Τεχνικογεωλογική αξιολόγηση οφιολιθικών βραχομαζών για τον σχεδιασμό και την κατασκευή υπόγειων έργων

Περίληψη

Εδώ και εκατοντάδες χιλιάδες χρόνια, η φυσική περιοχή του ανθρώπου είναι η επιφάνεια της γης που αποτελεί ένα δισδιάστατο χώρο. Ωθούμενος από την ανάγκη, ο άνθρωπος προσπάθησε ανέκαθεν να ξεφύγει από αυτές τι διαστάσεις και να επεκταθεί όσο το δυνατόν περισσότερο, ψάχνοντας να χρησιμοποιήσει μία τρίτη διάσταση.
Η συνεχής εξάπλωση του αστικού τοπίου και η έλλειψη χώρου για την εγκατάσταση νέων υποδομών που έχουν ως στόχο την διευκόλυνση της καθημερινότητας, οδήγησε στην ιδέα εκμετάλλευσης του υπόγειου χώρου. Παρά την εντυπωσιακή πρόοδο που έχει σημειωθεί με την πάροδο του χρόνου, αντιμετωπίζονται δυσκολίες στον σχεδιασμό και την κατασκευή των υπόγειων έργων.
Σε αυτό το σημείο επεμβαίνει η τεχνική γεωλογία, μια επιστήμη άρρηκτα συνδεδεμένη με την κατασκευή των υπόγειων έργων, βοηθώντας στην ανάπτυξη και στην εξειδίκευση μεθόδων και τεχνικών και κατ’ επέκταση και στην κατασκευή και υλοποίηση των έργων.
Στην Ελλάδα η κατασκευή των υπόγειων έργων έχει αυξηθεί πάρα πολύ τα τελευταία χρόνια και εξαιτίας της έντονης και ποικίλης γεωλογικής και τεκτονικής της σημασίας, αποτελεί ένα χώρο μελέτης με τεράστιο ενδιαφέρον για υλοποίηση των τεχνικών έργων.
Πιο συγκεκριμένα, η περιοχή της Λέσβου αποτελεί μια περίπλοκη χωρική ενότητα, καθώς οι γεωλογικές διεργασίες με τις οποίες συνδέεται, προβλημάτισαν τους γεωλόγους ερευνητές στον προσδιορισμό της νήσου σε μία από τις γεωτεκτονικές ζώνες της Ελλάδας. Γίνεται λοιπόν αντιληπτό ότι η μελέτη κατασκευής μια υπόγειας υδραυλικής σήραγγας έχει ιδιαίτερο ενδιαφέρον, διότι θα πρέπει να ληφθούν υπόψη πάρα πολλοί παράγοντες.
Έτσι λοιπόν μέσα από αυτή τη διπλωματική θα γίνει μια προσπάθεια έτσι ώστε να αναλυθούν και να αξιολογηθούν τα τεχνικο-γεωλογικά χαρακτηριστικά που επικρατούν στην περιοχή και θα επιτευχθεί η μελέτη συμπεριφοράς της βραχόμαζας και του εδάφους χρησιμοποιώντας διάφορα εμπειρικά μοντέλα και μαθηματικές σχέσεις για μπορέσουν να προσδιοριστούν όλοι οι πιθανοί γεωλογικοί – γεωτεχνικοί κίνδυνοι που μπορούν να προκύψουν στην κατασκευή της υδραυλικής σήραγγας της Λέσβου.
Πιο συγκεκριμένα, για την σωστή τεχνικογεωλογική εκτίμηση όσον αφορά την συμπεριφορά της βραχόμαζας του οφιόλιθου πραγματοποιήθηκε μία στατιστική επεξεργασία βασιζόμενη σε γεωτρητικά δεδομένα χρησιμοποιώντας ιστογράμματα σχετικής συχνότητας (%) των παραμέτρων της μονοαξονικής θλιπτικής αντοχής (σci) και του μέτρου Ελαστικότητας (Εi). Επίσης χρησιμοποιήθηκαν διάγραμμα βάθους σε σχέση με τον δείκτη κερματισμού βραχόμαζας RQD, διάγραμμα βάθους σε συνάρτηση με την μονοαξονική θλιπτική αντοχή και διάγραμμα βάθους-μέτρου Ελαστικότητας. Ακόμη πραγματοποιήθηκε μία γεωτεχνική τομή για την καλύτερη κατανόηση των χαρακτηριστικών του εσωτερικού και συγκεκριμένα της συμπεριφοράς της βραχόμαζας. Προτάθηκαν ανάλογα των χαρακτηριστικών της βραχόμαζας και διαφορετικοί τεχνικογεωλογικοί τύποι βασιζόμενοι στο σύστημα ταξινόμησης της βραχόμαζας (GSI). Στη συνέχεια έγινε ο υπολογισμός της συνοχής c, γωνίας τριβής φ και μέτρου Παραμορφωσιμότητας Εm για κάθε τεχνικογεωλογικό τύπο βραχόμαζας μέσω του προγράμματος Rocklab 1.0. Ανάλογα των χαρακτηριστικών που προέκυψαν για κάθε ένα τύπο ξεχωριστά προτάθηκαν και οι τυπικές διατομές μέσω του συστήματος τεχνικογεωλογικής συμπεριφοράς TBC που αντιστοιχούν σε κάθε ένα από αυτούς και τέλος χρησιμοποιώντας τον πίνακα διατομών άμεσης υποστήριξης σηράγγων ανά κατηγορία συμπεριφοράς βραχόμαζας προτάθηκαν τα κατάλληλα μέτρα προσωρινής υποστήριξης.

For hundreds of thousands of years now, human’s natural area is the earth that comprises a two dimensional space. Exhorted by his need, mankind was consistently trying to diverge and evolve as much as possible by searching a new dimension to use.
The consistent sprawl of the urban landscape along with the lack of space for new infrastructures whose goal would be the facilitation of everyday life, had lead to the idea of exploitation of the underground space. Despite the enormous progress that has been made during the last years, there are difficulties that concern the design and construction of underground structures.
That is exactly the point where technical geology, a science closely related to the construction of underground spaces, steps in by helping the development and the specialization of methods and techniques and thus, having the realization of the project as a primary goal.
Greece experienced a major advance in underground structure the last few years and due to its various geological and tectonically importance it unarguably comprises a very interesting space for further studies that will concern the realization of technical works.
Αs far as the area of Lesvos is concerned, it  unarguably constitutes a very complicated, special unity, as the  geological processes to which the island  is connected has concerned  geologists and  fieldworkers who tried  to identify the geotectonic zone to which the island belongs.  Having said that, it is more than obvious that the study of the structure of an underground tunnel is extremely interesting, as there are many contributing factors that should be carefully considered.
This thesis will try to analyze and evaluate the technical as well as geological features of the area of Lesvos. The study will attempt to achieve a well-rounded study of the ground and the rock mass behavior with the use of empirical models and math equations in order to identify all the potential geological and geotechnical risks that might occur during the structure of the hydraulic tunnel of Lesvos.
More specifically, in order to have a correct geotechnical evaluation οf the behavior of the rock mass called ophiolite, a statistic processing based on drilling data and the use of histograms of relative frequency, the parameters of single-axis suppression bond as well as the elastic modulus has been made. Depth charts concerning the Rock Quality Designation (RQD), as well as depth charts subject to the single-axis suppression and the elastic modulus, have also been used. In order to have a better insight into the internal characteristics as well as the rock mass behavior, a geotechnical section has been made. According to the type and the characteristics of the rock mass, a number of geotechnical types are being proposed based on Geological Stregth Index (GSI) and subsequently by using the program Rocklab 1.0 an estimation of the cohesion c, the angle of friction as well as the deformability measure for every single type of rock mass has been made. According to the features of every single type, typical cross sections based on the Modified Tunnel Behavior Chart have been proposed. Finally, by using the chart of cross sections that aim to support tunnels directly, a number of proposals that concern temporary support measures have been made.