ΚΑΤΟΛΙΣΘΗΣΕΙΣ ΓΑΙΩΝ ΣΤΗΝ ΕΛΛΑΔΑ

ΑΛΕΞΑΝΔΡΕΙΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΕΡΓΩΝ ΥΠΟΔΟΜΗΣ ΚΑΤΟΛΙΣΘΗΣΕΙΣ ΓΑΙΩΝ ΣΤΗΝ ΕΛΛΑΔΑ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΤΟΥ ΣΠΟΥΔΑΣΤΗ ΚΟΤΣΟΜΕΡΗ ΑΛΕΞΑΝΔΡΟΥ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΚΟΝΙΤΟΠΟΥΛΟΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΔΕΚΕΜΒΡΙΟΣ 2011 1

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΡΟΛΟΓΟΣ.7 ΕΙΣΑΓΩΓΗ..8 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1. ΚΑΤΟΛΙΣΘΗΣΕΙΣ 1.1 Ιστορικό 10 1.2 Γενικά. 1 1 1.3 Ορισμός- Γενικά χαρακτηριστικά.12 1.4 Μηχανισμός των κατολισθήσεων. 13 1.4.1 Ο κύκλος ολισθήσεως.16 1.4.2 Οι κινητικές δυνάμεις ολισθήσεως..1 8 1.4.3 Οι δυνάμεις αντιστάσεως στην ολίσθηση...1 9 1.5 Μελέτη των κατολισθητικών φαινομένων 2 0 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 2.1Γενικά.. 2 1 2.2 Γεωλογικά αίτια των κατολισθήσεων.2 3 2.2.1 Ο σεισμός και οι εκρήξεις ως αίτιο κατολισθήσεων 2 4 2.3 Εδαφοτεχνικές συνθήκες ευσταθείας των πρανών...2 6 2.3.1 Γεωτεχνική ανάλυση των αιτιών των κατολισθήσεων...2 8 2.3.2 Η επιρροή του νερού στις κατολισθήσεις.2 8 2.3.3 Μεταβολή των μηχανικών χαρακτηριστικών του εδάφους...3 0 2.4 Πραγματικό και άμεσο αίτιο των κατολισθήσεων..3 2 2.5 Αίτια των κατολισθήσεων κατά Terzaghi 3 3 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 3.1 Γενικά...3 4 3.2.1 Μέθοδος του Fellenius...3 5 3.2.2 Μέθοδος του Bishop...3 7 3.2.3 Μέθοδος του Jahbu 3 8 3.2.4 Μέθοδος των Morgenstern και Price.3 8 3.2.5 Μέθοδος των Baiign και Azzouz..3 8 3.2.6 Οι ταχείες μέθοδοι για τον υπολογισμό ευστάθειας πρανών 3 8 3.2.6.1 Η μέθοδος των αριθμών ευστάθειας του D.Taylor 3 9 3.2.6.2 Η μέθοδος Bishop. Πινακοποίηση από ηλεκτρονικό εγκέφαλο 3 9 3.3 Το πραγματικό πρανές....4 0 3.4 Οι παράμετροι της μηχανικής αντοχής του εδάφους..4 1 3.5 Θεωρητικός υπολογισμός επί μακροπρόθεσμης αντοχής 4 1 3.6 Η υπόθεση Skempton..4 2 3.7 Η πραγματική επιφάνεια ολίσθησης 4 2 2

3.8 Δευτερογενή φαινόμενα μετά την ολίσθηση..4 2 3.9 Συμπεράσματα...4 3 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 4.1 Γενικά..4 5 4.2 Ταξινόμηση κατολισθήσεων που προτείνουν οι ερευνητές 4 5 4.2.1 Ταξινόμηση κατά τον Heim.. 4 6 4.2.2 Ταξινόμηση κατά τον Bay...4 6 4.2.3 Ταξινόμηση κατά τον Panta... 4 6 4.2.4 Ταξινόμηση κατά τον Pantanelli 4 7 4.2.5 Ταξινόμηση κατά τον Dezio..4 7 4.2.6 Ταξινόμηση κατά τον Jira και τον Jra 4 7 4.2.7 Ταξινόμηση κατά τον Zaruba και Menci...4 8 4.2.8 Άλλες ταξινομήσεις 4 9 4.3 Ποιοτικές πληροφορίες και περιγραφή στοιχειά Πρόδρομες προειδοποιητικές μετακινήσεις 5 0 4.3.1 Καταπτώσεις πετρωμάτων.5 0 4.3.2 Περιστροφικές κατολισθήσεις...5 1 4.3.3 Επιμήκης κατολισθήσεις...5 3 4.3.4 Ροές.5 4 4.3.5 Παραμορφωτικές κατολισθήσεις ή διολισθήσεις...5 5 4.3.6 Καθιζήσεις..5 6 4.4 Κατολισθήσεις Αστοχίες πρανούς Διάκριση...5 6 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 5.1 Γενικά 5 9 5.2 Γενικές αρχές...5 9 5.3 Ταξινόμηση των μέτρων αντιμετώπισης..6 1 5.4 Μέτρα ελέγχου...6 4 5.5 Μέτρα συγκράτησης..6 6 5.6 Μέθοδοι ελέγχου της ολίσθησης με έργα ανάσχεσης 6 6 5.7 Άλλες μέθοδοι αντιμετώπισης κατολισθήσεων...6 8 5.8 Αποδοτικότητα των μέτρων αντιμετώπισης κατολισθήσεων 6 8 5.9 Συμπεράσματα (κατά Terzaghi)..7 0 3

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 6.1 Γενικά 7 1 6.2 Αίτια των κατολισθήσεων στον Ελλαδικό χώρο..7 3 6.3 Περιπτώσεις κατολισθήσεων στην Ελλάδα..7 3 6.3.1 Κατολίσθηση στα Τέμπη..7 3 6.3.2 Κατολίσθηση στο Πάνω Γεράνι Δήμου Πλατανιάς.7 5 6.3.3 Κατολίσθηση στον Δ.Δ. Πλατάνου.. 7 5 6.3.4 Κατολίσθηση Ιωαννίνων...7 6 6.3.5 Κατολισθήσεις στην περιοχή της Πίνδου..7 6 6.3.6 Κατολίσθηση στο Μουζάκι.... 7 7 6.3.7 Προβλήματα από κατολισθήσεις στον Ασπροπόταμο Τρικάλων. 7 8 6.3.8. Κατολισθήσεις στο Δήμο Ανδρίτσαινας Κρεστένων...7 8 6.3.9 Κατολισθήσεις Γλαύκου..7 9 6.3.10 Κατολισθήσεις χωριού Περδικόβρυσης Ναυπακτίας.7 9 6.3.11 Κατολισθήσεις απο τις ισχυρές βροχοπτώσεις στο Βασιλέσι Πρασιάς.. 8 0 6.3.12 Κατολισθήσεις στο Μέτσοβο...8 0 6.3.13 Κατολισθήσεις και υπερχείλιση φράγματος λόγω βροχοπτώσεων στην λίμνη Πλαστήρα.. 8 2 6.3.14 Κατολίσθηση στην Σαντορίνη....8 2 6.3.15 Κατολισθήσεις λόγω της καταιγίδας στην αρχαία Ολυμπία...8 4 6.3.16 Κατολισθήσεις λόγω των βροχοπτώσεων η αιτία της ζημιάς στο Μόρνο..8 4 6.3.17 Κατολισθήσεις στην Κάρπαθο.. 8 5 6.3.18 Κατολισθησεις στον οικισμό της Άγναντης στην Στ. Ελλαδα..8 5 6.3.19 Ζημιές από κατολισθήσεις στο Ν. Ευρυτανίας..8 6 6.3.20 Κατολίσθηση στον Δ. Αμφιλοχίας....8 7 6.3.21 Κατολίσθηση στην Κεφαλονιά λογω σεισμού..8 7 6.3.22 Κατολίσθηση στον Πτελέωνα Κοζάνης.8 8 6.3.23 Κατολισθήσεις στο επαρχιακό δρόμο Τρανόβαλτου Προσηλίου (Κοζάνης) 8 8 6.3.24 Κατολισθήσεις στην Χαλκιδική.8 9 6.3.25 Κατολισθήσεις και καθιζήσεις δρόμων στον Δήμο Μονεμβάσιας. 9 0 6.3.26 Κατολισθήσεις λογω σεισμού στην Λευκάδα 9 0 6.3.27 Κατολισθήσεις λογω ανεμοστρόβιλου στον Ν. Ηλείας 9 1 6.3.28 Κατολισθήσεις και πλημμύρες στη Νάξο 9 1 6.3.29 Κατολισθήσεις στον Παρνασσό 9 2 6.3.30 Κατολισθήσεις στο Ξουρίχτι 9 3 6.4 Το φαινόμενο των κατολισθήσεων σήμερα..9 4 4

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 7.1 Εκδήλωση περιοχών όπου γίνονται κατολισθήσεις.9 5 7.2 Κύρια αίτια εκδήλωσης κατολισθήσεων...9 6 7.3 Τεχνικά έργα.9 7 7.4 Κατολισθήσεις ανά γεωγραφικό διαμέρισμα 9 8 7.5 Κατανομή συχνότητας κατολισθήσεων στον Ελλαδικό χώρο..9 9 ΥΠΟΜΝΗΜΑ 100 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΑΡΘΡΟΓΡΑΦΙΑ 101 5

ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Ευχαριστώ θερμά τον κύριο Γ.Κονιτόπουλο για την συμπαράσταση και τις συναφείς πληροφορίες σχετικά με το θέμα της Πτυχιακής εργασίας που μου πρόσφερε καθ όλο το χρονικό διάστημα προετοιμασίας και παρουσίασης της εργασίας αυτής καθώς και για την ηθική του υποστήριξη. Ευχαριστώ τέλος όλους όσους μου παραχώρησαν σημαντικό όγκο πληροφοριακού και φωτογραφικού υλικού που συνέβαλε σημαντικά στην πληρότητα της εργασίας αυτής. ΚΟΤΣΟΜΕΡΗΣ ΑΛΕΞΑΝΔΡΟΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 2011 6

ΠΡΟΛΟΓΟΣ Το βιβλίο αυτό γράφτηκε στα πλαίσια της πτυχιακής διατριβής μου στο μάθημα της Εδαφομηχανικής I. Την πτυχιακή μου ανέθεσε ο κύριος Γ.Κονιτόπουλος τον οποίο ευχαριστώ θερμά. Τίτλος της εργασίας είναι : «Κατολισθήσεις γαιών στην Ελλάδα» και είναι ένα καθαρά θεωρητικό θέμα χωρίς να εμπεριέχει μέσα υλικό, που πάρθηκε από πρακτική εξάσκηση. Η συλλογή των πληροφοριών έγινε από διάφορα έγγραφα διαφόρων συγγραφέων, τα οποία αφού αναγνώσθηκαν τοποθετήθηκαν σε κεφάλαια που ακολουθούν την σειρά του βιβλίου αυτού. Θα ήθελα να ζητήσω την κατανόηση του αναγνώστη από τα τυχόν προβλήματα που αντιμετωπίζει, καθώς διαβάζει το βιβλίο αυτό, μια και πολλές από τις βοηθητικές σημειώσεις δεν ήτανε γραμμένες στην νεοελληνική διάλεκτο και η μετάφραση πολλών λέξεων σ' αυτήν, είτε μου παρουσίασε δυσκολίες, είτε δεν έγινε, γιατί πιστεύαμε ότι τυχόν μετάφραση τους θα αλλοίωνε το περιεχόμενο του κειμένου. Επίσης ζητώ κατανόηση για το αν η σειρά που ακολουθεί το περιεχόμενο του βιβλίου αυτού δεν είναι η καταλληλότερη, μια και το ογκώδες γραφικό υλικό περί κατολισθήσεων που είχα με δυσκόλεψε στην τοποθέτηση των σημειώσεων σε σωστή σειρά, όπως επίσης με εμπόδιζε και η μη τυχόν παράληψη κάποιας πληροφορίας. Έτσι μπορεί ο αναγνώστης να συναντήσει μερικά μέσα στο βιβλίο, τα οποία ίσως να έχουν το ίδιο περιεχόμενο, αλλά με διαφορετική φρασεολογία που οφείλεται στην διαφοροποίηση των συγγραφέων. Η όλη εργασία χωρίζεται σε επτά (7) κεφάλαια με τις επιμέρους παραγράφους του καθενός. Στο πρώτο κεφάλαιο αναφέρονται γενικά για τις κατολισθήσεις. Δίνεται ο ορισμός τους, ο μηχανισμός αυτών, ορισμένα συναφή στοιχεία τους και τα σχετικά περί της μελέτης τους. Στο δεύτερο κεφάλαιο αναφέρονται κατά το δυνατόν τα αίτια των κατολισθήσεων, γίνεται μια διάκριση και ταξινόμηση αυτών και μια επιμέρους ανάλυση αυτών. Στο τρίτο κεφάλαιο αναφέρονται οι μέθοδοι υπολογισμού των κατολισθήσεων και γίνεται μια κατά το δυνατόν προσεγγιστική ανάλυση αυτών. Στο τέταρτο κεφάλαιο γίνεται μια ταξινόμηση των κατολισθήσεων η οποία είναι διαφορετική για κάθε ερευνητή και αναφέρεται, ενώ δίνονται και ορισμένα συγγενικά στοιχεία ταξινόμησης. Στο πέμπτο κεφάλαιο αναφέρονται τα μέτρα αντιμετώπισης των κατολισθήσεων, των οποίων γίνεται μια ταξινόμηση και ανάλυση του καθενός. Στο έκτο κεφάλαιο αναφέρονται γενικά οι κατολισθήσεις στην Ελλάδα και γίνεται μια αναφορά των κυριότερων που συνέβησαν μέχρι τώρα. Τέλος στο έβδομο κεφάλαιο υπάρχουν στατιστικές αναλύσεις και διαγράμματα με βάση το φαινόμενο των κατολισθήσεων στον Ελλαδικό χώρο. 7

ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η τεχνολογική εξέλιξη, της οποίας επακόλουθη ήταν η επιστημονική κατασκευή των τεχνικών έργων, απέτρεψε σήμερα τις συχνές αστοχίες, οι οποίες εμφανίζονταν στο παρελθόν κατά την εποχή του εμπειροτέχνη. Ενώ όμως σήμερα π.χ. πρόβολοι μήκους πενήντα (50) μέτρων είναι ασφαλείς και τα κελύφη αποτελούν το κύριο χαρακτηριστικό της σύγχρονης αρχιτεκτονικής, διαπιστώνουμε με κατάπληξη ότι σπανίως ένα πρανές σημαντικού ύψους ίσταται επί μακρό χρόνο άνευ αστοχίας. Οι οικονομικές και κοινωνικές επιπτώσεις αυτού του φαινομένου είναι σημαντικότατες και πολλές φορές υπερβαίνουν την οικονομική επιβάρυνση της καταρρεύσεως ενός σοβαρού τεχνικού έργου. Οι επιπτώσεις τόσο στην χώρα μας όσο και σε άλλες χώρες (π.χ. Η.Π.Α., Ρωσία, Ιαπωνία, Κίνα, Ιταλία) είναι μεγάλες. Τελευταία μάλιστα με την ένταση των αναπτυξιακών διαδικασιών, η ολοένα εντονότερη επέμβαση του ανθρώπινου παράγοντα στη φύση (π.χ. μεγαλύτερης κλίμακας και κλίσης εκσκαφές, εκτεταμένες εκχερσώσεις) «βοηθά» στην εκδήλωση τέτοιων φαινομένων, αν δεν τα προκαλεί. Η σπουδαιότητα των κατολισθήσεων είναι πάντοτε σοβαρή, και οι συνέπειες αυτών σημαντικές, όχι μόνο λόγω της καθυστέρησης και της επέμβασης του κόστους των εκσκαφών από την μετακίνηση πρόσθετων όγκων εδάφους, αλλά και λόγω κινδύνου απώλειας ανθρώπινων υπάρξεων. Πολύ μεγαλύτερης εκτάσεως και επιπλέον πολύ περισσότερο καταστροφικές είναι οι κατολισθήσεις οι οποίες δεν έχουν σχέση με εκτελούμενα τεχνικά έργα, οι οποίες όμως ευτυχώς γίνονται σε άγονες και μη κατοικήσιμες περιοχές. Πολλές όμως κατολισθήσεις του τύπου αυτού επηρεάζουν απόκρημνες περιοχές απομακρυσμένων χωριών και συνοικισμών στα οποία προκαλούν σοβαρές ζημιές ή και πλήρη αφανισμό. Εάν δε προστεθεί η διακοπή συγκοινωνίας, η καθυστέρηση της εκτέλεσης του έργου και τα συχνά ατυχήματα με τα ανθρώπινα θύματα καθίσταται έκδηλη η σοβαρότητα του θέματος. Είναι γνωστό ότι δεν παρέρχεται έτος χωρίς ανθρώπινα θύματα, όχι μόνο λόγω κατολισθήσεων έκτασης όπως αυτή του Μικρού Χωριού, αλλά και πολλά μεμονωμένα θύματα τα οποία κατά την ειδησεογραφική φρασεολογία «καταπλακώθηκαν από τα χώματα». Πολλές καταστροφικές κατολισθήσεις έχουν καταγραφεί στα Γεωλογικά χρονικά των διαφόρων χωρών. Παρομοίως καταστροφικές κατολισθήσεις έχουν σημειωθεί σε χωριά της Δυτικής και Κεντρικής Ελλάδας τα οποία ήταν χτισμένα επί ολισθηρών πετρωμάτων φλύσχη ο οποίος συναντάται στους ανώτερους ορίζοντες πολλών ορεινών περιοχών της χώρας μας. Ποιο όμως είναι το βασικό αίτιο της μη ενδελεχούς επιστημονικής διερευνήσεως του σπουδαιότατου αυτού αντικειμένου ; Κατά την ημετέρα γνώμη το κυριότερο αίτιο ευρίσκεται στο ότι η μελέτη των κατολισθήσεων γενικώς βρίσκεται στο όριο δύο επιστημών, της Γεωλογίας και της Μηχανικής. Φαινόμενα κατολισθήσεων που συνεπάγονται κίνηση και ανακατάταξη γεωλογικών μαζών τα οποία επηρεάζουν την μορφολογία της γήινης επιφάνειας είναι κατ' αρχήν γεωλογικά ακόμη και όταν στην εκδήλωση τους συμβάλλει η ανθρώπινη ενέργεια κυρίως εκσκαπτικών εργασιών. Δεδομένου ότι η επί του στερεού φλοιού μετακινήσεις ενδέχεται πολλές φορές να παραβλάψουν υπάρχοντα ή υπό εκτέλεση τεχνικά έργα μετά των οποίων συνδέονται με την 8

σχέση αίτιο προς αποτέλεσμα, προκύπτει ότι οι κατολισθήσεις είναι φαινόμενα εξαιρετικού ενδιαφέροντος για τους κατασκευαστές των έργων, δηλαδή τους μηχανικούς. Έτσι από τους δύο αυτούς κλάδους της επιστήμης μεγάλες προσπάθειες καταβάλλονται για την έγκαιρη και έγκυρη αντιμετώπιση των κατολισθήσεων και οι επιπλέον σχετικοί τομείς της επιστήμης και τεχνολογίας βρίσκονται σε έντονη ανάπτυξη. Ο ειδικός επί των κατολισθήσεων μηχανικός οφείλει να έχει όχι μόνο στοιχειώδεις γεωλογικές γνώσεις, αλλά πραγματική πανεπιστημιακή μόρφωση. Τα σχετικά με τις κατολισθήσεις προβλήματα αποτελούν αντικείμενο αρμοδιότητας Γεωλόγων και Μηχανικών και σε πολλές περιπτώσεις η μελέτη του θέματος γίνεται με συνδυασμό των δύο. Η συνεργασία αυτή όμως δεν είναι πάντοτε γόνιμη κυρίως λόγω διαφοράς επιστημονικής νοοτροπίας και αυτό γιατί ο μεν μηχανικός αντιμετωπίζει το θέμα μεμονωμένα και στα πλαίσια της τεχνικής, ο δε γεωλόγος μελετά το φαινόμενο γενικά, σαν να μην επρόκειτο περί τεχνικού έργου. Η αρμοδιότητα των γεωλόγων στα προβλήματα κατολισθήσεων περιλαμβάνει τόσο την μελέτη εκείνων οι οποίες έλαβαν χώρα, όσο και την πρόβλεψη πιθανών σαν αυτές. Από τα παραπάνω δεν θέλουμε να πούμε ότι το φαινόμενο των κατολισθήσεων ή της ισορροπίας του πρανούς δεν έχει μελετηθεί, αλλά κυρίως να τονίσουμε ότι οι γνώσεις των μηχανικών είναι άκρως περιορισμένες σε αυτά τα θέματα και για τις περιπτώσεις των ασχολούμενων στην οδοποιία ή στην υδραυλική. Όμως παρ' όλες τις δυσχέρειες που συναντά ο μηχανικός, όταν υφίσταται δυνατότητα στατικού ελέγχου της ευστάθειας των κλιτυών 1 και όταν σε πολλές περιπτώσεις προβλέπεται κατασκευή έργων ελέγχου, το πρόβλημα καθίσταται Γεωτεχνικό και ως αυτού απαιτεί συνεργασία γεωλόγου και μηχανικού. Σε πολλές περιπτώσεις η ανάλυση των αιτιών των μετακινήσεων πρακτικά έχει σκοπό την εκλογή των μέτρων αποφυγής, ανασχέσεως ή αντιμετώπισης των αντίστοιχων μετακινήσεων. Το πρόβλημα των κατολισθήσεων τίθεται εν τούτοις και υπό άλλων μορφών οι οποίες δεν μπορούν να μελετηθούν μαθηματικώς. Πρόκειται Περί προβλήματος των κατολισθήσεων, των οποίων παρατηρούνται οι πρώτες ενδείξεις ή των οποίων διαγράφεται ο κίνδυνος. Το πρόβλημα αυτό εξετάζεται αφ' ενός μεν για τα αργιλώδη και αφ' ετέρου για τα πετρώδη εδάφη. Είναι δυστυχώς δυσκολότατο, εάν όχι αδύνατο, να αποφευχθεί η ολική κατολίσθηση τμήματος του εδάφους, όταν έχει ήδη αρχίσει. Εν τούτοις, επειδή πρόκειται περί φαινομένου με σοβαρότατες συνέπειες, είναι καλό να γίνεται χρήση όλων των οικονομικών δυνατών μέσων, τα οποία πρέπει να γνωρίζει καλά ο Πολιτικός Μηχανικός. 9

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1. ΚΑΤΟΛΙΣΘΗΣΕΙΣ 1.1 Ιστορικό Η μετακίνηση των γαιών αποτέλεσε την ανάπτυξη της Εδαφομηχανικής. Από τη εποχή του Coulomb και Rankine περί το 1800 μελετήθηκαν οι ωθήσεις των γαιών και εισήχθη η θεωρία της πλαστικότητας των εδαφών. Εν συνεχεία η εμφάνιση του σιδηρόδρομου με τα συμπαρομαρτούντα χωματουργικά έργα της τεταμένης χαράξεως - σήραγγες, υψηλά επιχώματα και εκχώματα - έγινε αφορμή νέας ωθήσεως έρευνας. Ήδη η αξιομνημόνευτος εργασία του Σουηδού μηχανικού Fellenius περί το 1870, περί του κύκλου ολισθήσεως κατά την κυλινδρική κατάπτωση αποτελεί την πρώτη σοβαρή προσπάθεια στον τομέα της εδαφομηχανικής. Με την ίδρυση του κλάδου της εδαφομηχανικής ο θεμελιωτής αυτής Κ.Terzaghi ασχολήθηκε όπως ήταν φυσικό με το θέμα αυτό. Η εργασία τουεπί της μηχανικής των κατολισθήσεων αποτελεί μνημειώδες πράγματι παράδειγμα σαφήνειας και επιστημονικής εμβρίθειας στο δυσχερέστατο αυτό θέμα. Επί πλέον επισημαίνεται ο ρόλος των υδάτων, των οποίων η μηχανική επενέργεια επί της αντοχής του εδάφους αποτελεί μια εκ των βαθέων αιτία της μετακίνησης των γαιών. Από την σημερινή εποχή οι γνώσεις συστηματοποιούνται και ευρύνεται ο κύκλος των ερευνών. Ερευνητές όπως ο Bishop, Peck, Taylor κλπ., προσθέτουν νέα στοιχεία επί της μετακινήσεως των γαιών, ιδίως επί των ενεργουσών δυνάμεων επί της εδαφικής μάζας και προσπαθούν να δώσουν ταχύτερες λύσεις επί της αναλύσεως της ευστάθειας και οι οποίες αποσκοπούν στον προσδιορισμό του συντελεστή ασφαλείας. Οι μαθηματικές μέθοδοι που εφαρμόζονται σήμερα για τον προσδιορισμό της κλίσεως των πρανών, των οποίων η εκτέλεση είναι αναγκαία για τα διάφορα τεχνικά έργα, καθώς επίσης και για τον έλεγχο των υπαρχόντων φυσικών πρανών, όταν εκτελούνται εκσκαφές κατά μήκος της βάσεως τους, μπορούν να εφαρμοσθούν και για την μελέτη των παρατηρούμενων κατολισθήσεων. Αλλά στην τελευταία περίπτωση πρόκειται μάλλον περί ελέγχου της θεωρητικής μεθόδου και των τιμών των χαρακτηριστικών του εδάφους. Επίσης η επίμονη ανάλυση του κύκλου ευστάθειας απλουστεύεται από τις ταχείες μεθόδους Taylor και Bishop, αλλά μόνο για γενικές περιπτώσεις. Στην προκειμένη όμως περίπτωση, η ειδική εκάστοτε στο έργο συνθήκη είναι κανόνας και οι παραπάνω ταχείες μέθοδοι δεν είναι δυνατόν να εφαρμοσθούν. Εν τούτοις για πρώτη φορά στην εδαφομηχανική, στις Ηνωμένες Πολιτείες και στην Ρωσία εισάγεται ο ηλεκτρονικός εγκέφαλος για τον υπολογισμό της ισορροπίας πρανών. Ένα μηχάνημα τύπου Χ-100 κατάλληλα προγραμματισμένο, δίνει ταχύτατα την απάντηση στα δεδομένα του προβλήματος. Ο καθορισμός μιας απλής και ταχείας και αν είναι δυνατόν ακριβούς μεθόδου, ενέχει ουσιαστική σημασία για προβλήματα εδαφομηχανικής, μια και οι ιδιότητες του εδάφους αλλάζουν από θέση σε θέση. Στην συγκεκριμένη περίπτωση ο καθορισμός της ευσταθούς κλίσης των διωρύγων είναι σχεδόν ακατόρθωτος εκ του λόγου αυτού και οι κατά κανόνα καταπτώσεις του συμβαίνουν, έχουν ως κύρια αιτία την μη προβλεφθείσα αλλαγή εδάφους στις θέσεις αυτές. 10

Η ανάπτυξη της ηλεκτρονικής, η οποία επιτρέπει την ταχύτατη επίλυση οποιουδήποτε δυσχερούς και επίπονου προβλήματος ανατέμνει την ορθή οδό της επιλύσεως του θέματος. Δηλαδή οδηγεί στην εγκατάλειψη των μεθόδων απλουστεύσεως και στην προσπάθεια της ακριβούς μαθηματικής επιλύσεως σε όλα τα δεδομένα του προβλήματος. Πάντως σε όλες τις περιπτώσεις η ακρίβεια των αποτελεσμάτων των υπολογισμών εξαρτάται, κατά πρώτο λόγο, από την προσέγγιση των τιμών της συνοχής (c) και της γωνίας τριβής (φ), και από τις συνθήκες ροής. Και εφ' όσον, τα μεγέθη αυτά δεν είναι σταθερά, ούτε γνωστά με ακρίβεια, η εφαρμογή πολύπλοκων μαθηματικών υπολογισμών δεν είναι εντελώς απαραίτητη. 1.2. Γενικά Η κατολίσθηση και εν γένει η μετακίνηση γαιών ως μετακίνηση του ανώτατου φλοιού της γης είναι καθαρά γεωλογικό φαινόμενο. Η επελθούσα τεκτονική διατάραξη μέσα στους γεωλογικούς αιώνες, του φλοιού της γης είχε ως επακόλουθο την ορογένεση, οι δε εν εξάρσει μάζες τείνουν να ξαναβρούν την ισορροπία τους μετακινούμενες προς την εκάστοτε τοπογραφική λεκάνη της περιοχής. Έτσι υπόκεινται σε κατολισθήσεις όλες οι εν εξάρσει μάζες ανεξαρτήτων συνθηκών πετρώματος ή ετέρων εξωτερικών δυνάμεων πλην της κύριας αιτίας του βάρους. Το έδαφος μπορεί να παραμείνει σε ισορροπία έστω και αν η ελεύθερη επιφάνεια του είναι κεκλιμένη. Πέρα όμως μιας ορισμένης κλίσεως η ισορροπία δεν είναι δυνατή και παρατηρείται γενική ή μερική κατολίσθηση. Η μετακίνηση αυτή βέβαια δεν καθίσταται αισθητή στο μέτρο του ανθρώπινου χρόνου, είναι όμως έκδηλη όταν συντρέχουν αιτίες που προξενούν την επιτάχυνση των μετακινήσεων. Το ανάγλυφο της γήινης επιφάνειας, μεταβαλλόμενο και συχνά έντονο, είναι αποτέλεσμα μακροχρόνιων γεωλογικών διεργασιών, ή και ανθρωπογενών επεμβάσεων και παραμένει γενικά σταθερό, εφόσον η διατμητική αντοχή των γεωλογικών είναι μεγαλύτερη από τις διατμητικές τάσεις, που προκαλεί το βάρος τους ή άλλες φορτίσεις. Δηλαδή εάν η τάση που εμφανίζουν οι γαίες να μετακινηθούν προς τα κάτω και προς τα έξω υπό την επίδραση της βαρύτητας εξισορροπείται από την διατμητική αντοχή του εδάφους, το πρανές είναι σταθερό. Σε διαφορετική περίπτωση πραγματοποιείται κατολίσθηση. Το υλικό το οποίο υφίσταται την κατολίσθηση, δύναται να είναι είτε φυσική απόθεση, είτε τεχνητό επίχωμα ή και συνδυασμός αμφοτέρων. Κατά τη γεωλογία εξετάζεται το φαινόμενο της μετακίνησης μιας ήδη ισορροπούσης φυσικής μάζας, δηλαδή μιας κλιτύος 1 στην οποία κανένα ανθρώπινο έργο δεν έγινε πρόξενος μετακινήσεων. Στην μηχανική όμως των κατολισθήσεων εξετάζεται κυρίως η επίδραση - των τεχνικών έργων επί της ισορροπίας των μαζών. 11

1.3 Ορισμός Γενικά χαρακτηριστικά Κατολίσθηση καλείται η απόσταση, είτε αιφνίδια, είτε αργή, από την φυσική τους θέση, όγκων πετρωμάτων ή εδαφών τα οποία κινούνται προς την κατωφέρεια και με μεγάλη συνήθως ταχύτητα υπό μερική ή πλήρη κατάρρευση. Βάση του ορισμού αυτού δεν περιλαμβάνονται στις κατολισθήσεις οι βραδείς κατωφερείς μετακινήσεις εδαφών και πετρωμάτων τα οποία στην ξένη βιβλιογραφία φέρονται υπό τον όρο «creeping», ενώ εμείς τις καλούμε βραδείς διολισθήσεις ή κρυπτοκατολισθήσεις (Ερπυσμός). Σε μια κατολίσθηση (σχ. 1-1) εκτός του κυρίως φαινομένου διακρίνουμε τα αποτελέσματα αυτού και συγκεκριμένα: 1) Το μέτωπο της κατολίσθησης ή το επίπεδο αποχωρισμού για το οποίο επί κατολισθήσεων μεγάλης εκτάσεως χρησιμοποιούμε στην τεκτονική γεωλογία τον όρο «ρίζα». 2) Τον πόδα της κατολισθήσεως. 3) Τον κώνο των υλικών της κατολισθήσεως. 12

Το μέτωπο της κατολισθήσεως είναι η εκτομή 2 την οποία αποχωρίστηκε το κατολίσθησαν από το σταθερό τμήμα. Η μορφή της επιφάνειας αυτής μπορεί να είναι επίπεδη κυκλική τοξοειδή, πεταλοειδή ή και ανώμαλη. Ο πόδας της κατολισθήσεως είναι η ζώνη του εδάφους, όπου γίνεται και η συσσώρευση του κατολισθήσαντος υλικού. Τέλος ο κώνος της κατολισθήσεως είναι ο εδαφικός σχηματισμός τον οποίο σχημάτισαν οι κατολισθήσαντες όγκοι, οι οποίοι αφού κινήθηκαν κατωφερώς σε απόσταση κοντινή ή μακρινή και κατέρρευσαν μερικώς ή ολικώς, συγκεντρώθηκαν στην ποιο πρόσφορη θέση υπό μορφή κώνου ή άλλου σχήματος. Το μέγεθος μιας κατολισθήσεως εκτιμάται είτε βάσει της επιφάνειας του μετώπου η οποία μετράται σε τετραγωνικά μέτρα (m 2 ), είτε βάσει του όγκου του κώνου της κατολισθήσεως ο οποίος μετράται σε κυβικά μέτρα (m 3 ). Η μεν επιφάνεια του μετώπου μπορεί να κυμαίνεται από μερικά τετραγωνικά μέτρα μέχρι μερικά τετραγωνικά χιλιόμετρα, ο δε όγκος του υλικού αντιστοίχως μπορεί να κυμαίνεται από εκατοντάδες έως εκατομμύρια κυβικά χωματισμών ή πετρωμάτων. 1.4 Μηχανισμός των κατολισθήσεων Η μηχανική των κατολισθήσεων αναφέρεται κυρίως στην, από στατικής πλευράς, διερεύνηση της μετακινήσεως γαιών, για την ανάλυση της ισορροπίας των εξωτερικών δυνάμεων που προξενούν την μετακίνηση, προς τις εσωτερικές δυνάμεις αντιστάσεως σε αυτές. Η ανάλυση αυτή αναφέρεται γενικώς σε ένα πολύπλοκο σύστημα δυνάμεων ενεργουσών επί ανισότροπου 3 και ανομοιογενούς υλικού, ακανόνιστου γεωμετρικού σχήματος και κατά συνέπεια τόσο οι κινούσες δυνάμεις όσο και οι αντιστεκόμενες έχουν διάφορο μέγεθος και κατανομή επί της μάζας που ολισθαίνει. Συνεπώς καθίσταται πρόδηλο, ότι η επίλυση αυτή είναι άκρως δυσχερής αν όχι αδύνατη για τη γενική αυτή περίπτωση. Η απλούστερη μορφή αναλύσεως μετακινήσεως μάζας είναι συνεπώς η ισορροπία ενός πρανούς σαφώς γεωμετρικής διατομής και σταθερών μηχανικών ιδιοτήτων του συνιστώντος εδάφους. Η μηχανική του παραπάνω πρανούς είναι χρησιμότατη για τα έργα του Πολιτικού Μηχανικού, κυρίως στα χωματουργικά έργα, στα φράγματα, στα ψηλά επιχώματα και εκχώματα οδών όπου τίθεται το πρόβλημα της ασφαλούς κλίσεως των παραπάνω έργων. Επί πλέον η ανάλυση της απλούστατης αυτής μορφής ολισθήσεως καθίσταται ο οδηγός τουλάχιστον ως προς τον τρόπο του σκέπτεσθαι της γενικής μορφής ολισθήσεως για την ανεύρεση των αιτιών και των λεπτών μέτρων ανάσχεσης αυτής. Οποιαδήποτε μάζα γαιών ή πετρωμάτων βρισκόμενη υπό κεκλιμένη επιφάνεια εδάφους, ή πίσω από επιφάνεια πρανούς μιας ανοικτής εκτομής 2, υφίσταται μια τάση να κινηθεί κατωφερώς, εκτός της φυσικής της θέσεως υπό την επίδραση της βαρύτητας (αίτιο), και ενδεχομένως άλλων παραγόντων. Εάν αυτή η τάση εξουδετερώνεται από την αντίσταση σε διάτμηση του εδάφους η κλιτύς 1 είναι ευσταθής, αλλιώς μια ολίσθηση εκδηλώνεται. Το υλικό όπως είπαμε και πριν, που λαμβάνει μέρος σε μια κατολίσθηση μπορεί να είναι φυσικό ή τεχνητό (να αποτελεί δηλαδή μέρος ενός τεχνικού έργου) ή και των δύο αυτών προελεύσεων. Έτσι εξετάζονται ολισθήσεις των φυσικών εδαφών ή πετρωμάτων. 13

Ο μηχανισμός της κατολισθήσεως φαίνεται στο (σχ.1-2). Μια εδαφική μάζα αποκόπτεται από το υπόλοιπο έδαφος και περιστρέφεται γύρω από έναν νοητό άξονα Ο (σχ.1-2α). Η επιφάνεια, που χωρίζει το σταθερό έδαφος από αυτό που κινείται, έχει κατά προσέγγιση το σχήμα ενός κυλίνδρου και έτσι στο σχήμα φαίνεται σε τομή σαν τόξο κύκλου. Στην πρώτη φάση της κατολισθήσεως (σχ.1-2β) γίνεται η αποκοπή του εδάφους και αρχίζει η περιστροφή. Παρουσιάζεται έτσι στο ψηλότερο μέρος, στη στέψη της κατολισθήσεως, μια ρωγμή, που διαμορφώνεται όπως ένα σκαλοπάτι. Όσο το φαινόμενο προχωρεί και η εδαφική μάζα περιστρέφεται, τα τμήματα της διαδοχικά (σχ.1-2γ), κρεμούν στη βάση της κατολίσθησης έξω από την επιφάνεια του εδάφους, θραύονται και κατρακυλούν προς τα κάτω. Όταν τελειώσει η κατολίσθηση (σχ.1-2δ), μένει γυμνή η κυλινδρική επιφάνεια, ενώ προς τα κάτω έχουν συσσωρευτεί οι όγκοι του εδάφους που κατολίσθησε. Κατολισθήσεις φυσικών πρανών προκαλούνται από εξωτερικές επιδράσεις όπως η υποσκαφή της βάσης μιας υπάρχουσας κλιτύος 1 ή η εκσκαφή με ανυποστήρικτα πρανή. Εμφανίζονται όμως κατολισθήσεις άνευ εξωτερικών επιδράσεων και επί κλιτύων 1 οι οποίες ήταν ευσταθείς για πολλά έτη. Παρά τη μεγάλη ποικιλία των συνθηκών οι οποίες τις προκαλούν, σχεδόν κάθε κατολίσθηση εδαφικών μαζών εμφανίζει τη γενική μορφή του ( σχ.1-3). Της κατολισθήσεως προηγείται εκδήλωση ρωγμών από εφελκυσμό στο ανώτερο τμήμα της προς κατολίσθηση μάζας ή πέρα από την κορυφή της εκτομής 2. Κατά την διάρκεια της ολισθήσεως το ανώτερο τμήμα της προς κατολίσθησης μάζας, το καλούμενο ρίζας αυτής, υφίσταται καθίζηση ενώ το χαμηλότερο, ο πόδας, διογκώνεται. Έτσι εάν η αρχική επιφάνεια της κλιτύος 1 είναι επίπεδη, το προφίλ του εδάφους μετά την κατολίσθηση γίνεται περίπου σαν ένα παραμορφωμένο «S». Επί κατολισθήσεων πετρωμάτων ο ανώτερος μηχανισμός της κατολισθήσεως δεν τηρείται πάντοτε. 14

Σχ. 1-3. Τομή τυπικής κατολισθήσεως συνεκτικών εδαφών 15

1.4.1 Ο κύκλος ολισθήσεως Σχήμα 1-4 Αναφερόμαστε στην απλή γεωμετρία του (σχ.1-4) Το ύψος του πρανούς είναι Η και D. Το Η είναι το βάθος του πρώτου στερεού υποστρώματος του από την στέψη του πρανούς. Ο παράγων D καλείται παράγων βάθους και σε περίπτωση όπου το πρανές εδράζεται απ' ευθείας επί στερεού υποστρώματος, τότε αυτός έχει τιμή ένα (1). Το πρανές σχηματίζεται από την οριζόντια γωνία β, η δε κλίση του πρανούς εκφράζεται από την τιμή της συνφβ όπως: 2:1, 3:1 κλπ. (2 μήκος, 1 ύψος). Κατά την παραδοχή Fellenius (1929) επιβεβαιώθηκαν από την εμπειρία και από πειραματικά δεδομένα, ότι η ολίσθηση συμβαίνει κατά κυλινδρική επιφάνεια ή σε διατομή κατά κύκλο. Στην πραγματικότητα, η ολίσθηση γίνεται κατά την σπείρα του Prandl σύμφωνα με την πλαστική ισορροπία του φορτιζόμενου εδάφους, το σφάλμα όμως του υπολογισμού ευστάθειας διά του κύκλου είναι μικρό και η παραδοχή αυτή απλουστεύει τον υπολογισμό. Τίθεται ήδη το ερώτημα, που βρίσκεται το κέντρο περιστροφής (Ο). Αυτό βεβαίως βρίσκεται στη θέση, όπου ο συντελεστής ασφαλείας που προκύπτει κατά την ανάλυση λαμβάνει την ελάχιστη τιμή. Για να βρεθεί συνεπώς η ακριβή θέση περιστροφής (Ο) και κατά συνέπεια ο κρίσιμος κύκλος ολισθήσεως, ο οποίος και αντιπροσωπεύει την θέση της πραγματικής ολίσθησης απαιτούνται πολλές αναλύσεις ευστάθειας. Υφίστανται όμως γενικοί κανόνες ως προς τη θέση του κύκλου ολισθήσεως σε σχέση προς το γεωμετρικό σχήμα του πρανούς, ώστε να είναι δυνατόν να καθοριστεί ο χώρος γύρω από τον οποίο βρίσκεται το κέντρο ολισθήσεως. Κατ' αρχήν έχει αποδειχθεί ότι ο κρίσιμος κύκλος ολισθήσεως διέρχεται από τη στέψη του πρανούς πλησίον της κορυφής αυτού. Συνεπώς κύκλοι διερχόμενοι μακριά από την κορυφή δεν είναι κρίσιμοι. Ο κύκλος μπορεί να διέρχεται από τον πόδα του πρανούς ή να μην διέρχεται από αυτόν. Στην περίπτωση επάνω στο υπόστρωμα όπου το έδαφος θεμελιώσεως είναι ισχυρό, ο κύκλος ολισθήσεως διέρχεται από τον πόδα του πρανούς, αντίθετα σε περίπτωση ίδια, όταν το έδαφος θεμελιώσεως είναι μαλακό ο κύκλος ολισθήσεως διέρχεται πέραν του ποδός. Στην περίπτωση κατά την οποία υφίσταται στερεό υπόστρωμα, τότε ο κύκλος εφάπτεται του στερεού υποστρώματος. Για την περίπτωση ομογενούς εδάφους άνευ γωνίας τριβής ο Fellenius καθόρισε το κέντρο του κύκλου ολισθήσεως αναλόγως τις κλίσεις του πρανούς και στην περίπτωση διελεύσεως αυτού από τον πόδα. (σχ. 1-5) 16

Ο πίνακας ένα (1) δίνει τη θέση του κύκλου για την ειδική αυτή περίπτωση. Κλίση Γωνία β β1 β2 0,58:1 60 29 40 1:1 45 28 37 1,5:1 33,8 26 35 2:1 26,6 25 35 3:1 18,4 25 35 5:1 11,3 25 37 Σε περίπτωση όμως κατά την οποία υφίσταται γωνία τριβής, τότε το κέντρο του κύκλου κείται επί της ευθείας ΟΓ οριζόμενη από το σημείο Ο, κρισίμου κέντρου για φ=0, και του σημείου Γ το οποίο βρίσκεται σε βάθος 2Η από την στέψη του τρανούς και 4,5Η από τον πόδα αυτού. (σχ. 1-6) Για την περίπτωση όπου ο κύκλος ολισθήσεως δεν διέρχεται από τον πόδα ( σχ.1-7) και εφόσον ο=0, το κέντρο του κύκλου βρίσκεται επί της καθέτου στο μέσον του πρανούς και βλέπει υπό γωνία θ=133 το πρανές. Για την περίπτωση στην οποία υφίσταται γωνία τριβής φ, το κέντρο βρίσκεται επί της αυτής κατακόρυφου, αλλά μετά - βάλλεται η θ, ή εις την περίπτωση υπάρξεως στερεών υποστρώματος, εφάπτεται αυτού. Οι νεώτερες αντιλήψεις περί του κύκλου ολισθήσεως όπως προέκυψε από την διερεύνηση του ηλεκτρονικού εγκεφάλου (Little and Price 1958) απέδειξαν ότι οι γραμμές κέντρων (Ο) δίνουν ίσο συντελεστή ασφαλείας, είναι κλειστές καμπύλες ελλειψοειδούς μορφής (σχ.1-8) ακολουθώντας οδηγό καμπύλη. 17

1.4.2 Οι κινητικές δυνάμεις ολισθήσεως Οι δυνάμεις που προξενούν την ολίσθηση είναι οι ακόλουθες: Το ίδιο βάρος των γαιών. Πιέσεις από την διήθηση ύδατος μέσω του σώματος του πρανούς. Υποπιέσεις των υδάτων των πόρων. Σεισμός και λοιπά εξωτερικά αίτια (φορτίο επί του πρανούς). Από τις παραπάνω δυνάμεις τον κυριότερο ρόλο ασκεί το ίδιο το βάρος των γαιών του οποίου η συνιστώσα εφαπτόμενη στο τόξο ολοκύκλου ολισθήσεως (διατμητική δύναμη) προξενεί τη μετακίνηση. Η παρουσία των υπολοίπων δυνάμεων επιταχύνει την ολίσθηση, όπως η παρουσία του ύδατος ή του σεισμού. 18

1.4.3 Οι δυνάμεις αντιστάσεως στην ολίσθηση Η διατμητική αντοχή του υλικού είναι η αντιστεκόμενη προς την ολίσθηση δύναμη. Η διατμητική αντοχή εκφράζεται από την ισότητα Coulomb όπως αυτή τροποποιήθηκε από τον Terzaghi: s = c' + (Ρ - U) * εφφ όπου : c' = συνοχή, Ρ = ολική ορθή τάση ασκούμενη επί του τόξου φ= γωνία τριβής του υλικού. Η εκτίμηση των παραμέτρων c και φ γίνεται μέσω εργαστηριακών μεθόδων ή από παρατηρήσεις επί τόπου των έργων. Αξίζει να σημειώσουμε όμως ότι το πραγματικό φαινόμενο διαφέρει κατά πολύ συνήθως του σχηματικού φαινομένου, το οποίο όπως είπαμε λαμβάνεται υπ' όψιν κατά τους μαθηματικούς υπολογισμούς. Η κυριότερη διαφορά οφείλεται στο ότι η ολισθαίνουσα μάζα δεν παραμένει απαραμόρφωτη, αλλά συμπεριφέρεται συνήθως σαν να είχε ρευστοποιηθεί. Έτσι μπορεί η καμπύλη ολισθήσεως ίσως να μην έχει κυκλική μορφή και να αντικατασταθεί με κυκλική καμπύλη, χωρίς σοβαρές συνέπειες επί των αποτελεσμάτων. Αντίθετα η παραδοχή ότι η ολίσθηση πραγματοποιείται συγχρόνως σε όλα τα σημεία της καμπύλης, δεν έχει ουδεμία σχέση με την πραγματικότητα, γιατί συνήθως η θραύση του εδάφους άρχεται σε ορισμένα μόνο σημεία. Το έδαφος μεταξύ των σημείων αυτών δεν μετατοπίζεται αλλά μάλλον παραμορφώνεται. Τελικά η καμπύλη αποτελείται από σύνολο καμπυλών μερικής κατολισθήσεως, της οποίας η γενική μορφή δύναται να είναι παραπλήσια της κυκλικής. Σε κατόψεις η κατολίσθηση έχει ποικίλες μορφές, οι οποίες δεν έχουν ουδεμία σχέση με την κυλινδρική μορφή της μαθηματικής θεωρίας. Μια από τις κυριότερες συνέπειες των παραπάνω, είναι ότι η ευνοϊκή επίδραση βαρών στην βάση των πρανών είναι λιγότερο αισθητή, απ' ότι αφήνει να υποτεθεί η απλή εφαρμογή της μεθόδου του κύκλου τριβής. Δεν αρκεί συνήθως να σταθεροποιηθεί η βάση του κατολισθαίνοντος τμήματος για να παύσει η κίνηση. Διότι ενδέχεται να κατολισθήσει απλώς το επάνω μέρος του πρανούς, (σχ. 7-9) σχήμα 1-9 19

1.5 Μελέτη των κατολισθητικών φαινομένων Η πλήρης διερεύνηση των αιτιών κατολισθήσεων καθοδηγεί στην ορθή εκτίμηση των δεδομένων, τα οποία θα οδηγήσουν σε τεχνικές λύσεις, όπου είναι δυνατές, δια των μέτρων ανασχέσεως. Κατά ταύτα η συμβολή του γεωλόγου στην αντιμετώπιση αυτών των προβλημάτων είναι απαραίτητη και πρέπει να διατυπώνεται πρωταρχικώς, πριν την οριστική έκθεση περί του πρακτέου. Η γεωλογική έκθεση για να είναι πολύτιμο βοήθημα στην αντιμετώπιση των θεμάτων του Πολιτικού Μηχανικού πρέπει να περιλαμβάνει τα ακόλουθα: Αποτύπωση και γεωλογική χαρτογράφηση της μετακινηθείσης περιοχής. Τομές εδάφους κατά χαρακτηριστικές διατομές (Profil) και πετρογραφική αναγνώριση. Ιστορικό της κατολισθήσεως. Γεωφυσικές έρευνες, εφ' όσον ενδείκνυται. Υδρονομία επιφανειακή και υπόγεια. Καθορισμός του είδους της κατολισθήσεως, αίτια και οι μέλλοντες εκ αυτής κινδύνους. Την επίδραση των τεχνικών έργων επί της μετακινούμενης περιοχής. Δεν θεωρείται σκόπιμο ότι η έκθεση θα συμπεριλαμβάνει προτεινόμενα μέτρα ανασχέσεως από τον γεωλόγο, εφ' όσον αυτά είναι της αρμοδιότητας του Πολιτικού Μηχανικού, ο οποίος θα συντάξει και την τελική έκθεση. Συμβουλευτικώς όμως μπορεί να υποδείξει τέτοιες κατασκευές, χωρίς οι υποδείξεις αυτές να ασκούν δεσμευτική επίδραση επί των τελικών λύσεων. Ήδη καθορίζεται σαφώς η συμβολή του γεωλόγου επί των μετακινήσεων γαιών. Στην έκθεση του ερευνά τα αίτια και καθορίζει το είδος της μετακινήσεως από τη σκοπιά ενός γενικού φυσικού φαινομένου και υπεισέρχεται ακροθιγώς στην επίδραση των τεχνικών έργων επί της μετακίνησης. Κυρίως δηλαδή εξετάζει το φαινόμενο γενικώς και όχι ειδικώς για το συγκεκριμένο τεχνικό έργο, του οποίου τις οικονομικές επιπτώσεις εκ των κατασκευών δεν οφείλει να γνωρίζει. Η γεωλογική έκθεση συνεπώς αποτελεί πολύτιμο βοήθημα για την αντιμετώπιση του δυσχερέστατου αυτού προβλήματος και πρέπει να προηγείται της όλης γεωτεχνικής έρευνας. 20

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2. ΑΙΤΙΑ ΤΩΝ ΚΑΤΟΛΙΣΘΗΤΙΚΩΝ ΦΑΙΝΟΜΕΝΩΝ 2.1 Γενικά Τα αίτια των κατολισθητικών φαινομένων είναι πολλά και ποικίλα, και υπάρχει άμεσος συσχετισμός αυτών με τα μέτρα αντιμετώπισης. Κατολισθήσεις δεν παρατηρούνται μόνο σε τεχνικά πρανή ή όταν γίνονται εκσκαφές στην βάση υπαρχόντων πρανών, αλλά επίσης και σε φυσικά πρανή, τα οποία ενώ παρέμειναν σε ισορροπία επί μακρό χρόνο, απότομα, χωρίς μεταβολή της γεωμετρίας τους ή χωρίς εφαρμογή εξωτερικών φορτίων, θέτονται σε κίνηση. Κανένας μαθηματικός υπολογισμός είναι ικανός να επιτρέψει την πρόβλεψη των κατολισθήσεων αυτών, εφ' όσον το ίδιο το έδαφος βρίσκεται τη μια στιγμή σε ισορροπία και την επόμενη στιγμή κατολισθαίνει. Υπάρχει βεβαίως αιτία του φυσικού φαινομένου η οποία πρέπει να αναζητείται για την αποτελεσματική αντιμετώπιση της κατολισθήσεως. Οι αιτίες που προξενούν κατολισθήσεις γαιών θα μπορούσαμε να πούμε με μια πρώτη ματιά ότι διακρίνονται σε δύο ομάδες. Η πρώτη ομάδα περιλαμβάνει περιπτώσεις, στις οποίες παρατηρείται αύξηση των τάσεων, όπως η αύξηση του βάρους του εδάφους από την αύξηση της περιεκτικότητας του σε νερό, η προσθήκη φορτίων στην επιφάνεια από την κατασκευή κτιρίων ή άλλους λόγους, η δυσμενής τοπική αλλαγή γεωμετρικών χαρακτηριστικών από διάβρωση ή εκσκαφή, ή ακόμη η εφαρμογή δυναμικών φορτίων: Η δεύτερη ομάδα περιλαμβάνει περιπτώσεις, στις οποίες παρατηρείται μείωση της αντοχής, όπως η ύγρανση, η οποία προκαλεί μείωση της συνοχής των συνεκτικών εδαφών, η αύξηση της πίεσης του νερού των πόρων, η εξασθένιση διαγεννητικών δεσμών, από τη διαβρωτική δράση κλιματικών παραγόντων, η εξαλλοίωση γαιωδών ή βραχωδών σχηματισμών, η μείωση της αντοχής ευαίσθητων συνεκτικών εδαφών. Μια σημαντική σχετική παρατήρηση είναι ότι η παρουσία και η δυσμενής πολύπλευρη δράση του νερού αυξάνεται μετά από ισχυρές και μεγάλης χρονικής διάρκειας βροχοπτώσεις, με αποτέλεσμα σε πρανή που παρέμεναν μέχρι τότε με δυσκολία ευσταθή, να ανατρέπεται η ισορροπία τους και να ενεργοποιούνται κατολισθητικά φαινόμενα. Οι αιτίες που προξενούν την μετακίνηση ισορροπούσης μάζας είναι κατά τη γεωλογία πολλές, οι κυριότερες όμως είναι οι παρακάτω: Το είδος του πετρώματος και ο επικαθήμενος μανδύας Οι κλιματολογικές και υδρολογικές συνθήκες της περιοχής Η υδρονομία της περιοχής Τα υποκείμενα πετρώματα σε κατολίσθηση είναι τα μεταμορφωσιγενή ως υποκείμενα σε αποσάθρωση όπως και τα λυτά υλικά του μανδύα. Τέτοια πετρώματα είναι οι αργιλικοί σχιστόλιθοι, ο φλύσχης ιδίως όταν υπάρχει σύστημα εναλλασσόμενων ενστρώσεων αργιλικών σχιστόλιθων και ψαμμίτη, οι περιδοτίτες υποκείμενοι σε αποσάθρωση από οφιτίαση, οι άργιλοι, και εν γένει λυτά υλικά όπως 21

αμμοχάλικα και συμφύρματα, τα κορήματα 5 από αμμοχάλικα κλπ. Φυσικά η τεκτονική διάταξη των πετρώματος ασκεί ουσιαστικό ρόλο καθ' όσον η ολίσθηση γίνεται επί των τεκτονικών ρηγμάτων των βράχων. Οι κλιματολογικές συνθήκες ασκούν σημαντικό ρόλο στις μετακινήσεις των γαιών. Απότομες εναλλαγές θερμοκρασίας, μεγάλο βροχομετρικό ύψος, χιονοπτώσεις, επιτείνουν το φαινόμενο των κατολισθήσεων. Σπουδαιότερο όμως ρόλο ασκεί η υδρονομία της περιοχής, επιφανειακή ή υπόγεια. Η διαβρωτική επίδραση ποταμών ή χειμάρρων ρεόντων παρά τον πόδα των κλιτύων, επιφανειακές διαβρώσεις από το ύδωρ απορροής και η διακίνηση του υπόγειου ύδατος ιδίως σε περιπτώσεις μεγάλων διακυμάνσεων της φρεατικής στάθμης εποχιακής, αποτελούν βασικό επιταχυντικό μέσο των μετακινήσεων. Ο κίνδυνος να συμβεί μια κατολίσθηση είναι βέβαια μεγαλύτερος, όσο μεγαλύτερη είναι η κλίση του εδάφους. Ο κίνδυνος γίνεται εξαιρετικά μεγάλος όταν εδάφη με μικρή φυσική πυκνότητα και υψηλή υγρασία εδράζονται σε κεκλιμένες επιφάνειες εδαφών, που είναι περισσότερο συμπαγή με μικρή διαπερατότητα. Το νερό τότε κυκλοφορεί στην επιφάνεια διαχωρισμού, τη λιπαίνει και διευκολύνει τη μετακίνηση και τελικά την κατολίσθηση. Σε τέτοιες περιπτώσεις οι επιφάνειες, που χωρίζουν το σταθερό έδαφος από εκείνο, που κατολισθαίνει, δεν είναι κυλινδρικές, αλλά ακολουθούν τη φυσική μορφή των στρωμάτων. Το γενικό χαρακτηριστικό όλων των κατολισθητικών φαινομένων είναι η αστοχία του εδαφικού υλικού από διάτμηση κατά μήκος μιας επιφάνειας. Κατά συνέπεια τα αίτια των κατολισθήσεων μπορούν να ταξινομηθούν ανάλογα με τον τρόπο που επηρεάζουν τον συσχετισμό διατρητικής τάσης και διατρητικής αντοχής. Έτσι μπορούμε να επισημάνουμε και να ταξινομήσουμε τα κυριότερα αίτια όπως στον πίνακα (4). Θεωρείται αναγκαίο ο εδώ να υπογραμμιστεί ότι στο σύνολο σχεδόν των περιπτώσεων, η δράση των αιτιών είναι συνδυασμένη και περίπλοκη. Πολύ σπάνια μπορεί μια κατολίσθηση να αποδοθεί σε ένα και μόνο συγκεκριμένο αίτιο. Κατά τον Zoiotarer (1974), η διαδικασία που οδηγεί στην ανάπτυξη της κατολίσθησης αρχίζει από την στιγμή του σχηματισμού του εδαφικού υλικού και περιλαμβάνει όλες τις επόμενες φράσεις φυσικοχημικών διεργασιών. Τελικά, κάποια δράση βάζει σε κίνηση την εδαφική μάζα. Η δράση αυτή δεν μπορεί ασφαλώς να θεωρηθεί σαν η «αιτία» της κατολίσθησης, έστω και αν ήταν απαραίτητη για την εκδήλωση του φαινομένου. 1 22

Πίνακας 4 Ταξινόμηση των κυριότερων αιτιών των κατολισθήσεων Είδος επιρροής Τρόπος δράσης Αντίστοιχα αίτια Αύξηση αναπτυσσόμενης διατμητικής τάσης Ελάττωση πλευρικής υποστήριξης Διάβρωση ποδός από ροη Εκσκαφές στον πόδα Δημιουργία λιμνών Φόρτιση Χιόνι, διηθούμενο νερό Επιχώματα - Κατασκευές Πρόσκαιρες πιέσεις Πλευρικές πιέσεις Σεισμός Άλλες δονήσεις Νερό σε ρωγμές Ενεργοποίηση παραμενουσών τάσεων Ελάττωση αντοχής Αρχική σύνθεση του υλικού Υλικά που χάνουν την αντοχή τους με το χρόνο και την διάβρωση Ερπυσμός Γεωλογικές συνθήκες Φυσικοχημικές αντιδράσεις Διάβρωση Δράση ύδατος α) Ελάττωση ενεργού τάσης β) Ελάττωση συνοχής Ρήγματα ασυνέχειες Κλίση στρωμάτων Φυσική αποσύνθεση Ενυδάτωση ορυκτών της αργίλου Κύκλοι ξήρανσης / ύγρανσης Βροχή, λιώσιμο χιονιού Εκχέρσωση δασών Δημιουργία λιμνών Παρεμπόδιση αποστράγγισης 2.2 Γεωλογικά αίτια των κατολισθήσεων Επειδή οι γεωλογικές και γεωτεχνικές συνθήκες οι οποίες καθορίζουν την ευστάθεια των κλιτύων 1 είναι διάφορες και εν πολλοίς δυσπροσδιόριστες, κατά την αντιμετώπιση των σχετικών προβλημάτων επικρατεί συνήθως μια αβεβαιότητα, η δε ανάλυση είτε γίνεται βάσει γεωλογικών εξετάσεων είτε σε συνδυασμό με στατικό έλεγχο δεν είναι δυνατόν να είναι πάντοτε ακριβής. Παρατηρείται άλλωστε πολλές φορές το φαινόμενο ότι ενώ οι συνθήκες οι οποίες ευνοούν μια κατολίσθηση υφίστανται επί μακρό χρονικό διάστημα, οι κλιτείς 1 παραμένουν ευσταθείς, η δε κατολίσθηση εμφανίζεται μετά πάροδο χρόνο, χωρίς να είναι δυνατόν να αναγνωρισθεί μια προφανής εξωτερική επίδραση. 23

Εν πάση περιπτώσει κατά την γεωλογική εξέταση των αιτιών των κατολισθήσεων εξετάζουμε κυρίως τις φυσικές συνθήκες ευστάθειας των κλιτύων 1 σε σχέση προς τους συντελεστές οι οποίοι τείνουν να την διαταράξουν. Η παρουσία ενός αργιλικού και γενικότερα ενός ολισθηρού στρώματος (μαρμαρυγιακός σχιστόλιθος) δεν είναι συνήθως επαρκής για την έναρξη μιας κατολισθήσεως παρά μόνο σε συνδυασμό με ένα ή περισσότερα άλλα αίτια όπως μια σεισμική δόνηση, η εφαρμογή μιας εξωτερικής φορτίσεως, η αφαίρεση της πλευρικής αντιστηρίξεως, η επίδραση ανατινάξεως με εκρηκτικές ύλες κλπ. Οι μεταπτώσεις, τα επίπεδα ρωγμών, στρώσεις, και εν γένει οι τεκτονικές επιφάνειες συνιστούν μια αιτία κατολισθήσεων ειδικά όταν διατάσσονται κατά τρόπο ώστε να περιορίζονται όγκοι πετρωμάτων υποκείμενοι σε κατωφερείς κινήσεις. (φωτογραφία 1) φωτογραφία 1 Η επιφόρτιση φυσικών πρανών λόγω απορρίψεως χωμάτων, εκσκαφών λόγω οριστικής συσσώρευσης κορυμάτων 5 επ' αυτών συνιστά ένα άλλο αίτιο των κατολισθήσεων (τεχνητό). Μεταξύ των σοβαρότερων φυσικών αιτιών κατολισθήσεων είναι οι μεταβολές στις υδρογεωλογικές συνθήκες της περιοχής. Φυσικές συνθήκες απορροής, η σχέση αυτών προς τις αυξομειώσεις στάθμης του υπογείου ορίζοντα, εξάτμιση κλπ. Συνδέονται πολύ με εκδηλώσεις κατολισθήσεων. Η διάβρωση της βάσεως των κλιτύων 1 από ρεύματα ύδατος συνιστά επίσης αίτιο των κατολισθήσεων ή καταρρεύσεων. 2.2.1 Ο σεισμός και οι εκρήξεις ως αίτιο κατολισθήσεων Ο στερεός φλοιός της γης δεν βρίσκεται σε ηρεμία αλλά υφίσταται τοπικές παραμορφώσεις, που κατά καιρούς προκαλούν υπόγειες θραύσεις ή ρήγματα με σύγχρονη εμφάνιση κινητικής ενέργειας. Η ενέργεια αυτή προκαλεί μετατοπίσεις των επιφανειακών εδαφικών στρωμάτων, οι οποίες ονομάζονται σεισμοί. Οι σεισμοί αποτελούν ενίοτε ένα άμεσο αίτιο (αφορμή) κατολισθήσεων και παραμορφώσεων στις μάζες των πετρωμάτων, ενώ οι δονήσεις οι μεταβιβαζόμενες από ανατινάξεις με εκρηκτικές ύλες συμβάλλουν συχνότερα προς αυτό. Όσο βαθύτεροι είναι οι υπόνομοι τόσο μικρότερες είναι οι δονήσεις και ο κίνδυνος κατολισθήσεως μεγαλύτερος. 24

Η εστία του σεισμού βρίσκεται συνήθως στα επιφανειακά στρώματα του φλοιού της γης, τα οποία έχουν πάχος 35-50 χλμ., αλλά μπορεί να βρίσκεται και σε πολύ μεγαλύτερα βάθη π.χ 100-700 χλμ. Επίκεντρο του σεισμού ονομάζεται το σημείο της επιφάνειας της γης, που βρίσκεται πιο κοντά προς την εστία του σεισμού. Έχει καθιερωθεί γενικώς διεθνώς να χαρακτηρίζονται οι σεισμοί με δύο μεγέθη: Την ένταση και την ισχύ τους. Η ένταση χαρακτηρίζει το μέγεθος του σεισμού σε ένα ορισμένο σημείο. Άρα η ίδια σεισμική δόνηση μπορεί να έχει διάφορες τιμές εντάσεως, ανάλογα με το σημείο στο οποίο γίνεται ο χαρακτηρισμός. Η ένταση μετριέται με βαθμούς από I ως XII, που ανήκουν σε διάφορες κλίμακες (π.χ.mercalli). Μεταξύ των βαθμών της εντάσεως και της επιταχύνσεως γ του σεισμού σε ένα σημείο της επιφάνειας της γης ισχύει κατά προσέγγιση η σχέση: lg * γ = (Ι)/3-1 Η ισχύς χαρακτηρίζει την ενέργεια του σεισμού, εξαρτάται μόνο απ' αυτό και δεν μεταβάλλεται ανάλογα με την θέση της γήινης επιφάνειας όπου εξετάζεται ο σεισμός. Η ισχύς του σεισμού δίδεται από την σχέση: Μ = 1 + 2/3 * I Η ενέργεια ενός σεισμού μεταφέρεται στα διάφορα σημεία της γήινης επιφάνειας με ένα σύνολο κυματισμών (κατά μήκος, εγκάρσιων, επιφανειακών). Τα επιφανειακά κύματα έχουν ταχύτητα 4 km/sec περίπου και προκαλούν. ακανόνιστες μετατοπίσεις του εδάφους προς τις διάφορες κατευθύνσεις. Οι παρατηρήσεις και μετρήσεις των μετατοπίσεων αυτών γίνονται με συστήματα, που αποτελούνται από τρεις σεισμογράφους, ώστε να δίνουν τις μετακινήσεις ενός σημείου κατά τις δύο οριζόντιες διευθύνσεις και κατά την κατακόρυφη. Οι μετρήσεις αυτές δίνουν τα μόνα μεγέθη, με τα οποία μπορεί να χαρακτηρισθεί μια δόνηση σεισμού και τα οποία μπορούν να ληφθούν υπ' όψιν για να γίνει συστηματική πρόβλεψη των συνεπειών ενός σεισμού και να διατυπωθούν μέθοδοι αντισεισμικού υπολογισμού. Βασικά το πρόβλημα είναι δυναμικό (πρόβλημα ταλαντώσεων) και έτσι αντιμετωπίζεται στα τελευταία χρόνια. Για απλοποίηση όμως υπολογισμών πολλοί κανονισμοί, μεταξύ των οποίων και ο Ελληνικός, αποδέχονται στατικές μεθόδους, οι οποίες δέχονται ότι ο σεισμός προκαλεί οριζόντια επιτάχυνση των μαζών. 25

2.3 Εδαφοτεχνικές συνθήκες ευσταθείας των πρανών Οι γεωτεχνικές συνθήκες ευστάθειας των κλιτύων 1 συνδέονται με τρεις βασικούς συντελεστές οι οποίοι είναι: (α) η κλίση της κλιτύος 1 ή μάλλον η επίδραση της βαρύτητας η οποία τείνει να έλκει τη βάση της μάζας του εδάφους και η οποία είναι μεγαλύτερη όσο μεγαλύτερη είναι η κλίση αυτού, (β) η συνοχή του εδάφους η οποία τείνει να διατηρήσει επαφή μεταξύ της προς κατολίσθηση μάζας προς την υπόλοιπη και (γ) η τριβή η οποία ανθίσταται στην λόγω έλξεως βαρύτητα, μετακίνηση της προς κατολίσθηση μάζας επί του υπόβαθρου της. Σε μη συνεκτικές μάζες εδάφους η συνοχή είναι μηδέν και αυτές παραμένουν ευσταθείς μόνο όταν η κλίση αυτών είναι ίση ή μικρότερη προς την γωνία φυσικής τριβής του υλικού. Η γωνία φυσικής τριβής για ένα έδαφος εξαρτάται από τις διαστάσεις την μορφή και το βάρος των τεμαχίων εκ των οποίων συντίθεται, επί πλέον δε από την ποσότητα ύδατος την οποία περιέχει. Οι γωνίες φυσικής τριβής για ορισμένα εκ των συνηθέστερων χωρίς συνοχή εδαφών δίδονται στον πίνακα (5) Πίνακας 5 Ξηρό Διυγραθέν Εμποτισμένο Χάλυκες 35-45 30-40 ο ο 25-35 ο Χονδ. άμμος 30-35 30-35 ο ο 25-30 ο Λεπτ. άμμος 25-30 30-40 ο ο 20-30 ο Λεπτη άμμος 20-30 25-35 ο ο 15-25 ο Αργιλώδης άμμος 30-40 30-40 ο ο 15-25 ο Σε πλέον λεπτόκοκκα υλικά οι τιμές αυτές δύνανται να κυμαίνονται αναλόγως της παρουσίας ύδατος η οποία επιδρά στις τριχοειδείς τάσεις. Στα συνεκτικά πετρώματα στην ευστάθεια της κλιτύος 1 υπεισέρχονται η συνοχή (c) η οποία μαζί με την τριβή αντιστέκεται στην κατολίσθηση. Στις επιπτώσεις αυτές ισχύει κατά τον Dezio η σχέση : γ*ημα = ρ*γ*συνα + c*s όπου γ το ειδικό βάρος του εδάφους, α η γωνία κλίσης της εκτομής 2, ρ ο συντελεστής τριβής, c η συνοχή και s η επιφανειακή 26

αντιστήριξη της εκτομής 2. Από την διακύμανση των τιμών ενός από τους συντελεστές της εξισώσεως αυτής δύναται να υφίστανται ευστάθεια ή να προκύψει κατάρρευση της κλιτύος. Στην πρώτη περίπτωση είναι : γ*ημα > ρ*γ*συνα + c*s και στην δεύτερη περίπτωση είναι: γ*ημα < ρ*γ*συνα + c*s Έτσι εάν αυξηθεί το ειδικό βάρος γ ή η γωνία κλίσεως α το πρώτο μέλος καθίσταται μεγαλύτερο του δευτέρου, η ισορροπία διαταράσσεται και μια κατολίσθηση λαμβάνει χώρα. Εάν μειωθεί η τριβή ρ ή η συνοχή, παραμένοντος σταθερού του ειδικού βάρους το δεύτερο μέλος της εξισώσεως καθίσταται μικρότερο του πρώτου και προκύπτει το ίδιο αποτέλεσμα δηλαδή κατολίσθηση. Για χωρίς συνοχή εδάφη η εξίσωση ισχύει αλλά με τιμή της συνοχής c=0. Στον επόμενο πίνακα (6) δίνονται οι τιμές της συνοχής διαφόρων εδαφών. Πίνακας (6) Υγρά συμπιασμένη άμμος 0,01 kg/cm 2 Αμμώδης άργιλος 0.02 kg/cm 2 Αργιλώδης μάργα 0.05 kg/cm 2 Παχιά άργιλος 0.10 kg/cm 2 Πολύ παχιά άργιλος 0.50 kg/cm 2 Η αναγνώριση των μη ευσταθών κλιτύων 1 πλην από την παρατήρηση στην ύπαιθρο, δύναται να γίνει κατά προσέγγιση από την μελέτη τοπογραφικών και γεωλογικών χαρτών. Οι πρώτοι δίνουν στοιχεία επαρκώς προσεγγιστικά της κλίσεως του εδάφους ενώ οι γεωλογικοί χάρτες περιέχουν στοιχεία της φύσεως του εδάφους και της διατάξεως των στρωμάτων. 27

2.3.1 Γεωτεχνική ανάλυση των αίτιων των κατολισθήσεων Ενώ η γεωλογική διερεύνηση της ευστάθειας των πρανών εφαρμόζεται τόσο επί των πετρωμάτων όσο και επί των εδαφών, η γεωτεχνική εξέταση εφαρμόζοντας ποσοτικές σχέσεις και εκτιμήσεις των συνθηκών ευστάθειας, αφορά κυρίως την ευστάθεια των μη βραχωδών κλιτύων 1. Όλες οι ενέργειες οι οποίες μπορούν να επηρεάσουν την ισορροπία μιας μάζας εδάφους μπορούν ν απαριθμηθούν ως αιτίες των κατολισθήσεων. Οι ενέργειες αυτές και κατά αντιστοιχία τα αίτια των κατολισθήσεων είναι: 1) Η αύξηση του ειδικού βάρους 2) Η αύξηση της κλίσεως της κλιτύος 1 3) Η μείωση της γωνίας εσωτερικής τριβής 4) Η μείωση της συνοχής c 5) Η αύξηση του ύψους και του πλάτους της εκτομής 2 6) Η μείωση της συνοχής μεταξύ της προς κατολίσθηση πλάκας και του υποβάθρου της 7) Η επαύξηση της φορτίσεως των κλιτύων 1 από απορρίψεως σε αυτών χωμάτων εκσκαφών ή δια κατασκευής πλησίον βαρέων κατασκευών. 8) Η αύξηση του βάρους της κλιτύος 1 είναι δυνατών να προκληθεί λόγω αυξήσεων του περιεχομένου σ αυτήν ύδατος. 2.3.2 Η επιρροή του νερού στις κατολισθήσεις Στην περίπτωση που υπάρχει υπόγειο νερό στα εδαφικά στρώματα, η ώθηση του νερού προστίθεται στην ώθηση του εδάφους. Ο βαθμός επιρροής της ωθήσεως του νερού εξαρτάται από την υψομετρική διαφορά της στάθμης του νερού πίσω και εμπρός μιας κλιτύος 1. Η διαφορά της στάθμης μεταβάλλεται τις διάφορες εποχές. Μέσα σε ψαθυρά εδάφη, που συνήθως έχουν μεγάλη διαπερατότητα, το νερό μπορεί να κινείται ελεύθερα κι έτσι ο υπολογισμός γίνεται χωριστά, δηλαδή θεωρείται ότι πάνω στην εδαφική μάζα ενεργούν η υδροστατική πίεση και η ώθηση του εδάφους. Βέβαια 28

λαμβάνεται υπ' όψιν ότι το τμήμα του εδάφους που βρίσκεται μέσα στο νερό υφίσταται και την ανάλογη άνωση. Στα συνεκτικά εδάφη το νερό συγκρατείται μέσα στους πόρους και έτσι επηρεάζει την συμπεριφορά του εδάφους. Στην περίπτωση αυτή η ώθηση υπολογίζεται σαν πίεση υγρού με ειδικό βάρος ίσο προς το ειδικό βάρος του μίγματος εδάφους νερού. Από πειράματα διαπιστώθηκε ότι η παρουσία του νερού δεν μεταβάλλει τις τιμές των γωνιών φ και δ. Η μόνη διαφορά για τον υπολογισμό της ώθησης είναι το ειδικό βάρος των εδαφικών στρωμάτων, που βρίσκονται μέσα στο νερο, ελαττώνεται από την επίδραση της άνωσης και γίνεται: γα = (l-n)*(γ F -l) όπου : n = το πορώδες και γ F το ειδικό βάρος των κόκκων του εδάφους. Αξίζει να σημειώσουμε πάντως πως τα έργα αποστραγγίσεις χρειάζονται ιδιαίτερα στις περιπτώσεις συνεκτικών εδαφών. Επειδή όμως τα εδάφη αυτά έχουν μικρή διαπερατότητα και επειδή το σύστημα αποστραγγίσεων εργάζεται ελαττωματικά, σε τέτοιες περιπτώσεις ο υπολογισμός πρέπει να γίνεται - για λόγους ασφαλείας - με την μέγιστη υδραυλική πίεση. Η δίαιτα του υπόγειου ύδατος μεταβάλλεται συνεχώς, συναρτήσει των κλιματικών συνθηκών καθώς και των γεωμετρικών συνθηκών των οφειλόμενων στην εκτέλεση των τεχνικών έργων. Τόσο η δύναμη ροής, όσο και η πίεση του ύδατος πόρων, οδηγούν σε αύξηση των κινητικών ροπών της εδαφικής μάζας. Καθίσταται αυτό δυνατό να τίθεται τε κίνηση το έδαφος όταν σφραγίζονται οι υπάρχουσες κατά μήκος του τρανούς πηγές. Η παρουσία των πιέσεων του ύδατος πόρων μπορεί να προκαλέσει ολίσθηση, έστω και αν η παροχή της ροής είναι αμελητέα. Για την επίδραση της υπόγειας ροής είναι δυνατόν να γίνουν απλοποιημένες παραδοχές. Η θεωρητική μελέτη του προβλήματος συνεχίζεται εξ' άλλου, εφόσον οι απλοποιημένες κλασικές μέθοδοι, περί των οποίων γίνεται λόγος στην 'ενική θεωρία, δεν είναι πλήρως ικανοποιητικές. Η ενέργεια του ύδατος αποτελεί την κυριότερη αιτία κατολισθήσεως των τρανών. Κλασικό παράδειγμα αυτών των κατολισθήσεων αποτελεί η κατάρρευση των ανάντη πρανών των χωμάτινων φραγμάτων κατά την περίοδο εκκενώσεως της λεκάνης. Στην περίπτωση αυτή δημιουργούνται γραμμές ροής προς τα ανάντη, οι οποίες έχουν περίπου κυκλική μορφή. Γενικά θα λέγαμε ότι η παρουσία του υπόγειου ύδατος επιδρά ποικιλοτρόπως στην εκδήλωση των κατολισθήσεων όπως: αυξάνει το βάρος του υλικού το οποίο εμποτίζει, διερχόμενο από τα τεκτονικά επίπεδα, διαβρέχει την άργιλο την οποία καθιστά ολισθηρή, μειώνει την συνοχή των υδροπερατών στρωμάτων & δημιουργεί εσωτερικές διαβρώσεις όταν κυκλοφορεί στροβιλοειδώς ή εκρέει υπό μορφή πηγών στις βάσεις των κλιτύων 1. Το ίδιο φαινόμενο παρατηρείται και κατά μήκος της όχθης των λιμνών των υδροηλεκτρικών εγκαταστάσεων και δύναται να οδηγήσει σε καταστροφές, διότι εδαφικές 29