Τεχνικογεωλογική και γεωτεχνική αξιολόγηση διάνοιξης σήραγγας εντός καρστικών σχηματισμών. Το παράδειγμα οδικής σήραγγας στην περιοχή Μπράλου

Αρμάου, Ανέζα; Armaou, Aneza

dc.contributor.author	Αρμάου, Ανέζα	el
dc.contributor.author	Armaou, Aneza	en
dc.date.accessioned	2025-10-30T11:02:37Z
dc.date.available	2025-10-30T11:02:37Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/62803
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.30499
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Σχεδιασμός και Κατασκευή Υπόγειων Έργων”	el
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Σήραγγες	el
dc.subject	Tunnels	en
dc.subject	Ασβεστόλιθος	el
dc.subject	Καρστικοί σχηματισμοί	el
dc.subject	Engineering geological evaluation	en
dc.subject	Τεχνικογεωλογική αξιολόγηση	el
dc.subject	Limestone	en
dc.subject	Karstic formations	en
dc.subject	Προσομοιώσεις	el
dc.subject	Simulations	en
dc.title	Τεχνικογεωλογική και γεωτεχνική αξιολόγηση διάνοιξης σήραγγας εντός καρστικών σχηματισμών. Το παράδειγμα οδικής σήραγγας στην περιοχή Μπράλου	el
dc.title	Engineering Geological and Geotechnical Evaluation of Tunnel Excavation in Karstic Formations. The Example of a Road Tunnel in the Bralos Area	en
heal.type	masterThesis
heal.classification	Σήραγγες	el
heal.classification	Tunnels	en
heal.classification	Γεωτεχνική μηχανική	el
heal.classification	Geotechnical engineering	en
heal.classification	Υπόγεια έργα	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2025-03-12
heal.abstract	Η παρούσα διπλωματική εργασία εκπονήθηκε στο τελευταίο εξάμηνο φοίτησης στα πλαίσια του Διατμηματικού Προγράμματος Μεταπτυχιακών Σπουδών «Σχεδιασμός και Κατασκευή Υπογείων Έργων» του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου. Ο συνεχής εκσυγχρονισμός του οδικού δικτύου είναι απαραίτητος για ταχύτερες και ασφαλέστερες μετακινήσεις, με τις οδικές σήραγγες να κατέχουν σημαντικό ρόλο σε αυτή τη διαδικασία. Η παρούσα εργασία μελετά την διάνοιξη σήραγγας εντός καρστικοποιημένων σχηματισμών. Το καρστικό περιβάλλον, λόγω της ετερογένειας και της ανισοτροπίας του, δημιουργεί σημαντικές προκλήσεις στη διάνοιξη σηράγγων και αποτελεί συχνά βασική πηγή διαφόρων προβλημάτων. Στην Ελλάδα, οι καρστικές περιοχές καταλαμβάνουν μεγάλο μέρος της έκτασης της χώρας, γεγονός που καθιστά συχνή την κατασκευή τεχνικών έργων σε καρστικά περιβάλλοντα και, κατά συνέπεια, την ανάγκη αντιμετώπισης των ιδιαίτερων προκλήσεων που αυτά παρουσιάζουν. Στο πλαίσιο αυτό, μελετάται η περίπτωση της οδικής σήραγγας στην περιοχή του Μπράλου, η οποία διανοίγεται με συμβατικά μέσα εντός έντονα καρστικοποιημένων ασβεστολίθων της ζώνης Παρνασσού–Γκιώνας, με στόχο την ανάδειξη των μεθόδων διερεύνησης και αντιμετώπισης των καρστικών εγκοίλων και των συναφών γεωτεχνικών κινδύνων. Καταρχάς, γίνεται αναφορά στο αντικείμενο και τον σκοπό της διπλωματικής εργασίας, στη μεθοδολογία που χρησιμοποιήθηκε ως προς την έρευνα αλλά και στα δεδομένα που διατέθηκαν με σκοπό την ανάλυσή τους και την εξαγωγή συμπερασμάτων. Ακόμα, παρατίθενται τα βασικά στοιχεία που αφορούν στο έργο «Οδικό τμήμα Μπράλος-Άμφισσα του διαγώνιου οδικού άξονα Λαμία – Ιτέα – Αντίρριο» στο οποίο εντάσσεται η υπό μελέτη σήραγγα. Έπειτα, παρατίθεται το απαραίτητο θεωρητικό υπόβαθρο της ανάλυσης και διαστασιολόγησης των σηράγγων. Ακολουθεί εκτεταμένη βιβλιογραφική ανασκόπηση που αφορά στους ασβεστολιθικούς σχηματισμούς, περιλαμβάνοντας βασικά στοιχεία για τις φυσικοχημικές και μηχανικές ιδιότητες του σχηματισμού, τον μηχανισμό της καρστικής διάβρωσης, καθώς και τη διάνοιξη σηράγγων εντός υγιών και καρστικοποιημένων ασβεστολιθικών σχηματισμών. Η βιβλιογραφική ανασκόπηση κατείχε καθοριστικό ρόλο στην εργασία συμβάλλοντας στην εις βάθος κατανόηση της φύσης των καρστικών εγκοίλων, της διαδικασίας σχηματισμού τους, της επίδρασής τους στη συμπεριφορά των σηράγγων, καθώς και των βέλτιστων πρακτικών για την αντιμετώπισή τους. Στο παράδειγμα της σήραγγας του Μπράλου, παρουσιάζεται η γεωλογία της ευρύτερης και στενής περιοχής έρευνας και ορίζονται οι γεωλογικές ενότητες που επικρατούν στο τμήμα έρευνας. Διαχωρίζονται επτά τεχνικογεωλογικές ενότητες που αφορούν στους δυο γεωλογικούς τύπους του ασβεστολίθου, και στο υλικό πλήρωσης των καρστικών εγκοίλων. Επιπλέον, η βραχόμαζα ταξινομείται βάσει του γεωλογικού δείκτη αντοχής (GSI). Βάσει των διαθέσιμων στοιχείων των εργαστηριακών δοκιμών, μέσω γεωστατιστικής αξιολόγησης και κατάλληλων σχέσεων βραχομηχανικής παραμετροποιούνται οι γεωτεχνικές ιδιότητες των γεωυλικών και τα χαρακτηριστικά των ασυνεχειών. iv Συντάσσεται συγκεντρωτικός πίνακας των τεχνικογεωλογικών ενοτήτων που δημιουργήθηκαν, με τα χαρακτηριστικά τους. Για κάθε τεχνικογεωλογική ενότητα, βάσει των υπερκειμένων που προκύπτουν από την μηκοτομή της σήραγγας εκτιμώνται οι τύποι συμπεριφοράς τους βάσει αντίστοιχου διαγράμματος (TBC). Οι μορφές αστοχίας έχουν είτε δομικό είτε τασικό χαρακτήρα. Έπειτα, επιλέγονται τυπικές διατομές, ώστε να προσομοιωθούν - το δυνατόν πιο αντιπροσωπευτικά - οι γεωτεχνικές συνθήκες που πρόκειται να εμφανιστούν κατά μήκος του άξονα του έργου. Για τις σφηνοειδείς αστοχίες διεξάγεται τεκτονική ανάλυση βραχοσφηνών και ελέγχεται η επάρκεια των προτεινόμενων μέτρων άμεσης υποστήριξης μέσω λογισμικού. Για τους υπόλοιπους μηχανισμούς αστοχίας πραγματοποιήθηκε ανάλυση με τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων με το λογισμικό RS2, της Rocscience Inc., σε ενδεικτικές διατομές της περιοχής έρευνας. Στόχος ήταν η ακριβέστερη προσομοίωση των μέτρων προσωρινής υποστήριξης στο λογισμικό και η αξιολόγηση της επάρκειάς τους, βάσει των αναπτυσσόμενων μετακινήσεων και των εντατικών μεγεθών που προκύπτουν κατά τη διάνοιξη. Σύμφωνα με τις πιθανές θέσεις εμφάνισης των καρστικών εγκοίλων, παρουσιάζονται τα βασικά προβλήματα που αναμένονται, οι μηχανισμοί αστοχίας της βραχόμαζας και τα προτεινόμενα μέτρα αντιμετώπισης. Με σκοπό την διερεύνηση της επιρροής των καρστικών εγκοίλων στις μετακινήσεις της σήραγγας κατά την διάνοιξη και στην επάρκεια των μέτρων άμεσης υποστήριξης που τοποθετήθηκαν, πραγματοποιήθηκε ανάλυση με τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων με χρήση λογισμικού, σε επιλεγμένες τυπικές διατομές. Συγκεκριμένα, μέσω των αναλύσεων διερευνήθηκε η επιρροή των εξής παραμέτρων: 1. Θέση του καρστικού σπηλαίου σε σχέση με την εκσκαφή 2. Απόσταση του καρστικού σπηλαίου από την εκσκαφή 3. Μέγεθος καρστικού σπηλαίου 4. Υλικό πλήρωσης του καρστικού σπηλαίου Τέλος, παρατίθενται τα βασικά συμπεράσματα που εξήχθησαν σε όλα τα στάδια της παρούσας εργασίας, καθώς και προτάσεις για μελλοντική έρευνα.	el
heal.abstract	This thesis was conducted during the final semester of study as part of the Interdepartmental Postgraduate Program "Design and Construction of Underground Works" at the National Technical University of Athens (NTUA). The continuous modernization of the road network is essential for ensuring faster and safer transportation, with road tunnels playing a pivotal role in this process. This study focuses on the excavation of a tunnel within karstified geological formations, which present significant engineering challenges due to their inherent heterogeneity and anisotropy. In Greece, karstic areas occupy a substantial portion of the country's landmass, necessitating frequent construction of infrastructure projects within these complex environments and, consequently, the development of strategies to address the associated challenges. Within this context, the present study examines the case of the Bralos road tunnel, which is being excavated using conventional methods through highly karstified limestones of the Parnassos-Giona geological zone. The objective of this research is to identify and analyze methods for investigating and mitigating karstic voids and their associated geotechnical risks. The study begins with an overview of its scope and objectives, the research methodology employed, and the available data utilized for analysis and conclusion derivation. Additionally, it provides key information on the "Bralos-Amfissa road section of the diagonal road axis Lamia–Itea–Antirrio," within which the examined tunnel is situated. Subsequently, the necessary theoretical framework for tunnel analysis and structural design is presented. An extensive literature review follows, focusing on limestone formations, including their physicochemical and mechanical properties, the mechanisms of karstic erosion, and the implications of tunnel excavation in both intact and karstified limestone formations. The literature review played a fundamental role in developing an in-depth understanding of karstic voids, their formation processes, their impact on tunnel behavior, and the best practices for their mitigation. For the Bralos tunnel case study, the geological conditions of the broader and immediate project area are analyzed, and the prevailing geological formations within the study section are classified. Seven distinct engineering geological units are identified, corresponding to two types of limestone and the materials filling the karstic voids. Furthermore, the rock mass classification is conducted based on the Geological Strength Index (GSI). Using available laboratory test data, the geotechnical properties of the materials and the characteristics of discontinuities are parametrized through geostatistical evaluation and rock mechanics correlations. A comprehensive geotechnical classification of the identified geological units, including their characteristics, is presented. The expected tunnel behavior for each geotechnical unit is assessed based on overburden conditions, utilizing the Tunnel Behavior Chart (TBC) methodology. The predominant failure mechanisms are categorized as either structurally controlled or stress-induced. Representative cross-sections are subsequently selected to accurately model the geotechnical conditions anticipated along the tunnel alignment. For wedge failure mechanisms, a kinematic analysis of potential rock block failures is performed, and the effectiveness of the proposed immediate support measures is evaluated using numerical modeling software. For other failure modes, finite element analysis (FEA) is conducted using RS2 software (Rocscience Inc.) on representative cross-sections within the study area. The objective is to accurately simulate temporary support measures and assess their adequacy based on the computed deformations and stress distributions arising during excavation. Considering the potential occurrence of karstic voids, this study examines the primary geotechnical challenges, possible failure mechanisms of the rock mass, and proposed mitigation strategies. To evaluate the impact of karstic voids on tunnel stability and the effectiveness of the immediate support measures, additional finite element simulations were conducted on selected cross-sections. Specifically, the analyses assessed the influence of the following parameters: relative position of the karstic void to the excavation, distance between the karstic void and the tunnel face, size of the karstic void, properties of the void infill material. Finally, the study presents the key findings derived from all stages of the research and provides recommendations for future studies.	en
heal.advisorName	Μαρίνος, Βασίλειος	el
heal.committeeMemberName	Νομικός, Παύλος	el
heal.committeeMemberName	Μπενάρδος, Ανδρέας	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανικών Μεταλλείων Μεταλλουργών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	331 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false