ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝ ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΓΕΩΛΟΓΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΥΔΡΟΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΚΕΦΑΛΑΙΑ ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ Ι ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΕΣ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ Διάλεξη 9η Σελίδα 1
Κατολισθησιμότητα των σχηματισμών του Ελλαδικού χώρου Από την ανωτέρω ανάλυση της γενικής τεχνικογεωλογικής συμπεριφοράς των σχηματισμών που επικρατούν στον Ελλαδικό χώρο είναι δυνατόν να εκτιμηθεί αδρά η κατολισθησιμότητα στις τρεις ζώνες (Δυτικής, Κεντρικής και Ανατολικής του Ελλαδικού χώρου) και οι συνέπειες αυτής στα διάφορα τεχνικά έργα. Δυτική Ελλάδα Η λιθολογική σύσταση και δομή υπαγορεύουν συνθήκες αρκετά επισφαλείς, ιδιαίτερα στις περιοχές που καταλαμβάνονται από τους χαλαρούς τεταρτογενείς σχηματισμούς και ημισυνεκτικές νεογενείς αποθέσεις καθώς και στα ιζήματα τού φλύσχη. Στους σχηματισμούς αυτούς, τα φαινόμενα διαφορικής καθίζησης, υποχωρήσεων, υδροστατικών πιέσεων λόγω μεταβολής του υδροφόρου ορίζοντα και ολισθήσεων είναι συνήθη. Ιδιαίτερα επισφαλείς είναι οι περιοχές που καταλαμβάνονται από χαλαρά πρόσφατα υλικά (κυρίως κορήματα), όπου κατά κανόνα εντοπίζονται και οι περισσότεροι οικισμοί, λόγω πλεονεκτημάτων (ύπαρξη νερού κλπ.). Επίσης, με μειωμένη ευστάθεια χαρακτηρίζονται και τα μικρού πάχους καλύμματα (ασβεστολιθικά κερατολιθικά, πού επίκεινται πλέον μαλακών σχηματισμών. Η δομή αυτή είναι συνήθης στης επάλληλες επωθήσεις - εφιππεύσεις, ενδεικτικές των έντονων εφαπτομενικών κινήσεων που έλαβαν χώρα κατά το παρελθόν. Οι συνθήκες αυτές διαγράφονται πλέον δυσμενείς στην περίπτωση σεισμών, πού είναι ιδιαίτερα συνήθεις και συνοδεύονται μερικές φορές από έντονα κατολισθητικά και άλλα δευτερογενή φαινόμενα, γεγονός άλλωστε πού δικαιολογεί και τις εκτεταμένες ζημίες πού σημειώνονται σε κατοικημένους χώρους. Πλέον επικίνδυνοι θεωρούνται οι τεταρτογενείς, χαλαροί σχηματισμοί (αργιλοαμμώδη υλικά, κορήματα) μικρού πάχους, που παρουσιάζουν γενικά μεγάλη κατακόρυφη Σελίδα 2
και οριζόντια μεταβλητότητα στη σύστασή τους. Επίσης, διευκολύνονται οι καταπτώσεις βράχων σε ασβεστολιθικά κερατολιθικά κυρίως πρανή καθώς και σε πρανή των σχηματισμών του φλύσχη. Αστοχία τεχνικού έργου που θεμελιώνεται σε ιζήματα του φλύσχη. Στους ασβεστολίθους-κερατολίθους εκδηλώνονται λόγω της έντονης και πολυσχιδούς διάρρηξης και της δημιουργίας απότομων πρανών σε συνδυασμό με τις υποσκαφές, στο δε φλύσχη λόγω της ισχυρής τεκτονικής καταπόνησης αυτού από τις επωθήσεις, αλλά και της συστάσεώς του από εναλλαγές οριζόντων με κυμαινόμενους φυσικομηχανικούς δείκτες και διάφορη υδρογεωλογική συμπεριφορά. Έτσι, κατά τη διάνοιξη του οδικού δικτύου (ορύγματα, επιχώματα, γέφυρες, κ.α.), τη θεμελίωση οικιών και άλλων εγκαταστάσεων, θα πρέπει να λαμβάνονται ιδιαίτερα υπόψη οι ιδιάζουσες γεωλογικές συνθήκες και η γεωμετρία των πρανών αλλά και των σχηματισμών που τα συνθέτουν. Σελίδα 3
Αστοχία σφήνας και κατάπτωση σε ασβεστολιθική βραχομάζα. Τα κατάλληλα μέτρα προστασίας στις περισσότερες περιπτώσεις, συνίστανται: στη θεμελίωση στο υγιές υπόβαθρο και όχι στο μανδύα αποσάθρωσης ή τα χαλαρά κορήματα και βέβαια μακριά από περιοχές με πιθανές καταπτώσεις βράχων. στην ομαλή αποστράγγιση, στην ανάσχεση της διαβρωτικής διεργασίας, στην αποφυγή απότομων πρανών, στην κατάλληλη δενδροφύτευση, Ειδικότερα, κατά τη θεμελίωση σοβαρών τεχνικών έργων, όπως φράγματα κλπ, δεν θα πρέπει να παραγνωρίζεται: η γεωτεκτονική εξέλιξη της περιοχής η δομή των σχηματισμών του υποβάθρου με ιδιαίτερη έμφαση στη νεοτεκτονική διάρρηξη, η σεισμική επικινδυνότητα, η μεταφορά μεγάλων μαζών υλικού λόγω της έντονης διαβρώσεως, πού διευκολύνεται από τούς στεγανούς Σελίδα 4
σχηματισμούς πού επικρατούν και τις υψηλές βροχοπτώσεις. Κεντρική 'Ελλάδα, Τα προβλήματα είναι ανάλογα με το Δυτικό τμήμα, παρουσιάζουν όμως κατά ζώνες μεγαλύτερη ένταση, λόγω: του έντονου μορφολογικού ανάγλυφου (οροσειρά Πίν- δου) και της γεωτεκτονικής εξέλιξης των σχηματισμών πού τη συνθέτουν. Τη μεγαλύτερη βέβαια αστάθεια εμφανίζουν τα ιζήματα της ζώνης Ωλονού Πίνδου, όπου η σύσταση αυτών, οι πολυπτυχωμένες δομές, η έντονη μορφολογία και η συσσώρευση τάσεων καθιστούν προβληματικές ευρείες περιοχές και δημιουργούν τεράστια προβλήματα στα τεχνικά έργα. Ιδιαίτερα ευπαθείς θεωρούνται οι σχηματισμοί τού φλύσχη και η μεταβατική προς αυτόν σειρά τού Ανωκρητιδικού, τα νεογενή ιζήματα και οι χαλαρές τεταρτογενείς αποθέσεις. Επισημαίνεται επίσης, ότι στη ζώνη αυτή υπάγεται και η μεγάλη τεκτονική τάφρος τού Κορινθιακού, πού βρίσκεται σε γεωδυναμική εξέλιξη και φιλοξενεί πολλές εστίες ισχυρών σεισμών. Στη ζώνη αυτή διαπιστώνεται ότι οι μεγαλύτερες σε έκταση κατολισθήσεις στον ελλαδικό χώρο συνδέονται με τις επωθημένες και κατακερματισμένες ασβεστολιθικές μάζες. Βασικά παραδείγματα: Η κατολίσθηση στην περιοχή Τσιβλού Βαλιμής (Β. Πε- λοπόννησος). Η κατολίσθηση της Παναγοπούλας στην περιοχή Πανα- γοπούλας - Ψαθόπυργου και στο (ύψος τού Εθνικού δρόμου) και Η απέναντι αυτής (βόρεια ακτή Κορινθιακού) κατολίσθη- ση της Σεργούλας (δρόμος Ναυπάκτου - Ιτέας) Σελίδα 5
Η κατολίσθηση του Τσιβλού, ορατή ακόμα και στον τοπογραφικό χάρτη 1:50.000, δημιούργησε με τα υλικά που μετακινήθηκαν τη λίμνη Τσιβλού στην περιοχή μεταξύ Βαλιμής Ζαρούχλας. Αυτές οι δυσμενείς επιπτώσεις γίνονται πλέον κρίσιμες σε περίπτωση ανθρώπινης δραστηριότητας με την κατασκευή δρόμων και άλλων έργων καθώς και σε σεισμικό παροξυσμό. Η απόδοση στον τοπογραφικό χάρτη 1:50.000 της κατολίσθησης του Τσιβλού. Η κατολίσθηση του Τσιβλού από απέναντι. Σελίδα 6
Φωτογραφίες από την κατολίσθηση στην Παναγοπούλα. Στις γύρω από τον Κορινθιακό περιοχές, έντονα ήταν τα δευτερογενή αποτελέσματα με τους σεισμούς των Aλκυονιδών (1981), αλλά και το μεταγενέστερο του Αιγίου (1995). Σελίδα 7
Φωτογραφίες από το σεισμό του Αιγίου 1995 Σελίδα 8
Οι περισσότερες κατολισθήσεις εντοπίζονται στους σχηματισμούς του φλύσχη και τα πλευρικά κορήματα πού παρουσιάζουν μεγάλη ανάπτυξη κατά μήκος των γραμμών επώθησης και εφίππευσης των ασβεστολιθικών κερατολιθικών λεπίων στο φλύσχη. Το ίδιο παρατηρείται και με τους νεογενείς σχηματισμούς, όπου οι αδρομερείς ορίζοντες επίκεινται της λεπτομερούς φάσης (π.χ. παράλια Κορινθιακού στις βόρειες ακτές της Πελοποννήσου. Το γεγονός αυτό προκαλεί τη δημιουργία συνθηκών ασταθούς ισορροπίας στο Εθνικό Οδικό Δίκτυο και καθιστά προβληματική τη λειτουργικότητά του. Σελίδα 9
Φωτογραφίες από κατολισθήσεις στον Πλάτανο Αχαΐας που έπληξαν το οδικό δίκτυο. Η κατολίσθηση που κατέστρεψε το μισό τμήμα του οικισμού στο Μικρό Χωριό Ευρυτανίας. Στους βραχώδεις σχηματισμούς παρατηρούνται με πολύ μικρότερη συχνότητα καταπτώσεις - ολισθήσεις βραχωδών μαζών, πλην όμως όπου εκδηλωθούν είναι μεγάλης συνήθως έκτασης με σοβαρά προβλήματα. Σελίδα 10
Καταπτώσεις βραχωδών μαζών σε ψαμμίτες των νεογενών (Διακοφτό). Αστοχία σε σχηματισμούς των νεογενών σε τμήμα του δρόμου Διακοφτού Καλαβρύτων. Επισημαίνεται εδώ ότι οι επωθημένοι υδροπερατοί σχηματισμοί στα πρακτικώς στεγανά πετρώματα του φλύσχη, τροφοδοτούν και εμποτίζουν αυτά με άφθονο νερό, γεγονός που διευκολύνει την ενεργοποίηση των υλικών με τη δημιουργία κλιμακωτών θραύσεων και ολισθήσεων. Οι ανωτέρω συνθήκες θα πρέπει να λαμβάνονται σαφώς υπόψη στον προγραμματισμό και εκτέλεση των διαφόρων έργων υποδομής. Σχετικά με τα μέτρα προστασίας συνιστάται: η σωστή αποστράγγιση και διευθέτηση των νερών που Σελίδα 11
διατρέχουν τις ετερογενείς επαφές διαφόρων σχηματισμών ή και του ίδιου σχηματισμού, αλλά διαφορετικής φάσης. Σκόπιμο επίσης είναι κατά τη σχεδίαση των διαφόρων οικιστικών μονάδων ή άλλων έργων, να λαμβάνονται υπόψη: οι συνθήκες θεμελίωσης, η νεοτεκτονική διάρρηξη, το υδρογεωλογικό καθεστώς, οι πιθανές καταπτώσεις βράχων ή και άλλες ενεργο- ποιήσεις μαζών σε περίπτωση σεισμού, υψηλών βροχοπτώσεων και μεγάλης περιόδου παγετού. ακόμη στις παράκτιες περιοχές δεν θα πρέπει να αγνο- είται η πιθανή καταβύθιση αυτών και μάλιστα σε μεγάλη έκταση. 'Ανατολική 'Ελλάδα Οι γεωτεχνικές συνθήκες διαγράφονται οπωσδήποτε πολύ καλύτερες. Το γεγονός ότι καταλαμβάνεται στο μεγαλύτερο τμήμα από συμπαγή και συνεκτικά πετρώματα με μεγάλο πάχος και ομοιόμορφη κατανομή των φυσικομηχανικών χαρακτήρων, προσδίδει μεγαλύτερη ευστάθεια στους σχηματισμούς αυτούς και δημιουργεί μικρότερης εκτάσεως προβλήματα στο νεότερους σχηματισμούς (νεογενή, φλύσχης, τεταρτογενείς αποθέσεις) πού υπέρκεινται. Αναλυτικότερα, στις ζώνες πού συνθέτουν την Ανατολική Ελλάδα, το προαλπικό υπόβαθρο συνίσταται από σχηματισμούς του μεταμορφωμένου - ημιμεταμορφωμένου συστήματος που χαρακτηρίζονται από ικανοποιητικές μηχανικές αντοχές. Κατολισθητικές κινήσεις βέβαια παρατηρούνται και εδώ όπως για παράδειγμα στους χαλαρούς σχηματισμούς (νεογενή κυρίως ιζήματα, στο φλύσχη, στις τεταρτογενείς αποθέσεις και σε πολύ μικρότερη συχνότητα στους Σελίδα 12
βραχώδεις σχηματισμούς. Ειδικότερα, πλέον ασταθείς παρουσιάζονται οι ζώνες που καταλαμβάνονται από τα νεογενή, λεπτομερούς κυρίως φάσεως, από σχιστοκερατόλιθους, καθώς και από εναλλαγές αργιλικών σχιστολίθων, κερατολίθων, μαργών και ασβεστολιθικών ενστρώσεων. Οι καταπτώσεις βράχων ευνοούνται ιδιαίτερα σε συμπαγή πετρώματα (μάρμαρα. Σχιστόλιθοι, γρανίτες, κ.α.), όπου: το ισχυρό μορφολογικό ανάγλυφο, η έντονη διάρρηξη από αλληλοτεμνόμενα επίπεδα συν- δυάζονται με υποσκαφές η περιοδική δράση των θλιπτικών εφελκυστικών τάσεων, λόγω παγετού φόρτιση κ.α., δημιουργούν τοπικά σοβαρά προβλήματα. Επίσης ολισθήσεις εδαφών και καταπτώσεις βράχων σημειώνονται στα ηφαιστειακά σκληρά πετρώματα που δημιουργούν απότομα πρανή που είναι ιδιαίτερα επιρρεπή σε αστοχίες, λόγω ανάπτυξης πάνω σε αργιλώδη υλικά ή και τους τόφφους αυτών. Καταπτώσεις βραχομαζών από ηφαιστειακά πρανή. Σελίδα 13
Ανάλογα φαινόμενα εκδηλώνονται στην περίπτωση ανάπτυξης σκληρών μεταμορφωμένων πετρωμάτων σε πιο μαλακούς σχηματισμούς, ή εκεί όπου επικρατούν σχιστολιθικοί σχηματισμοί ή εναλλαγές αργιλικών λεπτών ενστρώσεων ή σχιστολίθων και πλέον σκληρών πετρωμάτων (ψαμμίτες, μάρμαρα). Τέλος θραύσεις και ολισθήσεις παρατηρούνται στο μανδύα αποσάθρωσης των σχηματισμών του υποβάθρου και τα κορήματα, όταν είναι μεγάλου πάχους και έχουν το αργιλικό στοιχείο, καθώς και στη ζώνη χαλάρωσης αυτών, που είναι σχετικά βαθειά. Αστοχίες σε πρανή με υλικά του μανδύα και κορήματα. Σελίδα 14
Με βάση τις συνθήκες αυτές, ιδιαίτερη προσοχή, κατά τη σχεδίαση τεχνικών έργων χρειάζεται: στα απότομα πρανή, στα επίπεδα προσανατολισμού των διαρρήξεων και επιπέδων στρώσεως, στις επιπτώσεις από τις διαβρωτικές και αποσαθρωτι- κές διεργασίες, στις υποχωρήσεις και ολισθήσεις των χαλαρών υλικών και του μανδύα αποσάθρωσης, στις υδρογεωλογικές συνθήκες. 'Επισημαίνεται δε ότι εάν δεν ληφθούν υπόψη κατά περίπτωση οι δυσμενείς παράγοντες και ο τρόπος αντιμετώπισης αυτών, πριν το έργο εκτελεσθεί ή κατά τα στάδια εκτελέσεως αυτού, τότε οι επιπτώσεις μπορεί να είναι μεγάλες και η αντιμετώπιση των προβλημάτων δύσκολη και δαπανηρή. Ιδιαίτερα τονίζεται ή πρόνοια για τη σχεδίαση των καταλλήλων μέτρων αποστράγγισης. Τέλος, θα πρέπει να λαμβάνονται σοβαρά υπόψη η απόκριση των διαφόρων σχηματισμών και οι πιθανές παραμορφώσεις πρανών σε ενδεχόμενη σεισμική φόρτιση. Σελίδα 15
Μεταθετική ολίσθηση σε υλικά της ζώνης αποσάθρωσης και κερματισμού σχιστολίθων. Σελίδα 16
ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ Ο σύγχρονος άνθρωπος αναπτύσσει με ταχύτατους ρυθμούς αστικές ή βιομηχανικές περιοχές και διάφορα τεχνικά έργα υποδομής (δρόμοι, φράγματα, σήραγγες, γέφυρες, δίκτυα ποικίλης προέλευσης κλπ), που διευκολύνουν ποιοτικά τον τρόπο ζωής του. Όμως, παρά τις γνώσεις που έχει αποκτήσει προχωρεί στην ανάπτυξη περιοχών χωρίς τη λήψη επαρκών μέτρων προφύλαξης από τις φυσικές καταστροφές. Αυτές οι καταστροφές, όταν και όπου σημειωθούν, επιφέρουν δυσάρεστα πολλές φορές κοινωνικο-οικονομικά αποτελέσματα, που απαιτούν επείγουσα λύση του προβλήματος. Τα καταστροφικά φαινόμενα (κατολισθήσεις, εδαφικές υποχωρήσεις και καθιζήσεις εν μέρει), αποτελούν σημαντικό πρόβλημα στην ανάπτυξη ενός τόπου, αφού πέρα από την πολύ σοβαρή και όχι σπάνια περίπτωση της απώλειας ανθρώπινων ζωών, απειλούν ή μπορεί να απειλήσουν τον κοινωνικό και οικονομικό ιστό μιας περιοχής. Συνεπώς, η διαχείριση του κινδύνου αποτελεί άμεσα απαιτητή κατάσταση, προκειμένου να προστατευτεί η ανθρώπινη κοινότητα. Δυστυχώς η δράση είναι συνήθως πυροσβεστική. Ο κύκλος διαχείρισης αστοχιών (Casale & Margottini, 1999) Σελίδα 17
ΚΑΤΟΛΙΣΘΗΣΕΙΣ (LANDSLIDES) Γενικές αναφορές Τα κατολισθητικά φαινόμενα είναι πολύ συνήθη στον Ελλαδικό χώρο, καθώς η λιθολογική σύσταση και η σχετικά μικρή ηλικία των περισσοτέρων σχηματισμών, η δράση πρόσφατων τεκτονικών δυνάμεων, η γεωμορφολογική εξέλιξη και οι υψηλές βροχοπτώσεις, δημιουργούν κατάλληλες συνθήκες για την εκδήλωση συχνών αστοχιών πρανών ποικίλης κλίμακας. Δυτική και Κεντρική Ελλάδα ικανοποιούν τις συνθήκες και οι συνέπειες είναι πολλές (τεχνικές, οικονομικές και κοινωνικές) Οι μεγαλύτερες σε επιφανειακή εξάπλωση κατολισθήσεις στον Ελληνικό χώρο εντοπίζονται σε τεκτονικά καταπονημένους σχηματισμούς (π.χ. από επωθητικές κινήσεις) και σε θέσεις με πολύ απότομο ανάγλυφο και κάτω από την ισχυρή δράση κλιματολογικών συνθηκών. Συνεπώς, οι πλέον εντυπωσιακές κατολισθήσεις έχουν σημειωθεί σε ζώνες ανθρακικών πετρωμάτων έντονα τεκτονισμένων από επωθητικές κινήσεις. Αντίθετα, οι πλέον συχνές σε εμφάνιση κατολισθήσεις είναι σε σχηματισμούς φλύσχη, σχιστοκερατολίθων και νεογενών, αλλά και σε κορήματα κλιτύων ή και, χαλαρά τεταρτογενή υλικά και προκαλούνται κυρίως από το συνδυασμό της ανθρωπογενούς δραστηριότητας, πυρκαγιές Σελίδα 18
κλπ) και των αυξημένων ατμοσφαιρικών κατακρημνισμάτων. Ορισμοί κατολισθήσεων Ο όρος "κατολισθητικά φαινόμενα" πλέον αποδεκτός για όλες τις αστοχίες πρανών, ερπυσμούς, ολισθήσεις, ροές, ανατροπές, καταπτώσεις, κλπ, σε ξηρά και θάλασσα. Ο όρος "κατολίσθηση (Landslide)" αναφέρεται μόνο στις ταχέως εκδηλούμενες κινήσεις εδαφικών μαζών (όχι τεχνικά δόκιμος), και αφορά περιπτώσεις που "η ελκτική δύναμη της βαρύτητας σε γεωλογικούς σχηματισμούς υπερβαίνει την αντίσταση τριβής για κίνηση προς τα κάτω". Οι κατολισθήσεις είναι γεωλογικοί κίνδυνοι με καταστροφές εκατομμυρίων Ευρώ κατ έτος στις κατασκευές και αρκετές απώλειες ζωών. Η πλέον καταστροφική κατολίσθηση που αναφέρεται διεθνώς, στην Κίνα το 1920 μετά από σεισμό και προκάλεσε το θάνατο σε 100.000 ανθρώπους, καθώς τα σπίτια τους σκεπάστηκαν από μάζες ασβεστούχων πηλών (αιολικοί σχηματισμοί). Κατά καιρούς διάφοροι ορισμοί όπως: Α. "μία γρήγορη κίνηση μάζας πετρώματος, εναπομένοντος εδάφους ή ιζήματος ενός πρανούς, της οποίας το κέντρο βάρους μετακινείται προς τα κάτω και προς τα έξω" Terzaghi (1950). Β. "μία γρήγορη κίνηση που οφείλεται στην ολίσθηση πετρωμάτων ενός τμήματος πρανούς που διαχωρίζεται από το υπόλοιπο σταθερό τμήμα με μία καλά καθορισμένη επιφάνεια" Zaruba - Mencl (1969). Γ. Ο Coates (1977), δίνει τους παρακάτω όρους-προϋποθέσεις για κατάτα-ξη μίας κίνησης στις κατολισθήσεις: Να ανήκει στις κινήσεις μαζών. Η δύναμη που παίζει πρωτεύοντα ρόλο να είναι η βαρύτητα. Σελίδα 19
Το μετακινούμενο υλικό να είναι τμήμα όρους ή λόφου. Το μετακινούμενο υλικό να περιλαμβάνει μέρος του μανδύα ή του μητρικού πετρώματος ή και τα δύο. Η ζώνη ή το επίπεδο της κίνησης να μην ταυτίζεται με γεωλογικό ρήγμα. Η κίνηση να γίνεται προς τα κάτω και προς τα έξω με ελεύθερη επιφάνεια. Η ταχύτητα της κίνησης να είναι σχετικά μεγάλη (ο ερπυσμός όχι). Η κίνηση να εκδηλώνεται με πτώση, ολίσθηση ή ροή. Δ. "κίνηση πρανών" αντί του όρου "κατολίσθηση" που περιλαμβάνει κάθε κίνηση πρανούς που οφείλεται σε ολίσθηση, κατάπτωση, ανατροπή, ροή και ερπυσμό (Varnes,1980, συμφωνεί και ο Nemcok,1982). Ονοματολογία (IAEG, 1990). Αρχική επιφάνεια του εδάφους (Original ground surface). Η μορφολογία της επιφάνειας του εδάφους πριν την εκδήλωση της κατολίσθησης. Στέψη (Crown). Το ανώτερο σταθερό τμήμα του φυσικού εδάφους, το πλησιέστερο προς την κύρια κατακρήμνιση. Κύρια κατακρήμνιση (Main scarp). Η απότομη επιφάνεια του φυσικού εδάφους στο ανώτερο τμήμα της ολίσθησης, που προκλήθηκε από την κίνηση της ολισθαίνουσας μάζας. Κεφαλή (Head). Τα ανώτερα τμήματα της κατολίσθησης κατά μήκος της επαφής μετακινούμενης μάζας και της κύριας κατακρήμνισης. Δευτερεύουσα κατακρήμνιση (Minor scarp). Μικρότερη κατακρήμνιση στο σώμα της μάζας που έχει ολισθήσει και έχει προέλθει από διαφορικές κινήσεις αυτής. Σελίδα 20
Κύριο σώμα (Main body). Η μετακινούμενη μάζα μεταξύ κύριας κατακρήμνισης και ποδός της κατολίσθησης που υπέρκειται της επιφάνειας ολίσθησης,. Επιφάνεια ολίσθησης (Surface of rupture). Η επέκταση της κύριας κατακρήμνισης κάτω από τη μετακινούμενη μάζα της κατολίσθησης. Μετακινούμενη μάζα (Displaced material). Η μάζα του πρανούς που έχει μετακινηθεί από την αρχική της θέση, λόγω της κατολίσθησης. Πόδας (Foot). Το κάτω τμήμα της κατολίσθησης που υπέρκειται της αρχικής επιφάνειας του εδάφους. Δάκτυλος ποδός (Toe). Το κατώτερο, συνήθως κυρτό όριο του ποδός, (έχει τη μεγαλύτερη απόσταση από τη στέψη της κατολίσθησης). Πλευρά (Flank). Η δεξιά ή αριστερή πλευρά της κατολίσθησης, όπως καθορίζεται κοιτώντας από τη στέψη προς τη μάζα της κατολίσθησης. Ζώνη απομείωσης (Zone of depletion). Η περιοχή της κατολίσθησης στην οποία η μετακινούμενη μάζα βρίσκεται κάτω από την αρχική επιφάνεια του φυσικού εδάφους. Ζώνη συσσώρευσης (Zone of accumulation). Η περιοχή της κατολίσθησης στην οποία η μετακινούμενη μάζα κείται πάνω από την αρχική επιφάνεια του φυσικού εδάφους Εγκάρσιες ρωγμές (Transverse cracks). Ρωγματώσεις εγκάρσια στην κύρια διεύθυνση της κίνησης, μεταξύ κύριου σώματος και ποδός. Ακτινωτές ρωγμές (Radial cracks). Ρωγματώσεις που σημειώνονται στον πόδα της κατολίσθησης. Εγκάρσιες διογκώσεις (Transverse ridges). Διογκώσεις στα υλικά του ποδός της κατολίσθησης. Σελίδα 21
Σελίδα 22
Άποψη ανάντη τμήματος κατολίσθησης όπου διακρίνονται η στέψη, η κύρια κατακρήμνιση, η κεφαλή και η δευτερεύουσα κατακρήμνιση. Κύριο σώμα μετακινούμενης εδαφικής μάζας. Εγκάρσιες ρωγματώσεις και διογκώσεις σε κατολισθαίνουσα μάζα. Σελίδα 23
Πόδας και δάκτυλος ποδός κατολίσθησης. Δεξιά πλευρά και ζώνη συσσώρευσης υλικών κατολίσθησης Αναφορικά με τα χρήσιμα γεωμετρικά στοιχεία που θα πρέπει να μετρώνται, κατά τη μελέτη μιας κατολίσθησης είναι τα παρακάτω : Ολικό μήκος. Η απόσταση από το άκρο μέχρι τη στέψη της κατολίσθησης. Μέγιστο πλάτος επιφάνειας ολίσθησης. Οι αποστάσεις των πλευρών της κατολίσθησης. Μέγιστο μήκος ολισθαίνουσας μάζας. Η απόσταση από το κατάντη άκρο της ολίσθησης μέχρι την κορυφή της. Σελίδα 24
Μέγιστο πλάτος ολισθαίνουσας μάζας. Η πλευρική απόσταση της ολισθαίνουσας μάζας. Μέγιστο βάθος επιφάνειας ολίσθησης. Η κάθετη απόσταση από την αρχική επιφάνεια του φυσικού εδάφους, της επιφάνειας ολίσθησης. Μέγιστο πάχος ολισθαίνουσας μάζας. Η κάθετη απόσταση από την άνω επιφάνεια της μετακινούμενης μάζας μέχρι την επιφάνεια ολίσθησης. Το βάθος της ολίσθησης. Το βάθος αυτό είναι δύσκολο να μετρηθεί. Συνήθως χρησιμοποιείται η ενόργανη μέθοδος των αποκλισιομέτρων. Ταξινόμηση κατολισθήσεων Κατά καιρούς διάφορα συστήματα ταξινόμησης των κατολισθήσεων, που βασίζονται σε πληθώρα παραμέτρων όπως: (α) το είδος του υλικού που ολισθαίνει, (β) ο τύπος κίνησης (ολίσθηση, ροή, κατάπτωση, κλπ), (γ) η ταχύτητα μετακίνησης, (δ) το αίτιο κίνησης (ανθρωπογενής δράση, είδος φόρτισης, νερό, κλπ), (ε) ο βαθμός εξέλιξης (ενεργή, παλιά, επαναδραστηριοποιημένη, κλπ), (στ) ο μηχανισμός ολίσθησης, (ζ) οι περιβαλλοντολογικές και κλιματικές συνθήκες, (η) η γεωμετρία, το μέγεθος, οι καταστροφικές συνέπειες κλπ, (θ) η μορφή επιφάνειας ολίσθησης (περιστροφική, επιπεδόμορφη κλπ) Ο Erskine (1973), ταξινομεί τις κατολισθήσεις στις παρακάτω τέσσερις κατηγορίες, με βάση την εξέλιξή τους, δίνοντας βαρύτητα στις επιπτώσεις που πιθανόν να έχουν στα διάφορα έργα: Σελίδα 25
Σταθεροποιημένες (δεν έχουν ενδείξεις πρόσφατης ενεργοποίησης), Πρόσφατες ενεργές (εκδηλώνονται με πρόσφατες κινήσεις), Ενεργές (αυτές που δείχνουν να μην έχουν σταθεροποιηθεί), Επαναδραστηριοποιημένες πρόσφατα (επαναδραστηριοποίηση μετά από περίοδο σταθεροποίησης). Οι Zaruba-Mencl (1976) κατέταξαν τις κατολισθήσεις ανάλογα με τη φύση και τη συνεκτικότητα του υλικού. Η ταξινόμηση αυτή είναι απλή και θεωρείται ότι ανταποκρίνεται στις συνθήκες της χώρας μας. Οι περιστροφικές κατολισθήσεις εκδηλώνονται κυρίως σε σχηματισμούς χαλαρούς ή με μέτρια διαγένεση και είναι γενικά σημαντικού πάχους. Οι μεταθετικές - στρωματοειδείς κατολισθήσεις εκδηλώνονται με επίπεδο ολίσθησης παράλληλο με το πρανές, όπου τα κορήματα και τα υλικά αποσάθρωσης επικάθονται σε μαλακότερους σχηματισμούς ή όπου ιζηματογενείς σχηματισμοί έχουν στρώση και κλίση ομόρροπη προς το πρανές. Το πάχος είναι γενικά μικρό. Ολισθήσεις βραχωδών μαζών εκδηλώνονται κατά μήκος προετοιμασμένων επιφανειών ασυνέχειας που κλίνουν προς το πρανές. Οι καταπτώσεις βράχων παρατηρούνται σε πολύ απότομα πρανή και βραχώδεις ακτές. Πρόκειται για αποκολλήσεις τεμαχίων και στη συνέχεια κίνηση στο κενό Τα ρεύμα γαιών είναι συνήθη όταν τα εδαφικά υλικά διαβραχούν (αύξηση του φορτίου, μείωση της διατμητικής αντοχής και τριβής). Χαρακτηρίζονται από μεγάλη κινητική ενέργεια της ολισθαίνουσας μάζας. Η Υγροποίηση (ρευστοποίηση) αμμωδών σχηματισμών μπορεί να προκληθεί τόσο από απότομες μεταβολές της στάθμης του υπόγειου νερού όσο και από δονήσεις. Σελίδα 26
Υγροποίηση αμμώδους ορίζοντα, από το σεισμό της Κοζάνης. Ο Coates (1977) ταξινομεί τις κατολισθήσεις με βάση δύο παραμέτρους: το υλικό μετακίνησης όπου διακρίνει: (α) βραχώδες υπόβαθρο, (β) μανδύα αποσάθρωσης-κορήματα, (γ) ιζήματα (γεώδεις σχηματισμοί) τον τύπο κίνησης χαρακτηρίζοντας τις κατολισθητικές κινήσεις σαν: (α) ολίσθηση, (β) ροή και (γ) κατάπτωση. Παρά την πληθώρα ταξινομήσεων που έχουν υπάρξει, η ταξινόμηση που χρησιμοποιείται πάρα πολύ σήμερα (τείνει να επικρατήσει) είναι αυτή που έχει προτείνει το Εθνικό Συμβούλιο Έρευνας των ΗΠΑ και έχει τροποποιηθεί από τον Varnes (1978, 1980). Η ταξινόμηση αυτή στηρίζεται (α) στο είδος της κίνησης και (β) στον τύπο του υλικού που μετακινείται. Ανάλογα με το είδος της κίνησης, ο Varnes διακρίνει: καταπτώσεις (falls) ανατροπές (topplings) Σελίδα 27
ολισθήσεις (slides) πλευρικές εξαπλώσεις (lateral spreads) ροές (flows) σύνθετες κινήσεις (complex) ερπυσμοί Ανάλογα με τον τύπο του υλικού που μετακινείται διακρίνονται οι κινήσεις που εκδηλώνονται: στο βραχώδες υπόβαθρο (bedrock) και στα επιφανειακά εδάφη (engineering soils) που διαχωρίζονται σε κορήματα (debris) και γαίες (earth). Αναλυτικότερα κάθε κίνηση σχολιάζεται ως ακολούθως: Καταπτώσεις Η κίνηση αυτή αφορά σε βραχώδεις σχηματισμούς και αναφέρεται στην αποκόλληση τμήματος βραχομάζας ποικίλου μεγέθους, σε απότομο πρανές και κατά μήκος μιας επιφάνειας όπου δεν εκδηλώνεται διατμητική κίνηση. Ακολουθεί η ελεύθερη πτώση του αποσπασθέντος τμήματος της βραχομάζας με κύλιση ή αναπήδηση, που καλείται κατάπτωση. Σχηματική απεικόνιση καταπτώσεων βραχωδών μαζών. Ανατροπές Σε ένα βραχώδη επίσης σχηματισμό και κάτω από τη δράση της βαρύτητας, καθώς και άλλων παραγόντων όπως για παράδειγμα η δάση του νερού που κινείται μέσα Σελίδα 28
στις ασυνέχειες της βραχομάζας, είναι δυνατόν να εκδηλωθεί προς τα έξω ανατροπή και κατάπτωση τεμάχους, εφόσον οριοθετείται από ασυνέχειες που αποκλίνουν ± 10º από την κλίση του πρανούς. Αστοχία ανατροπής (toppling), από Goodman, 1980. Ολισθήσεις Εδώ, η ολισθαίνουσα μάζα των εδαφικών υλικών οριοθετείται από τους υποκείμενους σταθερούς ορίζοντες, με μια επιφάνεια μορφής συνήθως κουταλιού ή κυλινδρική που διαμορφώνεται κατά μήκος μιας ή περισσοτέρων επιφανειών αδυναμίας του υλικού κάτω από τη δράση διατμητικών δυνάμεων. Η κίνηση μπορεί να συμβεί εφ άπαξ και να αναφέρεται σε μια επιφάνεια ολίσθησης ή να εξελιχθεί προοδευτικά από μία αρχική επιφάνεια προς τα ανάντι ενσωματώνοντας περισσότερες ζώνες αδυναμίας του εδαφικού υλικού. Σελίδα 29
Οι ολισθήσεις χωρίζονται στις (α) περιστροφικές (rotational) και (β) στις επίπεδες μετακινήσεις (translational). Περιστροφικές ολισθήσεις Η επιφάνεια ολίσθησης στην περίπτωση αυτή είναι κοίλη ή κυλινδρική, ακολουθώντας πάντως σε γενικές γραμμές προϋπάρχουσες επιφάνειες ασυνέχειας ή αδυναμίας, με μικρή παραμόρφωση του τεμάχους που ολισθαίνει. Σχηματική και φωτογραφική απεικόνιση περιστροφικών ολίσθησεων. Μεταθετικές (στρωματοειδείς) ολισθήσεις Η επιφάνεια ολίσθησης στην περίπτωση αυτή είναι σχεδόν επίπεδη και το εδαφικό ή βραχώδες υλικό (ολίσθηση τεμάχους) κινείται κατά μήκος αυτής προς τα κάτω και προς τα έξω. Η κίνηση δηλαδή δεν περιλαμβάνει σημαντική στροφή ή στροφή προς τα πίσω της κεφαλής και έτσι διακρίνεται εύκολα από τη περιστροφική ολίσθηση. Κυρίως η κίνηση αυτή ελέγχεται από την ύπαρξη ασυνεχειών όπως στρώση, ρήγματα, διαρρήξεις κλπ. Μεταθετική ολίσθηση βραχώδους μάζας σε μαλακότερο σχηματισμό. Σελίδα 30
Πλευρικές (υποοριζόντιες) εξαπλώσεις Στις πλευρικές (υποοριζόντιες) εξαπλώσεις η κίνηση συνοδεύεται από διατμητικές και εφελκυστικές ρωγμές. Γενικά η κίνηση μπορεί να είναι επέκταση βραχομάζας ή συνεκτικών εδαφών πάνω σε μαλακά εδαφικά υλικά όπως ρέουσες πλαστικές αργίλους ή λεπτόκοκκες άμμους και ιλύες που ρευστοποιούνται. Ο υπερκείμενος βραχώδης ορίζοντας διαμελίζεται σε μεγάλα τεμάχια που κινούνται, περιστρέφονται, βυθίζονται ή θρυμματίζονται. Πλευρική εξάπλωση σε νεογενή ιζήματα (μαργαϊκοί ασβεστόλιθοι σε μάργες) Ροές Ο όρος αναφέρεται στην σχετική κίνηση ρευστοποιηθέντων εδαφικών υλικών που αποτελούν την κινούμενη μάζα, πάνω σε μία άλλη σταθερή. Δηλαδή το εδαφικό υλικό που μετακινείται προσομοιάζει, στις περισσότερες των περιπτώσεων, με ιξώδες ρευστό που ρέει (ροές εδαφών, ρεύματα γαιών, ρεύματα κορημάτων). Η ροή στους εδαφικούς σχηματισμούς, όπως η ροή γαιών (άμμου, ιλύος ή αργίλου) ή και στα πλευρικά κορήματα των ορεινών περιοχών, μπορεί να γίνει κάτω από διάφορες συνθήκες περιεχόμενης υγρασίας και με ταχύτητα που μπορεί να γίνει εξαιρετικά μεγάλη. Σελίδα 31
Απεικόνιση ροής εδαφικών υλικών. Μικτές (σύνθετες) κινήσεις Περιλαμβάνουν περισσότερους του ενός τύπους κίνησης. Ένας τύπος κίνησης μετατρέπεται τοπικά σε κάποιον άλλον τύπο ή συμβάλλει στη δημιουργία κίνησης διαφορετικού τύπου. Περιστροφική ολίσθηση που έχει εξελιχθεί σε ροή των μετακινημένων υλικών. Σελίδα 32