ΠΑΤΡΑ 2013 ΓΕΩΡΓΙΟΣ Λ. ΑΓΓΕΛΗΣ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΓΕΩΦΥΣΙΚΗΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗΣ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ «ΛΕΠΤΟΜΕΡΗΣ ΓΕΩΦΥΣΙΚΗ ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΟΥ ΡΗΓΜΑΤΟΣ ΤΟΥ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟΥ ΠΑΤΡΩΝ» ΓΕΩΡΓΙΟΣ Λ. ΑΓΓΕΛΗΣ 1 ΠΑΤΡΑ 2013

2 Η σελίδα αυτή έμεινε ηθελημένα κενή. 2

3 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ... 8 ΠΕΡΙΛΗΨΗ ABSTRACT ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΓΕΩΜΟΡΦΟΛΟΓΙA ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΤΕΤΑΡΤΟΓΕΝΕΙΣ ΑΠΟΘΕΣΕΙΣ Χαλαρές αποθέσεις μικτών φάσεων Προσχωματικές αποθέσεις Πρόσφατες αποθέσεις κοίτης Αλλουβιακά ριπίδια ΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΣΕΙΣΜΙΚΟΤΗΤΑ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΜΕΘΟΔΟΙ ΓΕΩΦΥΣΙΚΗΣ ΔΙΑΣΚΟΠΗΣΗΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ Δίδυμη Διάταξη Διάταξη Wenner Schlumberger ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΓΕΩΦΥΣΙΚΩΝ ΔΙΑΣΚΟΠΗΣΕΩΝ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΜΕΛΕΤΗΣ Περιοχή Γρασίδι Περιοχή Εκκλησία ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ Περιοχή Γρασίδι Περιοχή Εκκλησία ΕΡΜΗΝΕΙΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ Περιοχή Γρασίδι Περιοχή Εκκλησία ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΤΡΙΣΔΙΑΣΤΑΤΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗΣ ΤΗΣ ΚΑΤΑΝΟΜΗΣ ΤΗΣ ΕΙΔΙΚΗΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗΣ Εισαγωγή δεδομένων για τρισδιάστατη απεικόνιση Επεξεργασία δεδομένων μέσω τρισδιάστατης απεικόνισης ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ Περιοχή Γρασίδι (Α Δ) Περιοχή Εκκλησία (Β Ν) Περιοχή Εκκλησία (Α Δ) ΕΡΜΗΝΕΙΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ Περιοχή Γρασίδι (Α Δ) Περιοχή Εκκλησία (Β Ν) Περιοχή Εκκλησία (Α Δ) ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Περιοχή Γρασίδι (Α Δ) Περιοχή Εκκλησία (Β Ν) Περιοχή Εκκλησία (Α Δ) Γενικό Συμπέρασμα ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ

4 15.1 Γεωραντάρ Διακριτική ικανότητα και βάθος ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΩΝ ΓΕΩΦΥΣΙΚΩΝ ΔΙΑΣΚΟΠΗΣΕΩΝ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΜΕΛΕΤΗΣ Περιοχή Δρόμος ΜΕΘΟΔΟΙ ΓΕΩΦΥΣΙΚΗΣ ΔΙΑΣΚΟΠΗΣΗΣ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΥ ΤΩΝ ΤΟΠΙΚΩΝ ΕΔΑΦΙΚΩΝ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΩΝ ΜΕΣΩ ΚΑΤΑΓΡΑΦΩΝ ΕΔΑΦΙΚΟΥ ΘΟΡΥΒΟΥ Μέθοδοι υπολογισμού της επίδρασης των τοπικών εδαφικών συνθηκών στη σεισμική κίνηση Ερμηνεία της τεχνικής HVSR κατά τον Nakamura (1989) Ερμηνεία της τεχνικής HVSR κατά τον Nakamura (1996, 2000) Φύση κυματικού πεδίου του Εδαφικού Θορύβου Ποιοτικός χαρακτηρισμός του εδάφους Συλλογή και επεξεργασία δεδομένων Εγκατάσταση εξοπλισμού ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΚΑΤΑΓΡΑΦΩΝ ΕΔΑΦΙΚΟΥ ΘΟΡΥΒΟΥ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΚΑΤΑΓΡΑΦΩΝ ΕΔΑΦΙΚΟΥ ΘΟΡΥΒΟΥ Συσχέτιση μεταξύ των καταγραφών Εδαφικού Θορύβου ΤΕΛΙΚΑ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ

5 Εικόνες: Εικόνα 1: Διάταξη ηλεκτροδίων. Εικόνα 2: Ο οριοθετημένος χώρος της περιοχής Γρασίδι με επιφανειακή εμφάνιση γεωλογικών ασυνεχειών. Εικόνα 3: Ο οριοθετημένος χώρος της περιοχής Γρασίδι με την μορφή προσανατολισμένων καννάβων για την εφαρμογή γεωφυσικών δικτύων. Εικόνα 4: Ο οριοθετημένος χώρος της περιοχής Εκκλησία με επιφανειακή εμφάνιση γεωλογικών ασυνεχειών. Εικόνα 5: Ο οριοθετημένος χώρος της περιοχής Εκκλησία με την μορφή προσανατολισμένων καννάβων για την εφαρμογή γεωφυσικών δικτύων. Εικόνα 6: Κατανομή ηλεκτρικής αντίστασης στην περιοχή Γρασίδι με εφαρμογή της Δίδυμης Διάταξης (Διεύθυνση Β Ν). Εικόνα 7: Κατανομή ηλεκτρικής αντίστασης στην περιοχή Γρασίδι με εφαρμογή της Δίδυμης Διάταξης (Διεύθυνση Α Δ). Εικόνα 8: Κατανομή ηλεκτρικής αντίστασης στην περιοχή Γρασίδι, στο Δίκτυο 01, με εφαρμογή της Δίδυμης Διάταξης (Διεύθυνση Β Ν). Εικόνα 9: Κατανομή Ηλεκτρικής αντίστασης στην Περιοχή Γρασίδι, στο Δίκτυο 01, με εφαρμογή της Δίδυμης Διάταξης (Διεύθυνση Α Δ). Εικόνα 10: Κατανομή της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης στην περιοχή Γρασίδι με την μορφή κατόψεων. Εικόνα 11: Κατανομή ηλεκτρικής αντίστασης στην περιοχή Εκκλησία με εφαρμογή της Δίδυμης Διάταξης με άνοιγμα ηλεκτροδίων 0.5 μέτρων (Διεύθυνση Β Ν). Εικόνα 12: Κατανομή ηλεκτρικής αντίστασης στην περιοχή Εκκλησία με εφαρμογή της Δίδυμης Διάταξης με άνοιγμα ηλεκτροδίων 2 μέτρων (Διεύθυνση Β Ν). Εικόνα 13: Κατανομή ηλεκτρικής αντίστασης στην περιοχή Εκκλησία με εφαρμογή της Δίδυμης Διάταξης με άνοιγμα ηλεκτροδίων 3 μέτρων (Διεύθυνση Β Ν). Εικόνα 14: Κατανομή ηλεκτρικής αντίστασης στην περιοχή Εκκλησία με εφαρμογή της Δίδυμης Διάταξης με άνοιγμα ηλεκτροδίων 2 μέτρων (Διεύθυνση Α Δ). Εικόνα 15: Κατανομή ηλεκτρικής αντίστασης στην περιοχή Εκκλησία με εφαρμογή της Δίδυμης Διάταξης με άνοιγμα ηλεκτροδίων 3 μέτρων (Διεύθυνση Α Δ). Εικόνα 16: Κατανομή της Ειδικής Ηλεκτρικής αντίστασης στην περιοχή Εκκλησία με την μορφή κατόψεων. Εικόνα 17: Τρισδιάστατη κυβική απεικόνιση από την περιοχή Γρασίδι. Εικόνα 18: Κατανομή ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης επί οριζόντιων επιπέδων στην περιοχή Γρασίδι. Εικόνα 19: Κατανομή ηλεκτρικής αντίστασης σε βάθος 0 μέτρων στην περιοχή Γρασίδι με εφαρμογή της Διάταξης Wenner Schlumberger με άνοιγμα ηλεκτροδίων 1 μέτρου (Διεύθυνση Α Δ). Εικόνα 20: Κατανομή ηλεκτρικής αντίστασης σε βάθος -1 μέτρων στην περιοχή Γρασίδι με εφαρμογή της Διάταξης Wenner Schlumberger με άνοιγμα ηλεκτροδίων 1 μέτρου (Διεύθυνση Α Δ). Εικόνα 21: Κατανομή ηλεκτρικής αντίστασης σε βάθος -2 μέτρων στην περιοχή Γρασίδι με εφαρμογή της Διάταξης Wenner Schlumberger με άνοιγμα ηλεκτροδίων 1 μέτρου (Διεύθυνση Α Δ). Εικόνα 22: Κατανομή ηλεκτρικής αντίστασης σε βάθος -3 μέτρων στην περιοχή Γρασίδι με εφαρμογή της Διάταξης Wenner Schlumberger με άνοιγμα ηλεκτροδίων 1 μέτρου (Διεύθυνση Α Δ). Εικόνα 23: Κατανομή ηλεκτρικής αντίστασης σε βάθος -4 μέτρων στην περιοχή Γρασίδι με εφαρμογή της Διάταξης Wenner Schlumberger με άνοιγμα ηλεκτροδίων 1 μέτρου (Διεύθυνση Α Δ). Εικόνα 24: Τρισδιάστατη απεικόνιση κατανομής ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης στα 1480 Ohms-m στην περιοχή Γρασίδι. Εικόνα 25: Τρισδιάστατη κυβική απεικόνιση στην περιοχή Εκκλησία παράλληλα στον Γεωμαγνητικό Βορρά. Εικόνα 26: Κατανομή ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης επί οριζόντιων επιπέδων στην περιοχή Εκκλησία. 5

6 Εικόνα 27: Κατανομή ηλεκτρικής αντίστασης σε βάθος 0 μέτρων στην περιοχή Εκκλησία με εφαρμογή της Διάταξης Wenner Schlumberger με άνοιγμα ηλεκτροδίων 1 μέτρου (Διεύθυνση Β Ν). Εικόνα 28: Κατανομή ηλεκτρικής αντίστασης σε βάθος 1 μέτρου στην περιοχή Εκκλησία με εφαρμογή της Διάταξης Wenner Schlumberger με άνοιγμα ηλεκτροδίων 1 μέτρου (Διεύθυνση Β Ν). Εικόνα 29: Κατανομή ηλεκτρικής αντίστασης σε βάθος 2 μέτρων στην περιοχή Εκκλησία με εφαρμογή της Διάταξης Wenner Schlumberger με άνοιγμα ηλεκτροδίων 1 μέτρου (Διεύθυνση Β Ν). Εικόνα 30: Κατανομή ηλεκτρικής αντίστασης σε βάθος 3 μέτρων στην περιοχή Εκκλησία με εφαρμογή της Διάταξης Wenner Schlumberger με άνοιγμα ηλεκτροδίων 1 μέτρου (Διεύθυνση Β Ν). Εικόνα 31: Κατανομή ηλεκτρικής αντίστασης σε βάθος 4 μέτρων στην περιοχή Εκκλησία με εφαρμογή της Διάταξης Wenner Schlumberger με άνοιγμα ηλεκτροδίων 1 μέτρου (Διεύθυνση Β Ν). Εικόνα 32: Τρισδιάστατη απεικόνιση κατανομής ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης στα 1300 Ohms-m στην περιοχή Εκκλησία. Εικόνα 33: Τρισδιάστατη κυβική απεικόνιση στην περιοχή Εκκλησία κάθετα στον Γεωμαγνητικό Βορρά. Εικόνα 34: Κατανομή ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης επί οριζόντιων επιπέδων στην περιοχή Εκκλησία. Εικόνα 35: Κατανομή ηλεκτρικής αντίστασης σε μηδενικό βάθος στην περιοχή Εκκλησία με εφαρμογή της Διάταξης Wenner Schlumberger με άνοιγμα ηλεκτροδίων 1 μέτρου (Διεύθυνση Α Δ). Εικόνα 36: Κατανομή ηλεκτρικής αντίστασης σε βάθος 1 μέτρου στην περιοχή Εκκλησία με εφαρμογή της Διάταξης Wenner Schlumberger με άνοιγμα ηλεκτροδίων 1 μέτρου (Διεύθυνση Α Δ). Εικόνα 37: Κατανομή ηλεκτρικής αντίστασης σε βάθος 2 μέτρων στην περιοχή Εκκλησία με εφαρμογή της Διάταξης Wenner Schlumberger με άνοιγμα ηλεκτροδίων 1 μέτρου (Διεύθυνση Α Δ). Εικόνα 38: Κατανομή ηλεκτρικής αντίστασης σε βάθος 3 μέτρων στην περιοχή Εκκλησία με εφαρμογή της Διάταξης Wenner Schlumberger με άνοιγμα ηλεκτροδίων 1 μέτρου (Διεύθυνση Α Δ). Εικόνα 39: Κατανομή ηλεκτρικής αντίστασης σε βάθος 4 μέτρων στην περιοχή Εκκλησία με εφαρμογή της Διάταξης Wenner Schlumberger με άνοιγμα ηλεκτροδίων 1 μέτρου (Διεύθυνση Α Δ). Εικόνα 40: Τρισδιάστατη απεικόνιση κατανομής ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης στα 1700 Ohms-m στην περιοχή Εκκλησία. Εικόνα 41: Το σύστημα του γεωραντάρ SIR-10 καθώς και η σχηματική απεικόνιση της κύριας μονάδας (mainframe) του συστήματος. Εικόνα 42: Κεραίες γεωραντάρ. Εικόνα 43: Ο οριοθετημένος χώρος της περιοχής Δρόμος. Διακρίνονται οι γεωφυσικοί κάνναβοι Γρασίδι και Εκκλησία με μπλε και κίτρινο χρώμα αντίστοιχα. Εικόνα 44: Κατακόρυφη ηλεκτρομαγνητική διατομή 04. Εικόνα 45: Επιφανειακή διάρρηξη του οδοστρώματος και του τεχνητού υβώματος (σαμαράκι). Εικόνα 46: Φασματικοί λόγοι της οριζόντιας προς την κατακόρυφη συνιστώσα καταγραφών εδαφικού θορύβου (Kamonomiya, Tabata) και σεισμικών καταγραφών (Kamonimiya) στο βραχώδες υπόβαθρο (Nakamura, 1989). Εικόνα 47: Τυπική γεωλογική δομή μιας ιζηματογενούς κοιλάδας. Με Hf, Hb συμβολίζεται το φάσμα της οριζόντιας εδαφικής κίνησης και με Vf, Vb συμβολίζεται το φάσμα της κατακόρυφης κίνησης. Οι δείκτες f, b συμβολίζουν κίνηση στην επιφάνεια του ιζηματογενούς στρώματος και του υποβάθρου, αντίστοιχα (τροποποιημένο από Nakamura, 1996). Εικόνα 48: Σχηματική αναπαράσταση των παραγόντων ενίσχυσης των οριζόντιων (Ah) και των κατακόρυφων (Av) κινήσεων. Η συχνότητα είναι σε μονάδες θεμελιώδους ιδιοσυχνότητας (fo) (Nakamura, Από Carniel et al., 2006). Εικόνα 49: Σχηματική σύγκριση του παράγοντα ενίσχυσης της οριζόντιας κίνησης (Ah, μπλε γραμμή), του φάσματος της οριζόντιας συνιστώσας (Hf, μαύρη γραμμή), του φάσματος της κατακόρυφης συνιστώσας (Vf, μπλε ανοιχτή γραμμή) και του φασματικού λόγου QTS (QTS= Hf / Vf, πράσινη γραμμή). Η συχνότητα είναι σε μονάδες θεμελιώδους ιδιοσυχνότητας (Fo) (τροποποιημένο από Nakamura, 2000). 6

7 Εικόνα 50: Εγκάρσια παραμόρφωση, γ, των επιφανειακών σχηματισμών (Nakamura, 2000). Εικόνα 51: Συσχέτιση των τιμών του δείκτη τρωτότητας Κg του εδάφους στην περιοχή της Μαρίνας του Σαν Φρανσίσκο σε σχέση με τις καταστροφές που παρατηρήθηκαν από το σεισμό της Loma Prieta το 1989 (Nakamura, 1996). Εικόνα 52: Κατανομή του δείκτη τρωτότητας Κg του εδάφους στην πόλη του Kobe (Nakamura et al., 2000). Εικόνα 53: Σύγκριση μεταξύ του δείκτη τρωτότητας Κg του εδάφους και των βλαβών που προκλήθηκαν από τον σεισμό του Kobe το Εικόνα 54: Εγκατάσταση ερευνητικού εξοπλισμού. Εικόνα 55: Προσανατολισμένη τοποθέτηση σεισμομέτρου. Εικόνα 56: Επιφάνεια εργασίας του προγράμματος Geopsy όπου διακρίνονται οι ψηφιακές καταγραφές εδαφικού θορύβου και για τις τρεις συνιστώσες με τα παράθυρα που επιλέχθηκαν καθώς και το παραθυρικό μενού στο οποίο ρυθμίζονται οι παράμετροι της επεξεργασίας (στο δεξί μέρος του σχήματος). Εικόνα 57: Φασματικοί λόγοι μαζί με τις +/- τυπικές αποκλίσεις της καταγραφής εδαφικού θορύβου με τη χρήση του προγράμματος Geopsy. Σχήματα: Σχήμα 1: Γεωτεκτονικό σχήμα των Ελληνίδων ζωνών (Κατά Μουντράκης et al. 1983). Σχήμα 2: Χάρτης επικέντρων ιστορικών σεισμών σε απόσταση 1 μοίρας από την πόλη των Πατρών (Σώκος, 1998). Σχήμα 3: Απόδοση της Δίδυμης διάταξης. Σχήμα 4: Σχηματική απεικόνιση της διάταξης Wenner Schlumberger. Πίνακες: Πίνακας 1: Συγκριτικά δυνητικά βάθη ανίχνευσης του γεωραντάρ σε συνάρτηση με διάφορα υλικά. Πίνακας 2: Σταθμοί καταγραφής εδαφικού θορύβου στο χώρο της Πανεπιστημιούπολης για τον προσδιορισμό τοπικών εδαφικών σχηματισμών με την χρήση της τεχνικής HVSR. Πίνακας 3: Παράμετροι καταγραφής εδαφικού θορύβου. Πίνακας 4: Κριτήρια που αφορούν την αξιοπιστία της καμπύλης HVSR και τη «σαφήνεια» του εμφανιζόμενου μέγιστου (SESAME, 2004). Πίνακας 5: Διαφορές και ομοιότητες μεταξύ των σταθμών καταγραφής εδαφικού θορύβου της τομής Α-Α. Πίνακας 6: Διαφορές και ομοιότητες μεταξύ των σταθμών καταγραφής εδαφικού θορύβου της τομής Β-Β. Πίνακας 7: Ενδεικτικές ειδικές ηλεκτρικές αντιστάσεις πετρωμάτων και άλλων γεωλογικών σχηματισμών (Κατράκης, 1964). Πίνακας 8: Ηλεκτρική αντίσταση πετρωμάτων κατά τον γεωλογικό αιώνα σχηματισμού τους (Παπαζάχος, 1996). Πίνακας 9: Παράμετροι καταγραφής δεδομένων για την ηλεκτρική τομογραφία. Πίνακας 10: Παράμετροι Επεξεργασίας δεδομένων με το λογισμικό Res2dinv. 7

8 ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Για την πραγματοποίηση της παρούσας Διατριβής Ειδίκευσης στα πλαίσια του Μεταπτυχιακού Προγράμματος Σπουδών «Γεωπιστήμες και Περιβάλλον» θα ήθελα να ευχαριστήσω: Τον Επιβλέποντα Καθηγητή κ. Σταύρο Παπαμαρινόπουλο, ο οποίος μου έδωσε την ευκαιρία να με συμπεριλάβει, από το δεύτερο κιόλας έτος σπουδών μου στο τμήμα Γεωλογίας, σε αρκετές ερευνητικές δραστηριότητες και ερευνητικά προγράμματα του Εργαστηρίου Γεωφυσικής, δίνοντας μου την ευκαιρία να κατανοήσω σε βάθος τον ρόλο της Γεωφυσικής στην σύγχρονη κοινωνία, καθώς και τις γνώσεις που μου παρείχε μέσα από τις συζητήσεις γύρω από την Γεωλογία και την Αρχαιολογική Γεωφυσική. Τα μέλη της εξεταστικής επιτροπής της παρούσας διατριβής ειδίκευσης τον Καθηγητή κ. Γεράσιμο Τσελέντη και τον Επίκουρο Καθηγητή κ. Ευθύμιο Σώκο τόσο για τον εξοπλισμό, όσο και για τα γεωφυσικά προγράμματα και δεδομένα που μου παρείχαν, καθώς και τις εξειδικευμένες γεωφυσικές και σεισμολογικές γνώσεις γύρω από τις γεωλογικές ασυνέχειες και τον τανυστή σεισμικής ροπής. Τον Πρύτανη του Πανεπιστημίου Πατρών Καθηγητή κ. Γεώργιο Παναγιωτάκη και την Τεχνική Υπηρεσία του Πανεπιστημίου για την άμεση ανταπόκριση στην χορήγηση άδειας καθώς και για την αποψίλωση της περιοχής γύρω από τον ιερό ναό των Τριών Ιεραρχών του Πανεπιστημίου Πατρών για την εκτέλεση της γεωφυσικής έρευνας. Τον Δρ. κ. Παναγιώτη Στεφανόπουλο για την καθολική βοήθεια του στην ολοκλήρωση της παρούσας εργασίας, τόσο στην θεωρητική πλευρά αυτής όσο και στις εργασίες υπαίθρου και στον χειρισμό γεωφυσικών συσκευών και λογισμικών. Τον Δρ. κ. Παρασκευά Παρασκευόπουλο για την πολύτιμη βοήθεια και καθοδήγησή του στην επεξήγηση της μεθόδου προσδιορισμού των τοπικών εδαφικών σχηματισμών με χρήση της τεχνικής HVSR (Horizontal to Vertical Spectral Ratio). Τον Επίκουρο καθηγητή κ. Κωνσταντίνο Νικολακόπουλο για την βοήθεια του στην επίλυση μετασχηματισμού μετρήσεων του τρισδιάστατου μοντέλου απεικόνισης κατανομής της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης. Την συμφοιτήτρια μου στο Μεταπτυχιακό Πρόγραμμα Σπουδών κα. Ευλαμπία Κουζέλη για την βοήθεια της στις εργασίες υπαίθρου. Τους προπτυχιακούς φοιτητές Πέτρο Ζορμπά, Ευγενία Μεταξά, Μαρία Ευαγγελία Νόρδα, Χριστίνα Γάκου, Άγγελο Οικονόμου, Κωνσταντίνο Στρατόπουλο, Δημήτριο Τσακίρη και Παναγιώτη Χατζηλεοντιάδη για την βοήθεια τους κατά την διάρκεια της γεωφυσικής έρευνας στην ύπαιθρο. 8

9 Τους προπτυχιακούς φοιτητές Στέφανο Μουρελάτο και Λάμπρο Σμαΐλη για την βοήθεια τους κατά την διάρκεια της επεξεργασίας των γεωηλεκτρικών δεδομένων για την παραγωγή του τρισδιάστατου μοντέλου απεικόνισης κατανομής της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης. 9

10 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Η γεωφυσική διασκόπηση αποτελεί μια τεχνική διερεύνησης που χαρακτηρίζεται ως μη καταστροφική, με δυνατότητα εφαρμογής σε μεγάλη πλειονότητα προβλημάτων. Πραγματοποιήθηκε γεωφυσική έρευνα με εφαρμογή ηλεκτρικής χαρτογράφησης, ηλεκτρικής τομογραφίας, γεωραντάρ και καταγραφών εδαφικού θορύβου σε περιοχή της Πανεπιστημιούπολης. Σκοπός ήταν η λεπτομερής γεωφυσική διερεύνηση για τον εντοπισμό γεωλογικών ασυνεχειών στον ευρύτερο χώρο του Πανεπιστημίου. Οι προαναφερόμενες τεχνικές εφαρμόστηκαν στο πεδίο σε προκαθορισμένα γεωφυσικά δίκτυα (κάνναβοι) που απείχαν μεταξύ τους απόσταση 100 μέτρων, με σάρωση επάλληλων διατομών παράλληλα και κάθετα στην διεύθυνση του γεωμαγνητικού Βορρά. Ως πρώτη τεχνική επιλέχτηκε η ηλεκτρική χαρτογράφηση με χρήση της δίδυμης διάταξης και άνοιγμα ηλεκτροδίων μέτρων, που απέδωσε την κατανομή της ηλεκτρικής αντίστασης του εδάφους επί οριζόντιου επιπέδου. Ως δεύτερη τεχνική εφαρμόστηκε η ηλεκτρική τομογραφία. Με χρήση 25 συνευθειακών ηλεκτροδίων σε απόσταση 1 μέτρου, μέσω της διάταξης Wenner- Schlumberger, επιτεύχθηκε η καταγραφή της κατανομής της φαινόμενης ειδικής αντίστασης επί κατακόρυφου επιπέδου και σε 8 διαφορετικά βάθη. Μέσω του ειδικού λογισμικού Res2DINV, υπολογίστηκε η τιμή της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης, με δημιουργία μαθηματικού προτύπου δύο διαστάσεων βασιζόμενο στα ελάχιστα τετράγωνα. Με την βοήθεια του ειδικού λογισμικού Geosoft Oasis Montaj, πραγματοποιήθηκε η επεξεργασία των δεδομένων της ηλεκτρικής χαρτογράφησης και της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης. Ως αποτέλεσμα ήταν η παραγωγή έγχρωμων χαρτών κατανομής της ηλεκτρικής αντίστασης, ενώ από την δεύτερη τεχνική παρήχθησαν οριζόντιες κατόψεις της ειδικής αντίστασης σε ορισμένο βάθος καθώς και τρισδιάστατη απεικόνιση αυτής. Οι γεωφυσικές έρευνες με χρήση του γεωραντάρ και των καταγραφών εδαφικού θορύβου χρησιμοποιήθηκαν επικουρικά για να ταυτοποιήσουν τα παραγόμενα αποτελέσματα των ηλεκτρικών μεθόδων γεωφυσικής διασκόπησης. Από την ερμηνεία των παραγόμενων χαρτών έγινε σαφής ο εντοπισμός της υπάρχουσας γεωλογικής ασυνέχειας στην παραπάνω περιοχή και κατασκευάστηκε τρισδιάστατο μοντέλο απεικόνισης κατανομής της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης. 10

11 ABSTRACT Geophysical prospecting is a non catastrophic technique, which is applicable on a wide range of problems, including archaeological, environmental and geological problems. At Campus University of Patras, a detailed geophysical investigation applied in order to detect possible geological discontinuities, which produced serious problems at buildings and main roads of the Campus. As main technique used the electric mapping and electric imaging, which applied on already prepared geophysical grids by measuring parallel profiles with direction along and perpendicular to the geomagnetic north, while the two geophysical grids were 100 meters away each other. Firstly, an electric mapping procedure took place by using twinprobe array with four electrodes in distance between meters. As a result was the recording of soil resistance on horizontal layer with constant depth. By processing the data through Geosoft Oasis Montaj software, the distribution of soil resistance was illustrated on color scale maps. Secondly, electric imaging technique applied with twenty-five equal space electrodes along straight lines, with one meter space by using the hybrid arrangement Wenner-Schlumberger. As a result was the recording of distribution of soil apparent resistivity on a vertical layer in eight separated depths. Resistivity calculated by processing imaging data with 2D mathematical algorithm based on least squares inversion (Res2Dinv). Further processing by Oasis Montaj, had as a result the production of horizontal slices and 3D maps, where the resistivity distribution was illustrated on separated depths, in color and grey schedule format. The combined geophysical investigation with the aid of ground penetrating radar and the HVSR (Horizontal to Vertical Spectral Ratio) technique confirmed the existence of geological discontinuity. 11

12 1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Ως γεωφυσική διασκόπηση νοείται ένα σύνολο διαφορετικών και ανεξάρτητων τεχνικών που επιτρέπουν την διερεύνηση υπεδαφικών στόχων απρόσιτων στην άμεση παρατήρηση. Μέσα από την χρήση ειδικών συσκευών, με την αρχή λειτουργίας τους βασισμένη σε νόμους της Φυσικής, επιτυγχάνεται η διερεύνηση διάφορων προβλημάτων σε αρχαιολογικά, γεωλογικά όσο και περιβαλλοντικά ενδιαφέροντα. Ανάλογα με την μετρούμενη φυσική ποσότητα, οι τεχνικές αυτές διακρίνονται σε βαρυτικές, σεισμικές, ηχητικές, ηλεκτρικές και ηλεκτρομαγνητικές. Κάθε τεχνική εστιάζει στον στόχο από διαφορετική σκοπιά με έμφαση στην διαφοροποίηση της μετρούμενης ποσότητας μεταξύ πιθανού στόχου και περιβάλλοντος εδαφικού υλικού. Οι τεχνικές αυτές χαρακτηρίζονται από μη καταστροφική εφαρμογή, με αποτέλεσμα την εφαρμογή τους σε περιοχές με πιθανή ύπαρξη αρχαιολογικών υπολειμμάτων, υδροφόρων οριζόντων και υπόγειων τεχνικών έργων. Στην παρούσα εργασία γίνεται αναφορά στις ηλεκτρικές και ηλεκτρομαγνητικές μεθόδους διασκόπησης και στην εφαρμογή αυτών για διερεύνηση πιθανών γεωλογικών ασυνεχειών, καθώς και στην τεχνική HVSR (Horizontal to Vertical Spectral Ratio) για τον προσδιορισμό των δυναμικών χαρακτηριστικών των επιφανειακών γεωλογικών σχηματισμών. Σκοπός είναι ο εντοπισμός πιθανών γεωλογικών ασυνεχειών (ρηγμάτων) στο χώρο του Πανεπιστημίου Πατρών, καθώς και η χαρτογράφηση των χαρακτηριστικών τους (διεύθυνση, είδος, βάθος). Η έρευνα πραγματοποιήθηκε σε προσανατολισμένα δίκτυα (κάνναβοι), για την εφαρμογή των τεχνικών της ηλεκτρικής χαρτογράφησης, της κατακόρυφης ηλεκτρικής απεικόνισης και του γεωραντάρ. Σε συγκεκριμένες θέσεις εφαρμόστηκε επικουρικά η τεχνική HVSR για τον προσδιορισμό τοπικών εδαφικών σχηματισμών με σκοπό την επαλήθευση των ηλεκτρικών και ηλεκτρομαγνητικών μεθόδων στην χαρτογράφηση γεωλογικών ασυνεχειών. 2 ΓΕΩΜΟΡΦΟΛΟΓΙA Η Πανεπιστημιούπολη της πόλης των Πατρών, αλλά και η ευρύτερη περιοχή οριοθετείται στο βόρειο τμήμα του Νομού Αχαΐας. Χαρακτηρίζεται από ανάπτυξη απότομων λοφωδών και ημιορεινών εξάρσεων που αποτελούν ουσιαστικά τις βόρειες παρυφές του όρους Παναχαϊκού και δομούνται κυρίως από Νεογενείς και Αλπικούς σχηματισμούς. Μεταξύ των ανωτέρων εξάρσεων και της ακτογραμμής του Κορινθιακού κόλπου, παρεμβάλλεται μια πολύ στενή επιμήκης παραλιακή ζώνη ηπιότερου ανάγλυφου, με ομαλή κλίση προς την ακτογραμμή και καλύπτεται από Τεταρτογενή υλικά αδρομερούς κυρίως χαρακτήρα. Το υδρογραφικό δίκτυο αναπτύσσεται με τη μορφή ορμητικών (λόγω της μεγάλης κλίσης της κοίτης τους) ρεμάτων και χειμάρρων Β Ν διεύθυνσης που παρουσιάζουν μεγάλη στερεοπαροχή με αποτέλεσμα να δημιουργούν κατά την έξοδο τους από την ανάντη ζώνη, αλλουβιακά ριπίδια μικρών σχετικά διαστάσεων. 3 ΓΕΩΛΟΓΙΑ Η περιοχή μελέτης όπως προαναφέρθηκε, βρίσκεται στο βόρειο άκρο του Νομού Αχαΐας και εντάσσεται στην ευρύτερη περιοχή εξάπλωσης των σχηματισμών της ζώνης Ωλονού Πίνδου (Σχήμα 1). Στην περιοχή μελέτης οι σχηματισμοί αυτοί καλύπτονται από τεταρτογενείς αποθέσεις. 12

13 Σχήμα 1: Γεωτεκτονικό σχήμα των Ελληνίδων ζωνών (Κατά Μουντράκης et al. 1983). 3.1 ΤΕΤΑΡΤΟΓΕΝΕΙΣ ΑΠΟΘΕΣΕΙΣ Χαλαρές αποθέσεις μικτών φάσεων Πρόκειται για σύγχρονες προσχώσεις ή και αποθέσεις κοιλάδων από αργιλοϊλύες, πηλούς, άμμους με ποικίλη διαβάθμιση των κόκκων, ψηφίδες και χάλικες. Εμφανίζουν ταχείες λιθολογικές μεταβολές τόσο κατά την κατακόρυφη όσο και κατά την οριζόντια διεύθυνση με αποτέλεσμα να παρουσιάζουν έντονη ετερογένεια και ανομοιόμορφη μηχανική συμπεριφορά. Το πάχος τους κυμαίνεται από μερικά έως λίγες δεκάδες μέτρα Προσχωματικές αποθέσεις Χονδροκλαστικοί ποταμοχερσαίοι σχηματισμοί, από χαλίκια, κροκάλες, λατύπες και ογκόλιθους ασβεστολιθικής κυρίως και λιγότερο ψαμμιτικής, ιλυολιθικής και κερατολιθικής σύστασης με μικρό ποσοστό λεπτομερών. Τα υλικά αυτά επικάθονται ασύμφωνα επί των ανθρακικών σχηματισμών του υποβάθρου. Το ποσοστό των λεπτομερών ποικίλλει με αυξητικές τάσεις όσο απομακρυνόμαστε από την ενεργή κοίτη των χειμάρρων, αν και σπάνια ξεπερνά το 20%. Τα υλικά αυτά δομούν τα αλλουβιακά ριπίδια (κωνοειδούς μορφής) των ποταμοχειμάρρων της περιοχής και το πάχος τους κυμαίνεται από λίγα έως και μερικές δεκάδες μέτρα εξαρτώμενο βέβαια από την έκταση των ριπιδίων, την ικανότητα στερεοπαροχής των χειμάρρων και την απόσταση από την ενεργή κοίτη τους. 13

14 3.1.3 Πρόσφατες αποθέσεις κοίτης Πρόκειται για ασύνδετα υλικά, προϊόντα αποσάθρωσης παλαιότερων σχηματισμών της ανάντη ορεινής και ημιορεινής ζώνης, τα οποία καλύπτουν τη σημερινή κοίτη του παρακείμενου χείμαρρου καθώς και των άλλων ρεμάτων της περιοχής. Αποτελούνται από χαλίκια, κροκάλες, λατύπες και ογκόλιθους ασβεστολιθικής κυρίως και λιγότερο ψαμμιτικής, ιλυολιθικής και κερατολιθικής σύστασης με πολύ μικρή έως ανύπαρκτη παρουσία αργιλοαμμωδών συστατικών. Το πάχος τους δεν ξεπερνά τα λίγα μέτρα Αλλουβιακά ριπίδια Το Πανεπιστήμιο Πατρών είναι οικοδομημένο πάνω σε αλλουβιακό ριπίδιο. Τα αλλουβιακά ριπίδια αποτελούν χερσαίες στρωματογραφικές μονάδες. Με τον όρο ριπίδιο, αναφέρεται μία απόθεση της οποίας η επιφάνεια σχηματίζει ένα τμήμα κώνου που εκτείνεται ακτινωτά προς τα κάτω από το σημείο που ένα ποτάμι «αφήνει» τα βουνά. Για να αναπτυχθεί ένα αλλουβιακό ριπίδιο, απαραίτητη προϋπόθεση είναι η ύπαρξη περιοχής με έντονο ανάγλυφο και ταυτόχρονα μεγάλη παροχή ιζήματος. Στη συγκεκριμένη περίπτωση το ποτάμι είναι ο Χάραδρος ή Βελβιτσάνος. Πηγάζει από τις βορειοδυτικές υπώρειες του Παναχαϊκού όρους και εκβάλλει στο ανατολικό τμήμα του Πατραϊκού κόλπου στο ύψος του Καστελοκάμπου. Η εξέλιξη και η γεωμετρία των αλλουβιακών ριπιδίων ρυθμίζεται από το κλίμα, τη λιθολογία και την τεκτονική της περιοχής. Η απόθεση υλικού των αλλουβιακών ριπιδίων οφείλεται σε σαφή ελάττωση της κλίσης του «ρευματικού καναλιού» προς τα κάτω και από το σημείο όπου το ρεύμα εγκαταλείπει μια περιοχή με έντονο ανάγλυφο. Η συνολική γεωμετρία ενός αλλουβιακού ριπιδίου αντανακλά την απόθεση ενός τεράστιου αριθμού στρωμάτων διαφορετικής έκτασης και πάχους καθώς και τις αλλαγές της απόθεσης, τοπικά, που οφείλονται στη διάνοιξη μιας ροής η οποία γεμίζει με ίζημα, με αποτέλεσμα τη διάνοιξη μιας νέας αύλακας. Στα περισσότερα αλλουβιακά ριπίδια εντοπίζονται διαγνωστικοί χαρακτήρες που τα συγκεκριμενοποιούν σαν προϊόντα ενός χερσαίου ιζηματογενούς περιβάλλοντος: Είναι οξειδωμένες αποθέσεις που σπάνια περιέχουν καλά διατηρημένο οργανικό υλικό. Δομούν παχιές ακολουθίες αποθέσεων υδάτων που έχουν αποτεθεί ως αποθέσεις αύλακος και ως αποθέσεις καλυμμάτων ή αποθέσεων ιλυορροής και δεβριτικών ροών. Ο κύριος όγκος των αποθέσεων αποτελείται από καλύμματα που έχουν λόγο μήκος/πλάτος περίπου 5/20. Η αναλογία των δεβριτικών αποθέσεων ελαττώνεται προοδευτικά από την κορυφή του ριπιδίου προς τα έξω. Το κοκκομετρικό μέγεθος μειώνεται από την κορυφή του ριπιδίου προς τα έξω κάτω. Οι cut and fill είναι δομές που είναι πλησίον της κορυφής του ριπιδίου, ενώ είναι σπάνιες ή απουσιάζουν από την εξωτερική ζώνη του ριπιδίου. 14

15 Πρόκειται για μία ακολουθία στρωμάτων που ποικίλει σε κοκκομετρικό μέγεθος, βαθμό ταξιθέτησης και σε πάχος, σε σύγκριση με άλλα περιβάλλοντα. Οι αλλουβιακές αποθέσεις σε ένα διάγραμμα CM προμηθεύουν ένα ελικοειδές πεδίο που αντιπροσωπεύει αποθέσεις εφήμερων ρευμάτων. Τα αλλουβιακά ριπίδια έχουν γενικά επικλυσιγενή σχέση ή σχέσεις δακτυλιώσεως με ιζήματα άλλων περιβαλλόντων απόθεσης (αποθέσεις πλημμυρίδας ή λιμνών). Σε τομές, οι οποίες είναι παράλληλες προς τις ακτίνες του ριπιδίου, τα ιδιαίτερα στρώματα ιχνογραφούνται για μεγάλες αποστάσεις. Σε εγκάρσιες τομές, τα στρώματα έχουν περιορισμένη έκταση και καλύπτονται. 4 ΤΕΚΤΟΝΙΚΗ Η περιοχή μελέτης βρίσκεται στη νότια πλευρά της ενεργής τεκτονικής τάφρου του Κορινθιακού κόλπου, η οποία δημιουργήθηκε κατά την διαστολή της περιθωριακής λεκάνης του Ελληνικού νησιωτικού τόξου στη δυτική Ελλάδα. Η Τάφρος του Ρίου ανήκει σε μια ομάδα επιμηκών και στενών ασύμμετρων τάφρων της δυτικής Ελλάδας, που με διεύθυνση ΔΒΔ κόβουν και μετατοπίζουν παλαιότερες δομές. Το διαμορφωμένο ανάγλυφο της περιοχής μελέτης, είναι αποτέλεσμα της νεοτεκτονικής δράσης ρηγμάτων κανονικού χαρακτήρα διεύθυνσης Α Δ, τα οποία έχουν ως αποτέλεσμα την ανύψωση του νοτίου τεμάχους, την εμφάνιση του αλπικού υποβάθρου με τη μορφή υβώματος και την ταπείνωση του βορείου τεμάχους κάτω από το επίπεδο της θάλασσας. 5 ΣΕΙΣΜΙΚΟΤΗΤΑ H περιοχή μελέτης ανήκει στο ευρύτερο τμήμα της Δυτικής Ελλάδας, που έχει χαρακτηρισθεί από πολλούς ερευνητές ως μία πολύπλοκη περιοχή τόσο από γεωλογικής όσο και από γεωτεκτονικής άποψης. Η δυναμική φόρτιση που επιφέρουν οι συχνοί, ως επί το πλείστον αβαθείς και συνήθως μεγάλου μεγέθους σεισμοί στους διάφορους γεωλογικούς σχηματισμούς που δομούν την Αχαΐα, εκτός από τα άμεσα αποτελέσματα στις κατασκευές, προκαλεί συχνά και εκδήλωση δευτερογενών φαινομένων (κατολισθήσεις, καταπτώσεις, ρευστοποιήσεις κλπ.) που ενδιαφέρουν από γεωτεχνικής πλευράς, καθώς πλήττουν οικισμούς και διάφορα τεχνικά έργα (Ρόζος, 1989). Η ΔΒΔ ΑΝΑ διεύθυνσης τάφρος του Κορινθιακού κόλπου συνδέεται, μέσω της τάφρου του Ρίου (ΒΑ ΝΔ διεύθυνσης), με της ίδιας διεύθυνσης (ΔΒΔ ΑΝΑ) τάφρο του Πατραϊκού κόλπου. Η πόλη των Πατρών βρίσκεται στο σημείο συνάντησης των δύο τάφρων, που παρουσιάζουν ομοιότητες αλλά και σημαντικές διαφορές, όπως η διαφορετική σεισμικότητα αυτών. Ο Κορινθιακός κόλπος παρουσιάζει έντονη σεισμικότητα. Πολλοί μεγάλοι σεισμοί έχουν γίνει στην περιοχή: Οι σεισμοί της Ελίκης του 373 π.χ. (Μ=7,0) και του 1861 (Μ=6,7), οι σεισμοί των Αλκυονίδων το 1981 (Μ=6.7) και οι σεισμοί του Αιγίου το 1995 (Μ=6,2). Τα σεισμικά μεγέθη είναι αρκετά μεγάλα και ενδέχεται, μιας και 15

16 βρίσκονται σε σχετικά μικρή επικεντρική απόσταση, μελλοντικοί σεισμοί από τις περιοχές αυτές να προκαλέσουν ζημιές στην περιοχή της έρευνας (Σώκος, 1998). Σχήμα 2: Χάρτης επικέντρων ιστορικών σεισμών σε απόσταση 1 μοίρας από την πόλη των Πατρών (Σώκος, 1998). Ο Πατραϊκός κόλπος σε αντίθεση από τον Κορινθιακό, δεν παρουσιάζει τόσο μεγάλη σεισμικότητα. Πολλοί ερευνητές (Melis et al, 1989, Tselentis et al, 1994) έδειξαν ότι η σεισμικότητα συγκεντρώνεται στην περιοχή που συναντώνται οι δύο τάφροι (Ρίο Αντίριο). Επίσης, οι Δρακόπουλος κ.ά.. (1987) μελετώντας σεισμούς της περιόδου 1/1/ /5/1986, που σημειώθηκαν με κέντρο την περιοχή ζεύξης Ρίου Αντιρρίου και ακτίνα 150 χιλιομέτρων, διακρίνουν διάφορα, "κέντρα" συγκεντρωμένης σεισμικότητας όπως οι περιοχές Κορινθιακού Πατραϊκού, Ρίου Αντιρρίου, κλπ. Ακόμα, μελετώντας από τις ίδιες καταγραφές μόνο τους σεισμούς που εντοπίζονται σε ακτίνα 60 χιλιομέτρων από τη θέση της ζεύξης, διαπιστώνουν μεγάλη πυκνότητα σεισμών στο δίαυλο Ρίου Αντιρρίου και κυρίως στις ακτές του δυτικού Κορινθιακού, μέχρι την περιοχή Ακράτας Γαλαξιδίου. Η ευρύτερη περιοχή έρευνας ανήκει σεισμολογικά στην περιοχή των λεκανών του Πατραϊκού και Κορινθιακού. Ζώνη έντονης σεισμικότητας, με αρκετά πολύπλοκη σεισμοτεκτονική συμπεριφορά. Τα διάφορα ρήγματα (Κορινθιακού & Πατραϊκού), θεωρούνται επικίνδυνα βάση της μέγιστης επιτάχυνσης που αναμένεται να προκαλέσουν κατά την εκδήλωση μέγιστου σεισμού σε κάθε ρήγμα εκ αυτών. Οι Δρακόπουλος κ.ά. (1987), αναλύοντας στατιστικά τους σεισμούς της περιόδου με μέγεθος >4,0 R, που εντοπίζονται σε ακτίνα 110 χιλιομέτρων γύρω από τη θέση ζεύξης Ρίου Αντιρρίου, δέχονται ότι η περίοδος επανάληψης σεισμού μεγέθους Μ=6,2 είναι 50 χρόνια, ενώ αυτή σεισμού μεγέθους Μ> 7,0 είναι 65 χρόνια. 16

17 Με βάση τις διαστάσεις των ρηγμάτων της περιοχής ζεύξης Ρίου Αντιρρίου και τη χρήση εμπειρικών μεθόδων, καταλήγουν ότι το αναμενόμενο μέγιστο μέγεθος σεισμού, σε περίπτωση ενεργοποίησης της κύριας ρηξιγενούς γραμμής της περιοχής, είναι 6,6. 6 ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ Η γεωφυσική διασκόπηση στην Πανεπιστημιούπολη εφαρμόστηκε μέσω: I. Οριοθέτηση της περιοχής με επιτόπια επιφανειακή μακροσκοπική έρευνα. II. Διαχωρισμό της περιοχής σε γεωφυσικά δίκτυα με κυμαινόμενο μήκος ακμής σε συνάρτηση με την υπάρχουσα τοπογραφία. III. Οριοθέτηση των γεωφυσικών δικτύων με χρήση ξύλινων πασσάλων. IV. Ονομασία κάθε γεωφυσικού δικτύου με προκαθορισμένο κωδικό όνομα. V. Εφαρμογή γεωηλεκτρικής χαρτογράφησης με χρήση της δίδυμης διάταξης. VI. Τοποθέτηση του σταθερού ζεύγους ηλεκτροδίων σε σημείο που επιτρέπει την σάρωση όλων των γεωφυσικών δικτύων χωρίς μετακίνηση αυτού. VII. Εφαρμογή των ίδιων παραμέτρων σε όλα τα γεωφυσικά δίκτυα κατά την διάρκεια σάρωσης. VIII. Επεξεργασία των δεδομένων από την ηλεκτρική χαρτογράφηση. IX. Εφαρμογή της κατακόρυφης ηλεκτρικής απεικόνισης με χρήση της διάταξης Wenner Schlumberger, βάση των αποτελεσμάτων της ηλεκτρικής χαρτογράφησης. X. Επεξεργασία των δεδομένων της κατακόρυφης ηλεκτρικής απεικόνισης. XI. Δημιουργία οριζόντιων κατόψεων από τα δεδομένα της ηλεκτρικής απεικόνισης. XII. Σύγκριση αποτελεσμάτων από την ηλεκτρική χαρτογράφηση και την κατακόρυφη ηλεκτρική απεικόνιση. XIII. Δημιουργία τρισδιάστατου μαθηματικού μοντέλου απεικόνισης της κατανομής της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης, με σκοπό την ανάδειξη πιθανών μεταβολών στους υποκείμενους γεωλογικούς σχηματισμούς. XIV. Εφαρμογή ηλεκτρομαγνητικών μεθόδων, για συλλογή περαιτέρω πληροφοριών. XV. Εφαρμογή της τεχνικής HVSR σε συγκεκριμένους σταθμούς καταγραφής στον χώρο της πανεπιστημιούπολης, με σκοπό τον προσδιορισμό των δυναμικών χαρακτηριστικών των επιφανειακών γεωλογικών σχηματισμών. XVI. Περιγραφή και ερμηνεία των αποτελεσμάτων. XVII. Συμπεράσματα. 7 ΜΕΘΟΔΟΙ ΓΕΩΦΥΣΙΚΗΣ ΔΙΑΣΚΟΠΗΣΗΣ 7.1 ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ Η ηλεκτρική διασκόπηση αποτελεί μία από τις πιο διευρυμένες τεχνικές με την μεγαλύτερη εφαρμογή. Στόχος της είναι ο καθορισμός της κατανομής της ηλεκτρικής αντίστασης/ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης του υπεδάφους σε ένα οριζόντιο ή κατακόρυφο επίπεδο. Με την εισαγωγή στο έδαφος ηλεκτρικού πεδίου γνωστών χαρακτηριστικών, επιχειρείται η μέτρηση της αναπτυσσόμενης διαφοράς δυναμικού, με απώτερο σκοπό τον υπολογισμό της τιμής της ηλεκτρικής αντίστασης/ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης. Η τελευταία αντικατοπτρίζει το ποσοστό δυσκολίας εισόδου του ηλεκτρικού πεδίου μέσα από το γεωλογικό καθεστώς. Στην Εικόνα 1 εμφανίζεται μία τυπική διάταξη τεσσάρων ηλεκτροδίων Α, Β (ηλεκτρόδια ρεύματος) και Μ, Ν (ηλεκτρόδια δυναμικού). 17

18 Εικόνα 1: Διάταξη ηλεκτροδίων. Η μέθοδος της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης έχει την ικανότητα εντοπισμού υδροφόρων στρωμάτων, ρύπων, υποβάθρου, γεωλογικών ασυνεχειών, υδραυλικών χαρακτηριστικών του υπεδάφους, γεωθερμικών πεδίων, μεταλλευμάτων και αρχαιολογικών υπολειμμάτων. Ο καθορισμός της αντίστασης/ειδικής αντίστασης του εδάφους αποτελεί μια πολύπλοκη διαδικασία, μιας και εξαρτάται από μία σειρά παραγόντων, όπως υδρολογικές υδρογεωλογικές συνθήκες, χημική σύσταση του νερού, ποσοστό διαλελυμένων ιόντων, πορώδες των σχηματισμών, διαρρήξεις και διακλάσεις του μητρικού πετρώματος, θερμοκρασία, πίεση και τοπογραφικό ανάγλυφο. Πρέπει να σημειωθεί ότι δεν αποτελεί χαρακτηριστικό γνώρισμα συγκεκριμένων λιθολογικών τύπων, λόγω μεγάλης διακύμανσης. Έτσι δύο τελείως διαφορετικοί σχηματισμοί μπορεί να δεικνύουν παρόμοιες ειδικές αντιστάσεις, πράγμα που δυσκολεύει την ερμηνεία των αποτελεσμάτων που θα πρέπει πάντα να συνδυάζεται με το υπάρχον γεωλογικό καθεστώς. Στο πεδίο η καταγραφή των μετρήσεων πραγματοποιείται με χρήση τεσσάρων ηλεκτροδίων, που διατάσσονται με γνώμονα το βάθος διερεύνησης και τα χαρακτηριστικά του υπό έρευνα στόχου. Τα ηλεκτρόδια διακρίνονται σε αυτά του ρεύματος και αυτά του δυναμικού. Κατά την διάρκεια της έρευνας μετράται μια φυσική ποσότητα γνωστή ως φαινόμενη ειδική αντίσταση Δίδυμη Διάταξη Αποτελεί διάταξη ηλεκτροδίων (Σχήμα 3), που χρησιμοποιείται ως επί το πλείστον κατά την εφαρμογή της γεωηλεκτρικής χαρτογράφησης, με την βοήθεια ενός ηλεκτρόμετρου και τεσσάρων ηλεκτροδίων που κατανέμονται σε δύο ζεύγη. Ένα ζεύγος ηλεκτροδίων κινείται εντός της περιοχής έρευνας σε μεμονωμένες διατομές και καταγράφει σημειακά την τιμή της ηλεκτρικής αντίστασης. Το άλλο ζεύγος παραμένει σταθερό σε απόσταση που θεωρητικά τείνει στο άπειρο. Σκοπός της τεχνικής αυτής είναι η καταγραφή της διαφοροποίησης της ηλεκτρικής αντίστασης, κατά την είσοδο ηλεκτρικού ρεύματος γνωστών χαρακτηριστικών μέσα από το εδαφικό υλικό, βάση του νόμου του Ohm (R = V / I). Κάθε ζεύγος ηλεκτροδίων αποτελείται από ένα ηλεκτρόδιο ρεύματος και δυναμικού. C1 P1 C2 P2 άπειρο α nα α Σχήμα 3: Απόδοση της Δίδυμης διάταξης. Το ηλεκτρικό πεδίο εισάγεται στο έδαφος από το ηλεκτρόδιο (ρεύματος C1) και λαμβάνεται από το σταθερά πακτωμένο ηλεκτρόδιο ρεύματος C2. Κάτω από κάθε ηλεκτρόδιο ρεύματος 18

19 αναπτύσσονται ισοδύναμες ημισφαιρικές επιφάνειες με κέντρο την ακίδα του εκάστοτε ηλεκτροδίου. Σε κάθε ηλεκτρόδιο δυναμικού αναπτύσσεται μερικό δυναμικό που οφείλεται στα ηλεκτρόδια ρεύματος σε συνάρτηση με την μεταξύ τους απόσταση. Λαμβάνοντας όμως υπόψη ότι το ζεύγος των ηλεκτροδίων της βάσης απέχει πολύ μεγάλη απόσταση από το αντίστοιχο των κινητών, τότε το μερικό δυναμικό που δημιουργείται στο απομακρυσμένο ηλεκτρόδιο δυναμικού (P2) θεωρείται αμελητέο. Έτσι η διαφορά δυναμικού ουσιαστικά οφείλεται στο κινούμενο ζεύγος ηλεκτροδίων Διάταξη Wenner Schlumberger Η διάταξη αυτή απαιτεί την ύπαρξη τεσσάρων συνευθειακών ηλεκτροδίων. Τα δύο απ αυτά χρησιμοποιούνται ως ηλεκτρόδια ρεύματος και τα άλλα δύο ως δυναμικού. Τα δεύτερα εμπεριέχονται στα πρώτα. Η απόσταση των ηλεκτροδίων δυναμικού, διατηρείται σταθερή και ίση με το μοναδιαίο άνοιγμα των ηλεκτροδίων (α), ενώ τα ηλεκτρόδια ρεύματος μετατίθενται κατά μια απόσταση που είναι ακέραιο πολλαπλάσιο του μοναδιαίου ανοίγματος (α). Χαρακτηρίζεται από σχετικά καλό σήμα διείσδυσης, που προσδίδει αυξημένη διακριτική ικανότητα τόσο κατά την οριζόντια, όσο και κατά την κατακόρυφη διάσταση. Σχήμα 4: Σχηματική απεικόνιση της διάταξης Wenner Schlumberger. Η τιμή της φαινόμενης ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης υπολογίζεται από την σχέση: n( n 1) R όπου R, η φαινόμενη ειδική ηλεκτρική αντίσταση, α η απόσταση των ηλεκτροδίων δυναμικού (P1, P2) και n η απόσταση των ηλεκτροδίων ρεύματος (C1, C2). Σε περίπτωση καταγραφής μικρών τιμών δυναμικού κρίνεται απαραίτητη η αύξηση της απόστασης των ηλεκτροδίων δυναμικού σε διπλάσια ή τριπλάσια και επανάληψη των μετρήσεων. Η διαδικασία αυτή προσδίδει αύξηση του βάθους διερεύνησης. 8 ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΓΕΩΦΥΣΙΚΩΝ ΔΙΑΣΚΟΠΗΣΕΩΝ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΜΕΛΕΤΗΣ Στην περιοχή μελέτης εφαρμόστηκε η τεχνική της ηλεκτρικής αντίστασης και της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης για την χαρτογράφηση υπάρχουσας γεωλογικής ασυνέχειας στην Πανεπιστημιούπολη των Πατρών. Η διερεύνηση του παραπάνω προβλήματος ξεκίνησε λόγω ζημιών σε κτίριο της φοιτητικής εστίας του Πανεπιστημίου Πατρών. Έπειτα από επιτόπια επιφανειακή έρευνα, αποφασίστηκε η εφαρμογή της γεωφυσικής διασκόπησης σε δύο περιοχές από όπου είναι εμφανής η διέλευση του ίχνους της ασυνέχειας. Η πρώτη περιοχή (Γρασίδι) βρίσκεται κοντά στο κτίριο της Διοίκησης του Πανεπιστημίου και η δεύτερη (Εκκλησία) σε απόσταση περίπου 100 μέτρων από την περιοχή Γρασίδι. Τόσο στην πρώτη όσο και στην δεύτερη περιοχή εφαρμόστηκε αρχικά ηλεκτρική χαρτογράφηση μέσω της Δίδυμης διάταξης καθώς και κατακόρυφη ηλεκτρική απεικόνιση με εφαρμογή της διατάξης Wenner Schlumnerger, με την σάρωση ικανού αριθμού επάλληλων 19

20 διατομών. Κατά την διαδικασία αυτή, δόθηκε προσοχή ώστε οι διατομές να έχουν την ίδια αρχή και τέλος για λόγους σύγκρισης. 8.1 Περιοχή Γρασίδι Η περιοχή αυτή ονομάστηκε έτσι, μιας και η γεωφυσική διασκόπηση εφαρμόστηκε σε χώρο κήπου όπου είχε φυτευτεί γρασίδι. Το τοπογραφικό ανάγλυφο ήταν ομαλό με ελάχιστες τοποθεσίες εμποδίων και αποτελούσε ένα ιδεώδες αντικείμενο διερεύνησης. Το ίχνος της γεωλογικής ασυνέχειας ήταν ορατό στα εκατέρωθεν άκρα του κήπου με διεύθυνση σχεδόν ΔΒΔ ΑΝΑ. Η διερεύνηση εφαρμόστηκε σε δύο γεωφυσικά δίκτυα εμβαδού 100 m 2, τα οποία σχεδιάστηκαν στην περιοχή με την βοήθεια πυξίδας και μετροταινιών. Στις Εικόνες 2 και 3 εμφανίζεται ο οριοθετημένος χώρος της περιοχής Γρασίδι με τα γεωφυσικά δίκτυα. Εικόνα 2: Ο οριοθετημένος χώρος της περιοχής Γρασίδι με επιφανειακή εμφάνιση γεωλογικών ασυνεχειών. Εικόνα 3: Ο οριοθετημένος χώρος της περιοχής Γρασίδι με την μορφή προσανατολισμένων καννάβων για την εφαρμογή γεωφυσικών δικτύων. 20

21 Αρχικά εφαρμόστηκε η ηλεκτρική χαρτογράφηση με την Δίδυμη διάταξη. Πραγματοποιήθηκε σάρωση για την κατανομή της ηλεκτρικής αντίστασης με άνοιγμα ηλεκτροδίων 0.5 και 1 μέτρου. Κάθε μέτρηση λήφθηκε με βήμα 1 μέτρου. Σε πρώτη φάση τα δύο γεωφυσικά δίκτυα σαρώθηκαν κατά την διεύθυνση Β Ν και στην συνέχεια Α Δ. Κατά την διάρκεια των μετρήσεων τα σταθερά ηλεκτρόδια είχαν τοποθετηθεί σε απόσταση περίπου 50 μέτρων από το ζεύγος των κινούμενων για αποφυγή σφαλμάτων επί των μετρήσεων. Η επεξεργασία των δεδομένων της ηλεκτρικής χαρτογράφησης πραγματοποιήθηκε μέσω του λογισμικού Oasis Montaj. Ως αποτέλεσμα ήταν η απόδοση της κατανομής της ηλεκτρικής αντίστασης σε ohms με την μορφή έγχρωμων χαρτών. Παράλληλα επιχειρήθηκε και η δημιουργία ψευδοτρισδιάστατου χάρτη μέσω σκίασης των δεδομένων για επιπλέον διερεύνηση λεπτομερειών που δεν είχαν εντοπιστεί στον απλό χάρτη. Στην επόμενη φάση της έρευνας εφαρμόστηκε η κατακόρυφη ηλεκτρική απεικόνιση. Συνολικά σαρώθηκαν 19 επάλληλες διατομές, με βήμα 1 μέτρου. Για την επιβεβαίωση χρήσης των διατομών συνευθειακών σημείων αρχή και λήξης, χρησιμοποιήθηκαν πέντε μετροταινίες. Δύο τοποθετήθηκαν στα εκατέρωθεν άκρα των γεωφυσικών δικτύων κατά την διεύθυνση Β Ν και σε απόσταση μεταξύ τους ίση με 24 μέτρα. Η απόσταση αυτή ήταν γνωστή μιας και η κατακόρυφη ηλεκτρική απεικόνιση θα εφαρμοζόταν με άνοιγμα ηλεκτροδίων 1 μέτρου και συνολικό αριθμό 25. Μια τρίτη τοποθετήθηκε στην μεσοκάθετο των γεωφυσικών δικτύων που αντιπροσώπευε την θέση του κέντρου της διάταξης και του σημείου του μέγιστου βάθους. Στο σημείο αυτό είχε τοποθετηθεί το 13 0 ηλεκτρόδιο (κεντρικό) ενώ τα υπόλοιπα 24 άρχισαν να τοποθετούνται εκατέρωθεν του κεντρικού σε απόσταση 1 μέτρου, με την βοήθεια δύο άλλων μετροταινιών. Η καταγραφή της φαινόμενης ειδικής αντίστασης πραγματοποιήθηκε με χρήση της διάταξης Wenner Schlumnerger. Έτσι ήταν εφικτή η διερεύνηση μέχρι το βάθος των 4 μέτρων περίπου. Ο υπολογισμός της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης εφαρμόστηκε με χρήση του ειδικού λογισμικού RES2DINV και δισδιάστατου μαθηματικού αλγορίθμου βασιζόμενο στην αντιστροφή των ελαχίστων τετραγώνων. Έπειτα από την εφαρμογή του μαθηματικού αλγορίθμου για 3 5 επαναλήψεις, αποδόθηκε η κατανομή της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης με την μορφή έγχρωμων κατακόρυφων διατομών, όπου το σφάλμα της απόκλισης του αλγορίθμου ήταν σε χαμηλά επίπεδα. Στην συνέχεια, με το λογισμικό Slice (Στεφανόπουλος 2002), πραγματοποιήθηκε η συνένωση σημειακών αντιστάσεων ιδίου βάθους και η δημιουργία οριζόντιων κατόψεων μέσω του λογισμικού Geosoft Oasis Montaj. 8.2 Περιοχή Εκκλησία Η περιοχή αυτή βρίσκεται σε απόσταση περίπου 100 μέτρων ανατολικά της πρώτης. Λόγω φυσικών εμποδίων, όπως παρουσία ελαιόδεντρων και τσιμεντένιων διαδρόμων σαρώθηκε ένα γεωφυσικό δίκτυο συνολικού εμβαδού 240 m 2 (Εικόνες 4, 5). Η δημιουργία του γεωφυσικού δικτύου πραγματοποιήθηκε με τον τρόπο που προαναφέρθηκε στην πρώτη περιοχή. Ως αρχική τεχνική επιλέχτηκε η ηλεκτρική χαρτογράφηση με χρήση της Δίδυμης διάταξης. Εφαρμόστηκε σάρωση σημειακών σταθμών με βήμα 1 μέτρου, με άνοιγμα ηλεκτροδίων 0.5, 2 και 3 μέτρων, τόσο παράλληλα όσο και κάθετα στην διεύθυνση του γεωμαγνητικού Βορρά. Κατά την έρευνα στο πεδίο τα σταθερά ηλεκτρόδια είχαν τοποθετηθεί σε απόσταση άνω των 50 μέτρων ώστε να καλύπτεται η συνθήκη για όλα τα ανοίγματα των ηλεκτροδίων καθώς και να υπάρχει κοινό σημείο αναγωγής για όλες τις μετρήσεις. 21

22 Εικόνα 4: Ο οριοθετημένος χώρος της περιοχής Εκκλησία με επιφανειακή εμφάνιση γεωλογικών ασυνεχειών. Εικόνα 5: Ο οριοθετημένος χώρος της περιοχής Εκκλησία με την μορφή προσανατολισμένων καννάβων για την εφαρμογή γεωφυσικών δικτύων. Οι μετρήσεις της ηλεκτρικής αντίστασης παρήχθησαν με χρήση του συστήματος Rateu, ως βασικού ηλεκτρόμετρου και στην συνέχεια τα δεδομένα εισήχθησαν στο ειδικό λογισμικό επεξεργασίας γεωφυσικών δεδομένων Oasis Montaj. Το αποτέλεσμα της επεξεργασίας ήταν η αποτύπωση της κατανομής της ηλεκτρικής αντίστασης σε συγκεκριμένο βάθος, σε οριζόντιο επίπεδο, με την μορφή έγχρωμου χάρτη. Στην συνέχεια εφαρμόστηκε η τεχνική της κατακόρυφης ηλεκτρικής απεικόνισης. Συνολικά σαρώθηκαν 16 διατομές με βήμα 1 μέτρου τόσο παράλληλα όσο και κάθετα στον γεωμαγνητικό Βορρά (Εικόνα 5). Χρησιμοποιήθηκε η διάταξη Wenner Schlumberger με χρήση 25 συνευθειακών ηλεκτροδίων, με μεταξύ τους άνοιγμα 1 μέτρου. Ο τρόπος διάταξης των ηλεκτροδίων ήταν πανομοιότυπος με τον αντίστοιχο της πρώτης περιοχής, ενώ καταγράφηκε η κατανομή της φαινόμενης ειδικής αντίστασης μέχρι το βάθος των 4 μέτρων. Η επεξεργασία των δεδομένων της ηλεκτρικής τομογραφίας πραγματοποιήθηκε με το λογισμικό RES2DINV, που ήδη έχει αναφερθεί νωρίτερα. Επίσης και εδώ παρήχθησαν 22

23 οριζοντιογραφίες μέσω του λογισμικού Slice και στη συνέχεια, τα δεδομένα εισήχθηκαν στο λογισμικό Oasis Montaj για περαιτέρω επεξεργασία. Για λόγους καλύτερης ανάλυσης παρήχθησαν και ψευδοτριασδιάστατοι χάρτες μέσω σκίασης των δεδομένων. 9 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ 9.1 Περιοχή Γρασίδι Στην περιοχή αυτή εφαρμόστηκε ηλεκτρική χαρτογράφηση με άνοιγμα ηλεκτροδίων 0.5 μέτρων, με βήμα 1 μέτρου και παράλληλα στον γεωμαγνητικό Βορρά. Αυτό το άνοιγμα των ηλεκτροδίων επιλέχτηκε για τυχόν αποφυγή τραυματισμού υπόγειων σωλήνων άρδευσης, αλλά και για καλύτερη διακριτική ικανότητα. Στην Εικόνα 6, εμφανίζεται το αποτέλεσμα επεξεργασίας των γεωφυσικών δεδομένων με την μορφή έγχρωμου χάρτη. Στα θερμά χρώματα αντιστοιχεί υψηλή τιμή της ηλεκτρικής αντίστασης και στα ψυχρά χαμηλή τιμή της ηλεκτρικής αντίστασης. Οι εμφανιζόμενες γεωφυσικές ανωμαλίες εντοπίζονται σε βάθος περίπου μέτρων. Όπως είναι εμφανές στο δυτικό τμήμα του χάρτη παρουσιάζεται η ανάπτυξη υψηλών τιμών της ηλεκτρικής αντίστασης. Οι σχηματισμοί αυτοί στερούνται της ύπαρξης σαφών γεωμετρικών χαρακτηριστικών. Στην θέση 4 5, διακρίνεται η διακοπή των σχηματισμών αυτών και πτώση της τιμής της ηλεκτρικής αντίστασης. Προς τα ανατολικά εντοπίζεται η ανάπτυξη ασαφών γεωφυσικών ανωμαλιών που χαρακτηρίζονται από ελαττωμένες τιμές της αντίστασης. Εικόνα 6: Κατανομή ηλεκτρικής αντίστασης στην περιοχή Γρασίδι με εφαρμογή της Δίδυμης Διάταξης (Διεύθυνση Β Ν). Στην Εικόνα 7, απεικονίζεται η εφαρμογή της ηλεκτρικής χαρτογράφησης κατά διεύθυνση Α Δ. Πρέπει να σημειωθεί ότι η γεωφυσική τεχνική εφαρμόστηκε με αρχή την ΒΔ γωνία του γεωφυσικού δικτύου και κατεύθυνση Β Ν. Η κατανομή της ηλεκτρικής αντίστασης εμφανίζει την ύπαρξη δύο περιοχών όπου οι τιμές της μετρούμενης φυσικής ποσότητας, διαχωρίζουν το γεωφυσικό δίκτυο σε δύο υποπεριοχές. Στο βόρειο τμήμα διαπιστώνεται η ανάπτυξη μιας γεωφυσικής ανωμαλίας που χαρακτηρίζεται από μεγάλο μήκος και υψηλές τιμές αντίστασης, με πλάτος περίπου 3 4 μέτρων. Προς το νότιο τμήμα του χάρτη η 23

24 αντίσταση δείχνει σταδιακά να ελαττώνεται. Δεν διακρίνεται η ανάπτυξη κάποιων στοιχείων με σαφή γεωμετρικά χαρακτηριστικά. Εικόνα 7: Κατανομή ηλεκτρικής αντίστασης στην περιοχή Γρασίδι με εφαρμογή της Δίδυμης Διάταξης (Διεύθυνση Α Δ). Εικόνα 8: Κατανομή ηλεκτρικής αντίστασης στην περιοχή Γρασίδι, στο Δίκτυο 01, με εφαρμογή της Δίδυμης Διάταξης (Διεύθυνση Β Ν). 24

25 Εικόνα 9: Κατανομή Ηλεκτρικής αντίστασης στην Περιοχή Γρασίδι, στο Δίκτυο 01, με εφαρμογή της Δίδυμης Διάταξης (Διεύθυνση Α Δ). Στις Εικόνες 8, 9 διακρίνεται ότι κατά την διεύθυνση Β Ν, στο δυτικό τμήμα εντοπίζεται μια γεωφυσική ανωμαλία με υψηλές τιμές αντίστασης. Χαρακτηρίζεται από μήκος περίπου 10 μέτρων και πλάτος περίπου 4 μέτρων. Προς τα ανατολικά οι τιμές της αντίστασης δείχνουν να μειώνονται. Η δομή αυτή δεν παρουσιάζει σαφή γεωμετρικά χαρακτηριστικά. Στο ίδιο γεωφυσικό δίκτυο κατά την σάρωση των σταθμών με διεύθυνση Α Δ, φαίνεται διαφοροποίηση στην κατανομή της ηλεκτρικής αντίστασης όσον αφορά την χωρική κατανομή. Τώρα η αρχικά επιμήκης γεωφυσική ανωμαλία (δυτικό τμήμα) έχει διασπαστεί σε επιμέρους τμήματα, που διατηρούν όμως τις τιμές της ηλεκτρικής αντίστασης σε υψηλά επίπεδα. Εμφανίζονται κάποια γεωμετρικά χαρακτηριστικά αλλά όχι τόσο σαφή. Στο σημείο αυτό αποφασίστηκε η εφαρμογή της κατακόρυφης ηλεκτρικής απεικόνισης με σκοπό την διερεύνηση των εντοπισμένων γεωφυσικών ανωμαλιών σε μεγαλύτερο βάθος. Για λόγους σύγκρισης με τα αποτελέσματα της ηλεκτρικής χαρτογράφησης στο σημείο αυτό θα σχολιαστούν οι παραχθείσες οριζόντιες κατόψεις από την τεχνική αυτή. Στην Εικόνα 10, διακρίνεται ότι στο βάθος των 0.25 μέτρων εντοπίζεται η ύπαρξη γεωφυσικών ανωμαλιών με τιμές ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης χαμηλών και υψηλών τιμών. Ειδικότερα στο δυτικό και ανατολικό τμήμα της κάτοψης, εντοπίζονται γεωφυσικές ανωμαλίες που εκτείνονται κατά την διεύθυνση Β Ν, με ένα πλάτος περίπου 2 μέτρων. Στο κεντρικό τμήμα του χάρτη εντοπίζεται η ανάπτυξη δομών που χαρακτηρίζονται με διακύμανση στην τιμή της αντίστασης. Στο βάθος των 0.77 μέτρων, οι επιμήκεις γεωφυσικές ανωμαλίες εμφανίζονται με περίπου ιδίου τάξης μεγέθους ειδική αντίσταση, αλλά διαφοροποιημένες στην έκταση. Πιο συγκεκριμένα στο ανατολικό τμήμα παρατηρείται μείωση του πλάτους, ενώ στο δυτικό πιστοποιείται διακοπή στην έκταση της γεωφυσικής ανωμαλίας. Στο κεντρικό τμήμα του δικτύου έχουν αρχίσει και αναπτύσσονται γεωφυσικές ανωμαλίες που καλύπτουν μεγάλο τμήμα με σχετικά υψηλές τιμές αντίστασης. Στις δομές αυτές παρατηρείται η δημιουργία μιας ασυνέχειας με διεύθυνση Α Δ. Σε βάθος 1.35 μέτρων παρατηρείται σαφής διαφοροποίηση στην κατανομή της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης. Οι επιμήκεις γεωφυσικές ανωμαλίες τώρα εντοπίζονται κυρίως προς το νότιο τμήμα του δικτύου. Όμως στο κεντρικό τμήμα του χάρτη προς τον Νότο, έχει αρχίσει και εμφανίζεται μια γεωφυσική ανωμαλία με αρκετά υψηλές τιμές της αντίστασης, ενώ παρουσιάζεται με πλάτος περίπου 12 μέτρων. Η συνέχειά της διακόπτεται από μια δομή 25

26 που εντοπίζεται με διεύθυνση Α Δ. Εντός της ασυνέχειας αυτής πιστοποιείται η ανάπτυξη πολύ χαμηλών τιμών της αντίστασης. Σε βάθος 1.99 μέτρων παρατηρείται ότι οι γεωφυσικές ανωμαλίες εμφανίζονται με μειωμένη έκταση. Διατηρείται το υψηλό επίπεδο των τιμών τους καθώς επανεμφανίζεται και η ασυνέχεια που τις διαχωρίζει με διεύθυνση Α Δ. Αρκετά υψηλές τιμές διακρίνονται στο δυτικό και ανατολικό τμήμα του χάρτη, ενώ στα νότια η παρατηρούμενη δομή διακρίνεται με μικρότερη έκταση. Στο ανατολικό τμήμα μόνο πιστοποιείται η ύπαρξη της επιμήκους γεωφυσικής ανωμαλίας από το προηγούμενο βάθος. Σε βάθος 2.69 μέτρων παρατηρείται η σταδιακή μείωση της έκτασης των γεωφυσικών ανωμαλιών κατά τον κατακόρυφο άξονα. Οι τιμές της ειδικής αντίστασης παραμένουν σε υψηλά επίπεδα, ενώ έχουν αρχίσει και ενισχύονται οι δομές με χαμηλή αντίσταση. Στο δυτικό τμήμα του χάρτη επανεμφανίζεται μια επιμήκης ανωμαλία. Με αύξηση του βάθους σε 3.46 και 4.3 μέτρων, διαπιστώνεται η σαφής μείωση της έκτασης των παρατηρούμενων γεωφυσικών ανωμαλιών. Οι υψηλές τιμές της ειδικής αντίστασης περιορίζονται στο ανατολικό και δυτικό άκρο του χάρτη, ενώ προς το νότιο τμήμα εμφανίζεται ανάπτυξη γεωφυσικών ανωμαλιών με χαμηλές τιμές αντίστασης. 26

27 Εικόνα 10: Κατανομή της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης στην περιοχή Γρασίδι με την μορφή κατόψεων. 27

28 9.2 Περιοχή Εκκλησία Η ηλεκτρική χαρτογράφηση εφαρμόστηκε ως πρώτη τεχνική, με χρήση της Δίδυμης διάταξης και άνοιγμα ηλεκτροδίων 0.5, 2 και 3 μέτρων αντίστοιχα. Σαρώθηκε γεωφυσικό δίκτυο 240 m 2 και πραγματοποιήθηκε σάρωση τόσο κατά την διεύθυνση Β Ν όσο και κάθετα σε αυτόν. Στις Εικόνες 11 15, παρατίθενται τα αποτελέσματα της επεξεργασίας των γεωφυσικών δεδομένων με άνοιγμα ηλεκτροδίων 0.5, 2 και 3 μέτρων. Στις Εικόνες παρατίθεται η κατανομή της ηλεκτρικής αντίστασης κατά την διεύθυνση Β Ν, ενώ στις Εικόνες 14 και 15 κατά την διεύθυνση Α Δ. Η κατανομή της ηλεκτρικής αντίστασης φαίνεται να διαχωρίζεται σε δύο περιοχές όπου στα δυτικά οι τιμές της αντίστασης είναι υψηλές, ενώ προς τα ανατολικά παρατηρείται μείωση τιμών. Οι υψηλές τιμές φαίνεται να εκτείνονται σε μήκος περίπου 16 μέτρων και σε πλάτος που κυμαίνεται από 0 8 μέτρα. Εικόνα 11: Κατανομή ηλεκτρικής αντίστασης στην περιοχή Εκκλησία με εφαρμογή της Δίδυμης Διάταξης με άνοιγμα ηλεκτροδίων 0.5 μέτρων (Διεύθυνση Β Ν). Εικόνα 12: Κατανομή ηλεκτρικής αντίστασης στην περιοχή Εκκλησία με εφαρμογή της Δίδυμης Διάταξης με άνοιγμα ηλεκτροδίων 2 μέτρων (Διεύθυνση Β Ν). 28

29 Εικόνα 13: Κατανομή ηλεκτρικής αντίστασης στην περιοχή Εκκλησία με εφαρμογή της Δίδυμης Διάταξης με άνοιγμα ηλεκτροδίων 3 μέτρων (Διεύθυνση Β Ν). Εικόνα 14: Κατανομή ηλεκτρικής αντίστασης στην περιοχή Εκκλησία με εφαρμογή της Δίδυμης Διάταξης με άνοιγμα ηλεκτροδίων 2 μέτρων (Διεύθυνση Α Δ). Εικόνα 15: Κατανομή ηλεκτρικής αντίστασης στην περιοχή Εκκλησία με εφαρμογή της Δίδυμης Διάταξης με άνοιγμα ηλεκτροδίων 3 μέτρων (Διεύθυνση Α Δ). 29

30 Στην συνέχεια αποφασίστηκε η αύξηση της χρησιμοποιούμενης απόστασης ηλεκτροδίων ώστε να επιτευχθεί διερεύνηση της ήδη εμφανιζόμενης γεωφυσικής ανωμαλίας. Έτσι, πρώτα εφαρμόστηκε σάρωση με απόσταση ηλεκτροδίων στα 2 και στα 3 μέτρα. Επιλέχτηκε η σταδιακή αύξηση της απόστασης των ηλεκτροδίων, ώστε να είναι εφικτή η λεπτομερή καταγραφή της κατανομής της ηλεκτρικής αντίστασης στα βάθη αυτά. Σε πρώτο στάδιο μετρήθηκαν διατομές με διεύθυνση Β Ν, με αρχή την ΝΔ κορυφή του γεωφυσικού δικτύου και έπειτα με διεύθυνση Α Δ με αρχή την ΒΑ κορυφή. Η εφαρμογή της ηλεκτρικής χαρτογράφησης με άνοιγμα ηλεκτροδίων 2 μέτρων εμφανίζει την ανάπτυξη σχηματισμού που χαρακτηρίζεται από υψηλή αντίσταση. Εντοπίζεται στο δυτικό τμήμα του χάρτη και δείχνει να εκτείνεται σε μήκος περίπου 16 μέτρων με διαγώνια σχεδόν κατεύθυνση και πλάτος που μειώνεται από Νότο προς Βορρά. Στο ανατολικό τμήμα του χάρτη εντοπίζεται η ύπαρξη ενός σχηματισμού προς τα ΒΑ, με μικρή σχετικά εμφάνιση και σχεδόν υψηλές τιμές αντίστασης. Ενδιάμεσα, παρατηρείται η μείωση των τιμών της αντίστασης με ταυτόχρονη εμφάνιση που χαρακτηρίζεται με αυξανόμενη αγωγιμότητα. Με χρήση ηλεκτροδίων σε απόσταση 3 μέτρων, διαπιστώνεται ότι οι προηγούμενοι σχηματισμοί διατηρούνται, τόσο σε τιμές αντίστασης όσο και έκταση στο δυτικό τμήμα του χάρτη. Στο ανατολικό τμήμα έχει μειωθεί η εμφάνιση του προηγούμενου σχηματισμού, ενώ έχει καταγραφεί σαφέστερα η έκταση του αγώγιμου ενδιάμεσου υλικού. Η ανωτέρω κατάσταση επιβεβαιώνεται και από την σάρωση του συγκεκριμένου δικτύου κάθετα στον γεωμαγνητικό Βορρά. Η χρήση σκίασης των δεδομένων για την δημιουργία ψευδοτρισδιάστατου είχε σαν αποτέλεσμα την πιστοποίηση ότι ο δυτικός με τον ανατολικό σχηματισμό πρέπει να συνδέονται. Έγινε περαιτέρω διερεύνηση των ήδη εντοπισμένων γεωφυσικών ανωμαλιών με εφαρμογή της κατακόρυφης ηλεκτρικής απεικόνισης μέσω της τεχνικής Wenner Schlumberger. Η τελευταία διερεύνησε 16 επάλληλες διατομές με 25 ηλεκτρόδια σε απόσταση 1 μέτρου. Η κατανομή της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης καταγράφηκε τόσο παράλληλα όσο και κάθετα στην διεύθυνση του γεωμαγνητικού Βορρά. Στην Εικόνα 16 παρουσιάζεται το αποτέλεσμα της επεξεργασίας των δεδομένων της κατακόρυφης ηλεκτρικής απεικόνισης με την μορφή οριζόντιων κατόψεων. Η παρουσίαση αυτή επιλέχτηκε, ώστε να είναι εφικτή η αντιπαράθεση των αποτελεσμάτων από την παρούσα τεχνική με την τεχνική της ηλεκτρικής χαρτογράφησης. Στην συγκεκριμένη απεικόνιση παρουσιάζεται η κατανομή της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης σε διάφορα βάθη παράλληλα και κάθετα στον γεωμαγνητικό Βορρά. 30

31 Εικόνα 16: Κατανομή της Ειδικής Ηλεκτρικής αντίστασης στην περιοχή Εκκλησία με την μορφή κατόψεων. 31

32 Στο άνω τμήμα του γεωφυσικού χάρτη, η σάρωση των διατομών πραγματοποιήθηκε παράλληλα με την διεύθυνση του γεωμαγνητικού Βορρά. Σε βάθος 0.25 μέτρων, παρατηρείται η ανάπτυξη σχηματισμού υψηλών αντιστάσεων που εκτείνεται στο δυτικό τμήμα της κάτοψης. Χαρακτηρίζεται από πλάτος περίπου 6 8 μέτρων, ενώ είναι εμφανής η διακοπή του σχηματισμού. Προς τα ανατολικά διακρίνεται πτώση των τιμών της ειδικής αντίστασης. Σε βάθος 0.77 μέτρων, παρουσιάζεται περίπου η ίδια κατανομή με μόνη διαφοροποίηση της πλάγιας έκτασης της γεωφυσικής ανωμαλίας του δυτικού τμήματος. Τώρα παρουσιάζεται με λιγότερη ασυνέχεια, οι τιμές της ειδικής αντίστασης παραμένουν σε υψηλό επίπεδο, ενώ ανατολικότερα φαίνεται η εμφάνιση σχηματισμών που δεικνύουν την πτώση των τιμών. Σε βάθος 1.35 μέτρων, παρατηρείται ότι ο αρχικός σχηματισμός στα δυτικά, εμφανίζεται και πάλι. Διατηρούνται οι υψηλές τιμές της ειδικής αντίστασης, ενώ διακρίνεται μια ελαφρά επέκταση αυτού προς τα ανατολικά. Παρόμοιου τύπου σχηματισμοί φαίνεται να αναπτύσσονται τόσο στο βόρειο όσο και στο ανατολικό άκρο του χάρτη. Ενδιάμεσα η τιμή της ειδικής αντίστασης μειώνεται και εντοπίζεται γεωφυσική ανωμαλία χαμηλών τιμών με σχεδόν διαγώνια οριοθέτηση. Σε βάθος 1.99 μέτρων, η γεωφυσική ανωμαλία που αρχικά είχε εντοπιστεί στο δυτικό τμήμα του χάρτη, εμφανίζεται με υψηλές αντιστάσεις, αλλά με μειωμένη πλευρική έκταση. Παρατηρείται μια μετατόπιση αυτής προς τα ανατολικά, ενώ διακρίνεται κατάτμηση της συνέχειας. Στα ανατολικά, έχει αρχίσει και εμφανίζεται σχηματισμός σχετικά υψηλών αντιστάσεων που οριοθετείται στο ΒΑ τμήμα του χάρτη. Η προηγούμενη διαγώνια γεωφυσική ανωμαλία επανεμφανίζεται, αλλά με διακοπτόμενη συνέχεια. Σε βάθος 2.69 μέτρων, διακρίνεται η ύπαρξη υψηλών αντιστάσεων στο δυτικό τμήμα, που τώρα φαίνεται να έχει περιοριστεί αρκετά σε πλευρική έκταση. Ανατολικά, εντοπίζεται η ανάπτυξη σχηματισμών με παρόμοια τιμή αντίστασης. Η συνέχεια όμως αυτών διακόπτεται από χαμηλότερες τιμές με διαγώνια οριοθέτηση. Σε βάθος 3.46 μέτρων, εντοπίζεται γεωφυσική ανωμαλία που εκτείνεται στο κέντρο σχεδόν του χάρτη. Χαρακτηρίζεται από υψηλές τιμές της ειδικής αντίστασης, αλλά με σαφώς μικρότερη πλευρική έκταση. Η συνέχεια αυτής διακόπτεται από ανάπτυξη χαμηλότερων τιμών που την διαχωρίζουν σε δύο επιμέρους τμήματα. Σε βάθος 4.3 μέτρων, η γεωφυσική ανωμαλία του δυτικού τμήματος τώρα διακρίνεται με χαμηλότερες τιμές αντίστασης, ενώ προς τα ανατολικά εντοπίζεται αύξηση των τιμών. Ενδιάμεσα αυτών, με σχεδόν διαγώνια κατανομή κοντά στο δυτικό τμήμα, παρατηρείται η ύπαρξη επιμήκους γεωφυσικής ανωμαλίας με πολύ χαμηλές αντιστάσεις. Στο κάτω τμήμα του χάρτη (Εικόνα 16), η σάρωση των διατομών εφαρμόστηκε κάθετα στον γεωμαγνητικό Βορρά. Σε βάθος 0.25 μέτρων, διακρίνεται η ανάπτυξη υψηλών τιμών της ειδικής αντίστασης που καταλαμβάνει το δυτικό τμήμα του χάρτη. Χαρακτηρίζεται από μεγάλο πλάτος όσο και κατακόρυφη έκταση. Προς τα ανατολικά η συνέχεια του σχηματισμού αυτού δείχνει να διακόπτεται με εμφάνιση χαμηλών τιμών αντίστασης. Όμως είναι εμφανής η συνέχιση αυτού προς τα ανατολικά και η συσχέτιση με δομή που συναντάται στο ανατολικό τμήμα παρόμοιας τιμής ειδικής αντίστασης. Σε βάθος 0.77 μέτρων, οι υψηλές τιμές της ειδικής αντίστασης στον σχηματισμό που εμφανίζεται στο δυτικό τμήμα διατηρούνται. Φαίνεται να υπάρχει μια αύξηση της 32

33 κατακόρυφης έκτασης αυτού προς τον Νότο. Προς την Ανατολή είναι έκδηλη η συσχέτιση με την παρουσία τιμών αντίστασης ανάλογου ύψους. Στο σημείο αυτό διακρίνεται η διαγώνια σχεδόν ασυνέχειά του με ταυτόχρονη εμφάνιση πολύ χαμηλών τιμών ειδικής αντίστασης. Σε βάθος 1.35 μέτρων, στο δυτικό τμήμα του χάρτη επικρατούν υψηλές τιμές της αντίστασης, που τώρα εμφανίζονται με μειωμένη έκταση. Είναι σαφής η συνέχιση του σχηματισμού αυτού προς τα ανατολικά, ενώ γίνεται φανερή η σαφής ασυνέχεια με την παρουσία χαμηλών τιμών αντίστασης που δείχνουν μια διαγώνια κατανομή. Σε βάθος 1.99 μέτρων, διατηρείται η ίδια κατάσταση με το βάθος των 1.35 μέτρων. Η διαφοροποίηση εστιάζεται στην αλλαγή της έκτασης της γεωφυσικής ανωμαλίας στο δυτικό και ανατολικό τμήμα. Σε βάθος 2.69 μέτρων, εντοπίζεται η κατανομή γεωφυσικών ανωμαλιών με υψηλές τιμές της ειδικής αντίστασης. Ο αναπτυσσόμενος σχηματισμός στο δυτικό τμήμα, συνδέεται με τον αντίστοιχο στο ανατολικό. Η συνέχειά τους φαίνεται να διακόπτεται διαγώνια με διεύθυνση ΒΑ ΝΔ. Σε βάθος 3.46 μέτρων, διακρίνεται η σαφής μείωση της έκτασης του σχηματισμού υψηλών αντιστάσεων. Στο βάθος αυτό, οι υψηλές τιμές κατανέμονται σε δύο επιμήκη τμήματα που διακρίνονται στο κεντρικό και νότιο τμήμα του χάρτη. Επίσης παρόμοιες αντιστάσεις παρουσιάζονται με μικρή έκταση στο ανατολικό τμήμα. Ενδιάμεσα αυτών αναπτύσσονται σχηματισμοί που χαρακτηρίζονται από χαμηλή αντίσταση με σχεδόν διαγώνια οριοθέτηση. Σε βάθος 4.3 μέτρων, διακρίνεται η ύπαρξη δύο γεωφυσικών ανωμαλιών με υψηλή ειδική αντίσταση. Εκτείνονται σε όλο το μήκος του χάρτη, ενώ στο κέντρο φαίνεται να διακόπτονται μέσω διαγώνιας παρέμβασης. 10 ΕΡΜΗΝΕΙΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ 10.1 Περιοχή Γρασίδι Η ηλεκτρική χαρτογράφηση με την Δίδυμη διάταξη εντόπισε την ανάπτυξη επιμηκών σχηματισμών που δεν δεικνύουν την ύπαρξη σαφών γεωμετρικών χαρακτηριστικών. Το γεγονός αυτό πιστοποιείται τόσο κατά την σάρωση παράλληλα όσο και κάθετα στον γεωμαγνητικό Βορρά. Πιστοποιείται με πλήρη σαφήνεια η διαφοροποίηση του εδαφικού υλικού που εμφανίζεται με την αλλαγή της ηλεκτρικής αντίστασης. Η διαφοροποίηση αυτή μπορεί να προέλθει και από την διαφορετική κατακόρυφη χωρική κατανομή των σχηματισμών αυτών. Η παρουσία χαμηλών τιμών της ηλεκτρικής αντίστασης οφείλεται πιθανώς σε παρουσία σχηματισμών που οριοθετούνται σε μεγαλύτερο βάθος, ενώ στην κατάσταση αυτή συμβάλει και η περίπτωση εμποτισμού του εδάφους με νερό, μιας και στο σημείο αυτό πραγματοποιείται συνεχής άρδευση του γκαζόν. Με εφαρμογή της κατακόρυφης ηλεκτρικής απεικόνισης διερευνήθηκε η περιοχή μέχρι το βάθος των 4.3 μέτρων. Μέχρι τα πρώτα 3 βάθη εντοπίζονται γεωφυσικές ανωμαλίες που παρουσιάζονται με υψηλές τιμές της ειδικής αντίστασης. Ειδικότερα, η συγκέντρωση των υψηλών τιμών στο κάτω τμήμα του χάρτη οφείλεται σε ανθρωπογενή παρέμβαση (ύπαρξη εκσκαφής για τοποθέτηση υπόγειων σωλήνων που χρησιμοποιούνται για την άρδευση του γκαζόν). Στα μεγαλύτερα βάθη παρατηρείται η ανάπτυξη σχηματισμού υψηλών αντιστάσεων χωρίς σαφή γεωμετρικά χαρακτηριστικά. Ο σχηματισμός αυτός εμφανίζεται να διαχωρίζεται σε δύο τμήματα με γωνία περίπου 45 0 και διεύθυνση ΒΑ ΝΔ. Πρόκειται για ανάπτυξη γεωλογικού σχηματισμού. 33

34 10.2 Περιοχή Εκκλησία Η κατανομή της ηλεκτρικής αντίστασης μέσω της Δίδυμης διάταξης έδειξε την ανάπτυξη γεωλογικού σχηματισμού υψηλών αντιστάσεων που καταλαμβάνει το δυτικό τμήμα του γεωφυσικού δικτύου. Αυτό επιβεβαιώνεται τόσο από την σάρωση παράλληλα όσο και κάθετα στον γεωμαγνητικό Βορρά. Προς τα ανατολικά διακρίνεται η διακοπή του με ταυτόχρονη ανάπτυξη χαμηλών αντιστάσεων που δείχνει την ύπαρξη αγώγιμου υλικού. Η χρήση ανοίγματος ηλεκτροδίων 2 και 3 μέτρων είχε σαν αποτέλεσμα την χαρτογράφηση της ασυνέχειας του σχηματισμού, ενώ έδειξε ότι η ασυνέχεια αυτή εκδηλώνεται με γωνία περίπου 45 0, όπως και στην προηγούμενη περιοχή στο γρασίδι. Η εφαρμογή της κατακόρυφης ηλεκτρικής απεικόνισης επιβεβαίωσε την ύπαρξη των προαναφερθέντων σχηματισμών στην περιοχή της Εκκλησίας. Στα πρώτα βάθη τόσο παράλληλα όσο και κάθετα στον γεωμαγνητικό Βορρά επικρατεί ο ίδιος σχηματισμός που φαίνεται να διαφοροποιείται στην πλευρική έκταση. Σε βάθος 4.3 μέτρων εντοπίζεται σαφής ασυνέχεια του γεωλογικού σχηματισμού που εκδηλώνεται με ύπαρξη χαμηλών τιμών ειδικής αντίστασης και φαίνεται να χαρτογραφείται με γωνία περίπου 45 0 όπως και στην ηλεκτρική απεικόνιση στο γρασίδι. Με βάση την κατανομή της ειδικής ηλεκτρικής στις προαναφερθείσες περιοχές, πρόκειται για σχηματισμούς που αποτελούνται κυρίως από αλλούβιες αποθέσεις εμπλουτισμένες με άμμο. Η πολύ χαμηλή τιμή που εμφανίζεται στα μεγαλύτερα βάθη πρόκειται για ύπαρξη αγώγιμου υλικού κυρίως αργίλου, όπου σε μερικές περιπτώσεις βρίσκεται με την μορφή εμποτισμού. 11 ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΤΡΙΣΔΙΑΣΤΑΤΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗΣ ΤΗΣ ΚΑΤΑΝΟΜΗΣ ΤΗΣ ΕΙΔΙΚΗΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗΣ Η επεξεργασία των δεδομένων έγινε με το ειδικό λογισμικό Oasis Montaj, όπου εφαρμόστηκε στατιστική επεξεργασία για την εύρεση του μέσου όρου των τιμών της ειδικής αντίστασης, αρχικά ανά βάθος σε κάθε διατομή και έπειτα ανά διατομή. Με τον τρόπο αυτό επιτεύχθηκε η εξομάλυνση των τιμών της ειδικής αντίστασης ανά περιοχή Εισαγωγή δεδομένων για τρισδιάστατη απεικόνιση Στο σημείο αυτό θα γίνει μια αναφορά στον τρόπο επίλυσης του μετασχηματισμού των δεδομένων από δύο διαστάσεις σε τρείς. Τα πρωτογενή δεδομένα είναι το αποτέλεσμα της επεξεργασίας για τον υπολογισμό της κατανομής της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης. Αυτή επιχειρείται μέσω εφαρμογής της ευθείας ελαχίστων τετραγώνων μέσω δισδιάστατου μαθηματικού προτύπου. Ως αποτέλεσμα είναι η εξαγωγή αρχείων μορφής ΧΥΖ, όπου βρίσκονται αποθηκευμένα τα αποτελέσματα εφαρμογής του μαθηματικού αλγορίθμου. Η κατανομή των στοιχείων γίνεται σε στήλες. Έτσι, η πρώτη στήλη αντιπροσωπεύει την απόσταση των σημείων μέτρησης σε σχέση με την θέση του πρώτου ηλεκτροδίου ανά βάθος διερεύνησης, η δεύτερη αντιστοιχεί στο βάθος κάθε σημείου, η τρίτη περιέχει την τιμή της υπολογιζόμενης ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης και η τέταρτη την υπολογιζόμενη αγωγιμότητα μέσω της σχέσης s = [(1 / ρ) * 1000]. Όπως προκύπτει από τα παραπάνω, τα δεδομένα αντιπροσωπεύουν την κατανομή της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης σε δύο διαστάσεις, μιας και δίνεται η κατανομή τους κατά μήκος δύο αξόνων. Η επίλυση του μετασχηματισμού των μετρήσεων προήλθε από την συνεργασία του Δρ. Π. Στεφανόπουλου με τον Επ. Καθηγητή Κ. Νικολακόπουλο. Το κλειδί στο πρόβλημα αυτό ήταν η χρήση της απόστασης των διατομών μεταξύ τους. Έτσι ως άξονας Χ θεσπίστηκε 34

35 η απόσταση των διατομών, ως άξονας Υ η θέση των μετρούμενων σημείων σε σχέση με το πρώτο ηλεκτρόδιο ανά βάθος διερεύνησης και τέλος ως άξονας Ζ το βάθος κάθε σημείου από τον μαθηματικό αλγόριθμο. Ενώ η τιμή της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης τοποθετήθηκε σε τέταρτη στήλη Επεξεργασία δεδομένων μέσω τρισδιάστατης απεικόνισης Πρώτο βήμα ήταν η εφαρμογή παρεμβολής για την δημιουργία ενδιάμεσων τιμών, ώστε να είναι εφικτή η συσχέτιση των δεδομένων μεταξύ τους. Ως βήμα παρεμβολής επιλέχτηκε η μονάδα, μιας και τα δεδομένα είχαν αφενός μεν απόσταση διατομών πολλαπλάσιο της μονάδας, αφετέρου οι δύο άλλοι άξονες χαρακτηρίζονται από διαφορετικό βήμα. Το αποτέλεσμα από την διαδικασία αυτή ήταν η δημιουργία ενός ενιαίου χάρτη που αποτυπώθηκε η κατανομή της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης όλων των διατομών με την μορφή ενός κύβου. Στην συνέχεια μέσω του υπομενού planview, έγινε εφικτός ο διαχωρισμός των δεδομένων του κύβου σε επιμέρους οριζόντιες κατανομές βάσει των υπαρχόντων πραγματικών βαθών. Μέσω του υπομενού sections έγινε εξαγωγή των κατακόρυφων διατομών στον χώρο με ενιαία χρωματική κλίμακα ανά περιοχή. Έτσι ήταν άμεση η παρατήρηση των εντοπισμένων γεωφυσικών ανωμαλιών επί κατακόρυφου επιπέδου και η συσχέτιση αυτών με τις γειτονικές διατομές. Τέλος, επιτεύχθηκε η δημιουργία τρισδιάστατης απεικόνισης των δεδομένων σε μορφή 3D σε συγκεκριμένες επιφάνειες, με βάση την κατανομής της ειδικής αντίστασης. 12 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ 12.1 Περιοχή Γρασίδι (Α Δ) Από την περιοχή με την ονομασία Γρασίδι, επεξεργάστηκαν συνολικά 19 διατομές. Χρησιμοποιήθηκαν 25 συνευθειακά ηλεκτρόδια σε απόσταση 1 μέτρου, ενώ κάθε διατομή απείχε 1 μέτρο. Η επεξεργασία των διατομών αυτών μέσω τρισδιάστατης απεικόνισης είχε ως πρώτο αποτέλεσμα την δημιουργία ενός τρισδιάστατου κύβου, που παρατίθεται στην Εικόνα 17. Εικόνα 17: Τρισδιάστατη κυβική απεικόνιση από την περιοχή Γρασίδι. Στην Εικόνα 17, εμφανίζεται το αποτέλεσμα της συνένωσης και των 19 διατομών από την περιοχή Γρασίδι. Το αποτέλεσμα αυτό δείχνει την κατανομή της ειδικής ηλεκτρικής 35

36 αντίστασης σε βάθη μέτρων. Σε γενικές γραμμές διακρίνεται η ύπαρξη γεωφυσικών ανωμαλιών που χαρακτηρίζονται από χαμηλές και υψηλές τιμές της ειδικής αντίστασης. Η πρώτη αυτή επεξεργασία αποτελεί ένα αρχικό στάδιο και αποσκοπεί να είναι η βάση για την επόμενη επεξεργασία. Σε επόμενο στάδιο δημιουργήθηκαν οριζόντιες κατόψεις που προέρχονται από την συνένωση ιδίου βάθους τιμών ειδικής αντίστασης. Στην Εικόνα 18 παρατίθεται το αποτέλεσμα της οριζοντιογραφίας. Εικόνα 18: Κατανομή ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης επί οριζόντιων επιπέδων στην περιοχή Γρασίδι. Η Εικόνα 18, δείχνει την κατανομή της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης ταυτόχρονα και στα βάθη που υπήρχαν σε κάθε διατομή. Πρέπει όμως να σημειωθεί ότι τα βάθη αυτά είναι λίγο διαφοροποιημένα σε σχέση με τα πραγματικά. Έτσι, ενώ από την κατακόρυφη ηλεκτρική απεικόνιση προκύπτει η κατανομή της ειδικής αντίστασης επί επτά διαφορετικών βαθών, μέσω της τρισδιάστατης επεξεργασίας, αποδίδεται η κατανομή της παραμέτρου αυτής σε 5 βάθη. Στην Εικόνα 18, σχηματισμοί που αποδίδονται μέσω θερμών χρωμάτων, αντιστοιχούν σε υψηλές τιμές της αντίστασης, ενώ τα ψυχρά χρώματα σε χαμηλές. Για λόγους απλούστευσης και καλύτερης παρουσίασης, στην συνέχεια παρατίθεται αυτόνομο το κάθε βάθος. Στην Εικόνα 19 εμφανίζεται η κατανομή της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης κοντά στην επιφάνεια. Γίνεται εμφανές ότι στο βάθος αυτό η αντίσταση κατανέμεται μέσω υψηλών και χαμηλών τιμών. Οι υψηλότερες τιμές της, εντοπίζονται κυρίως στο δυτικό τμήμα του χάρτη, όπου λαμβάνουν την μορφή επιμηκών γεωφυσικών ανωμαλιών. Η διεύθυνσή τους φαίνεται να είναι υπό μικρή γωνία σε σχέση με τον γεωμαγνητικό Βορρά. Προς τα ανατολικά, οι σχηματισμοί αυτοί συνεχίζονται με διαγώνια σχεδόν διάταξη, ενώ παράλληλα πιστοποιείται μείωση του μεγέθους της ειδικής αντίστασης. Προς τα δυτικά, κοντά στο άνω όριο του χάρτη, διαπιστώνεται η εξέλιξη των διαγώνιων σχηματισμών, σε επιμήκη γεωφυσική ανωμαλία, όπου παρατηρείται μικρή αύξηση της ειδικής αντίστασης. Στο άνω τμήμα του διαγώνιου σχηματισμού, αναπτύσσεται κυκλοτερής ανωμαλία μικρής έκτασης με πολύ χαμηλή τιμή της αντίστασης. Παρόμοια περίπτωση παρατηρείται και στο νότιο τμήμα του χάρτη, δεξιά του διαγώνιου σχηματισμού. Η μόνη διαφοροποίηση έγκειται στην έκταση αυτής. 36

37 Εικόνα 19: Κατανομή ηλεκτρικής αντίστασης σε βάθος 0 μέτρων στην περιοχή Γρασίδι με εφαρμογή της Διάταξης Wenner Schlumberger με άνοιγμα ηλεκτροδίων 1 μέτρου (Διεύθυνση Α Δ). Στην Εικόνα 20, εμφανίζεται η κατανομή της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης σε 1 μέτρο βάθος. Αρχικά στο δυτικό τμήμα ο επιμήκης σχηματισμός, φαίνεται να έχει διασπαστεί σε δύο επιμέρους που καταλαμβάνουν τα εκατέρωθεν άκρα του χάρτη, ενώ χαρακτηρίζονται από σχετικά υψηλές τιμές της αντίστασης. Προς τα ανατολικά ο διαγώνιος σχηματισμός πλέον δεν φαίνεται και στην θέση του έχει δημιουργηθεί μία μεγάλης έκτασης γεωφυσική ανωμαλία, όπου προς το νότιο τμήμα της η αντίσταση αποκτά τις μέγιστες τιμές της. Στο νότιο τμήμα του χάρτη εντοπίζεται ανωμαλία υψηλών αντιστάσεων. Αυτό όμως που έχει μεγάλη σημασία και αποτελεί την μέγιστη διαφοροποίηση, είναι η εμφάνιση επιμηκών γεωφυσικών ανωμαλιών που χαρακτηρίζονται από χαμηλές έως και πολύ χαμηλές αντιστάσεις. Φαίνεται αυτές να διαχωρίζουν σε επιμέρους τμήματα τον προηγούμενο σχηματισμό υψηλότερων αντιστάσεων, αλλά με διεύθυνση τόσο κάθετη όσο και παράλληλη στον γεωμαγνητικό Βορρά. Οι χαμηλότερες τιμές της αντίστασης διαπιστώνεται να αναπτύσσονται κυρίως με διεύθυνση προς τον Νότο. 37

38 Εικόνα 20: Κατανομή ηλεκτρικής αντίστασης σε βάθος -1 μέτρων στην περιοχή Γρασίδι με εφαρμογή της Διάταξης Wenner Schlumberger με άνοιγμα ηλεκτροδίων 1 μέτρου (Διεύθυνση Α Δ). Στην Εικόνα 21, εμφανίζεται η κατανομή της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης σε βάθος περίπου 2 μέτρων. Εδώ, εντοπίζεται αλλαγή στην έκταση των γεωφυσικών ανωμαλιών που είχαν παρατηρηθεί στην προηγούμενη κάτοψη. Στο βόρειο τμήμα του χάρτη παρατηρείται η ύπαρξη μιας γεωφυσικής ανωμαλίας που χαρακτηρίζεται από κάποια γεωμετρικά χαρακτηριστικά αλλά όχι τόσο σαφή. Προς το δυτικό τμήμα της παρουσιάζεται να συνδέεται με επιμήκη ανωμαλία, όπου η ειδική αντίσταση αποκτά την μέγιστη τιμή της. Στο νότιο τμήμα της περιοχής, εντοπίζεται η ύπαρξη σχηματισμού περιορισμένης έκτασης, όπου η τιμή της ειδικής αντίστασης φαίνεται να έχει υψηλές τιμές κυρίως στο κατώτερο τμήμα της, ενώ προς τα άνω η τιμή της αντίστασης, δείχνει να κυμαίνεται σε λίγο χαμηλότερα επίπεδα. Περίπου στο κέντρο του χάρτη, υπάρχει μια επιμήκης ανωμαλία, που χαρακτηρίζεται όχι μόνο από μεγάλο μήκος αλλά και από την χαμηλότερη τιμή της αντίστασης. Παρόμοια κατάσταση, εντοπίζεται και στο νότιο τμήμα της περιοχής. Εδώ όμως διακρίνεται ότι οι χαμηλότερες τιμές οδεύουν προς το δεξιό τμήμα του χάρτη. Η παρουσία όλων των χαμηλών αυτών γεωφυσικών ανωμαλιών, δείχνουν ότι κατά τόπους διακόπτουν την συνέχεια του σχηματισμού υψηλών και πολύ υψηλών αντιστάσεων. 38

39 Εικόνα 21: Κατανομή ηλεκτρικής αντίστασης σε βάθος -2 μέτρων στην περιοχή Γρασίδι με εφαρμογή της Διάταξης Wenner Schlumberger με άνοιγμα ηλεκτροδίων 1 μέτρου (Διεύθυνση Α Δ). Κατά την απόδοση των σχηματισμών στην Εικόνα 22, που δείχνει την ειδική αντίσταση σε βάθος περίπου 3 μέτρων, παρατηρείται εκ νέου διαφοροποίηση. Στο κάτω τμήμα της περιοχής, διακρίνεται η ανάπτυξη γεωφυσικών ανωμαλιών που χαρακτηρίζονται από την ύπαρξη χαμηλών και υψηλών αντιστάσεων. Οι χαμηλές αντιστάσεις, φαίνεται να γειτνιάζουν με επιμήκη γεωφυσική ανωμαλία, όπου η ειδική αντίσταση παρουσιάζεται αυξημένη. Προς το νότιο τμήμα, η επιμήκης ανωμαλία εξελίσσεται σε ακανόνιστου σχήματος γεωφυσική ανωμαλία, χαμηλότερου επιπέδου τιμών της αντίστασης, ενώ πιο ανατολικά, αυτή αποκτά την μέγιστη τιμή της. Στο κεντρικό τμήμα του χάρτη, η προηγούμενη επιμήκης γεωφυσική ανωμαλία χαμηλών αντιστάσεων, διακρίνεται με αρκετά μειωμένη έκταση. Πιο αριστερά, υπάρχει κυκλοτερής γεωφυσική ανωμαλία χαμηλών αντιστάσεων, ενώ ακριβώς από πάνω, αναπτύσσεται επιμήκης ανωμαλία σχετικά υψηλών τιμών. 39

40 Εικόνα 22: Κατανομή ηλεκτρικής αντίστασης σε βάθος -3 μέτρων στην περιοχή Γρασίδι με εφαρμογή της Διάταξης Wenner Schlumberger με άνοιγμα ηλεκτροδίων 1 μέτρου (Διεύθυνση Α Δ). Στην Εικόνα 23, που αποδίδεται η κατανομή της ειδικής αντίστασης σε βάθος περίπου 4 μέτρων, διακρίνεται η ύπαρξη επιμήκους γεωφυσικής ανωμαλίας που καταλαμβάνει το δυτικό τμήμα του χάρτη, χαρακτηρίζεται από σχετικά μεγάλη έκταση, ενώ η τιμή της αντίστασης, δείχνει να λαμβάνει τις μέγιστες τιμές της. Προς τα δυτικά ο σχηματισμός αυτός δείχνει να εξελίσσεται σε σχηματισμό ακανόνιστου σχήματος με σχετικά χαμηλότερη αντίσταση. Στο βόρειο τμήμα εντοπίζεται συγκέντρωση χαμηλών αντιστάσεων μικρής σχετικά έκτασης. Προς τα πάνω, κατά την ίδια διεύθυνση, συναντάται κυκλοτερής γεωφυσική ανωμαλία σχετικά υψηλών αντιστάσεων, ενώ πιο ανατολικά, υπάρχει αυξημένη συγκέντρωση πολύ χαμηλών αντιστάσεων, χωρίς ιδιαίτερο χαρακτηριστικό. Εικόνα 23: Κατανομή ηλεκτρικής αντίστασης σε βάθος -4 μέτρων στην περιοχή Γρασίδι με εφαρμογή της Διάταξης Wenner Schlumberger με άνοιγμα ηλεκτροδίων 1 μέτρου (Διεύθυνση Α Δ). 40

41 Εικόνα 24: Τρισδιάστατη απεικόνιση κατανομής ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης στα 1480 Ohms-m στην περιοχή Γρασίδι. Στην Εικόνα 24, αποδίδεται η κατανομή της ειδικής αντίστασης με τιμή 1480 ohms-m. Διακρίνεται ότι ο σχηματισμός στην περιοχή αυτή αρχίζει από το επιφανειακό τμήμα του εδάφους και φτάνει μέχρι και τα 2 μέτρα βάθος. Παρατηρείται ότι κατά τόπους υπάρχει διακοπή της συνέχειας του σχηματισμού, ενώ σαφής είναι και η αναπαράσταση των υπαρχόντων σωλήνων που έχουν τοποθετηθεί για αρδευτικούς σκοπούς. Περίπου στο κέντρο της εικόνας, διαπιστώνεται ασυνέχεια του σχηματισμού με ταυτόχρονη μετατόπιση αυτού. Το σημείο αυτό δεικνύεται με την τοποθέτηση κόκκινου δείκτη. Στο παράρτημα παρατίθενται περισσότερες εικόνες από την επεξεργασία αυτή Περιοχή Εκκλησία (Β Ν) Στην περιοχή της Εκκλησίας σαρώθηκε ένα γεωφυσικό δίκτυο μέσω της κατακόρυφης ηλεκτρικής απεικόνισης παράλληλα στον γεωμαγνητικό Βορρά, με σάρωση 16 παράλληλων διατομών με βήμα 1 μέτρου. Έπειτα από ειδική επεξεργασία των δεδομένων της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης, συμπεριλαμβανομένης και της στατιστικής επεξεργασίας, δημιουργήθηκε η τρισδιάστατη απεικόνιση που εμφανίζεται στην Εικόνα

42 Εικόνα 25: Τρισδιάστατη κυβική απεικόνιση στην περιοχή Εκκλησία παράλληλα στον Γεωμαγνητικό Βορρά. Η κατανομή της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης στην περιοχή αυτή φαίνεται να έχει υψηλές τιμές κοντά στα επιφανειακά τμήματα, ενώ όσο αυξάνεται το βάθος, αυτή δείχνει μείωση. Για περεταίρω διερεύνηση εφαρμόστηκε τεχνική μέσω ειδικού μαθηματικού αλγορίθμου για την δημιουργία οριζόντιων κατόψεων σε γνωστά βάθη. Το αποτέλεσμα της τεχνικής αυτής παρουσιάζεται στην Εικόνα 26. Στο παράρτημα παρατίθεται η κατανομή των κατακόρυφων διατομών στον χώρο καθώς και τα πραγματικά βάθη μετά την στατιστική ανάλυση. Εικόνα 26: Κατανομή ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης επί οριζόντιων επιπέδων στην περιοχή Εκκλησία. Στην Εικόνα 26 παρατίθεται το αποτέλεσμα της παρουσίασης της κατανομής της ειδικής αντίστασης επί οριζόντιων κατόψεων, με διεύθυνση παράλληλη στον γεωμαγνητικό Βορρά. 42

43 Για την καλύτερη όμως παρουσίαση των αποτελεσμάτων, στην συνέχεια κάθε βάθος θα παρουσιαστεί αυτόνομα. Στην κάτοψη που παρατίθεται στην Εικόνα 27, αποδίδεται η κατανομή της ειδικής αντίστασης στην περιοχή της Εκκλησίας κατά την διεύθυνση Β Ν. Στο βάθος αυτό που τοποθετείται κοντά στην εδαφική επιφάνεια, παρατηρείται ότι η ειδική αντίσταση στο μεγαλύτερο τμήμα του εμφανιζόμενου χάρτη, εμφανίζεται με υψηλές και πολύ υψηλές τιμές. Στο δυτικό τμήμα του χάρτη, εντοπίζεται η ύπαρξη γεωφυσικών ανωμαλιών που γενικά δείχνουν μια σχεδόν διαγώνια ανάπτυξη και με την διεύθυνση αυτή φαίνεται να οδεύουν προς τα βορειοδυτικά τμήματα της περιοχής. Ειδικότερα στα δυτικά του χάρτη, υπάρχει μια συσσώρευση υψηλών τιμών της ειδικής αντίστασης. Σε ορισμένα σημεία η παρουσία των υψηλών αντιστάσεων, διακόπτεται από την ανάπτυξη κυκλοτερών γεωφυσικών ανωμαλιών, με την τιμή της ειδικής αντίστασης να βρίσκεται σε πολύ χαμηλό επίπεδο τιμών. Εικόνα 27: Κατανομή ηλεκτρικής αντίστασης σε βάθος 0 μέτρων στην περιοχή Εκκλησία με εφαρμογή της Διάταξης Wenner Schlumberger με άνοιγμα ηλεκτροδίων 1 μέτρου (Διεύθυνση Β Ν). Στην δεύτερη κάτοψη (Εικόνα 28), που εμφανίζεται η κατανομή της ειδικής αντίστασης σε βάθος περίπου 1 μέτρου, διαπιστώνεται ότι υπάρχει ανάπτυξη κυκλοτερών γεωφυσικών ανωμαλιών που χαρακτηρίζονται από υψηλές και πολύ υψηλές τιμές της ειδικής αντίστασης. Στο νοτιοδυτικό τμήμα του χάρτη, παρατηρείται ότι υπάρχει συγκέντρωση υψηλών τιμών που δείχνουν να αναπτύσσονται με διαγώνια σχεδόν διεύθυνση. Παρόμοια κατανομή δείχνει να εμφανίζεται στην βορειοδυτική πλευρά του εμφανιζόμενου χάρτη, αλλά με μικρότερη έκταση. Στο μεταξύ τους διάστημα, διακρίνεται ότι υπάρχει έλλειψη συγκέντρωσης υψηλών τιμών της αντίστασης. Κατά τόπους εμφανίζονται σποραδικές συγκεντρώσεις σχετικά υψηλών τιμών, αλλά με την διεύθυνση των δύο εκατέρωθεν σχηματισμών. Επίσης στον ίδιο χώρο, παρουσιάζεται η εμφάνιση ακανόνιστων γεωφυσικών ανωμαλιών όπου η ειδική αντίσταση λαμβάνει χαμηλές τιμές, ενώ προς τα βορειοδυτικά, λαμβάνουν τις χαμηλότερες τιμές της αντίστασης. 43

44 Εικόνα 28: Κατανομή ηλεκτρικής αντίστασης σε βάθος 1 μέτρου στην περιοχή Εκκλησία με εφαρμογή της Διάταξης Wenner Schlumberger με άνοιγμα ηλεκτροδίων 1 μέτρου (Διεύθυνση Β Ν). Κατά την δημιουργία της τρίτης κάτοψης (Εικόνα 29), που δείχνει την κατανομή της ειδικής αντίστασης σε βάθος περίπου 2 μέτρων, παρατηρείται ότι υπάρχει μια διαφοροποίηση στην κατανομή των σχηματισμών που είχαν εντοπιστεί στην κάτοψη που παρουσιάζεται στο βάθος του 1 μέτρου (Εικόνα 28). Πιο συγκεκριμένα στο δυτικό τμήμα του χάρτη, αναπτύσσονται κυκλοτερείς γεωφυσικές ανωμαλίες, με υψηλή τιμή της ειδικής αντίστασης. Οι υψηλότερες τιμές φαίνεται να υπάρχουν κοντά στο νοτιοδυτικό τμήμα, όπου οι παρατηρούμενες ανωμαλίες διακρίνονται με ασυνέχειες. Ενδιάμεσα αυτών διακρίνεται ότι υπάρχουν ακανόνιστου σχήματος και έκτασης ανωμαλίες χαμηλών τιμών, με ένδειξη πτώσης των τιμών προς τα βόρεια. Στο ανατολικό τμήμα του χάρτη, υπάρχει γεωφυσική ανωμαλία που αρχικά δείχνει να καταλαμβάνεται από σχετικά υψηλές τιμές της αντίστασης, ενώ βορειοανατολικότερα, αυτές αναρριχώνται σε υψηλότερο επίπεδο τιμών. 44

45 Εικόνα 29: Κατανομή ηλεκτρικής αντίστασης σε βάθος 2 μέτρων στην περιοχή Εκκλησία με εφαρμογή της Διάταξης Wenner Schlumberger με άνοιγμα ηλεκτροδίων 1 μέτρου (Διεύθυνση Β Ν). Σε βάθος περίπου 3 μέτρων, στην κάτοψη της Εικόνας 30, παρατηρείται ότι υπάρχει συγκέντρωση υψηλής ειδικής αντίστασης, που κατανέμεται ημικυκλικά. Στον σχηματισμό αυτό τόσο στο νοτιοδυτικό όσο και στο βορειοανατολικό τμήμα του χάρτη, οι τιμές της αντίστασης αποκτούν την μέγιστη τιμή τους, ενώ η κατανομή αυτή δείχνει να είναι σχεδόν συνεχής. Στο δυτικό τμήμα του χάρτη και άνω της σχετικά υψηλής αντίστασης, διακρίνεται η ανάπτυξη χαμηλών έως και πολύ χαμηλών αντιστάσεων, που φαίνεται να ακολουθούν την διεύθυνση Β Ν. Περίπου στο κέντρο των χαμηλών αντιστάσεων, εντοπίζεται απότομη αύξηση της αντίστασης, με απόδοση κυκλοτερούς γεωφυσικής ανωμαλίας. 45

46 Εικόνα 30: Κατανομή ηλεκτρικής αντίστασης σε βάθος 3 μέτρων στην περιοχή Εκκλησία με εφαρμογή της Διάταξης Wenner Schlumberger με άνοιγμα ηλεκτροδίων 1 μέτρου (Διεύθυνση Β Ν). Στην κάτοψη της Εικόνας 31, που δείχνει την κατανομή της ειδικής αντίστασης σε βάθος περίπου 4 μέτρων, παρατηρείται ότι σε όλη την έκταση του χάρτη, υπάρχει σχηματισμός αποτελούμενος από ακανόνιστου σχήματος γεωφυσική ανωμαλία. Η τιμή της αντίστασης φαίνεται να κυμαίνεται στο διάστημα σχετικά υψηλών και πολύ υψηλών τιμών. Στα εκατέρωθεν άκρα, διακρίνεται ότι επικρατεί υψηλή τιμή της αντίστασης, ενώ περίπου στο κέντρο και προς τα βορειοανατολικά, εντοπίζεται η ανάπτυξη ανωμαλίας με την αντίσταση στην μέγιστη τιμή της. 46

47 Εικόνα 31: Κατανομή ηλεκτρικής αντίστασης σε βάθος 4 μέτρων στην περιοχή Εκκλησία με εφαρμογή της Διάταξης Wenner Schlumberger με άνοιγμα ηλεκτροδίων 1 μέτρου (Διεύθυνση Β Ν). Η εφαρμογή της επεξεργασίας μέσω της τρισδιάστατης απεικόνισης, είχε ως αποτέλεσμα την δημιουργία της Εικόνας 32. Εικόνα 32: Τρισδιάστατη απεικόνιση κατανομής ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης στα 1300 Ohms-m στην περιοχή Εκκλησία. Στην Εικόνα 32, παρατίθεται το αποτέλεσμα της επεξεργασίας των δεδομένων της κατακόρυφης ηλεκτρικής απεικόνισης μέσω τρισδιάστατης επεξεργασίας. Στην συγκεκριμένη εικόνα παρουσιάζεται η κατανομή των γεωλογικών σχηματισμών με τιμή ειδικής αντίστασης στα 1300 ohms-m. Όπως γίνεται εμφανές από την ανωτέρω επεξεργασία, στην περιοχή αυτή 47

48 όπου οι διατομές της ηλεκτρικής τομογραφίας εφαρμόστηκαν παράλληλα με τον γεωμαγνητικό βορρά, παρατηρείται η κατανομή γεωλογικού σχηματισμού. Ο σχηματισμός αυτός φαίνεται να καλύπτει όλη την έκταση του γεωφυσικού δικτύου ενώ το βάθος του για την συγκεκριμένη τιμή της ειδικής αντίστασης, ορίζεται μέχρι τα δύο μέτρα. Στα ανώτερα τμήματα του εν λόγω σχηματισμού, δεν εντοπίζεται η ύπαρξη γεωλογικής ασυνέχειας. Σε βάθος 2 μέτρων περίπου υπάρχει ένας κυκλοτερής σχηματισμός με διεύθυνση περίπου σχεδόν κάθετη στον γεωμαγνητικό Βορρά ή με μια γωνία σε σχέση με τον άξονα διεύθυνσης αυτού Περιοχή Εκκλησία (Α Δ) Στην περιοχή της εκκλησίας το ίδιο γεωφυσικό δίκτυο, σαρώθηκε με τις ίδιες παραμέτρους σε διεύθυνση κάθετη στον γεωμαγνητικό Βορρά. Ως αποτέλεσμα ήταν η μέτρηση 16 παράλληλων διατομών με βήμα ενός μέτρου, ενώ η απόσταση των ηλεκτροδίων σε κάθε διατομή, επιλέχτηκε ίση με ένα μέτρο. Έπειτα από την επεξεργασία των δεδομένων της ηλεκτρικής τομογραφίας για τον υπολογισμό της ειδικής αντίστασης, πραγματοποιήθηκε και στατιστική ανάλυση των τιμών ώστε να αναχθούν σε ένα κοινό σύστημα αναφοράς, βάσει του μέσου όρου. Μέσω ειδικής επεξεργασίας των δεδομένων της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης συμπεριλαμβανομένης και της στατιστικής επεξεργασίας, δημιουργήθηκε η τρισδιάστατη απεικόνιση που εμφανίζεται στην Εικόνα 33. Εικόνα 33: Τρισδιάστατη κυβική απεικόνιση στην περιοχή Εκκλησία κάθετα στον Γεωμαγνητικό Βορρά. Σε γενικές γραμμές, σε διεύθυνση κάθετη στον γεωμαγνητικό Βορρά, παρατηρείται ότι στα επιφανειακά τμήματα επικρατεί υψηλή τιμή της ειδικής αντίστασης, ενώ όσο αυξάνεται το βάθος, διακρίνεται η σταδιακή μείωση των τιμών της αντίστασης. Μέσω ειδικής επεξεργασίας, δημιουργήθηκαν οριζόντιες κατόψεις από τον ήδη υπάρχοντα κύβο τριών διαστάσεων. 48

49 Εικόνα 34: Κατανομή ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης επί οριζόντιων επιπέδων στην περιοχή Εκκλησία. Η κατανομή της ειδικής αντίστασης επί οριζόντιων κατόψεων, έδειξε ότι κοντά στην επιφάνεια του εδάφους, επικρατεί σχετικά υψηλή ειδική αντίσταση. Στα δύο επόμενα βάθη, η τιμή της αντίστασης φαίνεται να μειώνεται, ενώ στα δύο επόμενα μεγαλύτερα βάθη, παρατηρείται αύξηση της αντίστασης σε πολύ υψηλά ποσοστά. Για καλύτερη όμως παρουσίαση των αποτελεσμάτων, στην συνέχεια, θα παρουσιαστεί αυτόνομα κάθε κάτοψη. Στο παράρτημα παρατίθεται η κατανομή των κατακόρυφων διατομών στον χώρο, καθώς και τα πραγματικά βάθη έπειτα από εφαρμογή στατιστικής ανάλυσης. Στην κάτοψη της Εικόνας 35, όπου απεικονίζεται η κατανομή της ειδικής αντίστασης κοντά στην επιφάνεια του εδάφους, παρατηρείται ότι επικρατεί σχετικά υψηλή τιμή της αντίστασης. Σε ορισμένα σημεία διακρίνεται ότι η τιμή αυξάνεται σε υψηλότερο επίπεδο σε σχέση με τις περιφερειακές περιοχές. Στο δυτικό τμήμα του χάρτη φαίνεται ότι αναπτύσσεται σχηματισμός με σχεδόν ημικυκλική μορφή. Προς το ανατολικό τμήμα του χάρτη, εντοπίζεται η εμφάνιση κυκλοτερών ανωμαλιών και χαρακτηρίζονται από χαμηλό έως πολύ χαμηλό επίπεδο. Οι γεωφυσικές ανωμαλίες υψηλών τιμών που εντοπίζονται στο ανατολικό τμήμα, φαίνεται να συνδέονται με τον ημικυκλικό σχηματισμό που βρίσκεται στο δυτικό τμήμα. 49

50 Εικόνα 35: Κατανομή ηλεκτρικής αντίστασης σε μηδενικό βάθος στην περιοχή Εκκλησία με εφαρμογή της Διάταξης Wenner Schlumberger με άνοιγμα ηλεκτροδίων 1 μέτρου (Διεύθυνση Α Δ). Στην οριζόντια κάτοψη της Εικόνας 36, εμφανίζεται η κατανομή της ειδικής αντίστασης σε βάθος περίπου 1 μέτρου. Όπως είναι εμφανές από την εικόνα αυτή, πιστοποιείται σημαντική διαφοροποίηση σε σχέση με την προηγούμενη κάτοψη. Στο δυτικό τμήμα του χάρτη εντοπίζεται η ύπαρξη σχηματισμού που φαίνεται να καλύπτει την μεγαλύτερη έκταση. Η τιμή της ειδικής αντίστασης δείχνει να κυμαίνεται σε υψηλά επίπεδα, ενώ προς τα ανατολικά δείχνει να συνεχίζεται με σχηματισμό χαμηλότερης τιμής. Προς το νότιο τμήμα του χάρτη, παρουσιάζεται μια ασυνέχεια του σχηματισμού, με εμφάνιση επιμήκους γεωφυσικής ανωμαλίας με πολύ χαμηλή τιμή ειδικής αντίστασης. Αυτή φαίνεται να συνεχίζεται μέχρι το άκρο στα ανατολικά, όπου σε κάποιο σημείο δείχνει να υπάρχει κυκλοτερής ανωμαλία υψηλών τιμών. Κοντά στο ανατολικό άκρο του χάρτη, διακρίνεται συσσώρευση χαμηλών τιμών της αντίστασης, ενώ δείχνει να συνεχίζεται προς τα νότια εκτός της περιοχής έρευνας. Αριστερά αυτής εντοπίζεται η ύπαρξη χαμηλής αντίστασης, με σχεδόν διαγώνια διάταξη. 50

51 Εικόνα 36: Κατανομή ηλεκτρικής αντίστασης σε βάθος 1 μέτρου στην περιοχή Εκκλησία με εφαρμογή της Διάταξης Wenner Schlumberger με άνοιγμα ηλεκτροδίων 1 μέτρου (Διεύθυνση Α Δ). Σε βάθος περίπου δύο μέτρων, που αντιστοιχεί η οριζόντια κάτοψη της Εικόνας 37, παρατηρείται εκ νέου διαφοροποίηση στην κατανομή της ειδικής αντίστασης, σε σχέση με την προηγούμενη κάτοψη της Εικόνας 36. Στην κάτοψη αυτή εντοπίζεται η ύπαρξη γεωφυσικών ανωμαλιών που χαρακτηρίζονται από ακανόνιστο σχήμα, ενώ η τιμή της αντίστασης δείχνει να είναι σε υψηλά επίπεδα. Οι σχηματισμοί αυτοί βρίσκονται στα εκατέρωθεν άκρα του χάρτη, το ένα στο δυτικό και το άλλο στο ανατολικό. Ενδιάμεσα των σχηματισμών αυτών και περίπου στο βόρειο τμήμα του χάρτη, εντοπίζονται συσσώρευση κυκλοτερών ανωμαλιών με χαμηλό έως και πολύ χαμηλές τιμές ειδικής αντίστασης. Παρόμοιου τύπου γεωφυσική ανωμαλία παρουσιάζεται και στο ανατολικό άκρο του χάρτη, όπου δείχνει να συνεχίζεται και εκτός του πεδίου έρευνας. 51

52 Εικόνα 37: Κατανομή ηλεκτρικής αντίστασης σε βάθος 2 μέτρων στην περιοχή Εκκλησία με εφαρμογή της Διάταξης Wenner Schlumberger με άνοιγμα ηλεκτροδίων 1 μέτρου (Διεύθυνση Α Δ). Η οριζόντια κάτοψη της Εικόνας 38 εμφανίζει την κατανομή της ειδικής αντίστασης σε βάθος περίπου 3 μέτρων. Στο βάθος αυτό από την Ανατολή προς την Δύση παρατηρείται ότι αναπτύσσεται συγκέντρωση κυκλοτερών γεωφυσικών ανωμαλιών, που δεν παρουσιάζουν κανένα ιδιαίτερο χαρακτηριστικό. Διακρίνεται ότι υπάρχουν εναλλαγές ανωμαλιών αποτελούμενων από υψηλές και χαμηλές τιμές της αντίστασης. Σε ορισμένα σημεία του εμφανιζόμενου σχηματισμού, εντοπίζεται απότομη αύξηση της ειδικής αντίστασης σε υψηλά επίπεδα. Γενικά στο βάθος αυτό δίνεται η εντύπωση ότι η διάταξη των ανωτέρω ανωμαλιών παρουσιάζεται με σχεδόν διαγώνια ανάπτυξη. 52

53 Εικόνα 38: Κατανομή ηλεκτρικής αντίστασης σε βάθος 3 μέτρων στην περιοχή Εκκλησία με εφαρμογή της Διάταξης Wenner Schlumberger με άνοιγμα ηλεκτροδίων 1 μέτρου (Διεύθυνση Α Δ). Στην κάτοψη της Εικόνας 39, εμφανίζεται η κατανομή της ειδικής αντίστασης ότι πραγματοποιείται μέσω ύπαρξης χαμηλών και υψηλών τιμών της αντίστασης. Υψηλές τιμές του μεγέθους αυτού, όπως προκύπτει από την κάτοψη αυτή, συσσωρεύονται στο ανατολικό τμήμα του χάρτη, ενώ διακρίνεται να έχουν μια διαγώνια διάταξη. Σε ορισμένα σημεία παρατηρείται ότι η συγκέντρωση των υψηλών τιμών διακόπτονται από την παρουσία κυκλοτερών γεωφυσικών ανωμαλιών χαμηλών έως και πολύ χαμηλών τιμών της αντίστασης. 53

54 Εικόνα 39: Κατανομή ηλεκτρικής αντίστασης σε βάθος 4 μέτρων στην περιοχή Εκκλησία με εφαρμογή της Διάταξης Wenner Schlumberger με άνοιγμα ηλεκτροδίων 1 μέτρου (Διεύθυνση Α Δ). Εικόνα 40: Τρισδιάστατη απεικόνιση κατανομής ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης στα 1700 Ohms-m στην περιοχή Εκκλησία. Στην Εικόνα 40 παρουσιάζεται η κατανομή της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης με βάση την τιμή των 1700 Ohms-m. Μετά την εφαρμογή του ειδικού μαθηματικού προτύπου, διακρίνεται ότι στο συγκεκριμένο γεωφυσικό δίκτυο εντοπίζεται η ύπαρξη κυρίως γεωλογικών σχηματισμών. Αυτοί φαίνεται να καταλαμβάνουν όλη την έκταση του ανωτέρω δικτύου, ενώ κατακόρυφα εκτείνονται μέχρι το βάθος των δύο μέτρων. Παρατηρείται ότι σε μερικές 54

55 περιπτώσεις εμφανίζεται καμπύλωση των υπαρχόντων σχηματισμών, γεγονός που πιθανά δικαιολογείται από την ανάπτυξη τεκτονικών δυνάμεων στην περιοχή αυτή. Στην θέση 4 διακρίνεται η ύπαρξη μιας ασυνέχειας που δείχνει να διαχωρίζει τον γεωλογικό σχηματισμό. 13 ΕΡΜΗΝΕΙΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ 13.1 Περιοχή Γρασίδι (Α Δ) Σε όλα τα βάθη που εξήχθησαν μετά από την επεξεργασία των δεδομένων μέσω του ειδικού μαθηματικού αλγορίθμου τριών διαστάσεων, διαπιστώνεται ότι στην περιοχή αυτή υπάρχει γεωλογικός σχηματισμός. Αυτό μπορεί να ερμηνευθεί τόσο με βάση τα δεδομένα από γεωλογικό χάρτη της περιοχής, που φαίνεται στο παράρτημα, όσο και η απουσία σαφούς γεωμετρίας στους υπάρχοντες σχηματισμούς. Σε όλες τις κατόψεις παρατηρείται ότι εμφανίζεται ένας σχηματισμός που χαρακτηρίζεται από συγκεκριμένη τιμή ειδικής αντίστασης, ενώ είναι εμφανής η εναλλαγή των σχηματισμών υψηλών και χαμηλών τιμών της ειδικής αντίστασης. Με βάση τον πίνακα κατανομής ειδικής αντίστασης πρόκειται για σχηματισμό άμμου που παρουσιάζει διακύμανση στο ποσοστό αργίλου καθώς και πιθανού εμποτισμού. Ειδικότερα στο δεύτερο και τρίτο βάθος, οι επιμήκεις σχηματισμοί χαμηλής αντίστασης, υποδεικνύουν πιθανών την ύπαρξη υπόγειων αγωγών. Το σημείο στο δεύτερο και τρίτο βάθος όπου παρουσιάζεται μια σχεδόν σαφή γεωμετρία στο βόρειο τμήμα του χάρτη, πιθανόν να πρόκειται για ανθρώπινη παρέμβαση, μέσω εκσκαφής. Στο δεύτερο, τρίτο και τέταρτο βάθος, περίπου στο κέντρο των κατόψεων, πιθανά να πρόκειται για μία γεωλογική ασυνέχεια, μιας και ο τρόπος απόδοσης των σχηματισμών στο σημείο αυτό υποδεικνύουν κάτι τέτοιο Περιοχή Εκκλησία (Β Ν) Κατά την σάρωση των κατακόρυφων διατομών σε διεύθυνση παράλληλη στον γεωμαγνητικό Βορρά, παρατηρείται ότι σε όλα τα βάθη που προέκυψαν, δεν παρατηρείται η ύπαρξη κάποιου σχηματισμού με σαφή γεωμετρικά χαρακτηριστικά. Αυτό σημαίνει ότι στην περιοχή αυτή τουλάχιστον στην παρούσα διεύθυνση δεν εντοπίζεται ανθρωπογενή παρέμβαση. Έτσι πρόκειται για ύπαρξη μόνο γεωλογικού σχηματισμού. Αυτός διακρίνεται να έχει μια κύμανση στις τιμές όπου εμφανίζεται σχετικά υψηλή αντίσταση, ενώ σε ορισμένα σημεία διακρίνονται συγκέντρωση πολύ υψηλών τιμών της ειδικής αντίστασης. Με βάση τον πίνακα κατανομής της ειδικής αντίστασης από την διεθνή βιβλιογραφία, που παρατίθεται στο παράρτημα, προκύπτει ότι στην διεύθυνση Β Ν, εμφανίζεται η ανάπτυξη κυρίως άμμων. Ανάλογα με το ποσοστό αργίλου ή αγώγιμου υλικού που υπάρχει μέσα στην άμμο, η αντίσταση διακρίνεται με κύμανση. Οι σημειακές πολύ υψηλές τιμές πιθανόν να οφείλεται στην ύπαρξη γεωλογικού σχηματισμού που μπορεί να δηλώνει τον εντοπισμό κροκάλων, που λόγω των κενών (πορώδους) μπορεί να δικαιολογεί την αυξημένη αντίσταση. Η συγκέντρωση χαμηλών τιμών της αντίστασης στα διάφορα βάθη, υποδηλώνει την ύπαρξη αγώγιμου υλικού που επιτρέπει την εύκολη δίοδο του ηλεκτρικού πεδίου. Ως τέτοιου τύπου υλικό μπορεί να θεωρηθεί η ύπαρξη αργίλου με κυμαινόμενο ποσοστό στον εμποτισμό που δικαιολογεί την περαιτέρω πτώση των τιμών της αντίστασης. 55

56 13.3 Περιοχή Εκκλησία (Α Δ) Η εφαρμογή της κατακόρυφης ηλεκτρικής απεικόνισης με σάρωση των διατομών κάθετα στον γεωμαγνητικό Βορρά, έδειξε ότι στην περιοχή αυτή δεν υπάρχει σχηματισμός με σαφή γεωμετρικά χαρακτηριστικά. Έτσι πρόκειται μόνο για εμφάνιση γεωλογικών σχηματισμών (ανάπτυξη άμμων). Αυτές φαίνεται τόσο με σχετικά υψηλές όσο και με πολύ υψηλές τιμές. Η διακύμανση στην τιμή τους μπορεί να οφείλεται στο μέγεθος των κόκκων της άμμου, ενώ σε αυτό μπορεί να προστεθεί και ποσοστό ύπαρξης αγώγιμου υλικού. Οι υψηλότερες τιμές όπου σε μερικά σημεία φαίνεται να συγκεντρώνεται σε ένα σημείο, μπορεί να οφείλεται στην παρουσία γεωλογικού υλικού αποτελούμενο πιθανά από κροκάλες. Σε όλα τα βάθη διαπιστώνεται η εναλλαγή χαμηλών και υψηλών τιμών της αντίστασης. Οι χαμηλές τιμές πιθανά να οφείλονται στην παρουσία αγώγιμου υλικού, όπως αργίλου, ενώ δεν μπορεί να αποκλειστεί και η περίπτωση εμποτισμού του υλικού, με κυμαινόμενο ποσοστό υγρασίας. Στο δεύτερο βάθος που εμφανίζεται στην κάτοψη δύο, έχει ενδιαφέρον η παρουσία της επιμήκους ανωμαλίας χαμηλών τιμών, που φαίνεται να προκαλεί ασυνέχεια στον υπάρχοντα γεωλογικό σχηματισμό. 14 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Η εφαρμογή της γεωφυσικής διασκόπησης στις περιοχές Γρασίδι και Εκκλησία, πραγματοποιήθηκε με συνδυασμό της τεχνικής ηλεκτρικής χαρτογράφησης καθώς και της κατακόρυφης ηλεκτρικής απεικόνισης. Η πρώτη τεχνική μας έδωσε την κατανομή της ηλεκτρικής αντίστασης επί ενός οριζόντιου επιπέδου, ενώ η δεύτερη επί ενός κατακόρυφου. Μέσω της ηλεκτρικής χαρτογράφησης ήταν εφικτή η γρήγορη διαπίστωση των υπαρχόντων υπεδαφικών σχηματισμών που υπήρχαν στην περιοχή. Με την βοήθειά της πραγματοποιήθηκε μια γρήγορη σάρωση των γεωφυσικών δικτύων με σκοπό τον διαχωρισμό αυτών σε υποπεριοχές χαμηλού και υψηλού ενδιαφέροντος. Στην περιοχή Γρασίδι η δίδυμη διάταξη εντόπισε την ανθρωπογενή παρέμβαση που ήταν η αιτία κατά την εγκατάσταση υπόγειων σωλήνων άρδευσης. Δυστυχώς η εφαρμογή μεγαλύτερου ανοίγματος ηλεκτροδίων στάθηκε ανεπιτυχής, λόγω μικρής διάστασης της περιοχής. Η εφαρμογή της κατακόρυφης ηλεκτρικής απεικόνισης, μέσω της διάταξης Wenner Sclumberger, έδωσε πληροφορίες για μεγαλύτερα βάθη. Έτσι έγινε σαφής η καταγραφή της ανθρωπογενής παρέμβασης κατά την εγκατάσταση των υπόγειων σωλήνων άρδευσης, πιστοποιήθηκε και η ύπαρξη κενού χώρου που αποτελούσε φρεάτιο για έλεγχο των υπόγειων αγωγών. Η τεχνική αυτή έδωσε την πιθανή θέση της γεωλογικής ασυνέχειας σε βάθος περίπου 4.3 μέτρων. Στην περιοχή Εκκλησία, η ηλεκτρική χαρτογράφηση έδωσε πληροφορίες μέχρι βάθους 6 μέτρων περίπου. Εκεί υπήρχε η δυνατότητα χρήσης ηλεκτροδίων με άνοιγμα 2 και 3 μέτρων. Τόσο κατά την διεύθυνση Β Ν όσο και Α Δ, καταγράφηκε η κατανομή της ηλεκτρικής αντίστασης, όπου πιστοποιήθηκε η διαγώνια ασυνέχεια των γεωλογικών σχηματισμών με ταυτόχρονη ανάπτυξη χαμηλότερων τιμών της ποσότητας αυτής. Η κατακόρυφη ηλεκτρική απεικόνιση επιβεβαίωσε τα στοιχεία της ηλεκτρικής χαρτογράφησης, ενώ εντόπισε και εδώ την ύπαρξη γεωλογικής ασυνέχειας σε βάθος 4.3 μέτρων με ίδια διεύθυνση όπως αυτή στην περιοχή γρασίδι. Τόσο η ηλεκτρική χαρτογράφηση όσο και η κατακόρυφη ηλεκτρική απεικόνιση κατέγραψαν την ύπαρξη ανθρωπογενούς παρέμβασης Περιοχή Γρασίδι (Α Δ) Στην περιοχή Γρασίδι, η κατακόρυφη ηλεκτρική απεικόνιση με την διάταξη Wenner Schlumberger, εντόπισε ότι στην περιοχή αυτή επικρατεί σχηματισμός που αποτελείται 56

57 κυρίως από αλλουβιακές αποθέσεις. Καταγράφηκε πλήρως η ανθρώπινη παρέμβαση, όπου μέσω εκσκαφών τοποθετήθηκαν υπόγειοι αρδευτικοί αγωγοί, ενώ παράλληλα κατέγραψε και την παρουσία γεωλογικής ασυνέχειας. Η τελευταία δείχνει να ακολουθεί την διεύθυνση σχεδόν ΒΑ ΝΔ και πιστοποιείται ότι έχει προκαλέσει μια μετακίνηση περίπου 1 μέτρου. Το συμπέρασμα αυτό εξάγεται με βάση την επεξεργασία των δεδομένων από την κατακόρυφη ηλεκτρική απεικόνιση Περιοχή Εκκλησία (Β Ν) Κατά την σάρωση του γεωφυσικού δικτύου στην περιοχή Εκκλησία με διεύθυνση Β Ν, παρατηρείται ότι στην περιοχή αυτή, διακρίνεται η ανάπτυξη κυρίως γεωλογικών σχηματισμών. Με βάση την τιμή της μετρούμενης ειδικής αντίστασης, διαπιστώνεται ότι πρόκειται για την ύπαρξη υλικών που συναντώνται σε αλλουβιακές αποθέσεις και αποτελούνται κυρίως από άμμο, κροκάλες και παρουσία αργίλου. Στα σημεία όπου εμφανίζονται κυκλοτερής γεωφυσικές ανωμαλίες, πιθανώς να υποδεικνύει ανθρωπογενή παρέμβαση. Η ύπαρξη γεωλογικής ασυνέχειας κατά την εφαρμογή της ηλεκτρικής τομογραφίας στην διεύθυνση αυτή δεν πιστοποιήθηκε από την παρούσα τεχνική. Πρέπει να σημειωθεί ότι στην περιοχή αυτή ήταν αδύνατη η χρήση μεγαλύτερου ανοίγματος ηλεκτροδίων κατά την σάρωση των διατομών, λόγω ύπαρξης φυσικών και τεχνητών εμποδίων. Παρόλα αυτά όμως η τεχνική της ηλεκτρικής τομογραφίας αποτύπωσε πλήρως την κατανομή του υποκείμενου γεωλογικού σχηματισμού Περιοχή Εκκλησία (Α Δ) Η εφαρμογή της κατακόρυφης ηλεκτρικής απεικόνισης στην περιοχή Εκκλησία με διεύθυνση κάθετη στον γεωμαγνητικό Βορρά, συνέβαλλε στην πιστοποίηση της ύπαρξης γεωλογικών σχηματισμών στο συγκεκριμένο γεωφυσικό δίκτυο. Πρόκειται για ανάπτυξη σχηματισμών που συναντώνται κυρίως στα αλλουβιακά ριπίδια. Περίπου στο κεντρικό και αριστερό μέρος της τρισδιάστατης απεικόνισης, πιθανόν να εμφανίζεται ανθρωπογενή παρέμβαση. Στην εμπρόσθια πλευρά της απεικόνισης εντοπίζεται μια πιθανή ασυνέχεια του υπάρχοντος γεωλογικού σχηματισμού. Παράλληλα καταγράφηκε με σαφήνεια η στρωματογραφική διάρθρωση των σχηματισμών. Βέβαια θα ήταν καλύτερα εάν θα μπορούσε να γίνει σάρωση των διατομών με μεγαλύτερο άνοιγμα ηλεκτροδίων. Η περίπτωση όμως αυτή αποκλείστηκε λόγω ύπαρξης μεγάλου όγκου φυσικών και τεχνητών εμποδίων Γενικό Συμπέρασμα Μέσω της διάταξης Wenner Schlumberger επιτεύχθηκε η καταγραφή της ειδικής αντίστασης μέχρι ενός βάθους 4.3 μέτρων με χρήση 25 ηλεκτροδίων σε απόσταση ενός μέτρου. Τόσο στην περιοχή Γρασίδι όσο και στην περιοχή Εκκλησία, η τεχνική αυτή κατάφερε να εντοπίσει τόσο γεωλογικούς όσο και στόχους από ανθρωπογενή παρέμβαση. Στην πρώτη περιοχή κατάφερε να χαρτογραφήσει την ύπαρξη της γεωλογικής ασυνέχειας, ενώ στην δεύτερη περιοχή έδωσε αφενός μεν την στρωματογραφία της γεωλογικής περιοχής καθώς και την ύπαρξη γεωλογικής ασυνέχειας. 15 ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ Οι ηλεκτρομαγνητικές μέθοδοι είναι οι πλέον διαδεδομένες από όλες τις γεωφυσικές μεθόδους όσον αφορά τόσο στην ποικιλία των συστημάτων όσο και στην γεωγραφική τους εξάπλωση. 57

58 Γενικά διαχωρίζονται σε ηλεκτρομαγνητικές μεθόδους κατά κυριότητα χρόνου (Time Domain), κατά κυριότητα συχνότητας (Frequency Domain) σε σχέση με το διεισδύον ηλεκτρομαγνητικό πεδίο από μια συγκεκριμένη συσκευή μέσα στο έδαφος. Το γεωραντάρ είναι μία ιδιαίτερη ηλεκτρομαγνητική τεχνική όπου αντί του στατικού πεδίου χρησιμοποιείται ηλεκτρομαγνητικός παλμός Γεωραντάρ Αποτελεί ένα γεωφυσικό εργαλείο με το οποίο δημιουργούνται κατακόρυφες ηλεκτρομαγνητικές τομές. Χρησιμοποιεί την εκπομπή ηλεκτρομαγνητικών παλμών υψηλών συχνοτήτων και μετρά το χρόνο που μεσολαβεί από τη στιγμή της εκπομπής μέχρι την ανάκλαση σε κάποια ανωμαλία και στη συνέχεια μέχρι τη λήψη του σήματος από την κεραία (Goodman,1997). Σαν γενικός όρος χρησιμοποιείται για τεχνικές που βασίζονται σε συχνότητες MHz οι οποίες και είναι κατάλληλες για να χαρτογραφήσουν δομές και χαρακτηριστικά μέσα στο έδαφος. Χρησιμοποιεί ηλεκτρομαγνητική ενέργεια ραδιοσυχνοτήτων για να μετρήσει τις διαφορές στις τιμές της διηλεκτρικής επιτρεπτότητας του ρηχού υπεδάφους. Οι αλλαγές αυτές αναγκάζουν μέρος του κύματος εκπομπής να ανακλάται. Το ανακλώμενο κύμα ανιχνεύεται από τον δέκτη όπου και ενισχύεται, μετατρέπεται σε ψηφιακή μορφή και καταγράφεται σε ψηφιακή μαγνητική ταινία, έτοιμο για επεξεργασία και απεικόνιση (Davis & Annan, 1987). Ο σχεδιασμός του γεωραντάρ, βασίστηκε στην εκπομπή του ηλεκτρομαγνητικού κύματος που προέρχεται από μία διπολική κεραία, τοποθετημένη πάνω σε έδαφος (μέσο) που αποτελείται από πολλά διαφορετικά στρώματα. Στην Εικόνα 41 φαίνεται το σύστημα του γεωραντάρ SIR-10 καθώς και η σχηματική απεικόνιση της κύριας μονάδας (mainframe) του συστήματος. Το γεωραντάρ αποτελείται από την κύρια μονάδα, την οθόνη, τις κεραίες και τα καλώδια σύνδεσης. Τροφοδοτείται από ρεύμα τάσεως 12 Volt. Η τροφοδοσία του ρεύματος γίνεται μέσω ειδικού καλωδίου στην θέση που φαίνεται στην σχηματική αναπαράσταση του συστήματος. Διαθέτει ειδική υποδοχή ώστε η κύρια μονάδα να συνδέεται με οθόνη καθώς επίσης και υποδοχές για εξωτερικό πληκτρολόγιο και διάφορα περιφερειακά όπως εκτυπωτές, survey wheel (σύστημα μέτρησης μήκους), marker (σύστημα εντοπισμού μήκους επί των δεδομένων), καθώς επιτρέπει την ταυτόχρονη σύνδεση τεσσάρων κεραιών σε ισάριθμους υποδοχείς. Η σύνδεση μιας μόνο κεραίας έχει ως αποτέλεσμα την χρήση της ως πομπός και δέκτης. Έτσι το σύστημα καταγράφει μία συνεχή διαδρομή, μονοστατικής λήψης. Εναλλακτικά μπορεί να χρησιμοποιηθεί κεραία χαμηλών συχνοτήτων ως πομπός και τρείς κεραίες διαφορετικών συχνοτήτων, ώστε να συλλέγονται πληροφορίες από διαφορετικά βάθη ταυτόχρονα. 58

59 Εικόνα 41: Το σύστημα του γεωραντάρ SIR-10 καθώς και η σχηματική απεικόνιση της κύριας μονάδας (mainframe) του συστήματος. Η κύρια μονάδα της συσκευής διαθέτει ειδικό λογισμικό που είναι υπεύθυνο για την συλλογή και αποθήκευση των δεδομένων κατά την έρευνα στο πεδίο. Πριν την έναρξη της διασκόπησης είναι απαραίτητη η ρύθμιση του εξαγόμενου ηλεκτρομαγνητικού παλμού με βάση το υπάρχων γεωλογικό καθεστώς. Τα δεδομένα κατά την έρευνα στο πεδίο αποθηκεύονται σε μαγνητικό αποθηκευτικό μέσο και εν συνεχεία μεταφέρονται σε υπολογιστή με την βοήθεια σειριακού καλωδίου τύπου RS232. Τέλος μέσου ειδικού λογισμικού πραγματοποιείται επεξεργασία των δεδομένων μέσω εφαρμογής ειδικών μαθητικών αλγορίθμων που αποσκοπούν στην εξάλειψη του θορύβου και την απόδοση των ανιχνευμένων στόχων μέσω υπολογισμού της ταχύτητας διάδοσης του ηλεκτρομαγνητικού παλμού Διακριτική ικανότητα και βάθος Η διακριτική ικανότητα του γεωραντάρ εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την συχνότητα των μαγνητικών κυμάτων και κατ επέκταση από την επιλογή της αντέννας. Οι συχνότητες λειτουργίας του γεωραντάρ κυμαίνεται μεταξύ 50MHz 1GHz. Κεραίες υψηλής συχνότητας ( MHz) παρέχουν μεγάλη διακριτική ικανότητα αλλά μικρό βάθος διερεύνησης. Κεραίες χαμηλής συχνότητας ( MHz) εντοπίζουν στόχους σε μεγαλύτερο βάθος αλλά αδυνατούν να αναγνωρίσουν στόχους μικρότερους από ένα μέτρο. 59

60 Εικόνα 42: Κεραίες γεωραντάρ. Οι απαιτήσεις της έρευνας και οι συνθήκες της περιοχής υπαγορεύουν τον τύπο της κεραίας που θα χρησιμοποιηθεί. Το βάθος διείσδυσης είναι ο σημαντικότερος παράγοντας στον καθορισμό της κατάλληλης κεραίας. Γενικά τα αποτελέσματα που επιτυγχάνονται με κεραίες MHz είναι άριστα για τη σκιαγράφηση εδαφικών οριζόντων, σωλήνων, θαμμένων τάφρων και άλλων ρηχών και μικρότερων στόχων. Δεδομένου ότι προκαλείται μείωση του βάθους διείσδυσης εξαιτίας της ανάκλασης του κύματος από τους υποεπιφανειακούς στόχους, απαιτείται χρήση κεραιών χαμηλής συχνότητας. Σε αυτές τις περιπτώσεις, κεραίες συχνότητας 80MHz 125MHz μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε βάρος της διακριτικής ικανότητας. Ενδεικτικά αναφέρεται ότι με κεραία των 500 ΜΗz, το βάθος διείσδυσης φτάνει τα 1 2 μέτρα, ενώ με κεραία των 80 ΜΗz επιτυγχάνεται βάθος μέτρων. Τα χαρακτηριστικά του εδάφους περιορίζουν το ενεργό ανιχνεύσιμο βάθος του γεωραντάρ. Υλικά που κατασκευάζει ο άνθρωπος όπως π.χ. τσιμέντο, χαρακτηρίζονται από χαμηλή διαπερατότητα ραδιοκυμάτων. Στον παρακάτω πίνακα παρουσιάζονται κάποια συγκριτικά δυνητικά βάθη ανίχνευσης του γεωραντάρ σε συνάρτηση με το υλικό του εδάφους. Πίνακας 1: Συγκριτικά δυνητικά βάθη ανίχνευσης του γεωραντάρ σε συνάρτηση με διάφορα υλικά. 60

61 16 ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΩΝ ΓΕΩΦΥΣΙΚΩΝ ΔΙΑΣΚΟΠΗΣΕΩΝ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΜΕΛΕΤΗΣ Μετά από τα αποτελέσματα στην περιοχή Γρασίδι και Εκκλησία, εφαρμόστηκε στον μεταξύ τους χώρο (Δρόμος), όπως φαίνεται στην Εικόνα 55, σάρωση επάλληλων κατακόρυφων διατομών με τη βοήθεια του γεωραντάρ, με σκοπό την περαιτέρω χαρτογράφηση της περιοχής μελέτης. Στον χώρο αυτό (Δρόμος) είναι μακροσκοπικά εμφανής η διέλευση ίχνους γεωλογικής ασυνέχειας, καθώς η ασφαλτόστρωση του οδοστρώματος έχει υποστεί βλάβες Περιοχή Δρόμος Η περιοχή αυτή ονομάστηκε με τον τρόπο αυτό, μιας και η ηλεκτρομαγνητική γεωφυσική διασκόπηση εφαρμόστηκε στα δύο ρεύματα κυκλοφορίας (ανόδου καθόδου) της Λεωφόρου Ηρώων Πολυτεχνείου, στο ύψος του κτιρίου της πρυτανείας, μεταξύ των γεωφυσικών καννάβων Γρασίδι και Εκκλησία. Εικόνα 43: Ο οριοθετημένος χώρος της περιοχής Δρόμος. Διακρίνονται οι γεωφυσικοί κάνναβοι Γρασίδι και Εκκλησία με μπλε και κίτρινο χρώμα αντίστοιχα. Η πρώτη απόπειρα διερεύνησης της περιοχής, πραγματοποιήθηκε κατά πρωινές ώρες, αλλά ήταν ανεπιτυχής λόγω αδυναμίας ρύθμισης του εξαγόμενου ηλεκτρομαγνητικού παλμού. Ως κύριο αίτιο ήταν η ύπαρξη εξωτερικού ηλεκτρομαγνητικού θορύβου προερχόμενου τόσο από τους σταθμούς VHF των ραδιοταξί, καθώς και της εκπομπής του Πανεπιστημιακού ραδιοφωνικού σταθμού. Προς αποφυγή των παραπάνω, αποφασίστηκε η διεξαγωγή της ηλεκτρομαγνητικής διασκόπησης να λάβει χώρα σε μεταμεσονύχτιο χρονικό διάστημα και μάλιστα μετά τις 02:00 τα ξημερώματα. Ως βασική συσκευή χρησιμοποιήθηκε το GSSI Sir System 10, με κεραίες συχνότητας 500 και 200 Μhz. Με τον τρόπο αυτό θα ήταν εφικτή η διερεύνηση κατακόρυφων ηλεκτρομαγνητικών διατομών σε βάθος 2 και 5 μέτρων αντίστοιχα. Η συσκευή του γεωραντάρ, αρχικά ρυθμίστηκε με βάση την αντέννα των 500 Mhz. Ως μέγιστο βάθος ορίστηκαν τα 60 ns (20 ns =1 μ βάθος ), ορίστηκε ο αριθμός των σημείων μέγιστης ενέργειας ίσος με 2, αρχική τιμή των οριζόντιων φίλτρων ίσος με 3-9, αρχική τιμή κατακόρυφων φίλτρων (LP = 75, HP= 15), ενώ η τιμή της διηλεκτρικής επιτρεπτότητας επιλέχτηκε ίση με 8, λόγω της πολυπλοκότητας του υπεδαφικού υλικού. Στην επιφάνεια του οδοστρώματος επισημάνθηκαν η αρχή και το πέρας κάθε επάλληλης διατομής, ενώ η ταχύτητα κίνησης της κεραίας καθορίστηκε σε μερικά μ/sec (το περπάτημα ενός ανθρώπου), 61

62 ενώ μεγάλη προσοχή δόθηκε στο γεγονός ώστε η κεραία να βρίσκεται σε επαφή με το έδαφος και να μην επιδέχεται πλαγιολισθήσεις. Έπειτα από την καταγραφή δύο δοκιμαστών οδεύσεων για την διαπίστωση της καλής διείσδυσης του ηλεκτρομαγνητικού παλμού, άρχισε η ηλεκτρομαγνητική διασκόπηση στην περιοχή αυτή Εικόνα 44: Κατακόρυφη ηλεκτρομαγνητική διατομή 04. Στην Εικόνα 44 παρουσιάζεται το αποτέλεσμα της κατακόρυφης διατομής στην όδευση με το γεωραντάρ επί της διατομής 04. Πραγματοποιήθηκε όδευση με το γεωραντάρ σε μήκος 30 μέτρων, με χρήση κεραίας 500 Mhz και καταγράφηκαν υποεπιφανειακοί στόχοι μέχρι βάθους 3 μέτρων. Στην διατομή αυτή όπως προκύπτει από την Εικόνα 44 εντοπίζεται η ύπαρξη τόσο ισχυρών όσο και ασθενών ανακλαστήρων. Οι πρώτοι διακρίνονται από το έντονο ερυθρό χρώμα, ενώ οι δεύτεροι από το σχεδόν μαύρο χρώμα, που αποτελεί και ένδειξη απόσβεσης του ηλεκτρομαγνητικού παλμού. Κοντά στο σημείο 0 (κοντά στην επιφάνεια), ο συνεχόμενος ορίζοντας αντιστοιχεί στην ύπαρξη του ασφαλτοτάπητα (άσπρος δείκτης). Από την θέση παρατηρείται μια ελαφριά καμπύλωση των σχηματισμών που αντιστοιχεί στην τοποθέτηση ειδικού υβώματος πλάτους περίπου 3-5 μέτρων για την ανακοπή της ταχύτητας των αυτοκινήτων. Στις θέσεις όπου τοποθετηθεί ο πράσινος δείκτης, έχει εντοπιστεί ασυνέχεια των υπαρχόντων σχηματισμών. Με τον κίτρινο δείκτη δεικνύεται η ύπαρξη υπόγειων αγωγών που εντοπίστηκαν κατά μήκος της διατομής αυτής. Κάτω από τα δύο μέτρα βάθος παρατηρείται αρχικά καμπύλωση των γεωλογικών σχηματισμών, ενώ η ασυνέχεια αυτών εμφανίζεται άλλα με όχι τόσο έντονο τρόπο όσο στα πιο επιφανειακά στρώματα. Πρέπει να σημειωθεί ότι ακόμη και το τεχνητό ύβωμα έχει παρουσιάσει διάρρηξη (Εικόνα 45). 62

63 Εικόνα 45: Επιφανειακή διάρρηξη του οδοστρώματος και του τεχνητού υβώματος (σαμαράκι). 17 ΜΕΘΟΔΟΙ ΓΕΩΦΥΣΙΚΗΣ ΔΙΑΣΚΟΠΗΣΗΣ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΥ ΤΩΝ ΤΟΠΙΚΩΝ ΕΔΑΦΙΚΩΝ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΩΝ ΜΕΣΩ ΚΑΤΑΓΡΑΦΩΝ ΕΔΑΦΙΚΟΥ ΘΟΡΥΒΟΥ 17.1 Μέθοδοι υπολογισμού της επίδρασης των τοπικών εδαφικών συνθηκών στη σεισμική κίνηση Οι καταστροφές που έχουν προκληθεί από μεγάλους σεισμούς στο παρελθόν ανέδειξαν την άμεση σχέση της επιφανειακής γεωλογίας με τη σεισμική κίνηση. Η πιο αξιόπιστη προσέγγιση εκτίμησης των τοπικών εδαφικών συνθηκών είναι η άμεση παρατήρηση της εδαφικής κίνησης κατά την διάρκεια ενός σεισμού σε διάφορες θέσεις. Επειδή όμως μια τέτοια μελέτη δεν είναι πάντοτε εφικτή, έχουν αναπτυχθεί διάφορες πειραματικές και αριθμητικές μέθοδοι για την εκτίμηση της απόκρισης των επιφανειακών εδαφικών σχηματισμών μιας περιοχής σε περίπτωση σεισμού. Μία από τις μεθόδους εκτίμησης των τοπικών εδαφικών συνθηκών είναι η τεχνική του φασματικού λόγου της οριζόντιας προς την κατακόρυφη συνιστώσα καταγραφών εδαφικού θορύβου (Horizontal-to-Vertical Spectral Ratio ή HVSR). Η τεχνική HVSR είναι ευρέως γνωστή ως «τεχνική του Nakamura», αν και προτάθηκε αρχικά από τους Nogoshi και Igarashi το 1971 και διαδόθηκε στην διεθνή επιστημονική κοινότητα μετά από δημοσίευση του Nakamura (1989) Ερμηνεία της τεχνικής HVSR κατά τον Nakamura (1989) Ο Nakamura το 1989 παρουσίασε την τεχνική HVSR ως μία απλή και αποτελεσματική μεθοδολογία για τον προσδιορισμό των δυναμικών χαρακτηριστικών (θεμελιώδης ιδιοσυχνότητα, παράγοντας ενίσχυσης) των επιφανειακών γεωλογικών σχηματισμών. Συσχετίζοντας τα αποτελέσματα από δεδομένα γεωτρήσεων και από καταγραφές ισχυρής εδαφικής κίνησης σε διάφορες γεωλογικές δομές, κατέληξε στο συμπέρασμα ότι ο φασματικός λόγος της οριζόντιας προς την κατακόρυφη συνιστώσα καταγραφών εδαφικού θορύβου μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εκτίμηση της επίδρασης των τοπικών εδαφικών συνθηκών στη σεισμική κίνηση. 63

64 Παρατήρησε ότι οι καταγραφές σε διαφορετικούς σταθμούς ακόμα και για τον ίδιο σεισμό είναι διαφορετικές εξαιτίας των ιδιαίτερων γεωλογικών χαρακτηριστικών κάθε περιοχής. Επίσης υπολογίζοντας το μέγιστο πλάτος του φασματικού λόγου της οριζόντιας προς την κατακόρυφη συνιστώσα ενός σεισμού σε διάφορους σταθμούς καταγραφής κατέληξε στο συμπέρασμα ότι αυτός είναι σχεδόν ίσος με τη μονάδα σε βραχώδεις τοποθεσίες. Ο Nakamura πραγματοποιώντας μετρήσεις εδαφικού θορύβου για περισσότερο από 30 συνεχόμενες ώρες σε δύο περιοχές μελέτησε τα χαρακτηριστικά του εδαφικού θορύβου. Στην εργασία του θεώρησε ότι οι οριζόντιες συνιστώσες του εδαφικού θορύβου ενισχύονται από τις πολλαπλές ανακλάσεις των εγκαρσίων κυμάτων ενώ η κατακόρυφη ενισχύεται από τις πολλαπλές ανακλάσεις των επιμηκών κυμάτων. Επίσης θεώρησε ότι η κατακόρυφη συνιστώσα του εδαφικού θορύβου διατηρεί τα χαρακτηριστικά της πηγής μέχρι τα επιφανειακά στρώματα και ότι μόνο στα ανώτερα ιζηματογενή στρώματα επηρεάζεται από τα κύματα Rayleigh που διαδίδονται σε αυτά. Θεώρησε ότι ο βαθμός επίδρασης των κυμάτων Rayleigh στον εδαφικό θόρυβο μπορεί να υπολογιστεί από το λόγο της κατακόρυφης συνιστώσας του εδαφικού θορύβου στους επιφανειακούς σχηματισμούς, S VS, προς την κατακόρυφη συνιστώσα του εδαφικού θορύβου στο βραχώδες υπόβαθρο, S VB. Σύμφωνα με την ανάλυσή του η επίδραση των κυμάτων Rayleigh είναι περίπου μηδέν, όταν ο παραπάνω λόγος (των δύο κατακόρυφων συνιστωσών) είναι ίσος με την μονάδα. Ο Nakamura ξεκίνησε την παρουσίαση της τεχνικής HVSR εκφράζοντας αρχικά τη συνάρτηση μεταφοράς S T των επιφανειακών στρωμάτων ως εξής: S HS T S HB όπου S HS και S HB είναι αντίστοιχα το φάσμα της οριζόντιας συνιστώσας του εδαφικού θορύβου στην επιφάνεια και το φάσμα της οριζόντιας συνιστώσας του εδαφικού θορύβου που προσπίπτει από το βραχώδες υπόβαθρο στα επιφανειακά στρώματα. Στη συνέχεια εξέφρασε την επίδραση των κυμάτων Rayleigh με τη σχέση: E VS S SVB όπου S VS και S VB είναι αντίστοιχα το φάσμα της κατακόρυφης συνιστώσας του εδαφικού θορύβου στην επιφάνεια και το φάσμα της κατακόρυφης συνιστώσας του εδαφικού θορύβου που προσπίπτει από το βραχώδες υπόβαθρο στα επιφανειακά στρώματα. Υποθέτοντας ότι η επίδραση των κυμάτων Rayleigh είναι ίδια για τις οριζόντιες και την κατακόρυφη συνιστώσα, θεώρησε ότι ο λόγος S T /E S αποτελεί μία αξιόπιστη συνάρτηση μεταφοράς, την S TT : S S S TT S E T S S S S S HS HB VS VB R R S B Οι ποσότητες R S και R B είναι οι φασματικοί λόγοι της οριζόντιας προς την κατακόρυφη συνιστώσα του εδαφικού θορύβου στο επιφανειακό στρώμα και στο υπόβαθρο, αντίστοιχα. 64

65 Στη συνέχεια υπολόγισε το φασματικό λόγο της οριζόντιας προς την κατακόρυφη συνιστώσα καταγραφών εδαφικού θορύβου σε βραχώδες υπόβαθρο (R B ) τον οποίο και σύγκρινε με τον αντίστοιχο σεισμικών καταγραφών (Εικόνα 46). Το συμπέρασμα στο οποίο κατέληξε ο Nakamura, και το οποίο αποτελεί την βασικότερη πειραματική θεμελίωση της μεθόδου, ήταν ότι, ο λόγος R B γίνεται περίπου ίσος με τη μονάδα για ένα σχετικά μεγάλο εύρος συχνοτήτων στο σκληρό υπόβαθρο. Εικόνα 46: Φασματικοί λόγοι της οριζόντιας προς την κατακόρυφη συνιστώσα καταγραφών εδαφικού θορύβου (Kamonomiya, Tabata) και σεισμικών καταγραφών (Kamonimiya) στο βραχώδες υπόβαθρο (Nakamura, 1989). Επομένως, αν θεωρήσουμε ότι R B =1 τότε: S R HS TT S SVS Το συμπέρασμα στο οποίο κατέληξε ο Nakamura, με βάση τα παραπάνω, είναι ότι η συνάρτηση μεταφοράς (transfer function) των επιφανειακών στρωμάτων μπορεί να εκτιμηθεί από τον φασματικό λόγο της οριζόντιας ως προς την κατακόρυφη συνιστώσα καταγραφών εδαφικού θορύβου στην θέση παρατήρησης στην επιφάνεια (τεχνική HVSR) Ερμηνεία της τεχνικής HVSR κατά τον Nakamura (1996, 2000) Το μειονέκτημα της ανάλυσης του Nakamura το έτος 1989 ήταν πως βασιζόταν σε υποθέσεις σχετικά με τη φύση του εδαφικού θορύβου (π.χ. όσον αφορά τη συνεισφορά των κυμάτων Rayleigh στον εδαφικό θόρυβο), οι οποίες δεν είχαν αντίστοιχη επιστημονική τεκμηρίωση. Έτσι, τα έτη 1996 και 2000 προχώρησε σε επόμενη, πιο λεπτομερειακή ανάλυση της τεχνικής, ξεκινώντας από διαφορετικές υποθέσεις. Αν το σχήμα των καμπύλων του φασματικού λόγου της οριζόντιας ως προς την κατακόρυφη συνιστώσα καταγραφών εδαφικού θορύβου εξαρτάται από τις ανακλάσεις των εγκαρσίων κυμάτων μέσα στα ιζήματα, τότε τόσο η δεσπόζουσα συχνότητα όσο και ο συντελεστής S 65

66 ενίσχυσης συνδέονται απευθείας με την συνάρτηση μεταφοράς. Για αυτό το λόγο μετονόμασε την τεχνική HVSR σε τεχνική QTS (Quasi Transfer Spectrum). Ο Nakamura ανάλυσε την τεχνική QTS για την περίπτωση μίας τυπικής γεωλογικής δομής ιζηματογενούς λεκάνης (Εικόνα 47). Εικόνα 47: Τυπική γεωλογική δομή μιας ιζηματογενούς κοιλάδας. Με Hf, Hb συμβολίζεται το φάσμα της οριζόντιας εδαφικής κίνησης και με Vf, Vb συμβολίζεται το φάσμα της κατακόρυφης κίνησης. Οι δείκτες f, b συμβολίζουν κίνηση στην επιφάνεια του ιζηματογενούς στρώματος και του υποβάθρου, αντίστοιχα (τροποποιημένο από Nakamura, 1996). Θεώρησε ότι το κυματικό πεδίο του εδαφικού θορύβου συνίσταται από κύματα χώρου και από επιφανειακά κύματα. Σ αυτή την περίπτωση το φάσμα της οριζόντιας και της κατακόρυφης συνιστώσας της εδαφικής κίνησης που καταγράφονται στο επιφανειακό στρώμα της ιζηματογενούς κοιλάδας (H f,v f ) δίδονται από τις σχέσεις: H V f f A h A v H V b b H V όπου: H b και V b : Οριζόντια και κατακόρυφη εδαφική κίνηση στο βραχώδες υπόβαθρο κάτω από την λεκάνη. Hs και Vs: Φάσμα της οριζόντιας και της κατακόρυφης κίνησης των επιφανειακών κυμάτων. H f και V f : Οριζόντια και κατακόρυφη εδαφική κίνηση στην επιφάνεια του ιζηματογενούς στρώματος. A h και Av: Παράγοντες ενίσχυσης των οριζόντιων και των κατακόρυφων κινήσεων κατακόρυφα προσπιπτόντων κυμάτων χώρου. s s 66

67 Εικόνα 48: Σχηματική αναπαράσταση των παραγόντων ενίσχυσης των οριζόντιων (A h ) και των κατακόρυφων (Av) κινήσεων. Η συχνότητα είναι σε μονάδες θεμελιώδους ιδιοσυχνότητας (fo) (Nakamura, Από Carniel et al., 2006). Στη συνέχεια εφαρμόζοντας υπολόγισε το φασματικό λόγο της οριζόντιας ως προς την κατακόρυφη συνιστώσα στην επιφάνεια του ιζηματογενούς στρώματος: QTS H f... V f H s Ah Hb Vs Av V Ο Nakamura θεώρησε ότι οι λόγοι Hs/H b και Vs/V b σχετίζονται άμεσα με την ενέργεια των κυμάτων Rayleigh και σύμφωνα με τη θεώρηση αυτή ισχύουν τα παρακάτω: 1) Εάν δεν υπάρχει καμία επίδραση των κυμάτων Rayleigh, τότε: QTS=A h /A V 2) Εάν το ποσοστό των κυμάτων Rayleigh στον εδαφικό θόρυβο είναι υψηλό τότε: QTS=Hs/Vs Η χαμηλότερη τιμή της συχνότητας του φασματικού λόγου Hs/Vs γίνεται σχεδόν ίση με την συχνότητα Fo του A h. Στην περιοχή της Fo, ισχύει ότι Av=1. Η ποσότητα QTS φαίνεται να έχει μια σταθερή κορυφή στην περιοχή της συχνότητας Fo. Ακόμα και εάν η επίδραση των κυμάτων Rayleigh είναι μεγάλη, η συνιστώσα Vs γίνεται μικρή κοντά στην θεμελιώδη συχνότητα λόγω των πολλαπλών ανακλάσεων των οριζόντιων κινήσεων, με αποτέλεσμα μια κορυφή στον φασματικό λόγο Hs/Vs. 3) Εάν η οριζόντια και η κατακόρυφη εδαφική κίνηση στο βραχώδες υπόβαθρο (H b, V b ) είναι μεγαλύτερες από τις αντίστοιχες των επιφανειακών κυμάτων (Hs, Vs), τότε: QTS=A h Από τα παραπάνω ο Nakamura κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η τεχνική QTS παρέχει την θεμελιώδη συχνότητα (first order proper frequency) λόγω των πολλαπλών ανακλάσεων των κυμάτων S H στα επιφανειακά στρώματα και οδηγεί στην εκτίμηση του παράγοντα ενίσχυσης της θέσης παρατήρησης, ανεξαρτήτως του βαθμού επίδρασης των κυμάτων Rayleigh. b 67

68 Στη συνέχεια ο Nakamura συνέκρινε σχηματικά την οριζόντια συνιστώσα (Hf), την κατακόρυφη συνιστώσα (Vf), τον φασματικό λόγο Hf/Hb (τεχνική SSR) και τον φασματικό λόγο Hf/Vf (τεχνική QTS ή H/V ή HVSR) (Εικόνα 49). Παρατήρησε ότι η ποσότητα QTS είναι μικρότερη από τη θεωρητική συνάρτηση μεταφοράς, ενώ ο φασματικός λόγος Hf/Hb είναι μεγαλύτερος επειδή η Hf περιλαμβάνει την επίδραση των κυμάτων Rayleigh. Στην περίπτωση που η επίδραση των κυμάτων Rayleigh είναι έντονη (μεγάλη) τότε θα ισχύει QTS <1 για μεγάλο εύρος συχνοτήτων. Αντίθετα, εάν η επίδραση των κυμάτων Rayleigh είναι μικρή, τότε σε συχνότητες αρκετά μεγαλύτερες από την F0 αναμένεται QTS <1 σε ένα στενό εύρος συχνοτήτων εξαιτίας της επίδρασης της κατακόρυφης κίνησης. Εικόνα 49: Σχηματική σύγκριση του παράγοντα ενίσχυσης της οριζόντιας κίνησης (Ah, μπλε γραμμή), του φάσματος της οριζόντιας συνιστώσας (Hf, μαύρη γραμμή), του φάσματος της κατακόρυφης συνιστώσας (Vf, μπλε ανοιχτή γραμμή) και του φασματικού λόγου QTS (QTS= Hf / Vf, πράσινη γραμμή). Η συχνότητα είναι σε μονάδες θεμελιώδους ιδιοσυχνότητας (Fo) (τροποποιημένο από Nakamura, 2000). Επίσης, ο Nakamura προσδιόρισε το βάθος του υποβάθρου, h, χρησιμοποιώντας την τεχνική QTS. Η συχνότητα Fo που σχετίζεται με την QTS υπολογίζεται από τη σχέση: F o C s 4h όπου Cs η ταχύτητα διάδοσης των εγκαρσίων κυμάτων στο επιφανειακό στρώμα. Το πλάτος ενίσχυσης που αντιστοιχεί στη θεμελιώδη συχνότητα δίνεται από την σχέση: A o sc C b s b

69 όπου C b η ταχύτητα διάδοσης των εγκαρσίων κυμάτων στο υπόβαθρο, ρs και ρb οι πυκνότητες του επιφανειακού στρώματος και του υποβάθρου αντίστοιχα και ζ είναι ο παράγοντας απόσβεσης του επιφανειακού στρώματος. Θεωρώντας ότι δεν υπάρχει απόσβεση (δηλαδή το ζ=0) και ότι οι πυκνότητες του υποβάθρου και του επιφανειακού στρώματος είναι ίσες, το πλάτος ενίσχυσης που αντιστοιχεί στη θεμελιώδη συχνότητα γίνεται : A b o Cs όπου C b η ταχύτητα διάδοσης των εγκαρσίων κυμάτων στο υπόβαθρο. Από τις παραπάνω σχέσεις προκύπτει ότι το βάθος h του υποβάθρου είναι: C h Cb 4A F o o Στη συνέχεια ο Nakamura για την καλύτερη εκτίμηση των βλαβών που μπορεί να προκληθούν από ένα σεισμό πρότεινε τον υπολογισμό του δείκτη τρωτότητας Κg του εδάφους, (vulnerability index Κ-values for surface ground). Ο Nakamura χρησιμοποίησε για τον υπολογισμό του δείκτη τρωτότητας Κg του εδάφους τα αποτελέσματα του Ishihara (1982) σχετικά με τη σχέση μεταξύ της εγκάρσιας παραμόρφωσης, γ, και των βλαβών των κατασκευών. Σύμφωνα με τον Ishihara (1982) το έδαφος μεταπίπτει σε πλαστική (plastic) κατάσταση όταν η εγκάρσια παραμόρφωση, γ, παίρνει τιμή περίπου ίση με Όταν η εγκάρσια παραμόρφωση, γ, παίρνει τιμές μεγαλύτερες από 10-2 τότε συμβαίνει κατολίσθηση ή κατάρρευση των θεμελίων των κατασκευών. Στην Εικόνα 50 φαίνεται η εγκάρσια παραμόρφωση των επιφανειακών σχηματισμών, γ, η οποία μπορεί να υπολογιστεί από την σχέση: g d H όπου Ag ο παράγοντας ενίσχυσης του επιφανειακού στρώματος, H το πάχος του επιφανειακού στρώματος και d η σεισμική μετατόπιση του υποβάθρου. 69

70 Εικόνα 50: Εγκάρσια παραμόρφωση, γ, των επιφανειακών σχηματισμών (Nakamura, 2000). Θεωρώντας τις ταχύτητες διάδοσης των εγκαρσίων κυμάτων στο υπόβαθρο και το επιφανειακό στρώμα αντίστοιχα Cb και Cs, η ιδιοσυχνότητα του επιφανειακού στρώματος fg είναι : f g C 4 A g b H Η επιτάχυνση (α b ) στο υπόβαθρο μπορεί να γραφτεί ως εξής: a b 2 f g 2 d Συνεπώς η εγκάρσια παραμόρφωση των επιφανειακών σχηματισμών, γ, είναι: C K g a b όπου και 1 C 2 C b K g A f 2 g g Η τιμή του C αναμένεται να είναι σχεδόν σταθερή για κάθε περιοχή μελέτης, εφόσον το μέγεθος Cb αντιστοιχεί στην ταχύτητα εγκάρσιου κύματος σε βραχώδες υπόβαθρο. Σύμφωνα με τον Nakamura, η ενεργός εγκάρσια παραμόρφωση, γe, του εδάφους υπολογίζεται μέσω της σχέσης: 70

71 e K a g bmax όπου α bmax είναι η μέγιστη επιτάχυνση στο υπόβαθρο. Ο δείκτης τρωτότητας Κg του εδάφους είναι, ουσιαστικά, ένας παράγοντας αναλογίας που παρέχει την απευθείας εκτίμηση της εγκάρσιας παραμόρφωσης του εδάφους. Ο Nakamura παρατήρησε πολύ καλή συσχέτιση μεταξύ των τιμών του δείκτη τρωτότητας Kg του εδάφους και των βλαβών που προκλήθηκαν από σεισμούς (Εικόνες 51 και 53). Στην Εικόνα 51 δίνεται η συσχέτιση των τιμών του δείκτη τρωτότητας Κg του εδάφους κατά μήκος μίας τομής στην περιοχή της Μαρίνας του Σαν Φρανσίσκο με τις βλάβες που προκλήθηκαν από το σεισμό της Loma Prieta το 1989 (Nakamura, 1996). Οι περιοχές στις οποίες η τιμή του Kg ήταν μεγαλύτερη από 20 παραμορφώθηκαν ή ρευστοποιήθηκαν, ενώ στις περιοχές που δεν υπήρχαν ζημιές οι τιμές του Kg ήταν πολύ μικρότερες. Στην Εικόνα 52 φαίνεται η κατανομή του δείκτη τρωτότητας στην πόλη του Kobe (Nakamura et al., 2000). Στην Εικόνα 53 φαίνεται η σύγκριση των τιμών δείκτη τρωτότητας Κg του εδάφους με το ποσοστό των βλαβών που παρατηρήθηκαν στις κατασκευές από τον σεισμό του Kobe το 1995 (Nakamura et al., 2000). Σε όλες τις γραφικές παραστάσεις της Εικόνας 53 οι τιμές του Kg και του ποσοστού των βλαβών με ελάχιστες εξαιρέσεις μεταβάλλονται με παρόμοιο τρόπο. Εικόνα 51: Συσχέτιση των τιμών του δείκτη τρωτότητας Κg του εδάφους στην περιοχή της Μαρίνας του Σαν Φρανσίσκο σε σχέση με τις καταστροφές που παρατηρήθηκαν από το σεισμό της Loma Prieta το 1989 (Nakamura, 1996). 71

72 Εικόνα 52: Κατανομή του δείκτη τρωτότητας Κg του εδάφους στην πόλη του Kobe (Nakamura et al., 2000). Εικόνα 53: Σύγκριση μεταξύ του δείκτη τρωτότητας Κg του εδάφους και των βλαβών που προκλήθηκαν από τον σεισμό του Kobe το Τα ποσοστά των βλαβών είναι: 1: καμία βλάβη, 2: % βλάβες, 3: % βλάβες, 4: 25-50% βλάβες, 5: % βλάβες (Nakamura et al., 2000). 72

73 Με βάση τα παραπάνω ο Nakamura (1996, 2000, et al. 2000) κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η τιμή του δείκτη τρωτότητας Kg του εδάφους αντανακλά τις τοπικές εδαφικές συνθήκες και συσχετίζεται με τη ζώνη των βλαβών όπως επίσης και με τα φαινόμενα ρευστοποίησης. Συνεπώς θεώρησε ότι ο δείκτης τρωτότητας Κg του εδάφους μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως μία αξιόπιστη εκτίμηση της τρωτότητας όλων των τύπων των εδαφών Φύση κυματικού πεδίου του Εδαφικού Θορύβου Το σημαντικότερο στοιχείο που καθορίζει την χρησιμότητα των καταγραφών εδαφικού θορύβου έγκειται στην φύση του κυματικού πεδίου του θορύβου. Στις μικρές περιόδους, δηλαδή για συχνότητες μεγαλύτερες από 1 Hz, οι καταγραφές εδαφικού θορύβου συνδέονται με ανθρώπινες δραστηριότητες όπως για παράδειγμα ο θόρυβος που προκαλείται από την αστική συγκοινωνία Ποιοτικός χαρακτηρισμός του εδάφους Στις μελέτες εδαφικής απόκρισης σκοπός της χρησιμοποίησης του μέσου φάσματος του θορύβου είναι η εκτίμηση των ποιοτικών πληροφοριών που αφορούν το συχνοτικό περιεχόμενο και το επίπεδο ενίσχυσης του εδάφους. Οι μελέτες που μέχρι τώρα έχουν παρουσιαστεί επιβεβαιώνουν ότι τα φασματικά χαρακτηριστικά του εδαφικού θορύβου συσχετίζονται με τις γεωλογικές συνθήκες. Ενδεικτικά αναφέρεται ότι οι καταγραφές εδαφικού θορύβου μικρής θεμελιώδους περιόδου (<0.2s), δηλώνουν ότι η γεωλογία της περιοχής χαρακτηρίζεται από συνεκτικούς σχηματισμούς. Αντίθετα οι μεγάλες τιμές θεμελιώδους περιόδου (T 0 =4H/Vs), υποδηλώνουν εδάφη μεγάλου πάχους. Οι καταγραφές εδαφικού θορύβου των ιζηματογενών θέσεων παρουσιάζουν εμφανή ενίσχυση στο πλάτος της εδαφικής κίνησης. Συμπερασματικά η εφαρμογή των καταγραφών εδαφικού θορύβου με σκοπό την εκτίμηση της θεμελιώδους συχνότητας και του επιπέδου ενίσχυσης αποτελεί ποιοτικό προσδιορισμό των χαρακτηριστικών του εδάφους Συλλογή και επεξεργασία δεδομένων Οι σημαντικότερες συστάσεις για την συλλογή των δεδομένων με βάση τις διαθέσιμες αναφορές από τους Duval (1994), Nakamura (1996), και Mucciarelli (1997, 1998), είναι: 1. Αποφυγή επιταχυνσιομέτρων. Η ανάλυση των σύγχρονων επιταχυνσιομέτρων είναι πολύ μικρή στις χαμηλές συχνότητες. 2. Ιδανικότερη θεωρείται η χρήση σεισμομέτρων. 3. Οι μετρήσεις καταγράφονται με ψηφιακό σεισμόμετρο 3-συνιστωσών. To ψηφιακό σεισμόμετρο 3-συνιστωσών είναι ένας αισθητήρας 3-διευθυνσεων συχνότητας 1Hz. Ο σεισμομετρικός σταθμός εξοπλίζεται και με σύστημα λήψης GPS. 4. Αποφυγή καταγραφών κατά την διάρκεια μεγάλων ανέμων και βροχοπτώσεων. 5. Αποφυγή θορύβου που προκαλείται από τις ανθρώπινες δραστηριότητες. Ο Mucciarelli (2001) αναφέρει, ότι με βάση τις μέχρι τώρα μελέτες μπορεί να χρησιμοποιηθεί οποιοδήποτε όργανο μέτρησης ασθενούς εδαφικής κίνησης, σε οποιαδήποτε θέση καταγραφής και για το επιθυμητό χρονικό διάστημα καταγραφής. Είναι προφανές όμως ότι ο πειραματικός εξοπλισμός που χρησιμοποιείται έχει ιδιαίτερη σημασία στην αξιοπιστία των μετρήσεων, εφόσον θα πρέπει να εξασφαλίζει την απουσία του τυχαίου μη επιθυμητού θορύβου. Τυχαίος και μη επιθυμητός θόρυβος είναι ο ηλεκτρονικός θόρυβος, οι κινήσεις που εισάγονται από τις ηλεκτρονικές συνδέσεις μεταξύ των τμημάτων 73

74 του εξοπλισμού ή ο θόρυβος που προκαλείται από την επίδραση του ανέμου στους αισθητήρες. Επίσης η χρήση των επιταχυνσιομέτρων πρέπει να αποφεύγεται επειδή δεν έχουν αρκετή ικανότητα για να αναλύουν τον θόρυβο σε ευρεία ζώνη συχνοτήτων και στις τρεις συνιστώσες. Αντίθετα θα πρέπει να χρησιμοποιούνται σεισμόμετρα εφοδιασμένα με σύστημα απόκτησης δεδομένων υψηλής ενίσχυσης ενώ επιπλέον πρέπει να αποφεύγονται τα μεγάλου μήκους καλώδια για να εμποδίζεται ο μηχανικός και ηλεκτρονικός θόρυβος. Οι βάσεις κτιρίων ή τα υπόγεια αυτών είναι αξιόπιστα σημεία καταγραφών αφενός επειδή παρέχουν προστασία στον εξοπλισμό από τα καιρικά φαινόμενα και αφετέρου επειδή είναι άμεσα συνδεμένες με το έδαφος. Ωστόσο για την αξιόπιστη εκτίμηση της απόκρισης των τεχνικών έργων στην σεισμική κίνηση, θα πρέπει να εξεταστεί η απόκριση της αλληλεπίδρασης του εδάφους και του κτιρίου στην σεισμική κίνηση Εγκατάσταση εξοπλισμού Στην περιοχή μελέτης επιλέχθηκαν 13 σταθμοί καταγραφής όπως φαίνονται στον Πίνακα 2 και παρατίθενται στο απόσπασμα του γεωλογικού χάρτη της περιοχής μελέτης, το οποίο επισυνάπτεται στο Παράρτημα. ΟΝΟΜΑ ΣΤΑΘΜΟΥ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ ΚΑΤΑΓΡΑΦΗΣ S1 23/07/12 S2 23/07/12 S4 23/07/12 S6 23/07/12 S7 24/07/12 S8 24/07/12 S9 24/07/12 S10 24/07/12 M1 31/05/12 M2 31/05/12 M3 31/05/12 M4 31/05/12 UPR 18/04/09 ΣΥΝΤΕΤΑΓΜΕΝΕΣ ΣΤΑΘΜΟΥ (EGSA 87) Χ: Υ: Χ: Υ: Χ: Υ: Χ: Υ: Χ: Υ: Χ: Υ: Χ: Υ: Χ: Υ: Χ: Υ: Χ: Υ: Χ: Υ: Χ: Υ: Χ: Υ: Πίνακας 2: Σταθμοί καταγραφής εδαφικού θορύβου στο χώρο της Πανεπιστημιούπολης για τον προσδιορισμό τοπικών εδαφικών σχηματισμών με την χρήση της τεχνικής HVSR. Ο ερευνητικός εξοπλισμός που χρησιμοποιήθηκε για την καταγραφή του εδαφικού θορύβου αποτελείται από: G.P.S. Σεισμογράφο Σεισμόμετρο Μπαταρία Ενισχυτή σήματος 74

75 ΣΕΙΣΜΟΓΡΑΦΟ ΜΠΑΤΑΡΙΑ G.P.S. ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΣΕΙΣΜΟΜΕΤΡΟ Εικόνα 54: Εγκατάσταση ερευνητικού εξοπλισμού. Εικόνα 55: Προσανατολισμένη τοποθέτηση σεισμομέτρου. Τα σήματα εδαφικού θορύβου καταγράφηκαν από αισθητήρα τριών διευθύνσεων. Το σήμα του εδαφικού θορύβου καταγράφεται στις δύο οριζόντιες συνιστώσες του αισθητήρα με κατευθύνσεις Β-Ν, Α-Δ και στην κατακόρυφη αυτού συνιστώσα. Ο αισθητήρας έχει τα ίδια χαρακτηριστικά και στους τρεις άξονες. Η διάρκεια κάθε καταγραφής σε κάθε θέση ήταν περίπου 45 λεπτά, εκτός του σταθμού καταγραφής UPR, όπου η διάρκεια καταγραφής ήταν 4 ώρες. 75

76 Είδος παραμέτρου Ελάχιστη αναμενόμενη συχνότητα fo (Hz) Ελάχιστη προτεινόμενη διάρκεια καταγραφής (min) Διάρκεια καταγραφής ' ' 1 10' 2 5' 5 3' 10 2' Πίνακας 3: Παράμετροι καταγραφής εδαφικού θορύβου. Κατά την διάρκεια των καταγραφών η προσοχή εστιάστηκε στην αποφυγή καταγραφής μη επιθυμητών σημάτων, που προέρχονται από περιβαλλοντικούς παράγοντες (άνεμος, βροχή), από τον αστικό θόρυβο (διέλευση αυτοκινήτων, περπάτημα κοντά στον αισθητήρα). Μετρήσεις επίσης δεν καταγράφηκαν σε θέσεις επιστρωμένες με άσφαλτο. Οι θέσεις καταγραφής του εδαφικού θορύβου παρουσιάζονται στο απόσπασμα του γεωλογικού χάρτη της περιοχής μελέτης, το οποίο επισυνάπτεται στο Παράρτημα. 18 ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΚΑΤΑΓΡΑΦΩΝ ΕΔΑΦΙΚΟΥ ΘΟΡΥΒΟΥ Για την ανάλυση όλων των καταγραφών εδαφικού θορύβου με τη μέθοδο HVSR χρησιμοποιήθηκε το πρόγραμμα Geopsy (Geophysical signal database for noise array processing) για τρεις κυρίως λόγους. Ο πρώτος είναι ότι εκτός από τη δυνατότητα επεξεργασίας δεδομένων εδαφικού θορύβου με τη μέθοδο HVSR το λογισμικό πακέτο επιτρέπει ολοκληρωμένη επεξεργασία και με την τεχνική ειδικών δικτύων σεισμομέτρων (array technique). Ο δεύτερος λόγος είναι ότι η εισαγωγή των δεδομένων εδαφικού θορύβου στο πρόγραμμα Geopsy μπορεί να γίνει άμεσα χωρίς να χρειάζονται κάποια μετατροπή. Αυτό σημαίνει ότι η δομή (format) των αρχείων που μεταφέρονται στον Η/Υ από τον καταγραφέα, είναι άμεσα αναγνωρίσιμη από το πρόγραμμα. Τέλος, ο τρίτος λόγος είναι ότι το λογισμικό παρέχει μεγαλύτερη ευκολία και ευελιξία στο χρήστη στη διαχείριση των αρχείων εξόδου (output), τόσο σε γραφικό, όσο και σε υπολογιστικό επίπεδο. Η επεξεργασία των καταγραφών εδαφικού θορύβου μπορεί να χωριστεί γενικά σε τρία στάδια. Στην επιλογή των παραθύρων, στον υπολογισμό των φασμάτων πλάτους και στον υπολογισμό των φασματικών λόγων. Παρακάτω αναφέρονται αναλυτικά τα στάδια επεξεργασίας, τα οποία είναι κοινά για κάθε μέτρηση εδαφικού θορύβου που συλλέχθηκε με τη χρήση μονού σταθμού και η ανάλυσή του έγινε με το πρόγραμμα Geopsy. Έπειτα από την εισαγωγή των δεδομένων εδαφικού θορύβου στο πρόγραμμα ακολουθεί αφαίρεση της μέσης στάθμης (DC offset removal) του σεισμομέτρου και εμφάνιση της ψηφιακής καταγραφής των τριών συνιστωσών στην οθόνη του Η/Υ (Εικόνα 56). Το πρώτο στάδιο επεξεργασίας αποτελεί η επιλογή των παραθύρων, δηλαδή τμημάτων της ψηφιακής καταγραφής με σκοπό την απομάκρυνση ανεπιθύμητων ανθρωπογενών πηγών θορύβου κοντινού πεδίου. Για παράδειγμα η διέλευση οχημάτων κοντά στον αισθητήρα κατά τη διάρκεια της μέτρησης προκαλεί μικρής διάρκειας αλλά μεγάλου πλάτους τοπικά μέγιστα. 76

77 Εικόνα 56: Επιφάνεια εργασίας του προγράμματος Geopsy όπου διακρίνονται οι ψηφιακές καταγραφές εδαφικού θορύβου και για τις τρεις συνιστώσες με τα παράθυρα που επιλέχθηκαν καθώς και το παραθυρικό μενού στο οποίο ρυθμίζονται οι παράμετροι της επεξεργασίας (στο δεξί μέρος του σχήματος). Το μήκος κάθε μεμονωμένου παραθύρου ορίστηκε στα 25 δευτερόλεπτα. Ο αριθμός των παραθύρων είναι μία σημαντική παράμετρος γιατί εξασφαλίζει την αξιοπιστία του φασματικού λόγου. Κάθε επιλεγμένο παράθυρο είναι κοινό και για τις τρεις συνιστώσες. Η επιλογή των παραθύρων αρχικά έγινε αυτόματα με τον αλγόριθμο STA /LTA χρησιμοποιώντας τον για antitriggering (επιλογή «ήσυχων» χωρίς γεγονότα παραθύρων) και ακολούθως έγινε χειροκίνητα απόρριψη παραθύρων από τον χρήστη, όπου αυτό κρίθηκε απαραίτητο. Όλες οι ρυθμίσεις των παραμέτρων που αφορούν στην επιλογή των παραθύρων αλλά και τη φασματική ανάλυση που ακολουθεί γίνονται από κατάλληλο παραθυρικό μενού (pop-up window), που εμφανίζει το πρόγραμμα σε αυτό το στάδιο. Στο δεύτερο στάδιο επεξεργασίας πραγματοποιείται υπολογισμός των φασμάτων πλάτους για κάθε συνιστώσα. H μέθοδος που χρησιμοποιείται για τη φασματική ανάλυση είναι η FFT (Fast Fourier Transform). Το εύρος συχνοτήτων για το οποίο πραγματοποιήθηκε ο υπολογισμός των φασμάτων πλάτους ορίστηκε μεταξύ 0.2 έως 45 Hz σε όλους τους σταθμούς, εκτός του σταθμού S8, για τον οποίο ο υπολογισμός των φασμάτων πλάτους ορίστηκε μέχρι τα 50 Hz. Η συγκεκριμένη επιλογή στηρίζεται στο γεγονός ότι η περιοχή συχνοτήτων που μας ενδιαφέρει για την εκτίμηση της απόκρισης των επιφανειακών γεωλογικών σχηματισμών δεν υπερβαίνει τα 50Hz καθώς επίσης και ότι η απόκριση του σεισμομέτρου στην εδαφική ταχύτητα είναι επίπεδη μεταξύ 0.2 και 50Hz. Το φάσμα Fourier μαζί με +/- την τυπική απόκλιση υπολογίζεται για κάθε ένα επιλεγμένο παράθυρο του προηγούμενου σταδίου και η τελική φασματική καμπύλη αποτελεί τον αριθμητικό μέσο όρο αυτών. Για την επιλογή κάθε παραθύρου από την ψηφιακή καταγραφή επιλέχθηκε η εφαρμογή συνημιτονικού φίλτρου απόληξης (cosine taper) το οποίο ορίστηκε σε ποσοστό 5%. 77

78 Η εξομάλυνση (Smoothing) των φασμάτων πλάτους πραγματοποιήθηκε σύμφωνα με τη μεθοδολογία που προτάθηκε από τους Konno & Ohmachi (1998) επιλέγοντας παράγοντα εξομάλυνσης β = 0.40 (40%). Τα αποτελέσματα της φασματικής ανάλυσης και για τις τρεις συνιστώσες μπορούν να αποθηκευτούν σε ένα ηλεκτρονικό αρχείο με κατάληξη.spec. Οι γραφικές παραστάσεις των φασματικών λόγων μαζί με +/- τις τυπικές αποκλίσεις τους εμφανίζονται στην οθόνη του Η/Υ (Εικόνα 57). Τα αποτελέσματα της ανάλυσης των φασματικών λόγων μπορούν να αποθηκευτούν σε ένα ηλεκτρονικό αρχείο, αυτή τη φορά με κατάληξη.hv, ενώ οι γραφικές παραστάσεις των φασματικών λόγων μπορούν να αποθηκευτούν ως αρχεία εικόνας. Εικόνα 57: Φασματικοί λόγοι μαζί με τις +/- τυπικές αποκλίσεις της καταγραφής εδαφικού θορύβου με τη χρήση του προγράμματος Geopsy. Αξίζει να σημειωθεί ότι οι καμπύλες HVSR δεν έχουν πάντα απλή μορφή. Η ιδανική περίπτωση είναι να εμφανίζεται ένα μοναδικό μέγιστο το οποίο ξεχωρίζει εύκολα από την υπόλοιπη καμπύλη. Υπάρχουν αρκετές περιπτώσεις στις οποίες δεν συμβαίνει κάτι τέτοιο. Για παράδειγμα μπορεί να εμφανίζονται δύο ή και πολλαπλά μέγιστα, μέγιστα που εμφανίζονται σε ένα μεγάλο εύρος και όχι σε μία συχνότητα, μέγιστα που σχετίζονται με βιομηχανικό θόρυβο και δεν δίνουν πληροφορίες για την δομή (η συσχέτιση αυτή δεν είναι πάντα εύκολα αναγνωρίσιμη) και τέλος, καμπύλες οι οποίες παρουσιάζουν μία σταθερή τιμή γύρω στη μονάδα σε όλο το εύρος των συχνοτήτων. Από τα παραπάνω γίνεται φανερό ότι η ερμηνεία των καμπύλων δεν είναι, τις περισσότερες φορές τουλάχιστον, εύκολη υπόθεση. Για αυτό το λόγο πρόσθετες πληροφορίες για μία περιοχή μελέτης όπως είναι γεωλογικά και γεωτεχνικά δεδομένα, γεωφυσικές διασκοπήσεις, κτλ, βοηθούν σε μεγάλο βαθμό στην ερμηνεία των αποτελεσμάτων της μεθόδου HVSR. Σημαντική βοήθεια προς αυτή την κατεύθυνση προσφέρουν οι οδηγίες του Ευρωπαϊκού ερευνητικού προγράμματος SESAME (2004) για την ερμηνεία των αποτελεσμάτων της μεθόδου HVSR. Οι παραπάνω οδηγίες αναφέρονται σε περιπτώσεις όπου η μέθοδος HVSR εφαρμόζεται μόνη της σε μία περιοχή για τον υπολογισμό της θεμελιώδους ιδιοσυχνότητας των επιφανειακών ιζηματογενών σχηματισμών και για αυτό το λόγο βασίζονται σε κάποια 78

79 αυστηρά μαθηματικά κριτήρια (Πίνακας 4) που έχουν σαν στόχο την ελαχιστοποίηση της υποκειμενικότητας. Τα κριτήρια αφορούν την αξιοπιστία της καμπύλης HVSR καθώς και τη «σαφήνεια» και «μοναδικότητα» του εμφανιζόμενου μέγιστου (ή των εμφανιζόμενων μέγιστων) της καμπύλης. Πίνακας 4: Κριτήρια που αφορούν την αξιοπιστία της καμπύλης HVSR και τη «σαφήνεια» του εμφανιζόμενου μέγιστου (SESAME, 2004). Η σταθερότητα της καμπύλης HVSR συνεπάγεται την αξιοπιστία του φασματικού λόγου, δηλαδή η καμπύλη HVSR που παρατηρείται με τις επιλεγόμενες καταγραφές εδαφικού θορύβου πρέπει να είναι αντιπροσωπευτική των καμπύλων HVSR οι οποίες μπορούν να προκύψουν με άλλες καταγραφές εδαφικού θορύβου και/ή με άλλη επιλογή παραθύρων στις χρονοσειρές. Για την ύπαρξη τέτοιας αξιοπιστίας πρέπει να ικανοποιούνται και τα τρία προτεινόμενα κριτήρια του Πίνακα 4. Πριν από την εξαγωγή οποιονδήποτε πληροφοριών και ερμηνείας αποτελεσμάτων από την καμπύλη HVSR πρέπει να εξασφαλιστεί η ικανοποίηση των κριτηρίων αξιοπιστίας της, ώστε να πραγματοποιηθεί ο επόμενος έλεγχος που αφορά το εμφανιζόμενο μέγιστο. Η «σαφήνεια» του εμφανιζόμενου μέγιστου σχετίζεται με διάφορα χαρακτηριστικά, όπως είναι η τιμή του πλάτους σε σχέση με τις τιμές των πλατών σε άλλες περιοχές συχνοτήτων της υπόλοιπης καμπύλης και η τιμή της τυπικής απόκλισης, τόσο του πλάτους, όσο και της αντίστοιχης συχνότητας. Για να θεωρηθεί ένα μέγιστο καθαρό πρέπει να ικανοποιούνται τουλάχιστον 5 από τα 6 κριτήρια του Πίνακα 4. Η «μοναδικότητα» του εμφανιζόμενου μέγιστου συσχετίζεται με το γεγονός ότι σε καμία άλλη περιοχή συχνοτήτων δεν εμφανίζεται και άλλο «καθαρό» μέγιστο που να ικανοποιεί τα ίδια κριτήρια. Όταν η καμπύλη HVSR και το εμφανιζόμενο μέγιστο ικανοποιούν τα κριτήρια του Πίνακα 4 τότε η τιμή της f 0 που προκύπτει μπορεί να θεωρηθεί ως μία αξιόπιστη εκτίμηση της θεμελιώδους ιδιοσυχνότητας. 79

80 Επίσης αν το πλάτος του εμφανιζόμενου μέγιστου (A 0 ) είναι μεγαλύτερο από 4-5, τότε είναι σχεδόν βέβαιο ότι υπάρχει σε κάποιο βάθος ασυνέχεια στους σχηματισμούς του υπεδάφους με μεγάλη αντίθεση στις ταχύτητες των σεισμικών κυμάτων. Αν και η ερμηνεία του «ενός μέγιστου» που πληρεί τα κριτήρια είναι εύκολη, υπάρχουν πολλές περιπτώσεις στις οποίες η ερμηνεία των αποτελεσμάτων είναι δύσκολη και πρέπει να γίνει με ιδιαίτερη προσοχή χρησιμοποιώντας συμπληρωματικά δεδομένα (γεωλογικά, γεωτεχνικά, γεωφυσικά, κτλ). Αξίζει να σημειωθεί ότι ακόμα και όταν κάποια από τα κριτήρια δεν ικανοποιούνται (που πάντα πρέπει να αφορούν το εμφανιζόμενο μέγιστο και όχι την αξιοπιστία της καμπύλης), η ερμηνεία μπορεί να γίνει τονίζοντας όμως την αβεβαιότητα που υπάρχει. Όλες οι καμπύλες και τα αντίστοιχα εμφανιζόμενα μέγιστα που προέκυψαν από την επεξεργασία μετρήσεων εδαφικού θορύβου με τη μέθοδο HVSR ελέγθηκαν για την αξιοπιστία τους και τη «σαφήνεια» τους σύμφωνα με τα κριτήρια του Πίνακα 4. Παρακάτω παρατίθενται τα αποτελέσματα εδαφικού θορύβου και οι φασματικοί λόγοι για κάθε σταθμό καταγραφής. 19 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΚΑΤΑΓΡΑΦΩΝ ΕΔΑΦΙΚΟΥ ΘΟΡΥΒΟΥ Στον σταθμό καταγραφής Μ4 παρατηρείται η δεσπόζουσα συχνότητα στα 8.61 Hz (κόκκινη γραμμή). Η δευτερεύουσα κορυφή παρατηρείται στα Hz. Σταθμός καταγραφής εδαφικού θορύβου Μ4 80

81 Στον σταθμό καταγραφής Μ3 παρατηρείται η δεσπόζουσα συχνότητα στα 7.02 Hz (κόκκινη γραμμή). Η δευτερεύουσα κορυφή παρατηρείται στα Hz. Σταθμός καταγραφής εδαφικού θορύβου Μ3 Στον σταθμό καταγραφής S8 παρατηρείται η δεσπόζουσα συχνότητα στα Hz (κόκκινη γραμμή). Παρατηρείται η απουσία δευτερεύουσας κορυφής. Σταθμός καταγραφής εδαφικού θορύβου S8 Κατά μήκος όλου του διαγράμματος παρατηρείται αύξηση της τιμής του λόγου σε υψηλότερες συχνότητες. Στον σταθμό καταγραφής Μ2 παρατηρείται η δεσπόζουσα συχνότητα στα 0.72 Hz (κόκκινη γραμμή). Η δευτερεύουσα κορυφή παρατηρείται στα Hz. Κατά μήκος όλου του διαγράμματος παρατηρείται αύξηση της τιμής του λόγου σε υψηλότερες συχνότητες. Σταθμός καταγραφής εδαφικού θορύβου Μ2 81

82 Στον σταθμό καταγραφής Μ1 παρατηρείται η δεσπόζουσα συχνότητα στα 1.14 Hz (κόκκινη γραμμή). Η δευτερεύουσα κορυφή παρατηρείται στα Hz. Σταθμός καταγραφής εδαφικού θορύβου Μ1 Στον σταθμό καταγραφής UPR παρατηρείται η δεσπόζουσα συχνότητα στα Hz (κόκκινη γραμμή). Η δευτερεύουσα κορυφή παρατηρείται στα Hz. Σταθμός καταγραφής εδαφικού θορύβου UPR 82

83 Στον σταθμό καταγραφής S1 παρατηρείται η δεσπόζουσα συχνότητα στα Hz (κόκκινη γραμμή). Η δευτερεύουσα κορυφή παρατηρείται στα Hz. Κατά μήκος όλου του διαγράμματος παρατηρείται αύξηση της τιμής του λόγου σε υψηλότερες συχνότητες. Σταθμός καταγραφής εδαφικού θορύβου S1 Στον σταθμό καταγραφής S2 παρατηρείται η δεσπόζουσα συχνότητα στα 9.01 Hz (κόκκινη γραμμή). Η δευτερεύουσα κορυφή παρατηρείται στα Hz. Σταθμός καταγραφής εδαφικού θορύβου S2 83

84 Στον σταθμό καταγραφής S4 παρατηρείται η δεσπόζουσα συχνότητα στα 6.20 Hz (κόκκινη γραμμή). Η δευτερεύουσα κορυφή παρατηρείται στα 7.46 Hz. Σταθμός καταγραφής εδαφικού θορύβου S4 Στον σταθμό καταγραφής S6 παρατηρείται η δεσπόζουσα συχνότητα στα 4.93 Hz (κόκκινη γραμμή). Η δευτερεύουσα κορυφή παρατηρείται στα 5.66 Hz. Σταθμός καταγραφής εδαφικού θορύβου S6 84

85 Στον σταθμό καταγραφής S7 παρατηρείται η δεσπόζουσα συχνότητα στα 3.33 Hz (κόκκινη γραμμή). Η δευτερεύουσα κορυφή παρατηρείται στα 3.94 Hz. Σταθμός καταγραφής εδαφικού θορύβου S7 Στον σταθμό καταγραφής S9 παρατηρείται η δεσπόζουσα συχνότητα στα 3.37 Hz (κόκκινη γραμμή). Η δευτερεύουσα κορυφή παρατηρείται στα 5.35 Hz. Σταθμός καταγραφής εδαφικού θορύβου S9 85

86 Στον σταθμό καταγραφής S10 παρατηρείται η δεσπόζουσα συχνότητα στα 2.10 Hz (κόκκινη γραμμή). Η δευτερεύουσα κορυφή παρατηρείται στα 5.04 Hz. Κατά μήκος όλου του διαγράμματος παρατηρείται αύξηση της τιμής του λόγου σε υψηλότερες συχνότητες. Σταθμός καταγραφής εδαφικού θορύβου S10 Γενικές παρατηρήσεις Δεν υπάρχει σαφής κορυφή δεσπόζουσας συχνότητας που να ξεχωρίζει από τις υπόλοιπες. Μεταξύ των καταγραφών εδαφικού θορύβου υπάρχει πιθανότητα μικρής αντίθεσης των ταχυτήτων Vs, λόγω μικρής διαφοροποίησης μεταξύ των γεωλογικών σχηματισμών που βρίσκονται στην περιοχή. Η πλειοψηφία των δεσποζουσών συχνοτήτων, με εξαίρεση τους σταθμούς καταγραφής Μ1-Μ2-S8, κυμαίνεται στην περιοχή συχνοτήτων 2-20 Hz. Το αποτέλεσμα της γραφικής παράστασης του σταθμού S8 δείχνει σημαντική διαφοροποίηση σε σχέση με τις υπόλοιπες καταγραφές. Για τον λόγο αυτό, δεν έγινε η σύγκριση των αποτελεσμάτων του σταθμού S8 με τους υπόλοιπους σταθμούς. Πιθανή αιτία της διαφορετικότητας του σταθμού S8 με τους υπόλοιπους σταθμούς μπορεί πιθανόν να θεωρηθεί η επίδραση τοπικών συνθηκών από ενταφιασμένα άχρηστα υλικά οικοδομής (μπάζα) ή άλλα ανθρωπογενή αίτια στην εν λόγω περιοχή. Η περίπτωση λάθος χειρισμού του εξοπλισμού καταγραφής από τον χρήστη έχει εξαλειφθεί, καθώς οι μετρήσεις πάρθηκαν την ίδια χρονική περίοδο, με την ίδια μεθοδολογία εγκατάστασης και καταγραφής και με την συμβολή εξειδικευμένου και έμπειρου τεχνικού προσωπικού για όλους τους σταθμούς. Η τοποθέτηση των σταθμών καταγραφής εδαφικού θορύβου στο χώρο του Πανεπιστημίου δημιούργησε δύο τομές, την Α-Α, με διεύθυνση ΒΔ-ΝΑ και συνολικού μήκους 1268,96 μέτρων, και την Β-Β, με διεύθυνση ΒΒΑ-ΝΝΔ και συνολικού μήκους 1377,14 μέτρων, οι οποίες είναι σχεδόν κάθετες μεταξύ τους. Αυτό έγινε με γνώμονα τα αποτελέσματα της ηλεκτρικής χαρτογράφησης, της ηλεκτρικής τομογραφίας και των γεωλογικών σχηματισμών που υπάρχουν στην περιοχή μελέτης. Στόχος ήταν η τομή Α-Α να έχει σχεδόν παράλληλο προσανατολισμό με τις γεωλογικές ασυνέχειες που αποτυπώνονται στις ηλεκτρικές διασκοπήσεις και να διαπερνάει τόσο τις τεταρτογενείς προσχωματικές αποθέσεις, όσο και τα πλειοπλειστοκαινικά ποτάμια ιζήματα. 86

87 Η τομή Β-Β δημιουργήθηκε με σκοπό να είναι προσανατολισμένη σχεδόν κάθετα με την τομή Α-Α και να διαπερνάει, όσο το δυνατόν γίνεται, τους καννάβους των ηλεκτρικών διασκοπήσεων και τις υπάρχουσες κτιριακές εγκαταστάσεις, στις οποίες έχει δημιουργηθεί πρόβλημα από τις γεωλογικές ασυνέχειες. Στόχος των παραπάνω τομών είναι η σύγκριση μεταξύ των καταγραφών εδαφικού θορύβου και των υπόλοιπων γεωφυσικών μεθοδολογιών (ηλεκτρική χαρτογράφηση, ηλεκτρική τομογραφία, γεωραντάρ) που χρησιμοποιήθηκαν με σκοπό την καταγραφή γεωλογικών ασυνεχειών στο χώρο του Πανεπιστημίου Συσχέτιση μεταξύ των καταγραφών Εδαφικού Θορύβου ΤΟΜΗ Α-Α Στην τομή Α-Α περιλαμβάνονται οι καταγραφές εδαφικού θορύβου των σταθμών Μ4-Μ3- S8-Μ2-Μ1. Συγκρίνοντας τις γραφικές παραστάσεις των σταθμών Μ4 και Μ3 φαίνονται να είναι παρόμοιες καθώς, οι δεσπόζουσες συχνότητες όπως και οι δευτερεύουσες κορυφές τους έχουν πολύ μικρό εύρος τιμών μεταξύ τους. Επίσης, κατά μήκος των διαγραμμάτων παρατηρείται αύξηση των τιμών του λόγου H/V σε υψηλότερες συχνότητες. Η γραφική παράσταση του σταθμού Μ2 φαίνεται να διαφοροποιείται από τις Μ4 και Μ3 καθώς η δεσπόζουσα συχνότητα του σταθμού Μ2 έχει υποστεί μείωση. Η γραφική παράσταση του σταθμού Μ1 φαίνεται να ακολουθεί την γραφική παράσταση του σταθμού Μ2 και να έχει διαφοροποιηθεί εντελώς από τις Μ4 και Μ3. Σταθμός Καταγραφής Δεσπόζουσα Συχνότητα (Hz) Μ Μ S Μ Μ Δευτερεύουσα Κορυφή (Hz) Πίνακας 5: Διαφορές και ομοιότητες μεταξύ των σταθμών καταγραφής εδαφικού θορύβου της τομής Α-Α. Οι παραπάνω διαφορές και ομοιότητες μεταξύ των σταθμών καταγραφής εδαφικού θορύβου της τομής Α-Α δικαιολογούνται απόλυτα από τη γεωλογία της περιοχής μελέτης. Οι σταθμοί Μ4 και Μ3 εγκαταστάθηκαν σε τεταρτογενείς προσχωματικές αποθέσεις μικτών φάσεων με επικράτηση αδρομερών υλικών. Ο σταθμός Μ1 εγκαταστάθηκε σε πλειοπλειστοκαινικά ποτάμια ιζήματα αργίλων και μαργών και ο σταθμός Μ2 εγκαταστάθηκε στο όριο επικάλυψης των δύο προαναφερθέντων γεωλογικών σχηματισμών. ΤΟΜΗ Β-Β Στην τομή Β-Β περιλαμβάνονται οι καταγραφές εδαφικού θορύβου των σταθμών UPR-S8- S1-S2-S4-S6-S7-S9-S10. Συγκρίνοντας τις γραφικές παραστάσεις των σταθμών (UPR-S1-S2-S4-S6-S7-S9-S10) διακρίνονται σε ομάδες. Οι καταγραφές των σταθμών S2-S4-S6-S7-S9-S10 έχουν παρόμοιες γραφικές παραστάσεις μεταξύ τους και οι δεσπόζουσες συχνότητες τους φαίνεται να μειώνονται ομαλά, με κατεύθυνση ΝΝΔ-ΒΒΑ. Η μείωση αυτή οφείλεται στην ταπείνωση του 87

88 τοπογραφικού αναγλύφου της περιοχής μελέτης κατά διεύθυνση Ν-Β και στην αύξηση του πάχους των υπερκείμενων γεωλογικών σχηματισμών της περιοχής μελέτης. Ο σταθμός καταγραφής UPR διαφέρει από το σύνολο των υπόλοιπων σταθμών γιατί έχει τη δυνατότητα να καταγράφει σήμα χαμηλότερων συχνοτήτων μεγαλύτερων περιόδων (broadband), παρόλ αυτά η καταγραφή της δεσπόζουσας συχνότητας του είναι παρόμοια με τον σταθμό καταγραφής S1. Η γραφική παράσταση του σταθμού S1 φαίνεται να διαφοροποιείται από τον γειτονικό σταθμό καταγραφής S2, αν και η απόσταση μεταξύ τους είναι πάρα πολύ μικρή (24.58 μέτρα). Πιθανός λόγος φαίνεται να είναι η παρουσία γεωλογικών ασυνεχειών η οποία οριοθετήθηκε, μεταξύ των σταθμών καταγραφής S1 και S2, με την εφαρμογή ηλεκτρικών διασκοπήσεων. Σύμφωνα με τις καταγραφές εδαφικού θορύβου των σταθμών S1 και S2 φαίνεται η ιχνηθέτηση των γεωλογικών ασυνεχειών στην περιοχή αυτή να συνεχίζει κατακόρυφα σε βάθος κάτω από τις καταγραφές των ηλεκτρικών διασκοπήσεων. Σταθμός Καταγραφής Δεσπόζουσα Συχνότητα (Hz) UPR S S S S S S S S Δευτερεύουσα Κορυφή (Hz) Πίνακας 6: Διαφορές και ομοιότητες μεταξύ των σταθμών καταγραφής εδαφικού θορύβου της τομής Β-Β. Όλοι οι σταθμοί της τομής Β-Β εγκαταστάθηκαν σε τεταρτογενείς προσχωματικές αποθέσεις μικτών φάσεων με επικράτηση των αδρομερών υλικών. 20 ΤΕΛΙΚΑ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Στην περιοχή μελέτης του Πανεπιστημίου Πατρών εφαρμόστηκαν τρεις διαφορετικές γεωφυσικές μέθοδοι (ηλεκτρικά, ηλεκτρομαγνητικά, καταγραφές εδαφικού θορύβου) οι οποίες είχαν παρόμοια αποτελέσματα: Καταγράφηκε η στρωματογραφία των γεωλογικών σχηματισμών της περιοχής μελέτης. Καταγράφηκαν οι γεωλογικές ασυνέχειες της περιοχής μελέτης με πολύ μεγάλη ακρίβεια, καθώς και οι καταστροφές που δημιούργησαν στο τοπικό οδικό δίκτυο και στα κτίρια της Πανεπιστημιούπολης. Χαρτογραφήθηκαν και επαληθεύτηκαν οι γεωλογικές ασυνέχειες της περιοχής μελέτης με πολύ μεγάλη ακρίβεια, καθώς και οι καταστροφές που δημιούργησαν στο τοπικό οδικό δίκτυο και στα κτίρια της Πανεπιστημιούπολης. Επαληθεύτηκαν μεταξύ τους οι διάφορες γεωφυσικές μέθοδοι που χρησιμοποιήθηκαν. 88

89 Καταγράφηκαν υπόγεια τεχνικά έργα (καλώδια, αγωγοί, μπάζα) στην περιοχή μελέτης καθώς και η περίπτωση καταστροφής ή μη καταστροφής αυτών από τις γεωλογικές ασυνέχειες. Χαρτογραφήθηκαν ίχνη των γεωλογικών ασυνεχειών, τα οποία φαίνεται να συνεχίζουν σε βάθη μεγαλύτερα των 50 μέτρων. 89

90 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΕΛΛΗΝΙΚΗ Αγγελής Γ. Γεωηλεκτρική χαρτογράφηση στην ευρύτερη περιοχή των Μυκηνών, Πτυχιακή εργασία, Πάτρα, Αγγελής Γ. Προκαταρκτική έκθεση εκτίμησης και αξιολόγησης υδροφόρων στρωμάτων για την ανόρυξη γεώτρησης αρδευτικής χρήσης, Ρίο, Αλεξόπουλος Ι., Παπαδόπουλος Τ., Μαστρογιάννης Α. Διερεύνηση των παραγόντων ρύπανσης των υδρευτικών γεωτρήσεων του Δήμου Καλαμπάκας με τη χρήση γεωφυσικών τεχνικών. Πρακτικά 7 ου Πανελληνίου Υδρογεωλογικού Συνεδρίου Αθήνα, Ανθυμίδης Μ. Συμβολή στη μελέτη της γεωφυσικής δομής και της απόκρισης των επιφανειακών στρωμάτων της Γης με τη χρήση δεδομένων δικτύων μικροθορύβου και σεισμικών καταγραφών, Διατριβή ειδίκευσης, Θεσσαλονίκη, Γ.Υ.Σ. Χάρτες κλίμακας 1:50.000, (Φύλλο Ναύπακτος). Δρακόπουλος, Ι., Μακρόπουλος, Κ., Λατουσάκης, Ι., Σταυρακάκης, Γ., Τσελέντης, Α. Σεισμολογική μελέτη περιοχής Ρίου-Αντιρρίου, Πανεπιστήμιο Αθηνών, Ζερβογιάννης Γ., Σεργουλόπουλος Α., Σίμου Γ. Συμβολή της γεωφυσικής έρευνας στη διερεύνηση του μηχανισμού λειτουργίας των πηγών Στυμφαλίας του νομού Κορινθίας, Πρακτικά 2 ου Πανελληνίου Υδρογεωλογικού Συνεδρίου Πάτρα, Ζορμπάς Π., Μεταξά Ε., Νόρδα Μ. Ε., Οικονόμου Α., Στρατόπουλος Κ., Τσακίρης Δ., Χατζηλεοντιάδης Π. Γεωφυσική έρευνα στο ρήγμα του Πανεπιστημίου Πατρών στην περιοχή του Ρίου, Πτυχιακή εργασία, Πάτρα, Ι.Γ.Μ.Ε. Γεωλογικός χάρτης Ελλάδος- Φύλλο Ναύπακτος κλίμακας 1: Ι.Γ.Μ.Ε. Γεωλογικός χάρτης Ελλάδος- Φύλλο Πάτραι κλίμακας 1: Κάπουλα Μ., Γαντζούδη Α. Προσδιορισμός θεμελιώδους συχνότητας γεωλογικού υπεδάφους στην πόλη του Ρεθύμνου, Πτυχιακή Εργασία, Χανιά, Κατράκη Σ. Γεωφυσικαί μέθοδοι ερεύνης, Σεμινάριον εδαφομηχανικής ΕΜΠ ΤΕΕ / Αθήναι, Κατσικάτσος Γ. Γεωλογία της Ελλάδος, Κίσκυρας Γ. Νεώτερα στοιχεία για την παλαιογραφική θέση των ζωνών Ωλονού-Πίνδου και Πίνδου-Γαβρόβου στη Δυτική Πελοπόννησο, Πρακτικά 3ου συνεδρίου Ε.Γ.Ε.,

91 Κοντόπουλος Ν. Σημειώσεις Ιζηματολογίας, Πάτρα, Μουρελάτος Σ., Σμαΐλης Λ. Επεξεργασία δεδομένων ηλεκτρικής τομογραφίας μέσω τρισδιάστατης απεικόνισης για εντοπισμό γεωλογικών ασυνεχειών στην περιοχή της Πανεπιστημιούπολης, Πτυχιακή εργασία, Πάτρα, Νέος Αντισεισμικός Κανονισμός (ΝΕΑΚ), ΦΕΚ Β' 1154 / Παπαζάχος Β. Κ. Εισαγωγή στην εφαρμοσμένη γεωφυσική, Α Έκδοση, Εκδόσεις Ζήτη, Θεσσαλονίκη, Παπαμαρινόπουλος Σ., Στεφανόπουλος Π. Σημειώσεις εργαστηρίου του μαθήματος Εισαγωγή στην Εφαρμοσμένη Γεωφυσική, Πανεπιστήμιο Πατρών, Ρόζος, Δ. Τεχνικογεωλογικές συνθήκες στο Νομό Αχαΐας. Γεωμηχανικοί χαρακτήρες των Πλειοπλειστοκαινικών ιζημάτων, Διδακτορική διατριβή, Πανεπιστήμιο Πατρών, Ρόζος Δ. Τεχνικογεωλογικός χάρτης των Πλειοπλειστοκαινικών ιζημάτων της ευρύτερης περιοχής του Νομού Αχαΐας, Ρόζος, Δ., Κούκης, Γ. Γεωλογική δομή και γεωμηχανικοί χαρακτήρες των πλειπλειστοκαινικών ιζημάτων του Ν. Αχαΐας. Δελτίο Ελλ. Γεωλ. Εταιρείας, τ. ΧΧV/4, , Στεφανόπουλος Π. Η συμβολή της γεωφυσικής με την κατακόρυφη ηλεκτρική απεικόνιση στην επίλυση γεωαρχαιολογικών και περιβαλλοντικών προβλημάτων, Διδακτορική Διατριβή, Πάτρα, Στεφανόπουλος Π. Χρήσεις Γεωφυσικών Συσκευών Και Λογισμικών Υπαίθριων Ασκήσεων Τεύχος Ι, Πάτρα, Σώκος, Ε. Σύνθεση πιθανών εδαφικών κινήσεων στην πόλη της Πάτρας με έμφαση στις τοπικές εδαφικές συνθήκες, Διδακτορική διατριβή, Πανεπιστήμιο Πατρών, Τσελέντης Α. Σύγχρονη σεισμολογία, Εκδόσεις Παπασωτηρίου, Τόμος Α, Τσελέντης Α., Παρασκευόπουλος Π. Εφαρμοσμένη Γεωφυσική, Εκδόσεις Διαδρομές, Χειμωνίδης Γ. Εντοπισμός υδροφορίας σε κατακερματισμένες ζώνες με προσαρμογή της μεθόδου VLF. Πρακτικά 2 ου Πανελληνίου Υδρογεωλογικού Συνεδρίου Πάτρα, ΞΕΝΟΓΛΩΣΣΗ Albarello, D. Detection of Spurious Maxima in the site Amplification Characteristics estimated by the HVSR Technique, Bulletin of the Seismological Society of America, Vol.91, , December Balasco M., Chianese D., Cuomo V., Di Bello Gallipoli M.R. and Mucciarelli M. Design of o new Prototype of remote station to detect Electrical and Seismometric Parameters area Of Southern Italy, Physics Chemical Earthquake(C), Vol. 26, No10-12, ,

92 Bard P-Y. Local effects on strong ground motion: Physical basis and estimation methods in vied of microzoning studies, Lectures presented at the Advanced Study course Kefallinia Bard P-Y. Microtremor measurements: a tool for site effect estimation, Lectures presented at the Advanced Study course Kefallinia Bonnefoy-Claudet S., Cornou C., Bard P.-Y. and Cotton F. Nature of noise wavefield, SESAME report, D13.08 ( Borcherdt R.D. Effects of local geology on ground motion : San Fransisco Bay, BSSA 60, 29-61, Bour M., Fouissac D., Dominique P., Martin C. On the use of microtremor recordings in seismic microzonation, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, Vol.17, Issue,7-8, , Castro R.R., Mucciarelli M. S-wave site-response estimates using HVSR, BSSA, Vol.87, , Chouet B., De luca G., Milana G., Dawson P., Martini M., Scarpa R. Shallow velocity structure of Stromboli Volcano, Italy, derived small aperture array measurements of strombolian tremor, BSSA, 88-3, , D Amico V., Albarello D., Mucciarelli M. Validation through HVSR measurements of o method for the quick detection of site amplification effects from intensity data: an application to a seismic area in Northern Italy, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, Vol.22, , Dimitriu P., Theodulidis N., Bard P.Y. Evidence of nonlinear site response in HVSR from SMART1 (Taiwan) data, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, Vol.20, , Duval A.-M., Bard P.-Y., Meneroud J.-P., and Vidal S. Mapping site effects with microtremors, Proc. of 5th Intern. Confer. on Seismic Zonation, October 1995, (Nice, France) vol. 2, Fah D., Ruttener E., Noack Th., and Kruspan P. Microzonation of the city of Basel, J. of Seismology, 1, 87102, Field E. and Jacob K. The theoretical response of sedimentary layers to ambient seismic noise, Geophys. Res. Lett., 20-24, , Field E. Spectral amplification in a sediment-filled valley exhibiting clear basin-edge induced waves, Bull. Seismol. Soc. Am., 86, , Field E.H and Jacob K.H. A Comparison and Test of Various Site Response Estimation Techniques, Including Three That Are Not Reference Site Dependent, Bull. Seism. Soc. Am., Vol. 85, No.4, , Field E.H. Earthquake site Response study in Giumri ( formerly Leninakan), Armenia, using ambient noise observations, International Journal of Rock Mechanics and Miming Sciences,Vol.33, ,

93 Field E.H. Nonlinear site Response, SCEC/PEER Seminar and Workshop Report, Friedrich A., Kruger F., and Klinge K. Ocean-generated microseismic noise located with the Grafenberg array, Journal of Seismology, 2-1, 47-64, Gaull B. A., Kagami H., and Taniguchi H. The Microzonation of Perth, Western Australia, Using Microtremor Spectral ratios, J. Earthq. Eng., 11, , Giampiccolo E., Gresta S., Mucciarelli M., De Guidi G., Gallipoli M.R. Information on subsoil geological structure in the city of Catania (Eastern Sicily) from microtremor measurements, Annali di Geofisica, Vol.44, No.1, February Gosar A., Stopar R., Car M., Mucciarelli M. The earthquake on 12 April 1998 in the Krn mountains (Slovenia): ground motion amplification study using microtremors and modeling based on geophysical data, Journal of Applied Geophysics, Vol.47, , June, Gueguen P., Chatelain J.L., Guillier B., Yepes H. An indication of the soil topmost layer response in Quito (Ecuador) using noise H/V spectral ratio, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, Vol.19, , Horike M. Inversion of phase velocity of long period microtremors to the S-wave velocity structure down to the basement in urbanized areas, Journal of Phys. Earth, Vol.33, 59-96, Horike M., Zhao B. and Kawase H. Comparison of Site Response characteristics Inferred Microtremors and Earthquake Shear Waves, Bulletin of the Seismological Society of America, Vol.91, , December Kagami H., Duke C.M., Liang G.C, Ohta Y. Observation of 1-5 second microtremors and their application to earthquake engineering, Part II. Evaluation of site effect upon seismic wave amplification due to extremely deep soil deposits, Bulletin of the Seismological Society of America, Vol.72, , December Kagami H., Okada S., Shiono K., Oner M., Draninsky M. & Mai A.K. Observation of 1-5 second microtremors and their application to earthquake engineering, Part III, Two dimensional study of site effects in the San Fernanto valley, Bulletin of the Seismological Society of America, Vol.74, , Kanai K. Measurements of Microtremors, Bulletin of earthquake research institute, Tokyo University, 32, , Konno K. and Ohmachi T. Ground-Motion Characteristics Estimated from Spectral Ratio between Horizontal and Vertical Components of Microtremor, Bull. Seism. Soc. Am., Vol. 88, No.1, , Lachet C. and Bard P.-Y. Numerical and Theoretical Investigations on the Possibilities and Limitations of Nakamura s Technique, J. Phys. Earth., 42, , Lachet C., Hatzfeld D., Bard P.-Y., Theodoulidis N., Papaioannou Ch. and Savvaidis A. Site Effects and Microzonation in the city of Thessaloniki (Greece) Comparison of Different Approaches, Bull. Seismol. Soc. Am., 86, ,

94 Lane J.W. Jr., White E.A., Steele G.V. and Cannia, J.C. Estimation of bedrock depth using the horizontal-tovertical (H/V) ambient-noise seismic method, in Symposium on the Application of Geophysics to Engineering and Environmental Problems, April 6-10, 2008, Philadelphia, Pennsylvania, Proceedings: Denver, Colorado, Environmental and Engineering Geophysical Society, 13, Lermo J., Chavez-Garcia F.J. Site effect evaluation at Mexico city: dominant period and relative amplification from strong motion and microtremor records, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, Vol.15, , Lermo J., Singh S. K., T. Dominguez M. Ordaz, J. M. Espinoza, E. Mena, and R. Quaas. A study of amplification of seismic waves in the Valley of Mexico with respect to a hill zone site, Earthquake Spectra, 4, No. 4, , Loke M.H., Electrical imaging surveys for environmental and engineering studies, A practical guide to 2-D and 3-D surveys, Malaysia, Melis, N., Brooks, M., Pearce, R. Microearthquake study in the Gulf of Patras region western Greece and its seismotectonic interpretation. J. Geophys. Res. 98, , Milana G., Barba S., Del Pezzo E., and Zambonelli E. Site Response from Ambient Noise Measurements: New Perspectives from an Array Study in Central Italy, Bull. Seismol. Soc. Am., 86, , Moisidi M., Vallianatos F., Makris J., Soupios P., Nikolintaga M.I. Estimation of seismic response of historical and monumental sites using microtremors: A case study in the ancient Aptera (Chania) Greece, Proceedings of the 10th International Congress of the Geological Society of Greece, Thessaloniki, April Mucciarelli M. Reliability and applicability of Nakamura s technique using microtremors: an experimental approach, Journal of Earthquake Engineering, Vol.2, 1-14, Mucciarelli M., Gallipoli M.R. A critical review of 10 years of microtremor HVSR technique, Boll. Geof. Teor. Appl, Vol.42, Mucciarelli M., Monacheri G. A Quick survey of local amplifications and their correlation with damage observed during the Umbro-Marchesan earthquake of September 26, 1997, Journal of Earthquake Engineering, Vol.2, 2, Nakamura Y. A method for Dynamic Characteristics Estimation of Subsurface using Microtremor on the Ground surface, Quarterly Report of RTRI, Railway Technical Research Institute, Vol.30, No1, Nakamura Y. Real Time Information systems for seismic Hazards Mitigation UREDAS, HERAS, PIC, Quarterly Report of RTRI, Vol.37, No 3, Nakamura Y. Clear identification of fundamental idea of Nakamura s method for dynamic characteristics estimation of subsurface using microtremor on the ground surface, Proceedings of 12 th World Conference on Earthquake Engineering, New Zealand,

95 Nakamura Y., Gurler E.D., Saita J., Rovelli A. and Donati S. Vulnerability investigation of Roman Colliseum using microtremor, World Conference on Earthquake Engineering, New Zealand, Nakamura Y., Sato T., Nishinaga M. Local site effect of Kobe based on microtremor measurement, Navarro M., Enomoto T., Sanchez F. J., Matsuda I., Iwatate T., Posadas A. M., Luzon F., and Seo K. Surface soil effects study using short-period Microtremor observations in Almeria City, Southern Spain, Pure Appl. Geophys., 158, , Nogoshi M. and Igarashi T. On the amplitude characteristics of microtremor (Part 2) (in Japanese with English abstract). Jour. Seism. Soc. Japan, 24, 26-40, Ohta Y., Kagami H., Goto N., Kudo K. Observation of 1-5 second microtremors and their application to earthquake engineering, Part 1 Comparison with long period accelerations at the Tokachi Oki earthquake, Bulletin of the Seismological Society of America, Vol.6, , Okada H. A new Passive Geophysical Survey Method (BEM) using microtremors, Lecture in the One day Seminar held in 1997 at the Hokkaido University by the Society of Exploration Geophysicists of Japan. Okada H. The Microtremor Survey Method Geophysical Monograph Series, Department of Earth and Planetary Sciences, Hokkaido University, Sapporo, Hokkaido, Japan, Proakis J. and Manolakis D. Digital Signal Processing: principles, algorithms and applications, Prentice Hall International, 3rd edition, Seo K. Comparison of measured microtremors with damage distribution. In JICA, Research and Development Project on Earthquake Disaster Prevention, Suzuki T., Adachi Y. and Tanaka M. Application of microtremor measurements to the estimation of earthquake ground motions in Kushiro city during the Kushiro-Oki earthquake of 15 January 1993, Earthq. Eng. Struct. Dyn., 24, , Teves-Costa P., Matias L. and Bard P.Y. Seismic Behaviour estimation of thin alluvium layers using microtremors recordings, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, Vol.15, , Theodulidis N., Bard P.Y. Horizontal to vertical spectral ratio and geological conditions : an analysis of strong motion data fron Greece and Taiwan (SMART-1), Soil Dynamics and Earthquakes Engineering, Vol. 14, , Trifunac M.D., Ivanovc S.S., Todorovska M.I., Novikova E.I., Gladkov A.A. Experimental evidence for flexibility of a building foundation supported by friction piles, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, Vol.18, , Tselentis, G., Melis, N., Sokos, E. The Patras (July 14, 1993; Ms=5.4) earthquake sequence, Proc. Of the 7 th Congress of the Geol. Society of Greece,

96 Wathelet M. Geopsy Manual, Yamanaka H., Dravinsky M., Kagami H. Continuous measurements of microtremors on sediments and sediment in Los Angeles, California, Bulletin of the Seismological Society of America, Vol.86, , Yamanaka H., Takemura M., Ishida H., and Niwa M. Characteristics of Long-Period microtremors and their applicability in exploration of deep sediments, Bull. Seismol. Soc. Am., 84, ,

97 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 97

98 ΠΙΝΑΚΕΣ 98

99 Πίνακας 7: Ενδεικτικές ειδικές ηλεκτρικές αντιστάσεις πετρωμάτων και άλλων γεωλογικών σχηματισμών (Κατράκης, 1964). Ειδική ηλεκτρική αντίσταση πετρωμάτων (Κατράκης,1964) ΑΛΑΤΟΥΧΕΣ ΜΑΡΓΕΣ ΑΡΓΙΛΟΙ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΕΣ ΑΡΓΙΛΩΔΕΙΣ ΓΑΙΕΣ ΜΑΡΓΕΣ ΣΧΙΣΤΟΛΙΘΟΙ - ΞΗΡΕΣ ΑΡΓΙΛΟΙ(ΣΧΙΣΤΕΣ) ΜΕΤΑΜΟΡΦΙΚΟΙ ΣΧΙΣΤΟΛΙΘΟΙ ΞΗΡΕΣ ΠΡΟΣΧΩΣΕΙΣ(ΑΛΛΟΥΒΙΑΚΕΣ, ΧΑΛΙΚΟΜΙΓΕΙΣ, ΑΜΜΟΣ) ΑΣΒΕΣΤΟΛΙΘΟΙ ΠΟΡΩΔΕΙΣ ΑΡΓΙΛΩΔΕΙΣ ΨΑΜΜΙΤΕΣ ΣΥΜΠΑΓΕΙΣ ΨΑΜΜΙΤΕΣ ΑΠΟΣΑΘΡΩΜΕΝΟΙ ΓΡΑΝΙΤΕΣ ΣΥΜΠΑΓΕΙΣ ΓΡΑΝΙΤΕΣ ΜΑΓΜΑΤΙΚΑ ΠΕΤΡΩΜΑΤΑ(ΠΥΡΙΓΕΝΗ) ΘΑΛΑΣΣΙΟ ΝΕΡΟ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΑ ΝΕΡΑ(ΠΟΤΑΜΙ, ΛΙΜΝΗ) ΠΟΣΙΜΟ ΝΕΡΟ ΥΠΟΓΕΙΟ ΝΕΡΟ(ΠΕΡΙΕΧΕΙ Na, K, Ca, Mg, ΧΛΩΡΙΟΥΧΑ ΑΛΑΤΑ) ΥΔΡΟΦΟΡΟΙ ΑΜΜΟΙ ΓΛΥΚΟΥ ΝΕΡΟΥ ΥΔΡΟΦΟΡΟΙ ΑΜΜΟΙ ΥΦΑΛΜΥΡΟΥ ΝΕΡΟΥ Ohm/m 1-10 Ohm/m Ohm/m Ohm/m Ohm/m Ohm/m Ohm/m Ohm/m Ohm/m ως και 1000 Ohm/m Ohm/m Ohm/m Ohm/m 0.25 Ohm/m Ohm/m 150 Ohm/m Ohm/m Ohm/m Ohm/m Πίνακας 8: Ηλεκτρική αντίσταση πετρωμάτων κατά τον γεωλογικό αιώνα σχηματισμού τους (Παπαζάχος, 1996). Ηλεκτρική αντίσταση πετρωμάτων κατά τον γεωλογικό αιώνα σχηματισμού τους (Παπαζάχος,1996) ΑΣΒΕΣΤΟΛΙΘΟΙ ΓΕΩΛΟΓΙΚΗ ΘΑΛΑΣΣΙΑ ΧΕΡΣΑΙΑ ΗΦΑΙΣΤΕΙΑΚΑ ΠΛΟΥΤΩΝΕΙΑ ΔΟΛΟΜΙΤΕΣ ΗΛΙΚΙΑ ΙΖΗΜΑΤΑ ΙΖΗΜΑΤΑ ΠΕΤΡΩΜΑΤΑ ΠΕΤΡΩΜΑΤΑ ΑΝΥΔΡΙΤΕΣ ΚΑΙΝΟΖΩΙΚΟΣ 1-10 Ohm Ohm Ohm Ohm Ohm ΜΕΣΟΖΩΙΚΟΣ 5-20 Ohm Ohm Ohm Ohm Ohm ΑΝΩΤΕΡΟΣ Ohm Ohm Ohm ΠΑΛΑΙΟΖΩΙΚΟΣ Ohm Ohm ΚΑΤΩΤΕΡΟΣ ΠΑΛΑΙΟΖΩΙΚΟΣ ΠΡΟΚΑΜΒΡΙΟ Ohm Ohm Ohm Ohm Ohm Ohm Ohm Ohm Ohm Ohm Πίνακας 9: Παράμετροι καταγραφής δεδομένων για την ηλεκτρική τομογραφία. Διάταξη Wenner-Schlumberger Αριθμός Ηλεκτροδίων 25 Αριθμός Επιπέδων 8-11 Αριθμός Μετρήσεων Διατομής 132 Ένταση Ηλεκτρικού Πεδίου 2-20 ma Χρόνος Διοχέτευσης Ρεύματος 1 sec Χρόνος Παύσης 0.5 sec Αριθμός Κύκλων Μετρήσεων 2-4 Σφάλμα επί των μετρήσεων 1 % 99

100 Πίνακας 10: Παράμετροι Επεξεργασίας δεδομένων με το λογισμικό Res2dinv. Αρχική Τιμή Συντελεστή Μεταβιβαστικότητας Αλλαγή Συντελεστή Μεταβιβαστικότητας / Βάθος Εφαρμογή Γραμμή Διερεύνησης Πάντοτε Αριθμός εφαρμογών Μαθηματικού προτύπου * Άνοιγμα Υπολογισμός Πρώτου Βάθους Ηλεκτροδίων Αύξηση Πάχους στρωμάτων / βάθος 10 % Οριζόντιο / Κατακόρυφο φίλτρο 1 Ελάχιστα Βασικός Αλγόριθμος Επεξεργασίας Τετράγωνα Διερεύνηση τιμών κακών επαφών Πάντοτε Υπολογισμός Πίνακα Τύπου Jacobian Πάντοτε Αριθμός κύκλων υπολογισμού Πίνακα τύπου Jacobian Εφαρμογή Διερεύνησης Τιμών Ενσωμάτωση Τοπογραφίας Αρχικές Τιμές Μαθηματικού προτύπου Διόρθωση γεωμετρικού συντελεστή διάταξης ηλεκτροδίων Αναγνώριση είδους διάταξης ηλεκτροδίων Εμφάνιση σημείων μέτρησης στο εξαγόμενο αποτέλεσμα Δημιουργία Ισοαντιστασιακών 5 > 0.5 % Αυτόματα Φαινόμενη Ειδική αντίσταση Μέσω Παραμετρικού Βάση εισαγόμενου αρχείου Όχι Με τιμές από τον χρήστη 100

101 ΠΕΡΙΟΧΗ ΓΡΑΣΙΔΙ 101

102 Εικόνα 58: Ηλεκτρική χαρτογράφηση με άνοιγμα ηλεκτροδίων 0.5 μ, καθώς και σκίαση των δεδομένων. 102

103 Εικόνα 59: Ηλεκτρική χαρτογράφηση με άνοιγμα ηλεκτροδίων 0.5 μ, κάθετα στον Γεωμαγνητικό Βορρά και σκίαση των δεδομένων. 103

104 Εικόνα 60: Ηλεκτρική χαρτογράφηση με άνοιγμα ηλεκτροδίων 1 μ και σκίαση των δεδομένων. 104

105 Εικόνα 61: Ηλεκτρική χαρτογράφηση με άνοιγμα ηλεκτροδίων 1 μ, κάθετα στον Γεωμαγνητικό Βορρά και σκίαση των δεδομένων. 105

106 Εικόνα 62: Κατακόρυφες ηλεκτρικές διατομές

107 Εικόνα 63: Κατακόρυφες ηλεκτρικές διατομές Εικόνα 64:Οριζόντιες κατόψεις σε βάθη μ στην περιοχή Γρασίδι. 107

108 Εικόνα 65: Οριζόντιες κατόψεις σε βάθη μ στην περιοχή Γρασίδι με την τεχνική σκίασης. 108

109 109

110 Εικόνα 66: Τρισδιάστατη απεικόνιση των πραγματικών βαθών στην περιοχή Γρασίδι. Εικόνα 67: Κατανομή ειδικής αντίστασης στην περιοχή Γρασίδι στα 1000 Ohms-m (Α-Δ). 110

111 Εικόνα 68: Κατανομή ειδικής αντίστασης στην περιοχή Γρασίδι στα 1100 Ohms-m (Α-Δ). Εικόνα 69: Κατανομή ειδικής αντίστασης στην περιοχή Γρασίδι στα 1200 Ohms-m (Α-Δ). 111

112 Εικόνα 70: Κατανομή ειδικής αντίστασης στην περιοχή Γρασίδι στα 1300 Ohms-m (Α-Δ). Εικόνα 71: Κατανομή ειδικής αντίστασης στην περιοχή Γρασίδι στα 1400 Ohms-m (Α-Δ). 112

113 Εικόνα 72: Κατανομή ειδικής αντίστασης στην περιοχή Γρασίδι στα 1500 Ohms-m (Α-Δ). Εικόνα 73: Κατανομή ειδικής αντίστασης στην περιοχή Γρασίδι στα 1600 Ohms-m (Α-Δ). 113

114 Εικόνα 74: Κατανομή ειδικής αντίστασης στην περιοχή Γρασίδι στα 1700 Ohms-m (Α-Δ). Εικόνα 75: Κατανομή ειδικής αντίστασης στην περιοχή Γρασίδι στα 1800 Ohms-m (Α-Δ). 114

115 Εικόνα 76: Κατανομή ειδικής αντίστασης στην περιοχή Γρασίδι στα 1900 Ohms-m (Α-Δ). Εικόνα 77: Κατανομή ειδικής αντίστασης στην περιοχή Γρασίδι στα 2000 Ohms-m (Α-Δ). 115

116 Εικόνα 78: Άποψη της περιοχής έρευνας Γρασίδι. 116

117 ΠΕΡΙΟΧΗ ΕΚΚΛΗΣΙΑ 117

118 Εικόνα 79: Ηλεκτρική χαρτογράφηση στην περιοχή Εκκλησία παράλληλα και κάθετα στον Γεωμαγνητικό Βορρά, με άνοιγμα ηλεκτροδίων 0.5, 2 & 3 μ. 118

119 Εικόνα 80: Ηλεκτρική χαρτογράφηση στην περιοχή Εκκλησία παράλληλα και κάθετα στον Γεωμαγνητικό Βορρά, με άνοιγμα ηλεκτροδίων 0.5, 2 & 3 μ. με τεχνική σκίασης. 119

120 Εικόνα 81: Κατακόρυφες διατομές 1-10 παράλληλα στον Γεωμαγνητικό Βορρά. 120

121 Εικόνα 82: Κατακόρυφες διατομές παράλληλα στον Γεωμαγνητικό Βορρά. 121

122 Εικόνα 83: Κατακόρυφες διατομές 1-10 κάθετα στον Γεωμαγνητικό Βορρά. 122

123 Εικόνα 84: Κατακόρυφες διατομές κάθετα στον Γεωμαγνητικό Βορρά. 123

124 Εικόνα 85: Οριζόντιες κατόψεις σε βάθος μ παράλληλα στον Γεωμαγνητικό Βορρά. 124

125 Εικόνα 86: Οριζόντιες κατόψεις σε βάθος μ παράλληλα στον Γεωμαγνητικό Βορρά με την τεχνική σκίασης. 125

126 Εικόνα 87: Οριζόντιες κατόψεις σε βάθος μ κάθετα στον Γεωμαγνητικό Βορρά. 126

127 Εικόνα 88: Οριζόντιες κατόψεις σε βάθος μ κάθετα στον Γεωμαγνητικό Βορρά με την τεχνική σκίασης. 127

128 Εικόνα 89: Τρισδιάστατη απεικόνιση των πραγματικών βαθών στην περιοχή Εκκλησία (Β-Ν). Εικόνα 90: Κατανομή ειδικής αντίστασης στην περιοχή Εκκλησία στα 1000 Ohms-m (Β-Ν). 128 Εικόνα

129 91: Κατανομή ειδικής αντίστασης στην περιοχή Εκκλησία στα 1100 Ohms-m (Β-Ν). Εικόνα 92: Κατανομή ειδικής αντίστασης στην περιοχή Εκκλησία στα 1200 Ohms-m (Β-Ν). 129

130 Εικόνα 93: Κατανομή ειδικής αντίστασης στην περιοχή Εκκλησία στα 1400 Ohms-m (Β-Ν). Εικόνα 94: Κατανομή ειδικής αντίστασης στην περιοχή Εκκλησία στα 1500 Ohms-m (Β-Ν). 130

131 Εικόνα 95: Κατανομή ειδικής αντίστασης στην περιοχή Εκκλησία στα 1600 Ohms-m (Β-Ν). Εικόνα 96: Κατανομή ειδικής αντίστασης στην περιοχή Εκκλησία στα 1700 Ohms-m (Β-Ν). 131

132 Εικόνα 97: Κατανομή ειδικής αντίστασης στην περιοχή Εκκλησία στα 1800 Ohms-m (Β-Ν). Εικόνα 98: Κατανομή ειδικής αντίστασης στην περιοχή Εκκλησία στα 1900 Ohms-m (Β-Ν). 132

133 Εικόνα 99: Κατανομή ειδικής αντίστασης στην περιοχή Εκκλησία στα 2000 Ohms-m (Β-Ν). Εικόνα 100: Τρισδιάστατη απεικόνιση των πραγματικών βαθών στην περιοχή Εκκλησία (Α-Δ). 133

134 Εικόνα 101: Κατανομή ειδικής αντίστασης στην περιοχή Εκκλησία στα 1000 Ohms-m (Α-Δ). Εικόνα 102: Κατανομή ειδικής αντίστασης στην περιοχή Εκκλησία στα 1100 Ohms-m (Α-Δ). 134

135 Εικόνα 103: Κατανομή ειδικής αντίστασης στην περιοχή Εκκλησία στα 1200 Ohms-m (Α-Δ). Εικόνα 104: Κατανομή ειδικής αντίστασης στην περιοχή Εκκλησία στα 1300 Ohms-m (Α-Δ). 135

136 Εικόνα 105: Κατανομή ειδικής αντίστασης στην περιοχή Εκκλησία στα 1400 Ohms-m (Α-Δ). Εικόνα 106: Κατανομή ειδικής αντίστασης στην περιοχή Εκκλησία στα 1500 Ohms-m (Α-Δ). 136

137 Εικόνα 107: Κατανομή ειδικής αντίστασης στην περιοχή Εκκλησία στα 1600 Ohms-m (Α-Δ). Εικόνα 108: Κατανομή ειδικής αντίστασης στην περιοχή Εκκλησία στα 1800 Ohms-m (Α-Δ). 137

138 Εικόνα 109: Κατανομή ειδικής αντίστασης στην περιοχή Εκκλησία στα 1900 Ohms-m (Α-Δ). Εικόνα 110: Κατανομή ειδικής αντίστασης στην περιοχή Εκκλησία στα 2000 Ohms-m (Α-Δ). 138

139 Εικόνα 111: Άποψη της περιοχής έρευνας Εκκλησία. 139

140 ΠΕΡΙΟΧΗ ΔΡΟΜΟΣ 140

141 Λεπτομερής Γεωφυσική Διερεύνηση του Ρήγματος του Πανεπιστημίου Πατρών Εικόνα 112: Άποψη της περιοχής έρευνας Δρόμος. 141

142 ΧΑΡΤΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ ΜΕΛΕΤΗΣ 142

143 143

144 ΣΤΑΘΜΟΙ ΚΑΤΑΓΡΑΦΗΣ ΕΔΑΦΙΚΟΥ ΘΟΡΥΒΟΥ 144

145 145

146 146

147 147

148 148