ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ & ΓΕΩΦΥΣΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ & ΓΕΩΦΥΣΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΘΕΜΑ: ΚΑΤΟΛΙΣΘΗΣΗ ΒΕΛΒΙΤΣΙΟΥ ΠΑΤΡΩΝ ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: Αναγνωστάκη Θεόδωρου Α.Μ.:06006 ΕΠΙΒΛΕΠΟΝΤΕΣ ΚΑΘΗΓΗΤΕΣ: κ. Γ. Κούκης, Καθηγητής Παν. Πατρών κ. Ν. Σαμπατακάκης, Αν. Καθηγητής Παν. Πατρών Πάτρα, Οκτώβριος 2010 0

ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Με το πέρας της εκπόνησης της πτυχιακής μου θα ήθελα να ευχαριστήσω θερμά για την συμβολή τους, τους καθηγητές μου κ. Γ. Κούκη και κ. Ν. Σαμπατακάκη.Καθώς, μου έδωσαν την δυνατότητα να ασχοληθώ εκτενώς με θέματα Τεχνικής Γεωλογίας, τόσο με την ανάθεση της συγκεκριμένης πτυχιακής εργασίας, όσο και με την παράδοση ενδιαφερόντων μαθημάτων προπτυχιακού χαρακτήρα του τομέα αυτού. Στην συνέχεια, θα ήταν παράλειψη να μην ευχαριστήσω τον Υποψήφιο Διδάκτορα του Τμήματος Τεχνικής Γεωλογίας Σ. Λαϊνά για τις πολύτιμες πληροφορίες που μου παρείχε. Σημαντική ήταν και η συνεισφορά του Μεταπτυχιακού φοιτητή Γ. Κουτσιούμπη. 1

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗ...4 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ο 1.1 Περιοχή έρευνας - Γεωμορφολογία. 5 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ο 2.1 Κατολισθήσεις....9 2.1.1 Ταξινόμηση κατολισθήσεων 2.2 Η κατολίσθηση της περιοχής Βελβίτσι..11 2.2.1 Περιγραφή της κατολίσθησης ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ο 3.1 Γεωτρήσεις. 13 3.2 Περιστροφικές δειγματοληπτικές γεωτρήσεις. 15 3.3 Γεωτρητικός εξοπλισμός. 15 3.4 Γεωτρύπανα.... 15 3.5 Στελέχη...16 3.6 Σωλήνες επένδυσης...16 3.7 Δειγματολήπτες....16 3.7.1 δειγματοληψία εδαφικών δειγμάτων 3.7.2 Δειγματοληψία αδιατάρακτων δειγμάτων 3.7.3 Δειγματοληψία διαταραγμένων δειγμάτων 3.7.4 Δειγματοληψία βραχωδών δειγμάτων 3.7.5 Δείγματα με μονό δειγματολήπτη 3.7.6 Δειγματοληψία με διπλό δειγματολήπτη 3.8 Όργανα επί τόπου δοκιμών 3.8.1 Πρότυπη δοκιμή διείσδυσης...19 3.9 Γεωτρητικές εργασίες της περιοχής μας....20 3.10 Δειγματοληπτικές γεωτρήσεις...22 3.10.1 Γεώτρηση Γ 1 3.10.2 Γεώτρηση Γ 2 3.10.3 Γεώτρηση Γ 3 3.11 Επί τόπου δοκιμές Δοκιμές Πρότυπης Διείσδυσης (SPT)....26 3.12 Μετρήσεις στάθμης ύδατος... 28 2

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ο 4.1 Εργαστηριακές δοκιμές 29 4.1.1 Προσδιορισμός των ορίων atterberg 4.1.2 Δοκιμή ανεμπόδιστης μοναξονικής θλίψης 4.1.3 Τριαξονική δοκιμή 4.1.4 Κοκκομετρική ανάλυση - Μηχανική μέθοδος ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ο 5.1 Συμπεράσματα της γεωτεχνικής έρευνας..42 Παράρτημα Α Όλα τα εργαστηριακά αποτελέσματα Παράρτημα Β Φωτογραφικό υλικό 3

ΕΙΣΑΓΩΓΗ Στα κεφάλαια που ακολουθούν, αρχικά παρουσιάζεται μια σύντομη περιγραφή της περιοχής του Βελβιτσίου που ανήκει στην ευρύτερη περιοχή των Πατρών, όπου παρατηρούνται έντονα κατολισθητικά φαινόμενα. Σκοπός της συγκεκριμένης εργασίας είναι η ανάλυση και ο σχεδιασμός των γεωτεχνικών συνθηκών της κατολίσθησης που εκδηλώθηκε την 04-02-2009 στη δημοτική οδό του οικισμού Βελβιτσίου Δήμου Πατρών. Στη συνέχεια παρουσιάζονται αναλυτικά ο τρόπος και οι θέσεις γεωτρήσεων ενώ παρέρχονται και στοιχεία από την γεωλογία της περιοχής σε μια προσπάθεια να συγκεντρωθούν κατά το δυνατόν περισσότερα δεδομένα που σχετίζονται με τις κατολισθήσεις που παρατηρήθηκαν. Τέλος δίνονται τα αποτελέσματα των εργαστηριακών δοκιμών και παρουσιάζονται τα συμπεράσματα που προέκυψαν. Στα πλαίσια του στόχου της πλήρους ανάλυσης και της απόδοσης μια ολοκληρωμένης εικόνας του φαινομένου αυτού, εκτελέστηκαν οι ακόλουθες εργασίες: Αποτύπωση όλων των πληροφοριών που σχετίζονται με την υφιστάμενη κατάσταση στην περιοχή έρευνας. Τεχνικογεωλογική χαρτογράφηση, αποτύπωση της κατολίσθησης και των αστοχιών στην περιοχή έρευνας. Ανόρυξη τριών δειγματοληπτικών γεωτρήσεων συνολικού μήκους 43,30μ. Εκτέλεση επί-τόπου δοκιμών SPT και μετρήσεις στάθμης ύδατος. Εκτέλεση εργαστηριακών δοκιμών για τον προσδιορισμό των φυσικομηχανικών ιδιοτήτων των γεωλογικών σχηματισμών που διατρήθηκαν. Σύνταξη τεχνικής έκθεσης με παρουσίαση των αποτελεσμάτων των αναλύσεων ευστάθειας των πρανών και της οδού, πριν και μετά την κατασκευή των προτεινόμενων έργων. Σχεδιασμός έργων αντιμετώπισης της κατολίσθησης και αντιστήριξης της οδού με τις ανάλογες τυπικές διατομές. 4

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Ο 1.1 Περιοχή έρευνας Γεωμορφολογία Η περιοχή έρευνας βρίσκεται ανατολικά του πολεοδομικού συγκροτήματος της πόλης των Πατρών, στον οικισμό Βελβιτσίου του Δήμου Πατρέων όπως βλέπουμε στο παρακάτω σχήμα. Η περιοχή έρευνας έχει ιστορικό εκδήλωσης κατολισθητικών κινήσεων από τις προηγούμενες δεκαετίες. Τα πιο πρόσφατα κατολισθητικά φαινόμενα εκδηλώθηκαν την 04/02/2009, μετά από τις έντονες βροχοπτώσεις που έπληξαν την περιοχή, με αποτέλεσμα την καταστροφή τμήματος του δημοτικού δρόμου που συνδέει οδικά τον οικισμό Βελβιτσίου με τους οικισμούς Μπάλα και Σκιόεσσα και την αστοχία των πρανών ανάντη και κατάντη της οδού. Στο φρύδι του πρανούς που αστόχησε, ανάντη της οδού, υπάρχουν τρεις μονοκατοικίες, μια εκ των οποίων είναι λυόμενη, οι οποίες κινδύνευσαν λόγω της κατολίσθησης. 5

Μετά την εκδήλωση της κατολίσθησης η Δ/νση Δημοσίων Έργων (Δ.Δ.Ε.) της Περιφέρειας Δυτικής Ελλάδας συνέταξε τεχνική έκθεση με τα αίτια εκδήλωσης κατολίσθησης και με προτάσεις για τη διερεύνηση και προσωρινή αποκατάσταση της βατότητας της οδού. Εν συνεχεία η Δ/νση Ελέγχου Συντήρησης Έργων (Δ.Ε.Σ.Ε.) της Περιφέρειας Δυτικής Ελλάδας προχώρησε σε εργασίες προσωρινής αποκατάστασης της βατότητας της οδού με χωματουργικές εργασίες διαμόρφωσης της οδού και των πρανών και κατασκευή στραγγιστηρίου στην εσωτερική πλευρά της οδού. Πρόσφατα η οδός αστόχησε ξανά, μετά από τις βροχοπτώσεις του 2010, με αποτέλεσμα να καταστεί δυσχερής για μια ακόμα φορά η πρόσβαση των κατοίκων στους γειτονικούς οικισμούς και στις οικίες τους και να κινδυνέψουν οι υπάρχουσες μονοκατοικίες στα ανάντη της οδού. Επισημαίνεται ότι η οδός πριν την εκδήλωση της τελευταίας αστοχίας είχε τσιμεντοστρωθεί από το Δήμο Πατρέων. 6

Άποψη της κατολίσθησης την 24-02-2010 Με την ολοκλήρωση την της έρευνας της συμφοιτήτριας Δ. Τσόκου για τις γεωλογικές- γεωμορφολογικές συνθήκες της περιοχής του Βερβιτσίου παρατίθεται ο παρακάτω χάρτης: 7

8

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 2.1 Κατολισθήσεις Έχει επικρατήσει μεταξύ των γεωλόγων και των μηχανικών η χρήση του όρου κατολίσθηση κατολίσθηση για την περιγραφή του φαινομένου που συνίσταται στην προς τα κάτω κίνηση τμήματος βραχομάζας ή αποσαθρωμάτων κατά μήκος μιας εδαφικής επιφάνειας πρανούς. O Schusterτο 1978 περιόρισε τον όρο στην ομάδα εκείνη των μετακινήσεων πρανών όπου λαμβάνει χώρα διατμητική θραύση κατά μήκος μιας καθορισμένης επιφάνειας ή κατά μήκος πολλών επιφανειών. 2.1.1 Ταξινόμηση κατολισθήσεων Η ποιο σημαντική ταξινόμηση κατολισθήσεων είναι αυτή του Varnes, η οποία έχει γίνει πλέον διεθνώς αποδεκτή και χρησιμοποιείται ευρέως για την περιγραφή όλων των εδαφικών μετακινήσεων. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι η ταξινόμηση είναι αρκετά «ευέλικτη», προσαρμόζεται εύκολα στις εκάστοτε συνθήκες και είναι πρακτικά εύκολα εφαρμόσιμη. Ταξινόμηση κατά Varnes Ο BARNES (1978) πρότεινε ένα σύστημα ταξινόμησης κατολισθήσεων που περιλαμβάνει όλες τις εδαφικές μετακινήσεις που μπορούν να παρατηρηθούν σε πρανή εκτός βέβαια των καθιζήσεων. Τα βασικά κριτήρια για την ταξινόμηση είναι: (α) ο τύπος της μετακίνησης και (β) το είδος του μετακινούμενου υλικού. Ανάλογα με τον τύπο της μετακίνησης διακρίνονται: πτώσεις, ανατροπές, ολισθήσεις, πλευρικές εξαπλώσεις και ροές, ενώ μία επιπλέον ομάδα περιλαμβάνει τις σύνθετες μετακινήσεις που αποτελούν συνδυασμό περισσότερων τύπων μετακίνησης. Ανάλογα με το είδος του γεωλογικού υλικού που μετακινείται διακρίνονται κινήσεις οι οποίες εκδηλώνονται: α) στο βραχώδες υπόβαθρο (bedrock), και β) στους εδαφικούς σχηματισμούς (engineering soils) που διακρίνονται σε κορήματα (debris) και σε γαίες (earth). Στον Πίνακα φαίνονται συνοπτικά οι διάφοροι τύποι μετακίνησης πρανών που προκύπτουν από τους συνδυασμούς των παραπάνω τύπων μετακίνησης και του είδους του μετακινούμενου υλικού. Σύμφωνα με την παραπάνω ταξινόμηση σαν βραχώδες υπόβαθρο ορίζεται η μάζα εκείνη η οποία πριν από την εκδήλωση της κατολίσθησης ήταν ένα σκληρό συνεκτικό πέτρωμα που βρισκόταν από γεωλογική άποψη στη φυσική του θέση, ενώ σαν έδαφος (soil), τα χαλαρά ή ασθενώς συνδεδεμένα συσσωματώματα ορυκτών και πετρωμάτων που έχουν προκύψει από αποσάθρωση, διάβρωση και μεταφορά προϋπαρχόντων πετρωμάτων ή από την επιτόπου αποσάθρωση τους. Τα εδάφη διακρίνονται περαιτέρω σε: (α) γαίες (earth) δηλαδή εδαφικά υλικά τα οποία με βάση τη μηχανική τους ταξινόμηση, ποσοστό μεγαλύτερο του 80% της μάζας τους έχει μέγεθος μικρότερο των 2 mm (κλάσμα άμμου, ιλύος και αργίλου) και (β) σε κορήματα (debris), δηλαδή εδαφικά υλικά που περιέχουν ποσοστό 20-80% χονδρόκοκκων υλικών μεγέθους μεγαλύτερου των 2 mm (χαλίκια, κροκάλες, λατύπες, ογκόλιθοι), ενώ το υπόλοιπο ποσοστό 9

τους είναι μικρότερο των 2 mm. Βέβαια ο όρος «κορήματα» έχει σχέση με την κοκκομετρική διαβάθμιση του εδαφικού υλικού (δηλαδή αναφέρεται σε αδρομερή - χονδρόκοκκο υλικά) και όχι με την καθαρώς γεωλογική του έννοια. Η παραπάνω διάκριση αναφέρεται στα υλικά της μάζας της κατολίσθησης πριν εκδηλωθεί το φαινόμενο. Έτσι, λέγοντας κατάπτωση βράχου (rock fall), εννοείται ότι πριν την εκδήλωση της κατολίσθησης, η μάζα ήταν βραχώδης η οποία μετά την κατολίσθηση πιθανό να μετατράπηκε σε κορήματα (θραύσματα πετρώματος). Τα υλικά των κατολισθήσεων από άποψη περιεχόμενης υγρασίας μπορούν να διακριθούν μακροσκοπικά σε: ξηρά, όταν δεν παρατηρείται κάποιο ποσοστό υγρασίας διαβρεγμένα, όταν περιέχουν ποσοστό υγρασίας αλλά στη μάζα τους δεν κυκλοφορεί ελεύθερα νερό, και υγρά (διαποτισμένα), όταν περιέχουν υψηλό ποσοστό υγρασίας, το νερό ρέει μέσα από τη μάζα τους και συμπεριφέρονται μερικώς ως υδαρά, ή ακόμα όταν περιέχουν πολύ μεγάλες ποσότητες νερού, ώστε να έχουν συμπεριφορά ρευστού. Πολλές φορές είναι δύσκολο να διακρίνει κανείς σε μια κατολισθαίνουσα μάζα την κατάσταση που αυτή βρίσκεται από άποψη περιεχόμενης υγρασίας, καθόσον πολύ συχνά παρατηρούνται ξηρά ή με μικρή υγρασία τεμάχη υλικού να μετακινούνται σε μία διαποτισμένη υδαρή μάζα του ίδιου υλικού (HUTCHINSON 1988). Στη συνέχεια δίνεται μια σχετικά συνοπτική περιγραφή κάθε τύπου μετακινήσεις, σύμφωνα με το σύστημα ταξινόμησης του Varnes, που συμπληρώνεται και "εμπλουτίζεται" από άλλες πρόσφατες θεωρήσεις και εμπειρίες σχετικά με τα είδη και τους τύπους των κατολισθητικών κινήσεων. Θα πρέπει να σημειωθεί, ότι η συγκεκριμένη ταξινόμηση των κατολισθήσεων χρησιμοποιείται πλέον σε διεθνές επίπεδο, ενώ διάφορες επιμέρους τροποποιήσεις που πιθανά γίνονται για την προσαρμογή της ταξινόμησης στις εκάστοτε τοπικές γεωλογικές συνθήκες, είναι πάντα μέσα στα πλαίσια της γενικότερης εφαρμογής της. Ταξινόμηση μετακίνησης πρανών κατά VARNES (1978). Τύπος κίνησης Τύπος μετακινούμενου υλικού Βραχώδες υπόβαθρο Μηχανικά εδάφη Χονδρόκοκκο Λετττόκοκκα Κατάπτωση Κατάπτωση βράχων Κατάπτωση κορημάτων Κατάπτωση γαιών Ανατροπή Ανατροπή βράχων Ανατροπή κορημάτων Ανατροπή γαιών 3λίσθηση Περιστροφική Περιστροφική ολίσθηση βραχώδους υποβάθρου Μεταθετική Μεταθετική ολίσθηση βραχώδους υποβάθρου Πλευρική Εξάπλωση Ροή Σύνθετη Πλευρική εξάπλωση βραχώδους υποβάθρου Περιστροφική }λίσθηση κορημάτων νίεταθετική ολίσθηση κορημάτων Πλευρική εξάπλωση κορημάτων Ροή Ροή κορημάτων βραχώδους υποβάθρου (ερπυσμός εδάφους) (ερπυσμός) Συνδυασμός δύο ή περισσότερων τύπων Περιστροφική ολίσθηση γαιών Μεταθετική ολίσθηση γαιών Πλευρική εξάπλωση γαιών Ροή γαιών 10

2.2 Η κατολίσθηση της περιοχής Βελβίτσι 2.2.1 Περιγραφή της κατολίσθησης Η περιοχή που εκδηλώθηκε η κατολίσθηση έχει ιστορικό παλαιοτέρων μετακινήσεων οι οποίες ουδέποτε στο παρελθόν αντιμετωπίστηκαν με ορθολογικό τρόπο με αποτέλεσμα η κατάσταση σήμερα να έχει επιδεινωθεί σημαντικά. Τα κυριότερα αίτια εκδήλωσης της κατολίσθησης ήταν τα εξής: η διάνοιξη της δημοτικής οδού έγινε σε παλαιότερα ολισθημένα υλικά και αποσαθρωμένα υλικά, χωρίς τη χρήση εξυγιαντικής στρώσης και κατάλληλων υλικών υπόβασης-βάσης για την κατασκευή της οδού. η κατασκευή των μονοκατοικιών ανάντη της οδού διατάραξε τα φυσικά πρανή, απογύμνωσε κάθε είδους βλάστηση και φόρτισε περαιτέρω την στέψη της κατολίσθησης. η χρήση των υλικών εκσκαφών (τεχνητές επιχωματώσεις) για τη δημιουργία προαύλιου χώρου στις μονοκατοικίες και η απόρριψη μερικών εξ αυτών στα πρανή της οδού φόρτισε περαιτέρω την στέψη και το σώμα της κατολίσθησης. η κατείσδυση των ομβρίων γινόταν μέσα στο σώμα της κατολίσθησης, όπως και ο εμποτισμός της κατολισθαίνουσας μάζας με υγρά λύματα που προέρχονται από τους βόθρους που λειτουργούν για την εξυπηρέτηση των μονοκατοικιών. η πλευρική διήθηση υπεδαφικών νερών μαζί με τα όμβρια κατέληγαν μέσω της κατολισθαίνουσας μάζας στο επίχωμα της οδού. Με αυτό τον τρόπο μειώνονταν οι μηχανικές αντοχές των υλικών του επιχώματος της οδού, ενώ ταυτόχρονα αυξάνονταν οι υδατικές πιέσεις των εδαφικών πόρων στη θεμελίωση και στο επίχωμα της οδού. η συνεχής φόρτιση του επιχώματος της οδού μετά από κάθε αστοχία με ακατάλληλα υλικά για την έδραση της οδού, τα οποία δεν είχαν την κατάλληλη διαβάθμιση και συμπύκνωση, καθώς και η επαναλαμβανόμενη φόρτιση της οδού με ασφαλτοστρώσεις και τσιμεντοστρώσεις. 11

Η ενεργοποίηση του μηχανισμού μετακίνησης των εδαφικών μαζών προήλθε μετά από παρατεταμένες βροχοπτώσεις και είχε σαν αποτέλεσμα την εμφάνιση τοξοειδών ρωγμών στο επίχωμα της οδού και στα ανάντη πρανή, οι οποίες «έφτασαν» μέχρι τον προαύλιο χώρο των μονοκατοικιών (Φωτ.) και την εκδήλωση κατολίσθησης με μορφή περιστροφικής ολίσθησης. Η ολίσθηση εξελίχθηκε εν συνεχεία σε ροή εδαφών που μετακινήθηκαν από το κύριο σώμα της ολίσθησης με κατάληξη την οδό, ενώ η οδός παρουσίασε σε πολλά σημεία εκτεταμένες καθιζήσεις. Φωτογραφία Στην παραπάνω φωτογραφία βλέπουμε την περιοχή της αστοχίας μας η οποία καταλαμβάνει μια έκταση 4 στρεμμάτων περίπου, ενώ το μήκος της οδού που καταστράφηκε φτάνει τα 150 μέτρα περίπου, με τα σοβαρότερα προβλήματα θραύσεων να εντοπίζονται σε τμήμα της οδού μήκους 50 μέτρων περίπου, όπου οι θραύσεις έχουν επεκταθεί κατάντη-βδκά της οδού. Σε αυτό το τμήμα μετρήθηκαν κατακόρυφες μετακινήσεις της τάξης των 2 μέτρων περίπου. 12

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 3.1 Γεωτρήσεις Βασικός σκοπός στην έρευνα του υπεδάφους είναι η γνώση της χωρικής κατανομής, σε έκταση και σε βάθος των γεωλογικών χαρακτήρων στην περιοχή που γίνεται η έρευνα.ο τρόπος με τον οποίο διαπιστώνεται η κατανομή των σχηματισμών γίνεται μέσω της δειγματοληψείας τους η οποία πραγματοποιείται: Είται με χρήση απλών μηχανικών μέσων (π.χ. εκσκαφείς) όπου όμως περιορίζεται στο βάθος που μπορεί να σκάψει ο βραχίονας του εκσκαφέα Είτε με χρήσει ειδικών μηχανημάτων που ονομάζονται γεωτρύπανα και έχουν την δυνατότητα να εξορύξουν δείγματα, εδαφικά ή και βραχώδη, σε πολύ μεγαλύτερα βάθη. Στην πρώτη περίπτωση ο βραχίονας του εκσκαφέα ανοίγει φρέατα, συγκεκριμένων διαστάσεων και βάθους μέχρι 5 έως και 6m περίπου,ενώ υπάρχει η δυνατότητα λήψης δειγμάτων,αδιατάρακτων και προσανατολισμένων. Στην δεύτερη περίπτωση το γεωτρύπανο κάνει μια εργασία που καλείται γεώτρηση, όπου ανοίγεται διάτρημα με συγκεκριμένη διάμετρο, διεύθυνση, ενώ μπορεί να φθάσει σε μεγάλα βάθη για να ληφθεί το δείγμα. Η διάνοιξη γίνεται συνήθως είτε με περιστροφή, είτε με κρούση με τη βοήθεια νερού ή αέρα. Οι γεωτρήσεις διακρίνονται στις ακόλουθες κατηγορίες: Ως προς το βάθος τους: Σε αβαθείς με μέγιστο βάθος τα 500m.Το γεωτρύπανο έχει συνήθως ισχύ που κυμαίνεται από 50 έως 150 HP. Σε βαθιές με μέγιστο βάθος τα 4000m. Το γεωτρύπανο έχει συνήθως ισχύ που κυμαίνεται από 1000 έως 2000 HP. Και σε πολύ βαθιές με μέγιστο βάθος τα 7000m.Το γεωτρύπανο έχει συνήθως ισχύ που υπερβαίνει τα 2000 HP. Ως προς τον σκοπό τους: Σε δειγματοληπτικές ερευνητικές που αν γίνονται στα πλαίσια γεωτεχνικής έρευνας παρέχουν τα απαραίτητα στοιχεία για την μελέτη και το σχεδιασμό της θεμελίωσης τεχνικών έργων ή τα μέτρα υποστήριξης μετώπου και οροφής σηράγγων, ενώ αν γίνονται στα πλαίσια μεταλλευτικής έρευνας παρέχουν τα κατάλληλα στοιχεία για τον καθορισμό της έκτασης και εκμετάλλευσης κοιτασμάτων. Σε παραγωγικές με στόχο την εκμετάλλευση κοιτασμάτων φυσικού αερίου. 13

Και σε βοηθητικές με σκοπό την τοποθέτηση σε αυτές οργάνων για διάφορες μετρήσεις(π.χ. κλισιμέτρων για εύρεση του βάθους της επιφάνειας ολίσθησης σε ένα πρανές) Ως προς τη μέθοδο διάτρησης: Σε περιστροφικές όπου η προχώρηση γίνεται με υδραυλική πίεση και περιστροφή της δειγματοληπτικής στήλης λαμβάνοντας συγχρόνως πυρήνες από το εδαφικό ή βραχώδες δείγμα. Και σε κρουστικές όπου η προχώρηση γίνεται κρουστικά χωρίς την λήψη πυρήνων. Ως προς τον τρόπο εξαγωγής του δείγματος: Σε εξαγωγή δείγματος με κανονική έκπλυση, όπου διοχετεύεται συνήθως νερό υπό πίεση μέσω των κοίλων στελεχών της διατρητικής στήλης. Σε εξαγωγή δείγματος με ανάποδη έκπλυση, όπου διοχετεύεται συνήθως νερό μέσα από τα σωληνωμένα τοιχώματα της γεώτρησης και το οποίο επιστέφει μέσα από τα κοίλα στελέχη της διατρητικής στήλης. Και σε εξαγωγή δείγματος χωρίς έκπλυση, όπου διακόπτεται η κυκλοφορία υγρών κατά τη διάτρηση. Υπάρχουν τεχνικά έργα που βρίσκονται σε αλληλεξάρτηση με το έδαφος θεμελίωσης ή με το έδαφος που αντιστηρίζουν κατά τη διάνοιξη μιας σήραγγας. Επιπλέον άλλα τεχνικά έργα έχουν ως βασικό υλικό κατασκευής, το έδαφος, όπως χωμάτινα φράγματα, υποβάσεις και βάσεις οδικών αξόνων κλπ., ενώ τέλος άλλα τεχνικά έργα διαμορφώνουν το φυσικό έδαφος. Με αναφορά στα παραπάνω και στα πλαίσια μιας γεωτεχνικής έρευνας, οι δειγματοληπτικές γεωτρήσεις, έχουν συνήθως σαν στόχο να αναγνωρισθούν οι επικρατούσες γεωτεχνικές συνθήκες στην περιοχή θεμελίωσης ενός τεχνικού έργου, ενώ δειγματοληψία καλείται εκείνη η τεχνική όπου επιτυγχάνεται με σειρά απαραίτητων ενεργειών και με ταυτόχρονη χρήση υδραυλικού γεωτρύπανου και δειγματολήπτη, η λήψη εδαφικών ή βραχωδών τεμαχίων και προσκόμισής τους στο εργαστήριο προκειμένου να υπολογιστούν τα φυσικά και μηχανικά χαρακτηριστικά του εδάφους ή της βραχόμαζας. Ο εξοπλισμός που είναι απαραίτητος σε μια γεωτεχνική έρευνα αποτελείται από τα ακόλουθα: Υδραυλικό περιστροφικό αυτοκινούμενο ή πάνω σε έλκηθρα γεωτρύπανο Δειγματολήπτες, στελέχη, κοπτικά άκρα, σωληνώσεις και αντλίες νερού Ειδικό εξοπλισμό για την εκτέλεση επιτόπου δοκιμών (π.χ. αντίβαρο 62,5kg και δειγματολήπτη Terzaghi για την εκτέλεση της πρότυπης δοκιμής διείσδυσης SPT, πενετρόμετρο για τον υπολογισμό αντίστασης διείσδυσης της αιχμής κώνου CPT κλπ. ) 14

Ειδικό διαπιστευμένο εργαστήριο εδαφομηχανικής για την εκτέλεση των απαραίτητων εργαστηριακών δοκιμών. 3.2 Περιστροφικές δειγματοληπτικές γεωτρήσεις Η δειγματοληψία θεωρείται επιτυχής, όταν το εδαφικό ή βραχώδες δείγμα φθάνει στην επιφάνεια, από το βάθος εξόρυξής του, σε όσο το δυνατόν καλύτερη κατάσταση αντιπροσωπευτική για τον εδαφικό ή βραχώδες σχηματισμό. Η μέθοδος δειγματοληψίας που αποδίδει την καλύτερη ποιότητα δειγμάτων εδάφους ή βράχου είναι η περιστροφική διάτρηση και η απόληψη πυρήνων με τους κατάλληλους κάθε φορά δειγματολήπτες. Η μέθοδος αυτή χρησιμοποιείται όταν τα στρώματα παραμένουν στην θέση τους μετά τη διάτρηση χωρίς να εμφανισθούν καταπτώσεις ή διογκώσεις στο διάτρημα. Συγκεκριμένα γίνεται περιστροφή της διατρητικής στήλης μέσα από τις κοίλες κοπτικές κεφαλές (κορώνες) και το δείγμα απομακρύνεται με κατάλληλο δειγματολήπτη, ενώ ακολουθεί σωλήνωση της γεώτρησης για να προστατευθεί το διάτρημα από πιθανές καταπτώσεις των τοιχωμάτων. Η διάτρηση γίνεται είτε με μονή καροταρία και κοπτική κεφαλή από σκληρά μέταλλα για εδαφικούς σχηματισμούς είτε με διπλή καροταρία και κοπτική κεφαλή με κόκκους ή σκόνη διαμαντιών ανάλογα της σκληρότητας των πετρωμάτων. 3.3 Γεωτρητικός εξοπλισμός Ο γεωτρητικός εξοπλισμός που απαιτείται για δειγματοληπτικές περιστροφικές γεωτρήσεις υδραυλικής προώθησης, διακρίνεται σε: Εξοπλισμό επιφανείας Διατρητικά εξαρτήματα και Οργανα επί τόπου δοκιμών Στον εξοπλισμό επιφανείας περιλαμβάνονται γεωτρύπανα, αντλίες, πύργοι ανύψωσης κλπ, ενώ στα διατρητικά εξαρτήματα ανήκουν τα στελέχη διάτρησης, δειγματολήπτες, σωλήνες επένδυσης κλπ. Τέλος τα όργανα ελέγχου αφορούν συσκευές, εξαρτήματα και όργανα ελέγχου για επιτόπου δοκιμές μέσα στη γεώτρηση. 3.4 Γεωτρύπανα Είναι τα μηχανήματα που κυρίως χρησιμοποιούνται για τη διάτρηση καί δειγματοληψία εδαφών ή πετρωμάτων. Η προώθηση της δειγματοληπτικής διατρητικής στήλης γίνεται με μηχανή εσωτερικής καύσης μέσω συστήματος μετάδοσης κίνησης. Οι συνηθισμένοι τύποι γεωτρυπάνων στην Ελλάδα είναι 15

συνήθως οι ακόλουθοι: ACKER, BOYLES, CRAELIUS, HANS-ENGLAND, JOY, LONGYEAR κ.α. 3.5 Στελέχη Είναι από τα ποιο σημαντικά εξαρτήματα ενός γεωτρητικού συγκροτήματος και θα πρέπει να συντηρούνται και να βρίσκονται σε καλή κατάσταση(να παραμένουν ευθύγραμμα, το σπείρωμα τους να μην παρουσιάζει παραμορφώσεις, να λιπαίνεται συχνά κλπ). 3.6 Σωλήνες επένδυσης Οι σωλήνες επένδυσης χρησιμοποιούνται για την αντιστήριξη τοιχομάτων σε εδάφη ή πετρώματα που δε μπορούν να σταθούν κατακόρυφα, στο μπροστινό τους τμήμα φέρουν δική τους κοπτική κεφαλή (κορώνα), κατάλληλη για συνθήκες διάτρησης. Οι σωλήνες επένδυσης θα πρέπει να έχουν σε καλή κατάσταση το σπείρωμά τους για να διατηρείται η ευθυγραμμία τους όταν βιδώνονται μεταξύ τους. 3.7 Δειγματολήπτες οι δειγματολήπτες χρησιμοποιούνται για την εξαγωγή δείγματος, εδαφικού ή ή βραχώδους, καθώς προχωρά η διάτρηση. Ανάλογα με τη διάτρηση σε εδαφικούς ή βραχώδεις σχηματισμούς διακρίνονται σε: Δειγματοληψία εδαφικών δειγμάτων Δειγματοληψία αδιατάρακτων δειγμάτων Δειγματοληψία διαταραγμένων δειγμάτων Δειγματοληψία βραχωδών δειγμάτων Δειγματοληψία με μονούς δειγματολήπτες Δειγματοληψία με διπλούς δειγματολήπτες 3.7.1 δειγματοληψία εδαφικών δειγμάτων Κατά τη διάτρηση εδαφικών σχηματισμών γίνεται προσπάθεια για συνεχή δειγματοληψία και με ελαχιστοποίηση της διατάραξης της δομής του εδάφους, γιατί τότε μονό οι εργαστηριακές δοκιμές εδαφομηχανικής θα δίνουν τα ακριβή φυσικά και μηχανικά χαρακτηριστικά του εδάφους. Η προσπάθεια για συνεχή λήψη αδιατάρακτων δειγμάτων δεν είναι πάντα δυνατή για διάφορους λόγους (πχ. διαφορετική κοκκομετρική διαβάθμιση των διατρηθέντων εδαφών, αύξηση του κόστους εξαγωγής των δειγμάτων). Αντιθέτως αν γίνεται προσπάθεια για αδιατάρακτη δειγματοληψία σε συγκεκριμένα βάθη, που συνήθως καθορίζει ο γεωτεχνικός μηχανικός και στα υπόλοιπα τμήματα της γεώτρησης γίνεται δειγματοληψία με διαταραγμένα δείγματα ή 16

ημιδιαταραγμένα, τότε έχει επιτευχθεί η βέλτιστη σχέση ποιότητας δειγματοληψίας-κόστους δειγματοληψίας. 3.7.2 Δειγματοληψία αδιατάρακτων δειγμάτων Αδιατάρακτα δείγματα λαμβάνονται κυρίως από μαλακούς αργιλικούς σχηματισμούς με τη βοήθεια ειδικών δειγματοληπτών που εισχωρούν στο έδαφος με την υδραυλική πίεση και μόνο του γεωτρυπάνου. Για να θεωρηθεί αδιατάρακτο ένα δείγμα θα πρέπει: o Η γεώτρηση μέχρι του σημείου λήψης του αδιατάρακτου δείγματος να έχει καθαριστεί με προσοχή. o Να χρησιμοποιείται δειγματολήπτης λεπτού τοιχώματος. o Να έχει ο δειγματολήπτης σφαιρική βαλβίδα («μπίλια») που θα εκτόνωνα την πίεση που θα ασκείται στο εσωτερικό του δειγματολήπτη κατά την εισχώρηση του δείγματος, ενώ κατά την εξαγωγή του δειγματολήπτη η βαλβίδα κλείνει και η υποπίεση που δημιουργείται συγκρατεί το δείγμα εντός του δειγματολήπτη. o Η προχώρηση του δειγματολήπτη να γίνεται μόνο με πίεση χωρίς περιστροφή. o Να γίνεται συνεχής μέτρηση της εισχώρησης στο έδαφος, γιατί αν γίνει υπέρβαση του μήκους του δειγματολήπτη, τότε το δείγμα συμπιέζεται και διαταράσσεται. Συνήθεις δειγματολήπτες αδιατάρακτων δειγμάτων είναι οι ακόλουθοι: o Δειγματολήπτης τύπου Selby. o Διαιρετός ή μη δειγματολήπτης με εσωτερικό σωλήνα επένδυσης (πουκάμισο) που επίσης είναι διαιρετός ή μη. o Δειγματολήπτης ανασυρόμενου εμβόλου. 3.7.3 Δειγματοληψία διαταραγμένων δειγμάτων Σε στιφρότερους ή πυκνότερους εδαφικούς σχηματισμούς η διάτρηση γίνεται με άσκηση υδραυλικής πίεσης με ταυτόχρονη περιστροφή, ενώ η δειγματοληψία γίνεται συνήθως με μονή καροταρία όπου έχει προσαρμοσθεί κοπτική κεφαλή η οποία είναι κορώνα από σκληρά μέταλλα (καρβίδια) που είναι ένθετα στην κεφαλή που πέλματος της κορώνας. 3.7.4 Δειγματοληψία βραχωδών δειγμάτων Οι δειγματολήπτες που χρησιμοποιούνται στην περίπτωση βραχωδών σχηματισμών καλύπτονται από προδιαγραφές που δίνουν συγκεκριμένης διαμέτρου βραχώδη δείγματα που χρησιμοποιούνται στις δοκιμές βραχομηχανικής. Η ποιότητα της δειγματοληψίας δεν εξαρτάται από τη φύση του πετρώματος, αλλά από τη δομή της βραχομάζας (βαθμός αποσάθρωσης και κερματισμού, οικογένειες και μορφή ασυνεχειών, κλίση ασυνεχειών κλπ.) Συνήθως η δειγματοληψία θεωρείται πετυχημένη όταν η απόληψη του βραχώδους πυρήνα πλησιάζει το μήκος της διάτρησης (βουτιά) ως ποσοστό επί της εκατό που καλείται βαθμός πυρηνοληψίας. 17

3.7.5 Δείγματα με μονό δειγματολήπτη Οι συγκεκριμένοι δειγματολήπτες χρησιμοποιούνται μόνο σε συμπαγείς βραχώδεις σχηματισμούς, οπότε και ο βαθμός πυρηνοληψίας είναι μεγάλος. Αντίθετα αν οι σχηματισμοί είναι αποσαθρωμένοι ο βαθμός πυρηνοληψίας είναι μικρός επειδή μέρος του σχηματισμού ξεπλένεται από το υγρό διάτρησης. Στις περιπτώσεις αυτές μπορεί να γίνει δειγματοληψία με κορώνα από σκληρά μέταλλα με μικρή παροχή υγρού έκπλυσης που λίγο πριν το τέλος της διάτρησης σταμάτα (φραγμός) και ακολουθεί ταχεία περιστροφή για να συγκρατηθεί το δείγμα μέσα στο δειγματολήπτη. Σε όλες τις υπόλοιπες περιπτώσεις χρησιμοποιείται ως κοπτική κεφαλή αδαμαντοκορώνα. Επιπλέων οι δειγματολήπτες αυτοί περιέχουν και τον εξολκέα (σπαστήρα) που χρησιμοποιείται για να συγκρατηθεί το δείγμα μέσα στο δειγματολήπτη. 3.7.6 Δειγματοληψία με διπλό δειγματολήπτη Ο διπλός δειγματολήπτης αποτελείται από ένα εξωτερικό δειγματολήπτη που εσωτερικά στην κεφαλή του έχει προσαρμοσμένη δεύτερη κεφαλή και εσωτερικό δειγματολήπτη (σωλήνα απόθεσης του δείγματος) με σπαστήρα στο άκρο του,ενώ επιπλέον έχει προσαρμοσμένη την αδαμαντοκορώνα που «κόβει» to βραχώδη σχηματισμό. Ο τρόπος Κατασκευής του διπλού δειγματολήπτη δεν επιτρέπει στον εσωτερικό δειγματολήπτη να περιστρέφεται, συνεπώς το δείγμα εισχωρεί και δεν καταστρέφεται κατά μήκος των ασυνεχειών του, ενώ επιπλέον προστατεύεται και από την έκπλυση των υγρών που κυκλοφορούν κατά τη διάτρηση. Είναι συνεπώς αναμενόμενο οι δειγματολήπτες αυτοί να χρησιμοποιούνται κυρίως σε πετρώματα κατακερματισμένα και σχιστοποιημένα, όπως το σύστημα του Αθηναϊκού Σχιστόλιθου, που αποτελεί το υπόβαθρο του κεντρικού τμήματος του Λεκανοπέδιου Αθηνών και όπου έγινε η διάνοιξη των δύο αρχικών γραμμών του μητροπολιτικού σιδηρόδρομου της Αθήνας. Χαρακτηριστικό στοιχείο των αρχικών σειρών γεωτρήσεων, που έγιναν στη δεκαετία 1970-1980 με μονούς δειγματολήπτες και χρησιμοποιήθηκαν στη διαστασιολόγηση των κοπτικών άκρων της κεφαλής του μηχανήματος ολομέτωπης κοπής (Τ.Β.Μ.) ήταν η πτωχή δειγματοληψία η οποία σε συνάρτηση με τη ραγδαία εναλλαγή της ποιότητας του πετρώματος, ακόμη και εντός μερικών μέτρων, οδήγησε σε εσφαλμένη διαστασιολόγηση. Αντιθέτως οι νέες σειρές γεωτρήσεων που έγιναν με διπλούς δειγματολήπτες έδωσαν συνεχή δειγματοληψία με πολύ υψηλά ποσοστά πυρηνοληψίας, ενώ ήταν δυνατή και η μέτρηση του δείκτη ποιότητας πετρώματος (R Q D%). Αναφέρθηκε ότι στους διπλούς δειγματολήπτες η κοπτική κεφαλή είναι αδαμαντοκορώνα. Υπάρχουν δύο τύποι αδαμαντοκορώνων: * Αδαμαντοκορώνα κόκκου διαμαντιού * Αδαμαντοκορώνα σκόνης διαμαντιού Σε κάθε περίπτωση το μέγεθος του διαμαντιού προσδιορίζει και το βραχώδη σχηματισμό που θα διατρηθεί. Σε μαλακούς βραχώδεις σχηματισμούς είναι προτιμότερο να χρησιμοποιηθεί αδαμαντοκορώνα με κόκκους διαμαντιού που 18

αποτρέπουν τη φραγή της κορώνας, ενώ σε σκληρούς λεπτόκοκκους βραχώδεις σχηματισμους προτιμάται αδαμαντοκορώνα με σκόνη διαμαντιού. 3.8 Όργανα επί τόπου δοκιμών Στα όργανα αυτά ανήκουν συσκευές και εξαρτήματα για πραγματοποίηση επί τόπου δοκιμών η πρότυπη δοκιμή διείσδυσης. 3.8.1 Πρότυπη δοκιμή διείσδυσης Η πρότυπη δοκιμή διείσδυσης (Standard Penetration Test, SPT) γίνεται στον εκάστοτε πυθμένα της γεώτρησης και σε βάθη που έχουν ήδη προεπιλεγεί από το γεωτεχνικό μηχανικά, ή σε βάθη που υπάρχει αλλαγή των υπεδαφικών σχηματισμών Πριν ξεκινήσει η δοκιμή ο πυθμένας της γεώτρησης πρέπει να καθαρισθεί από τυχόν υπολείμματα της διάτρησης. Έπειτα κατεβαίνει η στήλη με τα στελέχη που έχει αναρτηθεί από το συρματόσχοινο, όπου στο κάτω άκρο της έχει προσαρμοσθεί ο διαιρετής δειγματολήπτης Terzaghi και ο οποίος εδράζεται στον πυθμένα Ακολούθως η στήλη απελευθερώνεται από το συρματόσχοινο, ενώ με πι βοήθεια σχοινιού του βοηθητικού τύμπανου ανύψωσης μέσω της τροχαλίας του ιστού προσαρμόζεται ο οδηγός με το βάρος (σύστημα κρούσης) στην κορυφή της στήλης και βιδώνεται σταθερά. Στη συνέχεια το βάρος κατεβαίνει μαλακά και ακουμπά στην κάτω βάση του οδηγού. Σε τμήμα των στελεχών που εξέχουν από τη γεώτρηση, χαράσσονται με κιμωλία τρία συνεχόμενα τμήματα μήκους 15cm έκαστο. Έπειτα δένεται ένα σκοινί στη στήλη των στελεχών που το συγκρατεί ο βοηθός του γεωτρυπανιστή σε απόσταση και ο γεωτρυπανιστής ανεβάζει το βάρος στο επάνω μέρος του οδηγού διανύοντας μια διαδρομή 70cm, ενώ το βάρος ζυγίζει 63.4kg. Σημειώνεται ο αριθμός κρούσεων για εισχώρηση του δειγματολήπτη κατά 15cm και για τα τρία τμήματα και το άθροισμα των κρούσεων για συνολική διείσδυση 30cm ορίζει τον αριθμό κρούσεων Ν κατά Terzaghi. Σε περίπτωση που ο αριθμός κρούσεων Ν υπερβεί τις 50 χωρίς να επιτευχθεί διείσδυση 15cm, θεωρείται ότι υπάρχει άρνηση και η δοκιμή διακόπτεται αναγράφοντας τους 50 κτύπους και τη διείσδυση. 19

Η δοκιμή διεισδυτικότητας γίνεται συνήθως σε στιφρούς αργιλικούς σχηματισμούς όπως και σε ημιβραχώδεις σχηματισμούς. Συγκεκριμένα εκτελούνται 60 κτύποι όταν ο δειγματολήπτης δεν έχει διεισδύσει τα πρώτα 15cm και μετρείται το μήκος διείσδυσης. Ως διεισδυτικότητα, που προτάθηκε από τους Κοτζιά-Σταματόπουλο ορίζεται το πηλίκο: Μήκος διείσδυσης (cm) *100 60 κτύποι Συνεπώς προκύπτει ο ακόλουθος πίνακας φφδφδφδφδδδδδπίνακαςπίνακας: Διεισδυτικότητα cm / 60 Χαρακτηρισμός κτύποι 0-1 Πολύ χαμηλή 2-4 Χαμηλή 5-8 Μέση 9-15 Υψηλή 16-30 Πολύ υψηλή 3.9 Γεωτρητικές εργασίες της περιοχής μας Προκειμένου να διερευνηθούν οι γεωλογικές και γεωτεχνικές συνθήκες που επικρατούν στην περιοχή έρευνας και να καθορισθούν τα φυσικά και μηχανικά χαρακτηριστικά των γεωλογικών σχηματισμών, εκτελέσθηκαν τρεις (3) δειγματοληπτικές γεωτρήσεις κατά τη χρονική περίοδο από 11/12/2009 μέχρι 12/12/2009. Η επιλογή των θέσεων των γεωτρήσεων έγινε μετά από συστηματική επιτόπια εξέταση και διερεύνηση της κατολίσθησης ώστε να ικανοποιηθούν οι εξής βασικές απαιτήσεις: (α) να εξασφαλιστεί μια αντιπροσωπευτική εγκάρσια στη μετακίνηση διατομή, (β) να καλυφθεί ένα σημαντικό εύρος της κατολισθαίνουσας ζώνης και (γ) να διασφαλιστεί η ευχερής προσπέλαση και η ασφαλής εγκατάσταση του γεωτρητικού εξοπλισμού. Για την εκτέλεση των γεωτρήσεων, χρησιμοποιήθηκε αυτοκινούμενο δειγματοληπτικό γεωτρύπανο τύπου ACKER. Το συνολικό μήκος διάτρησης ήταν 43.30 μ. ενώ παράλληλα με τη διάνοιξη και ανά 2 περίπου μέτρα 20