Αντικείμενο της Μηχανικής Πετρωμάτων, ή αλλιώς Βραχομηχανικής, είναι η μελέτη της συμπεριφοράς των πετρωμάτων κάτω από διάφορες εντατικές καταστάσεις. Στο πλαίσιο της γεωτεχνικής μηχανικής, η βραχομηχανική προσφέρει το γνωσιακό υπόβαθρο για τον σχεδιασμό μεταλλευτικών και τεχνικών έργων σε πετρώματα. Το πρώτο μέρος του μαθήματος αφορά στην ανάλυση της εντατικής κατάστασης και της παραμόρφωσης του πετρώματος, στις εργαστηριακές μεθόδους προσδιορισμού φυσικών και μηχανικών ιδιοτήτων του άρρηκτου πετρώματος και των ασυνεχειών, στα κριτήρια αστοχίας του πετρώματος, και στον χαρακτηρισμό και στη μηχανική συμπεριφορά της βραχομάζας. Το δεύτερο μέρος επικεντρώνεται στην ανάλυση ευστάθειας βραχωδών πρανών, καθώς στις βασικές αρχές ανάλυσης ευστάθειας υπόγειων εκσκαφών. Οι ασκήσεις πράξης, η εξοικείωση με το εργαστήριο και η χρήση εξειδικευμένων γεωτεχνικών λογισμικών αποτελούν εγγενές μέρος του μαθήματος.
Περιγραφή
- Εισαγωγή. Ορισμοί. Το πέτρωμα ως συνεχές και ασυνεχές μέσο. Βραχομάζα. Βραχομηχανική και γεωτεχνική μηχανική. Εφαρμογές σε τεχνικά και μεταλλευτικά έργα.
- Βασικές έννοιες μηχανικής. Εντατική κατάσταση πετρώματος. Φυσικό εντατικό πεδίο. Παραμόρφωση πετρώματος. Καταστατικές σχέσεις τάσης-τροπής.
- Φυσικές ιδιότητες πετρώματος – εργαστηριακός προσδιορισμός.
- Μονοαξονική θλίψη άρρηκτου πετρώματος: Δοκιμή μονοαξονικής θλίψης. Έμμεση εκτίμηση αντοχής σε μονοαξονική θλίψη (δοκιμή σημειακής φόρτισης, δοκιμή σκληρότητας αναπήδησης με σφύρα Schmidt, άλλες έμμεσες δοκιμές). Ταξινόμηση με βάση την αντοχή και το μέτρο ελαστικότητας.
- Αντοχή σε τριαξονική θλίψη: Συμβατική δοκιμή τριαξονικής θλίψης. Δοκιμή πραγματικής τριαξονικής θλίψης. Συμπεριφορά σε τριαξονική θλίψη. Κριτήρια αστοχίας.
- Αντοχή πετρώματος σε εφελκυσμό. Άμεσες και έμμεσες δοκιμές.
- Δυναμική συμπεριφορά πετρώματος.
- Διατμητική αντοχή ασυνεχειών του πετρώματος: Αντίσταση τριβής, τραχύτητα, επίδραση εμμονής. Εργαστηριακή και επιτόπου δοκιμή διάτμησης. Εμπειρικά κριτήρια διατμητικής αντοχής ασυνεχειών. Διατμητική αντοχή πληρωμένων ασυνεχειών. Διατμητική αντοχή επιπέδου με μη εμμένουσες ασυνέχειες.
- Μηχανική συμπεριφορά βραχομάζας: Δομή. Ασυνέχειες. Γεωτεχνικές ταξινομήσεις – εμπειρικός προσδιορισμός μηχανικών ιδιοτήτων βραχομάζας. Κριτήρια αστοχίας. Επί τόπου δοκιμές.
- Ανάλυση ευστάθειας βραχωδών πρανών: Μηχανισμοί αστοχίας. Ολίσθηση σε επίπεδη επιφάνεια: υπολογισμός συντελεστή ασφαλείας (Σ.Α.), επίδραση υπόγειου νερού, επίδραση τραχύτητας ασυνεχειών. Εφελκυστικές ρωγμές. Επίδραση σεισμικών δράσεων. Σταθεροποίηση – ενίσχυση ευστάθειας έναντι επίπεδης ολίσθησης. Σφηνοειδής ολίσθηση: κινηματικές συνθήκες, υπολογισμός Σ.Α.. Ολίσθηση σε καμπύλη επιφάνεια: διαγράμματα Hoek – Bray, αναλυτικός προσδιορισμός Σ.Α.– μέθοδοι λωρίδων (Fellenius, Bishop, Janbu). Έλεγχος ευστάθειας βραχωδών πρανών κατά Ευρωκώδικα 7. Ανατροπή παρακατακόρυφων δομών.
- Βασικές αρχές ανάλυσης ευστάθειας υπόγειων εκσκαφών.
Σύνδεσμος στο Helios: https://helios.ntua.gr/course/view.php?id=2032
