Έρευνα παραμέτρων κατολισθητικότητας στην πρόγνωση αστοχιών πρανών

Abstract

Despite considerable improvements in our understanding of instability mechanisms and the availability of a wide range of mitigation techniques, landslides still cause a significant death toll and significant economic impact all over the world. Authorities and decision makers need maps depicting the areas that may be affected by landslides, so that they are considered in development plans and so that appropriate risk mitigation measures are implemented.Μany methods have been proposed to evaluate landslide susceptibility including qualitative (or semi-qualitative), quantitative (or semi-quantitative) such as RMR, Q, GSI, SMR, analytical hierarchy process and artificial intelligence approaches such as Artificial Neural Networks and Fuzzy Logic Systems. Αll these methodologies have some weak points concerning the estimation of instability index and as a consequence the production of landslide susceptibility maps.To overcome this difficulty, PhD thesis presents and analyzes a guiding methodology which is called Rock Engineering System (RES). It is a semi-quantitative rock engineering approach and the basic tool for representing the landslide parameters and their interaction mechanisms. RES has been, initially, developed by Hudson (1992) to determine interaction of a number of parameters in rock engineering design and calculate instability index for rock slopes. In this thesis, an attempt is made to prove, how RES can be implemented with the same success in landslides (e.g. scale: 1:1.000, 1:50.000), which are related to a variety of geomaterials, evaluating landslide susceptibility by adopting landslide parameters that can be quantified easier than those of time and money consuming ones.One of the RES outcomes is to provide the experts (geologists, engineers) with a tool which should be used before site investigation for a project takes place and without knowing if in this area any slope failure has manifested earlier.Utilizing RES method to verify four important landslides that took place in Greece in the past years, the calculated instability index values were confirmed from the slope failures that took place in these case study areas, using ten parameters as independent controlling factors for the landslide occurrence.The validity of this approach was tested in a medium scaled area (1:50.000) in Greece, calculating the instability index of those failures that have happened in this area, through the use of RES and Geographical Information System and verifying the already existing slope failures which are defined in that region.As a consequence, its adaptability to local conditions and to the given characteristics of existing geodata allow the use of an efficient tool in estimating landslide susceptibility by adopting parameters that can be quantified easier compared to other more expensive and time-consuming techniques. Therefore, RES could be useful in decision making regarding land use and development planning processes in landslide prone areas.

Η διατριβή ασχολείται με έναν πολύ σημαντικό γεωλογικό κίνδυνο, τις κατολισθήσεις στον Ελληνικό χώρο, που έχουν προκαλέσει ιδιαίτερα σημαντικές οικονομικές και κοινωνικές επιπτώσεις. Μάλιστα, σαν συνέπεια των κλιματικών αλλαγών αναμένεται αύξηση της κατολισθητικής επικινδυνότητας σε πολλές περιοχές. Το αντικείμενο της διατριβής αφορά τη διερεύνηση των παραγόντων εκείνων που ελέγχουν το φαινόμενο των κατολισθήσεων με σκοπό τη χρήση τους σε συγκεκριμένη μεθοδολογία για την πρόγνωση των αστοχιών πρανών. Η προσέγγιση του προβλήματος γίνεται με τη μεθοδολογία του Rock Engineering System (RES) μέσω της χρήσης ενός πίνακα που ονομάζεται μητρώο αλληλεπίδρασης, στο οποίο επιλέγονται οι παράμετροι που θεωρούνται ότι καθορίζουν το εξεταζόμενο κάθε φορά έργο, μελετώνται οι αλληλεπιδράσεις τους, υποδεικνύοντας ποιες από αυτές είναι περισσότερο διαδραστικές στο σύστημα (κατολίσθηση) μέσα στο οποίο εξετάζονται, ποιες είναι οι περισσότερο κυρίαρχες και ποιες έχουν μικρότερη επίδραση ή είναι ασήμαντες στην αστοχία ενός πρανούς. Η πρωτοτυπία της διατριβής είναι η δυνατότητα διερεύνησης δυνητικής αστοχίας πρανών σε εξεταζόμενες περιοχές (διαφόρων κλιμάκων) με μια πρώτη γρήγορη ανάλυση για τον προσδιορισμό του δείκτη αστάθειας για οποιοδήποτε είδος κατολίσθησης και για οποιοδήποτε είδος γεωλογικού σχηματισμού ή/και συνδυασμού τους, πριν γίνουν οι απαραίτητες εκείνες έρευνες που θα προσδιορίσουν τα γεωτεχνικά χαρακτηριστικά της περιοχής ενδιαφέροντος και στην οποία ποτέ στο παρελθόν δεν έχει εκδηλωθεί κατολίσθηση. Αναλυτικότερα, στην διατριβή γίνεται συνοπτική ποιοτική παρουσίαση και αξιολόγηση των κυριότερων συστημάτων γεωτεχνικής ταξινόμησης σε βραχώδεις σχηματισμούς (RQD, RMR, Q, SMR, GSI) καθώς και των μεθοδολογιών εκείνων που από πολλούς ερευνητές έχουν προταθεί ως αναλυτικά εργαλεία λήψης αποφάσεων για την αντιμετώπιση του κινδύνου των κατολισθήσεων (Αναλυτική Ιεραρχική Διαδικασία, Ασαφής Λογική, Τεχνητά Νευρωνικά Δίκτυα). Αιτιολογείται γιατί αυτά δεν δίνουν ικανοποιητικά αποτελέσματα, έως και σήμερα, στην αντιμετώπιση της πρόγνωσης των αστοχιών πρανών και τεκμηριώνονται οι λόγοι που η έρευνα παρουσιάζει και αναλύει την έννοια της μεθοδολογίας RES για τη διερεύνηση της κατολισθητικής επιδεκτικότητας των πρανών. Επιπλέον, παρουσιάζονται και αναλύονται χαρακτηριστικές κατολισθητικές παράμετροι που αποτελούν τη βάση πάνω στην οποία στηρίζεται το μητρώο αλληλεπίδρασης της συγκεκριμένης μεθοδολογίας. Η έρευνα στο πλαίσιο της διατριβής κατέληξε σε δέκα πολύ σημαντικές κατολισθητικές παραμέτρους, τεκμηριώνοντας τη δράση τους σε τέσσερα ιστορικά κατολισθητικά συμβάντα (μεγάλης κλίμακας) από τον Ελληνικό χώρο με σκοπό την επιβεβαίωση των αστοχιών τους. Επιπλέον, έγινε επικύρωση της μεθοδολογίας σε μια περιοχή μικρότερης κλίμακας (1:50.000) και συγκεκριμένα στην περιοχή που ορίζεται από το Γεωλογικό φύλλο “Μεγαλόπολη”, επιβεβαιώνοντας συνολικά είκοσι μια θέσεις αστοχιών πρανών σε αυτή τη συγκεκριμένη περιοχή. Συμπερασματικά, η διατριβή αποσκοπεί στην δημιουργία ολοκληρωμένης μεθοδολογίας - πρόγνωσης του κινδύνου αστοχίας των πρανών, αναδεικνύοντας τις κατάλληλες κατά περίπτωση παραμέτρους που να μπορούν να ποσοτικοποιούνται ευκολότερα από ότι εκείνες που απαιτούν χρόνο και οικονομικό κόστος. Η εφαρμογή της συγκεκριμένης μεθοδολογίας αναμένεται να βοηθήσει στην πρόληψη των κατολισθήσεων με τελικό στόχο την δυνατότητα εφαρμογής των αποτελεσμάτων της έρευνας στο στάδιο λήψης απόφασης και σχεδιασμού.