Κατολίσθηση στην κοίτη του Μετσοβίτικου, Εγνατία Οδός, Χ.Θ έως 6+700: Αριθμητικές Προσομοιώσεις και Ενόργανες Μετρήσεις

Κατολίσθηση στην κοίτη του Μετσοβίτικου, Εγνατία Οδός, Χ.Θ. 6+380 έως 6+700: Αριθμητικές Προσομοιώσεις και Ενόργανες Μετρήσεις Landslide towards Metsovitikos River in the CH. 6+380 6+700 Area of Egnatia Odos Section 2.4 Numerical Modeling and Instrumental Monitoring ΠΛΥΤΑΣ, Κ. Πολ. Μηχανικός Dr.Ing., ΟΤΜ ΤΕΠΕ ΧΛΙΜΙΝΤΖΑΣ, Γ. Πολ. Μηχανικός DIC, PhD, ΟΤΜ ΤΕΠΕ ΜΠΑΛΤΖΟΓΛΟΥ, Θ. Πολ. Μηχανικός MSc, ΟΤΜ ΑΤΕ ΚΟΥΤΑΛΙΑ, Χ. Τεχν. Γεωλόγος MSc, ΟΤΜ ΑΤΕ ΠΑΧΑΚΗΣ, Μ. Πολ. Μηχανικός DIC, MPhil, ΟΤΜ ΑΤΕ ΠΕΡΙΛΗΨΗ : Οι αριθμητικές αναλύσεις που έγιναν στα πλαίσια των μελετών για την αντιμετώπιση των κατολισθητικών φαινομένων στην παραπάνω περιοχή βασίστηκαν στα στοιχεία που απέδωσε η γεωτεχνική έρευνα και παρακολούθηση της περιοχής. Έγιναν ανάστροφες αναλύσεις ευστάθειας και ροής από τις οποίες προσδιορίσθηκαν οι παράμετροι της παραμένουσας διατμητικής αντοχής και διερευνήθηκαν οι συνθήκες τροφοδοσίας υπογείων υδάτων. Με χρήση αυτών, εκτιμήθηκε αναλυτικά η αποτελεσματικότητα των στραγγιστικών μέτρων που προτάθηκαν για τη σταθεροποίηση της περιοχής και βρέθηκε ικανοποιητική. Το συμπέρασμα αυτό επιβεβαιώνεται μέχρι στιγμής από μετρήσεις σε πιεζόμετρα και αποκλισιόμετρα στην περιοχή. ABSTRACT : The numerical analysis performed for the study of remediation measures in the examined landslide-prone area was based on data produced through the extensive site investigation and monitoring of the area. Slope stability and ground water flow back-analyses were carried out to determine the residual strength and ground water supply conditions. Utilizing the resulting estimates, the effectiveness of the proposed stabilizing solution by deep drainage was then assessed analytically and found to be satisfactory. Instrumental measurements recorded after the construction of the proposed drainage tunnels have so far justified the adopted approach. 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΙΣΤΟΡΙΚΟ Η περιοχή από Χ.Θ.6+380 έως Χ.Θ.6+700 του τμήματος 2.4 της Εγνατίας Οδού παρουσίασε κατολισθητικά φαινόμενα, αισθητά κατά την εξέλιξη του έργου, που απαιτούσαν ιδιαίτερα μέτρα αντιμετώπισης. Αντίστοιχα προβλήματα έχουν παρουσιαστεί σε γειτονικές θέσεις (Μπαρδάνης κ.ά., 2006). Το υπόβαθρο της περιοχής αποτελείται από τα υλικά του φλύσχη και υπερκαλύπτεται από διαταραγμένα υλικά (τεκτονισμένα και υλικά κατολισθήσεων), εν γένει κορεσμένα, διαμορφώνοντας πρανές ήπιας κλίσης, περίπου 10-20, προς την κοίτη του Μετσοβίτικου ποταμού. Ερπυστικές μετακινήσεις έχουν παρατηρηθεί στο πρανές από το 2002 και η παρακολούθησή του με αποκλισιόμετρα και πιεζόμετρα γίνεται από το Σεπτέμβριο του 2002. Πρόσθετα όργανα εγκαταστάθηκαν τον Απρίλιο του 2004 και τον Οκτώβριο του 2006. Παρατηρήθηκαν διαμορφωμένες επιφάνειες ολίσθησης εντός των διαταραγμένων υλικών και η αστάθεια συσχετίστηκε με την ανάπτυξη σημαντικών πιέσεων πόρων πάνω σε αυτές. Κυκλοφορία νερού δημιουργείται τόσο στην επαφή του βραχώδους υποβάθρου με τα υ- περκείμενα διαταραγμένα υλικά όσο και εντός κάποιων ημιπερατών οριζόντων του υποβάθρου κυρίως ψαμμιτικών και κροκαλοπαγών εναλλασσόμενων με τους αδιαπέρατους ιλυολιθικούς. Οι υψηλές πιεζομετρικές στάθμες κατά μήκος των επιφανειών ολίσθησης τροφοδοτούνται επομένως τόσο από την ανάντη υπόγεια υδροφορία όσο και από τους υπό πίεση ορίζοντες του υποβάθρου. Ταυτόχρονα οι επιφανειακές ροές λόγω των σημαντικών βροχομετρικών υψών της περιοχής σχετίζονται και 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 1

με την ανάπτυξη τοπικών επικρεμάμενων οριζόντων εντός των επιφανειακών υλικών. Μεταξύ των εναλλακτικών λύσεων σταθεροποίησης που εξετάστηκαν (βλ. συζυγές άρθρο Παχάκης κ.ά., 2010), προκρίθηκε και προτάθηκε με τη σχετική Γεωτεχνική Μελέτη Μαΐου/Οκτωβρίου, 2005 (ΟΤΜ ΤΕΠΕ, για λογαριασμό συμπραττόντων γραφείων) η λύση βαθειάς στράγγισης με κατασκευή τριών αποστραγγιστικών σηράγγων, με σκοπό τον καταβιβασμό της πιεζομετρικής στάθμης εντός των ολισθαινόντων υλικών, λύση με την οποία συμφώνησε συσταθέν συμβούλιο εμπειρογνωμόνων (Οκτώβριος 2005). Εναλλακτικοί τρόποι σταθεροποίησης (ανακουφιστικές εκσκαφές ανάντη τμήματος της κατολίσθησης, φόρτιση του ποδός με αντίβαρο) αποκλείστηκαν για γεωμετρικούς κυρίως λόγους. Άλλες λύσεις βαθειάς στράγγισης (αποστραγγιστικές τάφροι, στράγγιση προς τη σήραγγα φυγής της ΔΕΗ, διάνοιξη παραοριζοντίων διατρήσεων) απορρίφθηκαν βάσει συνεκτίμησης της αναμενόμενης αποτελεσματικότητας, οικονομικότητας και πρακτικότητας στην κατασκευή. Η κατασκευή των αποστραγγγιστικών σηράγγων εκτελέστηκε από το Μάρτιο 2006 έως και Μάιο 2007 ενώ η διάνοιξη των αντίστοιχων αποστραγγιστικών οπών ολοκληρώθηκε το Σεπτέμβριο του 2007. Η ενόργανη παρακολούθηση της περιοχής συνεχίζεται μέχρι σήμερα και δείχνει ως τώρα καλή απόκριση της ευστάθειας του πρανούς στα υιοθετηθέντα μέτρα. Στα παρακάτω συνοψίζεται η μεθοδολογία και τα αποτελέσματα του ελέγχου επάρκειας της προκριθείσας λύσης, πριν και μετά την ε- φαρμογή της, βάσει αριθμητικών προσομοιώσεων και επί τόπου ενόργανων μετρήσεων. 2. ΣΥΝΟΠΤΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΕΦΑΡΜΟΣΘΕΙ- ΣΑΣ ΛΥΣΗΣ Η λύση βαθειάς στράγγισης περιελάμβανε την κατασκευή τριών (3) αποστραγγιστικών σηράγγων με άξονες σχεδόν παράλληλους προς την κοίτη του Μετσοβίτικου και σε διαφορετικές οριζοντιογραφικά αποστάσεις από αυτήν, ώστε να καλύπτουν κατά το δυνατόν πληρέστερα την ασταθή περιοχή (Σχήμα 5). Οι τρεις σήραγγες βρίσκονται πάνω από τη στάθμη πλημμύρας του Μετσοβίτικου. Η επιλογή της διαμέτρου τους έλαβε υπ όψιν την επισκεψιμότητα και τη δυνατότητα διάνοιξης των στραγγιστικών οπών από το εσωτερικό τους. Η ανάντη σήραγγα προτάθηκε και διανοίχθηκε με συμβατική εκσκαφή και υποστήριξη σε βάθος 20-30m από την επιφάνεια του εδάφους. Έχει μήκος 330m, κατά μήκος κλίση 1.5% και διάμετρο εκσκαφής 3.60m, με καθαρό εσωτερικό ύψος και πλάτος 2.50 2.70m. Σε αντίθεση με αυτήν, η οποία και διανοίγεται εν γένει εντός του σχηματισμού του υποβάθρου, οι δύο κατάντη σήραγγες διανοίγονται διαμέσου των διαταραγμένων υλικών. Για το λόγο αυτό έπρεπε να εξασφαλιστεί η αντοχή τους σε τυχόν μικρομετακινήσεις. Επιλέχθηκε έτσι να διανοιχθούν με τη μέθοδο της μικροσήραγγας και η επένδυσή τους με προκατασκευασμένα στοιχεία ωπλισμένου σκυροδέματος. Η μεσαία σήραγγα, καταλήγει σε φρέαρ για την εξαγωγή του μηχανήματος, ενώ η κατάντη α- πολήγει σε υφιστάμενα έργα της ΔΕΗ. Οι δύο αυτές σήραγγες έχουν διάμετρο εκσκαφής 2.50m και εσωτερικά 2.00m. Η μεσαία σήραγγα, διανοιγμένη σε βάθος 20 30m από την επιφάνεια, έχει μήκος 360m και κατά μήκος κλίση 4%. Η κατάντη σήραγγα διανοιγμένη σε βάθος 15 25m από την επιφάνεια είναι μήκους 365m και με κατά μήκος κλίση 4.65%. Οι αποστραγγιστικές διατρήσεις συνίστανται σε οπές διαμέτρου Ø76mm, μήκους εν γένει 20m η καθεμία και τοπικά έως 40m, εντός των οποίων έχει τοποθετηθεί διάτρητος σωλήνας εσωτερικής διαμέτρου Ø50mm. Η εφαρμοσθείσα διάταξη των διατρήσεων στις δύο κατάντη σήραγγες είναι έξι (6) οπές ακτινοειδώς στο θόλο ανά 6m ενώ στην ανάντη σήραγγα εφαρμόστηκε παραλλαγμένη διάταξη, αποτελούμενη από τρεις (3) οπές στο θόλο ανά 2m. Εξάλλου η προστασία της όχθης του Μετσοβίτικου με ογκολίθους ή έργα διευθέτησης θεωρήθηκε σημαντική για την πρόληψη τυχόν διαβρώσεων και απώλειας υλικού από τον πόδα του πρανούς προς τον ποταμό που θα δημιουργούσε περαιτέρω αποσταθεροποίηση. 3. ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΕΣ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΕΙΣ Οι αριθμητικοί έλεγχοι και αναλύσεις που πραγματοποιήθηκαν αφορούν στην προσομοίωση αφενός των συνθηκών ροής πριν και μετά τη διάνοιξη των σηράγγων, και αφετέρου της προκύπτουσας μεταβολής στην ευστάθεια του πρανούς. Οι αναλύσεις αναφέρονται σε δύο χαρακτηριστικές τομές Α2 και Α5 της περιοχής (βλ. Σχήματα 2 και 3 στο συζυγές άρθρο, Παχάκης κ.ά., 2010). Η αριθμητική προσομοίωση διεξήχθη ακολουθώντας τα παρακάτω βασικά βήματα: - Συμπλήρωση των προσομοιωμάτων με στοιχεία που προέκυψαν από την ενοργάνωση και τις επί τόπου μετρήσεις. - Ανάστροφες αναλύσεις για την εκτίμηση των 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 2

συνθηκών τροφοδοσίας των υπογείων υδάτων καθώς της παραμένουσας διατμητικής αντοχής των ολισθαινόντων υλικών. - Αναλύσεις εκτίμησης της συνεισφοράς της προτεινόμενης λύσης και ελέγχου της επάρκειάς της. 3.1 Προσαρμογή προσομοιωμάτων στα αποτελέσματα των επί τόπου μετρήσεων 3.1.1. Προσδιορισμός πιεζομετρικών επιφανειών Με βάση τις καταγραφές κατά την εκτέλεση των γεωτρήσεων αλλά και τις μετρήσεις στα εγκατεστημένα πιεζόμετρα, θεωρήθηκαν για τις ανάγκες της προσομοίωσης δύο εξιδανικευμένες πιεζομετρικές επιφάνειες: α) Πιεζομετρική Στάθμη Υποβάθρου. Από τις μετρήσεις φαίνεται ότι στο υπόβαθρο αντιστοιχεί μία ενιαία πιεζομετρική επιφάνεια (οι στάθμες της οποίας βρίσκονται μέσα στα διαταραγμένα υλικά) μια συντηρητική αναπαράσταση της οποίας υιοθετήθηκε για την προσομοίωση. β) Στάθμη στα Επιφανειακά υλικά. Η στάθμη που παρατηρείται στα διαταραγμένα υλικά φαίνεται ότι δεν αποτελεί ενιαίο ορίζοντα αλλά τοπικούς (επικρεμάμενους) ορίζοντες. Για τις ανάγκες της προσομοίωσης όμως θεωρήθηκε ως ενιαία πιεζομετρική γραμμή η περιβάλλουσα των επικρεμάμενων οριζόντων. 3.1.2. Εκτίμηση Επιφανειών Ολίσθησης Από τα διαθέσιμα στοιχεία προέκυπτε πρακτικά ότι ολισθητικές κινήσεις θα μπορούσαν να αναμένονται οπουδήποτε εντός της μάζας των διαταραγμένων υλικών. Για το λόγο αυτό ακολουθήθηκε η εξής προσέγγιση: α) Βαθειά Επιφάνεια Αστοχίας. Μεταξύ των δυνατών επιφανειών ολίσθησης, θεωρήθηκε για χρήση στις αναλύσεις εκείνη που θα κινητοποιούσε το μεγαλύτερο όγκο υλικών. Είναι μια «γεωλογικά συμβατή» προσέγγιση που υποθέτει μια βαθειά επιφάνεια αστοχίας που ακολουθεί σε μεγάλο τμήμα της την επαφή υποβάθρου και υπερκειμένων υλικών, και είναι i) δυσμενέστερη ως προς τις συνέπειες, και ii) δυσμενέστερη εν γένει στις ανάστροφες αναλύσεις, αφού σε όρους συμβατικής ευστάθειας πρανών μια τέτοια βαθειά επιφάνεια αστοχίας δεν αντιστοιχεί συνήθως στη γεωμετρία με το χαμηλότερο συντελεστή ασφαλείας. β) Πιθανή Επιφάνεια Αστοχίας. Υπήρξε προσέγγιση της «πιθανότερης» επιφάνειας αστοχίας με βάση τις αρχικές ενδείξεις μετακινήσεων που υπήρχαν στην περιοχή. Από τα προϋπάρχοντα στοιχεία η επιφάνεια ολίσθησης προκύπτει ως αρκετά πιο ρηχή, διαμέσου των διαταραγμένων υλικών, σε σχέση με την παραπάνω γεωλογικά περιγραφόμενη τόσο στην τομή Α2, όσο και στην Α5. γ) Παρατηρούμενες Επιφάνειες Αστοχίας. Χρησιμοποιήθηκαν τα διεξοδικότερα συμπεράσματα των μεταγενέστερων μετρήσεων των αποκλισιομέτρων που δείχνουν αρκετά σαφέστερες μετακινήσεις. Από τα στοιχεία αυτά λαμβάνονται δύο εναλλακτικές διαφαινόμενες επιφάνειες ολίσθησης στην τομή Α2, η μία εκ των οποίων (η ρηχότερη) βρίσκεται πολύ κοντά στην αρχικά θεωρούμενη ως «πιθανή». Οι παρατηρηθείσες επιφάνειες ολίσθησης περνούν κοντά στην επαφή του υποβάθρου στα σημεία όπου αυτό συναντάται σχετικά ρηχά και εντός των διαταραγμένων υλικών εκεί όπου το υπόβαθρο βυθίζεται. Παρακάτω φαίνεται ότι η ακριβής θέση και μορφή της θεωρούμενης επιφάνειας ολίσθησης δεν επηρεάζει σημαντικά τα αποτελέσματα και συμπεράσματα των υπολογισμών. 3.2 Ανάστροφες Αναλύσεις 3.2.1. Ανάστροφες Αναλύσεις Ευστάθειας. Με βάση τα συλλεχθέντα στοιχεία για τη μορφή των επιφανειών ολίσθησης και της πιεζομετρικής γραμμής ήταν εφικτό να εκτιμηθεί η παραμένουσα διατμητική αντοχή του διαταραγμένου υλικού με χρήση ανάστροφων αναλύσεων ευστάθειας. Βασική παραδοχή της α- νάλυσης ήταν ότι η εδαφική μάζα βρίσκεται σε κατάσταση οριακής ισορροπίας (συντ. ασφαλείας FS=1.00). Η παραδοχή αυτή δικαιολογείται παρατηρώντας ότι την περιοχή χαρακτηρίζει αλληλοδιαδοχή καταστάσεων ευστάθειας και αστάθειας. Σε όρους ενεργών παραμέτρων, θεωρείται ότι η παραμένουσα διατμητική αντοχή πάνω στην ενεργοποιούμενη επιφάνεια ολίσθησης περιγράφεται από μια γωνία διατμητικής αντίστασης φ r ενώ η όποια συνοχή του υλικού έχει πρακτικά μηδενισθεί (c r =0). Σε καθεμιά από τις τομές σχεδιασμού, εξετάστηκαν οι δύο αρχικά θεωρημένες επιφάνειες ολίσθησης, δηλαδή η «πιθανή» βάσει των αρχικών παρατηρήσεων και η «βαθειά ολίσθηση» των διαταραγμένων υλικών πάνω στο υπόβαθρο. Θεωρήθηκαν επίσης δύο διαφορετικές πιεζομετρικές επιφάνειες, αυτή του υποβάθρου και μία που αντιστοιχεί στην περιβάλλουσα των επικρεμάμενων οριζόντων. Επίσης στην τομή Α2 ελέγχθηκαν και οι δύο εκτιμώμενες από μεταγενέστερες αποκλισιομετρικές καταγραφές επιφάνειες ολίσθησης. Τυπική προσομοίωση παρουσιάζεται στο Σχήμα 1. 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 3

Σχήμα 1. Αντιπροσωπευτική ανάστροφη ανάλυση (επιφάνεια ολίσθησης κλισιομέτρωνρηχή, ΣΥΟ στα επιφανειακά υλικά) Figure 1. Representative back-analysis result. Τα συνολικά αποτελέσματα φαίνονται στο Σχήμα 6. Ανεξαρτήτως θεωρούμενης διατομής και επιφάνειας ολίσθησης, οι προκύπτουσες τιμές της φ r έχουν μικρή σχετικά διασπορά, κυμαινόμενες μεταξύ 18.40 21.85 για θεώρηση της ψηλής Σ.Υ.Ο. Με θεώρηση της Σ.Υ.Ο. του υποβάθρου οι απαιτούμενες για οριακή ισορροπία τιμές φ r είναι σημαντικά χαμηλότερες δεδομένου ότι ο συνδυασμός βαθειάς επιφάνειας ολίσθησης και βαθειάς Σ.Υ.Ο. είναι λιγότερο κρίσιμος ως προς το συντελεστή α- σφαλείας. Από την περίπτωση αυτή λαμβάνονται τιμές φ r =14.0 16.3. Συμπερασματικά προκύπτει ότι η παραμένουσα αντοχή στις ε- νεργοποιούμενες επιφάνειες ολίσθησης περιγράφεται ικανοποιητικά από τιμές φ r =15.0 20.0. Σημειώνεται ότι από εργαστηριακές δοκιμές δακτυλιοειδούς περιστροφικής διάτμησης που έγιναν στο λεπτόκοκκο κλάσμα των υλικών προέκυψαν τιμές φ r =11. 2 16.7. 3.2.2. Προσομοίωση Δίαιτας υπογείου Ορίζοντα. Πριν εξεταστεί η αποτελεσματικότητα της προτεινόμενης λύσης διερευνήθηκαν οι συνθήκες τροφοδοσίας του υπογείου ορίζοντα και συγκεκριμένα η εκτίμηση της γεωτεχνικής αξιολόγησης ότι πλην της τροφοδοσίας από ανάντη θα έπρεπε να συντρέχει και σημαντική τροφοδοσία από το υπόβαθρο. Αυτό ενισχυόταν από παρατηρήσεις υπερπίεσης στην επαφή υποβάθρου-υπερκειμένων που σε κάποιες περιπτώσεις εκδηλώθηκε ακόμα και σαν αρτεσιανισμός (γεωτρήσεις ΒΠΝ1, Β3 ). Σχήμα 2. Προσομοίωση τροφοδοσίας του Υ.Ο. από ανάντη και από το υπόβαθρο, χωρίς ε- νεργοποίηση των αποστραγγιστ. σηράγγων. Figure 2. Simulation of ground water seepage both from uphill and from underlain formations. Ο έλεγχος έγινε με αναλύσεις ροής σε μόνιμη κατάσταση (steady-state) που εκτελέστηκαν με το λογισμικό πεπερασμένων στοιχείων Plaxis v.8.2 (παράδειγμα στο Σχήμα 2) Το λογισμικό αυτό διαθέτει ενσωματωμένο αλγόριθμο υπολογισμού πεδίου μόνιμης ροής. Ο υπολογισμός έγινε με τη λογική ανάστροφης ανάλυσης. Αναζητήθηκε η μόνιμη τροφοδοσία (προσομοιούμενη ως συνοριακή συνθήκη ή ως αριθμητικά στοιχεία εκροής εντός του κανάβου του προσομοιώματος, δηλ.«πηγές» δεδομένης παροχής source elements) η οποία θα ήταν αναγκαία για να συντηρήσει σε συνθήκες μόνιμης ροής την παρατηρούμενη στάθμη του υ- πογείου ορίζοντα. Οι συντελεστές διαπερατότητας των υλικών ελήφθησαν με βάση τη γεωτεχνική αξιολόγηση και προήλθαν από σημαντικό αριθμό δοκιμών εισπίεσης. Δύο βασικές περιπτώσεις εξετάστηκαν: (α) τροφοδοσία μόνο από ανάντη, και (β) ταυτόχρονη τροφοδοσία τόσο από ανάντη όσο και από το υπόβαθρο. Οι αναλύσεις επιβεβαίωσαν ότι η τροφοδοσία μόνο από ανάντη δε θα ήταν αρκετή για να συντηρήσει το εκδηλούμενο πιεζομετρικό καθεστώς. Η ανάστροφη προσομοίωση (trial and error) της τροφοδοσίας από το υπόβαθρο με εισαγωγή ειδικών «στοιχείων πηγής» με κατάλληλη διάταξη και παροχή ο- δήγησε στον προσδιορισμό των ζητούμενων συνθηκών τροφοδοσίας. 3.3 Έλεγχοι επάρκειας προτεινόμενης λύσης 3.3.1. Αριθμητικές Αναλύσεις Ροής. Η εκτίμηση του αναμενόμενου καταβιβασμού της πιεζομετρικής γραμμής από τη διά- 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 4

νοιξη και λειτουργία των προτεινόμενων αποστραγγιστικών σηράγγων και διατρήσεων είναι βάσει των προαναφερθέντων ιδιαίτερα κρίσιμη για την αξιολόγηση της επιτυγχανόμενης σταθεροποίησης. Δεδομένου ότι ενδιαφέρει η μακροχρόνια ευστάθεια μετά την εφαρμογή της λύσης, υιοθετούνται και εδώ οι εκτιμήσεις μόνιμης (steady-state) ροής με χρήση του σχετικού υπολογιστικού αλγορίθμου του κώδικα Plaxis v.8.2 (παράδειγμα στο Σχήμα 3). Η τροφοδοσία του υπογείου νερού προσομοιώνεται όπως προέκυψε από την ανάστροφη ανάλυση ( 3.2.2) στις δύο τομές σχεδιασμού. Σχήμα 3. Προσομοίωση καταβιβασμού της Σ.Υ.Ο. με τρεις(3) αποστραγγιστικές σήραγγες. Figure 3. Simulation of ground water drawdown by means of three (3) drainage tunnels. Οι αποστραγγιστικές σήραγγες προσομοιώθηκαν ως στοιχεία στράγγισης (drain elements) των οποίων η παροχή προκύπτει ως εξαγόμενο. Για την πιστότερη αναπαράσταση της διαδικασίας στράγγισης, η «ομπρέλα» των αποστραγγιστικών οπών που κατασκευάζεται γύρω από τις σήραγγες προσομοιώνεται με ημικυκλική ζώνη υλικού αυξημένης διαπερατότητας. Η διαπερατότητα στη ζώνη αυτή λαμβάνεται μεγαλύτερη κατά μία τάξη μεγέθους σε σύγκριση με αυτή του περιβάλλοντος υλικού, και σε ακτίνα (περί τα 10m) όσο περίπου το μισό του μήκους των διατρημάτων. Οι αναλύσεις έγιναν για τρεις εναλλακτικές προσεγγίσεις λύσης: (α) διάνοιξη μιας μόνο, της στα ανάντη ευρισκόμενης, σήραγγας, (β) διάνοιξη δύο σηράγγων, παραλείποντας την στα κατάντη τοποθετημένη, και (γ) διάνοιξη και των τριών προτεινομένων σηράγγων. Η εκτιμώμενη από τις αναλύσεις αποτελεσματικότητα στον καταβιβασμός της πιεζομετρικής στάθμης βελτιώνεται, όπως αναμενόταν, με τη διάνοιξη κάθε επιπλέον σήραγγας. 3.3.2. Αναλύσεις Ευστάθειας μετά την εφαρμογή των μέτρων. Από τις προβλέψεις των προηγούμενων αναλύσεων προέκυψαν εκτιμήσεις τόσο της παραμένουσας διατμητικής αντοχής των διαταραγμένων υλικών όσο και του αναμενόμενου βάσει των εφαρμοζόμενων μέτρων καταβιβασμού της Σ.Υ.Ο. Χρησιμοποιώντας τις προβλέψεις αυτές έγιναν έλεγχοι ευστάθειας, για καθένα πρακτικά από τα εξεταζόμενα σενάρια αστοχίας και αντιμετώπισης, ώστε να διαπιστωθεί η αποτελεσματικότητα των στραγγιστικών μέτρων στη σταθεροποίηση. Οι υπολογισμοί έγιναν με το λογισμικό STABL/G της GEOSOFT με εφαρμογή της κατά Janbu μεθόδου των λωρίδων που επιτρέπει τον έλεγχο επιφανειών αστοχίας ακανόνιστης (μηκυκλικής) μορφής. Πραγματοποιήθηκαν αναλύσεις ευστάθειας στις τομές Α2 και Α5 με τις αρχικά εκτιμηθείσες επιφάνειες ολίσθησης καθώς με τις βάσει αποκλισιομέτρων αναθεωρημένες (τομή Α2). Διερευνήθηκε η επιρροή του ενεργοποιούμενου αριθμού αποστραγγιστικών σηράγγων στην ευστάθεια του πρανούς. (παράδειγμα ανάλυσης στο Σχήμα 4). Χρησιμοποιήθηκαν οι καταβιβασμένες στάθμες του υπογείου ορίζοντα όπως προβλέφθηκαν από τους υπολογισμούς ροής με προσομοίωση λειτουργίας μιας, δύο και τριών αποστραγγιστικών σηράγγων. Τα αποτελέσματα των αναλύσεων ευστάθειας περιλαμβάνονται στο Σχήμα 6. Παρατηρείται ότι, για την περίπτωση στατικής φόρτισης, οι προβλεπόμενοι συντελεστές ασφαλείας μετά την κατασκευή και λειτουργία τριών αποστραγγιστικών σηράγγων κυμαίνονται, ανάλογα με τις λοιπές παραδοχές ανάλυσης, μεταξύ FS=1.39 και FS=1.50. Σημειώνεται ότι η επίδραση της εκσκαφής της νέας οδού που ελέγχθηκε στις αναλύσεις της τομής Α2 φαίνεται να είναι πρακτικά αμελητέα για τη συνολική ευστάθεια. Έγιναν επιπροσθέτως αναλύσεις ευστάθειας με τροφοδοσία από ανάντη και από το υ- πόβαθρο σε σεισμική καταπόνηση για βαθειά και ρηχή επιφάνεια ολίσθηση. Για την περίπτωση βαθειάς στράγγισης με μια σήραγγα για τη ρηχή και τη βαθειά επιφάνεια ολίσθησης προέκυψαν συντελεστές ασφαλείας F=0,981 και F=0,905 αντίστοιχα, ενώ για την περίπτωση βαθειάς στράγγισης με τρείς σήραγγες προέκυψαν συντελεστές ασφαλείας F=1,069 και F=1,045 αντίστοιχα. 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 5

Σχήμα 4. Αντιπροσωπευτικός έλεγχος ευστάθειας με χρήση αποτελεσμάτων των Σχημ. 1-3. Figure 4. Representative stability analysis utilizing results presented in Figures 1 to 3. 4. ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΕΙΣ ΕΠΙ ΤΟΠΟΥ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ 4.1 Ενόργανη Παρακολούθηση Σχήμα 5. Οριζοντιογραφία περιοχής με τις θέσεις ενόργανης παρακολούθησης. Figure 5. Area Plan with instrumentation locations. Η ενόργανη παρακολούθηση της περιοχής με αποκλισιόμετρα και πιεζόμετρα, πριν την έναρξη, κατά τη διάρκεια και μετά το πέρας της ε- κτέλεσης των αποστραγγιστικών έργων παρέχει στοιχεία για την εκ των υστέρων αποτίμηση της αποτελεσματικότητας της εφαρμοσθείσας λύσης. Σημειώνεται ότι κάποια από τα εγκατεστημένα όργανα υπέστησαν ζημιά (π.χ. λόγω υπερβολικής μετακίνησης, κυρίως πριν την εφαρμογή των μέτρων αντιμετώπισης) ή παρουσίασαν βλάβες (όπως φραγή του σωλήνα ή δυσλειτουργία του συστήματος καταγραφής) ή και εγκαταλείφθηκαν λόγω εκτέλεσης έργων στη θέση εγκατάστασής τους. Η παρακολούθηση της περιοχής συνεχίζεται επαρκώς με τα εναπομείναντα εν λειτουργία όργανα ενώ εγκατάσταση επί πλέον οργάνων πραγματοποιήθηκε στο διάστημα από το Φθινόπωρο του 2006 έως την Άνοιξη του 2007. Παρακάτω γίνεται αναφορά στις μετρήσεις των σχετικών οργάνων στο εξεταζόμενο διάστημα καθώς και στα συμπεράσματα που μπορούν να εξαχθούν ως προς τη σταθεροποίηση της περιοχής μετά την εφαρμογή των αποστραγγιστικών μέτρων. 4.2 Αποκλισιόμετρα Στο Σχήμα 7[a] παρουσιάζονται συνοπτικά οι μετρήσεις χαρακτηριστικών αποκλισιομέτρων πριν και μετά την εκτέλεση των αποστραγγιστικών έργων. Από το αποκλισιόμετρο Ν2 προκύπτει ότι η διάνοιξη της ανάντη σήραγγας σταθεροποιεί επαρκώς την ανάντη περιοχή σε σύντομο χρονικό διάστημα της τάξης των 2 μηνών από την ολοκλήρωση της διάνοιξης της σήραγγας. Από την άλλη πλευρά, δεν φαίνεται πρακτικά να επηρεάζει τις μετακινήσεις της κατάντη περιοχής, όπως αυτές καταγράφονται από τα αντίστοιχα αποκλισιόμετρα (Β4, Β7, ΑΚ3, ΑΚ4). Από τα τελευταία προκύπτει ότι η κατάντη περιοχή σταθεροποιείται ικανοποιητικά σε διάστημα της τάξης των 2-4 μηνών μετά τη διάνοιξη και των κατάντη σηράγγων και των αντίστοιχων αποστραγγιστικών οπών. Από το αποκλισιόμετρο ΑΚ2 (βάθος 5m) προκύπτει ότι εξακολουθούν να υπάρχουν α- βαθείς ερπυστικές μετακινήσεις οι οποίες δεν επηρεάζουν τη γενική ευστάθεια της περιοχής. 4.3 Πιεζόμετρα Οι μετρήσεις στα χαρακτηριστικά πιεζόμετρα Β3, Α2-1 (Σχήμα 7[b]) δείχνουν ότι ο καταβιβασμός της Σ.Υ.Ο. στην ανάντη περιοχή επιτυγχάνεται με τη διάνοιξη της πρώτης (ανάντη) σήραγγας. Βάσει μετρήσεων πιεζομέτρων στην κατάντη περιοχή (Β 6, Α2-2, Α5-3) ο καταβιβασμός εκεί επιτυγχάνεται πρακτικά κατά τη διάρκεια της κατασκευής των δύο κατάντη σηράγγων και των αποστραγγιστικών οπών. Από τα παραπάνω προκύπτει ότι η εκτέλε- 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 6

ση των αποστραγγιστικών έργων αποφέρει ικανοποιητικό γενικώς καταβιβασμό της στάθμης του υπογείου ορίζοντα, με ταπείνωσή του κοντά στα κατώτατα εποχιακά επίπεδα και ουσιαστική κατάργηση της εποχιακής διακύμανσής του. Αυτό σημαίνει πρακτικά πλήρη εκτόνωση των υπερπιέσεων λόγω τροφοδοσίας διαμέσου του υποβάθρου καθώς και του μεγάλου όγκου της αναμενόμενης εποχιακής τροφοδοσίας από ανάντη, και παράλληλη αποστράγγιση των επικρεμάμενων αβαθών οριζόντων. Η παρατηρούμενη διακύμανση σε μεμονωμένα επιφανειακά πιεζόμετρα (χαρακτηριστικό το ΒΠ6) υποδηλώνει ότι τοπικά κάποιοι πολύ επιφανειακοί επικρεμάμενοι ορίζοντες που βρίσκονται εκτός επιρροής των αποστραγγιστικών οπών εξακολουθούν να συντηρούνται από την επιφανειακή απορροή, χωρίς αυτό πάντως να επιδρά στη γενική ευστάθεια της περιοχής. Αντίστοιχα ισχύουν και για κάποια πολύ βαθειά πιεζόμετρα ανάντη και εκτός της ασταθούς περιοχής που επίσης δεν αφορούν τα διαταραγμένα υλικά (π.χ. Α0-1). Σημειώνεται ότι ένα περίπου έτος μετά την περάτωση της διάνοιξης των τριών σηράγγων και των αντίστοιχων αποστραγγιστικών οπών, μετρήθηκαν συνολικές εξαγόμενες παροχές 360 lt/h στην ανάντη σήραγγα και 105 lt/h από τις δύο κατάντη. Οι παραπάνω τιμές αναφέρονταν ως χαρακτηριστικές του χρονικού διαστήματος που είχε μεσολαβήσει από το πέρας των αποστραγγιστικών έργων, ανεξάρτητα δηλαδή εποχιακής εναλλαγής, γεγονός που ενισχύει τη θεώρηση σταθερής (και πρακτικά πλήρους) στράγγισης της κύριας τροφοδοσίας των υπογείων υδάτων της περιοχής 5. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Τα εξαγόμενα από την παραπάνω μελέτη συνοψίζονται ως εξής: α) Με χρήση κοινών υπολογιστικών μέσων μπορούν να εκτιμηθούν ικανοποιητικά οι συνθήκες μόνιμης τροφοδοσίας υπογείου ύδατος και παραμένουσας διατμητικής αντοχής, εντός της ασταθούς εδαφικής μάζας πριν τις επεμβάσεις. Προϋπόθεση είναι η ύπαρξη στοιχειωδών δεδομένων ενόργανης παρακολούθησης πιεζομετρίας και μετακινήσεων. Σε αυτή τη βάση προσομοίωσης στηρίχθηκε ο έλεγχος αποτελεσματικότητας των προκριθέντων μέτρων που προηγήθηκε των τελικών προτάσεων. β) Η εφαρμογή της λύσης βαθειάς στράγγισης με τη διάνοιξη τριών αποστραγγιστικών σηράγγων και αντίστοιχων διατάξεων αποστραγγιστικών οπών, φαίνεται σύμφωνα με τις μετρήσεις των οργάνων, να σταθεροποιεί την ασταθή περιοχή σε σύντομο χρονικό διάστημα της τάξης των 2 4 μηνών από την ολοκλήρωση των έργων. Οι ρυθμοί των μετακινήσεων περιορίζονται γενικά σε τιμές μικρότερες των 0.3mm/μήνα. γ) Με την ολοκλήρωση των έργων επιτυγχάνεται αποστράγγιση των επικρεμάμενων ο- ριζόντων και σημαντική ταπείνωση του υπογείου ορίζοντα του υποβάθρου, γενικώς σε στάθμες χαμηλότερα των επιφανειών ολίσθησης. δ) Στην περιοχή εξακολουθούν να υπάρχουν αβαθείς ερπυστικές μετακινήσεις και τοπικοί πολύ επιφανειακοί επικρεμάμενοι ορίζοντες. Η έκταση των εμφανίσεων αυτών δεν δικαιολογεί πάντως σημαντική επιρροή στη γενική ευστάθεια της περιοχής. ε) Οι μέχρι στιγμής μετρήσεις των εγκατεστημένων οργάνων βρίσκονται σε σχετική συμφωνία με τις αναλυτικές προβλέψεις και μπορούν ως ένα βαθμό να επαληθεύσουν τις παραδοχές προσομοίωσης. Εάν, βάσει αυτών, θεωρηθούν αξιόπιστες οι εκτελεσθείσες αναλυτικές προσομοιώσεις, προβλέπεται σημαντική βελτίωση της γενικής ευστάθειας της περιοχής, με αύξηση της τάξεως του 40% στο συντελεστή ασφαλείας έναντι ολίσθησης. 6. ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Ευχαριστούμε την ΕΓΝΑΤΙΑ ΟΔΟ Α.Ε. για τη συνεργασία και τη χορήγηση των καταγραφών των πιεζομέτρων και αποκλισιομέτρων. 7. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Παχάκης, Μ., Πλυτάς, Κ., Μπαλτζόγλου, Α., Χλιμίντζας, Γ. και Κουταλιά, Χ. (2010), Εναλλακτικές Λύσεις Αντιμετώπισης Κατολίσθησης από Χ.Θ. 6+380 έως Χ.Θ. 6+700 στο Τμήμα 2.4 της Εγνατίας Οδού. Υποβεβλημένο στο 6 ο Πανελ. Συνέδ. Γεωτεχν. & Γεωπερ. Μηχ/κής, Βόλος, 29/9-01/10. Μπαρδάνης, Μ., Ντουνιάς, Γ. και Καβουνίδης, Σ. (2006), Υλικά Κατολίσθησης Χαμηλής Διαπερατότητας με Υποστράγγιση Παραδείγματα από τον Ελλαδικό Χώρο. 5 ο Πανελ. Συν. Γεωτεχν. & Γεωπερ. Μηχ., Ξάνθη, τόμ.2, σελ. 595-602. 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 7

Συντελεστής Ασφαλείας FS έναντι Ολίσθησης 1.6 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1 1 0.9 0.8 Βαθειά Επ.Ολ. ΣΥΟ υποβάθρου Βαθειά Επ.Ολ. Πιθανή Επ.Ολ. Κλισιομετρική Επ.Ολ.(Βαθειά) Κλισιομετρική Επ.Ολ.(Ρηχή) Τομή A5 Βαθειά Επ.Ολ. ΣΥΟ υποβάθρου Τομή A5 Βαθειά Επ.Ολ. Τομή A5 Πιθανή Επ.Ολ. 28.00 25.00 22.00 19.00 16.00 13.00 10.00 7.00 4.00 Γωνία Παραμένουσας Διατμ. Αντίστασης φ r ( ) Υφιστάμενο Πρανές Μη Καταβιβασμένη ΣΥΟ Με διατομή Νέας Οδού Μη Καταβιβασμένη ΣΥΟ Υφιστάμ. ή με διατ. Ν.Ο. Με 1 αποστρ.σήραγγα Υφιστάμ. ή με διατ. Ν.Ο. Με 2 αποστρ.σήραγγες Υφιστάμ. ή με διατ. Ν.Ο. Με 3 αποστρ.σήραγγες Υφιστάμ. ή με διατ. Ν.Ο. Με Αποστρ.Φρέατα Εκτιμώμενη παραμένουσα διατμητική αντίσταση φ r. Σχήμα 6. Σύνοψη αποτελεσμάτων ανάστροφης και ευθείας ανάλυσης ευστάθειας Figure 6. Summary of slope stability results (back-analysis and forward assessment). 60 50 40 mm 30 20 10 N3 N2 N1 (6m) N1(~12 15m) B4 (20m) B4(10.5m) B7 (19m) B2 (7m) B6 (25m) AK2 (5m) AK2(14m) AK1(10m) AK4(19m) AK4 (8m) AK3(12m) 1A διάνοιξη σήραγγας 1A διάτρηση απ. οπών 2A διάνοιξη σήραγγας 2A διάτρηση απ. οπών 3A διάνοιξη σήραγγας 3A διάτρηση απ. οπών [a] 0 1/9/2002 Βάθος (m) στάθμης από την επιφάνεια του εδάφους 31/10/2002 30/12/2002 28/2/2003 29/4/2003 28/6/2003 27/8/2003 26/10/2003 25/12/2003 23/2/2004 23/4/2004 22/6/2004 21/8/2004 20/10/2004 19/12/2004 17/2/2005 18/4/2005 17/6/2005 16/8/2005 15/10/2005 14/12/2005 12/2/2006 13/4/2006 12/6/2006 11/8/2006 10/10/2006 9/12/2006 7/2/2007 8/4/2007 7/6/2007 6/8/2007 5/10/2007 4/12/2007 2/2/2008-5 B3 (standpipe) 0 B' 6 (standpipe) 5 ΒΠ6 (standpipe) A0-1 (VW piez.) 10 A2-1 (VW piez.) A2-2 (VW piez.) 15 A5-3 (VW piez.) 20 1A διάνοιξη σήραγγας 1A διάτρηση απ. οπών 25 2A διάνοιξη σήραγγας 30 2A διάτρηση απ. οπών 3A διάνοιξη σήραγγας 35 3A διάτρηση απ. οπών 40 [b] 1/9/2002 31/10/2002 30/12/2002 28/2/2003 29/4/2003 28/6/2003 27/8/2003 26/10/2003 25/12/2003 23/2/2004 23/4/2004 22/6/2004 21/8/2004 20/10/2004 19/12/2004 17/2/2005 18/4/2005 17/6/2005 16/8/2005 15/10/2005 14/12/2005 12/2/2006 13/4/2006 12/6/2006 11/8/2006 10/10/2006 9/12/2006 7/2/2007 8/4/2007 7/6/2007 6/8/2007 5/10/2007 4/12/2007 2/2/2008 2/4/2008 1/6/2008 31/7/2008 29/9/2008 28/11/2008 2/4/2008 1/6/2008 31/7/2008 29/9/2008 28/11/2008 Σχήμα 7. Καταγραφές Αποκλισιομέτρων [a] και Πιεζομέτρων [b] ως προς το χρόνο. Figure 7. Recorded Inclinometer [a] and piezometer [b] readings plotted against time. 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 8