6. ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΑΡΧΕΙΟΥ ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΩN ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ

Transcript

1 6. ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΑΡΧΕΙΟΥ ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΩN ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΧΑΡΤΟΓΡΑΦΗΣΗ ΓΕΩΣΕΙΣΜΙΚΩΝ ΖΩΝΩΝ 6.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η επεξεργασία ενός τόσο μεγάλου όγκου γεωτεχνικών πληροφοριών απαιτεί τη δημιουργία ενός αρχείου γεωτεχνικών πληροφοριών, το οποίο να παρέχει τη δυνατότητα πολλαπλής και ευέλικτης στατιστικής επεξεργασίας των στοιχείων. Εχοντας δε κατά νού ότι ο τελικός στόχος της επεξεργασίας των γεωτεχνικών πληροφοριών είναι η γενική γεωτεχνική χαρτογράφηση των εδαφικών σχηματισμών σε όλη την έκταση της υπό μελέτη περιοχής, η επεξεργασία των πληροφοριών γίνεται με δύο βασικούς άξονες : (α) την εκτίμηση της στρωματογραφίας των εδαφικών σχηματισμών ως το βραχώδες υπόβαθρο και (β) την εκτίμηση των αντιπροσωπευτικών μέσων τιμών των γεωτεχνικών και εδαφοδυναμικών παραμέτρων για κάθε σχηματισμό. Στο παρόν λοιπόν κεφάλαιο παρουσιάζεται καταρχήν το αρχείο γεωτεχνικών πληροφοριών που δημιουργήθηκε για το πολεοδομικό συγκρότημα Βόλου Ν.Ιωνίας. Στη συνέχεια και με βάση το αρχείο, γίνεται στατιστική επεξεργασία των πληροφοριών, ώστε να προσδιορισθούν οι βασικές εδαφικές ενότητες (σχηματισμοί) της περιοχής. Σε κάθε εδαφική ενότητα εκτιμώνται οι μέσες εδαφομηχανικές και εδαφοδυναμικές ιδιότητες και παράμετροι. Ακολουθεί το στάδιο της σύνταξης εδαφικών τομών σε δύο διαστάσεις, ώστε να γίνει κατανοητή η αλληλουχία των εδαφικών σχηματισμών στο χώρο, σε όλη τη λεκάνη που καταλαμβάνει το πολεοδομικό συγκρότημα Βόλου Ν.Ιωνίας. 6-1

2 Με βάση τις εδαφικές τομές κατέστει δυνατόν στο τέλος του κεφαλαίου να προταθεί ένας προκαταρκτικός χωρισμός της πόλης σε ζώνες, όμοιων ή ανάλογων γεωτεχνικών και γεωμετρικών (στρωματογραφία) χαρακτηριστικών, για τη μελέτη της σεισμικής απόκρισης των εδαφικών σχηματισμών. Ο χωρισμός αυτός σε ζώνες, που χάριν συντομίας θα αποκαλείται στο εξής «γεωσεισμική χαρτογράφηση», δεν θα πρέπει να εκλαμβάνεται ως ο γεωτεχνικός χάρτης της πόλης. Οπωσδήποτε έχει κοινές αναφορές και πολλές ομοιότητες, όμως έχοντας διαφορετικούς στόχους, δεν προσφέρει όλες εκείνες τις πληροφορίες που συνήθως δίδουν οι γεωτεχνικοί χάρτες (π.χ. επιτρεπόμενες τάσεις θεμελιώσεων, αναμενόμενες καθιζήσεις). Επίσης θα πρέπει να τονισθεί όλως ιδιαιτέρως ότι η χρησιμοποίηση των μέσων τιμών των εδαφικών παραμέτρων, που δίδονται στην παρούσα μελέτη, για κάθε εδαφικό σχηματισμό, ενέχει τον κίνδυνο σημαντικών αποκλίσεων από τις ακριβείς τιμές, που μόνο μία γεωτεχνική έρευνα στη συγκεκριμένη θέση μπορεί να προσφέρει. Στο θέμα αυτό συνιστάται ιδιαίτερα προσοχή, διότι δυστυχώς, η αλληλουχία των εδαφικών σχηματισμών στην περιοχή όπως και οι μηχανικές τους ιδιότητες, δεν παρουσιάζουν ούτε την επιθυμητή ομοιομορφία, ούτε και σταθερότητα τιμών. Οι διαφορές ακόμη και σε κοντινές αποστάσεις, ιδιαίτερα στις παραλιακές ζώνες, μπορεί να είναι αρκετά σημαντικές. 6.2 ΑΡΧΕΙΟ ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ Το αρχείο των γεωτεχνικών πληροφοριών δημιουργήθηκε σε μία ειδική βάση πληροφοριών, που έχει αναπτύξει το Εργαστήριο Εδαφομηχανικής & Θεμελιώσεων του Α.Π.Θ. Πρόκειται για μία πολυδύναμη βάση, η οποία είναι σαφέστατα προσανατολισμένη στην αρχειοθέτηση και διαχείριση γεωτεχνικών στοιχείων προερχόμενων από συγκεκριμένες θέσεις και περιοχές. Δεν πρόκειται απλά για ένα αρχείο αποθήκευσης στοιχείων. Η χωροθέτηση της κάθε πληροφορίας σε τρεις (3) χωρικές διαστάσεις, οριζοντίως (οριζοντιογραφία, τοπογραφία) και καθέτως (βάθος από την ελεύθερη επιφάνεια του εδάφους) είναι ένα από τα βασικά πλεονεκτήματα του προγράμματος και του αρχείου. 6-2

3 Με τον τρόπο αυτό είναι δυνατόν να ανακαλέσει κανείς με πολλούς τρόπους τις πληροφορίες που χρειάζεται. Μπορεί για παράδειγμα να ζητήσει τη γεωτεχνική τομή και τις σχετικές πληροφορίες από μία και μόνο γεώτρηση, ή να ζητήσει όλες τις τιμές μιας παραμέτρου, π.χ. Ν 30 -SPT σε μία οριζόμενη κατά x,y περιοχή, σ ένα συγκεκριμένο εδαφικό σχηματισμό (π.χ. αμμοϊλύς) ή σ ένα οριζόμενο (κατά z) βάθος (π.χ. από 3,0 έως 7,0 μέτρα). Τα στοιχεία που είναι αποθηκευμένα δίδονται στον πίνακα Πρόκειται για 50 διαφορετικές πληροφορίες σε οιοδήποτε βάθος και εάν είναι καταγεγραμμένα. Περιλαμβάνονται λοιπόν πληροφορίες γεωμετρικές, χρωματισμού, κοκκομετρίας και οργανικών, ορίων Atterberg και φυσικής υγρασίας, βαθμού κορεσμού, πορώδους πυκνότητας, SPT, παραμέτρων συμπιεστότητας, μηχανικών και δυναμικών ιδιοτήτων (c u, c, φ, Es, Vp, Vs). Στον πίνακα παρουσιάζεται ένα τυπικό απόσπασμα του αρχείου με όλες τις διαθέσιμες πληροφορίες για τα αντίστοιχα δείγματα της αντίστοιχης γεώτρησης. Στη σημερινή του μορφή το αρχείο έχει πληροφορίες από 181 γεωτρήσεις. Η πυκνότητα των πληροφοριών δεν είναι πάντοτε πλήρως ικανοποιητική, αυτό όμως δεν εμποδίζει την πολύ ουσιαστική χρηστικότητα του αρχείου. Στο παράρτημα Α παρουσιάζεται αναλυτικά ολόκληρο το αρχείο στην παρούσα του μορφή. Είναι σαφές ότι με την εγκατάσταση του αρχείου σε μία αρμόδια Υπηρεσία της Νομαρχίας Μαγνησίας, το αρχείο θα μπορεί να εμπλουτίζεται συνεχώς. Στο σχήμα παρουσιάζεται ένα τυπικό παράδειγμα γραφικής ανάκλησης στοιχείων από το αρχείο γεωτεχνικών πληροφοριών. 6-3

4 Πίνακας Πληροφορίες που συνθέτουν το αρχείο γεωτεχνικών δεδομένων Κωδικός Αρχή Τέλος Πραγμ. Αρχή Πραγμ. Τέλος Χρώμα 1 Χρώμα 2 Κοκκομ-1 Κοκκομ-2 Κοκκομ Ant Type Test Type Description D10 D30 D50 D60 P200 P4 Οργανικά Uniform WP W WL Xplastic Sr e 0 Gs Gd Gm USCS AASHO SPT SPTD Cc Cr PC K Kexp Ec Qu EPSU Eu C F Es C1 F1 Vp Vs (1) Κωδικός : Αριθμός γεώτρησης, πενετρομέτρησης κλπ. (2), (3), (4), (5) : Γεωμετρικά στοιχεία βάθους δείγματος (σχετικό και απόλυτο υψόμετρο) (6), (7) : Βασικός και δευτερεύων χρωματισμός δείγματος (9), (10), (11), (12), (13), (14) : (15), (16), (17), (18), (19), (20) : Διάφορα στοιχεία κοκκομετρικής διαβάθμισης (21) Συντελεστής ομοιομορφίας WP(22), WL(24), IP(25) : Ορια πλαστικότητας, υδαρότητας και δείκτης πλαστικότητας W(23) : Φυσική υγρασία Sτ(26) : Βαθμός κορεσμού e o (27) : Δείκτης κενών Gs(28), Gd(29), Gm(30) : Ειδικά βάρη (31), (32) : Κατάταξη κατά USCS και AASHO SPTD : Ν30-SPT Cc(35), Cr(36), Pc(37) : Χαρακτηριστικά συμπιεστότητας K(38), Kexp(39) : Διαπερατότητα 40(Ec) : Μέτρο συμπιεστότητας οιδημέτρου Qu(41), EPSU(42) : Αντοχή σε ανεμπόδιστη θλίψη και αντίστοιχη παραμόρφωση C(44), F(45) : Συνοχή και γωνία τριβής Es(46) : Μέτρο ελαστικότητας Young C1(47), F1(48) : Συνοχή και γωνία τριβής σε δοκιμές CD Vp(49), Vs(50) : Ταχύτητα διατμητικών, Ρ, και εγκαρσίων, S, κυμάτων 6-4

5 Πίνακας Τυπικό απόσπασμα του αρχείου Γεωτεχνικών Πληροφοριών Κωδικός Αρχή Τέλος Πραγ.ΑρΠραγ.ΤέλP200 P4 WP W WL e0 Gs Gd Gm USCS SPT SPTD Cc Qu C F Es Γ GC Γ SP-SM Γ GP-GM 16 Γ SM Γ SM Γ SM Γ SC 15 Γ GC Γ CL 11 Γ CH Γ CL Γ CL 21 Γ SM 56 Γ SP-SM 48 Γ SM 43 Γ SP-SM 54 Γ SM Γ GM 15 Γ ML Γ CL Γ Γ GP-GM 139 Γ SC 46 Γ SM 31 Γ GC Γ SM 77 Γ SC Γ CL Γ SC 28 Γ CL Γ CL Γ CL Γ SC Γ SC

6 Σχήμα Τυπικό παράδειγμα γραφικής ανάκλησης στοιχείων από το αρχείο γεωτεχνικών πληροφοριών 6-6

7 6.3 ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΣΥΝΘΕΣΗ ΤΩΝ ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ Με βάση το αρχείο και τις πολλαπλές του δυνατότητες κατέστη δυνατόν να γίνει η επεξεργασία ενός πολύ μεγάλου όγκου πληροφοριών με σχετική ευχέρεια. Ενα χαρακτηριστικό παράδειγμα των πολλαπλών δυνατοτήτων παρουσιάζεται στο σχήμα (όρια Atterberg). Ανακαλώντας από το αρχείο τα όρια Atterberg (WL, WP, IP) και το χαρακτηρισμό των εδαφών κατά USCS (στήλη 31) έχουμε μία άμεση εποπτική εικόνα της κατάταξης και κατηγοριοποίησης των εδαφών της περιοχής. Με δεδομένο ότι τα πλέον χονδρόκοκκα εδάφη δεν έχουν πλαστικότητα (GC, GP, GW, SW, SP, SW, SG), το σχήμα αναφέρεται στα λεπτόκοκκα εδάφη (αμμοϊλείς, άργιλοι κλπ). Από τη μελέτη του σχήματος βλέπουμε το μεγάλο ποσοστό εδαφών που ανήκουν στην κατηγορία της αργίλου χαμηλής πλαστικότητας (CL, IP<10) και των αμμοϊλυωδών εδαφών. Τα εδάφη αυτά συναντώνται στην παραλιακή ζώνη και μεταξύ των άλλων παρουσιάζουν αυξημένο δυναμικό ρευστοποίησης. Στα σχήματα και γίνεται μία στατιστική επεξεργασία δύο βασικών παραμέτρων της κοκκομετρικής διαβάθμισης (ποσοστά διερχομένων από τα κόσκινα Νο.4 και Νο.200), για όλους τους εδαφικούς σχηματισμούς που συναντώνται στην περιοχή. Με βάση τα διαγράμματα των σχημάτων αυτών διαπιστώνεται για παράδειγμα ότι οι λεπτόκοκκοι άμμοι αμμοϊλείς έχουν μία μέση τιμή διερχόμενου ποσοστού από το Νο.4 σχεδόν 95% και από το Νο.200 μόλις 20%. Και πάλι αυτό είναι ένα από τα χαρακτηριστικά στοιχεία των εν δυνάμει ρευστοποιήσιμων εδαφών. Ανάλογες διαπιστώσεις μπορούν να γίνουν και για τους υπόλοιπους σχηματισμούς. Τα επόμενα δύο σχήματα και δίνουν τα αποτελέσματα ανάλογης στατιστικής επεξεργασίας για το δείκτη πλαστικότητας ΙΡ και για τη φυσική υγρασία W(%). Για το δείκτη πλαστικότητας θα ανέμενε κανείς ότι τα χονδρόκοκκα εδάφη GW, GM, GC, SW, SC, SG, SM, SC κλπ, δεν θα είχαν καθόλου τιμές ΙΡ. Εντούτοις όχι μόνο παρουσιάζονται τιμές, αλλά και είναι σχετικά υψηλές (μέση τιμή ΙΡ=7). Αυτό σημαίνει ότι ακόμη και τα αμμοχαλικώδη εδάφη περιέχουν ένα ικανό ποσοστό λεπτόκοκκων (αργιλικό 6-7

8 κλάσμα), το οποίο προσφέρει μία μικρή συνοχή και πλαστικότητα. Από την άλλη πλευρά όμως διαπιστώνεται ότι η πρώτη (GW, GP) και πέμπτη κατηγορία (SM, ML) των «καθαρών» ομοιόμορφων αμμοχάλικων και αμμοϊλύων δεν παρουσιάζουν πλαστικότητα. Είναι επίσης πολύ χαρακτηριστικό ότι στις μαλακές αργίλους (CH) η πλαστικότητα δεν ξεπερνά το ΙΡ=40, γεγονός που σημαίνει ότι τα εδάφη αυτά δεν κατατάσσονται στην κατηγορία Δ του ΕΑΚ Ανήκουν κυρίως στην κατηγορία Γ, όταν πρόκειται για μαλακές αργίλους και στις κατηγορίες Α και Β, όταν είναι στιφρές, σκληρές άργιλοι μικρής πλαστικότητας. Από το διάγραμμα του σχήματος παρατηρούμε ότι το ποσοστό της φυσικής υγρασίας κυμαίνεται από 10% έως 40%, με μέση τιμή που στα μεν αργιλικά εδάφη είναι 20% - 30%, στα δε ψαθυρά, αμμώδη και αμμοχαλικώδη εδάφη περίπου 15% κατά μέσο όρο. Γενικά οι τιμές είναι χαμηλές. Τέλος στο σχήμα παρουσιάζεται η στατιστική επεξεργασία των τιμών Ν-SPT της πρότυπης δοκιμής διείσδυσης. Διαπιστώνεται το μεγάλο εύρος διακύμανσης των τιμών, τόσο στα ψαθυρά όσο και στα συνεκτικά εδάφη. Βλέποντας όμως τη σχετικά χαμηλή τιμή της τυπικής απόκλισης (10% στα αργιλικά και 20-25% στα ψαθυρά), συμπεραίνουμε ότι η εικόνα που δίνει η μέση τιμή είναι αρκετά αντιπροσωπευτική. Οι αμμοχαλικώδεις σχηματισμοί έχουν μία μέση τιμή Ν 30 = 45. Οι μαλακοί αργιλικοί σχηματισμοί αντιθέτως έχουν τιμές που δεν ξεπερνούν την τιμή Ν 30 = 10. Πρόκειται δηλαδή για συμπιεστά εδάφη μικρής διατμητικής αντοχής και κατά συνέπεια χαμηλής φέρουσας ικανότητας. Ενδιαφέρον παρουσιάζει και η ιδιαιτέρως χαμηλή τιμή Ν 30 -SPT (<10) που συναντάται στους αμμοϊλυώδεις σχηματισμούς (SM, ML). Η μικρή αυτή τιμή σε συνδυασμό και με τις προηγούμενες επισημάνσεις για την κοκκομετρική διαβάθμιση και τη χαμηλή πλαστικότητα, οδηγούν στο συμπέρασμα ότι ο σχηματισμός αυτός έχει υψηλό δυναμικό ρευστοποίησης. Το 6-8

9 θέμα θα αντιμετωπισθεί διεξοδικά στο Kεφάλαιο 8. Στον πίνακα παρουσιάζεται η σύνθεση της στατιστικής επεξεργασίας των φυσικών και μηχανικών ιδιοτήτων των οκτώ (8) κατηγοριών εδαφών : (α) Καθαρά πυκνά αμμοχάλικα φτωχής έως καλής κοκκομετρικής διαβάθμισης (GW, GP) (β) Αμμοχαλικώδεις σχηματισμοί με μικρό αργιλικό κλάσμα (GW-GM, GW-GC, GP-GM, GP-GC) (γ) Αμμοχαλικώδεις έως αργιλοαμμοχαλικώδεις σχηματισμοί (GM, GC, GM-GC) (δ) Αμμώδεις σχηματισμοί με κυμαινόμενο ποσοστό ιλύος και αργίλου (SW, SP, SW-SM, SW-SC) (ε) Λεπτόκοκκοι άμμοι και αμμοϊλείς κατά θέσεις με ποσοστό αργίλου (SM, SM-SC) (στ) Αργιλοι μετρίως σκληροί στιφροί (CL) (ζ) Μαλακές άργιλοι αργιλοϊλείς (CL-ML) (η) Πολύ μαλακές άργιλοι αργιλοϊλείς (CH, MH). Για όλους τους σχηματισμούς αυτούς, χωρίς να αποφευχθούν κάποιες απαραίτητες και αναπόφευκτες συνενώσεις έχουν προταθεί, στο κεφάλαιο 4 (4.4.2.), αντιπροσωπευτικές καμπύλες G/Go-γ-DT(%), για την περιγραφή των δυναμικών ιδιοτήτων ενόψει της μελέτης της σεισμικής απόκρισης. Ακολουθεί η επεξεργασία αξιολόγηση των σεισμικών επιτόπου μετρήσεων (cross-hole, down-hole, σεισμοκώνου) και η κατάταξη των εδαφικών σχηματισμών, με βάση την ταχύτητα των εγκαρσίων κυμάτων, Vs. Κατάταξη εδαφών με βάση την ταχύτητα Vs (m/s) Η αξιολόγηση των αποτελεσμάτων της γεωφυσικής έρευνας περιέλαβε : (α) καταρχήν τον έλεγχο της ορθότητας των τιμών των ταχυτήτων Vp και Vs, όπως προέκυψαν από τις δύο τεχνικές cross-hole (Ε.Ε.Θ./ΑΠΘ και Κ.Ε.Δ.Ε.), τη μέθοδο του σεισμοκώνου, τη μέθοδο down-hole, σε συνάρτηση με τη σχέση μεταξύ τους, όπως και με τη λιθολογική περιγραφή της στρωματογραφίας από τις γεωτρήσεις και 6-9

10 Πίνακας Στατιστική επεξεργασία των εδαφικών ιδιοτήτων των 8 κατηγοριών εδαφών Είδος Εδάφους Στατιστικέ τιμές Κόσκινο Νο200 (%) Κόσκινο Νο4 (%) WP (%) W (%) WL (%) IP (%) μέση τιμή αριθμός δειγμάτων GW, GP μέγιστη τιμή ελάχιστη τιμή τυπικό σφάλμα μέση τιμή GW-GM, αριθμός δειγμάτων W-GC, GP-GM μέγιστη τιμή GP-GC ελάχιστη τιμή τυπικό σφάλμα μέση τιμή αριθμός δειγμάτων GM, GC, GM-G μέγιστη τιμή ελάχιστη τιμή τυπικό σφάλμα μέση τιμή SW, SP, αριθμός δειγμάτων W-SM, SW-SC μέγιστη τιμή SP-SM, SP-SC ελάχιστη τιμή τυπικό σφάλμα μέση τιμή αριθμός δειγμάτων SM, SC, SM-SC μέγιστη τιμή ελάχιστη τιμή τυπικό σφάλμα CL μέση τιμή αριθμός δειγμάτων μέγιστη τιμή ελάχιστη τιμή τυπικό σφάλμα μέση τιμή αριθμός δειγμάτων CL-ML, ML μέγιστη τιμή ελάχιστη τιμή τυπικό σφάλμα μέση τιμή αριθμός δειγμάτων CH, MH μέγιστη τιμή ελάχιστη τιμή τυπικό σφάλμα SR (%) e0 GS (t/m3) GD (t/m3) GM (t/m3) N30 CC QU (kgr/cm2) EPSU (%) C shear (CD) F shear (CD) 6-10

11 (β) την επίτευξη του σκοπού για τον οποίο πραγματοποιήθηκαν οι ηλεκτρικές μετρήσεις που είναι η εκτίμηση του βάθους του βραχώδους υποβάθρου. Σε ότι αφορά την αξιοπιστία των σεισμικών μετρήσεων, η αξιολόγηση έδειξε ότι τα ζεύγη τιμών των ταχυτήτων Vp και Vs στο σύνολο των γεωτρήσεων παρουσιάζουν ικανοποιητική σύζευξη και περιγράφουν ικανοποιητικά τους εδαφικούς σχηματισμούς και σε συμφωνία με τη λιθολογική περιγραφή τους. Η σύγκριση των ταχυτήτων Vs (όπου αυτή είναι δυνατή) έδειξε ότι πλην ελαχίστων εξαιρέσεων είναι πολύ ικανοποιητική, παρά τη διαφορετικότητα των μεθόδων λήψης και ανάλυσης των δεδομένων. Στο σχήμα παρουσιάζονται σε σύγκριση τα αποτελέσματα των μεθόδων cross-hole και σεισμοκώνου για δύο (2) κατηγορίες εδαφών, άμμων και αργίλων. Στις περιπτώσεις όπου υπήρξαν διαφορετικές τιμές, ελήφθησαν υπόψη οι τιμές του Ε.Ε.Θ./ΑΠΘ. Η χρήση των μεθόδων σεισμικής διασκόπησης έδωσε τη δυνατότητα της επαρκούς και ταυτόχρονης γνώσης του πάχους και της ταχύτητας διάδοσης των διατμητικών κυμάτων των λιθολογικών σχηματισμών που απαντώνται στις διάφορες περιοχές. Με βάση τη λιθολογική περιγραφή των γεωτρήσεων αποδελτιώθηκαν 26 διαφορετικοί τύποι εδαφών, οι οποίοι διαφοροποιούνται ανάλογα με τη σύσταση και την ποσοστιαία σύνθεση εδαφών όπως άμμος, άργιλος, ιλύς, χαλίκια, κροκάλες, οργανικά κ.α. Οι 26 αυτοί τύποι εδαφών ομαδοποιήθηκαν σε επτά (7) βασικές κατηγορίες, στις οποίες προεξάρχει ορισμένος τύπος εδάφους. Για την κατάταξη ελήφθη υπόψη το πλήθος των ταχυτήτων Vs, που μετρήθηκαν από τις σεισμικές διασκοπήσεις. Ο αριθμός και η ποικιλία των εδαφών που προσδιορίσθηκαν γεωφυσικά στα όρια του πολεοδομικού συγκροτήματος, έδωσε τη δυνατότητα καθορισμού μέσης τιμής της ταχύτητας Vs με μικρή τυπική απόκλιση και κυρίως με διακριτά όρια που χαρακτηρίζουν γεωφυσικά κάθε κατηγορία (πίνακας ). Είναι προφανές ότι δεν είναι δυνατόν να υπάρξει πλήρης αντιστοιχία μεταξύ της κατάταξης κατά USCS και της κατάταξης με βάση την ταχύτητα των εγκαρσίων κυμάτων, λόγω κυρίως της τελείως διαφορετικής φύσης, φιλοσοφίας και τεχνικής που χρησιμοποιείται σε κάθε περίπτωση. 6-11

12 Αναγκαστικά λοιπόν γίνονται ορισμένες συνενώσεις κατηγοριών και η κατάληξη της σχετικής επεξεργασίας είναι ο πίνακας , που ακολουθεί : Οι τιμές αυτές θα χρησιμοποιηθούν μαζί με διάφορες άλλες εκτιμήσεις μέσω του αριθμού κτύπων της δοκιμής SPT για την εκτίμηση των εδαφοδυναμικών εδαφικών τομών μελέτης της σεισμικής απόκρισης των εδαφικών σχηματισμών. Πίνακας Κατάταξη εδαφών με βάση τις μέσες τιμές της ταχύτητας εγκαρσίων κυμάτων, Vs (m/s) Εδαφικός σχηματισμός Vs (m/s) Κροκαλοπαγή, λατυποπαγή και κροκάλες 750 Αμμοχάλικα με ή χωρίς αργιλικό κλάσμα 490 (κατηγορίες Α, Β, Γ) Στιφρή αμμώδης άργιλος με ή χωρίς χαλίκια 470 (κατηγορίες Ζ, Γ) Αμμώδεις σχηματισμοί με κυμαινόμενο 350 ποσοστό ιλύος, αργίλου και χαλίκων (κατηγορία δ) Μαλακή άργιλος, κατά θέσεις με ιλύ και 240 λεπτή άμμο (κατηγορίες Η, Θ) Αμμώδης ιλείς αμμοϊλείς με ή χωρίς 165 οργανικά και μικρή περιεκτικότητα σε άργιλο (κατηγορίες Ε, Θ) Τεχνητές επιφανειακές επιχωματώσεις

13 GW-GM, GW-GC, GP-GM, GP-GC GM, GC, GM-GC SW, SP, SW-SM, SW-SC, SP-SM, SP-SC SM, SC, SM-SC CL CL-ML, ML CH, MH áì çëþò ðëáóôéêüôçôáò L ÌÝóçò ðëáóôéêüôçôáò M ÕøçëÞò ðëáóôéêüôçôáò H CH 'A' Line PI=0.73 (LL-20) Äåßêôçò ðëáóôéêüôçôáò (IP) 'B' Line IP=0.9(LL-8) CI MH 10 CL SF MI 5 SC ML Ï ñéï õäáñüôçôáò (W L ) Σχήμα Κατάταξη εδαφών του Π.Σ Βόλου Ν. Ιωνίας σύμφωνα με τα όρια 6-13

14 GW, GP GW-GM, GW-GC GP-GM, GP-GC GM, GC, GM-GC ÌÝóç ôéì Þ ÌÝãéóôç ôéì Þ ÅëÜ éóôç ôéì Þ ÔõðéêÞ áðüêëéóç SW, SP, SW-SM SW-SC, SP-SM, SP-SC SM, SC, SM-SC SM-ML CL CL-ML, ML CH, MH Êüóêéí ï Í ï 4 Σχήμα Ποσοστό διερχόμενου από το κόσκινο Νο4 των διαφόρων εδαφικών κατηγοριών 6-14

15 GW, GP GW-GM, GW-GC GP-GM, GP-GC GM, GC, GM-GC ÌÝóç ôéì Þ ÌÝãéóôç ôéì Þ ÅëÜ éóôç ôéì Þ ÔõðéêÞ áðüêëéóç SW, SP, SW-SM SW-SC, SP-SM, SP-SC SM, SC, SM-SC SM-ML CL CL-ML, ML CH, MH Êüóêéí ï Í ï 200 Σχήμα Ποσοστό διερχόμενου από το κόσκινο Νο200 των διαφόρων εδαφικών κατηγοριών 6-15

16 GW, GP GW-GM, GW-GC GP-GM, GP-GC GM, GC, GM-GC ÌÝóç ôéì Þ ÌÝãéóôç ôéì Þ ÅëÜ éóôç ôéì Þ ÔõðéêÞ áðüêëéóç SW, SP, SW-SM SW-SC, SP-SM, SP-SC SM, SC, SM-SC SM-ML CL CL-ML, ML CH, MH IP Σχήμα Στατιστική επεξεργασία του δείκτη πλαστικότητας ΙΡ στις διάφορες κατηγορίες εδαφών 6-16

17 GW, GP GW-GM, GW-GC GP-GM, GP-GC GM, GC, GM-GC ÌÝóç ôéì Þ ÌÝãéóôç ôéì Þ ÅëÜ éóôç ôéì Þ ÔõðéêÞ áðüêëéóç SW, SP, SW-SM SW-SC, SP-SM, SP-SC SM, SC, SM-SC SM-ML CL CL-ML, ML CH, MH W (%) Σχήμα Στατιστική επεξεργασία της φυσικής υγρασίας W% στις διάφορες κατηγορίες εδαφών 6-17

18 GW, GP GW-GM, GW-GC GP-GM, GP-GC GM, GC, GM-GC ÌÝóç ôéì Þ ÌÝãéóôç ôéì Þ ÅëÜ éóôç ôéì Þ ÔõðéêÞ áðüêëéóç SW, SP, SW-SM SW-SC, SP-SM, SP-SC SM, SC, SM-SC SM-ML CL CL-ML, ML CH, MH N 30 Σχήμα Στατιστική επεξεργασία του αριθμού κτύπων Ν 30 της πρότυπης δοκιμής διείσδυσης στις διάφορες κατηγορίες εδαφώ 6-18

19 400 Sand Clay Vs (m/s) (cross-hole) Vs (m/s) (Seismocone) Σχήμα Σύγκριση των τιμών της ταχύτητας διάδοσης των διατμητικών κυμάτων μεταξύ του σεισμοκώνου και δοκιμής Crosshole 6-19

20 6.4 ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΕΣ ΜΗΚΟΤΟΜΕΣ Με βάση τη χωροθέτηση των βασικών εδαφικών σχηματισμών στα όρια του πολεοδομικού συγκροτήματος και άλλα χωροταξικά κριτήρια (πυκνότητα πολεοδομικού ιστού, σπουδαιότητα περιοχών, ανάπτυξη και επέκταση πολεοδομικού συγκροτήματος κλπ) σχεδιάσθηκαν πέντε (5) διδιάστατες τομές (ΑΑ, ΒΒ, CC, DD, ΕΕ ) συνολικού μήκους 15 χιλιομέτρων και χαρτογραφήθηκε η στρωματογραφία καταμήκος τους. Στο χάρτη του σχήματος παρουσιάζεται η όδευση των γεωφυσικών και γεωτεχνικών μηκοτομών. Στα σχήματα 6.4.2, 6.4.3, 6.4.4, 6.4.5, παρουσιάζεται η στρωματογραφία με τους διάφορους εδαφικούς σχηματισμούς και τις θέσεις των χαρακτηριστικών νέων γεωτρήσεων, που πραγματοποιήθηκαν στα πλαίσια του παρόντος ερευνητικού έργου. Το σύνολο των μηκοτομών δείχνει την ποικιλομορφία των εδαφικών σχηματισμών, καθώς και την έντονη διαφοροποίηση της γεωμετρίας τους (πάχη, κλίσεις, εμφανίσεις και εξαφανίσεις κ.α.). Για τη χάραξη των μηκοτομών αυτών χρησιμοποιήθηκε το σύνολο των γεωτεχνικών πληροφοριών και έγινε εκτεταμένη χρήση του αρχείου και του λογισμικού που το συνοδεύει. Σε κάθε περίπτωση η αξιοπιστία των εκτιμηθέντων μηκοτομών μπορεί να ελεγχθεί με βάση τυχόν νέες γεωτρήσεις. Σε γενικές γραμμές θεωρείται ότι έχουν έναν ικανοποιητικό βαθμό αξιοπιστίας όταν πρόκειται να χρησιμοποιηθούν για τη μελέτη της σεισμικής απόκρισης των εδαφικών σχηματισμών. Η χρησιμοποίηση τους για άλλους σκοπούς, όπως για παράδειγμα η μελέτη βαθειών ή επιφανειακών θεμελιώσεων, θα πρέπει να γίνεται με μεγάλη προσοχή και μόνο σε επίπεδο προκαταρκτικής μελέτης. Η επιβεβαίωση τους στη φάση της οριστικής μελέτης με την εκτέλεση έστω και μίας δειγματοληπτικής γεώτρησης, είναι επιβεβλημένη. 6-20

21 ÍÝåò ãåùôñþóåéò ÐáëáéÝò ãåùôñþóåéò ÍÝåò ðåíåôñï ì åôñþóåéò ÐáëáéÝò ðåíåôñï ì åôñþóåéò Äï êéì Þ Cross-hole Äï êéì Þ Down-hole ÄïêéìÞ Óåéóìïêþíïõ D E' B A E C' A' CB' D' Σχήμα Τοπογραφικός χάρτης του Π.Σ. Βόλου Ν.Ιωνίας με όλες τις θέσεις γεωτεχνικών πληροφοριών και τις χαρακτηριστικές γεωτεχνικές μηκοτομές 6-21

22 Rock Åí áëëáãýò GC-GP, Êñï êáëï ð. GP-GM CL SG, SC CL, SC ML DB Ã9 Ã3-20 Õøï ò (m) Áðüóôáóç (m) Σχήμα Γεωλογική - Γεωτεχνική τομή Α-Α 6-22

23 40 Rock Åí áëëáãýò GC-GP, Êñïêáëïð. CL GC-SM SG SC-GC SP-GP CL-ML SM-ML SM-SC SC, SM SM-ML ML DB Ã Ã4 Ã2 Ã1-20 Õøï ò (m) Áðüóôáóç (m) Σχήμα Γεωλογική - Γεωτεχνική τομή Β-Β 6-23

24 60 Rock Åí áëëáãýò GC-GP, Êñï êáëï ð. CL SC-SM GM CL-ML SC SM-SC SM-GM DB Ã1 Ã5-20 Õøï ò (m) Áðüóôáóç (m) Σχήμα Γεωλογική - Γεωτεχνική τομή C-C 6-24

25 60 Rock Åí áëëáãýò GC-GP, Êñïêáëïð. CL GC-SM SG-SC GP-GM CL-ML CL-SM SM SM-ML DB 40 Ã8 Ã Ã7 Ã1 Ã7 Ã1-20 Õøï ò (m) Áðüóôáóç (m) Σχήμα Γεωλογική - Γεωτεχνική τομή D-D 6-25

26 60 Rock Åí áëëáãýò GC-GP, Êñïêáëïð. CL, GM SG, SM GP-SM CL-ML CL-SM SM-ML DB Ã10 0 Ã2-20 Õøï ò (m) Áðüóôáóç (m) Σχήμα Γεωλογική - Γεωτεχνική τομή E-E 6-26

27 6.5 ΧΑΡΤΟΓΡΑΦΗΣΗ ΒΡΑΧΩΔΟΥΣ ΥΠΟΒΑΘΡΟΥ ΚΑΙ ΣΤΑΘΜΗΣ ΥΠΟΓΕΙΟΥ ΟΡΙΖΟΝΤΑ Η γνώση του βραχώδους υπόβαθρου στη μελέτη της σεισμικής απόκρισης των εδαφικών σχηματισμών είναι κεφαλαιώδους σημασίας. Ο σεισμικός κραδασμός του βραχώδους υπόβαθρου θα ματαδοθεί στους επιφανειακούς σχηματισμούς και ανάλογα με το πάχος τους και τις δυναμικές τους ιδιότητες θα διαφοροποιηθεί αναλόγως από θέση σε θέση και από περιοχή σε περιοχή (ή από ζώνη σε ζώνη, όπως συνηθίζεται να λέγεται στα πλαίσια μιας μικροζωνικής μελέτης). Για τη χαρτογράφηση του βραχώδους υποβάθρου χρησιμοποιήθηκε το σύνολο των διαθέσιμων γεωτεχνικών πληροφοριών, σε συνδυασμό με τα πορίσματα της γεωλογικής αναγνώρισης, των ηλεκτρικών διασκοπήσεων, καθώς και τα στοιχεία των διαθέσιμων γεωτρήσεων. Δυστυχώς διαπιστώθηκε ότι το πάχος των αλλουβιακών αποθέσεων είναι πολύ μεγάλο. Ειδικά στο κέντρο της λεκάνης (περιοχή λιμένος) θα πρέπει να είναι μεγαλύτερο από 140 μέτρα, καθώς η πολύ βαθειά γεώτρηση (Γ02) δεν κατέστη δυνατόν να διατρήσει το βραχώδες υπόβαθρο. Οπως ήδη αναφέρθηκε στο κεφάλαιο 4, μόνο σε μία θέση (Γ03) διατρήθηκε το ασβεστολιθικό υπόβαθρο (περίπου 60 μέτρα βάθος), ενώ σε δύο άλλες θέσεις (Γ01, Γ10) οι γεωτρήσεις σε βάθη από 50 έως 70 μέτρα συνάντησαν κατά πάσα πιθανότητα τον αποσαθρωμένο μανδύα του βραχώδους υποβάθρου. Στην πράξη όμως δεν είναι απαραίτητη η πλήρης γνώση του πραγματικού βραχώδους υπόβαθρου. Στις αναλύσεις της σεισμικής απόκρισης απαιτείται η γνώση του λεγόμενου «σεισμικού υπόβαθρου» ή αλλιώς «οιονεί βράχου», που προσδιορίζεται από μία ταχύτητα εγκαρσίων κυμάτων Vs > 750 m/s. Πρόκειται για μία διεθνώς αποδεκτή πρακτική που χρησιμοποιήθηκε κατ ανάγκη και στην παρούσα μελέτη. Μελέτες τόσο διεθνώς όσο και στο Εργαστήριο Εδαφομηχανικής & Θεμελιώσεων του Α.Π.Θ. έχουν αποδείξει ότι πράγματι η προσομοίωση και βαθύτερων σχηματισμών με Vs > 750m/s δεν επιφέρει ουσιώδεις μεταβολές στον υπολογιζόμενο 6-27

28 σεισμικό κραδασμό στην επιφάνεια του εδάφους. Με βάση λοιπόν τις γενικές αυτές παρατηρήσεις, τις γεωτεχνικές μηκοτομές και γενικά το σύνολο των διαθέσιμων γεωλογικών, υδρογεωλογικών και γεωτεχνικών πληροφοριών, κατασκευάσθηκαν οι χάρτες των σχημάτων και 6.5.2, που δίνουν αντιστοίχως τις ισοβαθείς του «σεισμικού υποβάθρου» και το πάχος των επιφανειακών εδαφικών σχηματισμών, σε όλη την έκταση της υπό μελέτη περιοχής. Παράλληλα οι χάρτες των σχημάτων και δίνουν τις ισοβαθείς της στάθμης του υπόγειου ορίζοντα, οι οποίες υπολογίσθηκαν με αρκετά μεγάλη ακρίβεια, λόγω της πληθώρας των διαθέσιμων στοιχείων. Φυσικά οι στάθμες αυτές δεν είναι δυνατόν να είναι διαχρονικά σταθερές, καθώς υπόκεινται σε έντονες διακυμάνσεις λόγω κυρίως της αλλαγής των κλιματολογικών συνθηκών. Θα πρέπει να θεωρούνται ως μέσες στάθμες αναφοράς. Τέλος στα σχήματα και παρουσιάζονται οι τρισδιάστατες απεικονίσεις του τοπογραφικού ανάγλυφου, της στάθμης του υπόγειου ορίζοντα (απόλυτα υψόμετρα) και της στάθμης του «σεισμικού» βραχώδους υποβάθρου, το οποίο βέβαια σε ορισμένες θέσεις (δυτικά) συμπίπτει και με το πραγματικό ασβεστολιθικό υπόβαθρο. 6-28

29 Σχήμα Ισοβαθείς καμπύλες (απόλυτο υψόμετρο) της άνω επιβάνειας του βραχώδους υπόβαθρου ("οιονεί", Vs 750m/s ή το πραγματικό βραχώδες υπόβαθρο) 6-29

30 Σχήμα Ισοπαχείς καμπύλες αλλουβιακών αποθέσεων έως το "οιονεί" ή το πραγματικό βραχώδες υπόβαθρο (σεισμικό υπόβαθρο) 6-30

31 Σχήμα Ισοβαθείς καμπύλες της επιφάνειας του υπόγειου ορίζοντα (απόλυτο υψόμετρο). 6-31

32 Σχήμα Ισοβαθείς καμπύλες της επιφάνειας του υπόγειου ορίζοντα. 6-32

33 Σχήμα Απεικόνιση της ελεύθερης επιφάνειας του εδάφους σε συνδυασμό με την επιφάνεια του υπόγειου ορίζοντα (απόλυτα υψόμετρα) 6-33

34 Σχήμα Απεικόνιση της ελεύθερης επιφάνειας του εδάφους σε συνδυασμό με την οροφή του σεισμικού βραχώδους υποστρώματος (απόλυτα υψόμετρα) 6-34

35 6.6 ΓΕΩΣΕΙΣΜΙΚΗ ΧΑΡΤΟΓΡΑΦΗΣΗ ΧΩΡΙΣΜΟΣ ΣΕ ΖΩΝΕΣ Με βάση το σύνολο των γεωτεχνικών πληροφοριών και την επεξεργασία τους, στα πλαίσια του παρόντος κεφαλαίου, προτείνεται στο σχήμα 6.6. χωρισμός της περιοχής μελέτης σε ζώνες και υποζώνες με ανάλογα γεωτεχνικά, γεωφυσικά και εδαφοδυναμικά χαρακτηριστικά. Ο χωρισμός αποβλέπει στη μελέτη της σεισμικής απόκρισης. Σύμφωνα λοιπόν με τα διαθέσιμα στοιχεία, φαίνεται λογικό να χωρισθεί η περιοχή σε τέσσερις (4) ζώνες (Α, Β, Γ, Δ) και η καθεμία από αυτές σε περισσότερες, μικρότερης έκτασης, ζώνες, οι οποίες παρουσιάζουν κάποιες μικρές διαφοροποιήσεις, σε σχέση με τα γενικά χαρακτηριστικά της κεντρικής ζώνης. Για παράδειγμα, η ζώνη Α3 διαφοροποιείται από την Α5, λόγω του ότι το «σεισμικό υπόβαθρο» βρίσκεται σε μεγαλύτερο βάθος και ταυτόχρονα κοντά στην επιφάνεια συναντώνται ορισμένοι αμμοχαλικώδεις ορίζοντες (προφανώς παλαιά κοίτη χειμάρρων) που δεν συναντώνται στην περιοχή Α5. Σε γενικές όμως γραμμές, η σεισμική απόκριση της υποζώνης Α3 δεν αναμένεται να έχει σημαντικές διαφορές από την απόκριση της υποζώνης Α5. Ανάλογα κριτήρια ίσχυσαν και για το χωρισμό των υπολοίπων ζωνών σε υποζώνες. Συνολικά το πολεοδομικό συγκρότημα Βόλου Ν.Ιωνίας χωρίσθηκε σε δεκαέξι (16) μικρότερες ζώνες, που ανήκουν σε τέσσερις (4) γενικές ζώνες. Την παραλιακή (Α), δύο μεταβατικές ενδιάμεσες ζώνες (Β και Γ) και περιμετρικώς και βορείως προς το όρος Πήλιο τη ζώνη Δ, η οποία προοδευτικά φθάνει ως την επιφανειακή εμφάνιση του βραχώδους υπόβαθρου. 6-35

36 ÆÙÍÇ Á ÆÙÍÇ Â ÆÙÍÇ C ÆÙÍÇ D D2 D D C4 C3 B B4 A3 B2 C A5 A4 A2 A1 B C Σχήμα 6.6. Γεωσεισμική χαρτογράφηση Χωρισμός του Π.Σ. Βόλου Ν. Ιωνίας σε ζώνες ανάλογων γεωτεχνικών χαρακτηριστικών. 6-36