Βραχομάζα ή μάζα πετρώματος είναι ο περιγραφικός όρος που εκφράζει το σύνολο που απαρτίζεται από τα πετρώματα και τη δομή τους. Η δομή των πετρωμάτων περιλαμβάνει φυσικές ατέλειες όπως η σχιστότητα και η ιζηματογενής στρωσιγένεια, ή μεταγενετικές ατέλειες όπως τα συστήματα διακλάσεων που προκαλούνται από τον τεκτονισμό και την δυναμική καταπόνηση ή εκτόνωση ή από τους μηχανισμούς διάβρωσης – αποσάθρωσης, ή συνδυασμός όλων των παραπάνω παραγόντων με ταυτόχρονη παρουσία ετερογένειας.
Ο τρόπος σχηματισμού του εκάστοτε πετρώματος και οι τεκτονικές – δυναμικές επιδράσεις που έχει υποστεί κατά το γεωλογικό του παρελθόν, έχουν δημιουργήσει ασυνέχειες στη μάζα του (επίπεδα στρώσεις, διακλάσεις, σχιστότητα, πτυχώσεις κλπ). Τα δομικά αυτά στοιχεία λέγονται ασυνέχειες για τον κύριο και αποκλειστικό λόγο ότι διακόπτουν την συνέχεια του πετρώματος προσδίδοντας πρακτικά τον a priori χαρακτηρισμό του ως ασυνεχούς μέσου. Οι ασυνέχειες αυτές διακόπτουν την συνέχεια του πετρώματος κατά τμήματα ή σε κυμαινόμενη έκταση και συχνότητα με καθαρά προτίμησιακες διευθύνσεις, και η διερεύνηση των γεωμετρικών και μηχανικών τους χαρακτηριστικών καθίσταται κρίσιμη στον περαιτέρω σχεδιασμό του εκάστοτε έργου.
Τα βραχώδη υλικά διαφέρουν από τα εδαφικά και τεχνητά υλικά στο ότι εμφανίζουν δομική ασυνεχότητα μακροσκοπικής κλίμακας. Οι ασυνέχειες είναι επιφάνειες μηχανικής θραύσης που δημιουργήθηκαν από τεκτονικές ή άλλες φορτίσεις των (αρχικά) άρρηκτων γεωλογικών σχηματισμών (πετρωμάτων). Οι φυσικές ασυνέχειες εμφανίζουν αναγνωρίσιμα γεωμετρικά χαρακτηριστικά στο χώρο και επαναλαμβάνονται με επιλεκτικούς προσανατολισμούς ως διακριτά συστήματα ασυνεχειών δημιουργώντας στο χώρο ένα σύμπλεγμα βραχωδών τεμαχίων. Αποτέλεσμα αυτού είναι η σημαντική διαφοροποίηση της μηχανικής συμπεριφοράς των βραχωδών υλικών ανάλογα με τον υπό φόρτιση όγκο.
- Βραχώδες υλικό ή πέτρωμα: Άρρηκτο (ή ανέπαφο) υλικό υπό την έννοια της απουσίας μακροσκοπικών δομικών ασυνεχειών, ισότροπης ή ανισότροπης συμπεριφοράς, γραμμικής ή
μη-γραμμικής ελαστικής συμπεριφοράς.
- Ασυνέχειες: Φυσικά επίπεδα διάρρηξης των βραχωδών υλικών μακροσκοπικής κλίμακας, μηδενικής εφελκυστικής αντοχής, κατά μήκος των οποίων δεν έχει λάβει χώρα προγενέστερη διατμητική μετατόπιση. Οι ασυνέχειες παρουσιάζουν χωρική διάταξη κατά συστήματα, στα οποία αντιστοιχούν ασυνέχειες επιλεκτικού προσανατολισμού
-Βραχομάζα: Μάζα βραχώδους υλικού διατεμνόμενη από πολυάριθμες δομικές ασυνέχειες, διατεταγμένες ανά συστήματα κατά μία, δύο ή περισσότερες διευθύνσεις. Στην παρούσα φυσική κατάσταση η βραχομάζα εξομοιώνεται με το ανάλογο ενός μωσαϊκού τεμαχίων άρρηκτου υλικού σε επαφή κατά μήκος των ασυνεχειών που τη διατρέχουν.
Οι περισσότερες βραχώδεις μάζες αποτελούν μη-συνεκτικά συμπλέγματα τεμαχίων βράχου σε επαφή κατά μήκος των πλευρικών επιφανειών τους. Τα τεμάχια βράχου διατηρούνται σε συναρμογή δια μέσου δυνάμεων τριβής που ενεργοποιούνται υπό τη δράση των εσωτερικών και εξωτερικών δυνάμεων (αλληλεμπλοκή τεμαχίων). Οι ασυνέχειες αποτελούν επιφάνειες μηχανικής θραύσης του αρχικά άρρηκτου βραχώδους υλικού, αποτελώντας παράλληλα τους αδύναμους «αρμούς» στο εσωτερικό της μάζας, κατά μήκος των οποίων λαμβάνουν χώρα οι κύριες μετακινήσεις εξ αιτίας επιβαλλόμενων μεταβολών των τάσεων. Επιπρόσθετα δε, παρέχουν τους «αγωγούς» κίνησης του υπόγειου νερού, καθώς και αποθήκευσης. Επομένως, επηρεάζουν την παραμορφωσιμότητα, την αντοχή και την υδραυλική αγωγιμότητα της βραχομάζας.
Σε κλίμακα άρρηκτου υλικού η μηχανική συμπεριφορά είναι ουσιαστικά ανάλογη εκείνης ενός συνεχούς, ισότροπου μέσου. Σε μεγαλύτερη κλίμακα η μηχανική συμπεριφορά επηρεάζεται ή καθορίζεται από τις διατέμνουσες ασυνέχειες (δίκτυο), οι οποίες διευκολύνουν τον αποχωρισμό των άρρηκτων τεμαχίων δια μέσου μηχανισμών ολίσθησης, εφελκυστικής αποκόλλησης ή περιστροφής.
Σπανίως συναντούμε τυχαίο προσανατολισμό των ασυνεχειών και αυτές ακολουθούν ένα συγκεκριμένο μοτίβο – δίκτυο, για τον προσδιορισμό του οποίου χρειάζεται διαφοροποίηση ως προς το επίπεδο παρατήρησης και καταγραφής. Είναι πολλές φορές πιθανό πχ. κατά μήκος μιας γεώτρησης ή ενός επιφανειακά αποκαλυπτόμενου πρανούς ή επιφάνειας, να είναι εφικτή η μέτρηση και η καταγραφή κάποιων επιφανειών λόγω του σχετικού τους προσανατολισμού με το επίπεδο παρατήρησης. Οι δομικές ασυνέχειες στη μάζα του πετρώματος αναπτύσσονται κατά δέσμες (ομάδες ή οικογένειες) προσδίδοντας με τον τρόπο αυτό ένα συγκεκριμένο σύστημα το οποίο καθορίζει την γεωμετρική – δομική του ανισοτροπία, και κατ΄επέκταση την μηχανική του ανισοτροπία. Οπότε λοιπόν η μετάβαση από τις ιδιότητες του πετρώματος στην βραχομάζα εμπεριέχει τόσο την γεωμετρική όσο και την μηχανική ανισοτροπία. Ενώ σχετικά εύκολος είναι ο προσδιορισμός της γεωμετρικής ανισοτροπίας με πρακτικό περιορισμό την εμπειρία και την επιμονή του εκάστοτε παρατηρητή, σαφώς πολύ δυσκολότερος είναι ο προσδιορισμός και η διερεύνηση και ποσοτικοποίηση της μηχανικής ανισοτροπίας.
Η γεωμετρία των ασυνεχειών της βραχομάζας σε σχέση με τις ελεύθερες επιφάνειες των επιφανειακών ή υπόγειων εκσκαφών, καθορίζουν τους δυνητικούς μηχανισμούς αστάθειας. Οι μηχανισμοί εκδηλώνονται με σχετικές μετακινήσεις των τεμαχίων της βραχομάζας, δια μέσου μηχανισμών εφελκυστικής αποκόλλησης διατμητικής ή/και περιστροφικής ολίσθησης. Εφόσον η εφελκυστική αντοχή των ασυνεχειών είναι πρακτικά μηδενική και το επικρατούν εντατικό καθεστώς είναι θλιπτικού χαρακτήρα, η κύρια συνιστώσα αντοχής είναι η διατμητική. Η διατμητική αντοχή μίας ασυνέχειας εξαρτάται από τον τύπο της, την ανεπιπεδότητα των τοιχωμάτων της, το βάθος αποσάθρωσης και την παρουσία και τύπο του υλικού πλήρωσης. Επομένως, η αντίσταση σε ολίσθηση (διάτμηση) των ασυνεχειών εξαρτάται από τους συνυπάρχοντες φυσικούς παράγοντες στην άμεση φυσική επαφή των τοιχωμάτων (διεπιφάνεια).
Η αντοχή της ασυνεχούς βραχομάζας εξαρτάται, πέρα από τη χωρική διάταξη και τη διατμητική αντοχή των ασυνεχειών σε σχέση με τις ελεύθερες επιφάνειες τις προβλεπόμενης κατασκευής, και τις μηχανικές ιδιότητες του ακέραιου υλικού (αντοχή πετρώματος), η οποία εφόσον ξεπερασθεί, δημιουργεί πρόσθετες επιφάνειες ασυνεχειών, οι οποίες θα διέπονται από τη μέγιστη διατμητική αντοχή των επιφανειών (peak – post peak - residual) λαμβάνοντας υπόψη και την αναμενόμενη μετακίνηση.
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου