Προσδιορισμός της Επιφανείας Ολισθήσεως Κατολισθήσεως με την

βοήθεια του Επιπέδου Ντιλατομέτρου του Silvano Marchetti

Determination of Sliding Surface of a Laridslide with Marchetti Flat Dilatometer

ΔΙΔΑΣΚΑΛΟΥ, ΓΡ. Πολιτικός Μηχανικός, MSc /DIC

ΠΕΡΙΛΗΨΗ : Στην εργασία αυτή παρουσιάζεται η θετική συμβολή του Επιπέδου Ντιλατομέτρου Marchetti στον προσδιορισμό της επιφανείας ολισθήσεως, κατολισθήσεως. Κατ' αυτήν, στο έδαφος, εισχωρεί λεπίδα, στο πλευρό της οποίας, υπάρχει εύκαμmη κυκλική μεμβράνη , η οποία διογκώνεται εκτελώντας δοκιμαστική φόρτιση εδάφους ελεγχόμενης παραμόρφωσης κάθε 20 cm βάθος. Οι θέσεις όπου ο δείκτης υπερστερεοποιήσεως λαμβάνει τιμή ι<.ι "' 2, ορίζουν το επίπεδο

ολισθήσεως της κατολισθήσεως.

ABSTRACT : This paρer presents the positiνe contribution of Marchetti Flat Dilatometer to the determination of the sliding surface in a landslide', in North East Greece. According to this method a blade is pushed into the soil, haνing a thin expandable circular steel membrane mounted on one face. The blade is connected by an electro pneumatic tube and its expansion imposes a displacement controlled test, eνery 20 cm depth. The depth where the horizontal stress index ι<.ι

be comes two indicates the sliding surface.

1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Στην Ε.Ο. Νο. 51, στην θέση Κανόνι, κοντά στο Σουφλί του Ν . Έβρου, στο τέλος της

Ανοίξεως του 1998, σημειώθηκε κατολίσθηση του ανάντι πρανούς.

Η κατολίσθηση εκδηλώθηκε με ανύψωση τμήματος της ασφάλτου της οδού και δημιουργία ρήγματος στο φρύδι αυτού (Σχήμα 1 ).

2. ΕΔΑΦΟΤΕΧΝΙΚΗ ΕΡΕΥΝΑ

Για τον προσδιορισμό των εδαφικών παρα­μέτρων εκτελέστηκαν τρεις γεωτρήσεις οι Γ1 , Γ2 , Γ3 βάθους 15,00-30,00 και 25,00 m.

Στο Σχήμα 1 φαίνεται το γεωτρύπανο στην θέση της Γ1 .

Παράλληλα με την εκτέλεση των εργασιών διατρήσεως έγιναν πρότυπες δοκιμές διεισδύσεως, πάρθηκαν δείγματα για

εργαστηριακές εξετάσεις και στις οπές των

γεωτρήσεων τοποθετήθηκαν διάτρητοι πιεζο­μετρικοί σωλήνες.

Εκτελέστηκε όλο το φάσμα των εργα­στηριακών δοκιμών, κατατάξεως, αντοχής και

συμπιεστότητος. Ακόμη εκτελέστηκαν δύο Ντιλατομετρήσεις,

με το Επίπεδο Ντιλατόμετρο Marchetti βάθους 7,60 και 17,50 m.

3. ΤΟΜΗ ΕΔΑΦΟΥΣ

Γενικά το έδαφος της περιοχής αποτελείται από aργίλους, μάργες, ψαμμίτες και άμμους, σε εναλλασσόμενες στρώσεις, ή σε μίγματα των προαναφερθέντων υλικών. Από κάποιο βάθος και μετά, συναντάται

μελανόχρους, στιφρή, αδιαπέρατη, αμμώδης ΑΡΓΙΛΟΣ, διακοπτόμενη από ενστρώσεις

ιλυολίθου. Τα υπόγεια νερά ρέουν επί της μελα­

νόχpωμης αργίλου, όπου και ολισθαίνει η

καστανόχρωμη διαπερατή αμμώδης άργιλος (ή aργιλώδης άμμος).

411

Τα υγρά φαινόμενα βάρη, όλων των στρώσεων, κυμάνθηκαν από 2,1 Ο<γm<2,23 t/m3

Οι αρχικοί λόγοι κενών, όλων των στρώσεων, κυμάνθηκαν από 0,28 <eo< 0,44.

Τα δείγματα κατετάγησαν κατά το ενοποιημένο σύστημα κατατάξεως, άλλοτε σαν sc - SM αργιλοϊλυώδης ΑΜΜΟΣ και άλλοτε σαν CL (αμμώδης) ΑΡΠΛΟΣ.

Τα όρια πλαστικότητος όλων των στρώσεων κυμάνθηκαν από 12< Wρ < 23% με μέση αντιπροσωπευτική τιμή Wρ = 17%.

Τα όρια υδαρότητος, όλων των στρώσεων, κυμάνθηκαν από 23 < Wι < 45%, με μέση αντιπροσωπευτική τιμή Wι = 30%.

Σαν aντιπροσωπευτικός δείκτης πλαστικότητος θεωρείται Ρ.Ι.= 13%. Πάντως υπάρχουν και μη πλαστικές στρώσεις. Η φυσική υγρασία βρίσκονταν πάντα πολύ

κοντά στο όριο πλαστικότητος, ή και χαμηλότερα.

Οι αντοχές σε ανεμπόδιστο θλίψη ήσαν

γενικά υψηλές qu <: 2,00 kg/cm2.

Οι αριθμοί κρούσεων των προτύπων δοκιμών διεισδύσεως, ήσαν γενικά υψηλοί Ν> 30.

4. ΕΠΙΠΕΔΟ ΝτJΜΤΟΜΕΤΡΟ MARCHEΠI

Τ ο "Επίπεδο Ντιλατόμετρο" του "Silνano Marchetti" είναι ένα σύγχρονο όργανο, που συνδυάζει την απλότητα, την ταχύτητα, την ακρίβεια και την επαναληψιμότητα αποτελε­σμάτων καθώς και το χαμηλό κόστος που προσεγγίζει περίπου το 10% του κόστους, των γεωτρήσεων.

Αποτελείται από μία πλάκα διαστάσεων 95χ220 mm και πάχους 14 mm, η οποία στην μία όψη της έχει κυκλική εύκαμπτη μεμβράνη από ανοξείδωτο χάλυβα διαμέτρου 60mm, η οποία έχει την δυνατότητα να εκτείνεται προς τα έξω υπό την επενέργεια πίεσης αερίου, εκτελώντας ουσιαστικά μία δοκιμαστική φόρτιση επί του εδάφους.

τ ο Ντιλατόμετρο Marchetti κατά την εκτέλεση των δοκιμών φαίνεται στα Σχήματα 3 και 4 .

Η πλάκα προωθείται με πίεση μέσα στο έδαφος με την βοήθεια π.χ. του στατικού πενετρομέτρου και λαμβάνονται μετρήσεις σε βήματα των 20 cm.

Εφαρμόζεται μόνο σε σχετικά μαλακά εδάφη, απαλλαγμένα ευμεγέθων λίθων. .

Προσδιορίζονται επί τόπου, με συνεχη διαγράμματα κατά βάθος τα εξής:

• Η κατάταξη των εδαφικών στρώσεων από άποψη μηχανικής συμπεριφοράς.

412

• Η aστράγγιστη διατμητική αντοχή των aργιλικών στρώσεων.

• Τα μέτρα συμπιεστότητος (constrained mudulus) των εδαφικών στρώσεων.

• Ο βαθμός υπερστερεοποιήσεως των εδαφικών στρώσεων.

• Η γωνία εσωτερικής τριβής των αμμωδών στρώσεων.

• Τα υγρά φαινόμενα βάρη.

• Η πιθανότης ρευστοποιήσεως της άμμου. • Ο συντελεστής οριζόντιας ωθήσεως Κ.,,

κ.τ.λ. Αξίζει να σημειωθεί ότι το Ντιλατόμετρο

είναι το μόνο όργανο, που επί τόπου, προσδιορίζει τα μέτρα συμπιεστότητος και τον βαθμό υπερστερεοποιήσεως και μάλιστα συνεχώς κατά βάθος.

Στην Ελλάδα πρωτοχρησιμοποιήθηκε από το ΚΕΔΕ το 1987 στις έρευνες για την ζεύξη Ρίου- Αντιρρίου βλ. Δελτίο Πολιτ. Μηχ. Αριθμ . 206.

Στην Β. Αμερική υπάρχουν 70 Ντιλατόμετρα και 95 στον υπόλοιπο κόσμο.

5. ΚΑΘΟΡΙΣΜΟΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ ΟΛΙΣΘΗΣΕΩΣ

Ο καθορισμός της επιφανείας ολισθήσεως κατέστη εφικτός διότι:

Ανάντι είχε σχηματισθεί ρωγμή βάθους 2-3m.

Κατάνη, στην στάθμη της οδού, είχε ανασηκωθεί το οδόστρωμα.

Στην μάζα της κατολισθήσεως, χάρις στις Ντιλατομετρήσεις, εντοπίσθηκε το επlπεδο ολι­σθήσεως, στα βάθη όπου ο δείκτης υπερστε­

ρεοποιήσεως μειώθηκε και έλαβε τιμή Kd "' 2. Παρόμοια συμπεριφορά παρουσίασε και η

τιμή του μέτρου συμπιεστότητος η οποία

μειώθηκε επίσης στο επίπεδο ολισθήσεως. Στο συγκεκριμένο έργο η επιφάνεια

ολισθήσεως επιβεβαιώθηκε ακόμη και από το γεγονός της θραύσεως του πιεζομετρικο~ σωλήνα στο βάθος των 16,50 m. Αυτο διαπιστώθηκε ένα μήνα μετά την εκτέλεση των γεωτρήσεων όταν επιχειρήθηκε να μετρηθεί η

στάθμη των υπογείων υδάτων.

6. ΑΝΜΥΣΕΙΣ ΕΥΠΑΘΕΙΑΣ

Οι αναλύσεις ευστάθειας της κατολίσθησης

διενεργήθηκαν με το πρόγραμμα Η/Υ Slope/W της Geo-Siope lntemational Ltd.

Με βάση την προσδιορισθείσα επιφάνεια ολισθήσεως διενεργήθηκαν ανάστροφες αναλύσεις ευστάθειας.

Σχήμα 1. Το γεωτρύπανο στην θέση της γεωτρήσεως Γ1

Figure 1. The drill rig at borehole Γ1

Σχήμα 2. Το τελικώς διαμορφωμένο πρανές

Figure 2. The final shaρe of the slope

413

ι ι; ι. ' 'Ι) ι lf • Jl•

Σχήμα 3. Η εισχώρηση της λεπίδας με σταθερό ρυθμό επιτuγχόνεται με το στατικό πενετρόμετρο

Figure 3. The insertion of the blade at a steady rate is achieνed with the use of a static penetrometer

Σχήμα 4 . Το χειριστήριο με τα ηλεκτροπνεuμστικό καλώδια

Figure 4. The control unit with the electropneumatic cables

414

MAΠRIAL /ΝΟΕΧ

11" ld ο τ--------,

2

3

4

5

6

7 :. •

6 0,1 10

MATERIAL ΙΝΡΕΧ

ld Z(m) 9

10

11

12

13

14

15

16

17

10

2

3

4

5

6

7

8 ο

α>N§JBA!Niig MQQULUS Μιι1fmν (bιιr)

<400 800

!O~J.BΔI!jlig MOQULUS

Z(m) M•'lhnν(baή

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18 ο <400 800

lιlfΦRAINiig ~

SIBiiNGIH

ΖΙ•Ι Cu (bιιr) Ο τ-----,

2

3

4

5

6

7

• 8

ο 2

lιlfj12BΔJfilig ~

SfflliNGIH

z Cu(bar) (m)

9

10

11

12

13

14

15

16 l 17 ' 18

ο 2

HOR!ZONIAL SIR!i§S INQEX

Z(m) Κδ

ο ,.------ϊ

2

3

5

6

7

• 8 ο 3 6 9 12

Ι:ΙQΒΙΖΟΝτ AL SIB!iS§ INQEX

Z(m) Kd

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18 ο 3 6 9 12

Σχήμα 5. Αποτελέσμστσ δοκιμών Ντιλατομετρήσεων 01(επάνω) και 02 (κάτω) Figure 5. Oilatometer test results: 01 (aboνe) and 0 2 (below)

)

415

Σχήμα 6. Αποtελέσματα ανάστροφων αναλύσεων ευστάθειας πρανούς.

Figurc 6. Slope stability back-analysis results .

Σχήμα 7. Αποτελέσματα αναλύσεων ευσταθειας προτειν6μενων μέτρων αποκατάστασης

Figure 7. Slope stabilίty analysis resulls of proposed stabilitizing measurcs.

4 16

Για τις ανάστροφες αναλύσεις στις

προδιατετμημένες επιφάνειες τέθηκε ως ενεργός συνοχή c' = Ο και αναζητήθηκε η

παραμένουσα απαιτούμενη γωνία διατμητικής αντοχής φ' για συντελεστές ασφάλειας περiπου ίσους με την μονάδα. Όπως φαίνεται στο σχήμα 1, επιτεύχθηκαν

συντελεστές ασφάλειας F.S.=1 ,062 και F.S.= 1,083 όταν η ενεργός γωνία διατμητικής αντοχής είναι ίση προς φ' = 18,5°.

Από τις τρεις aργές τριαξονικές δοκιμές θλίψεως που έγιναν στα βάθη 14,00 ως 17,00m, προέκυψαν τα εξής ζεύγη aστράγ­γιστων και ενεργών παραμέτρων αντοχής.

Γεώτρηση Γ2 βάθος 14,50 -·15,50 m. clφ = 0,78/18° c'/φ' = 0,40/24° kg/cm2/0°

Γεώτρηση Γ2 βάθος 16,00 -17,00 m. clφ = 0,85/17° c'/φ' = 0,38/21° kg/cm2/0°

Γεώτρηση Γ3 βάθος 14,00-15,00 m. clφ = 0,40/23°c'lφ' = 0,08/33° kg/cm2/0°

Παρατηρείται ότι, στα βάθη 16,00 -17,00 στην Γ2 σημειώθηκε ενεργός γωνία φ'=21°, η οποία προσεγγίζει πολύ την προσδιορισθείσα με την ανάστροφη ανάλυση ενεργό γωνία φ=18,5°.

Επειδή στο βάθος των 16,50 m περίπου όπου έγινε η κατολίσθηση, η γωνία αυτή εκφράζει ακριβώς την μειωμένη αντοχή της στρώσης.

7. ΑΠΟΚΑΤΑΠΑΣΗ ΕΝΙΣΧΥΣΗ ΠΡΑΝΟΥΣ

Έχοντας οριοθετήσει την επιφάνεια ολίσθησης και με παραμένουσες παραμέτρους

διατμητικής αντοχής c'= Ο και φ'= 18,5° προτάθηκαν μέτρα αποκατάστασης του πρανούς έτσι ώστε να επιτευχθεί συντελεστής ασφάλειας F.S.= 1,4 σε στατικές συνθήκες και F.S= 1 ,Ο σε περfmωση σεισμού .

Τα προταθέντα μέτρα ήταν: Αφαίρεση των άνω 3,00 m από την περιοχή

ανάντη του χείλους του πρανούς, έως και το μέτωπο εμφάνισης του ρήγματος.

Διαμόρφωση πρανούς ανάντη του

ρήγματος με κλίση !!..=!.. έως και το υφιστά­β 1

μενο φυσικό έδαφος. Εκσκαφή για την aπάλυνση της κλίσης του

πρανούς του ορύγματος παρά την οδό σε

υ Ι υ I -=- από το υφιστάμενο -=-β ι,s β ι

Κατασκευή λιθοπληρωτής αποστραγγι­στικής τάφρου 4,00 m βάθους και 4,00 m πλάτους, στο έρεισμα της οδού. Η λιθοπλή-

ρωση θα περιβάλλεται από απλό γεωύφασμα διαχωρισμού π.χ. των 200 gr/.m2

.

Κατασκευή αντίβαρου ποδός με λιθοπλή­ρωτα συρματοκιβώτια (σαρζανέτια) ύψους 4,00 m στον πόδα του πρανούς του ορύ­γματος (Σχήμα 2).

Τα αποτελέσματα των αναλύσεων έδωσαν ελάχιστο συντελεστή ασφάλειας F.S.=1,533, ήτοι μεγαλύτερο του διεθνώς αποδεκτού συντελεστή F.S.= 1,4.

8. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ

Με το Επiπεδο Ντιλατόμετρο Marchetti, εfναι δυνατός ο γρήγορος καθορισμός της επιφάνειας ολισθήσεως γαιώδους κατολι­σθήσεως.

9. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

The Flat Dilatometer Design Applications. Third Geotechnical Engineering Conference. Cairo Uniνersity. Keynote Lecture ·

ASCE (1994), Predicted and Measured Behaνior of Fiνe Spread Footings On Sand. Proceedings of a Prediction Symposium Sponsored by Fed. Highway Admin., Asce Geot. Spec. Publ. Νο. 41 , 255 pp.

ASTM Subcommittee D 18.02.10 (1986), J.H. Schmeήmann, Chairman, Suggested Method for Performing the Flat Dilatometer Test, ΑSτΜ Geotechn. Testing Journal, Vol. 9, Νο. 2, 93-101 . June.

Eurocode 7 - European Committee For Standardization (1995). Ρaή 3 Geotechnical design assisted by field tests, Sec. 3.7:Fiat Dilatometer Test. (1995 draft).

Kalteziotis, Ν.Α., Pachakis, M.D. & Zerνogiannis, H.S. (1991). Application of the Flat Dilatometer Test (DΜτ) in Cohesiνe Soils. Proc. Χ ECSMFE, Firenze Vol.1, 125-128 (comparisons with Menard ΡΜτ).

Marchetti S. (1980). ln Sitυ Tests by Flat Dilatometer. ASCE Jnl GE, Vol. 106, Νο. 3, Mar 1980, 299-321 .

417