38
Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος "Τεχνική Γεωλογία Ι" Ακαδημαϊκό Έτος 2013-2014 Λουπασάκης Κωνσταντίνος, Επίκ. Καθηγητής ΕΜΠ 1 ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝ ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΓΕΩΛΟΓΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΗΡΩΩΝ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟΥ 9 15780 ΖΩΓΡΑΦΟΥ ΑΘΗΝΑ Εδαφικές Υποχωρήσεις

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝold-2017.metal.ntua.gr/uploads/2671/d10.pdf · Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος

  • Upload
    others

  • View
    6

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝold-2017.metal.ntua.gr/uploads/2671/d10.pdf · Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος

Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος "Τεχνική Γεωλογία Ι"

Ακαδημαϊκό Έτος 2013-2014

Λουπασάκης Κωνσταντίνος, Επίκ. Καθηγητής ΕΜΠ 1

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟΣΧΟΛΗ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝ – ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΩΝΤΟΜΕΑΣ ΓΕΩΛΟΓΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝΗΡΩΩΝ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟΥ 915780 ΖΩΓΡΑΦΟΥ ΑΘΗΝΑ

Εδαφικές Υποχωρήσεις

Page 2: ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝold-2017.metal.ntua.gr/uploads/2671/d10.pdf · Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος

Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος "Τεχνική Γεωλογία Ι"

Ακαδημαϊκό Έτος 2013-2014

Λουπασάκης Κωνσταντίνος, Επίκ. Καθηγητής ΕΜΠ 2

Αντικείμενο της Διάλεξης

Ω δ φ έ ή (l d b id ) ίζΩς εδαφικές υποχωρήσεις (land subsidence) ορίζονται τα εκτεταμένα φαινόμενα υποχωρήσεων της επιφάνειας του

εδάφους τα οποία προκαλούνται από ενδογενείς παράγοντες όπως η αφαίρεση ρευστών ή η κατάρρευση φυσικών και

τεχνητών εγκοίλων.

Οι εδαφικές υποχωρήσεις (Subsidence) διαφοροποιούνται από τις καθιζήσεις (Settlements) καθώς αυτές προκαλούνται από

την επιβολής πρόσθετης (εξωτερικής) φόρτισης.

Αίτια πρόκλησης εδαφικών υποχωρήσεων

Οι κύριες αιτίες πρόκλησης εδαφικών υποχωρήσεων είναι:Η φ ί ώ ό έδ φ ί λόΗ αφαίρεση ρευστών από το έδαφος και η στερεοποίηση λόγωμεταβολής του γεωστατικού πεδίου των τάσεων.Η οξείδωση οργανικών εδαφών ως συνέπεια του υποβιβασμούτης στάθμης των υδροφόρων.Η κατάρρευση διαβρωσιγενών κοιλοτήτων, κυρίως σεεβαποριτικούς και δευτερευόντως ανθρακικούς σχηματισμούς.Λόγω προοδευτικής διάβρωσης, είτε λόγω αύξησης τωνφορτίσεων της οροφής.Η κατάρρευση ανθρωπογενών κοιλοτήτων (π.χ. στοές,θάλαμοι μεταλλείων, θύλακες υδρογονανθράκων κ.α.).

Page 3: ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝold-2017.metal.ntua.gr/uploads/2671/d10.pdf · Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος

Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος "Τεχνική Γεωλογία Ι"

Ακαδημαϊκό Έτος 2013-2014

Λουπασάκης Κωνσταντίνος, Επίκ. Καθηγητής ΕΜΠ 3

Εδαφικές υποχωρήσεις

προκαλούμενες από την αφαίρεση ρευστών από τορευστών από το

έδαφος

Page 4: ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝold-2017.metal.ntua.gr/uploads/2671/d10.pdf · Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος

Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος "Τεχνική Γεωλογία Ι"

Ακαδημαϊκό Έτος 2013-2014

Λουπασάκης Κωνσταντίνος, Επίκ. Καθηγητής ΕΜΠ 4

Μηχανισμός εκδήλωσης ΕΥ λόγω αφαίρεσης ρευστών από το έδαφοςΤαπείνωση της πιεζομετρίας

Αύξηση των ενεργών τάσεων

Μείωση των υδροστατικών πιέσεων

Ενεργοποίηση φαινομένων στερεοποίησης

Εκδήλωση εδαφικών υποχωρήσεων

Αίτια Εκδήλωσης Διαφορικών Εδαφικών Υποχωρήσεων

Οι εδαφικές υποχωρήσεις είναι δυνατόν να εκδηλωθούν με τη μορφή διαφορικών ή φώ Ο φ έ δ ήξ ώ δήλμη παραμορφώσεων. Οι επιφανειακές διαρρήξεις αποτυπώνουν την εκδήλωση

διαφορικών εδαφικών υποχωρήσεων.

Διαφορικές εδαφικές υποχωρήσεις εκδηλώνονται όταν:

Διαφοροποιείται το πάχος των συμπιεστών εδαφικών σχηματισμών λόγω τηςανισότροπης απόθεσης των ιζημάτων.

Διαφοροποιείται το πάχος των συμπιεστών εδαφικών σχηματισμών λόγωδ ά βάθ φά ώ βάθδιακυμάνσεων στο βάθος εμφάνισης των σχηματισμών του υποβάθρου.

Διαφοροποιείται το πάχος των συμπιεστών εδαφικών σχηματισμών εκατέρωθενρηγμάτων.

Υπάρχει όριο μεταξύ βραχωδών και εδαφικών σχηματισμών.

Page 5: ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝold-2017.metal.ntua.gr/uploads/2671/d10.pdf · Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος

Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος "Τεχνική Γεωλογία Ι"

Ακαδημαϊκό Έτος 2013-2014

Λουπασάκης Κωνσταντίνος, Επίκ. Καθηγητής ΕΜΠ 5

Επιπτώσεις των εδαφικών υποχωρήσεων

Οι συνηθέστερα παρατηρούμενες επιπτώσεις των εδαφικώνυποχωρήσεων είναι:υποχωρήσεων είναι:Εδαφικές διαρρήξειςΑστοχίες δύσκαμπτων κτιριακών κατασκευώνΦθορές στα γραμμικά δίκτυα παροχών κοινής ωφέλειας(ηλεκτροδότησης, υδροδότησης κ.α.) καθώς και στα έργαοδοποιίαςΠροέλαση της θάλασσας στην ενδοχώρα (κατά μήκοςπαράκτιων περιοχών)Καταστροφή των υδρογεωτρήσεων

Αστοχίες κτιρίων

Εδαφικές διαρρήξεις

Page 6: ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝold-2017.metal.ntua.gr/uploads/2671/d10.pdf · Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος

Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος "Τεχνική Γεωλογία Ι"

Ακαδημαϊκό Έτος 2013-2014

Λουπασάκης Κωνσταντίνος, Επίκ. Καθηγητής ΕΜΠ 6

Καταστροφές σε έργα οδοποιίας Καταστροφή υδρογεωτρήσεων

Διεθνή παραδείγματαΗ πόλη του Mexico

Η πόλη του Mexico ( η μεγαλύτερη πόλη στον κόσμο) έχει κτιστεί σεΠλειο – Πλειστοκαινικές αποθέσεις που καλύπτονται από λεπτομερείςλιμναίες και ποτάμιες αποθέσεις καθώς και ηφαιστειακή στάχτη Τολιμναίες και ποτάμιες αποθέσεις καθώς και ηφαιστειακή στάχτη. Τουπόβαθρο της περιοχής είναι κυρίως ηφαιστειακά πετρώματα.Η συνεχής άντληση του υδροφόρου ορίζοντα των αλλουβίων για τιςανάγκες της πόλης επί σειρά ετών, οδήγησε στον υποβιβασμό τουυδροφόρου ορίζοντα κατά 10-50m, με αποτέλεσμα την εκδήλωσηεδαφικών υποχωρήσεων έως και 8m.Οι υποχωρήσεις ξεκίνησαν πριν από το 1891, οπότε καιπρωτοκαταγράφηκαν Ο ρυθμός των παραμορφώσεων το 1951πρωτοκαταγράφηκαν. Ο ρυθμός των παραμορφώσεων το 1951κυμαίνονταν μεταξύ 4,5 και 4,6 cm/yr και παρουσίασε αυξητικές τάσειςμε το πέρας των χρόνων.Οι υπόψη εδαφικές υποχωρήσεις εκδηλώθηκαν σε μια έκταση 225km2,προκαλώντας πληθώρα προβλημάτων στην περιοχή όπως ρωγμές σεκτίρια, βλάβες σε μνημεία, καταστροφή του δικτύου αποχέτευσης, κ.α.

Page 7: ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝold-2017.metal.ntua.gr/uploads/2671/d10.pdf · Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος

Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος "Τεχνική Γεωλογία Ι"

Ακαδημαϊκό Έτος 2013-2014

Λουπασάκης Κωνσταντίνος, Επίκ. Καθηγητής ΕΜΠ 7

April 1977

Ο ναός της Basilica of Our Lady of Guadalupe σε φωτογραφία του 1977.

Ο καθεδρικός ναός σε πρόσφατηΟ καθεδρικός ναός σε πρόσφατη φωτογραφία όπου φαίνεται να κλίνει

προς τα αριστερά.

Κατασκευή θεμελιωμένη σε πασσάλους η οποία ανθίσταται στις υποχωρήσεις.

ERS SAR συμβολομετρικός χάρτηςμετακινήσεων για το δεύτερο εξάμηνοτου 1996 (5cm/year υποχώρηση ανάκύκλο χρωμάτων) σε σύγκριση μεκαμπύλες ίσης ταχύτητας υποχώρησηςόπως υπολογίστηκαν από τοπογραφικέςμετρήσεις του 1994 και του 1996.

Page 8: ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝold-2017.metal.ntua.gr/uploads/2671/d10.pdf · Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος

Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος "Τεχνική Γεωλογία Ι"

Ακαδημαϊκό Έτος 2013-2014

Λουπασάκης Κωνσταντίνος, Επίκ. Καθηγητής ΕΜΠ 8

Εδαφικές υποχωρήσεις στη νότια και κεντρική Αριζόνα

Εδαφικές διαρρήξεις άρχισαν να εμφανίζονται το 1990.Η συνολική πληττόμενη έκταση είναι μεγαλύτερη από 7800 km2 καιή η μ η η μ γ ρη 7περιλαμβάνει τις πόλεις Phoenix, Tucson και το βόρειο τμήμα τηςεπαρχίας Pinal.

Queen Creek

Εδαφικές υποχωρήσεις στην κοιλάδα San Joaquin, της California

Η εικόνα παρουσιάζει την υποχώρησημεταξύ του 1925 και του 1977 στην κοιλάδατου San Joaquin στην California.Η υποχώρηση προκλήθηκε από τηνυπεράντληση των υπόγειων υδροφόρων.

Page 9: ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝold-2017.metal.ntua.gr/uploads/2671/d10.pdf · Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος

Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος "Τεχνική Γεωλογία Ι"

Ακαδημαϊκό Έτος 2013-2014

Λουπασάκης Κωνσταντίνος, Επίκ. Καθηγητής ΕΜΠ 9

Εδαφικές υποχωρήσεις στο Long Beach USA -Wilmington Oil Field

Το Long Beach ήταν παλαιότερα γνωστό ως η "Sinking City". Η άντλησηπετρελαίου και φυσικού αερίου από το ``Wilmington Oil Field``προκάλεσε έντονες εδαφικές υποχωρήσειςπροκάλεσε έντονες εδαφικές υποχωρήσεις.Δημιούργησε ένα βύθισμα 9 μέτρα γύρω από το λιμάνι του Long Beach καικατά μήκος της ακτογραμμής της πόλης. Πάνω από 52 km2 επηρεάστηκαναπό τις υποχωρήσεις.Στην αρχή της δεκαετίας του 1940 η υποβίβαση των υδροφόρων οριζόντωνσυνέβαλε και αυτή στην εξέλιξη των εδαφικών υποχωρήσεων αλλά ηπλειονότητα των υποχωρήσεων προκλήθηκε από την άντληση τωνυδρογονανθράκων.Το Wilmington Oil Field είναι το τρίτο μεγαλύτερο πεδίο στις ΗνωμένεςΠολιτείες και το αποθεματικό του υπολογίζονταν στα τρία δισεκατομμύριαβαρέλια πετρελαίου . Έχει μήκος 21 km και πλάτος 4.8 Km .Το πετρέλαιο εγκλωβίζεται εντός αμμωδών οριζόντων που εντοπίζονται σεβάθη από 600 m έως 3.4 km. Συνολικά έως σήμερα έχουν ανορυχθεί 6,150γεωτρήσεις για την εκμετάλλευση του πεδίου.

Παραγωγικές γεωτρήσεις ανορυγμένες από νησί κοντά στην

ακτή

Αντλίες σε πάρκο του Long ς ρ gBeach

Page 10: ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝold-2017.metal.ntua.gr/uploads/2671/d10.pdf · Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος

Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος "Τεχνική Γεωλογία Ι"

Ακαδημαϊκό Έτος 2013-2014

Λουπασάκης Κωνσταντίνος, Επίκ. Καθηγητής ΕΜΠ 10

Εκδήλωση φαινομένων ΕΥ λόγω υπεράντλησηςστον Ελλαδικό Χώρο

Καλοχώρι, Δήμος Δέλτα, ΝομούΘεσσαλονίκης

Περαία, Δήμος Θερμαϊκού,Νομού Θεσσαλονίκης

Δυτικά τουΟρυχείου Αμυνταίου,Νομού Φλώρινας

Αποξηραμένη Λίμνη Ξυνιάδας,Νομού Φθιώτιδας

Νοτιοανατολική ζώνη τηςΛεκάνης Ανατολικής Θεσσαλίας

Περιοχή Μοσχάτου –Καλλιθέας, Αθήνα, Νομού Αττικής

Λεκάνη της Μεσσαράς, ΝομούΗρακλείου

Page 11: ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝold-2017.metal.ntua.gr/uploads/2671/d10.pdf · Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος

Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος "Τεχνική Γεωλογία Ι"

Ακαδημαϊκό Έτος 2013-2014

Λουπασάκης Κωνσταντίνος, Επίκ. Καθηγητής ΕΜΠ 11

Χαρακτηριστικά παραδείγματα από τον Ελλαδικό χώρο

Ευρύτερη Περιοχή Καλοχωρίου, Ν. ΘεσσαλονίκηςΟι εδαφικές υποχωρήσεις πρωτοεμφανίστηκαν στην περιοχή του Καλοχωρίου το1965.1965.Η κύρια αιτία πρόκλησης των υποχωρήσεων ήταν η υπεράντληση των υπό πίεσηυδροφόρων οριζόντων, η οποία διαχρονικά έφτασε έως και τα 40m, τόσο από τιςπολυάριθμες βιομηχανίες που εγκαταστάθηκαν στην περιοχή όσο και από τον τότεΟργανισμόΎδρευσης Θεσσαλονίκης.Η ταπείνωση της πιεζομετρικής επιφάνειας προκάλεσε την έντονη υποχώρηση τηςεπιφάνειας του εδάφους με αποτέλεσμα το 1969, κατά τη διάρκεια περιόδουπαρατεταμένων βροχοπτώσεων, η θάλασσα να φτάσει στα πρώτα σπίτια τουοικισμού προελαύνοντας για ένα χιλιόμετρο στην ενδοχώρα Έκτοτε έγινανοικισμού προελαύνοντας για ένα χιλιόμετρο στην ενδοχώρα. Έκτοτε έγινανπολυάριθμες προσπάθειες ανάκτησης των πλημυρισμένων εκτάσεων, με τηνκατασκευή αναχωμάτων κατά μήκος της ακτογραμμής. Το ανάχωμα στη μορφή καιθέση που βρίσκεται σήμερα κατασκευάστηκε το 1980 διαμορφώνοντας έναφαινομενικά ασφαλές περιβάλλον για την περεταίρω ανάπτυξη του οικισμού και τηςβιομηχανικής ζώνης.

19731945

Page 12: ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝold-2017.metal.ntua.gr/uploads/2671/d10.pdf · Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος

Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος "Τεχνική Γεωλογία Ι"

Ακαδημαϊκό Έτος 2013-2014

Λουπασάκης Κωνσταντίνος, Επίκ. Καθηγητής ΕΜΠ 12

Ο ρυθμός εκδήλωσης των υποχωρήσεων μετρήθηκε διαχρονικά απόδιάφορους ερευνητές. Ενδεικτικά αναφέρεται ότι σύμφωνα με τους Badelas etal. το 1996 ο ρυθμός εξέλιξης των παραμορφώσεων, για την περίοδο 7/1992έως 6/1995, κυμαίνονταν από -3 έως -13 cm year-1, ενώ σύμφωνα με τουςDoukas et al. (2004), για την περίοδο 1992–2002, από -2.8 έως -5cm year-1.Πέραν των γεωδαιτικών μετρήσεων οι αθροιστικές εδαφικές υποχωρήσειςΠέραν των γεωδαιτικών μετρήσεων οι αθροιστικές εδαφικές υποχωρήσειςδιακρίνονται με σαφήνεια στην περιοχή του αναχώματος όπου η ενδοχώραβρίσκεται υψομετρικά περίπου 4m κάτω από το επίπεδο της στάθμηςτης θάλασσας.Το χαρακτηριστικό των εδαφικών υποχωρήσεων στην ευρύτερη περιοχή του

Καλοχωρίου είναι η ομοιομορφία με την οποία εξελίσσονται λόγω του μεγάλουπάχους και της ομαλής στρωματογραφικής δομής των προσχώσεων. Τογεγονός αυτό έχει σαν αποτέλεσμα να μην καταγράφονται διαφορικέςυποχωρήσεις και ως εκ τούτου να μην εκδηλώνονται εδαφικέςχ ρή ς ς μη η φ ςδιαρρήξεις. Πέραν από την προφανή ταπείνωση της επιφάνειας του εδάφουςπου παρατηρείται στην περιοχή των αναχωμάτων, η εξέλιξη και η εξάπλωσητων εδαφικών υποχωρήσεων επιβεβαιώνεται και από τη σταδιακή ανάδυσητων σωλήνων στις βαθιές υδρογεωτρήσεις της περιοχής.

Page 13: ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝold-2017.metal.ntua.gr/uploads/2671/d10.pdf · Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος

Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος "Τεχνική Γεωλογία Ι"

Ακαδημαϊκό Έτος 2013-2014

Λουπασάκης Κωνσταντίνος, Επίκ. Καθηγητής ΕΜΠ 13

Περιοχή Περαίας, Ν. Θεσσαλονίκης

Στο Δήμο Θερμαϊκού και συγκεκριμένα εντός του οικιστικού συγκροτήματοςτης Άνω Περαίας, έχουν εκδηλωθεί πολυάριθμες εδαφικές διαρρήξεις πουεντάσσονται σε μια ζώνη γενικής διεύθυνσης Ανατολής-Δύσης.Τα φαινόμενα πρωτοεμφανίστηκαν τον Οκτώβριο του 2005. Παρά τη βραδείαφ μ ρ μφ η βρ 5 ρ η βρεξέλιξη και το μικρό άλμα των διαρρήξεων, το οποίο κυμαίνεται από λίγαχιλιοστά έως 5cm, οι ζημίες που καταγράφονται στις κατασκευές είναι ιδιαίτεραμεγάλες.Οι διαρρήξεις αποδίδονται στην εκδήλωση εδαφικών υποχωρήσεων λόγω τηςυπεράντλησης των υδροφόρων στη παράκτια ζώνης της Περαίας. Εκτός από τησυγκεκριμένη περιοχή υπερεκμετάλλευση των υδροφόρων καταγράφεται στοσύνολο της λεκάνης του Ανθεμούντα.Σ ά ό Ά Π ί έ δ έ β β ύΣτα στενά όρια της Άνω Περαίας, πέραν του διαπιστωμένου υποβιβασμού τηςπιεζομετρικής επιφάνειας, οι διαρρήξεις ταυτίζονται με την προβολή τεκτονικούρήγματος στην επιφάνεια του εδάφους. Η παρουσία του ρήγματος καιεπομένως η διαφοροποίηση του πάχους των Αλλουβιακών αποθέσεωνεκατέρωθεν αυτού, είναι υπαίτια για την εκδήλωση των διαφορικών εδαφικώνυποχωρήσεων που προκάλεσαν τις εδαφικές διαρρήξεις.

Page 14: ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝold-2017.metal.ntua.gr/uploads/2671/d10.pdf · Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος

Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος "Τεχνική Γεωλογία Ι"

Ακαδημαϊκό Έτος 2013-2014

Λουπασάκης Κωνσταντίνος, Επίκ. Καθηγητής ΕΜΠ 14

Ανατολικός Θεσσαλικός ΚάμποςΣτον Ανατολικό Θεσσαλικό κάμπο και κυρίως στο τμήμα του νότια της Λάρισας,κατά την περίοδο της ξηρασίας του 1990-93, εκδηλώθηκαν εδαφικές υποχωρήσειςλόγω της υπεράντλησης των υδροφόρων. Οι υποχωρήσεις έγιναν ορατές με τημορφή εδαφικών διαρρήξεων τόσο στα περιθώρια όσο και στο κέντρο τηςλ ά δ λ δή έ έ δ φ ί άλεκάνης, δηλαδή στις περιοχές έντονης διαφοροποίησης του πάχους τωνΑλλουβιακών αποθέσεων. Στις πληγείσες περιοχές περιλαμβάνονται τα χωριάΧάλκη, Γλαύκη, Μόδεστος, Σωτήριο, Μελιά, Μέλισσα, Κιλελέρ, Νίκη, Αχίλλειον,Καλαμάκι, Καστρί, Στεφανοβίκειο και Ριζόμυλος.Η επιβεβαιωμένη ενεργός τεκτονική και τα αλλεπάλληλα ισχυρά σεισμικάεπεισόδια που έπληξαν την περιοχή μεταξύ του 1930 και του 1980 προκάλεσανσύγχυση. Πολλοί γεωεπιστήμονες διατύπωσαν την άποψη ότι οι εδαφικέςδιαρρήξεις οφείλονταν αποκλειστικά σε τεκτονικά αίτια και στην προσπάθειάτους να ερμηνεύσουν το μεγάλο κατακόρυφο άλμα κατέληξαν στην ερμηνεία τηςτους να ερμηνεύσουν το μεγάλο κατακόρυφο άλμα κατέληξαν στην ερμηνεία τηςασεισμικής ολίσθησης των ρηγμάτων.Όμως και σύμφωνα με τα αποτελέσματα πρόσφατων ερευνών ο υποβιβασμόςτης πιεζομετρικής επιφάνειας που έφτασε μέχρι και τα 50m σε διάστημα 20ετών (1981–2001) είναι η κύρια αιτία εκδήλωσης των έντονων διαφορικώνπαραμορφώσεων.

Page 15: ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝold-2017.metal.ntua.gr/uploads/2671/d10.pdf · Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος

Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος "Τεχνική Γεωλογία Ι"

Ακαδημαϊκό Έτος 2013-2014

Λουπασάκης Κωνσταντίνος, Επίκ. Καθηγητής ΕΜΠ 15

Καλαμάκι Χάλκη

Νίκη Νίκη

Δυτικός Θεσσαλικός ΚάμποςΤα φαινόμενα αυτά άρχισαν να εμφανίζονται το 2001, πλήττοντας αρχικά τους οικισμούς τωνΦαρσάλων και του Σταυρού, στα ανατολικά της λεκάνης. Το 2009 οι εδαφικές διαρρήξειςέκαναν την εμφάνισή τους στον οικισμό του Αγίου Γεωργίου, που εντοπίζεται στην πεδινήέκταση μεταξύ των Φαρσάλων και του Σταυρού, ενώ το 2011 έπληξαν τα παρακείμενα χωριάΑνωχώρι και Κατοχώρι.Σ ύ ή Φ άλ έ βίβ ζ ί ά ίΣτην ευρύτερη περιοχή των Φαρσάλων η έντονη υποβίβαση της πιεζομετρίας άρχισε να γίνεταιαντιληπτή από τα μέσα της δεκαετίας το `90 μέσω της σταδιακής στράγγισης των πηγών τουΑπιδανού, που ανέβλυζαν εντός του οικιστικού συγκροτήματος. Η ύπαρξη, εντός τωνυπερκείμενων Αλλουβιακών αποθέσεων, σημαντικού πάχους μελανότεφρωναργιλικών στρώσεων με υψηλό δείκτη συμπιεστότητας σε συνδυασμό με τoνυποβιβασμό της πιεζομετρικής επιφάνειας για περισσότερο από 30m, μεταξύ του 1980και του 2010, αποτέλεσαν την κύρια αιτία εκδήλωσης των εδαφικών υποχωρήσεων.Με αντίστοιχο μηχανισμό γένεσης εκτιμάται ότι έχουν προκληθεί και οι πρώτες εδαφικέςδιαρρήξεις που εντοπίζονται στην περιοχή της Φαρκαδόνας στα Βόρεια του Δ. Θεσσαλικούκάμπου Οι συγκεκριμένες διαρρήξεις εντοπίζονται σε περιοχή όπου η πιεζομετρική επιφάνειακάμπου. Οι συγκεκριμένες διαρρήξεις εντοπίζονται σε περιοχή όπου η πιεζομετρική επιφάνειαδεν έχει υποστεί ιδιαίτερα μεγάλη υποβίβαση καθώς μεταξύ του 1975 και του 2010 έχεικαταγραφή ταπείνωση της τάξης των 10 με 15m. Ως εκ τούτου βρίσκονται υπόπαρακολούθηση προκειμένου να τεκμηριωθεί ο μηχανισμός γένεσής τους καθώς και ναεπιβεβαιωθεί η σχέση τους με φαινόμενα εδαφικών υποχωρήσεων.Στο Δυτικό Θεσσαλικό κάμπο τα φαινόμενα βρίσκονται στα πρώτα στάδια εξέλιξής τους καιείναι μια περιοχή στην οποία με τη λήψη άμεσων μέτρων μπορούν να ανασταλούν.

Page 16: ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝold-2017.metal.ntua.gr/uploads/2671/d10.pdf · Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος

Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος "Τεχνική Γεωλογία Ι"

Ακαδημαϊκό Έτος 2013-2014

Λουπασάκης Κωνσταντίνος, Επίκ. Καθηγητής ΕΜΠ 16

Φάρσαλα Σταυρός

ΣταυρόςΆγιος Γεώργιος

Περιοχή Δυτικά του Ορυχείου Αμυνταίου, Ν. ΦλώριναςΣτην περιοχή που εκτείνεται Δυτικά του Λιγνιτωρυχείου Αμυνταίου από το 2005,άρχισαν να καταγράφονται ταχέως εξελισσόμενες κατακόρυφες διαφορικέςπαραμορφώσεις, οι οποίες είχαν ως αποτέλεσμα την εκδήλωση εδαφικώνδιαρρήξεων. Οι παραμορφώσεις αυτές αρχικά έπληξαν τον οικισμό των Αναργύρων.Παρόμοια φαινόμενα σχεδόν ταυτόχρονα καταγράφηκαν στα Βαλτόνερα και τoΠαρόμοια φαινόμενα, σχεδόν ταυτόχρονα καταγράφηκαν στα Βαλτόνερα και τoΦανό.Οι εδαφικές υποχωρήσεις περιορίζονται εντός των ορίων του κώνου πτώσηςστάθμης που διαμορφώνεται στην περίμετρο του ορυχείου με ακτίνα έως περίπου4km. Ο κώνος πτώσης στάθμης προκαλείται από το σύνολο των εκροών από τονυδροφόρο ορίζοντα, οι οποίες είναι α) αυτές που λαμβάνουν χώρα λόγω τηςλειτουργίας των γεωτρήσεων προστασίας των πρανών του ορυχείου, β) αυτές πουλαμβάνουν χώρα μέσω της φυσικής στράγγισης των υδροφόρων στρωμάτων σταπρανή του ορυχείου και γ) οι εκροές που προκαλούνται από την άντληση υδάτων γιαπρανή του ορυχείου και γ) οι εκροές που προκαλούνται από την άντληση υδάτων γιατην κάλυψη των αρδευτικών αναγκών.Το άλμα των εδαφικών διαρρήξεων είναι ανάλογο με το μέγεθος της πτώσηςστάθμης. Σε θέσεις κοντά στο ορυχείο, όπου η πτώση στάθμης είναι της τάξης των40-50m παρατηρούνται άλματα που φτάνουν έως και το 1m ενώ σε απόστασηπερίπου 3Km από το ορυχείο, η πτώση στάθμης μηδενίζεται και οι διαρρήξειςσταδιακά σβήνουν.

Page 17: ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝold-2017.metal.ntua.gr/uploads/2671/d10.pdf · Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος

Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος "Τεχνική Γεωλογία Ι"

Ακαδημαϊκό Έτος 2013-2014

Λουπασάκης Κωνσταντίνος, Επίκ. Καθηγητής ΕΜΠ 17

Βαλτόνερα

Ανάργυροι

Page 18: ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝold-2017.metal.ntua.gr/uploads/2671/d10.pdf · Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος

Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος "Τεχνική Γεωλογία Ι"

Ακαδημαϊκό Έτος 2013-2014

Λουπασάκης Κωνσταντίνος, Επίκ. Καθηγητής ΕΜΠ 18

Παράκτια Ζώνη Ν. Φαλήρου – Μοσχάτου – Καλλιθέας, Ν. Αττικής

Στην παράκτια ζώνη των Δήμων Ν. Φαλήρου, Μοσχάτου και Καλλιθέας, από τα μέσα τηςδεκαετίας του 1960 έχουν καταγραφεί σημαντικές εδαφικές υποχωρήσεις. Η περιοχή με τιςέντονες κατακόρυφες μετακινήσεις εντοπίζεται μεταξύ των εκβολών του Κηφισού και τουΙλισού Δηλαδή σε μία περιοχή που δομείται από χαλαρές αλλουβιακές αποθέσεις των ποταμώνΙλισού. Δηλαδή σε μία περιοχή που δομείται από χαλαρές αλλουβιακές αποθέσεις των ποταμών.Σύμφωνα με μετρήσεις μεταβολής των απόλυτων υψομέτρων παλαιών υψομετρικών αφετηριών,που πραγματοποιήθηκαν μέχρι και το 1989, οι εδαφικές υποχωρήσεις έφτασαν κατά τόπους έωςκαι τα 118mm. Από το 1989 έως και το 2008 οι εδαφικές υποχωρήσεις συνεχίστηκαν,παρουσιάζοντας όμως έντονες διαφοροποιήσεις στη χρονική κατανομή τους. Στο συνολικόχρονικό διάστημα 1989 – 2008 ανιχνεύονται σημαντικές καθιζήσεις η τιμή των οποίων φθάνει τα41mm.Τα φαινόμενα αυτά είχαν από αρχής συνδεθεί με τον υποβιβασμό της πιεζομετρικής επιφάνειαςτων υπόγειων υδροφόρων. Οι αγροτικές αλλά και βιομηχανικές δραστηριότητες που λάμβανανχώρα στη συγκεκριμένη περιοχή θεωρήθηκε ότι προκαλούσαν την υπερεκμετάλλευση τωνχώρα στη συγκεκριμένη περιοχή θεωρήθηκε ότι προκαλούσαν την υπερεκμετάλλευση τωνυδροφόρων και κατά συνέπεια την ενεργοποίηση των φαινομένων. Η εντατικοποίηση τωνεδαφικών υποχωρήσεων που παρατηρήθηκε μετά το 2001, δηλαδή μετά την έναρξη των έργωνπλήρους εγκιβωτισμού της κοίτης του Κηφισού, ενισχύει την αρχική διαπίστωση. Όπωςεκτιμάται, η πλήρης διακοπή της τροφοδοσίας των υπόγειων υδροφόρων από τον Κηφισό, σεσυνδυασμό με τις όποιες αντλήσεις λαμβάνουν χώρα εντός των ορίων της πληγείσας περιοχής(π.χ. για την αποστράγγιση και προστασία υπόγειων κατασκευών), επέτρεψε τον εκ νέουυποβιβασμό της πιεζομετρικής επιφάνειας και την επαναδραστηριοποίηση του φαινομένου τωνεδαφικών υποχωρήσεων.

∆ορυφορική εικόνα (Google Earth∆ορυφορική εικόνα (Google Earthmapping service) στην οποία

παρουσιάζονται οι καμπύλες ίσης εδαφικής υποχώρησης, σε cm,

μεταξύ των εκβολών του Κηφισού και του Ιλισού για το χρονικό

διάστημα 1989 - 2008 σύμφωνα με τους Γεωργόπουλος &

Τελειώνη, 1999.

Page 19: ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝold-2017.metal.ntua.gr/uploads/2671/d10.pdf · Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος

Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος "Τεχνική Γεωλογία Ι"

Ακαδημαϊκό Έτος 2013-2014

Λουπασάκης Κωνσταντίνος, Επίκ. Καθηγητής ΕΜΠ 19

Εδαφικές υποχωρήσεις φ ς χ ρή ςεξαιτίας της οξείδωσης οργανικών εδαφών

Εκδηλώνεται όταν οργανικά εδάφη (πλούσια σε οργανικόάνθρακα) αποστραγγίζονται Η οξυγόνωση των εδαφών

Μηχανισμός εκδήλωσης ΕΥ λόγω της οξείδωσης οργανικών εδαφών

άνθρακα) αποστραγγίζονται. Η οξυγόνωση των εδαφώνεπιτρέπει την μικροβιακή αποσύνθεση των οργανικών, ταοποία μετατρέπονται σε αέριο διοξείδιο του άνθρακα καινερό.Άλλοι μηχανισμοί που είναι δυνατόν να ενεργοποιηθούνμετά την αποστράγγιση προκαλώντας υποχωρήσεις με τηναποστράγγιση των εδαφών είναι:αποστράγγιση των εδαφών είναι:η ξήρανση και η συρρίκνωσή τους,η διάβρωσή τους από το νερό και τον αέρα, καθώς καιη καύση τους επί σκοπό ή από ατύχημα.

Page 20: ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝold-2017.metal.ntua.gr/uploads/2671/d10.pdf · Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος

Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος "Τεχνική Γεωλογία Ι"

Ακαδημαϊκό Έτος 2013-2014

Λουπασάκης Κωνσταντίνος, Επίκ. Καθηγητής ΕΜΠ 20

Διεθνή παραδείγματα Η Ολλανδία

Οι βάλτοι στα δυτικά της Ολλανδίας άρχισαν ανΟι βάλτοι στα δυτικά της Ολλανδίας άρχισαν αναποξεραίνονται για γεωργική εκμετάλλευση μεταξύ του9ου και του 14ου αιώνα.Μέχρι τον 16ο αιώνα οι εδαφικές υποχωρήσειςκατέστησαν απαραίτητη την εγκατάσταση τωνανεμόμυλων για την αποστράγγιση των περιοχών.Οι ρυθμοί των υποχωρήσεων έχουν αυξηθεί τον 20οαιώνα λόγω της τεχνολογικής βελτίωσης των τεχνικώναποστράγγισης.

Page 21: ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝold-2017.metal.ntua.gr/uploads/2671/d10.pdf · Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος

Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος "Τεχνική Γεωλογία Ι"

Ακαδημαϊκό Έτος 2013-2014

Λουπασάκης Κωνσταντίνος, Επίκ. Καθηγητής ΕΜΠ 21

Page 22: ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝold-2017.metal.ntua.gr/uploads/2671/d10.pdf · Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος

Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος "Τεχνική Γεωλογία Ι"

Ακαδημαϊκό Έτος 2013-2014

Λουπασάκης Κωνσταντίνος, Επίκ. Καθηγητής ΕΜΠ 22

Το δέλτα των ποταμών Sacramento-San Joaquin, California

Εσωτερικό δέλτα στο οποίοεντοπίζονται πολλά νησιά μεεντοπίζονται πολλά νησιά μεεύφορες καλλιεργήσιμες εκτάσεις.Το οργανικά εδάφη των νησιών

προστατεύονται από αναχώματακαι αποστραγγίζονται για νακαταστούν καλλιεργήσιμα.Τα φαινόμενα των εδαφικών

υποχωρήσεων οδηγούν στηδ ή φήσταδιακή καταστροφή τους.

Sacramento-San Joaquin River Delta.kmz

Page 23: ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝold-2017.metal.ntua.gr/uploads/2671/d10.pdf · Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος

Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος "Τεχνική Γεωλογία Ι"

Ακαδημαϊκό Έτος 2013-2014

Λουπασάκης Κωνσταντίνος, Επίκ. Καθηγητής ΕΜΠ 23

Εδαφικές υποχωρήσεις από κατάρρευση διαβρωσιγενών

κοιλοτήτων

Μηχανισμός εκδήλωσης ΕΥ λόγω κατάρρευσης διαβρωσιγενών κοιλοτήτωνΣτις διαβρωσιγενείς κοιλότητες, κυρίως σε εβαποριτικούς και

δευτερευόντως ανθρακικούς σχηματισμούς, λόγω της διαρκούςδιεύρυνσής τους χάνεται η δυνατότητα αυτοϋποστήριξηςδιεύρυνσής τους χάνεται η δυνατότητα αυτοϋποστήριξης.Επιπλέον , η αύξηση των γεωστατικών φορτίσεων μπορεί να

επιταχύνει την κατάρρευσή τους. Αύξηση των γεωστατικών φορτίωνμπορεί να προκληθεί:

• Από την υποβίβαση της στάθμης των υπόγειων υδροφόρων(αύξηση των ενεργών τάσεων)

• Από την επιβολή εξωτερικών φορτίσεων (προσθήκη πάσηςη β ή ξ ρ φ ρ ( ρ ή η ηςφύσεως κατασκευών)

Στον μηχανισμό εκδήλωσης των καταρρεύσεων μπορεί νασυμβάλουν καθοριστικά οι τεκτονικές επιφάνειες (ρήγματα,ασυνέχειες) που είναι δυνατόν να ορίζουν τη γεωμετρία της μάζαςπου κατακρημνίζεται.

Page 24: ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝold-2017.metal.ntua.gr/uploads/2671/d10.pdf · Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος

Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος "Τεχνική Γεωλογία Ι"

Ακαδημαϊκό Έτος 2013-2014

Λουπασάκης Κωνσταντίνος, Επίκ. Καθηγητής ΕΜΠ 24

Διεθνή παραδείγματα Καταβόθρες στη πόλη Guatemala, κεντρική

Αμερική

Η πόλη είναι θεμελιωμένη σε ηφαιστειακή τέφρα καιη μ μ η ηφ ή φρχαλαρά πυροκλαστικά υλικά.Τα έγκοιλα διαμορφώνονται από τις διαρροές του δικτύουαποχέτευσης αλλά και από την κατείσδυση τωνκατακλυσμιαίων τροπικών καταιγίδων.Η καταβόθρα του 2010 είχε διάμετρο 20 m και βάθος30 m. Προκάλεσε το θάνατο 15 πολιτών και κατάπιε μια30 m. Προκάλεσε το θάνατο 15 πολιτών και κατάπιε μιατριώροφη κατασκευή.Η καταβόθρα του 2007 είχε βάθος 100m και προκάλεσε τοθάνατο 5 πολιτών.

2010

2007

Page 25: ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝold-2017.metal.ntua.gr/uploads/2671/d10.pdf · Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος

Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος "Τεχνική Γεωλογία Ι"

Ακαδημαϊκό Έτος 2013-2014

Λουπασάκης Κωνσταντίνος, Επίκ. Καθηγητής ΕΜΠ 25

Winter Park sinkhole, Florida Η Winter Park sinkhole σχηματίστηκε τον Μάιο του 1981. Πρόκειται γιακατάρρευση καρστικοποιημένου ασβεστόλιθου καλυμμένου από αργιλικά ιζήματα.Η διάμετρος της καταβόθρας είναι περίπου 100m και προκάλεσε υλικές ζημιέςμεγαλύτερες από 2 εκατμ. δολάρια. Για την αποκατάστασή της μετατράπηκε σελίμνη. Στην ευρύτερη περιοχή αναφέρθηκαν 300 αντίστοιχα περιστατικά το 1981.μ η η ρ ρη ρ χή φ ρ η 3 χ ρ 9

Θεματικοί Χάρτες

(Florida, ΗΠΑ)

Page 26: ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝold-2017.metal.ntua.gr/uploads/2671/d10.pdf · Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος

Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος "Τεχνική Γεωλογία Ι"

Ακαδημαϊκό Έτος 2013-2014

Λουπασάκης Κωνσταντίνος, Επίκ. Καθηγητής ΕΜΠ 26

Χαρακτηριστικά παραδείγματα από τον Ελλαδικό χώρο

Λίμνη ΒουλιαγμένηςΚαρστικό έγκοιλο του οποίου ηοροφή κατέρρευσε πιθανόταταοροφή κατέρρευσε πιθανόταταεξαιτίας σεισμικής φόρτισης. Οιτεκτονικές επιφάνειες (ρήγματα)έπαιξαν καθοριστικό ρόλο στηδιαμόρφωση του σχήματός του.Διαστάσεις 150Χ250 m.

Αποκατάσταση – πρόληψη καταστροφής

Page 27: ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝold-2017.metal.ntua.gr/uploads/2671/d10.pdf · Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος

Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος "Τεχνική Γεωλογία Ι"

Ακαδημαϊκό Έτος 2013-2014

Λουπασάκης Κωνσταντίνος, Επίκ. Καθηγητής ΕΜΠ 27

Εδαφικές υποχωρήσειςΕδαφικές υποχωρήσεις εξαιτίας της κατάρρευσης ανθρωπογενών κοιλοτήτων

Page 28: ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝold-2017.metal.ntua.gr/uploads/2671/d10.pdf · Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος

Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος "Τεχνική Γεωλογία Ι"

Ακαδημαϊκό Έτος 2013-2014

Λουπασάκης Κωνσταντίνος, Επίκ. Καθηγητής ΕΜΠ 28

Μηχανισμός εκδήλωσης ΕΥ λόγω κατάρρευσης ανθρωπογενών κοιλοτήτωνΜετανάστευση στην επιφάνεια των κενών που προκαλούνταιη η φ ραπό τις καταρρεύσεις υπόγειων ανθρωπογενών κοιλοτήτων(π.χ. στοές, θάλαμοι μεταλλείων, θύλακες υδρογονανθράκωνκ.α.).Οι κοιλότητες μπορεί να είναι:Παλαιές ανυποστήρικτες υπόγειες εκμεταλλεύσεις.Παλαιές υπόγειες εκμεταλλεύσεις στις οποίες αστοχούν ταΠαλαιές υπόγειες εκμεταλλεύσεις στις οποίες αστοχούν τα

μέτρα υποστήριξης.Σύγχρονες εκμεταλλεύσεις που διανοίγονται με τεχνικές που

επιτρέπουν την κατάρρευσή τους.

Μέθοδοι υπόγειας εκμετάλλευσηςΜέθοδοι με φυσική υποστήριξηΘάλαμοι και στύλοιΔιαδοχικοί όροφοι Εκμετάλλευση με

κενά μέτωπαΒαθμίδεςΟπισθοχωρούμενοι κατακόρυφοι κρατήρες

Μέθοδοι με τεχνητή υποστήριξηΞύλινων πρισματικών πλαισίωνΓομούμενων μετώπων

κενά μέτωπα

Εκμετάλλευση με λιθογόμωση

Συμπτυσσόμενων μετώπωνΜέθοδοι χωρίς υποστήριξηΚατακρήμνισης πατωμάτωνΚατακρήμνισης διαδοχικών ορόφωνΕυθύγραμμων επιμηκών μετώπων

γ μ η

Εκμετάλλευση με κατακρήμνιση

Page 29: ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝold-2017.metal.ntua.gr/uploads/2671/d10.pdf · Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος

Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος "Τεχνική Γεωλογία Ι"

Ακαδημαϊκό Έτος 2013-2014

Λουπασάκης Κωνσταντίνος, Επίκ. Καθηγητής ΕΜΠ 29

Μέθοδος Θάλαμοι –στύλοιΣτύλοι ανεξόφλητου μεταλλεύματος

συγκρατούν το άνοιγμα. Αν το υλικό των στύλων διαβρωθεί ή εξορυχτεί ληστρικά

υπάρχει κίνδυνος καταρρεύσεων.

Μέθοδος συμπτυσσόμενων μετώπωνΤο εξορυγμένο μετάλλευμα υποστηρίζει το άνοιγμα έως την απομάκρυνσή του.

Αν το παραμένον άνοιγμα δεν λιθογομωθεί μετά την εξάντληση τουλιθογομωθεί μετά την εξάντληση τουμεταλλεύματος υπάρχει κίνδυνος

καταρρεύσεων.

Μέθοδος κατακρήμνισης πατωμάτων

Η σταδιακή κατακρήμνιση των ορόφων συσσωρεύει το μετάλλευμα στο επίπεδο

φόρτωσης. Άμεσος κίνδυνος κατάρρευσης της οροφής καικατάρρευσης της οροφής και

εκδήλωσης εδαφικών υποχωρήσεων.

Μέθοδος Ευθύγραμμων επιμηκών μετώπων

Προσβολή μετώπων μεγάλου μήκους ρ β ή μ μ γ μή ςκαι μικρού ύψους. Ασπίδα προστατεύει τη μηχανή εξόρυξης ενώ το εξοφλημένο

τμήμα αφήνεται να καταρρεύσει. Άμεσος κίνδυνος κατάρρευσης της οροφής και εκδήλωσης εδαφικών

υποχωρήσεων.

Page 30: ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝold-2017.metal.ntua.gr/uploads/2671/d10.pdf · Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος

Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος "Τεχνική Γεωλογία Ι"

Ακαδημαϊκό Έτος 2013-2014

Λουπασάκης Κωνσταντίνος, Επίκ. Καθηγητής ΕΜΠ 30

Γόμωση - ΛιθογόμωσηΩς γόμωση ορίζεται η μόνιμη πλήρωση του κενού που προκύπτει

μετά την εξόφληση του μεταλλεύματος για την αποτροπήκαταρρεύσεων. Η πλήρωση πραγματοποιείται με την απόθεσηάχρηστων υλικών (π.χ. τέφρα, αδρανή, λάσπες μεταλλευτικήςάχρηστων υλικών (π.χ. τέφρα, αδρανή, λάσπες μεταλλευτικήςβιομηχανίας). Όταν τα υλικά της γόμωσης είναι άγονα και στείρα υλικάαπό το περιβάλλον της εξόρυξης χαρακτηρίζεται ως λιθογόμωση.Πρόκειται για διαδικασία που αυξάνει κατά πολύ το κόστος της

εκμετάλλευσης με αποτέλεσμα να εφαρμόζεται σε περιπτώσειςπλούσιων μεταλλευμάτων ή και σε περιπτώσεις όπου δεν επιτρέπεται ηεκδήλωση εδαφικών υποχωρήσεων.Κατηγορίες γόμωσης:• Ξηρή γόμωση: απόθεση στείρων υλικών ή τέφρας• Υγρή γόμωση: τσιμεντοπολφός με στείρα υλικά, διαμέτρου <15cm. Ηπροσθήκη τσιμεντοπολφού αυξάνει την αντοχή του υλικούπλήρωσης.

Εγκάρσια τομή – γεωμετρία κατάρρευσης

Το πλάτος της έκτασης στην επιφάνειαπου επηρεάζεται από την κατάρρευση είναιπου επηρεάζεται από την κατάρρευση είναιμεγαλύτερο από το πλάτος της υπόγειαςεκσκαφής.Η γωνία επίδρασης που σχηματίζεται

μεταξύ της κατακόρυφης από το όριο τηςυπόγειας εκσκαφής (A-B) και της ευθείαςπου συνδέει το όριο της υπόγειαςεκσκαφής και το όριο της εδαφικήςυποχώρησης (A-C) δεν υπερβαίνει τις 45°.Η μέγιστη δυνατή εδαφική υποχώρησηΗ μέγιστη δυνατή εδαφική υποχώρηση

(S) σπάνια υπερβαίνει το 65% του ύψουςτης υπόγειας εκσκαφής πουκατακρημνίζεται (H). Γενικά, όσοαυξάνεται το πάχος των υπερκειμένων (D)τόσο μειώνεται η μέγιστη δυνατή εδαφικήυποχώρηση (S) (Tandanand and Powell,1982).

Page 31: ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝold-2017.metal.ntua.gr/uploads/2671/d10.pdf · Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος

Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος "Τεχνική Γεωλογία Ι"

Ακαδημαϊκό Έτος 2013-2014

Λουπασάκης Κωνσταντίνος, Επίκ. Καθηγητής ΕΜΠ 31

Διεθνή παραδείγματα Υποχωρήσεις από κατάρρευση αλατωρυχείων στη πόλη Northwich στο Cheshire ΒΔ ΑγγλίαΗ ή ή ή ό ϊ ή ί δΗ περιοχή ήταν γνωστή από τη ρωμαϊκή περίοδο για τακοιτάσματα ορυκτού άλατος.Το 1670 επαναδραστηριοποιήθηκε εξορυκτική βιομηχανίαστην περιοχή.Η μείωση της τιμής του αλατιού στο τέλος του 18ου αιώνακατέστησε ασύμφορη την εξόρυξη του αλατιού.Για τη λήψη του αλατιού οι στοές πλευρίζονταν με νερό καιτο αλάτι συγκεντρώνονταν από την αντλούμενη άλμη.Η διαδικασία αυτή κατέστρεψε τις στοές οδηγώντας στηνεκδήλωση εδαφικών υποχωρήσεων το 1880.

Page 32: ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝold-2017.metal.ntua.gr/uploads/2671/d10.pdf · Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος

Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος "Τεχνική Γεωλογία Ι"

Ακαδημαϊκό Έτος 2013-2014

Λουπασάκης Κωνσταντίνος, Επίκ. Καθηγητής ΕΜΠ 32

Καταβόθρα του Bayou Corneστο Texas

Η καταβόθρα του Bayou Corne προκλήθηκε απόβ ρ y ρ ή ητην κατάρρευση του εγκοίλου που είχεδιαμορφωθεί εντός δόμου άλατος κατά τηνεξόρυξή του από την Texas Brine Co. Το έγκοιλοείχε διαμορφωθεί καθώς για την εξόρυξη τουάλατος διοχετεύονταν νερό εντός του δόμου καιαντλούταν άλμη.Η καταβόθρα ανακαλύφθηκε τον Αύγουστο του2012 και οδήγησε στην εκκένωση 350 κατοικιών.Έχει βάθος το ελάχιστο 230m και τον Μάιο του2013 κάλυπτε έκταση 50.000 m2 ενώ τον Αύγουστοτου 2013 είχε φτάσει τα 85.000 m2 .

Page 33: ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝold-2017.metal.ntua.gr/uploads/2671/d10.pdf · Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος

Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος "Τεχνική Γεωλογία Ι"

Ακαδημαϊκό Έτος 2013-2014

Λουπασάκης Κωνσταντίνος, Επίκ. Καθηγητής ΕΜΠ 33

Κατάρρευση ανθρακωρυχείου στην περιοχή του Sheridan, Wyoming

Οι εδαφικές υποχωρήσειςπαρατηρούνται πάνω από τιςστοές του εγκαταλελημένουστοές του εγκαταλελημένουορυχείου, που λειτούργησε μεταξύ1904 και 1921, και εντοπίζεται 10έως 15 km βόρεια του Sheridan.Το πάχος των υπερκειμένωνεκτιμάται ότι είναι 10 έως 15 m. Ηαστοχία των υποστυλωμάτων απόλιγνίτη εντός των στοών οδήγησελιγνίτη εντός των στοών οδήγησεστην εκδήλωση του φαινομένου.Οι καταπτώσεις εμφανίζονταισυνδεδεμένες με αυλάκια. Σεορισμένες καταβόθρες ο πυθμέναςείναι σφραγισμένος καισυγκεντρώνει νερό.

Page 34: ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝold-2017.metal.ntua.gr/uploads/2671/d10.pdf · Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος

Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος "Τεχνική Γεωλογία Ι"

Ακαδημαϊκό Έτος 2013-2014

Λουπασάκης Κωνσταντίνος, Επίκ. Καθηγητής ΕΜΠ 34

Ιστορικά στοιχεία (πηγή: ``Χρονικό του Κάρβουνου`` του Νίκου Θεοδοσίου)

Σ Ν β ί ώ ίδ ί Λ ί

Χαρακτηριστικά παραδείγματα από τον Ελλαδικό χώρο

Τα λιγνιτωρυχεία της περιοχής Ανθούπολης - Περιστερίου

Στις 5 Νοεμβρίου 1933 ανακοινώνεται η ίδρυση της εταιρίας «ΛιγνιτωρυχείαΑττικής Α.Ε.», με σκοπό την εκμετάλλευση των κοιτασμάτων κάρβουνουστην περιοχή. Οι εξορύξεις άρχισαν δύο χρόνια μετά. Απασχολούνται 350-450εργάτες που εργάζονται σε βάθος 80 και 100 μέτρων. Εξάγουν 100-150 τόνουςλιγνίτη την ημέρα.Την περίοδο της Κατοχής 1941-44 το λιγνιτωρυχείο πέρασε σε ιταλικά χέρια.

Το απασχολούμενο προσωπικό ανεβαίνει στους 700 και αντίστοιχα ηπαραγωγή στους 200 με 250 τόνους την ημέραπαραγωγή στους 200 με 250 τόνους την ημέρα.Λίγο πριν την αποχώρηση των κατακτητών, τον Αύγουστο του 1944,

Έλληνες αγοράζουν το ορυχείο από τους Ιταλούς. Έτσι η επιχείρησηεμφανίζεται ως ελληνική κι όχι ως ‘‘εχθρική περιουσία’‘. Tο λιγνιτωρυχείουπολειτουργεί για μικρό διάστημα. Απασχολούνται 60 με 140 εργάτες κι ηπαραγωγή είναι πολύ μικρή.

Το Δεκέμβρη 1945, το Υπουργείο Εθνικής Οικονομίας αναλαμβάνει τοίδιο την εκμετάλλευση του λιγνιτωρυχείου.Το 1951 γίνεται δημοπράτηση και η επιχείρηση των λιγνιτωρυχείωνμισθώνεται. Στο λιγνιτωρυχείο απασχολούνται 200 τώρα εργάτες καιεξάγονται 25-30.000 τόνοι το χρόνο.Το 1952 η επιχείρηση ανοίγει νέο φρέαρ σε απόσταση μόλις 20-30μέτρων από τα σπίτια της περιοχής της Ανθούποληςμέτρων από τα σπίτια της περιοχής της Ανθούπολης.Από το Σεπτέμβριο του 1953 σπίτια στην Ανθούπολη αρχίζουν ναπαρουσιάζουν ρωγμές εξ αιτίας της διάνοιξης νέων στοών σε πολύ μικρόβάθος.Στις 30 Οκτωβρίου καταρρέει η στοά Νο 5 με αποτέλεσμα έναν νεκρόκαι τρείς τραυματίες. Η επιχείρηση των λιγνιτωρυχείων συνεχίζειανενόχλητη τις εργασίες διάνοιξης νέων στοών κάτω από την οικιστικήπεριοχή της Ανθούποληςπεριοχή της Ανθούπολης .Στις 21 Νοεμβρίου 1955 εκδηλώνεται η πρώτη μαζική αντίδραση τωνκατοίκων της Ανθούπολης με μια μεγάλη διαδήλωση που διαλύεται απότη χωροφυλακή. Αιτία αυτής της κινητοποίησης ήταν η εμφάνισηγεωτρύπανων της εταιρίας Πρεζάνη στο κέντρο της πλατείας τηςΑνθούπολης προκειμένου να ανοίξει νέα πρόσβαση στις στοές πουσυνεχίζουν να εξαπλώνονται.

Page 35: ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝold-2017.metal.ntua.gr/uploads/2671/d10.pdf · Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος

Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος "Τεχνική Γεωλογία Ι"

Ακαδημαϊκό Έτος 2013-2014

Λουπασάκης Κωνσταντίνος, Επίκ. Καθηγητής ΕΜΠ 35

Μήνα με το μήνα η κατάσταση χειροτερεύει. Τέσσερα σπίτια υφίστανταικαθίζηση κι οι ένοικοί τους αναγκάζονται να μένουν στην ύπαιθρο. Πολλάάλλα σπίτια σε ολόκληρα οικοδομικά τετράγωνα παρουσιάζουν ρωγμές καιαπειλούνται με κατάρρευση. Οι στοές ανοίγονται σε βάθος μόλις 15 ακόμηκαι 12 μέτρων αντί των 50 τουλάχιστον, που ορίζουν οι κανονισμοί, για να

ά ί δ ίμην υπάρχει κίνδυνος για τα σπίτια.Στις 14 Μαΐου 1956 δυο ακόμα σπίτια υφίστανται καθίζηση. Οι κάτοικοι τηςΑνθούπολης αρχίζουν να συγκεντρώνονται σε μικρές ομάδες. Στις 10 τοβράδυ οι καμπάνες της Αγίας Μαρίνας χτυπούν και καλούν τον κόσμο σεγενική κινητοποίηση. Συγκεντρώνονται περίπου 5 χιλιάδες.Οι αγανακτισμένοι κάτοικοι της Ανθούπολης κατευθύνονται στιςεγκαταστάσεις των λιγνιτωρυχείων όπου βρίσκεται ο πύργος με τουςανελκυστήρες Με πανιά ποτισμένα με πετρέλαιο πυρπολούν τις ξύλινεςανελκυστήρες. Με πανιά ποτισμένα με πετρέλαιο πυρπολούν τις ξύλινεςεγκαταστάσεις ενώ ανατινάζουν με δυναμίτη τα τσιμεντένια χτίσματα.Το λιγνιτωρυχείο δεν ξαναλειτούργησε!!

Page 36: ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝold-2017.metal.ntua.gr/uploads/2671/d10.pdf · Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος

Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος "Τεχνική Γεωλογία Ι"

Ακαδημαϊκό Έτος 2013-2014

Λουπασάκης Κωνσταντίνος, Επίκ. Καθηγητής ΕΜΠ 36

Γεωλογική δομή της περιοχής

Η περιοχή αποτελεί τμήμα της νεογενούς λεκάνης Περιστερίου – Καλογρέζας. Οισχηματισμοί του υποβάθρου στην ευρύτερη περιοχή είναι τα Μεσοζωικής ηλικίαςπετρώματα του Αιγάλεω (Αθηναϊκοί σχιστόλιθοι και ασβεστόλιθοι τηςΠελαγονικής). Τα πετρώματα αυτά καλύπτονται από νεογενή ιζήματα καιγ ής ρ μ γ ή ζήμτεταρτογενείς αποθέσεις.Στα νεογενή ιζήματα φιλοξενούνται στρώματα του λιγνίτη, που δεν αποτελούνενιαία στιβάδα, αλλά επάλληλα στρώματα ποικίλου πάχους, που παρεμβάλλονταιμέσα στις τεφρές μάργες.

Η τεκτονική αυτή έχει επηρεάσει τα νεογενή ιζήματα, που παρουσιάζονταιδιερρηγμένα με σχετικά πυκνό δίκτυο διακλάσεων (ΒΑ–ΝΔ και ΒΔ–ΝΑ),περιπλέκοντας τις στρωματογραφικές συνθήκες της λιγνιτοφόρου Αθηναϊκήςλεκάνης.

Η λιγνιτοφορία που υπέστη εκμετάλλευση περιορίστηκε σε βάθη μεταξύ 30 (?) και100 m και γίνονταν σε τρία τουλάχιστον επίπεδα.

Οι υπόγειες εκμεταλλεύσεις δεν είναι καταγεγραμμένες, ενώ η λιθογόμωση πουέγινε στην περιοχή περιλαμβάνει κατά βάση το χώρο της κύριας εξορυκτικήςδραστηριότητας.

Page 37: ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝold-2017.metal.ntua.gr/uploads/2671/d10.pdf · Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος

Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος "Τεχνική Γεωλογία Ι"

Ακαδημαϊκό Έτος 2013-2014

Λουπασάκης Κωνσταντίνος, Επίκ. Καθηγητής ΕΜΠ 37

Τεχνικογεωλογικόςχάρτης Ανθούπολης.

1. Επιχωματώσεις, 2.Αλλουβιακές αποθέσεις, 3. Ρυπιδιακές αποθέσεις, 4.Νεογενή ιζήματα, 5.Αθηναϊκοί σχιστόλιθοι με ανθρακικά σώματαανθρακικά σώματα,

6.Ασβεστόλιθοι Αιγάλεω.

73ΤΕΧΝΙΚΗ ΓΕΩΛΟΓΙΑ Ι

Page 38: ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝold-2017.metal.ntua.gr/uploads/2671/d10.pdf · Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος

Σημειώσεις Διαλέξεων μαθήματος "Τεχνική Γεωλογία Ι"

Ακαδημαϊκό Έτος 2013-2014

Λουπασάκης Κωνσταντίνος, Επίκ. Καθηγητής ΕΜΠ 38

Στην περιοχή καταγράφονταιαστοχίες σε κατασκευές, που είτεέχουν εκδηλωθεί κατά το παρελθόν,είτε εκδηλώνονται ακόμη και σήμερα,σαν αποτέλεσμα των εδαφικώνυποχωρήσεων από την κατάρρευσητων υπόγειων εκμεταλλεύσεων σεδιαφορετικούς χρόνους.

Βιβλιογραφία Κούκης Γ., Σαμπατακάκης Ν., (2007) Γεωλογία Τεχνικών Έργων, Εκδ.Παπασωτηρίου, σελ.575.ηρΡόζος Δ., (2007) Τεχνική Γεωλογία Ι, Διδακτικές σημειώσεις ΕΜΠ, Αθήνα.Ρόζος Δ., (2013) Διαφάνειες παρουσιάσεων του μαθήματος ΤεχνικήΓεωλογία Ι, ΕΜΠ, Αθήνα.Tandanand S., Powell R. L., (1982) Assessment of Subsidence Datafrom the Northern Appalachian Basin for Subsidence Prediction: U.S. Bureau of Mines Report of Investigations 8630. (Illustration by RayStrawser))