Γεωλογικές γραμμές: τομές γεωλογικής επιφάνειας με τον τοπογραφικό ανάγλυφο Χρήσιμες στον υπολογισμό της διεύθυνσης, κλίσης κτλ.

Transcript

1 Γεωλογικός χάρτης Γεωλογικές επιφάνειες: επιφάνειες στρωμάτων ή επαφής στρωμάτων, ρηγμάτων, πλευρών πτυχής, ασυμφωνίας στρωμάτων Γεωλογικές γραμμές: τομές γεωλογικής επιφάνειας με τον τοπογραφικό ανάγλυφο Χρήσιμες στον υπολογισμό της διεύθυνσης, κλίσης κτλ. Δίνουν τη Θέση μιας γεωλογικής επιφάνειας στο χώρο Κεκλιμένη ή οριζόντια Που χρησιμεύουν; Οι γεωλογικοί χάρτες απεικονίζουν υπόγειες επιφάνειες τέτοιες όπως τα όρια μιας ενότητας του χάρτη Δίνουν τη θέση και τη μορφή των υπόγειων επιφανειών Κατασκευάζονται οι ισοϋψείς των επιφανειών εμφανίσεων από τα τοπογραφικά υψόμετρα, εκεί όπου αυτές εκτίθενται στην επιφάνεια Η κατασκευή των δομικών ισοϋψών από τα υψόμετρα των εμφανίσεων ελέγχεται καλύτερα εάν έχουμε πληροφορίες και από γεωτρήσεις

2 Οι δομικές ισοϋψείς για λείες, ομοιόμορφα κεκλιμένες επιφάνειες είναι ευθείες και καλούνται γραμμές παράταξης Οι γεωλογικοί χάρτες έχουν ευρεία εφαρμογή στην απεικόνιση της κατανομής των γεωλογικών πληροφοριών που συνδέονται με περιβαλλοντικά ζητήματα και στη διερεύνηση πιθανών συνδέσμων ανάμεσα στη γεωλογία μιας περιοχής και περιβαλλοντικών ζητημάτων Οι υδρογεωλογικοί χάρτες δίνουν έμφαση στο πως η κατανομή του νερού και οι υδραυλικές ιδιότητες ποικίλουν σε μια περιοχή και στο ποιες πληροφορίες μπορούν να περιέχονται που σχετίζονται με τους σκοπούς του περιβαλλοντικού σχεδιασμού Οι χάρτες μπορεί να υποδεικνύουν περιορισμούς στην εξόρυξη κοιτασμάτων ορυκτών και να οριοθετούν περιοχές διαφορετικού βαθμού καταλληλότητας για κατασκευές και θέσεις με γεωλογικούς κινδύνους

3 Συμβάλλουν στον ευαίσθητο σχεδιασμό θέσεων ΧΥΤΑ, υπόγειας αποθήκευσης τοξικών αποβλήτων και στην εκτίμηση της καταλληλότητας θέσεων για μακράς διάρκειας αποθήκευση ραδιενεργών αποβλήτων Οι χάρτες της περιβαλλοντικής γεωλογίας παρουσιάζουν και αξιολογούν τους γεωλογικούς παράγοντες που σχετίζονται με το σχεδιασμό των μελλοντικών χρήσεων γης και βοηθούν στην καλύτερη κατανόηση του περιβάλλοντος Βοηθούν στην κατανόηση της γεωλογικής δομής, να γνωρίσουμε τη γεωλογική ιστορία και εξέλιξη μιας περιοχής Περιλαμβάνουν τις εμφανίσεις διαφόρων πετρωμάτων Είναι περισσότερο ακριβείς όσο περισσότερο ακριβείς είναι οι τοπογραφικοί χάρτες Βοηθούν να αναγνωρίσουμε χρήσιμους υδροφόρους ορίζοντες Δίνουν κρίσιμα στοιχεία για το έργο του μηχανικού (1:5000, 1:1000) Υπόμνημα: ποικιλία χρωμάτων και συμβόλων ανάλογα με το χάρτη Δίνουν τη μορφή και τη θέση της γεωλογικής εμφάνισης στο υπέδαφος

4 Γεωλογική τομή Γεωλογικές τομές ίδια κλίμακα χ,ψ Στην οδοποιία 10πλάσια κλίμακα κατ ύψος Ακριβής γεωλογική τομή Προσδιορισμός της θέσης μιας γεωλογικής επιφάνειας στο χώρο Οριζόντιες: Γεωλογικές γραμμές//με τις ισοϋψείς Κατακόρυφες: ευθείες γεωλογικές γραμμές Κεκλιμένες: τέμνουν τις ισοϋψείς με τη μορφή τεθλασμένων γραμμών Στοιχεία προσδιορισμού της γεωλογικής επιφάνειας στο χώρο Παράταξη, είναι η τομή της γεωλογικής επιφάνειας με ένα οριζόντιο επίπεδο (ευθεία γραμμή). Όλα τα σημεία της έχουν το ίδιο υψόμετρο. Μπορούμε να φέρουμε άπειρες παρατάξεις που είναι μεταξύ τους παράλληλες Διεύθυνση παράταξης Είναι η δεξιόστροφη γωνία που σχηματίζει η παράταξη με τον γεωγραφικό βορρά Για να χαράξουμε την παράταξη μιας γεωλογικής επιφάνειας στο χάρτη, αρκεί να βρούμε δύο κοινά σημεία της γεωλογικής επιφάνειας με την ίδια τοπογραφική ισοϋψή και να τα ενώσουμε.

5 Αν το πρόσθιο τμήμα της στέγης είναι μια κεκλιμένη γεωλογική επιφάνεια τότε η κόκκινη γραμμή που αποτελεί τομή αυτής με το οριζόντιο επίπεδο (βάση της στέγης) είναι μία παράταξη. Η γραμμή της κορυφής της στέγης που είναι παράλληλη με την προηγούμενη αποτελεί μια άλλη παράταξη. Προσανατολισμός πίσω τμήματος της στέγης - 090/45 ο Ν 090 = παράταξη Διεύθυνση της κλίσης Γωνία κλίσης = 45 ο Προσανατολισμός προσθίου τμήματος της στέγης 090/45 ο S Διεύθυνση παράταξης Νότια

6 Σημασία της παράταξης στο γεωλογικό χάρτη Η διαφορά υψομέτρου του εδάφους και της παράταξης, απεικονίζει το βάθος της γεωλογικής επιφάνειας Όταν λόγω της διάβρωσης του εδάφους δεν υπάρχει η γεωλογική επιφάνεια η παράταξη είναι φανταστική Όταν ορισμένα σημεία της παράταξης συμπίπτουν υψομετρικά με ορισμένα σημεία του εδάφους τότε η γεωλογική επιφάνεια στα σημεία εκείνα είναι στην επιφάνεια του εδάφους Κλίση μιας γεωλογικής επιφάνειας Είναι η αντίστοιχη οξεία γωνία της διέδρου που σχηματίζεται από την τομή του επιπέδου της κεκλιμένης γεωλογικής επιφάνειας και ενός οριζοντίου επιπέδου (τυχαίου). Τιμή κλίσης Η κλίση μιας γεωλογικής επιφάνειας στο χάρτη υπολογίζεται αν χαράξουμε δύο παρατάξεις και φέρουμε μία κάθετο σ αυτές. Στη συνέχεια βρίσκουμε τη διαφορά υψομέτρου μεταξύ των δύο σημείων όπου η κάθετος τέμνει τις παρατάξεις (=ΑΒ) καθώς και την οριζόντια απόστασή τους από την κλίμακα του χάρτη. Η πραγματική κλίση δίνεται από τη σχέση: εφφ=αβ/αγ

7 α. παράταξη και κλίση γεωλογικών επιφανειών. β. πραγματική και φαινόμενη κλίση. Φαινόμενη είναι η κλίση όταν δεν βασίζεται στην κάθετο σε δύο διαδοχικές παρατάξεις η τιμή κλίσης μιας κεκλιμένης επιφάνειας υπολογίζεται από την εφαπτομένη της ως εξής:

8 (α) Διάγραμμα και (β) κάτοψη ή χάρτης δομικών ισοϋψών (structure contours) που απεικονίζουν τη σχέση ανάμεσα στην πραγματική (true) και στη φαινόμενη (aparrent) κλίση (dip)

9

10 Συμπλήρωση της γεωλογικής γραμμής από στοιχεία της επιφανείας εδάφους

11

12 Περίπτωση οριζόντιων γεωλογικών επιφανειών Όταν κάποιο τμήμα της γεωλογικής γραμμής ακολουθεί τις ισοϋψείς (όλα τα σημεία του έχουν το ίδιο υψόμετρο), αυτό σημαίνει ότι έχουμε οριζόντιες γεωλογικές επιφάνειες. Η συμπλήρωση του γεωλογικού χάρτη γίνεται επεκτείνοντας το τμήμα αυτό σε όλο το χάρτη με βάση το υψόμετρο (ίδιο).

13

14 Υπόμνημα γεωλογικών σχηματισμών

15 Σχέσεις δομικών και τοπογραφικών ισοϋψών Όταν τα V s των δομικών και τοπογραφικών ισοϋψών είναι ομόρροπα, και η γωνία του V των δομικών ισοϋψών είναι > του V των τοπογραφικών ισοϋψών τότε οι γεωλογικοί σχηματισμοί κλίνουν αντίθετα προς την τοπογραφική επιφάνεια

16 1.Όταν τα V s δομικών και τοπογραφικών ισοϋψών είναι ομόρροπα, και η γωνία του V των δομικών ισοϋψών είναι < της γωνίας του V των τοπογραφικών ισοϋψών, τότε οι γεωλογικοί σχηματισμοί κλίνουν προς τα κατάντη.

17 1.Όταν οι δομικές ισοϋψείς δεν σχηματίζουν V αλλά παίρνουν τη μορφή δύο παράλληλων γραμμών ενώ οι τοπογραφικές ισοϋψείς σχηματίζουν κανονικά γωνία, τότε η κλίση των γεωλογικών σχηματισμών είναι ίση με την κλίση της τοπογραφικής επιφάνειας.

18 1.Όταν τα V s δομικών και τοπογραφικών ισοϋψών είναι αντίρροπα και η γωνία του V των δομικών ισοϋψών είναι > της γωνίας του V των τοπογραφικών ισοϋψών, τότε οι γεωλογικοί σχηματισμοί κλίνουν προς τα κατάντη (κλίση της γεωλογικής επιφάνειας ομόρροπη της κλίσης της τοπογραφικής επιφάνειας). Η κλίση της γεωλογικής επιφάνειας είναι μεγαλύτερη ανεξαρτήτως γωνίας

19 Όταν οι τοπογραφικές ισοϋψείς σχηματίζουν V s ενώ οι δομικές ισοϋψείς εμφανίζονται με τη μορφή ευθείας γραμμής που τέμνει τις τοπογραφικές ισοϋψείς, τότε οι γεωλογικοί σχηματισμοί είναι κατακόρυφοι.

20 Γεωλογικές εμφανίσεις φαίνονται στη ΒΔ γωνία του χάρτη Συμπληρώσετε τις γεωλογικές εμφανίσεις σε ολόκληρο το χάρτη Σχεδιάστε μια κατακόρυφη στήλη που να δείχνει κάθε ένα από τα στρώματα σε στρωματογραφική σειρά και σε κλίμακα 1 cm = 100 m). Να δείχνει το πραγματικό πάχος κάθε στρώματος. Σχεδιάστε μία γεωλογική τομή κατά μήκος της γραμμής Α-Β.

21 Κατασκευή γεωλογικής τομής

22

23 Κατασκευή στρωματογραφικής στήλης: Συχνά σχεδιάζεται μια τεθλασμένη στο κάτω υμήμα μιας στρωματογραφικής στήλης όταν το πάχος μιας ενότητας είναι άγνωστο. Καθώς αυτά τα στρώματα είναι οριζόντια το πραγματικό πάχος είναι το ίδιο με το εύρος της εμφάνισης.

24 Κατασκευή γεωλογικής τομής

25

26 πρόβλημα τριών σημείων Όταν δίνονται τρία σημεία γνωστού υψομέτρου μιας γεωλογικής επιφάνειας τότε μπορούμε να χαράξουμε άπειρες παρατάξεις αυτής της επιφάνειας. 1. Βρίσκουμε το ζεύγος σημείων με τη μεγαλύτερη διαφορά υψομέτρου και τα ενώνουμε (800 και 400 m) 2. Από το τρίτο σημείο (υψόμετρο 600 m) φέρουμε ευθύγραμμο τμήμα που τέμνει το προηγούμενο ευθύγραμμο τμήμα στο αντίστοιχο υψόμετρου αυτού (δηλαδή στα 600 m). Το τμήμα αυτό αποτελεί την παράταξη της γεωλογικής επιφάνειας και στη συνέχεια μπορούμε να χαράξουμε άπειρες παρατάξεις Η τελευταία ενέργεια γίνεται εύκολα αν διαιρέσουμε την διαφορά υψομέτρου του πρώτου τμήματος διά του μήκους του (με βάση την κλίμακα)

27

28

29 Γεωλογικός χάρτης και γεωλογική τομή στη θέση ΑΒ. Κεκλιμένα Στρώματα

30 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ Στον χάρτη παρουσιάζεται μια τοπογραφική επιφάνεια με ισοϋψείς ανά 5 μέτρα στις οποίες σημειώνονται οι εμφανίσεις στην επιφάνεια των ορίων τριών γεωλογικών στρώσεων: Το δάπεδο ενός ψαμμίτη εμφανίζεται στο Α, το δάπεδο ενός ασβεστολίθου εμφανίζεται στο Β και το δάπεδο ενός ιλυόλιθου στο C Υποθέτουμε ότι μεταξύ των Α και Β υπάρχει μόνο ψαμμίτης, μεταξύ των B και C υπάρχει μόνο ασβεστόλιθος και πάνω από το C υπάρχει μόνο ιλυόλιθος. Συμπλήρωσε τις εμφανίσεις των ορίων των στρώσεων Χρωμάτισε κατάλληλα τους λιθολογικούς τύπους Υποσημείωση: Ο ρυθμός της αληθινής κλίσης των στρώσεων είναι 1 προς 10 κατά την διεύθυνση των 210 ο

31

32

33

34

35

36

37

38

39 Στρώμα, ως γεωλογικός όρος, ονομάζεται η μορφή ανάπτυξης ενός πετρώματος που οριοθετείται από δύο σχεδόν επίπεδες επιφάνειες. Η επάνω επιφάνεια λέγεται οροφή του στρώματος και η κάτω δάπεδο. ιζηματογενή. Οι επιφάνειες των στρωμάτων θεωρούνται επίπεδες και ότι υπάρχει παραλληλία μεταξύ της επιφάνειας της οροφής και του δαπέδου κάθε στρώματος. Στα οριζόντια στρώματα πραγματικό και κατακόρυφο πάχος ταυτίζονται Επιφάνεια επαφής είναι οι επιφάνειες δύο διαφορετικών στρωμάτων που βρίσκονται σ επαφή Γραμμή επαφής είναι η τομή της επιφάνειας επαφής δύο στρωμάτων (δάπεδο του ενός, οροφή του άλλου) με το τοπογραφικό ανάγλυφο της περιοχής. Με βάση αυτή μπορούν να υπολογιστούν τα γεωμετρικά στοιχεία των στρωμάτων (πάχος, κλίση, διεύθυνση)

40 Πάχος στρώματος είναι η κάθετη απόσταση μεταξύ της οροφής και του δαπέδου του Όταν τα στρώματα είναι κεκλιμένα, το κατακόρυφο πάχος VT (που διαπερνάται από μία γεώτρηση είναι μεγαλύτερο από το πραγματικό πάχος T που μετριέται κάθεται προς τα γεωλογικά όρια (διεπιφάνεια μεταξύ δύο στρωμάτων, δηλαδή την οροφή και το δάπεδο) Το κατακόρυφο πάχος είναι αυτό που συνήθως χρησιμοποιείται στην καθημερινή πρακτική γιατί αυτό υπολογίζουμε, τόσο από τις κατακόρυφες κάθε είδους γεωτρήσεις όσο και από τους χάρτες Υπολογισμός του κατακόρυφου πάχους Στα κεκλιμένα στρώματα Υπολογίζουμε το κατακόρυφο πάχος από τη διαφορά υψομέτρου δύο παρατάξεων, μιας του δαπέδου και μιας της κορυφής που συμπίπτουν Εδώ το κατακόρυφο πάχος διαφέρει από το πραγματικό Πραγματικό πάχος ΓΒ= Κατακόρυφο πάχος (ΑΒ) συνα Όπου α είναι η γωνία μεταξύ αυτών Στα οριζόντια στρώματα Το κατακόρυφο πάχος συμπίπτει με το πραγματικό (υπολογίζεται το ύψος των δύο οριακών επιφανειών)

41 Γενικά η σχέση μεταξύ κατακόρυφου (VT) και πραγματικού πάχους (T) και της γωνίας κλίσεως (α) δίνεται από τη σχέση: T = VTσυνα Γεωλογική τομή που δείχνει τη σχέση ανάμεσα στο κατακόρυφο πάχος (VT) και στο πραγματικό πάχος (T) κεκλιμένου στρώματος.

42 Υπολογισμός πάχους κεκλιμένων στρωμάτων. Λαμβάνοντας μια κοινή παράταξη της οροφής και του δαπέδου του ψαμμίτη (στικτός σχηματισμός) π.χ. την παράταξη των 1000 m για την οροφή (κόκκινο) και 800 για το δάπεδο (μπλε) παρατηρούμε ότι η διαφορά τους είναι 200 m που είναι το κατακόρυφο πάχος του ψαμμίτη

43 Οι τεκτονικές δυνάμεις μπορεί να προκαλέσουν τη θραύση των πετρωμάτων και συχνά την κίνηση κατά μήκος της επιφάνειας θραύσης. Αυτός ο τύπος της παραμόρφωσης είναι γνωστός ως ρηγμάτωση. Η επιφάνεια κατά την οποία λαμβάνει χώρα η κίνηση (ολίσθηση) αποτελεί το επίπεδο του ρήγματος. Το τεμάχιο πάνω από το επίπεδο του ρήγματος ονομάζεται τοιχίο οροφής (hanging wall) και το τεμάχιο κάτω από αυτό ονομάζεται τοιχίο δαπέδου (footwall). Οι κύριοι τύποι ρηγμάτων απεικονίζονται στην εικόνα. Κανονικό (normal), ανάστροφο(reverse) ολίσθησης κατά την παράταξη (strike-slip)

44

45 Fault Breccia

46 Fault Scarp

47

48

49

50

51

52 Ρήγματα Κατακόρυφο άλμα Βρίσκουμε για την ίδια γεωλογική επαφή παρατάξεις που ταυτίζονται Η διαφορά τους ισοδυναμεί με το κατακόρυφο άλμα Οριζόντιο άλμα Οι ίδιες παρατάξεις του ρήγματος της ίδιας επαφής έχουν απομακρυνθεί λόγω μετατόπισης ενώ θα έπρεπε να ταυτίζονται Η κάθετη απόσταση δύο ίδιων παρατάξεων στα δύο τεμάχια δίνει το οριζόντιο άλμα Πως θα διαπιστώσουμε το είδος του ρήγματος; 1. Χαράσσουμε τις παρατάξεις της επιφάνειας του ρήγματος 2. Παρατηρούμε προς τα πού κλίνει η επιφάνεια του ρήγματος 3. Αν το τεμάχιο του ρήγματος (τοιχίο οροφής) που βρίσκεται προς την κατεύθυνση που κλίνει η επιφάνεια του ρήγματος έχει κατέβει χαμηλότερα σε σχέση με το τοιχίο δαπέδου τότε το ρήγμα είναι κανονικό. 4. Αν συμβαίνει το αντίθετο τότε το ρήγμα είναι ανάστροφο

53

54

55

56

57 Tαξινόμηση υδρορρεύματος Η ταξινόμηση υδρορρεύματος αποτελεί μια ευρέως εφαρμοσμένη μέθοδο χαρακτηρισμού των υδρορρευμάτων που βασίζεται στην προϋπόθεση ότι ο αριθμός ταξινόμησης έχει κάποια σχέση με το μέγεθος της περιοχής τροφοδοσίας (υπολεκάνης ή λεκάνης), με τις διαστάσεις της κοίτης και την παροχή του υδρορρεύματος Παρά τις όποιες αντιρρήσεις, εξαιτίας της απλότητάς της, η ταξινόμηση υδρορρεύματος παρέχει μια σύντομη μέθοδο ταξινόμησης «πρώτης προσέγγισης» ενός υδρορρεύματος και ένα κατάλληλο τρόπο διάστρωσης των σχεδίων δειγματοληψίας. Ειδικότερα, οι τάξεις των υδρορρευμάτων παρέχουν ένα τρόπο ταξινόμησης των σχετικών μεγεθών των υδρορρευμάτων μέσα σε

58 Η μέθοδος του Strahler έχει γίνει ευρέως αποδεκτή ως λιγότερο υποκειμενική σε σχέση με εκείνη του Horton και χρησιμοποιείται συνήθως από τους βιολόγους που ασχολούνται με τα υδρορρεύματα. Στο σύστημα αυτό, όλα τα μικρά περιθωριακά υδρορρεύματα χαρακτηρίζονται ως πρώτης τάξης, και είναι εκείνα που δέχονται ροές βροχερού καιρού, και είναι συνήθως ξηρά. Ένα υδρόρρευμα δευτέρας τάξης σχηματίζεται από τη συμβολή οποιωνδήποτε δύο υδρορρευμάτων πρώτης τάξης. Ένα τρίτης τάξης υδρόρρευμα σχηματίζεται από την συμβολή δύο υδρορρευμάτων δευτέρας τάξης.

59 Ένας περιορισμός της μεθόδου του Strahler είναι ότι ένας μεγάλος αριθμός δευτερευόντων κλάδων (παραποτάμων) μπορεί να συμβάλλουν σε ένα υδρόρρευμα μεγαλύτερης τάξης, ενισχύοντας σημαντικά την παροχή του μη μεταβάλλοντας την τάξη του. Η μέθοδος του Shreve παρακάμπτει αυτό το μειονέκτημα. Αυτός πρότεινε ένα σύστημα όπου η τάξη ενός υδρορρεύματος είναι το άθροισμα των τάξεων των ανάντι παραποτάμων. Έτσι η συμβολή ενός δευτέρας τάξης και ενός πρώτης τάξης υδρορρευμάτων, αποφέρει ένα υδρόρρευμα τρίτης τάξης. Αυτό το σύστημα παράγει μια ταξινόμηση που είναι περισσότερο περιγραφική του συνολικού δικτύου και των μέσως όγκων ροής ενός υδρορρεύματος.

60 Η εφαρμογή των δύο μεθόδων παρουσιάζεται στο σχήμα 1 Strahler σχήμα 1 Shreve

61 Λόγος αναγλύφου Δίνεται από τη σχέση S c R r Όπου L είναι το μέγιστο μήκος της υδρολογικής λεκάνης (που μετράται κατά μήκος του κυρίου υδρορρεύματος) και h είναι η διαφορά στο υψόμετρο μεταξύ του στομίου της λεκάνης και του υψηλότερου σημείου του υδροκρίτη. Οι μονάδες πρέπει να είναι ίδιες. h L Τόσο η πυκνότητα του υδρογραφικού δικτύου όσο και η κλίση επηρεάζονται από το ανάγλυφο της λεκάνης. Επίσης η ετήσια παροχή ιζημάτων της λεκάνης αυξάνει εκθετικά με την αύξηση του λόγου του αναγλύφου. Μέση κλίση υδρορρεύματος Η μέση κλίση της κοίτης είναι ένας από τους παράγοντες που ελέγχουν την ταχύτητα του νερού. Η μέση κλίση της κοίτης S c δίνεται από τη σχέση: ( ό ή ό ό ) ή ύ

62 Η μηκοτομή ενός υδρορρεύματος Η μηκοτομή ενός υδρορρεύματος περιγράφει τον τρόπο με τον οποίο αλλάζει το υψόμετρο σε ένα υδρόρρευμα (σχήμα 2) Ο άξονας χ παριστά την απόσταση κατά μήκος ενός υδρορρεύματος, όπως μετράται από το σημείο εξόδου της λεκάνης (συμβολή, μια λίμνη, ή μια θάλασσα). Σε πολλά υδρορρεύματα, η μηκοτομή εμφανίζει ένα χαρακτηριστικό κοίλο σχήμα, με την κλίση να μειώνεται από το υψηλότερο (περιοχή διάβρωσης) τμήμα προς το χαμηλότερο τμήμα (περιοχή απόθεσης). Το σχήμα αυτό συνδέεται τόσο με μια αύξηση του μεγέθους των ιζημάτων όσο και με μια μείωση αυτού προς την κατάντη κατεύθυνση.

63 Σε υδρορρεύματα ημίξηρων περιοχών η μέση παροχή μπορεί πραγματικά να μειώνεται στην κατάντη περιοχή εξαιτίας της εξατμισοδιαπνοής και των απωλειών της ροής, γιαυτό στα υδρορρεύματα αυτά η μηκοτομή είναι κυρτή. Η μηκοτομή, γενικά, τροποποιείται από τους χαρακτήρες του υποβάθρου της τοπικής τοπογραφίας, τις αλλαγές στα υλικά της κοίτης κ.τ.λ. Γενικά, η μηκοτομή τείνει να είναι πιο απότομη σε σκληρότερους τύπους πετρωμάτων και πιο ομαλή όταν η κοίτη είναι λιγότερο ανθεκτική στη διάβρωση. Απότομες αλλαγές στην κλίση (knickpoints) μπορεί να υπάρξουν στις συμβολές ή όταν αλλάζει η γεωλογία.

64

65 Πέραμα Κόμαρος Πετρωτά χείμαρρος Παλιόρρεμα

66 Ανάλυση του δυναμικού κατολίσθησης μιας κλιτύος Η ανάλυση του δυναμικού κατολίσθησης μιας κλιτύος περιλαμβάνει: τον προσδιορισμό των ανθιστάμενων και κινητήριων δυνάμεων και τον λόγο των δύο, ο οποίος είναι ο παράγοντας ασφάλειας (FS). Αυτό μπορεί να γίνει για παράλληλες και για περιστροφικές ολισθήσεις. Π.χ., θεωρείστε τη διατομή που παρουσιάζεται στο σχήμα 8.5, το οποίο δείχνει έναν μικροσκοπικό γκρεμό σε ασβεστόλιθο με ένα πιθανό επίπεδο ολίσθησης που αποτελείται από άργιλο και το οποίο εντοπίζεται μεταξύ επιπέδων στρώσης ασβεστόλιθου και κλίνει με γωνία 30 ως προς το οριζόντιο επίπεδο.

67 Υποθέστε ότι η περιοχή πάνω από το επίπεδο ολίσθησης είναι στην εγκάρσια διατομή 500 m 2, το μοναδιαίο βάρος του ασβεστόλιθου είναι 1.6x10 4 N/m 3, η αντοχή διάτμησης της αργίλου έχει καθοριστεί από εργαστηριακές μελέτες να είναι 9x10 4 N/m 2 και το μήκος του επιπέδου ολίσθησης είναι 50 m. Ο FS υπολογίζεται ως ο λόγος των ανθιστάμενων προς τις κινητήριες δυνάμεις από την εξίσωση: FS SLT W sin W SLT FS sin

68 Για να αναλύσουμε τις ανθιστάμενες και κινητήριες δυνάμεις για μια τομή (εγκάρσια διατομή στο σχήμα 6.5) του μικρού γκρεμού, προσανατολισμένη κάθετα στο μικρό γκρεμό, το πάχος του οποίου είναι 1, χρησιμοποιούμε τη μέθοδο που είναι γνωστή ως "μέθοδος μοναδιαίου πάχους". Οι ανθιστάμενες δυνάμεις είναι το γινόμενο SLT, όπου: S είναι η αντοχή διάτμησης της αργίλου, L είναι το μήκος του επιπέδου ολίσθησης και T είναι το μοναδιαίο πάχος. Η κινητήρια δύναμη είναι η συνιστώσα του βάρους του υλικού η παράλληλη προς την κλίση της κλιτύος και με την ίδια φορά πάνω από το πιθανό επίπεδο ολίσθησης και δίνεται από τη σχέση: W ημίτονοθ, Όπου: W είναι ίσο με το γινόμενο του εμβαδού πάνω από το επίπεδο ολίσθησης (A), επί το μοναδιαίο βάρος του υλικού της κλιτύος επί το μοναδιαίο πάχος (I) W = (500 m 2 )(1m)(1.6x10 4 N/m 3 ) = 8x10 6 Ν. πολλαπλασιάζουμε το W επί το ημίτονο της γωνίας του επιπέδου ολίσθησης το γινόμενο (WημΘ) αποτελεί τη συνιστώσα του βάρους του υλικού της κλιτύος πάνω από το πιθανό επίπεδο ολίσθησης (σχήμα).

69 Ο παράγοντας της ασφάλειας υπολογίζεται ως: το αποτέλεσμα είναι FS = 1,125 FS SLT W sin Η ανάλυσή μας οδήγησε σε έναν παράγοντα ασφάλειας 1.125, ο οποίος δεν είναι ικανοποιητικός. Γενικά ένας παράγοντας ασφάλειας μικρότερος από 1.25 θεωρείται ως υπό όρους σταθερός. Τι θα μπορούσε να γίνει για να αυξήσουμε τον παράγοντα ασφάλειας σε 1.25; Μια δυνατότητα θα ήταν: να αφαιρεθεί μέρος του βάρους του ασβεστόλιθου πάνω από το πιθανό επίπεδο ολίσθησης, με μείωση της απότομης κλίσης της κλιτύος στο μικρό γκρεμό του ασβεστόλιθου Μπορούμε να υπολογίσουμε τον όγκο του ασβεστόλιθου που θα ήταν αναγκαίο να αφαιρεθεί ανά μοναδιαίο πάχος της κλιτύος, θεωρώντας τον παράγοντα ασφάλειας ίσο με 1.25 και χρησιμοποιώντας και επιλύοντας ως 4 2 προς W την ακόλουθη εξίσωση: (9x10 N / m )(50m)(1m ) 6 W 7,2x10 N (1,25)(0,5)

70 Κέντρο βάρους της πιθανής ολίσθησης "C" (είναι ένα σημείο) D, N, W είναι διανύσματα που έχουν μέγεθος και φορά πιθανό επίπεδο ολίσθησης μικρός γκρεμός σε ασβεστόλιθο πιθανό επίπεδο ολίσθησης (άργιλος) στο μικρό γκρεμό ορθή γωνία Σχήμα 6.5 Εγκάρσια διατομή μιας κλιτύος ασβεστολίθου (μικρός γκρεμός) με ένα αργιλικό στρώμα (πιθανό επίπεδο ολίσθησης). Όλο το πέτρωμα και το έδαφος πάνω από το πιθανό επίπεδο ολίσθησης είναι μια πιθανή μάζα ολίσθησης. Το μήκος του επιπέδου ολίσθησης είναι L = 50 m. Η απόσταση C-W είναι το μέγεθος του διανύσματος W. H απόσταση C-D (επίσης N-W) είναι το μέγεθος του διανύσματος D. H απόσταση C-N είναι το μέγεθος του διανύσματος N. Τα τρία διανύσματα χαρακτηρίζονται ως W, D, N.

71 Η ανωτέρω αξιολόγηση του παράγοντα ασφάλειας απλοποιείται υπερβολικά, δεδομένου ότι υποθέτουμε ότι η αντοχή διάτμησης είναι σταθερή κατά μήκος του επιπέδου ολίσθησης, κάτι που δεν συμβαίνει συχνά. Το παράδειγμά μας επίσης δεν εξετάζει την πίεση του ρευστού στην ολισθαίνουσα μάζα, η οποία είναι συνήθως σημαντική κατά την ανάλυση των κατολισθήσεων. Κατά συνέπεια, θα ήταν απαραίτητη πιο λεπτομερής αξιολόγηση, αλλά η αρχή είναι η ίδια. Δηλαδή εκτιμώνται οι ανθιστάμενες και κινητήριες δυνάμεις και υπολογίζεται ο λόγος τους (FS). Ένας παρόμοιος τύπος ανάλυσης μπορεί να γίνει για τις περιστροφικές ή άλλου τύπου αστοχίες, αλλά τα μαθηματικά στις περιπτώσεις αυτές είναι πιο σύνθετα. Οι περιβαλλοντικοί και τεχνικοί γεωλόγοι που εργάζονται στα προβλήματα σταθερότητας κλιτύων χρησιμοποιούν συχνά προγράμματα υπολογιστών και αναλύουν ένα αριθμό πιθανών επιπέδων ολίσθησης, τόσο για τις παράλληλες όσο και για τις περιστροφικές αστοχίες ως τμήμα της ανάλυσης της σταθερότητας κλιτύων

72 Οι καταρράκτες συνήθως σχηματίζονται στο άνω ρου ενός ποταμού όπου η κοίτη είναι συχνά στενή και βαθειά. Όταν οι διαδρομές του ποταμού είναι πάνω σε ανθεκτικό υπόβαθρο, η διάβρωση θα συμβεί σιγά-σιγά, ενώ στα κατάντη η διάβρωση εμφανίζεται πιο γρήγορα. Καθώς η ροή του ποταμού αυξάνει την ταχύτητά της στην άκρη του καταρράκτη, διαβρώνονται υλικά από το στρώμα της κοίτης του ποταμού. Δίνες δημιουργούνται και η ροή μεταφέρει άμμο και πέτρες αυξάνοντας τη διαβρωτική ικανότητα του ποταμού