ#ικ μια μεταλλική πλκα, διαστσεων τουλ#ι-στον A88::* ε"αρμόζεται στο έδα"ος με τη βοήθειατσιμέντου ή γ!Nου κλπ%

1ν η πλκα είναι μεγλων διαστσεων θα πρέπει ναλαμβνεται μέριμνα στην κατασκευή της να μηνυπόκειται σε κμNη%

9ηματ"#. α!ε"#+&"ση τη2 -ο#"μ.2 φ+ρτ"ση2 !λ0#α2'

'ο "ορτίο επιβλλεται στην πλκα με τη βοήθεια

υδραυλικής κυNέλης και υδραυλικο! γρ!λου και μετην ε"αρμογή διαδο#ικ$ν βαρ$ν, το καθένα από ταοποία "θνει στο ;U του "ορτίου σ#εδιασμο!%

Gθε α!ηση του "ορτίου παραμένει μέ#ρις ότου ορυθμός καθίζησης μειωθεί κτω από 8,88B::;:JKκαι μετρται για διρκεια μιας τουλ#ιστον $ρας% 'αεπιμέρους βρη ε"αρμόζονται

(α) μέ#ρι την εμ"νιση διατμητικής αστο#ίας, ή

(β) μέ#ρις ότου το "ορτίο της πλκας "θσει * ή A


7/23/2019 dialexi_3


"ορές το "ορτίο σ#εδιασμο! για όλη τη θεμελίωση%

'α αποτελέσματα της "όρτισης δίνονται συνήθως μετη μορ"ή διαγραμμτων #ρόνου [ καθιζήσεων και"ορτίου [ καθιζήσεων, όπως στο Σ#ήμα%

αρα-εί4ματα #αμ!υλ6& #αθ"5.σε%& X 9ρ+&ου #α" #αθ"5.σε%& X

φορτίου'

&ια τον προσδιορισμό του μέτρου ελαστικότητας ,M, τα €lUoA8;on συστήνουν τη #ρήση της είσωσης

ρ

π )#(

.. "v Bq E

−

= όπου,

/ το "ορτίο

€ / το ε!ρος της πλκας

F / ο λόγος του >@J<<@K

ρ / η καθίζηση

JJ % eρεσσιομετρήσεις%

E δοκιμή πρεσσιομέτρησης παρέ#ει σημαντικές πληρο-"ορίες για τ@ μέτρο ελαστικότητας και την παραμορ"ωσι-μότητα, καθ$ς και τη "έρουσα ικανότητα των σ#ηματι-σμ$ν, εν$ έμμεσα δίνει στοι#εία και για τις διατμητικέςαντο#ές των υλικ$ν που εετζονται%

Dοκιμή για την επιτόπου εέταση #ο##%-6& ε-αφ6&/αλλ και μαλα#6& βρ09%&( πρεσσιόμετρα μεγαλ!τερα και


7/23/2019 dialexi_3


ισ#υρότερα)%

εοπλισμός είναι τέτοιος που ε!κολα μπορεί να λειτουρ-γήσει σε οποιοδήποτε βθος μιας γε$τρησης και να με-τρήσει τις τσεις και τις αντίστοι#ες παραμορ"$σεις%Gατ κποιο τρόπο η δοκιμή εομοι$νει την τριαονικήδοκιμή JK <J6H (με την προPπόθεση της ισοτροπίας τουυλικο!)%

'ο πρεσσιόμετρο στη γενική του μορ"ή συνίσταται απόκυλινδρική μεμβρνη παρόμοια του παρεμβίσματος που#ρησιμοποιείται στις δοκιμές 2HL=@K (δηλαδή από ελα-στικό αλλ και μεταλλικό συνήθως προστατευτικό κλυμ-μα), η οποία εισέρ#εται μέσα σε ανορυ#θείσα γε$τρηση%

E όλη διαδικασία συνίσταται στη μέτρηση των μεταβολ$ντου όγκου της μεμβρνης (παρεμβίσματος) που κατα-γρ"ονται κτω από σ#ετικές μεταβολές της πίεσης πουε"αρμόζονται σε αυτήν, από την επι"νεια του εδ"ους%

'ο πρεσσιόμετρο που αναπτ!#θηκε στις αρ#ές του oU8από τον R=K4?Z (R=K4?Z, oUY) αποτελείται από

το ελαστικό παρέμβισμα (μεμβρνη), που διογκ$νεται

σταδιακ στο επιθυμητό βθος της γε$τρησης καιμια μονδα ελέγ#ου στην επι"νεια γνωστή ως μονδαπίεσης [ όγκου%

'ο διογκο!μενο παρέμβυσμα αποτελείται από τρία μέρητα δ!ο ακραία που γεμίζουν με αέρα και το ενδιμεσο πουγεμίζει με νερό% 'α ακραία μέρη που πληρο!νται με αέραεασ"αλίζουν ότι η κεντρική κυNέλη με το νερό θα ασκή-σει ομοιόμορ"η πίεση στα τοι#$ματα της γε$τρησης% E

κυNέλη αυτή συνδέεται με τη μονδα πίεσης [ όγκου μεσωλήνα για την καταγρα"ή των αλλαγ$ν στον όγκο%

Σε ίσα #ρονικ διαστήματα η πίεση στον αέρα και στονερό αυνει με τη βοήθεια πίεσης διοειδίου του νθρα-κα στη μονδα πίεσης [ όγκου%

E δοκιμή ολοκληρ$νεται συνήθως σε δέκα τέτοια βήματα(ίσες αυήσεις της πίεσης), εν$ διορθ$σεις πρέπει να γί-νονται για

(α) την αντίσταση του παρεμβίσματος στη διόγκωση,


7/23/2019 dialexi_3


(β) τη διόγκωση των σωλήνων από νιλον, που συν-δέουν το παρέμβισμα με τη μονδα πίεσης [ όγκου και

(γ) την υδροστατική δρση (νερό στο σωλήνα και το κε-ντρικό τμήμα του παρεμβίσματος)%

Dι"ορες βελτι$σεις έ#ουν επέλθει από τότε που πρωτο-#ρησιμοποιήθηκε η δοκιμή% ι βελτι$σεις αυτές α"ο-ρο!ν

(#) στην αυτοδιτρηση, για διείσδυση σε μαλακ εδ"ημε τη μικρότερη διαταρα#ή,

(") στην ακρίβεια των μετρήσεων,

(*) στην αιολόγηση των αποτελεσμτων, και

() στη διαμόρ"ωση δια"όρων τ!πων δοκιμής, γιαμέτρηση π%#% της συμπιεστότητας κατ την οριζόντιαδιε!θυνση, κλπ%

&ενικ τα αποτελέσματα δίνονται σε διγραμμα συσ#έτι-σης της μεταβολής του όγκου με την πίεση, οπότε προσ-διορίζονται το μέτρο Mλαστικότητας και ο λόγος του>@J<<@K%


7/23/2019 dialexi_3


@"α4ραμματ"#. α!ε"#+&"ση του !ρεσσ"+μετρου 3ena>d'

%&. ΔΟΚΙΜΈΣ Α'ΤΟΉΣ

eρόκειται για επιτόπου δοκιμές που βοηθο!ν μεσα ή έμ-μεσα στον προσδιορισμό των παραμέτρων της διατμητι-κής αντο#ής εδα"ικ$ν σ#ηματισμ$ν%

J% Dοκιμή ^=?g4L3J

E δοκιμή έ#ει ήδη περιγρα"εί στο πλαίσιο των δοκιμ$ν‚υσικής κατστασης των εδα"ικ$ν σ#ηματισμ$ν% Mπι-σημαίνεται εδ$ η δυνατότητα έμμεσου προσδιορισμο!των παραμέτρων διατμητικής αντο#ής με τη βοήθεια σ#ε-τικ$ν διαγραμμτων%

JJ % Dυναμικές και στατικές πενετρομετρήσεις

ι πενετρομετρήσεις, από αυτές που γίνονται με το πενε-τρόμετρο τσέπης μέ#ρι αυτές που εκτελο!νται με τη βοή-θεια του Στατικο! λλανδικο! eενετρομέτρου (WH693 9@K=


7/23/2019 dialexi_3


I=K=6?@:=6=?), δίνουν #ρήσιμες πληρο"ορίες για τουςδομικο!ς #αρακτήρες των σ#ηματισμ$ν αλλ και τις μη-#ανικές τους ιδιότητες (παρμετροι διατμητικής αντο#ής)%

&ενικ με τις δοκιμές αυτές μετρται η αντίσταση τουεδ"ους στην προ$θηση (συνε#ή ή κρουστική) σ#ετικο!κ$νου με τριβή ή;και αι#μή, δηλαδή έμμεσα η διατμητικήαντο#ή των εδα"ικ$ν σ#ηματισμ$ν%

1ναλυτικότερα, με τη #ρήση του Στατικο! λλανδικο! eε-νετρομέτρου, η έμπηη γίνεται στατικ ή δυναμικ% 'α πε-νετρόμετρα είναι στην ουσία τυποποιημένοι πσσαλοιυπό κλίμακα στα οποία η αι#μή κινείται ανερτητα απότο υπόλοιπο μέρος που αποτελείται από ένα σωλήνα% E

διείσδυση του κ$νου γίνεται με ρυθμό %U[* 9:;<=9%

υ!"#. -"0τα1η !ε&ετρομ$τρου'

Qτσι, μπορεί να μετρηθεί #ωριστ η αντίσταση που πα-ρουσιζει η αι#μή στην έμπηη και η αντίσταση τριβήςτης κυλινδρικής επι"νειας του πενετρομέτρου% Qτσι, μετο στατικό πενετρόμετρο προσδιορίζονται

Y α&τίσταση α"9μ.2 Z [ (Og:?RS )/

Y α&τίσταση τρ"β.2 = s (Og:?RS )/ #α"

Y ολ"#. -ύ&αμη τρ"β.2 σε συ&0ρτηση με το β0θο2#0!ο"ε2 φορ$2'

&ια ομοιογενή εδ"η οι τιμές του H και του s < παραμένουνσταθερές% &ενικ, από τις τιμές των H και s < όπως και τολόγο s < ; H μπορεί να #αρακτηρισθεί με τρόπο πολ! ικα-νοποιητικό η γεωμη#ανική συμπερι"ορ ενός εδ"ους%

&ια να γίνει όμως σωστ ο #αρακτηρισμός είναι απαραί-τητο να υπρ#ει η αρ#ική εικόνα της στρωματογρα"ίας


7/23/2019 dialexi_3


της περιο#ής, με τη βοήθεια γεωτρητικο! προγρμματος%

&ια παρδειγμα, η αντίσταση αι#μής #ρησιμοποιείται γιατον προσδιορισμό των καθιζήσεων και της επιτρεπόμε-νης "έρουσας τσης αβαθ$ν θεμελίων σε συνεκτικ ή μηεδ"η% 1κόμα το μέτρο ελαστικότητας προσδιορίζεταιαπό τη σ#έση M / * Z [ %

Dυσκολίες στη δοκιμή όπως

#. τριβές μετα! των δ!ο κ!ριων μερ$ν του πενετρο-μέτρου,

". δημιουργία δακτυλιοειδο!ς μορ"ής κεν$ν πνω απότον κ$νο, κλπ,

επερνιο!νται με τη #ρήση του ηλεκτρικο! '%f%%; VHL?@κ$νου, που έ#ει καθαρ κυλινδρικό σ#ήμα και οι αναγκαί-ες μετρήσεις γίνονται ηλεκτρικ μέσα στον κ$νο%

Mπιπρόσθετα η δοκιμή συνδέεται με αυτήν του l> %̂Dι"ορες εμπειρικές συσ#ετίσεις της αντίστασηςεδ"ους (αντίσταση αι#μής) στη βση του πασσλου (H)και του αριθμο! f έ#ουν διαμορ"ωθεί, όπως αυτή κατl93y4?6:4KK του eίνακα A-8, με την H σε uL;9:*%

υσ9$τ"ση α&τίσταση2 α"9μ.2 (Z[) #α" αρ"θμού #τύ!%& W'

Αργιλώδη εδ!η H ; a / "

Κ#$$ώδη εδ!η

Ιλ%ώδη& ''#& H ; a / "

Λε()*$#$$η ''#& H ; a / + – ,

Αδρ*$#$$η ''#& H ; a / - – .

Α''#/λι$ε& $0ι

/λι$ε&

H ; a / 1 – 23

JJJ % z4K= 6=<6

Oπως και στην προηγο!μενη δοκιμή έτσι και εδ$, υπρ-

#ουν από z4K= 6=<6=? τσέπης μέ#ρι και μεγαλ!τεροι (#ει-ροκίνητοι ή και μη#ανοκίνητοι), που με περιστρο"ή πτε-


7/23/2019 dialexi_3


ρυγίων δια"όρων διαστσεων βοηθο!ν στη μέτρηση τηςαστργγιστης διατμητικής αντο#ής%

Dίνουν δηλαδή ε!κολα και απλ, στοι#εία για τη διατμητι-κή αντο#ή μέσω της δ!ναμης περιστρο"ής των πτερυγί-ων, κυρίως σε μαλακές και ευαίσθητες αργίλους όπου εί-ναι μλλον αδ!νατη η λήNη αδιατρακτου δείγματος%

Στην Mυρ$πη η μέθοδος αναπτ!#θηκε την περίοδο μετα-! oA8-oU8, με τελική διαμόρ"ωση των ορθογ$νιωνπτερυγίων σε αναλογία !Nους [ διαμέτρου * και !Nος8-U 9:%

Στα z4K= #ειρός οι διαστσεις των πτερυγίων είναι από*-B9:, εν$ οι συνήθεις διαστσεις για μαλακ εδ"η εί-ναι 89: για το !Nος και U9: για τη διμετρο%

ι μετρήσεις γίνονται είτε με την έμπηη στο έδα"ος τουτμήματος των πτερυγίων από την επι"νεια (μικρό βθοςέρευνας) είτε μέσα σε γεωτρήσεις%

Στην τελευταία περίπτωση το τμήμα με τα πτερ!για θαπρέπει να μπήγεται στο έδα"ος τουλ#ιστον Y,U9: πριναρ#ίσει η δοκιμή, προκειμένου να απο"!γει τα διαταραγ-

μένα εδα"ικ υλικ%

ο τμ.μα τ%& !τερυ4ί%& του \ane teste>'


7/23/2019 dialexi_3


Oταν βρεθεί στην κατλληλη θέση, το z4K= περιστρέ"εταιαργ (περίπου hƒ-*ƒ ;:JK) και η σ#έση μετα! ροπήςστρέNης και γωνιακής περιστρο"ής καταγρ"εται% 1"ο!σημειωθεί η διτμηση του εδ"ους μπορεί να υπολογι-στεί και η παραμένουσα αντο#ή του αναμο#λευμένου εδα-"ικο! υλικο! με τη μέτρηση της ροπής περιστρο"ής μεταπό τα#εία περιστρο"ή του z4K=%

E ροπή περιστρο"ής (') συνδέεται με την αστργγιστηδιατμητική αντο#ή του αργιλικο! εδ"ους (9H) σ!μ"ωναμε τον τ!πο

)*

#("

.. "

H

D H D

cT u += π

, όπου

W / E διμετρος (ε!ρος) των πτερυγίων,

E / 'ο !Nος των πτερυγίων

vρα αν γνωρίζουμε τη ροπή περιστρο"ής, ' (σε :a), τηW (9:)και το c (9:) τότε μπορο!με να υπολογίσουμε τηναστργγιστη διατμητική αντο#ή, 9H, (σε .a;:*)%

E είσωση στην ουσία έ#ει δ!ο τμήματα% 'ο πρ$το ανα-"έρεται στη διατμητική αντο#ή που ο"είλεται στα πλευρτου z4K=, εν$ το δε!τερο στη διατμητική αντο#ή που κι-νητοποιείται στη βση του z4K=%

JF % Mπιτόπου δοκιμή διατμητικής αντο#ής

E δοκιμή αυτή που μετρ τη διατμητική αντο#ή ασυνε-#ει$ν σε τρεις κ!κλους με δια"ορετική κατακόρυ"η τση

και αντίστοι#η πλευρική μέ#ρι αστο#ίας κθε "ορ, ανα-λ!εται στην περίπτωση των βρα#ωδ$ν σ#ηματισμ$ν,α"ο! αυτο!ς α"ορ κυρίως% Στα εδ"η τέτοια δοκιμή έ#εισημασία μόνο στους σκληρο!ς έως πολ! σκληρο!ς εδα-"ικο!ς σ#ηματισμο!ς%

Documents

dialexi_3