ΕΙΣΜΙΚ ΕΡΙΑΣΤ ΤΙΚΗ ΠΕΡ

Transcript

1 ΙΝΣΤΙ ΙΤΟΥΤΟ ΓΕΩΛΟΓΙΚΩΝ & ΜΕΤΑΛΛΕΥΤΙΙΚΩΝ ΕΡ ΡΕΥΝΩΝ (Ι.Γ Γ.Μ.Ε.) Ν.Π.Ι.Δ. ΕΠΟΠΤΕΥΟΜ Ε ΜΕΝΟ ΑΠΟ ΤΟ Ο ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ Ο ΠΕΡΙΒΑΛΛΟ ΟΝΤΟΣ ΚΑΙ Ε ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ (Ν. 272/76 κα αι ΚΥΑ ΦΕΚ 1247/Β Β/ ) Σπ. Λούη 1, Ολυμπιακό Χωριό, Αχαρν ναί Τ.Κ , Τηλ , Fax x ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΓΕΝΙΚΗΣ Σ ΓΕΩΛΟΓ ΓΙΑΣ ΚΑΙ ΓΕΩΛΟΓΙΚΩΝ ΧΑΡ ΡΤΟΓΡΑΦΗΣΕΩΝ CR ROSSHOLE ΣΕ ΕΙΣΜΙΚ ΚΕΣ ΜΕΤ ΤΡΗΣΕΙΙΣ ΙΚΗ-ΠΕ ΕΡΙΑΣΤ ΤΙΚΗ ΣΤΗΝ ΑΣΤΙ ΠΕΡ ΡΙΟΧΗ ΗΓΟΥΜ ΜΕΝΙΤΣ ΣΑΣ από Πέτρο Κ Κάρμη, Γεω ωφυσικό ΔΙΕΥΘΥΝ ΝΣΗ ΓΕΩΦ ΦΥΣΙΚΗΣ Έργο : ΟΓΙΚΗ ΠΟΛΥ ΓΕΩΛΟ ΥΘΕΜΑΤΙΚΗ ΧΑΡΤΟΓΡΑΦΗΣΗ ΣΕ Σ ΣΤΡΑΤΗΓΙ ΙΚΕΣ ΚΑΙ ΕΠΙΧΕ ΕΙΡΗΣΙΑΚΕΣ Σ ΚΛΙΜΑΚΕΣ ΓΙΑ ΕΠΙΛΟ ΟΓΕΣ ΑΝΑΠΤ ΤΥΞΙΑΚΩΝ, ΠΕΡΙΒ ΒΑΛΛΟΝΤΙΚΩ ΩΝ ΚΑΙ ΠΟΛ ΛΙΤΙΣΤΙΚΩΝ ΣΤΟΧΩΝ Υπεύθυνος: Γαλανάκης Δ., Δρ. Γε εωλόγος Υποέργο : ΓΕΩΛΟΓΙΚ ΚΗ, ΓΕΩΘΕΜΑ ΑΤΙΚΗ ΧΑΡΤΟΓΡΑ ΑΦΗΣΗ ΜΕΓΑ ΑΛΗΣ ΚΛΙΜΑΚΑΣ Σ (1:5.000) ΠΕΡΙΟΧΗΣ Σ ΗΓΟΥΜΕΝΙΙΤΣΑΣ (ΑΣΤΗΓ) Υπεύθυνος: : Γεωργίου Χα αρ., Γεωλόγος M.Sc Κωδικός ΟΠ ΠΣ: ΕΘΝΙΚΟ Ο ΣΤΡΑΤΗ ΗΓΙΚΟ ΠΛΑΙΣΙ ΙΟ ΑΝΑΦΟ ΟΡΑΣ Ε.Σ.Π.Α Α ΕΠΙΧΕΙΡΗ ΗΣΙΑΚΟ ΠΡΟΓΡ ΡΑΜΜΑ ΑΝΤΑΓΩΝ ΝΙΣΤΙΚΟΤ ΤΗΤΑ & ΕΠΙΧΕΙ ΙΡΗΜΑΤΙΚ ΚΟΤΗΤΑ Αθήνα,, Φεβρουάρ ριος 2016

2

3 ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟ ΓΕΩΛΟΓΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΕΤΑΛΛΕΥΤΙΚΩΝ ΕΡΕΥΝΩΝ (Ι.Γ.Μ.Ε.) Ν.Π.Ι.Δ. ΕΠΟΠΤΕΥΟΜΕΝΟ ΑΠΟ ΤΟ ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΚΑΙ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ (Ν. 272/76 και ΚΥΑ ΦΕΚ 1247/Β/ ) Σπ. Λούη 1, Ολυμπιακό Χωριό, Αχαρναί Τ.Κ , Τηλ , Fax Ε.Π.Α.Ε. Επιχειρησιακό Πρόγραμμα «Ανταγωνιστικότητα & Επιχειρηματικότητα» ΕΥΡΩΠΑΪΚΗ ΕΠΙΤΡΟΠΗ ΕΥΡΩΠΑΪΚΟ ΤΑΜΕΙΟ ΠΕΡΙΦΕΡΕΙΑΚΗΣ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ Το Ταμειακό Επιχειρησιακό Πρόγραμμα «Ανταγωνιστικότητα & Επιχειρηματικότητα» (Ε.Π.Α.Ε.) συγχρηματοδοτήθηκε από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ε.Σ.Π.Α. - Εθνικό Στρατηγικό Πλαίσιο Αναφοράς ), στο πλαίσιο των παρεμβάσεων των Διαρθρωτικών Ταμείων για την κοινωνική και οικονομική συνοχή και στόχευε στη βελτίωση της ανταγωνιστικότητας και της εξωστρέφειας των επιχειρήσεων και του παραγωγικού συστήματος, με έμφαση στη διάσταση της καινοτομικότητας. Ο στόχος αυτός επιτεύχθηκε με δράσεις που υποστήριζαν : την επιτάχυνση της μετάβασης στην οικονομία της γνώσης, την ανάπτυξη της υγιούς, αειφόρου και εξωστρεφούς επιχειρηματικότητας, και την ενίσχυση της ελκυστικότητας της Ελλάδας ως τόπου ανάπτυξης επιχειρηματικής δραστηριότητας με σεβασμό στο περιβάλλον. Η Πράξη που περιγράφεται στην παρούσα έκθεση είχε ενταχθεί στο παραπάνω αναφερόμενο Επιχειρησιακό Πρόγραμμα. Οι Πράξεις των Δράσεων αυτού του Προγράμματος συγχρηματοδοτήθηκαν από το Ευρωπαϊκό Ταμείο Περιφερειακής Ανάπτυξης (Ε.Τ.Π.Α.), το οποίο συμβάλλει στην άμβλυνση των ανισοτήτων μεταξύ των περιφερειών της Ευρωπαϊκής Ένωσης και από το Ελληνικό Δημόσιο. Πέτρος Κάρμης (2016), «Crosshole Σεισμικές Μετρήσεις στην Αστική-Περιαστική Περιοχή Ηγουμενίτσας» Ι.Γ.Μ.Ε., ΕΣΠΑ /Επιχειρησιακό Πρόγραμμα «Ανταγωνιστικότητα και Επιχειρηματικότητα»/Έργο ΓΕΩΛΟΓΙΚΗ ΠΟΛΥΘΕΜΑΤΙΚΗ ΧΑΡΤΟΓΡΑΦΗΣΗ ΣΕ ΣΤΡΑΤΗΓΙΚΕΣ ΚΑΙ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΙΑΚΕΣ ΚΛΙΜΑΚΕΣ ΓΙΑ ΕΠΙΛΟΓΕΣ ΑΝΑΠΤΥΞΙΑΚΩΝ, ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΩΝ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΤΙΚΩΝ ΣΤΟΧΩΝ Αθήνα, 83 σελ.

4

5 Περιεχόμενα Εισαγωγή... 3 Σεισμικά κύματα... 3 Δυναμικές ελαστικές παράμετροι... 6 ΜΕΤΡΟ ΤΟΥ YOUNG Η ΜΕΤΡΟ ΕΠΙΜΗΚΟΥΣ ΕΛΑΣΤΙΚΟΤΗΤΑΣ E (YOUNG MODULUS)... 6 ΜΕΤΡΟ ΑΚΑΜΨΙΑΣ Η ΔΙΑΤΜΗΤΙΚΗΣ ΕΛΑΣΤΙΚΟΤΗΤΑΣ G (SHEAR MODULUS)... 6 ΛΟΓΟΣ POISSON Ν (POISSON RATIO )... 6 ΜΕΤΡΟ ΚΥΒΙΚΗΣ ΕΛΑΣΤΙΚΟΤΗΤΑΣ K (BULK MODULUS)... 7 Τεχνική Crosshole... 8 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΜΕΘΟΔΟΥ CROSSHOLE... 8 ΤΕΧΝΙΚΗ ΥΠΑΙΘΡΟΥ ΗΓΟΥΜΕΝΙΤΣΑ ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ Ερευνητικές εργασίες ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΠΕΡΙΟΧΗΣ ΕΡΕΥΝΑΣ ΕΚΤΕΛΕΣΗ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ Ερμηνεία μετρήσεων ΘΕΣΗ ΕΓΝΑΤΙΑ (ΕΛΙΕΣ) - ΓΕΩΤΡΗΣΗ ΓΗ ΘΕΣΗ ΔΡΕΠΑΝΟ - ΓΕΩΤΡΗΣΗ ΓΗ3 (ΝΕΑ ΣΕΛΕΥΚΕΙΑ) ΘΕΣΗ ΙΚΑ - ΓΕΩΤΡΗΣΗ ΓΗ ΘΕΣΗ ΚΑΣΤΡΙ - ΓΕΩΤΡΗΣΗ ΓΗ Συμπεράσματα Βιβλιογραφία ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Ι - Crosshole καταγραφές ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΙΙ Αποτελέσματα γεωτεχνικών δοκιμών Σελίδα 1

6 Επιστημονική Ομάδα Έργου Δρ Πέτρος Κάρμης Γεωφυσικός Φ. Γκίκας Γεωφυσικός Συνεργάτες Γ. Μώκας Τεχνικός υπαίθρου Ε. Στεφανιώτης Ηλεκτρονικός Π.Γαλάνης Ηλεκτρολόγος Μηχανικός Σελίδα 2

7 Εισαγωγή Οι σεισμικές γεωφυσικές μέθοδοι χρησιμοποιούνται ευρέως για την επίλυση πολύπλοκων γεωτεχνικών γεωλογικών προβλημάτων. Σε επίπεδο αστικής γεωλογίας με τον κατάλληλο σχεδιασμό και την στοχευμένη εφαρμογή τους προσδιορίζονται αξιόπιστα παράμετροι που περιγράφουν την μηχανική συμπεριφορά των γεωλογικών σχηματισμών που υπέρκεινται του υποβάθρου όσο και το βάθος και την μορφολογία αυτού (σεισμικού υποβάθρου). Η γνώση αυτής της πληροφορίας (δυναμικές ελαστικές παράμετροι, βάθος υποβάθρου, ταχύτητες διάδοσης Vp & Vs) είναι καθοριστική γιατί ουσιαστικά σε συνδυασμό με τεκτονική, γεωλογική και γεωτεχνική πληροφορία αποτελούν τη βάση για την εκπόνηση μικροζωνικών μελετών, μελετών σεισμικής επικινδυνότητας και σεισμικού κινδύνου σε μία περιοχή. Στην περιοχή της Ηγουμενίτσας στα πλαίσια του προγράμματος «Αστική Γεωλογία» πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις Cross-hole σε 4 διαφορετικές θέσεις. Σε κάθε θέση ξεχωριστά έγινε διάνοιξη 2 γεωτρήσεων σχετικά μικρής απόστασης μεταξύ τους όπου εφαρμόσθηκε η τεχνική και παράλληλα ελήφθησαν δείγματα των σχηματισμών σε διάφορα βάθη για την εκπόνηση εργαστηριακών γεωτεχνικών δοκιμών. Σεισμικά κύματα Σεισμικά κύματα δημιουργούνται κατά την απότομη απελευθέρωση ενέργειας στο εσωτερικό ή στην επιφάνεια της γης. Η πρόκληση ενός τέτοιου γεγονότος μπορεί να γίνει είτε φυσικά (σεισμός, κατολίσθηση κ.α.) είτε λόγω ανθρωπογενούς παρέμβασης (έκρηξη κ.α.). Σε ισότροπο ελαστικό μέσο απείρων διαστάσεων αναπτύσσονται τα επιμήκη κύματα P και τα εγκάρσια κύματα S, τα γνωστά κύματα χώρου. Τα επιμήκη κύματα P έχουν τις μεγαλύτερες ταχύτητες διάδοσης και είναι τα πρώτα που καταγράφονται σε ένα σεισμικό όργανο παρακολούθησης. Διαδίδονται υπό μορφή πυκνώσεων και αραιώσεων και τα υλικά σημεία του μέσου διάδοσης κραδαίνονται κατά διεύθυνση παράλληλη προς τη διεύθυνση διάδοσης του κύματος, Σχήμα 1. Σελίδα 3

8 Σχήμα 1: Κύματα χώρου τύπου P και S. Τα εγκάρσια (διάτμησης) κύματα S κατά τη διάδοση τους προκαλούν κραδασμό των μορίων του μέσου σε επίπεδα κάθετα προς τη διεύθυνση διάδοσης της κίνησης προκαλώντας μόνο διατμητικές παραμορφώσεις. Χαρακτηρίζονται από μικρότερες ταχύτητες, ακολουθούν τα P κύματα και δε διαδίδονται σε ρευστά (υγρά, αέρια), Σχήμα 1. Στην περίπτωση όπου το ελαστικό μέσο δεν είναι απείρων διαστάσεων στα επιφανειακά στρώματα εγκλωβίζονται σεισμικά κύματα που προσπίπτουν από τα διαδιδόμενα παράλληλα στην επιφάνεια μετωπικά κύματα με γωνίες πρόσπτωσης μεγαλύτερης της οριακής. Τα κύματα αυτά ιδιαίτερα στις υψηλές συχνότητες δημιουργούν διαφορετικούς κυματοσυρμούς διάδοσης και είναι γνωστά ως επιφανειακά κύματα. Χαρακτηριστικά επιφανειακά κύματα είναι τα Rayleigh και τα Love και χαρακτηρίζονται από μεγάλες περιόδους και πλάτη ενώ οι ταχύτητες διάδοσης τους είναι μικρότερες των κυμάτων S. Ειδικότερα τα κύματα Rayleigh μπορεί να είναι τύπου P ή SV, κατά τη διάδοση τους προκαλούν κίνηση των σωματιδίων της ύλης σε ελλειπτικές τροχιές με τον μεγάλο άξονα κατακόρυφο και τον μικρό παράλληλο προς την διεύθυνση διάδοσης του Σελίδα 4

9 κύματος. Στο κατώτερο σημείο της τροχιάς τους η φορά της κίνησης συμπίπτει με τη διεύθυνση διάδοσης της κίνησης, Σχήμα 2. Σχήμα 2: Επιφανειακά κύματα τύπου Rayleigh και Love. Τα κύματα Love είναι οριζόντια πολωμένα κύματα SH τύπου S και κατά τη διάδοση τους προκαλούν κίνηση στο επίπεδο των σωματιδίων της ύλης κάθετη προς τη διεύθυνση διάδοσης του κύματος, Σχήμα 2, Α.Τσελέντης, Σελίδα 5

10 Δυναμικές ελαστικές παράμετροι Για την περιγραφή της συμπεριφοράς των διαφόρων υλικών υπό παραμόρφωση χρησιμοποιούνται διάφορες δυναμικές ελαστικές παράμετροι, όπως το μέτρο ελαστικότητας, ο λόγος Poisson, το μέτρο ακαμψίας και το μέτρο διάτμησης. Σε ισότροπο ελαστικό μέσο δύναται να υπολογισθούν έμμεσα γνωρίζοντας την πυκνότητα των σχηματισμών και την τιμή διάδοσης σε αυτούς των ταχυτήτων των επιμήκων και εγκαρσίων κυμάτων, Vp και Vs αντίστοιχα. Ακολούθως περιγράφονται αναλυτικά οι σημαντικότερες ελαστικές παράμετροι που χρησιμοποιούνται για την περιγραφή των δυναμικών μηχανικών ιδιοτήτων των σχηματισμών. Μέτρο του Young ή μέτρο επιμήκους ελαστικότητας E (Young modulus) Μέτρο επιμήκους ελαστικότητας E ή μέτρο του Young ορίζεται το φυσικό μέγεθος που εισάγεται από το πηλίκο της κάθετης τάσης προς την ανηγμένη επιμήκυνση. Όσο μεγαλύτερη είναι η τιμή του για ένα σώμα τόσο μικρότερη παραμόρφωση υφίσταται το σώμα από μία ορισμένη τάση συμπίεσης είτε εφελκυσμού. Οι μονάδες στις οποίες εκφράζεται συνήθως είναι σε Pascal (Nt/m2) ή GPa. E = ρ Vs2 (3 Vp 2 4 Vs 2 ) (Vp 2 Vs 2 ) (1) Μέτρο Ακαμψίας ή διατμητικής ελαστικότητας G (Shear modulus) Μέτρο Ακαμψίας ορίζεται η φυσική ποσότητα που εισάγεται από το πηλίκο της διατμητικής τάσης προς την διατμητική παραμόρφωση. Οι μονάδες στις οποίες εκφράζεται συνήθως είναι σε Pascal (Nt/m2) ή GPa. G = ρ Vs 2 (2) Λόγος Poisson ν (Poisson ratio ) Σελίδα 6

11 Ο λόγος του Poisson ορίζεται από το πηλίκο της ανηγμένης παραμόρφωσης ως προς την κάθετη παραμόρφωση. Εκφράζει ουσιαστικά τη γεωμετρική μεταβολή στο σχήμα ενός ελαστικού σώματος. Οι τιμές του κυμαίνονται από 0.05 για τα πολύ σκλήρά πετρώματα εώς 0.45 για τα πολύ χαλαρά, ποτέ όμως δεν ξεπερνάει την τιμή 0.5. Συνήθως για τα περισσότερα πετρώματα η τιμή του είναι v = 1 2 (Vp/Vs)2 1 (Vp/Vs) 2 1 (3) Μέτρο κυβικής ελαστικότητας K (Bulk modulus) Ως μέτρο κυβικής ελαστικότητας ορίζεται ο λόγος της τάσης (συμπιεστική ή εφελκυστική) προς την ανηγμένη κυβική παραμόρφωση που εκφράζει την μεταβολή ανά μονάδα όγκου ενός σώματος. Οι μονάδες στις οποίες εκφράζεται συνήθως είναι σε Pascal (Nt/m2) ή GPa. K = E 3(1 2v) (4) Α.Τσελέντης, Σελίδα 7

12 Τεχνική Crosshole Περιγραφή μεθόδου Crosshole Οι σεισμικές γεωφυσικές μέθοδοι χρησιμοποιούνται ευρέως γιατί μας δίνουν την δυνατότητα να υπολογίσουμε τις δυναμικές ελαστικές παραμέτρους των επιφανειακών σχηματισμών. Οι συνήθεις τεχνικές που εφαρμόζονται είναι οι Crosshole, η Downhole,η σεισμική τομογραφία, VSP κ.α. Σε γενικές γραμμές σαν πηγή για την παραγωγή σεισμικών κυμάτων αν δεν υπάρχει κατάλληλος εξοπλισμός χρησιμοποιείται πίπτον βάρος και αν θέλουμε να δημιουργήσουμε S κύματα με διαφορά φάσης 180 ο σε μία δοκό πακτωμένη στο έδαφος τη διεγείρουμε με αντιδιαμετρικά χτυπήματα με σφύρα με κατεύθυνση κάθετη προς την ευθεία του αναπτύγματος. Σε γεώτρηση ως πηγή δύναται επίσης να χρησιμοποιηθεί η κρούση στον πυθμένα της γεώτρησης του δειγματολήπτη της πρότυπης δοκιμής διείσδυσης SPT. Η καταγραφή των προκαλούμενων σεισμικών κυμάτων γίνεται χρησιμοποιώντας σεισμόμετρα 3 συνιστωσών. Στην τεχνική Crosshole παράγονται και καταγράφονται κύματα χώρου P και S. Ο προσδιορισμός της άφιξης των S κυμάτων συχνά δεν είναι εύκολα διακριτός λόγο άφιξης ισχυρών επιμήκων κυμάτων P. Για το λόγο αυτό χρησιμοποιούνται κατάλληλες πηγές που παράγουν μέσα στο έδαφος κύματα S μεγάλης ενέργειας με καλό λόγο σήματος (κύμα διάτμησης)/θόρυβο (σε αυτή την περίπτωση τα P είναι στο ίδιο επίπεδο με το θόρυβο), Dannowski A Η τεχνική Cross-Hole θεωρείται από τις πιο αξιόπιστες μεθόδους για τον προσδιορισμό της κατανομής της ταχύτητας των εγκαρσίων κυμάτων με το βάθος και έμμεσα του μέτρου διάτμησης G. Στην τεχνική αυτή εκτελούνται παράλληλα δύο γεωτρήσεις με προοδευτική διάνοιξη, ώστε να προσδιορισθούν οι ταχύτητες διάδοσης των διαμήκων και εγκαρσίων κυμάτων σε διάφορα βάθη. Στην μία γεώτρηση σταδιακά κατά την διάνοιξη της στον πυθμένα της παράγονται σεισμικά κύματα με κατάλληλο εξοπλισμό και καταγράφονται στο αντίστοιχο βάθος στην άλλη γεώτρηση (γεώτρηση λήψης). Ο προσδιορισμός των ταχυτήτων διάδοσης των P και S κυμάτων πραγματοποιείται στην περίπτωση μίας επιπλέον γεώτρησης Σελίδα 8

13 λήψης κατά την τεχνική Cross-hole. Ωστόσο μία επιπλέον γεώτρηση αυξάνει σημαντικά το κόστος εργασιών, Α. Τσελέντης Σχήμα 3: Σχηματική διάταξη δοκιμής Crosshole. Σελίδα 9

14 Τεχνική υπαίθρου Ηγουμενίτσα Στην περιοχή της Ηγουμενίτσας πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις με την τεχνική Cross-hole σε 4 διαφορετικές περιοχές που επιλέχθηκαν σε σχέση με τους διάφορους γεωλογικούς σχηματισμούς που απαντώνται στην ευρύτερη περιοχή, Σχήμα 5. Η Cross-hole μέθοδος βασίζεται στην δημιουργία και καταγραφή σεισμικών κυμάτων P και S, σε καθορισμένα διαστήματα βάθους, όπου η πηγή και ο δέκτης διατηρούνται σε σταθερό βάθος σε κάθε μέτρηση. Οι μετρήσεις έγιναν με βήμα 2 μέτρων εντός γεωτρήσεων που κατασκευάσθηκαν σε μικρή σχετικά απόσταση 3-6 μέτρων. Η κατασκευή των γεωτρήσεων ακολουθεί το πρότυπο ASTM D4428. Στο σχήμα 4 παρουσιάζεται σχηματικά η αρχή της μεθόδου. διαδικασία μετρήσεων υπαίθρου. Σχήμα 4: Αρχή μεθόδου Crosshole. Η σεισμική πηγή που χρησιμοποιήθηκε ήταν τύπου sparker κα οι καταγραφές Σελίδα 10

15 έγιναν από γεώφωνο τριών συνιστωσών, που μετρούν το χρόνο διάδοσης του σεισμικού κύματος μέσω του γεωλογικού στρώματος. H διεύθυνση της μιας συνιστώσας του γεωφώνου ακολουθεί τον άξονα της γεώτρησης (Ζ) και οι άλλες δύο είναι οριζόντιες, σε ορθογώνια μεταξύ τους θέση (Χ και Υ). Είναι γνωστό ότι υπάρχουν δύο τύποι S κυμάτων, τα SH που είναι οριζόντια πολωμένα και τα SV που είναι κατακόρυφα πολωμένα. Η πηγή τύπου sparker δημιουργεί SH διατμητικά κύματα. Σχήμα 5: Περιοχή μελέτης Ηγουμενίτσα, θέσεις ερευνητικών γεωτρήσεων Crosshole. Σελίδα 11

16 Εξοπλισμός Για την εκτέλεση των γεωφυσικών μετρήσεων υπαίθρου χρησιμοποιήθηκε ο εξοπλισμός της GEOTOMOGRAPHIE Γερμανίας με σεισμογράφο της GEOMETRICS. Σεισμογράφος της GEOMETRICS (μοντέλο GEODE-24 bit) των 24 καναλιών. Σεισμική πηγή της GEOTOMOGRAPHIE αποτελούμενη από : Γεννήτρια παλμών IPG1005 Μονάδα ελέγχου (remote control) RCU, που μετατρέπει το σήμα αναφοράς της γεννήτριας σε σήμα διέγερσης του sparker και του σεισμογράφου. Φωτογραφία 1: Σύστημα καταγραφής σε λειτουργία. Από αριστερά ο σεισμογράφος Geometrics GEODE, η μονάδα εξωτερικού ελέγχου RCU και οι καταγραφές των S κυμάτων στην οθόνη. Σελίδα 12

17 Φωτογραφία 2: Γεννήτρια παλμών IPG1005. Πηγή P και S κυμάτων (Sparker) αποτελούμενη από την πηγή P κυμάτων SBS-42 και την πηγή S κυμάτων SH-66. Αυτή περιλαμβάνει διάταξη προσαρμογής στα τοιχώματα της γεώτρησης, για τη δημιουργία οριζοντίως πολωμένων S κυμάτων. Το εργαλείο (probe) του SH-66 έχει τη δυνατότητα στροφής περί την κατακόρυφο εντός της γεώτρησης και με τη βοήθεια πυξίδας προσαρμοσμένης στο κάτω μέρος του, προσδιορίζεται η πλέον κατάλληλη διεύθυνση στην οποία και προσανατολίζεται για τη δημιουργία των SH κυμάτων. Μέσω της γεννήτριας IPG1005 ηλεκτρική δυναμική ενέργεια αποθηκεύεται σε πυκνωτή, σε τάση 5000 Volt, η οποία και εκφορτίζεται μεταξύ δυο ηλεκτροδίων εντός θαλάμου του sparker πληρωμένου με νερό, με ενέργεια παλμών 1000 J, (Dannowski, A. 2004). Η μεγάλη πυκνότητα ρεύματος έχει αποτέλεσμα την ανάπτυξη τόξου πλάσματος και την ταχεία εξάτμιση του υγρού γύρω από τα ηλεκτρόδια, με αποτέλεσμα την ανάπτυξη ηλεκτρικού τόξου. Σελίδα 13

18 Φωτογραφία 3: Sparker SH-66. Η εκφόρτιση του ηλεκτρικού τόξου δημιουργεί ακουστικό παλμό μεγάλης πίεσης με φάσμα συχνοτήτων 0.3 έως 7 khz. Η πηγή (sparker) έχει μήκος 1.3 μ, διάμετρο 65 χιλ. και βάρος 13 κιλά. Η προσαρμογή στα τοιχώματα της γεώτρησης γίνεται με φούσκα αέρα (air bladder) και αντλίας αέρα. Η πηγή μπορεί να εφαρμοσθεί σε γεωτρήσεις διαμέτρου μεταξύ 70 και 150 χιλ. Στο κάτω μέρος του sparker προσαρμόζεται πυξίδα μέσω της οποίας ελέγχεται ο προσανατολισμός του παραθύρου από το οποίο δημιουργούνται τα διατμητικά κύματα, Π. Κάρμης Σελίδα 14

19 Γεώφωνο 3 συνιστωσών BGK3 Αποτελείται από 3 γεώφωνα, ένα με προσανατολισμό κατά μήκος της γεώτρησης (Ζ) και δύο οριζόντια (Χ και Υ). Συνοδεύεται από διάταξη προσαρμογής στα τοιχώματα της γεώτρησης. Φωτογραφία 4: Γεώφωνο BGK-3. Σελίδα 15

20 Διαδικασία μετρήσεων Η δημιουργία S κυμάτων πάντοτε έχει αποτέλεσμα και την σύγχρονη δημιουργία και Ρ κυμάτων και δεν απαιτείται η χρήση της πηγής Ρ κυμάτων. Επειδή η απόσταση μεταξύ των γεωτρήσεων είναι μικρή λογικό είναι να υποτεθεί ότι πηγή και γεώφωνο ευρίσκονται εντός του ιδίου σχηματισμού. Τότε η μέτρηση συνίσταται στην: 1. Αναγνώριση των P και S κυμάτων. 2. Μέτρηση του χρόνου άφιξης των πρώτων αφίξεων των P και S κυμάτων. Τα P κύματα είναι ταχύτερα από τα S με αντίστοιχα μικρότερο χρόνο άφιξης. Βασική επίσης διαφορά των από τα S αποτελεί και το συχνοτικό των περιεχόμενο. Χαρακτηρίζονται από πλέον υψίσυχνο φάσμα συχνοτήτων σε σύγκριση με τα S. Επίσης συνήθως έχουν μικρότερο πλάτος από αυτό των S κυμάτων αν και το τελευταίο ισχύει κυρίως σε χαλαρούς σχηματισμούς, Σχήμα 6. Σχήμα 6: Τυπικές κυματομορφές P και S κυμάτων. Σελίδα 16

21 Επειδή όμως δεν είναι πάντα εύκολη η διάκριση των S κυμάτων γίνεται χρήση της τεχνικής plus-minus. Κατά την τεχνική αυτή γίνονται δύο εκρήξεις σε κάθε βάθος μέτρησης, με παραγωγή SH κυμάτων σε διαφορά φάσης μεταξύ των. Η πρώτη έκρηξη γίνεται με προσανατολισμό του sparker σε διεύθυνση ορθογώνια ( plus ) από τη διεύθυνση των γεωτρήσεων και η δεύτερη με προσανατολισμό σε γωνία από την πρώτη (minus). Με τον τρόπο αυτό παράγονται S κύματα οριζόντια πολωμένα και σε διαφορά φάσης Με επαλληλία των λαμβανόμενων κυματομορφών τα S κύματα αναγνωρίζονται διότι σχηματίζουν συμμετρικές ως προς τον άξονα των χρόνων κυματομορφές (mirror images), Σχήμα 7. Με γνωστή την απόσταση των γεωτρήσεων οι ταχύτητες υπολογίζονται με απλή διαίρεση της απόστασης με τον χρόνο άφιξης. Αυτό βεβαίως ισχύει υποθέτοντας ευθύγραμμη διάδοση του κύματος μεταξύ πηγής και γεωφώνου. Είναι δυνατόν όμως σε περιπτώσεις επικλινούς σχηματισμού οι πρώτες αφίξεις να οφείλονται σε διαθλώμενα κύματα και όχι σε ευθυγράμμως διαδιδόμενα εντός του ερευνούμενου μέσου. Επίσης η ύπαρξη ανισοτροπίας περιπλέκει την εικόνα και απαιτείται ανάλυση της πόλωσης των κυμάτων (τεχνική οδογράμματος), Π. Κάρμης Σχήμα 7: Eπαλληλία S κυμάτων με διαφορά φάσης Τεχνική plus-minus. Σελίδα 17

22 Ερευνητικές εργασίες Γενικά στοιχεία περιοχής έρευνας Ένας από τους στόχους του προγράμματος ΑΣΤΙΚΗ ΓΕΩΛΟΓΙΑ είναι και ο καθορισμός του εύρους διακύμανσης τιμών των φυσικών ιδιοτήτων των γεωλογικών σχηματισμών που απαντούν στην αστική περιοχή της Ηγουμενίτσας με τον υπολογισμό των επί μέρους γεωφυσικών παραμέτρων. Στην προκείμενη μελέτη αντικείμενο είναι ο προσδιορισμός των σεισμικών ταχυτήτων και των δυναμικών ελαστικών παραμέτρων μέσω της μεθόδου Crosshole. Για τον σκοπό αυτό επιλέχθηκαν τέσσερες περιοχές εφαρμογής της μεθόδου. Η επιλογή των θέσεων έγιναν με κριτήρια αφενός γεωλογικά, καλύπτοντας τους κυριότερους γεωλογικούς σχηματισμούς, αφετέρου δε χωροταξικά, επικεντρώνοντας το ενδιαφέρον σε χώρους οικιστικής επέκτασης της πόλης. Οι θέσεις έρευνας Crosshole παρουσιάζονται στο Σχήμα 5. Εκτέλεση μετρήσεων Οι δοκιμές Crosshole εκτελέσθηκαν σύμφωνα με τις οδηγίες ASTM D4428/D4428M-84. Oι μετρήσεις έγιναν εντός δύο γεωτρήσεων σε κάθε μια θέση έρευνας, βάθους 30 μέτρων και σε απόσταση 6 μέτρα περίπου. Τα τοιχώματα των γεωτρήσεων επενδύθηκαν με πλαστικούς σωλήνες PVC πάχους 4 mm, μέγιστης επιτρεπτής πίεσης 10 atm και εσωτερικής διαμέτρου 81.5mm. Το κενό μεταξύ του σωλήνα PVC και του εδάφους πληρώθηκε με μίγμα νερούτσιμέντου-μπεντονίτη, με τρόπο τέτοιο ώστε να διασφαλίζεται η πλήρωση των τυχόν υπαρχόντων κενών. Οι γεωτρήσεις ήταν πληρωμένες με νερό για την καλύτερη σύζευξη του σήματος με την γεώτρηση. Τα συστήματα του sparker και του γεωφώνου τοποθετήθηκαν στο ίδιο βάθος και στερεώθηκαν στα τοιχώματα των γεωτρήσεων με τη βοήθεια φούσκας (air-bludder). Ο προσανατολισμός του sparker έγινε με τρόπο τέτοιο Σελίδα 18

23 ώστε να παράγονται SH κύματα. Χρησιμοποιήθηκε η δυνατότητα της επαλληλίας (stacking) αν και εντός των χαλαρών σχηματισμών το παραγόμενο σήμα του sparker από μια και μόνο έκρηξη ήταν αρκετό για την παραγωγή P αλλά και S κυμάτων. Με στροφή του sparker κατά 1800 γίνονταν μετρήσεις των S+ και των S- κυμάτων ώστε με υπέρθεση των κυματομορφών να γίνεται ασφαλέστερα η αναγνώριση των S κυμάτων. Οι μετρήσεις γίνονταν με βήμα μέτρησης 2 μέτρα και σε κάθε βάθος γινόταν καταγραφή των αντίστοιχων κυματομορφών, από τις οποίες προσδιορίσθηκαν οι χρόνοι άφιξης των P και S κυμάτων. Στο Σχήμα 8 εμφανίζεται τυπική καταγραφή της γεώτρησης ΓΗ1-Εγνατία στο βάθος των 22m. Τα κανάλια 1, 2, 3 αντιστοιχούν στις διευθύνσεις Χ, Υ, Ζ, όπου Ζ ο άξονας της γεώτρησης και Χ, Υ οι οριζόντιες διευθύνσεις. Με τη δημιουργία S+ και S- κυμάτων αναγνωρίζεται ευκολότερα το είδος των σεισμικών κυμάτων. Τα P κύματα είναι συμφασικά, υψηλής συχνότητας και μικρότερου πλάτους από τα S που εμφανίζονται σαν κατοπτρικές απεικονίσεις, με διαφορά φάσης μεγαλύτερου πλάτους και χαμηλότερης συχνότητας, Π. Κάρμης Σελίδα 19

24 Σχήμα 8: Καταγραφές των τριών καναλιών του γεωφώνου BGK-3 στην γεώτρηση ΓΗ1, στη θέση Εγνατία και σε βάθος 22 μέτρων. Σελίδα 20

25 Ερμηνεία μετρήσεων Θέση Εγνατία (Ελιές) - Γεώτρηση ΓΗ1 Οι συντεταγμένες της θέσης είναι Χ: , Υ: (EΓΣA 87). Στην θέση αυτή συναντώνται τρεις κύριοι εδαφικοί σχηματισμοί στην επιφάνεια αργιλοϊλύς με λίγη άμμο και χαλίκια, ακολουθούν αμμοχάλικο κατά θέσεις με λίγη αργιλοϊλύ και σε βάθος συναντάται αργιλοϊλύς με λίγη άμμο. Οι σχηματισμοί στα πρώτα 12.5m περίπου της γεώτρησης χαρακτηρίζονται από χαμηλή έως μέση συνεκτικότητα και χαμηλή πλαστικότητα, ενώ σε βάθος χαρακτηρίζονται κυρίως με μέση συνεκτικότητα και πλαστικότητα. Ο χαρακτηρισμός των εδαφικών σχηματισμών κυμαίνεται από ημίσκληρος σε σκληρός ως προς το βάθος. Από τις δοκιμές SPT διαπιστώνονται υψηλές τιμές στον αριθμό κτύπων που υποδηλώλουν άρνηση σε διείσδυση για τα βάθη 8m - 10m και από τα 19m μέχρι το τέλος της γεώτρησης. (Παράρτημα ΙΙ, Περιγραφή γεώτρησης ΓΗ 1, Πίνακας Γεωτεχνικών Δοκιμών, SPT ), Μπέλλας Από το προφίλ της κατανομής ταχυτήτων των P και S κυμάτων ως προς το βάθος, Σχήμα 9 Πίνακας 1, διακρίνεται στα 10m βάθος μία απότομη αύξηση των ταχυτήτων των P κυμάτων από 800m/sec σε 2100m/sec περίπου. Βιβλιογραφικά οι ταχύτητες διάδοσης των P κυμάτων εξαρτώνται περισσότερο από το βαθμό κορεσμού του εδάφους, ενώ η ταχύτητα των S κυμάτων εξαρτάται περισσότερο από τη λιθολογία, Raymond et al (1978). Δεδομένου ότι δεν σημειώνεται καμία σημαντική μεταβολή στην κατανομή των S ταχυτήτων ως προς το βάθος η αύξηση αυτή αποδίδεται σε υψηλό κορεσμό. Από τον Πίνακα 1 οι τιμές του λόγου Poisson υποδεικνύουν ένα εύρος τιμών κυρίως μεταξύ 0.33 έως 0.47, οι τιμές αυτές είναι ενδεικτικές σε εδαφικούς σχηματισμούς. Η διακύμανση των τιμών οφείλεται κυρίως στη διαφοροποίηση της συνεκτικότητας των σχηματισμών και της μηχανικής συμπεριφοράς τους ως προς το βάθος. Στα 8m βάθος η τιμή του λόγου Poisson 0.11 περιγράφει την παρεμβολή ενός άκαμπτου σχηματισμού με βραχώδη συμπεριφορά που σύμφωνα με τα υπάρχοντα στοιχεία αποδίδεται στην ύπαρξη ενός ορίζοντα με υψηλότερο ποσοστό χαλικιών. Σελίδα 21

26 Οι παρατηρήσεις έρχονται σε πλήρη συμφωνία με τα αποτελέσματα των γεωτεχνικών δοκιμών και κυρίως με τις μετρήσεις SPT όπου έχουμε άρνηση σε διείσδυση (Αρ. κτύπων 70) στα 8m - 10m και στα βαθύτερα τμήματα της γεώτρησης. Στα 16m βάθος διακρίνεται μια αύξηση των ταχυτήτων των P κυμάτων που διατηρείται σταθερά μέχρι το πέρας της γεώτρησης κοντά στα 2000m/sec, στα αντίστοιχα βάθη έχουμε και υψηλότερες τιμές του λόγου V p /V s, σε συνδυασμό με αμελητέα διακύμανση της ταχύτητας των S κυμάτων. Στα βάθη αυτά πιθανόν έχουμε μικρότερο ποσοστό υγρασίας. Οι ελαστικές παράμετροι των σχηματισμών σε όλη την έκταση της γεώτρησης παρουσιάζονται στον Πίνακα 2. Στις τιμές του μέτρου ακαμψίας διακρίνεται και η διαφοροποίηση της λιθολογίας (K: 1.81, 2.71, 6.78 GPa ο μέσος όρος αντίστοιχα για κάθε σχηματισμό). Ο μέσος όρος του μέτρου ελαστικότητας E υπολογίζεται σε 1.59 GPa, του μέτρου διάτμησης G σε 0.56 GPa και του μέτρου ακαμψίας K σε 4.77 GPa. Οι τιμές αυτές έρχονται σε πλήρη συμφωνία με τα αποτελέσματα των εργαστηριακών δοκιμών και των μετρήσεων SPT. Σελίδα 22

27 Σχήμα 9: Γράφημα ταχυτήτων P και S κυμάτων συναρτήσει του βάθους με απλοποιημένη λιθολογική περιγραφή της γεώτρησης στη θέση Εγνατία / Ηγουμενίτσα. Σελίδα 23

28 Πίνακας 1: Τιμές χρόνων αφίξεων και ταχυτήτων σεισμικών κυμάτων P και S, πυκνότητας σχηματισμών και λόγου Poisson από τις δοκιμές Crosshole στη θέση ΕΓΝΑΤΙΑ. Βάθος (m) t p (μsec) ΗΓΟΥΜΕΝΙΤΣΑ ΘΕΣΗ ΕΓΝΑΤΙΑ t s (μsec) V p (m/sec) V s (m/sec) V p /V s Πυκνότητα (Kg/m 3 ) Λόγος Poisson ν Σελίδα 24

29 Πίνακας 2: Τιμές δυναμικών ελαστικών παραμέτρων γεώτρησης, στη θέση ΕΓΝΑΤΙΑ. Σελίδα 25

30 Θέση Δρέπανο - Γεώτρηση ΓΗ3 (Νέα Σελεύκεια) Οι συντεταγμένες της θέσης είναι Χ: , Υ: (EΓΣA 87). Στη συγκεκριμένη θέση διακρίνονται τρεις κύριοι σχηματισμοί επιφανειακά μέχρι τα 14m βάθος αργιλοϊλύς με λίγη άμμο και χαλίκια, από τα 14 έως 20m περίπου παρεμβάλεται αμμοχάλικο με λίγη αργιλοϊλύ κατά θέσεις και ακολουθεί από τα 20m έως το τέλος της γεώτρησης αργιλοϊλύς με λίγη άμμο. Ο πρώτος σχηματισμός διακρίνεται από χαμηλή καθόλου έως μέση συνεκτικότητα και με χαμηλή ή και καθόλου πλαστικότητα μέχρι μέση πλάστικότητα. Ο δεύτερος σχηματισμός διακρίνεται από χαμηλή έως καθόλου πλαστικότητα και χαμηλή έως μέση συνεκτικότητα. Ενώ ο τρίτος σχηματισός διακρίνεται από μέση έως υψηλή συνεκτικότητα και μέση έως υψηλή πλαστικότητα. Οι αναφερόμενοι εδαφικοί σχηματισμοί χαρακτηρίζονται ως ημίσκληροι και σκληροί στο τέλος της γεώτρησης. Οι μετρήσεις SPT πέρα από το βάθος των 12m όπου έχουμε άρνηση σε διείσδυση (Αρ. κτύπων 70) υποδεικνύουν από τις τιμές του Αρ. κτύπων χαλαρούς έως μέσης συνεκτικότητας εδαφικούς σχηματισμούς. (Παράρτημα ΙΙ, Περιγραφή γεώτρησης ΓΗ 1, Πίνακας Γεωτεχνικών Δοκιμών, SPT ), Μπέλας H κατανομή ταχυτήτων των P και S κυμάτων, Σχήμα 10 Πίνακας 3, δείχνει στα βάθη μεταξύ 5m εώς 12m μία αύξηση των ταχυτήτων των P κυμάτων που φθάνει στα 1900m/sec περίπου, η μεταβολή αυτή σημειώνεται στον σχηματισμό όπου επικρατεί το αμμοχάλικο με λίγη αργιλοϊλύ. Η αντίστοιχη μη μεταβολή των ταχυτήτων των S κυμάτων σε αυτά τα βάθη σε συνδυασμό με τις χαμηλές τιμές τους που κυμαίνεται σε στενό εύρος από 290m εώς 330m, περιγράφουν ένα χαλαρό εδαφικό σχηματισμό σε κορεσμό. Στην παρατήρηση αυτή συμφωνούν και οι τιμές του λόγου Poisson ενισχύοντας την περιγραφή του σχηματισμού ως χαλαρό με υψηλό πορώδες και σε κορεσμό. Αντίστοιχη παρατήρηση ισχύει και για τα βάθη από τα 25m μέχρι το πέρας της γεώτρησης όπου διαπιστώνεται μια απότομη αύξηση των P κυμάτων στα 2500m/sec. Οι τιμές του λόγου των V p /V s, Πίνακας 3, είναι ιδιαίτερα υψηλές περιγράφοντας κακής ποιότητας (υποβαθμισμένους) σχηματισμούς μέτριας συνεκτικότητας και κορεσμένους σε νερό. Σελίδα 26

31 Η θέση της γεώτρησης τοποθετείται κοντά στην παράκτια ζώνη επομένως αναμένουμε σε μικρό σχετικά βάθος να βρισκόμαστε στο ίδιο επίπεδο με της θάλασσας. Οι τιμές του μέτρου ελαστικότητας με μέσο όρο 0.63 GPa και του μέτρου διάτμησης με μέσο όρο 0.21 GPa είναι χαρακτηριστικά χαμηλές. Ομοίως και ο μέσος όρος του μέτρου ακαμψίας K 0.62 GPa. Στις διακυμάνσεις μεταξύ των τιμών του μέτρου ακαμψίας υπάρχει σχετικά καλή συμφωνία με την αλλαγή των σχηματισμών. Οι υποβαθμισμένες τιμές των ελαστικών παραμέτρων που περιγράφουν τους σχηματισμούς που συναντώνται στη γεώτρηση ενισχύουν την εικόνα ότι βρίσκονται σε κορεσμό και σε όλο το βάθος της γεώτρησης, Πίνακας 4. Σελίδα 27

32 Σχήμα 10: Γράφημα ταχυτήτων P και S κυμάτων συναρτήσει του βάθους με απλοποιημένη λιθολογική περιγραφή της γεώτρησης στη θέση Δρέπανο / Ηγουμενίτσα. Πίνακας 3: Τιμές χρόνων αφίξεων και ταχυτήτων σεισμικών κυμάτων P και S, πυκνότητας σχηματισμών και λόγου Poisson από τις δοκιμές Crosshole στη θέση ΔΡΕΠΑΝΟ. Σελίδα 28

33 Βάθος (m) t p (μsec) ΗΓΟΥΜΕΝΙΤΣΑ / ΘΕΣΗ ΔΡΕΠΑΝΟ t s (μsec) V p (m/sec) V s (m/sec) V p /V s Πυκνότητα (Kg/m 3 ) Λόγος Poisson ν Σελίδα 29

34 Πίνακας 4: Τιμές δυναμικών ελαστικών παραμέτρων γεώτρησης, στη θέση ΔΡΕΠΑΝΟ. Σελίδα 30

35 Θέση ΙΚΑ - Γεώτρηση ΓΗ2 Οι συντεταγμένες της θέσης είναι Χ: , Υ: (EΓΣA 87). Στη θέση διακρίνονται οι ακόλουθοι σχηματισμοί, επιφανειακές προσχώσεις, αργιλοϊλύς με λίγη άμμο και χαλίκια, αργιλοϊλύς που εναλάσσεται με αμμοϊλύ, και αργιλοϊλύς με λίγη άμμο και χαλίκια κατά θέσεις αυξημένα. Οι εδαφικοί σχηματισμοί μεταβαίνουν από ημίσκληροι, εναλλαγές στιφρού μαλακού και σκληρού προς το τέλος της γεώτρησης. Οι μετρήσεις SPT μέχρι τα 18m βάθος υποδεικνύουν μέσης συνεκτικότητας εδαφικούς σχηματισμούς, ενώ από τα 18m μέχρι το πέρας της γεώτρησης έχουμε άρνηση σε διείσδυση (Αρ. κτύπων 70). (Παράρτημα ΙΙ, Περιγραφή γεώτρησης ΓΗ 2, Πίνακας Γεωτεχνικών Δοκιμών, SPT ), Μπέλλας Η θέση της γεώτρησης βρίσκεται κοντά στην παράκτια ζώνη. Από την κατανομή ταχυτήτων των P και S κυμάτων, Σχήμα 11 Πίνακας 5, παρατηρούμε μια τοπική αύξηση της ταχύτητας των S κυμάτων στα 12m βάθος που αποδίδεται σε τοπική αύξηση της συνεκτικότητας του ιδίου σχηματισμού. Οι τιμές των ταχυτήτων των P κυμάτων από τα πρώτα 5m βάθος είναι σταθερά υψηλές μέχρι το πέρας της γεώτρησης. Σύμφωνα με τη βιβλιογραφία όταν η τιμή των S κυμάτων υπερβαίνει την τιμή των 650m/sec, θεωρούμε ότι έχουμε σεισμικό υπόβαθρο (συμπεριφορά βραχώδους σχηματισμού). Στα 28m βάθος και πέρα ο σχηματισμός χαρακτηρίζεται ως υπόβαθρο. Οι υψηλές τιμές του λόγου Poisson χαρακτηρίζουν ένα σχηματισμό χαλαρό εδαφικό με μικρή ή και καθόλου συνοχή σε πλήρη κορεσμό. Οι τιμές του λόγου των V p /V s, των ταχυτήτων V p και V s μετά τα πρώτα μέτρα 4m ενισχύουν την παρατήρηση, Πίνακας 5. Οι ελαστικές παράμετροι σε όλο το μήκος της γεώτρησης πλην τα τελευταία λίγα μέτρα αυτής επιδεικνύουν χαμηλές τιμές, περιγράφοντας υποβαθμισμένους σχηματισμούς Πίνακας 6. Στις τιμές του μέτρου ακαμψίας διακρίνεται η αλλαγή της λιθολογίας στα διάφορα βάθη της γεώτρησης. Σελίδα 31

36 Σχήμα 11: Γράφημα ταχυτήτων P και S κυμάτων συναρτήσει του βάθους με απλοποιημένη λιθολογική περιγραφή της γεώτρησης στη θέση ΙΚΑ / Ηγουμενίτσα. Σελίδα 32

37 Πίνακας 5: Τιμές χρόνων αφίξεων και ταχυτήτων σεισμικών κυμάτων P και S, πυκνότητας σχηματισμών και λόγου Poisson από τις δοκιμές Crosshole στη θέση ΙΚΑ. Βάθος (m) t p (μsec) t s (μsec) ΗΓΟΥΜΕΝΙΤΣΑ / ΘΕΣΗ ΙΚΑ V p (m/sec) V s (m/sec) V p /V s Πυκνότητα (Kg/m 3 ) Λόγος Poisson ν Σελίδα 33

38 Πίνακας 6: Τιμές δυναμικών ελαστικών παραμέτρων γεώτρησης, στη θέση ΙΚΑ Σελίδα 34

39 Θέση Καστρί - Γεώτρηση ΓΗ4 Οι συντεταγμένες της θέσης είναι Χ: , Υ: (EΓΣA 87). Στη θέση Καστρί συναντώνται δύο κυρίως σχηματισμοί οι οποίοι εναλλάσονται, αμμοχάλικα με λίγη αργιλοϊλύ και αργιλοϊλύς με λίγη άμμο. Στις τιμές των μετρήσεων SPT πέρα από τα πρώτα 6m από εκεί και πέρα μέχρι το τέλος της γεώτρησης έχουμε χαρακτηριστική άρνηση σε διείσδυση (Αρ. κτύπων 70). Στο μεγαλύτερο μέρος της γεώτρησης οι σχηματισμοί χαρακτηρίζονται ως σκληροί πέρα από τα 19 m ως ημίσκληροι, Μπέλλας (Παράρτημα ΙΙ, Περιγραφή γεώτρησης ΓΗ 4, Πίνακας Γεωτεχνικών Δοκιμών, SPT ). Οι τιμές των ταχυτήτων των S κυμάτων από τα πρώτα 6m είναι χαρακτηριστικά υψηλές, μεγαλύτερες των 650m/sec, Σχήμα 12 Πίνακας 7. Από τα 12m βάθος μέχρι το τέλος της γεώτρησης έχουμε μία απότομη αύξηση των ταχυτήτων των P κυμάτων, που κυμαίνεται μεταξύ των τιμών 2500m/sec έως 3000m/sec περίπου και ο λόγος Vp/Vs επιδεικνύει αύξηση των τιμών. Στα αντίστοιχα βάθη ο λόγος Poisson παίρνει τιμές μεταξύ Οι τιμές αντίστοιχα του μέτρου ακαμψίας K κυμαίνεται μεταξύ 12.6 GPa έως 18.7 GPa και είναι ιδιαίτερα υψηλές. Το άλμα των τιμών του μέτρου ακαμψίας περιγράφει ξεκάθαρα την μετάβαση από χαλαρούς έως πολύ συνεκτικούς σχηματισμούς σε βάθος 12m. Ο μέσος όρος του μέτρου ελαστικότητας E είναι 2.5 GPa και του μέτρου διάτμησης G 0.9 GPa. Οι παρατηρήσεις έρχονται σε συμφωνία με τα αποτελέσματα της γεωτεχνικής έρευνας. Σελίδα 35

40 Σχήμα 12: Γράφημα ταχυτήτων P και S κυμάτων συναρτήσει του βάθους με απλοποιημένη λιθολογική περιγραφή της γεώτρησης στη θέση Καστρί / Ηγουμενίτσα. Σελίδα 36

41 Πίνακας 7: Τιμές χρόνων αφίξεων και ταχυτήτων σεισμικών κυμάτων P και S, πυκνότητας σχηματισμών και λόγου Poisson από τις δοκιμές Crosshole στη θέση ΚΑΣΤΡΙ. Βάθος (m) t p (μsec) t s (μsec) ΗΓΟΥΜΕΝΙΤΣΑ / ΘΕΣΗ ΚΑΣΤΡΙ V p (m/sec) V s (m/sec) V p /V s Πυκνότητα (Kg/m 3 ) Λόγος Poisson ν Σελίδα 37

42 Πίνακας 8: Τιμές δυναμικών ελαστικών παραμέτρων γεώτρησης, στη θέση ΚΑΣΤΡΙ. Σελίδα 38

43 Συμπεράσματα Στην περιοχή της Ηγουμενίτσας στα πλαίσια του προγράμματος «Αστική Γεωλογία», πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις με την τεχνική Crosshole σε τέσσερις διαφορετικές περιοχές της πόλης. Σε κάθε μία περιοχή μελέτης υπολογίσθηκαν οι ταχύτητες V p και V s για διάφορα βάθη μέχρι το πέρας της κάθε γεώτρησης (20m 30m). Γνωρίζοντας αυτήν την πληροφορία και την πυκνότητα των σχηματισμών σε επόμενο στάδιο υπολογίσθηκαν οι ελαστικές παράμετροι, λόγος Poisson, μέτρο διάτμησης G (Shear modulus), μέτρο ελαστικότητας E (Young's modulus), και μέτρου ακαμψίας όγκου (Bulk modulus). Επιπρόσθετα υπολογίσθηκε μία επιπλέον παράμετρος ο λόγος V p / V s. Ο λόγος V p /V s έχει παρατηρηθεί ότι σχετίζεται με το πορώδες των πετρωμάτων, χρησιμοποιείται δε για το διαχωρισμό της λιθολογίας και τον εντοπισμό υδρογονανθράκων. Όταν οι τιμές του λόγου V p / V s είναι υψηλές και οι ταχύτητες των S κυμάτων δεν δείχνουν σημαντική διακύμανση περιγράφουν πέτρωμα χαμηλής ποιότητας και κορεσμένο σε νερό. Στις περιοχές ΙΚΑ και Δρέπανο όπου οι θέσεις μέτρησης ευρίσκονται σε κοντινή απόσταση από την παράκτια ζώνη παρατηρείται κορεσμός σε νερό των σχηματισμών σε όλη σχεδόν την έκταση των γεωτρήσεων. Στην περιοχή Εγνατία κορεσμός σε νερό παρατηρείται από τα 10m βάθος και πέρα, ενώ στην περιοχή Καστρί το φαινόμενο απουσιάζει. Σε αυτές τις δύο θέσεις οι σχηματισμοί παρουσιάζουν υψηλότερες τιμές ελαστικών παραμέτρων. Η διακύμανση των τιμών του μέτρου ακαμψίας σε κάθε περιοχή μελέτης παρουσιάζει πολύ καλή συσχέτιση με τη διαφοροποίηση της λιθολογίας ως προς το βάθος. Σελίδα 39

44 Βιβλιογραφία ASTM Standard: Standard Test Methods for Crosshole Seismic Testing, Designation: D 4428 / D 4428 M- 84, Annual Book of ASTM Standards, 1985, Volume 04.08, pp Dannowski, A. (2004): Test of the borehole shear wave source SH66, Diploma thesis, University of Freiberg. Raymond W. C., Warrick R. E., and Bennett M. J., 1978: Seismic velocities of San Francisko bayshore sediments, Earthquake Engineering and Soil Dynamics, June 19-21, 1978, Pasadena, CA. Άκης Τσελέντης, 1997: Σύγχρονη Σεισμολογία,Τόμος Α & Β. Π. Κάρμης, 2006: Δοκιμές Crosshole σε περιοχές του Ναυπλίου, Έργο Αστική και Περιαστική Γεωλογία Γ Π.Κ.Σ.. Μπέλλας, 2014: Αποτελέσματα γεωτεχνικών δοκιμών περιοχής Ηγουμενίτσας. Έκθεση ΙΓΜΕ. Σελίδα 40

45 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Ι - Crosshole καταγραφές Σελίδα 41

46

47 ΔΡΕΠΑΝΟ Σχήμα 1: Γεώτρηση στη θέση Δρέπανο, καταγραφές σε βάθος 2 m. Σχήμα 2: Γεώτρηση στη θέση Δρέπανο, καταγραφές σε βάθος 4 m. Σελίδα 43

48 Σχήμα 3: Γεώτρηση στη θέση Δρέπανο, καταγραφές σε βάθος 6 m. Σχήμα 4: Γεώτρηση στη θέση Δρέπανο, καταγραφές σε βάθος 8 m. Σελίδα 44

49 Σχήμα 5: Γεώτρηση στη θέση Δρέπανο, καταγραφές σε βάθος 10 m. Σχήμα 6: Γεώτρηση στη θέση Δρέπανο, καταγραφές σε βάθος 12 m. Σελίδα 45

50 Σχήμα 7: Γεώτρηση στη θέση Δρέπανο, καταγραφές σε βάθος 14 m. Σχήμα 8: Γεώτρηση στη θέση Δρέπανο, καταγραφές σε βάθος 16 m. Σελίδα 46

51 Σχήμα 9: Γεώτρηση στη θέση Δρέπανο, καταγραφές σε βάθος 18 m. Σχήμα 10: Γεώτρηση στη θέση Δρέπανο, καταγραφές σε βάθος 20 m. Σελίδα 47

52 Σχήμα 11: Γεώτρηση στη θέση Δρέπανο, καταγραφές σε βάθος 22 m. Σχήμα 12: Γεώτρηση στη θέση Δρέπανο, καταγραφές σε βάθος 24 m. Σελίδα 48

53 Σχήμα 13: Γεώτρηση στη θέση Δρέπανο, καταγραφές σε βάθος 26 m. Σχήμα 14: Γεώτρηση στη θέση Δρέπανο, καταγραφές σε βάθος 28 m. Σελίδα 49

54 Σχήμα 15: Γεώτρηση στη θέση Δρέπανο, καταγραφές σε βάθος 30 m. Σελίδα 50

55 ΕΓΝΑΤΙΑ Σχήμα 16: Γεώτρηση στη θέση Εγνατία, καταγραφές σε βάθος 2 m. Σχήμα 17: Γεώτρηση στη θέση Εγνατία, καταγραφές σε βάθος 4 m. Σελίδα 51

56 Σχήμα 18: Γεώτρηση στη θέση Εγνατία, καταγραφές σε βάθος 6 m. Σχήμα 19: Γεώτρηση στη θέση Εγνατία, καταγραφές σε βάθος 8 m. Σελίδα 52

57 Σχήμα 20: Γεώτρηση στη θέση Εγνατία, καταγραφές σε βάθος 10 m. Σχήμα 21: Γεώτρηση στη θέση Εγνατία, καταγραφές σε βάθος 12 m. Σελίδα 53

58 Σχήμα 22: Γεώτρηση στη θέση Εγνατία, καταγραφές σε βάθος 14 m. Σχήμα 23: Γεώτρηση στη θέση Εγνατία, καταγραφές σε βάθος 16 m. Σελίδα 54

59 Σχήμα 24: Γεώτρηση στη θέση Εγνατία, καταγραφές σε βάθος 18 m. Σχήμα 25: Γεώτρηση στη θέση Εγνατία, καταγραφές σε βάθος 20 m. Σελίδα 55

60 Σχήμα 26: Γεώτρηση στη θέση Εγνατία, καταγραφές σε βάθος 22 m. Σχήμα 27: Γεώτρηση στη θέση Εγνατία, καταγραφές σε βάθος 24 m. Σελίδα 56

61 Σχήμα 28: Γεώτρηση στη θέση Εγνατία, καταγραφές σε βάθος 26 m. Σχήμα 29: Γεώτρηση στη θέση Εγνατία, καταγραφές σε βάθος 28 m. Σελίδα 57

62 Σχήμα 30: Γεώτρηση στη θέση Εγνατία, καταγραφές σε βάθος 30 m. Σελίδα 58

63 ΚΑΣΤΡΙ Σχήμα 31: Γεώτρηση στη θέση Καστρί, καταγραφές σε βάθος 2 m. Σχήμα 32: Γεώτρηση στη θέση Καστρί, καταγραφές σε βάθος 4 m. Σελίδα 59

64 Σχήμα 33: Γεώτρηση στη θέση Καστρί, καταγραφές σε βάθος 6 m. Σχήμα 34: Γεώτρηση στη θέση Καστρί, καταγραφές σε βάθος 8 m. Σελίδα 60

65 Σχήμα 35: Γεώτρηση στη θέση Καστρί, καταγραφές σε βάθος 10 m. Σχήμα 36: Γεώτρηση στη θέση Καστρί, καταγραφές σε βάθος 12 m. Σελίδα 61

66 Σχήμα 37: Γεώτρηση στη θέση Καστρί, καταγραφές σε βάθος 14 m. Σχήμα 38: Γεώτρηση στη θέση Καστρί, καταγραφές σε βάθος 16 m. Σελίδα 62

67 Σχήμα 39: Γεώτρηση στη θέση Καστρί, καταγραφές σε βάθος 18 m. Σελίδα 63

68 ΙΚΑ Σχήμα 40: Γεώτρηση στη θέση Ίκα, καταγραφές σε βάθος 2 m. Σχήμα 41: Γεώτρηση στη θέση Ίκα, καταγραφές σε βάθος 4 m. Σελίδα 64

69 Σχήμα 42: Γεώτρηση στη θέση Ίκα, καταγραφές σε βάθος 6 m. Σχήμα 43: Γεώτρηση στη θέση Ίκα, καταγραφές σε βάθος 8 m. Σελίδα 65

70 Σχήμα 44: Γεώτρηση στη θέση Ίκα, καταγραφές σε βάθος 10 m. Σχήμα 45: Γεώτρηση στη θέση Ίκα, καταγραφές σε βάθος 12 m. Σελίδα 66

71 Σχήμα 46: Γεώτρηση στη θέση Ίκα, καταγραφές σε βάθος 14 m. Σχήμα 47: Γεώτρηση στη θέση Ίκα, καταγραφές σε βάθος 16 m. Σελίδα 67

72 Σχήμα 48: Γεώτρηση στη θέση Ίκα, καταγραφές σε βάθος 18 m. Σχήμα 49: Γεώτρηση στη θέση Ίκα, καταγραφές σε βάθος 20 m. Σελίδα 68

73 Σχήμα 50: Γεώτρηση στη θέση Ίκα, καταγραφές σε βάθος 22 m. Σχήμα 51: Γεώτρηση στη θέση Ίκα, καταγραφές σε βάθος 24 m. Σελίδα 69

74 Σχήμα 52: Γεώτρηση στη θέση Ίκα, καταγραφές σε βάθος 26 m. Σχήμα 53: Γεώτρηση στη θέση Ίκα, καταγραφές σε βάθος 28 m. Σελίδα 70

75 Σχήμα 54: Γεώτρηση στη θέση Ίκα, καταγραφές σε βάθος 29 m. Σελίδα 71

76

77 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΙΙ Αποτελέσματα γεωτεχνικών δοκιμών Σελίδα 73

78

79 Σελίδα 75

80 Σελίδα 76

81 Σελίδα 77

82 Σελίδα 78

83 Σελίδα 79

84 Σελίδα 80 80

85 Σελίδα 81 81

86 Σελίδα 82 82

87 Σελίδα 83 83

88

89

90