Εκτίµηση του κινδύνου κατολισθήσεων κατά µήκος του οδικού άξονα Φλώρινας- Πισοδερίου-Καστοριάς

Transcript

1 6 Ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ελληνική Επιστηµονική Εταιρεία Εδαφοµηχανικής και Θεµελιώσεων, Βόλος, Νο Εκτίµηση του κινδύνου κατολισθήσεων κατά µήκος του οδικού άξονα Φλώρινας- Πισοδερίου-Καστοριάς Landslide hazard assessment along the Florina-Pisoderi-Kastoria roadline ΑΛΕΞΟΥ Η, Μ.Ν. ρ. Πολιτικός Μηχανικός ΑΠΘ, Πανεπιστήµιο Μακεδονίας ΠΑΠΑΛΙΑΓΚΑΣ, Θ.Θ. ρ. Πολιτικός Μηχανικός, Καθηγητής, Α.Τ.Ε.Ι. Θεσ-νίκης ΠΑΤΡΩΝΗΣ, Χ. Ι. Μηχανικός Έργων Υποδοµής, Εργαστ. Συνεργάτης, Α.Τ.Ε.Ι. Θεσ/νίκης ΜΑΝΩΛΟΠΟΥΛΟΥ, Σ.Β. ρ. Πολιτικός Μηχανικός, Επίκ. Καθηγήτρια, Α.Π.Θ. ΣΤΕΦΑΝΙ ΗΣ, Θ. Σ. Μηχανικός Έργων Υποδοµής, Α.Τ.Ε.Ι. Θεσ/νίκης ΤΣΙΓΚΑΣ, Θ. Α. Μηχανικός Έργων Υποδοµής, Α.Τ.Ε.Ι. Θεσ/νίκης ΚΑΤΑΒΑΤΗΣ, Χ.Β. Μηχανολόγος Μηχανικός, MSc, ΑΤΕΙ Θεσ/νίκης ΠΕΡΙΛΗΨΗ : Οι κατολισθήσεις µπορούν να προκληθούν σε πολλές περιοχές λόγω φυσικών δράσεων ή ανθρωπογενών επεµβάσεων. Επειδή συνδέονται µε σηµαντικές άµεσες και έµµεσες κοινωνικοοικονοµικές επιπτώσεις στην περιοχή που εκδηλώνονται, επιβεβληµένη είναι η ανάπτυξη στρατηγικών αντιµετώπισής τους. Στα πλαίσια της ανωτέρω προσέγγισης αναπτύχθηκε µια πολυεπίπεδη µεθοδολογία εκτίµησης του κινδύνου κατολισθήσεων ως αποτέλεσµα των φυσικών δράσεων που προέρχονται από το συνδυασµό φορτίων που οφείλονται στο ίδιο βάρος του πρανούς, το σεισµό και το νερό. Εφαρµογή της προτεινόµενης µεθοδολογίας πραγµατοποιήθηκε σε τµήµα του οδικού άξονα Φλώρινας-Πισοδερίου-Καστοριάς. ABSTRACT : Landslides occur in different forms as a result of natural or man-made hazards. Depending on their characteristics, landslides can have significant consequences as casualties, property damage and important socioeconomic impacts. A prioritization policy of the susceptible landslides area that can primarily or secondarily affect human lives and economy, can be applied as a result of the proposed landslide risk assessment methodology. The proposed methodology was applied in the Florina-Pisoderi-Kastoria roadline, for anticipated landslides due to the actions of earthquakes and changes in water table. 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Οι κατολισθήσεις είναι φαινόµενα που µπορούν να εµφανιστούν σε αστικές, ηµιαστικές και ορεινές περιοχές ανάλογα µε την γεωµορφολογία, την γεωλογία, την υδρογεωλογία, το κλίµα, την βλάστηση κτλ. Γεωλογικοί παράγοντες όπως τα γεωυλικά χαµηλής αντοχής, οι ασυνέχειες µε δυσµενή προσανατολισµό και τα ρήγµατα είναι σηµαντικοί παράγοντες που επηρεάζουν την εκδήλωση µιας κατολίσθησης. Παράλληλα, µορφολογικοί παράγοντες όπως η έντονη κλίση του πρανούς, η διάβρωση, η υποσκαφή και η αλλαγή της φυτοκάλυψης αυξάνουν την πιθανότητα εµφάνισης κατολισθήσεων. Τα αίτια πρόκλησής τους κατατάσσονται σε φυσικά (π.χ. σεισµός, έντονη βροχόπτωση, λιώσιµο πάγων) και ανθρωπογενή (π.χ. εκσκαφές, ανατινάξεις, αλλαγή ροής χειµάρρων, εκτεταµένη άρδευση µε απότοµη αλλαγή στάθµης υδροφόρου ορίζοντα, χρήση εκρηκτικών, δονήσεις από µηχανήµατα ή κυκλοφορία, αποµάκρυνση βλάστησης). Ο τύπος των κατολισθήσεων καθορίζεται από το είδος του υπό κατολίσθηση υλικού (έδαφος, βράχος, κορήµατα) καθώς και από τον τύπο της αστοχίας (πτώση, ανατροπή, ολίσθηση, ροή, εξάπλωση, ή συνδυασµός τους). Οι επιπτώσεις των κατολισθήσεων µπορεί να είναι πολύ σοβαρές και συνδέονται συνήθως µε σηµαντικές άµεσες επιπτώσεις

2 όπως απώλειες σε ανθρώπινες ζωές, εκτεταµένες ζηµίες σε ιδιοκτησίες αλλά και µε έµµεσες κοινωνικοοικονοµικές επιπτώσεις. Για τους λόγους αυτούς, είναι επιβεβληµένη η εκτίµηση των περιοχών που είναι επιδεικτικές σε κατολισθήσεις και η ανάπτυξη στρατηγικών αντιµετώπισης της επικείµενης καταστροφής. Παράλληλα, είναι αναγκαίο να επισηµανθεί ότι η εκτίµηση της πιθανότητας εκδήλωσης µιας κατολίσθησης (ιδίως σε φυσικά πρανή που δεν έχουν αστοχήσει στο παρελθόν) είναι ιδιαίτερα δύσκολη υπόθεση και εµπεριέχει σηµαντικές αβεβαιότητες. Για τους παραπάνω λόγους, είναι συνήθης πρακτική, να αναφέρεται η πιθανότητα εκδήλωσης µιας κατολίσθησης µε ποιοτικούς όρους όπως «πιθανή», «δυνατή» ή «µη πιθανή». Στα πλαίσια της ανωτέρω προσέγγισης αναπτύχθηκε µια πολυεπίπεδη µεθοδολογία εκτίµησης του κινδύνου κατολισθήσεων που προκαλούνται ως αποτέλεσµα των φυσικών δράσεων που προέρχονται από το ίδιο βάρος του πρανούς, τις σεισµικές δράσεις και το νερό, προκειµένου να αναπτυχθούν σχέδια αντιµετώπισης. Η αποτελεσµατικότητα της προτεινόµενης µεθοδολογίας αναδείχθηκε µε την εφαρµογή της σε τµήµα του οδικού άξονα Φλώρινα-Πισοδέρι-Καστοριά. Στην περιοχή αυτή προσδιορίστηκαν 9 θέσεις επικίνδυνων σε κατολισθήσεις πρανών µετά από αναλύσεις της ευστάθειας τους µε τη βοήθεια του προγράµµατος Slide της εταιρείας Rocscience. Προσδιορίστηκαν 10 πιθανά σενάρια µε στόχο την εκτίµηση της επιδεκτικότητας των πρανών σε κατολίσθηση και την διακινδύνευση διερχόµενων οχηµάτων λόγω πτώσεων βράχων. Τα δεδοµένα των αναλύσεων ευστάθειας πρανών βασίστηκαν σε στοιχεία που προέκυψαν από µετρήσεις και δοκιµές πεδίου και εργαστηριακές δοκιµές. 2. ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΕΙΣ ΕΚΤΙΜΗΣΗΣ ΤΗΣ ΙΑΚΙΝ ΥΝΕΥΣΗΣ ΑΠΟ ΚΑΤΟΛΙΣΘΗΣΕΙΣ Η διακινδύνευση από κατολισθήσεις µπορεί να προσεγγιστεί µε ποιοτικές, ηµι-ποσοτικές και ποσοτικές µεθόδους. Στις ποιοτικές προσεγγίσεις, όπως αυτές που προτάθηκαν από τους Atkinson και Massari (1998), Guzetti κ.α. (1999) και Fall κ.α. (2006), ο κίνδυνος από κατολισθήσεις ορίζεται βάσει της εµπειρίας ειδικών, διακρίνεται σε 3 µε 5 κλάσεις (5 κλάσεις: πολύ υψηλός, υψηλός, µέτριος, χαµηλός, πολύ χαµηλός) και συνδέεται στενά µε πρακτικές οδηγίες. Οι ποιοτικές προσεγγίσεις χρησιµοποιούνται κυρίως για την κατάρτιση προτεραιοτήτων επέµβασης καθώς αποτελούν εύκολες και µικρού κόστους µεθόδους (Ko Ko κ.α, 2004, Mossa 2004). Στις ηµι-ποσοτικές µεθόδους, επιλέγονται διάφορα κριτήρια (π.χ. πιθανότητα εµφάνισης του κινδύνου) και προσδίδεται σε αυτά ένας συντελεστής βαρύτητας (0-1, 0-10, 0-100, 1-9) που παρέχει αποτελέσµατα αριθµητικά και όχι σε ποιοτικές κλάσεις (Fell κ.α. 1996, Ayalew και Yamagishi 2005). Οι πίνακες κινδύνωνεπιπτώσεων συνήθως είναι αποτέλεσµα της εφαρµογής της εν λόγω προσέγγισης, η οποία µπορεί εύκολα να συνδυαστεί µε πολυκριτηριακές µεθόδους και να δώσει εποπτικούς χάρτες µέσω Γεωγραφικών Συστηµάτων Πληροφοριών (GIS). Η ποσοτική εκτίµηση της επιδεκτικότητας µιας περιοχής σε κατολισθήσεις βασίζεται σε µαθηµατικές εκφράσεις που συσχετίζουν την εµφάνιση κατολισθήσεων µε την συνολική διακινδύνευση µιας περιοχής ως αποτέλεσµα του συνδυασµού του κινδύνου και των επιπτώσεων, πάντα βασιζόµενη σε στατιστικές αναλύσεις, σε αναλύσεις ασαφούς λογικής και σε νευρωνικά δίκτυα. Σηµαντικές διαφοροποιήσεις υπάρχουν στην περίπτωση που η εκτίµηση του κινδύνου πραγµατοποιείται αιτιοκρατικά ή πιθανοτικά καθώς αντανακλάται άµεσα στην τρωτότητα και στις συνέπειες. Οι Whitman (1984) και Chowdhury (1988) χρησιµοποίησαν τη µεθοδολογία αυτή για συγκεκριµένα πρανή και µικρές περιοχές χρησιµοποιώντας πιθανοτικές µεθόδους ενώ οι Budetta (2004) και Jarman (2006) την αξιοποίησαν για την εκτίµηση του κινδύνου από βραχοπτώσεις σε σιδηροδροµικά και οδικά δίκτυα ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΗ ΜΕΘΟ ΟΛΟΓΙΑ - Η προτεινόµενη µεθοδολογία (Σχήµα 1) µπορεί να ενταχθεί στις ηµι-ποσοτικές ή στις ποσοτικές προσεγγίσεις ανάλογα µε τον τρόπο εκτίµησης του κινδύνου (πιθανοτικά, αιτιοκρατικά ή συνδυαστικά), της προσοµοίωσης και της απόκρισης του πρανούς (αιτιοκρατική, πιθανοτική εκτίµηση της επιδεκτικότητας σε κατολίσθηση), της αποτίµησης των απωλειών (σχετικό ή απόλυτο κόστος) και της τρωτότητας των στοιχείων υπό κίνδυνο (διάκριση σε κατηγορίες ή εκτίµηση βάσει της πιθανότητας υπέρβασης µιας τιµής των φορτίων που ασκούνται στο πρανές).

3 Η συγκεκριµένη προσέγγιση είναι ιδιαίτερα ευέλικτη αφού περιλαµβάνει διαφορετικές µεθόδους εκτίµησης των επιµέρους βηµάτων της και απλοποιείται ή γίνεται πιο σύνθετη ανάλογα µε τον διαθέσιµο χρόνο, τους οικονοµικούς πόρους, τα υπολογιστικά εργαλεία και την εµπειρία των χρηστών της. Η τελική µορφή της εξαρτάται επίσης από την αποδεκτή ή ανεκτή διακινδύνευση καθώς και από την αποδοχή εκ µέρους της πολιτείας του εύρους των επιπτώσεων (περιορισµένων, εκτεταµένων ή µεγάλης κλίµακας ζηµιών). Σχήµα 1. ιάγραµµα ροής προτεινόµενης µεθοδολογίας εκτίµησης της διακινδύνευσης από κατολισθήσεις. Figure 1. Flowchart of the proposed risk assessment methodology for landslides. Στα πλαίσια προσδιορισµού του κινδύνου που θα αποτελέσει και την βάση για την εκτίµηση της επιδεκτικότητας σε κατολισθήσεις είναι αναγκαίος ο καθορισµός του τύπου και του είδους του κινδύνου (ανθρωπογενής: π.χ. φόρτιση λόγω κυκλοφορίας οχηµάτων ή φυσικός π.χ. σεισµός), των στοιχείων «υπό κίνδυνο» (ανθρώπινες ζωές, δίκτυα υποδοµής και κοινής ωφέλειας, κτίρια, διερχόµενα οχήµατα κτλ), του καταλόγου καταγραφής των «υπό κίνδυνο» στοιχείων, της µεθόδου που θα χρησιµοποιηθεί ώστε να συλλεχθούν οι απαραίτητες πληροφορίες και να γίνει η προσοµοίωση του πρανούς (π.χ. είδος εργαστηριακών δοκιµών, βιβλιογραφική έρευνα κτλ) και φυσικά τα χαρακτηριστικά του πρανούς (ύψος, γωνία πρανούς, υλικό, συνοχή, γωνία τριβής κτλ). Ο τελικός στόχος της µεθοδολογίας που προτείνεται είναι µια αποτελεσµατική διαχείριση της διακινδύνευσης προκειµένου να υπάρξει προετοιµασία κατάλληλων δράσεων πριν τον κίνδυνο µε ταυτόχρονη ιεράρχηση προτεραιοτήτων µετά την καταστροφή λόγω περιορισµών στους διαθέσιµους ανθρώπινους και οικονοµικούς πόρους κατά την φάση αποκατάστασης. 4. ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΣΕ ΤΜΗΜΑ ΤΟΥ Ο ΙΚΟΥ ΑΞΟΝΑ ΦΛΩΡΙΝΑΣ ΠΙΣΟ ΕΡΙΟΥ- ΚΑΣΤΟΡΙΑΣ 4.1 Χαρακτηριστικά της περιοχής µελέτης Η εφαρµογή της µεθόδου έγινε στο τµήµα του οδικού άξονα Φλώρινας-Πισοδερίου- Καστοριάς που βρίσκεται µέσα στα διοικητικά όρια του νοµού Φλώρινας (Σχήµα 2). Η ευρύτερη περιοχή µελέτης διαστάσεων 26 x 21 km βρίσκεται περίπου 13 km ανατολικά από τα Ελληνο-Αλβανικά σύνορα και 10 km νότια από τα σύνορα µε την ΠΓ Μ. Μορφολογικά, η περιοχή έχει ορεινό και ηµιορεινό χαρακτήρα µε έντονο ανάγλυφο µε µέσο υψόµετρο τα 1000 m και µέγιστο περί τα 1800 m. Στο κέντρο της περιοχής η οποία αποτελεί δηµοφιλή οικοτουριστικό προορισµό βρίσκεται το χιονοδροµικό κέντρο της Βίγλας. 4.2 Γεωλογία Το γεωλογικό υπόβαθρο της ευρύτερης περιοχής (Σχήµα 3), αποτελείται από τα Παλαιοζωικής ηλικίας κρυσταλοσχιστώδη πετρώµατα της Πελαγονικής ζώνης µε τους γνευσιωµένους γρανίτες και τις Περµοτριαδικές µετακλαστικές ακολουθίες, από το ανθρακικό κάλυµµα του Τριαδικού Ιουρασικού, από τους οφειόλιθους µε τα συνοδά τους ιζήµατα επωθηµένους στην Πελαγονική και από τα Μεσο-Ανω Κρητιδικά επικλυσιγενή ιζήµατα. O υπό εξέταση οδικός άξονας, διέρχεται αρχικά από µια περιοχή που κυρίαρχα πετρώµατα είναι οι Γνεύσιοι, Σχιστόλιθοι και οι Αµφιβολίτες (Προ-αλπινικό υπόβαθρο), εν συνεχεία από πλουτωνικά πετρώµατα (γρανίτες της Φλώρινας) και τελικά από Πλειστοκαινικούς σχηµατισµούς (άµµος, κροκαλοπαγή, ψαµµίτες). Το υδρογραφικό δίκτυο της περιοχής περιλαµβάνει χείµαρρους εξαιρετικά επιµήκεις που διαβρώνουν κατά βάθος τα πετρώµατα του υποβάθρου και αποστραγγίζουν τα ψηλότερα τµήµατα των ορεινών όγκων. 4.3 Γεωτεχνική κατηγοριοποίηση Η γεωτεχνική ζωνοποίηση της περιοχής βασίστηκε στις φυσικές, µηχανικές και

4 δυναµικές ιδιότητες των γεωλογικών σχηµατισµών. Με βάση παρατηρήσεις και µετρήσεις πεδίου κατά µήκος του οδικού άξονα, εντοπίστηκαν 15 περιοχές που εκτιµήθηκε σεισµούς (Κοζάνη 1695, M=6,5, VII, Καστοριά 1709, M=6,0, VII, Καστοριά 1812, M=6,5, VIIΙ, Σιάτιστα 1894, M = 6,1, VII, Αλβανία 1960, M=6,5, VIII+, Γρεβενά 1995, M=6,6, ΙΧ+) που κατεγράφησαν τα τελευταία 300 έτη και Σχήµα 2. Περιοχή µελέτης (Από Google Earth) Figure 2. Study area (source: Google Earth). ότι είναι επιδεικτικές σε κατολισθήσεις. Στις θέσεις αυτές έγιναν µετρήσεις κλίσης και ύψους πρανούς, προσανατολισµού και ιδιοτήτων ασυνεχειών, ενώ σε 8 από αυτές πραγµατοποιήθηκαν κρουσιµετρήσεις µε τη σφύρα Schmidt και δοκιµές έλξης ασυνεχειών. Επιλέχτηκαν επίσης πάνω από 200 δείγµατα για το πρόγραµµα εργαστηριακών δοκιµών που περιελάµβανε δοκιµές ανεµπόδιστης θλίψης, σηµειακής φόρτισης, τριαξονικής θλίψης και διάτµησης ασυνεχειών. Επιπλέον προσδιορίστηκαν η φυσική υγρασία, το πορώδες και το φαινόµενο βάρος, ενώ στις θέσεις ύπαρξης εδαφικών σχηµατισµών προσδιορίστηκαν επίσης η κοκκοµετρία και τα όρια Atterberg. Μετά την αξιολόγηση των αποτελεσµάτων των εργαστηριακών δοκιµών, η περιοχή µελέτης χαρακτηρίστηκε ως «οιωνεί βραχώδης» βάσει της απλοποιηµένης κατηγοριοποίησης για τους εδαφικούς σχηµατισµούς που προτάθηκε από τον Ambrasey s Σχήµα 3. Γεωλογία της περιοχής µελέτης (Rassios, A, 2004). Figure 3. Geological map with the main geological formations of the broad region (Rassios, A, 2004). προκάλεσαν εκτεταµένες αστοχίες στις κατασκευές της περιοχής. Στο Σχήµα 4 παρουσιάζεται ο υπό µελέτη οδικός άξονας καθώς και τα επίκεντρα των σεισµών στην περιοχή. ιεθνώς, η επιλογή του σεισµικού φορτίου που απαιτείται για την µελέτη των επιπτώσεων των κατολισθήσεων σε έργα υποδοµής, δεν προσδιορίζεται από σχετικούς κανονισµούς ή δεσµευτικές οδηγίες, όπως συµβαίνει για τον σχεδιασµό των κτιρίων. 4.4 Σεισµικότητα της περιοχής Παρατηρήσεις και γεωφυσικές µελέτες της ευρύτερης περιοχής κατέδειξαν µια «εν δυνάµει» σεισµική δραστηριότητα (Mountrakis κ.α., 1999, Drakatos κ.α., 2005), που εξάλλου αποδεικνύεται και από τους έξι µεγάλους

5 Σχήµα 4.Σεισµικότητα της ευρύτερης περιοχής Figure 4. Seismicity of the broader area Για το λόγο αυτό επιλέχθηκαν τρία (3) σεισµικά σενάρια µε περιόδους επαναφοράς 100, 475 και 1000 έτη. Το πρώτο σενάριο ανταποκρίνεται στον σεισµό που είναι «πιο πιθανό» να συµβεί, το δεύτερο στον «σεισµό σχεδιασµού» βάσει του Αντισεισµικού Κανονισµού για τα κτίρια και το τρίτο στον «µέγιστο αναµενόµενο» σεισµό της περιοχής. Η σεισµικότητα της περιοχής και οι παράµετροί της που επιλέχθηκαν, βασίστηκαν στην σεισµοτεκτονική ζωνοποίηση της Ελλάδας που πραγµατοποιήθηκε από τους Papaioannou & Papazachos (2000). Συγκεκριµένα, οι παράµετροι σεισµικότητας για τις σεισµικές ζώνες 22 (Ochrida), 34 (Ptolemais) και 36 (Kozani) που επηρεάζουν την ευρύτερη περιοχή της Φλώρινας παρουσιάζονται στον Πίνακα 1. Πίνακας 1. Παράµετροι σεισµικότητας για τις σεισµικές ζώνες επιφανειακών σεισµών Table 1. Seismicity parameters for Greek seismic zones. Ζώνες b a M max Συχν. ε M ,91 4,28 6,6 0,511 0, ,86 3,76 6,6 0,272 0, ,87 3,84 6,6 0,306 0,79 Για τη µελέτη της σεισµικής επικινδυνότητας, επιλέχθηκε η σχέση εξασθένισης των Ambraseys κ.α (1996) ενώ η σεισµικότητα της περιοχής περιγράφηκε µε βάση το µοντέλο Poisson. Παράδειγµα χωρικής µεταβλητότητα της σεισµικής κίνησης για την περιοχή µελέτης παρουσιάζεται στο Σχήµα 5. Σχήµα 5. Χωρική µεταβλητότητα της µέγιστης εδαφικής επιτάχυνσης της περιοχή µελέτης για περίοδο επαναφοράς σεισµού 475 έτη. Figure 5. Spatial distribution of peak ground acceleration (PGA) for the study area for 475 years earthquake return period. Από την επεξεργασία των αποτελεσµάτων προέκυψε ότι για το σεισµικό σενάριο των 100 ετών που είναι και το «πιο πιθανό» η µέγιστη εδαφική επιτάχυνση κυµαίνεται µεταξύ 0,18 και 0,22g. Για το σεισµικό σενάριο µε περίοδο επαναφοράς 475 έτη, η PGA κυµαίνεται από 0,40 µέχρι 0,47g ενώ η αναµενόµενη PGA στην περίπτωση του «µέγιστου αναµενόµενου» σεισµού είναι 0,52-0,61g. Η αποτίµηση της συµπεριφοράς σε σεισµό των πρανών πραγµατοποιείται µε το 50% των µέγιστων PGA που προέκυψαν από την µελέτη σεισµικής επικινδυνότητας ενώ τα κατακόρυφα φορτία είναι το 50% των οριζοντίων όπως και ορίζει ο ΕΑΚ Προσοµοίωση πρανών Προκειµένου να αναπτυχθεί το αναλυτικό προσοµοίωµα των υπό µελέτη πρανών, έγιναν αρκετές επιτόπου επισκέψεις κατά τις οποίες µετρήθηκαν τα γεωµετρικά στοιχεία (ύψος, κλίση κλπ) και προσδιορίστηκε ο τύπος και ο προσανατολισµός των ασυνεχειών, ενώ παράλληλα, αξιοποιήθηκαν τα αποτελέσµατα των εργαστηριακών δοκιµών. Για την ανάλυση ευστάθειας πρανών χρησιµοποιήθηκαν τόσο η αιτιοκρατική όσο και η πιθανοτική µέθοδος. Στην αιτιοκρατική ανάλυση, η προσοµοίωση έγινε µε βάση την «ψευδοστατική» µέθοδο, µε κατακόρυφη συνιστώσα της σεισµικής δύναµης ίση µε το ήµισυ της αντίστοιχης οριζόντιας, σύµφωνα µε τον Ελληνικό Αντισεισµικό Κανονισµό. Εξετάστηκαν δυο τύποι αστοχίας: (1) επίπεδη αστοχία κατά µήκος ασυνεχειών που προϋπάρχουν µε παραµέτρους διατµητικής αντοχής που προέκυψαν από τις

6 εργαστηριακές δοκιµές και (2) αστοχία κατά µήκος κυκλικής ή καµπύλης επιφάνειας διερχόµενης δια της βραχόµαζας, για την περιγραφή της συµπεριφοράς της οποίας χρησιµοποιήθηκε ο είκτης Γεωλογικής Αντοχής (Geological Strength Index, GSI) που προτάθηκε από τους Hoek & Brown (2000) και το κριτήριο αστοχίας Mohr-Coulomb. Στην παρούσα εργασία παρουσιάζονται τα αποτελέσµατα των αναλύσεων που αντιστοιχούν σε αστοχίες κατά µήκος υφιστάµενων ασυνεχειών. Οι αναλύσεις αυτές πραγµατοποιήθηκαν µε τη βοήθεια του προγράµµατος SLIDE της εταιρείας Rocscience και µε χρήση της ψευδοστατικής µεθόδου οπότε προσδιορίστηκε αιτιοκρατικά, η επιδεκτικότητα των πρανών σε κατολίσθηση µε κριτήριο την τιµή του συντελεστή ασφαλείας. Ως πιθανές θέσεις πρανών επιδεκτικών σε κατολισθήσεις προσδιορίστηκαν, µετά από επιτόπου µετρήσεις, οι Θ2, Θ3, Θ4, Θ6, Θ7, Θ8, Θ11, Θ16 και Θ17 (Σχήµα 6). Η µελέτη της ευστάθειας των πρανών πραγµατοποιήθηκε για δέκα διαφορετικά σενάρια µε βάση συνδυασµούς του σχετικού ύψους του νερού πλήρωσης των ασυνεχειών και της σεισµικής δράσης (Πίνακας 2). Ενδεικτικά, στο Σχήµα 7, για την θέση Θ8, παρουσιάζεται το αναλυτικό µοντέλο που παράχθηκε στο SLIDE ενώ οι ιδιότητες του παρουσιάζονται εν είδει παραδείγµατος στον Πίνακα 3. Πίνακας 2. Φορτία και ελάχιστοι συντελεστές ασφαλείας για 10 σενάρια ανάλυσης Table 2. Loadings and minimum safety factors for 10 scenarios of analyses. Σενάριο Ίδιο βάρος Σεισµός Σχετ.ύψος νερού Συντελ. ασφαλείας ,30 2 0,16g - 1,10 3 0,20g - 1, % 1,20 5 0,16g 100% 1,00 6 0,20g 100% 1,00 7 0,42g 100% 1,00 8 0,16g 80% 1,00 9 0,20g 80% 1, ,42g 80% 1,00 Πίνακας 3. Ιδιότητες υλικών του πρανούς στη θέση Θ8 (από εργαστηριακές δοκιµές). Table 3. Materials properties of the slope at location T8 (from laboratory tests). Υλικό Γρ ΥΚ 1 ΚΑ ΕM 2 Φαινόµ. βάρος ξηρό (kn/m 3 ) Φαινόµ. βάρος 26,5 19,4 16, κορεσµένo (kn/m 3 ) Συνοχή (kpa) Γωνία τριβής ( ) * Γρ: Γρανίτης, ΥΚ: υλικό κορηµάτων, 1: ιεπιφάνεια υγιούςαποσαθρωµένου γρανίτη, ΚΑ: Κροκαλοπαγής άργιλος, ΕΜ: Επιφαν. εδαφικός µανδύας, 2: ιεπιφάνεια αποσαθρωµένου γρανίτη-επιφανειακού εδαφικού µανδύα 4.6 Αποτελέσµατα Στους Πίνακες 4 και 5 παρουσιάζονται οι συντελεστές ασφάλειας που προέκυψαν ανά Σχήµα 6. Υπό εξέταση θέσεις πρανών επιδεκτικών σε κατολισθήσεις. Figure 6. Location of the study slopes that are susceptible to landslides. Σχήµα 7. Mοντέλο του πρανούς στη θέση Θ8. Figure 7. Model for slope at location T8. σενάριο στις επιλεγµένες θέσεις. Με έντονη πλάγια γραφή σηµειώνονται τα πρανή που αναµένεται να αστοχήσουν ενώ µε υπογράµµιση, τα πρανή που βρίσκονται σε κατάσταση οριακής ασφαλείας. Από την παραπάνω επεξεργασία των αποτελεσµάτων, προέκυψε ότι θα υπάρχει

7 αστοχία σε όλα τα πρανή που εξετάστηκαν στις περιπτώσεις που περιλαµβάνουν ταυτόχρονη δράση Ι.Β., Νερού και Σεισµού, ανεξαρτήτως του βαθµού πλήρωσης των ασυνεχειών, εφόσον η σεισµική επιτάχυνση είναι 0,42g (σενάρια 7, 10). Στην περίπτωση των σεναρίων 1 και 2, αναµένεται να αστοχήσει το 33% των πρανών που εξετάστηκαν, ενώ στα σενάρια 5 και 6 το αντίστοιχο ποσοστό είναι 56% και 67%. Στα σενάρια αυτά κανένα πρανές δεν βρίσκεται σε κατάσταση οριακής ισορροπίας. Στο Σχήµα 8 παρουσιάζονται ορισµένα πρανή (11% του συνόλου) να βρίσκονται σε κατάσταση οριακής ισορροπίας για τα σενάρια 4, 8 και 10. Επίσης, στο Σχήµα 9 παρουσιάζεται Πίνακας 4. Συντελεστές ασφάλειας για τα σενάρια 1-5 (Μέθοδος Bishop). Table 4. Estimated safety factors for scenarios 1 to 5 (Bishop). Θέση Σεν.1 Σεν.2 Σεν.3 Σεν.4 Σεν.5 Θ2 1,67 1,42 1,33 1,32 1,11 Θ3 1,33 1,17 1,13 1,26 1,12 Θ4 1,26 1,08 1,05 1,20 1,04 Θ6 1,23 1,02 0,98 1,02 0,87 Θ7 1,45 1,19 1,14 1,04 0,89 Θ8 1,26 1,06 1,02 0,96 0,84 Θ11 1,33 1,11 1,06 1,01 0,87 Θ16 1,36 1,17 1,13 1,06 0,93 Θ17 1,53 1,29 1,23 1,15 1,02 άσπρο χρώµα (κύκλος) εικονίζονται τα πρανή που αναµένεται να εκδηλωθεί αστοχία, µε άσπρο χρώµα (σταυρός) τα πρανή σε κατάσταση οριακής ισορροπίας και µε άσπρο χρώµα (τετράγωνο), τα πρανή σε κατάσταση ευστάθειας. Τα σενάρια 1, 4 και 9 είναι τα πιο πιθανά να συµβούν καθώς το πρώτο αναφέρεται σε πιθανή κατολίσθηση από το Ι.Β. του πρανούς, το δεύτερο από πιθανή κατολίσθηση κατά την διάρκεια που λιώνουν τα χιόνια ή µετά από έντονη βροχόπτωση και το τρίτο σε πιθανό σεισµό που µπορεί να αντιµετωπίσει η περιοχή. Με βάση τα παραπάνω αποτελέσµατα προτείνονται µέτρα πρόληψης και προτεραιότητες επέµβασης σε περίπτωση εκδήλωσης µιας κατολίσθησης. Ποσοστίαια (%) κατανοµή της αστοχίας σενάριο 4 σενάριο 8 σενάριο 9 Πλήρης αστοχία Οριακή ισορροπία ευστάθεια Σχήµα 8. Κατανοµή (%) της αστοχίας των εξετασθέντων πρανών (Σενάριο 4, 8 και 9) Figure 8. Distribution (%) of slope failure (scenarios 4, 8 and 9) Πίνακας 5. Συντελεστές ασφάλειας για τα σενάρια 6-10 (Μέθοδος Bishop). Table 5. Estimated safety factors for scenarios 6 to 10 (Bishop method of analysis). Θέση Σεν.6 Σεν.7 Σεν.8 Σεν.9 Σεν.10 Θ2 1,11 0,94 1,20 1,16 0,98 Θ3 1,09 0,94 1,08 1,09 0,94 Θ4 1,01 0,86 1,06 1,02 0,87 Θ6 0,84 0,71 0,92 0,88 0,74 Θ7 0,86 0,73 0,99 0,95 0,79 Θ8 0,81 0,69 0,91 0,88 0,74 Θ11 0,84 0,71 0,94 0,91 0,76 Θ16 0,90 0,78 1,03 0,99 0,85 Θ17 0,96 0,80 1,13 1,04 0,86 ενδεικτική περίπτωση χωρικής κατανοµής της κατάστασης των πρανών για τις θέσεις Θ2, Θ3, Θ4, Θ6, Θ7, Θ8, Θ11, Θ16 και Θ17. Με Σχήµα 9. Χωρική κατανοµή των πιθανών αστοχιών των πρανών για σενάριο φόρτισης µε ίδιο βάρος και 100% σχετικό ύψος υδροφόρου ορίζοντα. Figure 9. Spatial distribution of slope failures for loading including the slope weight and 100% relative height of water table. 5. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Στα πλαίσια της παρούσας έρευνας παρουσιάστηκε µια πολυεπίπεδη µεθοδολογία

8 εκτίµησης του κινδύνου από κατολισθήσεις. Η µεθοδολογία εφαρµόστηκε στον επαρχιακό οδικό άξονα Φλώρινα-Πισοδέρι-Καστοριά. Προκειµένου, να εκτιµηθεί µε ακρίβεια η ευστάθεια των πρανών του υπό µελέτη οδικού άξονα, πραγµατοποιήθηκαν συστηµατικές αναγνωριστικές επισκέψεις και διερευνήσεις πεδίου, ενώ παράλληλα συλλέχθηκαν επιφανειακά δείγµατα για δοκιµές εργαστηρίου προκειµένου να γίνει προσδιορισµός των φυσικών και µηχανικών ιδιοτήτων των σχηµατισµών των πρανών. Με βάση την τοπογραφία, τη γεωλογία και τη σεισµικότητα της περιοχής πραγµατοποιήθηκε µελέτη σεισµικής επικινδυνότητας. Λόγω των εντόνων βροχοπτώσεων και χιονοπτώσεων στην περιοχή, τα υδροστατικά φορτία που λήφθηκαν για τον υπολογισµό, αντιστοιχούν σε πλήρη ή µερικό κορεσµό των ασυνεχειών των βραχωδών πρανών. Τα 10 σενάρια που παράχθηκαν είναι απαραίτητα για τον εντοπισµό των επιδεκτικών σε κατολισθήσεις πρανών, προκειµένου να αναπτυχθούν δράσεις αποκατάστασης ή σχέδια αντιµετώπισης µετά το καταστροφικό γεγονός βάσει του αποδεκτού κινδύνου, έχοντας υπόψη την έλλειψη εναλλακτικών διαδροµών και τον πλήρη αποκλεισµό χωριών που βρίσκονται παράπλευρα του εν λόγω δρόµου. 6. ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Τµήµα της έρευνας που παρουσιάστηκε έγινε στα πλαίσια προγράµµατος «Πρόληψη, αντιµετώπιση και διαχείριση κινδύνου κατολισθήσεων από σεισµούς και άλλα αίτια» που χρηµατοδοτήθηκε από την Ευρωπαϊκή Ένωση (INTERREG III), µε τη συνεργασία του ήµου Φλώρινας και του Τµήµατος Πολιτικών Έργων Υποδοµής του ΑΤΕΙΘ. 7. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Ambraseys N.N., Simpson K.A, Bommer J.J (1996), Prediction of horizontal response spectra in Europe. Publ. Earthquake Engineering and Structural Dynamics, Vol. 25, pp Atkinson Pm, Massari R. (1998), Generalized linear modeling of landslide susceptibility in the central Apennines, Italy. Comput. Geosc., Vol. 24, pp Ayalew L., Yamagishi H. (2005), The application of GIS-based logistic regression for landslide susceptibility mapping in the Kakuda Yahiko Mountains, Central Japan Geomorphology, Vol. 65, pp Budetta, P. (2004), Assessment of rockfall risk along roads Natural Hazards and Earth System Sciences, Vol. 4, pp Chowdhury R.N. (1988), Special lecture: analysis methods for assessing landslide risk recent developments. In: C. Bonnard (Editor), Proc 5th International Symposium on Landslides. Publ Rotterdam, Balkema, Lausanne, pp Drakatos, G., Voulgaris, N., Pirli, M., Melis, N. and Karakostas, B. (2005), 3-D crustal velocity structure in Northwestern Greece. Pageoph, Vol. 162, pp Fall M., Azam R., Noubactep C. (2006), A multi-method approach to study the stability of natural slopes and landslide susceptibility mapping Eng Geol, Vol. 82 (4), pp Fall M., Azzam R. (2001), An example of multi-disciplinary approach to landslide assessment in coastal area. International conference on landslide. proceedings international conference on landslides: causes impacts and countermeasures, Gluckauf Verlag, Davos, pp Guzetti F., Carrarra A., Cardinali M., Reichenbach P. (1999), Landslide hazard evaluation: a review of current techniques and their application in a multiscale study, Central Italy. Geomorphology 31, Hoek, E., Brown E.T. (1997), Practical estimates of rock mass strength. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences 34 (8), Jarman, D. (2006), Large rock slope failures in the Highlands of Scotland: Characterisation, causes and spatial distribution. Engineering Geology, Vol. 83(1-3): Ko Ko, C., Flentje, P. and Chowdhury, R., (2004), Landslides qualitative hazard and risk assessment method and its reliability Bulletin of Engineering Geology and Environment, Vol. 63(2), pp Mossa, S., (2004), Assessment of landslide hazard and risk in the western part of the cervaro basin, puglia, southern Italy PhD Thesis, University of Bari, Bari, Italy. Mountrakis, D., Kilias, A., Pavlides, S., Vavliakis, E., Tranos, M., Zouros, N., Spyropoulos, N., Chatzipetros, A., Karakostas, B., Scordilis, E., Kostopoulos, D., Gountromichou, Ch. and Thomaidou, E., (1999). Neotectonic map of Greece,

9 Sheet Kozani, Scale 1/ E.P.R.P, University of Thessaloniki, 97pp. Papaioannou, Ch. and Papazachos B. (2000), Time- Independent and Time- Dependent Seismic Hazard in Greece Based on Seismogenic Sources Bull. Seismol. Soc. Am., Vol. 90(1), pp Whitman, R.V. (1984), Evaluating calculate risk in geotechnical engineering Journal of Geotechnical Engineering Division ASCE, Vol. 110(2), pp