Κατολίσθηση

Φυσικοί Κίνδυνοι

Κατολίσθηση

Προετοιμάστηκε από το CERG – European Centre on Geomorphological Hazards – Στρασβούργο, Γαλλία & the Editorial Board

Share on facebook
Share on twitter
Share on pinterest
Share on linkedin
Share on email

Γενικά, μια κατολίσθηση είναι μια κίνηση μιας μάζας βράχων, γης ή μπάζων σε μια κατωφέρεια λόγω της βαρύτητας.

Οι κατολισθήσεις ανήκουν σε μια ομάδα των γεωλογικών διεργασιών, που αναφέρονται ως ΜΕΤΑΚΙΝΗΣΗ ΜΑΖΩΝ: μαζική μετακίνηση περιλαμβάνει την προς τα έξω ή προς τα κάτω κίνηση της μάζας πλαγιάς, υπό την επίδραση της βαρύτητας. Η κατολίσθηση διαφέρει από άλλες μορφές μαζικής μετακίνησης από την παρουσία των διακριτών ορίων και της ταχύτητας κίνησης που γίνονται πιο αντιληπτές από οποιαδήποτε άλλη κίνηση παρουσιάζεται στις γειτονικές πλαγιές.

Κατολίσθηση ονομάζεται η προς τα κάτω μετακίνηση βραχομάζας, χωμάτων ή κορημάτων λόγω βαρύτητας.

Οι κατολισθήσεις ανήκουν σε μία ομάδα γεωλογικών διεργασιών, που ονομάζεται ΜΕΤΑΚΙΝΗΣΗ ΜΑΖΩΝ: μετακίνηση μαζών ονομάζεται η μετακίνηση προς τα έξω και προς τα κάτω μίας μάζας υλικών υπό την επίδραση της βαρύτητας.

Οι κατολισθήσεις διαφέρουν από άλλες μορφές μετακίνησης μαζών από την παρουσία σαφών ορίων και ποσοστών μετακίνησης, που γίνονται πιο αντιληπτά από οποιαδήποτε άλλη μετακίνηση στα γειτονικά πρανή.

Image commonly used to illustrate the parts of a landslide (from Varnes, 1978)

Το πάνω μέρος είναι το μέρος της κένωσης (ονομάζεται ακόμα: διαβρωτικό, εξαντλητικό ή καταρρέουν) όπου το υλικό των πράνων ξεφεύγει και απομακρύνεται κατακόρυφα.Η αποκομμένη μάζα μπορεί να μείνει κοντά στην περιοχή από όπου αποκόπηκε ή μπορεί να συνεχίσει να ταξιδεύει κατακόρυφα, κατά μήκος της διαδρομής, καταλήγοντας σε μια συσσωρευμένη ζώνη ή χρησιμεύοντας σαν βοηθητικό υλικό σε άλλους γεωμορφικούς παράγοντες (π.χ. ποτάμια, θάλασσες, παγετώνες κ.α.). Η απόσταση, την οποία διένυσε μια κατολίσθηση (για να ολοκληρωθεί) είναι ένα μοναδικό χαρακτηριστικό της κάθε κατολίσθησης.

Τα κοιτάσματα μιας κατολίσθησης εκτείνονται με συγκεκριμένο τρόπο από την αποκομμένη περιοχή από το άθικτο αρχικό υλικό σε ιδιαίτερα κατακερματισμένα ιζήματα σχηματίζοντας ένα κακώς διαμορφωμένο ασταθές κοίτασμα

Επτά στάδια δραστηριότητας μπορούν να αναγνωριστούν για τις κατολισθήσεις και μπορούν να ταξινομηθούν σε 2 κυρίως κατηγορίες:

  1. Ενεργά: κατολισθήσεις, που κινήθηκαν μέσα στους τελευταίους 12 μήνες
  2. Ανενεργά: κατολισθήσεις, που δεν κινήθηκαν μέσα στους τελευταίους 12 μήνες

Λεπτομερέστερα, κατολίσθηση μπορεί να είναι:

  • Ενεργή: κατολίσθηση εν κινήση.
  • Αναστέλλουσα: κατολισθήση, η οποία κινήθηκε τους τελευταίους 12 μήνες, όμως δεν είναι ενεργή τη δεδομένη στιγμή.
  • Επαναρυθμιζόμενη: κατολίσθηση είναι ενεργή μετά από μια περίοδο, κατά την οποία ήταν ανενεργή
  • Κοιμισμένη: ανενεργή κατολίσθηση, η οποία μπορεί να ενεργοποιηθεί εξαιτίας των πρωταρχικών της αιτιών ή από άλλα αίτια
  • Εγκαταλελειμμένη: ανενεργή κατολίσθηση, η οποία δεν επηρεάζεται πλέον από τις πρωταρχικές της αιτίες.
  • Σταθερή: ανενεργή κατολίσθηση, χάρη των θεραπευτικών/μειωμένων μέτρων.
  • Αποθανούσα: ανενεργή κατολίσθηση, η οποία αναπτύχθηκε κάτω από κλιματικές και γεωμορφολογικές συνθήκες διαφορετικές από τις συνθήκες της δεδομένης στιγμής. Είναι απίθανο να ενεργοποιηθεί ξανά υπό τις παρούσες συνθήκες.

Υπάρχουν κάποια μορφολογικά χαρακτηριστικά που παρουσιάζονται σε μεγαλύτερο ή μικρότερο βαθμό στις περισσότερες κατολισθήσεις. Το πάνω μέρος ονομάζεται απομείωση ή concave zone (ζώνη απομείωσης ή ζώνη αστοχίας) όπου επήλθε αστοχία των υλικών επί της πλαγιάς και μετακινήθηκαν προς τα κατάντη. Σε ορισμένες περιπτώσεις η μετακίνηση μπορεί να είναι μόνο μερικά μέτρα ενώ σε άλλες περιπτώσεις η ζώνη αστοχίας εκκενώνεται πλήρως και αποκαλύπτεται η επιφάνεια, αφήνοντας διακριτό σημάδι στο πρανές.

Εικ. 1. Εικόνα που χρησιμοποιείται συνήθως για την απεικόνιση των μερών της κατολίσθησης (από Varnes, 1978)
Εικ. 2. Μεταθετική ολίσθηση βράχων το Νοέμβριο του 1994 στην περιοχή Langhe Hills Piemonte Region). Στην εικόνα διακρίνεται η κύρια κατακρήμνιση, οι πλευρές τις κατολίσθησης και τα υλικά που μετακινήθηκαν (φωτογραφία Archivio CNR-IRPI, Torino).

Η μετακινηθείσα μάζα μπορεί να παραμείνει κοντά στην ζώνη αστοχίας ή να συνεχίσει το ταξίδι της προς την κατάντη, αφήνοντας ίχνη μετακίνησης που καταλήγουν σε μία ζώνη απόθεσης ή τροφοδοτώντας κάποιους άλλους γεωμορφικούς σχηματισμούς (π.χ. ποτάμια, θάλασσες ή παγετώνες). Η απόσταση που διανύουν τα υλικά (runout) είναι χαρακτηριστική για κάθε τύπο κατολίσθησης. Για παράδειγμα, λόγω του ύψους της πτώσης και του όγκου, οι βίαιες κατολισθήσεις πετρωμάτων μπορούν να ταξιδέψουν με μεγάλη ταχύτητα για αρκετά χιλιόμετρα. Η απόσταση και η ταχύτητα άλλων τύπων κατολισθήσεων εξαρτώνται από παράγοντες όπως ο όγκος, η κλίση του πρανούς και η μορφολογία, η περιεκτικότητα σε άργιλο και νερό, και τα χαρακτηριστικά τριβής της επιφάνειας ολίσθησης.

Για τις αναφορές του κειμένου και τις γνωστές πηγές διδακτικού υλικού βλέπε παράγραφο 1.3 Επιλεγμένες αναφορές

Περίπτωση κατολίσθησης που εξαρτάται κυρίως από τις κλιματικές συνθήκες:

1. Σταθερό πρανές: Η στάθμη του νερού είναι στο χαμηλότερο επίπεδο. Ο παράγοντας ασφαλείας F είναι > 1 (οι δυνάμεις αντίστασης είναι μεγαλύτερες από τις κινητήριες δυνάμεις).

2. Πρώτη φάση αστοχίας: Λόγω της αύξησης της στάθμης του νερού, παράγοντας ασφαλείας F είναι < 1.

Η ώθηση του Αρχιμήδη ανασηκώνει το έδαφος. Έτσι η μείωση των δυνάμεων τριβής κατά μήκος της επιφάνειας του πρανούς προκαλεί την κίνηση. Το ποσοστό μετακίνησης μπορεί να είναι λίγο ή πολύ σημαντικό. Αναλόγως των κλιματικών συνθηκών, η στάθμη του νερού θα μπορούσε να μειωθεί και το πρανές θα μπορούσε να σταθεροποιηθεί «προσωρινά» (ενεργή ή λανθάνουσα!).

3. Δεύτερη φάση αστοχίας: Σε περίπτωση βροχοπτώσεων, η στάθμη του νερού ανεβαίνει σε μεγάλο επίπεδο και προκαλείται μεγάλη μετακίνηση. Η κύρια κατακρήμνιση διακρίνεται σαφέστατα. Στο πίσω μέρος της κύριας κατακρήμνισης, στην στέψη της κατολίσθησης, θα μπορούσαν να εμφανιστούν νέες ρωγμές.

4. Επαναδραστηριοποίηση: εάν η στάθμη του νερού ανέβει στο υψηλότερο επίπεδο, αυτό επιφέρει επαναδραστηριοποίηση κατά μήκους εκτεταμένης επιφάνειας του πρανούς. Τώρα μπορούμε να παρατηρήσουμε καθαρά την δευτερεύουσα κατακρήμνιση. Σύμφωνα με τους παράγοντες προδιάθεσης (μορφολογικά χαρακτηριστικά, γεωλογικοί παράγοντες, επιφανειακές καλύψεις), η στάθμη του νερού (ή το κατώφλι ενεργοποίησης) η οποία προκαλεί την αστάθεια είναι διαφορετικό σε κάθε πρανές.

Εικόνα 1: Παράδειγμα της κατολίσθησης του Villerville-Cricqueboeuf (βλέπε περίπτωση μελέτης Villerville-Cricqueboeuf landslide): τέσσερις καταστάσεις αστάθειας σε σχέση με πιεζομετρικές διακυμάνσεις και αποτελεσματική ετήσια βροχόπτωση. Σημαντικές μετακινήσεις αντιστοιχούν σε επανάληψη αυτών των τεσσάρων φάσεων μέσα στον χρόνο (από Maquaire and Malet, 2006)

Σημείωση: η καθυστέρηση μεταξύ κάθε φάσης μπορεί να είναι πολύ μικρή (μερικές ημέρες ή μήνες) ή πολύ μεγάλη (μερικά χρόνια ή αιώνες!)

Έννοια της δραστηριότητας της κατολίσθησης

Δραστηριότητα και μορφολογικές ενδείξεις:

Υπάρχουν επτά καταστάσεις δραστηριότητας και ταξινομούνται σε δύο κατηγορίες:

  • Ενεργές: η κατολίσθηση μετακινήθηκε τους τελευταίους δώδεκα μήνες,
  • Ανενεργές: η κατολίσθηση δεν μετακινήθηκε τους τελευταίους δώδεκα μήνες.

Πιο συγκεκριμένα, οι κατολισθήσεις χωρίζονται σε:

  • Ενεργή: κατολίσθηση που μετακινείται,
  • Υπό αναστολή: η κατολίσθηση μετακινήθηκε τους τελευταίους δώδεκα μήνες αλλά προς το παρόν δεν είναι ενεργή,
  • Επανενεργοποιημένη: η κατολίσθηση είναι ενεργή αλλά ήταν ανενεργή.
  • Λανθάνουσα: ανενεργή κατολίσθηση η οποία μπορεί να επανενεργοποιηθεί από την αρχική της αιτία ή από άλλη αιτία
  • Μη ενεργοποιήσημη: ανενεργή κατολίσθηση η οποία δεν επηρεάζεται πλέον από την αρχική της αιτία.
  • Σταθεροποιημένη: ανενεργή κατολίσθηση για την οποία έχον ληφθεί μέτρα προστασίας και σταθεροποίησης
  • Παλαιά – απολιθωμένη: ανενεργή κατολίσθηση η οποία δημιουργήθηκε υπό κλιματικές ή γεωμορφολογικές καταστάσεις οι οποίες είναι εντελώς διαφορετικές από τις σημερινές. Δεν μπορεί να επανενεργοποιηθεί.

Η Εικόνα 2 δείχνει τις 7 καταστάσεις δραστηριότητας μίας κατολίσθησης και τα μορφολογικά χαρακτηριστικά που συνδέονται με αυτή (από Dikau et al., 1996):

A. Ενεργή κατολίσθηση: διάβρωση στο πόδι του πρανούς προκαλεί την ανατροπή τεμάχους
Β. Υπό αναστολή κατολίσθηση: τοπική ρωγμάτωση (κόκκινο χρώμα) στην στέψη της ανατροπής
Γ. Επανενεργοποιημένη κατολίσθηση: άλλη μία ανατροπή τεμάχους, η οποία επηρεάζει τα υλικά που μετακινήθηκαν προηγουμένως
Δ. Λανθάνουσα κατολίσθηση: η μετακινηθείσα μάζα αρχίζει να επανακτά την βλάστησή της, οι κατακρημνίσεις μεταβάλλονται λόγω των καιρικών φαινομένων
Ε. Μη ενεργοποιήσιμη κατολίσθηση: ποτάμιες αποθέσεις προστατεύουν το πόδι του πρανούς
ΣΤ. Σταθεροποιημένη κατολίσθηση: το πόδι του πρανούς προστατεύεται από τοίχο

Τα στάδια αυτά μπορεί να είναι διαδοχικά μέσα στον χρόνο. Η Εικ. 3 δείχνει το διάγραμμα των μορφολογικών αλλαγών με τον χρόνο μίας περιστροφικής ολίσθησης, από την ενεργή στην λανθάνουσα κατάσταση, σε περιοχές όπου επικρατεί ξηρό ή ημίξηρο κλίμα (από Keaton and Degraaf, 1996). Τα μορφολογικά χαρακτηριστικά είναι σημαντικοί δείκτες για την αξιολόγηση της κατάστασης δραστηριότητας μίας κατολίσθησης:

1. Ενεργή ή μέχρι προσφάτως ενεργή κατολίσθηση: τα χαρακτηριστικά είναι σαφή και ευδιάκριτα. Το βραχώδες υπόβαθρο εκτίθεται στην κύρια κατακρήμνιση ή τα πλευρά. Το νερό λιμνάζει σε κλειστές κοιλότητες που δημιουργήθηκαν από την περιστροφική κίνηση ή την έμφραξη των φυσικών οδών

2. Λανθάνουσα νέα κατολίσθηση: τα χαρακτηριστικά παραμένουν σαφή αλλά δεν είναι ευδιάκριτα εξαιτίας της διάχυτης μεταφοράς υλικών και των επιφανειακών μετακινήσεων μάζας στις κατακρημνίσεις. Αν και το βραχώδες υπόστρωμα είναι ακόμα ορατό σε πολλά σημεία, η διάβρωση αλλοίωσε την αρχική δομή. Δεν έχουν σχηματιστεί ακόμα γραμμές αποστράγγισης.

3. Λανθάνουσα-ώριμη κατολίσθηση: Η αποστράγγιση γίνεται μέσω ρωγμών και κοιλοτήτων της μάζας ολίσθησης, εσωτερικά τεμάχη αποκόπτονται ελαφρώς και τα υλικά διαβρώνονται από την μάζα ολίσθησης.

4. Λανθάνουσα-παλιά κατολίσθηση: τα χαρακτηριστικά είναι ασαφή και συχνά δυσδιάκριτα. Ο όγκος ολίσθησης έχει αφαιρεθεί εντελώς, το δίκτυο αποστράγγισης χαρακτηρίζεται από ισχνό στατικό έλεγχο, η αποστράγγιση της κοιλάδας επανέρχεται στο προφίλ της πριν από την κατολίσθηση

Το Σχήμα 4 δείχνει τα διαγράμματα των μορφολογικών μεταβολών που επέρχονται με τον καιρό, μίας περιστροφικής ολίσθησης, από ενεργή σε λανθάνουσα κατάσταση, σε υγρά κλίματα (από Keaton and Degraaf, 1996):

A. Ενεργή ή μέχρι προσφάτως ενεργή κατολίσθηση: τα χαρακτηριστικά είναι σαφή και ευδιάκριτα. Το βραχώδες υπόβαθρο εκτίθεται στην κύρια κατακρήμνιση ή τα πλευρά. Υπάρχουν πολλές ρωγμές πάνω και υποπαράλληλα της κύριας κατακρήμνισης. Οι ρωγμές εκτείνονται κατά μήκος του πρανούς και ακτινικές ρωγμές σχηματίζονται στην περιοχή του δακτύλου. Η αρχική βλάστηση έχει διακοπεί. Ο σημερινός προσανατολισμός της βλάστησης υποδεικνύει την κατεύθυνση της αρχικής μετακίνησης και περιστροφής (Σχήμα 5). Το νερό λιμνάζει σε κλειστές κοιλότητες που δημιουργήθηκαν από την περιστροφική κίνηση ή την έμφραξη των φυσικών οδών.

B. Λανθάνουσα νέα κατολίσθηση: τα χαρακτηριστικά παραμένουν σαφή αλλά δεν είναι ευδιάκριτα εξαιτίας της διάχυτης μεταφοράς υλικών και των επιφανειακών μετακινήσεων μάζας στις κατακρημνίσεις. Αν και το βραχώδες υπόστρωμα είναι ακόμα ορατό σε πολλά σημεία, η διάβρωση αλλοίωσε την αρχική δομή. Οι ρωγμές δεν είναι πλέον ορατές εντός ή παραπλεύρως της μάζας ολίσθησης. Η υδρόφιλη βλάστηση φύτρωσε στις περιοχές όπου λιμνάζει το νερό. Δευτερεύουσες κατακρημνίσεις και εγκάρσια αναχώματα έχουν μεταβληθεί και το έδαφος έχει μία χαρακτηριστική μορφή λοφίσκου.

Γ. Λανθάνουσα-ώριμη κατολίσθηση: τα χαρακτηριστικά μεταβάλλονται από την επιφανειακή αποστράγγιση, την εσωτερική διάβρωση και την βλάστηση. Η διάβρωση μείωσε τα πρανή της κατακρήμνισης, την πλευρά και την περιοχή του δακτύλου. Από την διάβρωση σχηματίζονται χαραδρώσεις και νέες οδοί αποστράγγισης εντός και παραπλεύρως την κατολίσθησης. Έτσι, η αρχική λοφώδη επιφάνεια έχει κατά κάποιο τρόπο απαλυνθεί.

Δ. Λανθάνουσα-παλιά κατολίσθηση: τα χαρακτηριστικά είναι ασαφή και συχνά δυσδιάκριτα. Οι μορφολογικές ασυνέχειες του πρανούς δεν ξεχωρίζουν από την κατακρήμνιση, τα πλευρά και την περιοχή του δακτύλου. Ούτε η βλάστηση ούτε και οι νέοι οδοί αποστράγγισης υποδεικνύουν τα αρχικά όρια της κατολίσθησης. Η επηρεαζόμενη περιοχή καλύφθηκε εντελώς από λεπτόκοκκη ύλη και πυκνή βλάστηση.

Χρήση της βλάστησης:

Η βλάστηση χρησιμοποιείται επίσης ως ένδειξη της κατολισθητικής δραστηριότητας. Επιτρέπει την αξιολόγηση του βαθμού της δραστηριότητας, της ηλικίας, του τύπου και των συστατικών μερών μίας κατολίσθησης. Ο όρος “δενδρογεωμορφολογία” σημαίνει την μελέτη γεωμορφολογικών διεργασιών χρησιμοποιώντας δεδομένα που συλλέγονται από δέντρα. Τα δέντρα που φυτρώνουν σε κάποιο ασταθές πρανές ενδέχεται να προκαλέσουν ανατροπή ή κυρτότητα προς την κατεύθυνση της μετακίνησης. Η ανάλυση εξωτερικών παραμορφώσεων των δέντρων μπορεί να μας δώσει πληροφορίες για την κατολισθητική δραστηριότητα.

Σχήμα 5: Χαρακτηριστικά παραμορφωμένο δέντρο σε μερικώς σταθεροποιημένη κατολίσθηση (από Brunsden and Prior, 1984)

Δέντρα τα οποία μετακινήθηκαν από την κάθετη θέση τους υποβάλλονται επίσης σε αλλαγές στον εσωτερικό τους ιστό καθώς αντιδρούν στις διαφοροποιημένες συνθήκες ανάπτυξής τους. Τα κωνοφόρα δέντρα αντιδρούν στις νέες συνθήκες με την προσθήκη “compression tissue” στο κάτω μέρος του κορμού τους, ενώ τα φυλλοβόλα δέντρα αναπτύσσουν “tension tissue” κυρίως στο πάνω μέρος. Η διερεύνηση της επίδρασης στους ιστούς των κορμών σε συνδυασμό με την ανάλυση της εκκεντρότητας των ετήσιων δακτυλίων των δέντρων μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον καθορισμό των ημερομηνιών σημαντικών μετακινήσεων του πρανούς.

Σχήμα 6: Η μετακίνηση μάζας προκάλεσε την μετακίνηση ενός κωνοφόρου δέντρου, κύρτωση του κορμού και συνεπώς έκκεντρη ανάπτυξη των ετήσιων δακτυλιδιών (από Braam and al., 1987)

Η δενδρογεωμορφολογία χρησιμοποιείται για την αξιολόγηση της δραστηριότητας των ολισθήσεων, της ροής κορημάτων και της βραχόπτωσης.

Για τις αναφορές του κειμένου και τις γνωστές πηγές διδακτικού υλικού (βλέπε παράγραφο 1.3 Επιλεγμένες αναφορές)

BRAAM R.R., WEISS E.E.J., BURROUGH P.A., 1987. Spatial and temporal analysis of mass movement using dendrochronology. Catena, vol. 14, 1987b. p. 573-584

BRUNSDEN D., PRIOR D., 1984. Slope instability. John Wiley & Sons Ltd, Chichester

CROZIER M.J., 2004. Landslide in GOUDIE A.S. (Ed.), 2004. Encyclopedia of Geomorphology. Vol. 2, 605-608. Routledge, London and New York

CRUDEN, D.M. & VARNES, D.J., 1996. Landslides Types and Processes. In: A.K. TURNER & R.L. SCHUSTER (Editors), Landslides: Investigation and Mitigation. Transportation Research Board, National Academy of Sciences, Washington D.C., Special Report 247, pp. 36-75.

DIKAU R., BRUNSDEN D., SCHROTT L., IBSEN M.-L. (eds.), 1996. Landslide Recognition: Identification, Movement and Causes. John Wiley & Sons Ltd, Chichester.

FLAGEOLLET, J.-C., MALET, J.-P., MAQUAIRE, O., SCHMUTZ, M., 2004. Integrated investigations on landslides: example of the Super-Sauze earthflow. In Margottini, C. (Ed): Natural Disasters and Sustainable Development, Springer-Verlag, Berlin, Chapter 14, 213-238.

GLADE, T., ANDERSON , M., CROZIER M., J. (ed.s), 2009. Landslide hazard and natural risks. John Wiley & Sons Ltd, Chichester.

HIGHLAND L. M., BOBWROSKY P., 2008. The Landslide Handbook – A Guide to Understanding Landslides. Downloadable at USGS website. http://pubs.usgs.gov/circ/1325/

IAEG (Commission on Landslides), 1990. Suggested nomenclature for Landslides. IAEG Bull., 41: 13-16.

KEATON, J.R., DEGRAAF, J.V., 1996. Surface Observation and Geologic Mapping. In: TURNER, SCHUSTER (EDS) “Landslides : investigation and mitigation”. Transportation Research Board – National Research Council, Special Report 247, Washington, D.C., National Academy Press, pp. 178-230.

MALET, J.-P., MAQUAIRE, O.. 2004. Hydrological behaviour of earthflows developed in clay-shales: investigation, concept and modelling. In Picarelli, L. (Ed): The Occurrence and Mechanisms of Flows in Natural Slopes and Earthfills, Patron Editore, Bologna, 175-193.

MAQUAIRE, O., 2005. Geomorphic hazards and natural risks, In: Koster, E., A. (ed.), The Physical Geography of Western Europe, Oxford Regional Environments, Oxford University Press, Chapter 18, 354-377.

MAQUAIRE, O., MALET J.-P., 2006. Shallow landslidings. In BOARDMAN, J. A, POESEN, J. (Eds): Soil Erosion in Europe, Wiley, Chapter 2.8, 583-598.

PASUTO A.& SCHROTT L. – 1997.  Eurolandslide. A visual journey through european mass movements. CNR – IRPI , Padova Italy. CD-ROM Windows-Macintosh

SASSA K. (ed.), 1999. Landslides of the World. Kyoto University Press, Kyoto,

TURNER A.K. & SCHUSTER R.L. (eds.),1996. Landslides: Investigation and Mitigation. Transportation Research Board, Special Report 247, National Academy Press, Washington D.C..

VALLARIO A., 1992. Frane e territorio. Liguori Editore, Napoli.

VARNES, D.J., 1978. Slope movements: types and processes. In: R.L. SCHUSTER & R.J. KRIZEK (Editors), Landslides: Analysis and Control. Transportation Research Board, National Academy of Sciences, Washington D.C., Special Report, 176, pp. 11-33.

Το σχήμα και η έκταση των κατολισθήσεων ποικίλουν και συνεπώς υπάρχουν πολλοί τρόποι ταξινόμησης.

Τα κριτήρια που χρησιμοποιούνται συνήθως για την ταξινόμηση των διαφόρων τύπων κατολισθήσεων περιλαμβάνουν:

  • τον μηχανισμό μετακίνησης (π.χ. πτώση, ανατροπή, ολίσθηση, έκταση και ροή),
  • τη φύση των υλικών του πρανούς (πέτρωμα, κορρήματα, γαίες),
  • το σχήμα (καμπύλη ή επίπεδη)
  • την επιφάνεια θραύσης,
  • τον βαθμό ασυνέχειας της μετακινούμενης μάζας,
  • το ποσοστό μετακίνησης.

Το τελευταίο κριτήριο είναι το πιο σημαντικό, αφού είναι αυτό, που έμμεσα καθορίζει την πιθανότητα, που έχουν άνθρωποι να ξεφύγουν, από τη στιγμή, που εμφανιστεί το φαινόμενο.

Ο βαθμός της κίνησης για τα διαφορετικά είδη των κατολισθήσεων ποικίλουν:

  • Κάποιες κατολισθήσεις καταγράφουν μόνο κάποια εκατοστά κίνησης κάθε χρόνο, αναβάλλοντας αυτό το βαθμό για δεκαετίες.
  • Έχουν καταγραφεί ταχύτητες στις κατολισθήσεις των πράνων, 100 km/h, ενώ κατολισθήσεις βράχων είναι ικανές να αγγίξουν ταχύτητες 350 km/h.

Ένας απλός τρόπος ταξινόμησης των κατολισθήσεων είναι να συνδυάσουμε το τύπο των κινήσεων με τον τύπο των υλικών, που εμπεριέχονται. Αυτή είναι η βασική και η πιο κοινώς διαδεδομένη ταξινόμηση, η οποία προτάθηκε από τους Cruden & Varnes (1996), στην πρώτη της εμφάνιση το 1978 από τον Varnes, όπως φαίνεται στον πίνακα παρακάτω. Στην εικόνα που ακολουθεί, ο τρόπος ταξινόμησης Crude & Varnes είναι αυτός, που χρησιμοποιείται.

The block scheme of the Cruden & Varnes’ landslide classification. Source: British Geological Survey – www.bgs.ac.uk Go to 2.1 More information on different types of landslide)

Τα κριτήρια που χρησιμοποιούνται συνήθως για την ταξινόμηση των διαφόρων τύπων κατολισθήσεων περιλαμβάνουν: τον μηχανισμό μετακίνησης (π.χ. πτώση, ανατροπή, ολίσθηση, έκταση και ροή), την φύση των υλικών του πρανούς (πέτρωμα, κορρήματα, γαίες), το σχήμα (καμπύλη ή επίπεδη) της επιφάνειας θραύσης, τον βαθμό ασυνέχειας της μετακινούμενης μάζας, το ποσοστό μετακίνησης.

Για τον διαχωρισμό των διαφόρων τύπων κατολισθήσεων χρησιμοποιούμε το ποσοστό μετακίνησης, καθώς εκφράζει έμμεσα την ευκαιρία που δίδεται στους ανθρώπους να διαφύγουν κατά την έναρξη του φαινομένου.

Τα ποσοστά μετακίνησης για τους διάφορους τύπους κατολίσθησης ποικίλουν κατά πολύ:

  • Μερικές κατολισθήσεις καταγράφουν μόνο μερικά εκατοστά μετακίνησης ανά έτος, διατηρώντας το ποσοστό αυτό για δεκαετίες.
  • Ορισμένες ροές κορημάτων έχουν καταγράψει ταχύτητες 100 χλμ/ώρα ενώ οι βίαιες κατολισθήσεις πετρωμάτων μπορούν να φτάσουν ταχύτητες 350 χλμ/ώρα.

Για απλοποίηση της κατάστασης, διαχωρίζουμε δύο κύριες κατηγορίες:

Αργές μετακινήσεις Η παραμόρφωση είναι προοδευτική και μπορεί να συνοδεύεται από ρήγμα, αλλά κατ’αρχήν δεν υπάρχει ξαφνική επιτάχυνση. Η επιτάχυνση είναι προοδευτική και καταλήγει σε ξαφνική ολίσθηση μετά από μία φάση προειδοποιητικών σημείων (θραύσεις, παραμορφώσεις, εδαφική υποχώρηση), η οποία δεν αποτελεί άμεση απειλή εάν παρακολουθείται και ελέγχεται σωστά.
βλέπε 2.1.1 Περισσότερα στοιχεία για τις αργές μετακινήσεις

Γρήγορες μετακινήσεις

Για πιο ολοκληρωμένη ταξινόμηση θα πρέπει να προσθέσουμε στις δύο αυτές κατηγορίες και μία τρίτη κατηγορία η οποία σχετίζεται με την έκταση. Πρόκειται για κινήσεις που χαρακτηρίζονται από πλευρική έκταση, χαρακτηριστική ενός συνεκτικού πετρώματος, οι οποίες συνήθως συνδυάζονται με εδαφική υποχώρηση πιο μαλακών υλικών. Κάποιες φορές είναι αδύνατον να αναγνωριστεί μία επιφάνεια βασικής ολίσθηση ούτε και μία σαφέστατα οριοθετημένη ζώνη όλκιμης παραμόρφωσης. Γενικά, η πλευρική έκταση του πετρώματος είναι μία πολύ αργή μετακίνηση αλλά μπορεί να γίνει πολύ γρήγορη επί των υλικών τα οποία υπέρκειται (κορήματα).
βλέπε 2.1.2 Περισσότερα στοιχεία για τις γρήγορες μετακινήσεις

Για πιο ολοκληρωμένη ταξινόμηση θα πρέπει να προσθέσουμε στις δύο αυτές κατηγορίες και μία τρίτη κατηγορία η οποία σχετίζεται με την έκταση. Πρόκειται για κινήσεις που χαρακτηρίζονται από πλευρική έκταση, χαρακτηριστική ενός συνεκτικού πετρώματος, οι οποίες συνήθως συνδυάζονται με εδαφική υποχώρηση πιο μαλακών υλικών. Κάποιες φορές είναι αδύνατον να αναγνωριστεί μία επιφάνεια βασικής ολίσθηση ούτε και μία σαφέστατα οριοθετημένη ζώνη όλκιμης παραμόρφωσης. Γενικά, η πλευρική έκταση του πετρώματος είναι μία πολύ αργή μετακίνηση αλλά μπορεί να γίνει πολύ γρήγορη επί των υλικών τα οποία υπέρκειται (κορήματα). βλέπε 2.1.3 Περισσότερα στοιχεία για τις πλευρικές εκτάσεις

Ένα άλλο κριτήριο που χρησιμοποιείται από τους ερευνητές για τον προσδιορισμό των κατηγοριών των κατολισθήσεων είναι ο τύπος της μετακίνησης, ενώ υπάρχει και περεταίρω ταξινόμηση βάσει του τύπου των υλικών.

Οι αργές μετακινήσεις ξεχωρίζουν βάσει των ακολούθως:

Καθίζηση

Πρόκειται για την διεργασία συμπιεστότητας του εδάφους λόγω φορτίου. Επηρεάζει συμπιεστά εδάφη (τυρφώδη, αργιλώδη εδάφη, κ.λπ). Η καθίζηση είναι μία διαφορική διαδικασία και μπορεί να προκαλέσει ζημιές σε κατασκευές και κτήρια. Η καθίζηση είναι μία περιορισμένη σταδιακή εδαφική υποχώρηση.

Συρρίκνωση και διόγκωση

Συρρίκνωση είναι η διεργασία που τελείται λόγω ξήρανσης των εδαφών, η οποία οφείλεται σε έντονη και μακροχρόνια ξηρασία. Η συρρίκνωση δημιουργεί αργές και περιορισμένου εύρους μετακινήσεις και κάθετες παραμορφώσεις της επιφάνειας του εδάφους. Την συρρίκνωση μπορεί να ακολουθήσει μία διεργασία προοδευτικής διόγκωσης όταν η υγρασία του εδάφους αυξάνει κατά την περίοδο των βροχών. Τα αργιλώδη εδάφη είναι ιδιαίτερα ευαίσθητα στην συρρίκνωση και διόγκωση λόγω των ιδιαίτερων χαρακτηριστικών του αργίλου. Η συρρίκνωση μπορεί να επιφέρει ζημιές σε κτήρια με μερική και ασταθή καθίζηση του εδάφους.

Σταδιακή εδαφική υποχώρηση

Σταδιακή εδαφική υποχώρηση είναι η διεργασία αργής παραμόρφωσης της επιφάνειας του εδάφους με ή χωρίς ρωγμές, λόγω της εξέλιξης των φυσικών ή τεχνητών σπηλαίων (υπόγεια λατομεία ή ορυχεία – σιδήρου, άλατος, άνθρακα κ.λπ), των κυκλικών ή ωοειδών κοιλοτήτων ή καταπτώσεων που εμφανίζονται στην επιφάνεια.

Ολίσθηση και κατολίσθηση ιλύος (κάθιση – ροή γαιών):

Η μετακίνηση γίνεται με δυναμική μετατόπιση κατά μήκος μίας ή περισσοτέρων επιφανειών ή κατά μήκος λεπτών ζωνών εντατικής παραμόρφωσης λόγω διάτμησης. Υπάρχουν κυκλικές ολισθήσεις (κάθιση), στις οποίες η μετακίνηση γίνεται κατά μήκος μίας καμπύλης ή κοίλου επιφάνειας θραύσης, ή μεταθετικές ολισθήσεις στις οποίες η μάζα μετακινείται κατά μήκος επίπεδων ή κυματιστών επιφανειών.

Σε ορισμένες περιπτώσεις, η ολίσθηση μπορεί να μετατραπεί σε κατολίσθηση ιλύος ή κάθιση – ροή γαιών, ιδίως σε ήπια πρανή, σε έντονα τεκτονισμένα αργιλούχους και λασπώδεις σχηματισμούς (Picarelli, 2001; Maquaire et al., 2003). Όπως φαίνεται στο σχήμα 13, ξεχωρίζουν τρεις μορφολογικές μονάδες: μία πρωτογενή περιοχή τροφοδοσίας υλικού με την κύρια ουλή και τις ρωγμές, μία ζώνη αγωγού καλυμμένη με λεπτό στρώμα αποθέσεων (η παλαιοτοπογραφία φαίνεται καθαρά), και μία ζώνη απόθεσης, που μερικές φορές αποτελείται από διαδοχικούς λοβούς.

Σχέδιο σταδιακής εδαφικής υποχώρηση (από Maquaire, 2005)

Σταδιακή εδαφική υποχώρηση είναι η διεργασία αργής παραμόρφωσης της επιφάνειας του εδάφους με ή χωρίς ρωγμές, λόγω της εξέλιξης των φυσικών ή τεχνητών σπηλαίων (υπόγεια λατομεία ή ορυχεία – σιδήρου, άλατος, άνθρακα κ.λπ), των κυκλικών ή ωοειδών κοιλοτήτων ή καταπτώσεων που εμφανίζονται στην επιφάνεια,

Τι είναι το φαινόμενο της σταδιακής εδαφικής υποχώρηση;

Η εδαφική υποχώρηση, όπως και η καθίζηση, είναι μία πολύ αργή διεργασία κάθετης παραμόρφωσης μεγάλης έκτασης. Οι παραμορφώσεις οφείλονται σε:

  • Φυσική διάλυση υλικών (φαινόμενα καρστ),
  • Εξόρυξη υλικών (ασβεστούχα, κ.λπ) ή εξόρυξη μεταλλευμάτων (σιδήρου, άλατος, άνθρακα κ.λπ).

Η εδαφική υποχώρηση είναι ένα σχετικά αργό φαινόμενο το οποίο μπορεί να διαρκέσει πολλά χρόνια. Συνήθως παρατηρείται σε εδάφη με εύκαμπτη συμπεριφορά, ή σε περίπτωση τεχνητών κοιλοτήτων (υπόγεια λατομεία ή ορυχεία), όταν το βάθος εκμετάλλευσης είναι μεγάλο σε σχέση με το πάχος του μεγέθους. Η εδαφική υποχώρηση μπορεί να είναι ο πρόδρομος της εξέλιξης μίας ταχείας εδαφικής υποχώρηση.

Η εδαφική υποχώρηση (με κάθε κάθετο στοιχείο της μετακίνησης) έχει ως αποτέλεσμα το χαμηλό βάθος εκτεταμένων τοπογραφικών βυθίσεων, δημιουργώντας σχετικές παραμορφώσεις που είναι επικίνδυνες για τις κατασκευές, ή, σε μεγάλη κλίμακα, την αποδιοργάνωση του συστήματος αποστράγγισης. Στα όρια αυτών των βυθίσεων (καταβόθρα στην περίπτωση διάλυσης του κραστ), οι ζώνες έκτασης (με αποκοπή και έλξη, όρια διαρροής) μπορούν να οδηγήσουν στην εμφάνιση ρωγμών.

Σχέδιο σταδιακής εδαφικής υποχώρησης πάνω από ένα υπόγειο λατομείο με αργή και σταδιακή παραμόρφωση του εδάφους με ελαστική συμπεριφορά. Με αυτές τις ενδείξεις: κάτω, η έκταση της ζώνης εδαφικής υποχώρησης και πάνω η έκταση της επηρεασθείσας ζώνης (από BRGM, website BDcavité.net, developed by BRGM).

Καρστική δολίνη στην Vercors λόγω διάλυσης του ασβεστόλιθου (φωτο.: O Maquaire, Cerg)

Αναφορές:
COTE, PH., FAUCHARD, C., POTHERAT, P. (2005). Méthodes géophysiques pour la localisation de cavités souterraines : potentialités et limites. In Evaluation et gestion es risques liés aux carrières souterraines abandonnées. Actes des journées scientifiques du LCPC, pp. 8-17.

EMBLETON, C., AND EMBLETON C. (EDS.) (1997), Geomorphological Hazards of Europe. Developments in Earth Surface Processes 5. Amsterdam : Elsevier, 524p.

FLAGEOLLET, J. C. (1988), Les mouvements de terrain et leur prévention, Paris : Masson, 224p. LCPC (2000). Guide technique pour la caractérisation et cartographie de l’aléa dû aux mouvements de terrain. Collection ‘les risques naturels’. Laboratoire Central des Ponts et Chaussées, 91 p.

MAQUAIRE, O., (2005). Geomorphic hazards and natural risks, In: Koster, E., A. (ed.), The Physical Geography of Western Europe, Oxford Regional Environments, Oxford University Press, Chapter 18, 354-377.

MINISTERE DE L’ENVIRONNEMENT, (1997), Plans de prévention des risques naturels (PPR) : guide général.. La Documentation Française, Paris, 76p.

MINISTERE DE L’ENVIRONNEMENT, (1999), Plans de prévention des risques naturels (PPR) : risques de mouvements de terrain. Guide méthodologique.. La Documentation Française, Paris, 71p.

MINISTERE DE L’ECOLOGIE ET DU DEVELOPPEMENT DURABLE, (2004). Dossier d’information sur le risque Mouvement de terrains, 20 p. (à télécharger sur site du MEDD).

POTHERAT, P. (2005). L’opération de recherche « Carrières souterraines abandonnées ». Localisation, diagnostic de stabilité, gestion. Rapport de synthèse. Géotechnique et risques naturels, GT 77. LCPC, 132 p.

(Απόσπασμα από το Maquaire and Malet, 2006)

Ολίσθηση είναι η μετακίνηση μάζας υλικών κατά μήκος μίας ρωγμής ή επιφάνειας ολίσθησης. Η ολίσθηση μπορεί να είναι περιστροφική (η επιφάνεια ολίσθησης είναι κοίλη) ή μεταθετική (η επιφάνεια ολίσθησης είναι πιο επίπεδη). Εξαρτάται από τα υλικά αλλά και από το σχήμα και το μήκος του πρανούς. Ο λόγος 1:10 μεταξύ βάθους και μήκους, αποτελεί κριτήριο για την ταξινόμηση της ολίσθησης σε περιστροφική ή μεταθετική. Πολλές ολισθήσεις είναι σύνθετες και η κίνηση γίνεται κατά μήκος μίας επιφάνειας ολίσθησης, η οποία είναι κοίλη στην ανάντη και επίπεδη στην κατάντη. Πολλές ολισθήσεις επέρχονται πάνω σε ακανόνιστες επιφάνειες (Flageollet, 1988), και ποικίλουν σημαντικά λόγω της φύσεως και του μεγέθους των υλικών (θραύσματα συνεκτικών πετρωμάτων, χαλαρών πετρωμάτων, εδάφους) και της ταχύτητας.

Περιστροφικές ολισθήσεις

Μία απλή περιστροφική ολίσθηση είναι «λίγο πολύ μία περιστροφική κίνηση γύρω από ένα άξονα που είναι παράλληλος προς την διεύθυνση του πρανούς, που ευνοεί την μετακίνηση (ολίσθηση). Τα ανώτερα τμήματα της κατολίσθησης είναι δυνατόν να κάμπτονται με κλίσεις αντίθετες προς τη ρηξιγενή επιφάνεια σχηματίζοντας μικρές τάφρους κατά μήκος μίας ρηχής επιφάνειας η οποία είναι κοίλη στην ανάντη, και μπορεί να είναι ορατή ή να υποτεθεί ευλόγως’ (Varnes, 1978). Η μορφολογία της περιστροφικής ολίσθησης είναι χαρακτηριστική (Σχήμα): στην ανάντη υπάρχει μία κύρια κατακρήμνιση με απόκρημνο πρανές, το οποίο είναι η ορατή πλευρά της επιφάνειας ολίσθησης, και κεκλιμένα τεμάχη (αντιπρανή) με ρωγμές κατά μήκος των οποίων οι αυλακώσεις της κάθισης είναι κάποιες φορές ορατές.

Σχήμα 1: Τυπικό συνοπτικό διάγραμμα περιστροφικής ολίσθησης (από Dikau et al., 1996)

Σχήμα 2: Τυπικό συνοπτικό διάγραμμα περιστροφικής ολίσθησης (από Dikau et al., 1996)
Σχήμα 3: Πλαγιόληπτες αεροφωτογραφίες της κύριας κατακρήμνισης και πολλαπλές περιστροφικές ολισθήσεις στο Stonebarrow Hill, Dorset, UK (from Dikau et al., 1996)

Μπορεί να είναι απλή, πολλαπλή με αρκετές μετακινήσεις του ιδίου τύπου, σε μικρή απόσταση ή μία από την άλλη, ή διαδοχική, όπως με interlocking (Σχήμα). Οι περιστροφικές ολισθήσεις καλύπτουν επιφάνειες από μερικά τετραγωνικά μέτρα (στην περίπτωση αυτή θεωρούνται ρηχές κατολισθήσεις) έως και μερικά εκτάρια.

Σχήμα 4: Περιστροφική ολίσθηση εδάφους σε αργιλικούς σχηματισμούς στο Panaro River valley, Northern Apennines, Italy (φωτογραφία: D. Castaldini)

Μεταθετικές ολισθήσεις

Σχήμα 5: Συνοπτικό διάγραμμα χαρακτηριστικής μεταθετικής ολίσθησης (από Dikau et al. 1996)

Στις μεταθετικές ολισθήσεις, τα υλικά μετακινούνται κατά μήκος μίας επίπεδης ή κυματοειδούς επιφάνειας ολίσθησης, τα οποία ολισθαίνον πάνω στην αρχική επιφάνεια του εδάφους. Οι μεταθετικές ολισθήσεις συνήθως ακολουθούν ασυνέχειες οι οποίες είναι λίγο πολύ παράλληλες στο πρανές, και συνήθως είναι επιφανειακές (όπως για παράδειγμα η επαφή μεταξύ των πετρωμάτων και το αυτόχθον έδαφος). Σε μεγαλύτερα βάθη, δημιουργούνται κατά μήκος δομικών αστοχιών, διακλάσεων ή επίπεδα στρώσεων.

Σχήμα 6: Τομή και αεροφωτογραφία από το Le Bouffay, βόρεια Γαλλία, όπου φαίνεται η μεταθετική οριζόντια ολίσθηση και η μετέπειτα κατάρρευση (από Maquaire, 1990)

Οι μεταθετικές ολισθήσεις σε απλές ασυνέχειες σε μάζες πετρωμάτων ονομάζονται ολισθήσεις βραχωδών τεμαχών (Σχήμα 7g) ή επίπεδες ολισθήσεις (Cruden and Varnes, 1996). Ορισμένες φορές η επιφάνεια ολίσθησης μπορεί να είναι σχηματισμένη από δύο ασυνέχειες οι οποίες είναι η αιτία μετακίνησης των πετρωμάτων κατά μήκος της τομής των δύο ασυνεχειών, σχηματίζοντας μία ολίσθηση σφήνας (Σχήμα 7h). Η ολίσθηση stepped slide επέρχεται όταν δύο ή περισσότερα σύνολα ασυνεχειών, όπως επιφάνειες στρώσης και ορισμένα σύνολα αρμών, διεισδύουν στη μάζα των πετρωμάτων (Σχήμα 7i). Ο τύπος αυτός των ολισθήσεων είναι συνήθως πολύ γρήγορος. Ήπιες ασυνέχειες ή λεπτά αργιλικά επίπεδα ενδέχεται να ενεργήσουν σαν λιπαντικό υλικό. Η διείσδυση του νερού μειώνει την τριβή, προκαλεί εκτεταμένη πίεση πόρων με αποτέλεσμα την ολίσθηση ενός συμπαγούς τεμάχους πάνω σε ένα άλλο.

Σχήμα 7: Διάφοροι τύποι ολισθήσεις βραχωδών τεμαχών (από Maquaire and Malet, 2006, προσαρμοσμένο από Cruden and Varnes, 1996; Dikau et al., 1996)
Σχήμα 8: Ολίσθηση κορημάτων (από Maquaire and Malet, 2006, προσαρμοσμένο από Cruden and Varnes, 1996; Dikau et al., 1996)

Μεταθετικές ολισθήσεις μπορεί να προκληθούν κατά μήκος ασυνεχειών εδάφους-βραχώδους υπεδάφους ή περατών/αδιαπέρατων διακλαδώσεων εδάφους σε πρανή που έχουν σχηματιστεί από συνεκτικά κορήματα, λεπτόκοκκα εδάφη ή χοντρόκοκκα κορήματα. Στην περίπτωση αυτή, οι μεταθετικές ολισθήσεις ονομάζονται ολισθήσεις εδαφών, ολισθήσεις κορημάτων (Σχήμα j) ή ολισθήσεις στρώματος. Οι ολισθήσεις κορημάτων και οι ολισθήσεις στρώματος είναι συνήθως ρηχές, ανάλογα με το μήκος τους και το πλάτος τους. Οι ταχύτητες τους συνδέονται με εποχιακούς παράγοντες, με το επίπεδο υπόγειων υδάτων και τις συνθήκες κορεσμού που επικρατούν.

Σχήμα 9: Πλαγιόληπτη (στα αριστερά) και κάθετη (στα δεξιά) αεροφωτογραφία της μεταθετικής ολίσθησης Bindon στο Devon του Ηνωμένου Βασιλείου (από Dikau et al. 1996)

Σχήμα 10: Μεταθετική ολίσθηση γαιών με λεπτόκοκκα υλικά στο Deva County της Ρουμανίας (φωτο. D. Castaldini)

Σχήμα 11: Μεταθετικές ολισθήσεις βράχων τον Νοέμβριο του 1994 στην Piemonte Apennines της Ιταλίας (φωτο Archivio CNR IRPI, Τορίνο)

Σχήμα 12: Πανοραμική όψη του σώματος και της επιφάνειας ολισθήσεις βράχων της κατολίσθησης Vajont (από Dikau et al. 1996) Ολίσθηση ιλύος (ή κάθιση – ροή γαιών)
Σχήμα 13: Ολίσθηση ιλύος (από Maquaire and Malet, 2006, προσαρμογή από Cruden and Varnes, 1996; Dikau et al., 1996)

Σε ορισμένες περιπτώσεις, η ολίσθηση μπορεί να μετατραπεί σε κατολίσθηση ιλύος ή κάθιση – ροή γαιών, ιδίως σε ήπια πρανή, σε έντονα τεκτονισμένα αργιλούχους και λασπώδεις σχηματισμούς (Picarelli, 2001; Maquaire et al., 2003). Όπως φαίνεται στο σχήμα 13, ξεχωρίζουν τρεις μορφολογικές μονάδες: μία πρωτογενή περιοχή τροφοδοσίας υλικού με την κύρια ουλή και τις ρωγμές, μία ζώνη αγωγού καλυμμένη με λεπτό στρώμα αποθέσεων (η παλαιοτοπογραφία φαίνεται καθαρά), και μία ζώνη απόθεσης, που μερικές φορές αποτελείται από διαδοχικούς λοβούς

Σχήμα 14: Ολίσθηση ιλύος κοντά στην πόλη Corps, την Άνοιξη του 2001 (Trièves, South Alps, France, Μάιος 2001).

Σχήμα 15: Λοβοειδή ροή γαιών, 1969, Black Ven, Dorset, Ηνωμένο Βασίλειου (από Dikau et al., 1996)
Σχήμα 16: Ροή γαιών κοντά στην Cortina d’Ampezzo, Dolomites, E Alps, Ιταλία (από Dikau et al., 1996)

Σχήμα 17: Boschi di Valoria ροή γαιών, βόρεια Απέννινα Όρη, Ιταλία, 1996 (στα αριστερά) και 2001 μετά την επανενεργοποίησή της (στα δεξιά) (φωτο. A. Corsini)

Σχήμα 18: Ροή γαιών Super-Sauze, Γαλλικές Άλπεις (φωτο M. Soldati) (βλέπε Περίπτωση Μελέτης Super-Sauze)

References:

For the references herein and for knowing sources of didactic material go to 1.3 Selected references.

Οι μετακινήσεις επιταχύνουν ξαφνικά και μπορούν να χωριστούν σε δύο ομάδες, αναλόγως εάν το υλικό μεταφέρεται ως μάζα ή θεωρείται ως δευτερογενώς μεταφερόμενο. Η παρακολούθηση και ο έλεγχος των μετακινήσεων αυτών είναι πιο δύσκολος και συνεπώς αποτελούν σοβαρό κίνδυνο για την ασφάλεια των ανθρώπων.

Μπορούμε να ξεχωρίσουμε δύο ομάδες γρήγορων μετακινήσεων, αναλόγως εάν το υλικό μεταφέρεται ως μάζα ή θεωρείται ως δευτερογενώς μεταφερόμενο: Η πρώτη περιλαμβάνει:

  • γρήγορη εδαφικής υποχώρησης με γρήγορη αναπάντεχη κατάρρευση η οποία δημιουργεί τρύπες καθίζησης ή φρεάτια λόγω της γρήγορης θραύσης φυσικών ή τεχνητών υπογείων θόλων σπηλαίων,
  • Κατάπτωση: πτώση βράχων, πτώση λίθωνl, πτώση χαλικιών, πτώση ογκόλιθων, πτώση κορημάτων, πτώση γαιών λόγω της μηχανικής ανάπτυξης κρημνών ή εξαιρετικά κατατετμημένα βραχώδη φρύδια,
  • κατολισθήσεις βράχων, ανατροπή, ολίσθηση βράχων, ολισθήσεις στρώματος από κρημνούς ή βραχώδη φρύδια, αναλόγως των προϋπαρχόντων ασυνεχών πλακών.

Γρήγορες εδαφικές υποχωρήσεις

Γρήγορη εδαφική υποχώρηση ονομάζεται η διεργασία της βίαιης αναπάντεχης κατάρρευσης η οποία δημιουργεί τρύπες καθίζησης ή φρεάτια λόγω της γρήγορης θραύσης φυσικών ή τεχνητών υπογείων θόλων σπηλαίων (υπόγεια λατομεία ή ορυχεία – σιδήρου, άλατος, άνθρακα κ.λπ). βλέπε 2.1.2.1 Περισσότερες πληροφορίες για τις γρήγορες εδαφικές υποχωρήσεις

Πτώση

Συνήθως η μάζα αποκολλάται από ένα πολύ απότομο πρανές κατά μήκος μίας επιφάνειας πάνω στην οποία διενεργούνται ελάχιστες διατμητικές μετακινήσεις. Συνήθως γίνεται στον αέρα και το φαινόμενο περιλαμβάνει την ελεύθερη πτώση υλικών, αναπήδηση και κύλιση. βλέπε 2.1.2.2 Περισσότερες πληροφορίες για τις πτώσεις

Βίαιες κατολισθήσεις βράχων

Η μετακίνηση οφείλεται σε δυνάμεις οι οποίες δημιουργούν μία ορμή γύρω από ένα σημείο περιστροφής, το οποίο βρίσκεται κάτω από το κέντρο βάρους της επηρεαζόμενης βραχώδους μάζας. Το φαινόμενο μπορεί να εξελιχθεί είτε σε πτώση (γρήγορη μετακίνηση) ή ολίσθηση (αργή παραμόρφωση). Βλέπε 2.1.2.4 Περισσότερες πληροφορίες για τις ανατροπές>>

Η δεύτερη ομάδα αντιστοιχεί στο φαινόμενο της ροής. Η ροή χαρακτηρίζεται από συνεχείς μετακινήσεις στον χώρο ροής. Οι επιφάνειες διάτμησης (ή λεπτές ζώνες διανεμηθείσας διάτμησης) είναι βραχύβιες, έχουν στενά διαστήματα μεταξύ τους και συνήθως δεν διατηρούνται. Από κινηματική άποψη η κίνηση θα μπορούσε να συγκριθεί με την κίνηση ενός ιξώδους υγρού.

Η δεύτερη αυτή ομάδα περιλαμβάνει:

  • Pοή κορημάτων που προέρχεται από την μεταφορά υλικών σε ιξώδεις ροές ή ροές υγρών σε λεκάνες ποταμών ή πρανή λόφων για κατολισθήσεις κορημάτων,
  • Ολίσθηση ιλύος ή ροή γαιών, λασποροή, ροή γαιών, γενικά οφείλονται στην εξέλιξη του μετώπου της ολίσθησης γαιών. Ο τρόπος εξάπλωσής τους είναι κάτι μεταξύ μετακίνησης μάζας και ιξώδους μεταφοράς ή μεταφοράς υγρού.

Ροή κορημάτων και κατολίσθηση κορημάτων:

Η ροή κορημάτων είναι μία πολύ γρήγορη έως εξαιρετικά γρήγορη ροή (> 1 m.s-1) κορεσμένων μη πλαστικών κορημάτων σε ένα απόκρημνο κανάλι (Σχήμα 1.m). Τα κύρια χαρακτηριστικά της ροής κορημάτων είναι η παρουσία ενός υφιστάμενου καναλιού ή κανονικά σχεδιασμένης οδού, σε αντίθεση με τις κατολισθήσεις κορημάτων, οι οποίες είναι λεπτές, μερικώς ή ολικώς κορεσμένες και δημιουργούνται στα πρανή των λόφων. Βλέπε 2.1.2.5. περισσότερες πληροφορίες για τις ροές (ροή κορημάτων και κατολίσθηση κορημάτων>

Λασποροή (ροή γαιών)

Μικρή λασποροή (από Dikau et al., 1996)

Οι ροές γαιών δημιουργούνται στην υγρή άμμο ή σε λασπώδη μείγματα αργίλου, τα οποία έχουν μεταφερθεί δευτερογενώς με το νερό ή έχουν τόσο υγροποιηθεί με δομικές αλλαγές που λαμβάνουν χαρακτήρα ροής (Locat and Leroueil, 1997; Hight et al., 1998). Ο κοινός όρος που χρησιμοποιείται για τις καταστάσεις αυτές είναι η λασποροή. Οι καταστάσεις αυτές έχουν παρόμοια μορφή και συμπεριφορά με την ροή κορημάτων. Βλέπε 2.1.2.5. περισσότερες πληροφορίες για τις ροές (ροή κορημάτων και κατολίσθηση κορημάτων>

Σχεδιάγραμμα γρήγορης εδαφικής υποχώρησης (από Maquaire, 2005)

Γρήγορη εδαφική υποχώρηση ονομάζεται η διεργασία της βίαιης αναπάντεχης κατάρρευσης η οποία δημιουργεί τρύπες καθίζησης ή φρεάτια λόγω της γρήγορης θραύσης φυσικών ή τεχνητών υπογείων θόλων σπηλαίων (υπόγεια λατομεία ή ορυχεία – σιδήρου, άλατος, άνθρακα κ.λπ).

Ποια είναι η διεργασία της γρήγορης εδαφικής υποχώρησης;

Η γρήγορη εδαφική υποχώρηση είναι μία βίαιη απρόσμενη κατάρρευση η οποία δημιουργεί τρύπες καθίζησης ή φρεάτια μίας σχετικά μεγάλης έκτασης (η διάμετρος κυμαίνεται από μερικά μέτρα έως κάποια εκτάρια) και βάθος που ποικίλει από μερικά μέτρα σε πολλές εκατοντάδες μέτρα. Η γρήγορη εδαφική υποχώρηση μπορεί να προκληθεί μετά από προοδευτική εδαφική υποχώρηση Συνήθως, η γρήγορη εδαφική υποχώρηση προκαλείται πάνω από τεχνητά έργα, όπως σήραγγες, πηγάδια, και καλυμμένα υπόγεια λατομεία ή ορυχεία (σιδήρου, άλατος, άνθρακα κ.λπ). είναι επίσης συχνό φαινόμενο σε καρστικά εδάφη, όπου η διάλυση του ασβεστόλιθου με τη ροή υγρών στο υπέδαφος προκαλεί την δημιουργία κοιλοτήτων (π.χ. σπήλαια). Εάν η οροφή των κοιλοτήτων αυτών είναι αδύναμη, μπορεί να καταρρεύσει και τα πετρώματα και οι γαίες που βρίσκονται πάνω από την οροφή θα πέσουν στο κενό, προκαλώντας εδαφική υποχώρηση.

Σε αστικές ζώνες, οι εδαφικές υποχωρήσεις μπορούν να προκαλέσουν πολλά θύματα. Μία τέτοια καταστροφή συνέβη το 1958 στο Roosburg του Βελγίου όταν 18 άνθρωποι έχασαν την ζωή τους από κατάρρευση σήραγγας ενός παλιού υπόγειου λατομείου. Στο Clamart και στην Issy-les-Moulineaux της Γαλλίας, 21 άνθρωποι έχασαν την ζωή τους κατά την κατάρρευση ενός υπόγειου λατομείου το 1961.

Γιατί και πως επέρχεται η κατάρρευση;

Η διεργασία της κατάρρευσης της οροφής

Σχεδιαγράμματα της διεργασίας κατάρρευσης της οροφής μίας υπόγειας σπηλιάς: 1. Αποικοδόμηση της οροφής της στοάς, 2. Κατάρρευση της οροφής 3 & 4. Εξέλιξη της κατάρρευσης της οροφής, 4. Η οροφή ποτ κατέρρευσε δεν έχει ανιχνευθεί και φτάνει στην επιφάνεια.

Όταν μία χοάνη ή ρηχή τρύπα διαμέτρου και βάθους μερικών μέτρων εμφανίζεται στην επιφάνεια αυτό επιστημονικά ονομάζεται κατάρρευση οροφής. Οι διαστάσεις της εξαρτώνται από το μέγεθος του κενού και την φύση του υποστρώματος το οποίο την χωρίζει από την επιφάνεια.

Πως συμβαίνει αυτό; Για παράδειγμα, στην αρχή ενδεχομένως να υπάρχει μία στοά που να αποτελείται από πολλούς θόλους. Οι θόλοι αυτοί ενδέχεται να αυξηθούν σιγά σιγά έως ότου φτάσουν στην επιφάνεια. Ωστόσο, η κατάρρευση της οροφής δεν θα επέλθει εάν η στοά βρίσκεται σε αρκετό βάθος, επειδή η έκταση των τεμάχων της οροφής έρχεται να αναπληρώσει το κενό πριν φτάσει στην επιφάνεια. Ο κίνδυνος/απειλή της κατάρρευσης της οροφής μειώνεται όταν ένα παχύ και ανθεκτικό στρώμα σταματήσει την προοδευτική αποικοδόμηση

Κατάρρευση οροφής πάνω από υπόγειες σπηλιές ασβεστόλιθου, Pays d’Auge, Νορμανδία, Γαλλία (Φωτο.: O. Maquaire, Cerg)

Υπόγειος φορέας από ασβεστόλιθο (Tours, Γαλία): προοδευτική αποικοδόμηση του πυλώνα (μείωση του πλάτους του) και κατάρρευση οροφής (Photos: O. Maquaire, CERG).

Κατάρρευση οροφής πάνω από υπόγειες σπηλιές ασβεστόλιθου, Pays d’Auge, Νορμανδία, Γαλλία (Φωτο.: O. Maquaire, Cerg) Υπόγειος φορέας από ασβεστόλιθο (Tours, Γαλία): προοδευτική αποικοδόμηση του πυλώνα (μείωση του πλάτους του) και κατάρρευση οροφής (Photos: O. Maquaire, CERG). Καρστικό δίκτυο σε ασβεστόλιθο Jurassic, κοντά στο Port-en-Bessin, Νορμανδία (Φωτο: O. Maquaire, CERG)

Αναφορές

Côte, PH., fauchard, C., Pothérat, P. (2005). Méthodes géophysiques pour la localisation de cavités souterraines : potentialités et limites. In Evaluation et gestion des risques liés aux carrières souterraines abandonnées. Actes des journées scientifiques du LCPC, pp. 8-17.

Embleton, C., and Embleton C. (eds.) (1997), Geomorphological Hazards of Europe. Developments in Earth Surface Processes 5. Amsterdam : Elsevier, 524p.

Flageollet, J. C. (1988), Les mouvements de terrain et leur prévention, Paris : Masson, 224p. LCPC (2000). Guide technique pour la caractérisation et cartographie de l’aléa dû aux mouvements de terrain. Collection ‘les risques naturels’.

Laboratoire Central des Ponts et Chaussées, 91 p.

Maquaire, O., (2005). Geomorphic hazards and natural risks, In: Koster, E., A. (ed.), The Physical Geography of Western Europe, Oxford Regional Environments, Oxford University Press, Chapter 18, 354-377.

Ministère de l’Environnement, 1997, Plans de prévention des risques naturels (PPR) : guide général.. La Documentation Française, Paris, 76p.

Ministère de l’Environnement, 1999, Plans de prévention des risques naturels (PPR) : risques de mouvements de terrain. Guide méthodologique.. La Documentation Française, Paris, 71p.

Ministère de l’Ecologie et du Développement Durable, 2004. Dossier d’information sur le risque Mouvement de terrains, 20 p. (à télécharger sur site du MEDD).

Pothérat, P. (2005). L’opération de recherche « Carrières souterraines abandonnées ». Localisation, dignostic de stabilité, gestion. Rapport de synthèse. Géotechnique et risques naturels, GT 77. LCPC, 132 p.

Internet Links:

http://fr.wikipedia.org/wiki/Subsidence

http://www.lorraine.drire.gouv.fr/mines/g_cadreDomaine.asp?droite=2_ApresMines.asp&bas=g_MinesNavig.asp?DEST=APMINES

http://www.cgm.org/themes/soussol/mines/

http://www.cavite.net

http://www.prim.net/professionnel/documentation/dossiers_info/nat/low/mouvtTerr.pdf

http://www.catp-asso.org/cavites37/pages/missions.htm

http://clamart.cyberkata.org/

Πτώση

Συνήθως η μάζα αποκολλάται από ένα πολύ απότομο πρανές κατά μήκος μίας επιφάνειας πάνω στην οποία διενεργούνται ελάχιστες διατμητικές μετακινήσεις. Συνήθως γίνεται στον αέρα και το φαινόμενο περιλαμβάνει την ελεύθερη πτώση υλικών, αναπήδηση και κύλιση.

Τι είναι το φαινόμενο της πτώσης;

(Απόσπασμα από Maquaire and Malet, 2006)

Πτώσεις (και ανατροπές) είναι η ελεύθερη μετακίνηση υλικών από πολύ απότομα πρανή ή κρημνούς. Η ανατροπή είναι παρόμοια με την πτώση από πολλές απόψεις, αλλά συνήθως πρόκειται για περιστροφική κίνηση παρά για πλήρη απόσπαση στη βάση της αστοχίας.

Τα γενικά χαρακτηριστικά τους είναι τα ακόλουθα: το σχήμα της επιφάνειας ολίσθησης είναι συνήθως λείο και κάθετο, τα υλικά πέφτουν ξαφνικά από την κύρια κατακρήμνιση μετά από μία περίοδο προετοιμασίας κατά την οποία υπάρχει αποκόλληση υλικού που καταστρέφει την ανέπαφη μάζα, ο όγκος και το μέγεθος του υλικού ποικίλει εξαιρετικά και εξαρτάται από την μορφολογική, δομική και λιθολογική κατάσταση του πρανούς. Τα φαινόμενα αυτά παρατηρούνται σε κρημνούς όταν η βάση διαβρώνεται από τη θάλασσα ή ποτάμια. Οι πτώσεις συμβαίνουν πάντα ξαφνικά και με μεγάλη ταχύτητα, ενώ οι ανατροπές ποικίλουν σε ταχύτητα από εξαιρετικά αργές σε εξαιρετικά γρήγορες, με φάσεις επιτάχυνσης και επιβράδυνσης (Maquaire and Malet, 2006).

Η πτώση αρχίζει με την αποκόλληση ενός βράχου ή γαιών από ένα απότομο πρανές κατά μήκος μίας επιφάνειας πάνω στην οποία διενεργούνται ελάχιστες διατμητικές μετακινήσεις. Η τροχιά του υλικού είναι παλινδρομική και κάθετη για πρανή με κλίση μεγαλύτερη από 70° (Cruden et Varnes, 1996).

Κατά την πτώση βράχων, το υλικό που βρίσκεται σε πρανή με κλίση μεταξύ 45 και 70°, κινείται με διαδοχικές αναπηδήσεις, αναλόγως το μέγεθος του υλικού, τον συντελεστή ανταπόδοσης και την γωνία μεταξύ του πρανούς και της τροχιάς του υλικού. Σε όλο το μήκος του πρανούς που είναι μικρότερο από 45° το υλικό ενδέχεται να κατρακυλήσει. Στις δύο τελευταίες περιπτώσεις, το υλικό, το οποίο χαρακτηρίζεται από μεγάλη κινητικότητα, ενδέχεται να διανύσει μεγάλη απόσταση από την ζώνη της πηγής.

Η πτώση κορημάτων είναι μία τυπική ρηχή κατολίσθηση. Οι πτώσεις κορημάτων και γαιών προκαλούνται σε χαλαρά υλικά και ο όγκος τους ποικίλει από μερικά κυβικά μέτρα σε δεκάδες κυβικά μέτρα. Τα συσσωρευμένα υλικά, τα οποία δεν είναι ενοποιημένα, μπορούν να μετακινηθούν και να μεταφερθούν με ευκολία.

Σχ. 1: Συνοπτικό διάγραμμα τυπικής παράκτιας πτώσης βράχων (από Dikau et al., 1996)

Σχ. 2: Maè Valley (Βορειοανατολικές Ιταλικές Άλπεις): Ιανουάριος 1985 πτώση βράχων (Archivio CNR – IRPI, Padova)

Σχ. 3: Πτώση βράχων σε εξέλιξη στο Piz Sompluf peak, Dolomites, Βορειοανατολικές Ιταλικές Άλπεις (φωτο. Καλοκαίρι 2006, από Archivio Provincia di Bolzano)

Σχ. 4: Pietra di Bismantova (Βόρεια Απέννινα Όρη, Ιταλία): μεγάλοι ογκόλιθοι από υπολείμματα πτώσης βράχων (φωτο. D. Castaldini)

Σχ. 5: Randa rockfalls, Ελβετία, 18 Απριλίου και 9 Μαΐου 1991. Οι βράχοι έκλεισαν τον δρόμο, τη σιδηροδρομική γραμμή και τον ποταμό ο οποίος στη συνέχεις εξετράπη (από Dikau et al., 1996)

Σχ. 6: Πτώση βράχων στην δυτική ακτή της Ζακύνθου (φωτο. M. Soldati)

Σχ. 7: Μεγάλοι ογκόλιθοι από πτώση βράχων στην βορειοδυτική ακτή της Μάλτας (φωτο. M. Soldati)
Σχ. 8: Μεγάλοι ογκόλιθοι από πτώση βράχων στην Ericeira, κεντρική ακτή της Πορτογαλίας (φωτο. D. Castaldini)

Αναφορές:

Για τις αναφορές και γνωστές πηγές διδακτικού υλικού βλέπε 1.3 Selected references

Η βίαιη κατολίσθηση βράχων είναι ένας μεγάλος όγκος κατακερματισμένων βράχων που προέρχεται από την κατάρρευση ενός πρανούς ή κρημνού, και ο οποίος κινείται με μεγάλη ταχύτητα και για μεγάλη απόσταση ακόμα και εάν το πρανές είναι ήπιο.

Τι είναι η βίαιη κατολίσθηση βράχων;

(Απόσπασμα από Dikau et al., 1996)

Η βίαιη κατολίσθηση βράχων είναι ένας μεγάλος όγκος κατακερματισμένων βράχων που προέρχεται από την κατάρρευση ενός πρανούς ή κρημνού, και ο οποίος κινείται με μεγάλη ταχύτητα και για μεγάλη απόσταση ακόμα και εάν το πρανές είναι ήπιο. Η ταχύτητά της ανέρχεται σε μερικές δεκάδες μέτρα ανά δευτερόλεπτο και η απόσταση που μπορεί να διανύσει είναι μερικά χιλιόμετρα. Στην περιοχή συσσώρευσης, ο όγκος της μπορεί να υπερβεί το 1 x 106 m3, καλύπτοντας μία ολόκληρη επιφάνεια πάνω από 0.1 km². Λόγω της ταχύτητας και των διαστάσεών της, το είδος αυτό των κατολισθήσεων μπορεί κοστίσει πολλές ανθρώπινες ζωές.

Η βίαιη κατολίσθηση βράχων μπορεί να δημιουργηθεί με δύο τρόπους: πρώτα με την πτώση ή ολίσθηση ενός όγκου βράχων, ο οποίος κατά την μετακίνηση χάνει προοδευτικά την συνοχή του και μετατρέπεται σε κορήματα και έτσι συνεχίζει την κίνησή του ως βίαιη κατολίσθηση κορημάτων, και στη συνέχεια με την ξαφνική μετακίνηση βίαιης κατολίσθησης κορημάτων, ροής κορημάτων, είτε λόγω πτώσεις μεγάλου όγκου βράχων είτε λόγω σεισμικής δραστηριότητας.

Βίαιη κατολίσθηση βράχων στην Val Pola της Ιταλίας: 28 Ιουλίου 1987

Για την εν λόγω βίαιη κατολίσθηση βράχων είναι σημαντικό να περιγράψουμε τις φάσεις που προηγήθηκαν στις 28 Ιουλίου 1987 και οδήγησαν στην ολίσθηση ενός μέρους του Όρους Zandila στην Valtellina (Ιταλικές Κεντρικές Άλπεις). Στις 7:25 π.μ., μετά από προκαταρκτική φάση που διήρκησε λιγότερο από 4 ημέρες και χωρίς κανένα σημείο προηγούμενης σεισμικής δραστηριότητας, επήλθε ξαφνικά αποκόλληση ενός μεγάλου όγκου βράχων περίπου 34 εκατομμυρίων κυβικών μέτρων. Αν και η πτώση έγινε με μεγάλη ταχύτητα, οι κύριες φάσεις ανάπτυξής της μπορούν ωστόσο να αναπαρασταθούν χάρη στις μαρτυρίες και τα μορφολογικά αποδεικτικά στοιχεία που καταγράφηκαν μετά το συμβάν:

  • Οι πρώτες μετακινήσεις οι οποίες ήταν σχετικά περιορισμένες σε όγκο, έγιναν λόγω μίας προοδευτικής διαπλάτυνσης της στέψης στην ανάντη, η οποία δημιουργήθηκε από βροχοπτώσεις μία ώρα νωρίτερα.
  • Μετά από μερικά δευτερόλεπτα, ολόκληρη η βραχόμαζα άρχισε να ολισθαίνει κατά μήκος δύο κύριων επιφανειών: η πρώτη είχε κλίση 45° προς τα ανατολικά, η δεύτερη ήταν νέος σχηματισμός με κλίση 35° προς τα βόρεια.
  • Κατά μήκος της τελευταίας επιφάνειας, οι μετατοπιστικές κινήσεις προς τα βόρεια, δηλαδή προς την βαθειά βάση της κοιλάδας της Val Pola, ξεκίνησαν αρχικά με μία σειρά σύντομων διαδοχικών παλμών, επιταχύνοντας προοδευτικά έως ότου έφτασε στο τέρμα μετά την σύγκρουση με τα απότομα βράχια που περιέκλειαν το ασταθές πρανές. Το πάχος του σώματος των βράχων που συγκρούστηκαν υπολογίστηκε ότι ήταν μεγαλύτερο από 70 μέτρα.
  • Μετά το χτύπημα, οι μετακινηθέντες βράχοι οι οποίο μέχρι εκείνη τη στιγμή είχαν παραμείνει σχεδόν συμπαγείς, χωρίστηκαν σε πολλά κομμάτια διαφόρων διαστάσεων, πέφτοντας στην βάση της κοιλάδας με ανατολική κατεύθυνση από υψόμετρο που κυμαινόταν μεταξύ 600 και 850 μέτρα. Συνεπώς, κατά την φάση αυτή το φαινόμενο αυτό το οποίο ξεκίνησε σαν ολίσθηση, μετατράπηκε γρήγορα σε βίαιη κατολίσθηση βράχων, παρασύροντας με την κίνησή του τα δέντρα και τις αποθέσεις κορημάτων που βρισκόταν στο πρανές. Οι κατακερματισμένοι βράχοι, αφού έκλεισαν μία μεγάλη περιοχή του βάθους της κοιλάδας, ανέβηκαν στο απέναντι πρανές σε ύψος περίπου 300 μέτρων, δημιουργώντας σύννεφο σκόνης το οποίο ανέβηκε σε υψόμετρο 200 μέτρων.

Ένα μέρος των υλικών έπεσαν σε μία λίμνη που είχε δημιουργηθεί προηγουμένως, προκαλώντας κύμα λάσπης, το οποίο κατέστρεψε το χωριό Aquilone, το οποίο βρισκόταν μερικά χιλιόμετρα στην ανάντη, και ευθύνεται για τον θάνατο κάποιων ανθρώπων. Ο όγκος των υλικό της απόθεσης υπολογίστηκε σε 40 εκατομμύρια κυβικά μέτρα, με μέγιστο πάχος 90 μέτρα. Στην επιφάνεια των υλικών της κατολίσθησης, το πιο λεπτό κλάσμα αποτελούταν από τεμάχια πάχους από μερικά χιλιοστά έως δεκατόμετρα, ενώ τα κοκκώδη είχαν συγκεντρωθεί κατά μήκος των πλευρών της οδού της μετακίνησης της μάζας.

Σχήμα 1: Βίαιη κατολίσθηση βράχων στο Val Pola, στις 28 Ιουλίου 1987, στις Ιταλικές Κεντρικές Άλπεις: στα αριστερά, αεροφωτογραφία προς τα δυτικά, στα δεξιά, γενική άποψη προς το νότο (από Dikau et al., 1996)

Ανατροπή:

Η μετακίνηση οφείλεται σε δυνάμεις οι οποίες δημιουργούν μία ορμή γύρω από ένα σημείο περιστροφής, το οποίο βρίσκεται κάτω από το κέντρο βάρους της επηρεαζόμενης βραχώδους μάζας. Το φαινόμενο μπορεί να εξελιχθεί είτε σε πτώση (γρήγορη μετακίνηση) ή ολίσθηση (αργή παραμόρφωση).

Τι είναι το φαινόμενο της ανατροπής;

(Απόσπασμα από Maquaire and Malet, 2006)

Οι ανατροπές (επίσης και πτώσεις) είναι η ελεύθερη μετακίνηση υλικών από απότομα πρανή ή κρημνούς. Η ανατροπή μοιάζει πολύ με την πτώση σε πολλά σημεία, αλλά γενικά έγκειται σε περιστροφική δράση παρά σε πλήρη αποκόλληση στην βάση της αστοχίας.

Τα γενικά χαρακτηριστικά τους είναι τα ακόλουθα: το σχήμα της επιφάνειας ολίσθησης είναι συνήθως λείο και κάθετο, τα υλικά πέφτουν ξαφνικά από την κύρια κατακρήμνιση μετά από μία περίοδο προετοιμασίας κατά την οποία υπάρχει αποκόλληση υλικού που καταστρέφει την ανέπαφη μάζα, ο όγκος και το μέγεθος του υλικού ποικίλει εξαιρετικά και εξαρτάται από την μορφολογική, δομική και λιθολογική κατάσταση του πρανούς. Τα φαινόμενα αυτά παρατηρούνται σε κρημνούς όταν η βάση διαβρώνεται από τη θάλασσα ή ποτάμια. Οι πτώσεις συμβαίνουν πάντα ξαφνικά και με μεγάλη ταχύτητα, ενώ οι ανατροπές ποικίλουν σε ταχύτητα από εξαιρετικά αργές σε εξαιρετικά γρήγορες, με φάσεις επιτάχυνσης και επιβράδυνσης (Maquaire and Malet, 2006).

Σχήμα 1: Διάφορα είδη ανατροπών (από Maquaire and Malet, 2006 adapted from Cruden and Varnes, 1996; Dikau et al., 1996;)

Ανατροπή είναι η προς τα εμπρός περιστροφή μίας βραχομάζας ή γαιών γύρω από ένα άξονα ο οποίος βρίσκεται κάτω από το κέντρο βάρους της μετακινηθείσας μάζας (Σχήμα 1.γ). Οι ανατροπές ενδέχεται να οδηγήσουν σε πτώσεις ή ολισθήσεις της μετακινηθείσας μάζας, αναλόγως της γεωμετρίας της επιφάνειας ολίσθησης και του βαθμού των κινητικά ενεργών ασυνεχειών. Οι Cruden και Varnes (1996) αναφέρουν ότι ο τρόπος με τον οποίο προκαλούνται οι ανατροπές ποικίλει κατά πολύ: η flexural toppling προκαλείται σε βράχους με ένα προτιμότερο σύστημα ασυνέχειας, το οποίο αποτελείται από ένα βραχώδες πρανές με ημισυνεχείς αρθρωτούς δοκούς οι οποίοι μπορούν να προκαλέσουν αναποδιστική σύνθετη πτώση ή ανατροπή βράχων (Σχήμα 1.β). Η ανατροπή τεμάχους προκαλείται όταν ξεχωριστές στήλες διαχωρίζονται από αρμούς που έχουν μεγάλη απόσταση μεταξύ τους. Η ανατροπή chevron toppling προκαλείται κατά μήκος σύνθετων δομικών σχηματισμών, όπου η αλλαγή στην βύθιση επικεντρώνεται στην επιφάνεια ολίσθησης για να δώσει μία σύνθετη πτώση ή ανατροπή βράχων (Σχήμα 1.ε).

Σχ. 2: Τυπικό συνοπτικό διάγραμμα ανατροπής (από Dikau et al., 1996)
Σχ. 3: Ανατροπή σε ασβεστολιθικά πετρώματα στο Rheinland-Pflaz της Γερμανίας (από Dikau et al. 1996)
Σχ. 4: Αστοχία ανατροπής στο Vera, Almeria, της Ισπανίας (από Dikau et al. 1996)
Σχ. 5: Ρωγμάτωση από ανατροπή που επηρεάζει θαλάσσιους κρημνούς στο Stonebarrow Hill, West Dorset, στο Ηνωμένο Βασίλειο (από Dikau et al., 1996)

References:

For the references herein and for knowing sources of didactic material go to 1.3 Selected references 

Τι είναι το φαινόμενο της ροής;
(Απόσπασμα από Maquaire and Malet, 2006)

Ροή είναι μία κατολίσθηση στην οποία το κάθε σωματίδιο ταξιδεύει ξεχωριστά μέσα σε μία μετακινούμενη μάζα. Αντίθετα από τις ολισθήσεις, οι οποίες μετακινούνται σε λίγο ή πολύ καθορισμένες ζώνες ολίσθησης, οι ροές χαρακτηρίζονται από εσωτερικές διαφορικές μετακινήσεις οι οποίες κατανέμονται μέσα στην μάζα (Picarelli, 2001). Μορφολογικά έχουν μεγαλύτερο μήκος από πλάτος και η ασταθής τοπογραφία τους περιλαμβάνει διαδοχικούς λοβούς. Έχουν μία τεράστια διαβρωτική ικανότητα και μπορούν να μεταφέρουν υλικά από πρανή ή όχθες σε μεγάλες αποστάσεις, καλύπτοντας τεράστιες επιφάνειες με υλικά ποικίλου πάχους. Συμβάλλουν στο θετικό διαβρωτικό ισοζύγιο, καθώς τα υλικά μπορούν να μεταφερθούν εκτός της λεκάνης του πρανούς. Ο Coussot (1993) προτείνει την ροολογική ταξινόμηση των ροών. Ο Hungr et al. (2001) διακρίνουν διάφορους τύπους ρηχών κατολισθήσεων που μοιάζουν με ροές.

Ροή κορημάτων και κατολίσθηση κορημάτων:

Η ροή κορημάτων είναι μία πολύ γρήγορη έως εξαιρετικά γρήγορη ροή (> 1 m.s-1) κορεσμένων μη πλαστικών κορημάτων σε ένα απόκρημνο κανάλι (Σχήμα 1.m). Τα κύρια χαρακτηριστικά της ροής κορημάτων είναι η παρουσία ενός υφιστάμενου καναλιού ή κανονικά σχεδιασμένης οδού, σε αντίθεση με τις κατολισθήσεις κορημάτων, οι οποίες είναι λεπτές, μερικώς ή ολικώς κορεσμένες και δημιουργούνται στα πρανή των λόφων.

Η ροή κορημάτων και η κατολίσθηση κορημάτων είναι πολύπλοκες μετακινήσεις. Αποτελούνται από ένα μείγμα κοκκωδών υλικών (χαλίκια και κροκάλες) που είναι ενσωματωμένα σε αμμώδη και λασπώδη μήτρα, με μεταβλητή ποσότητα νερού (Costa και Wieczorek, 1987; Iverson et al., 1997). Παρά την μεταβλητή ταχύτητα και την ποσότητα των υλικών, η ροή κορημάτων και η κατολίσθηση κορημάτων έχουν πολλές ομοιότητες, ιδίως ως προς τον μηχανισμό που τις προκαλεί. Η ροή κορημάτων και η κατολίσθηση κορημάτων ενεργοποιούνται και οι δύο από την υπερβολική ποσότητα νερού: έντονες βροχοπτώσεις, γρήγορη τήξη χιονιού, και πιο σπάνια, υπερχειλίσεις παγετώνων ή λιμνών που παρασύρουν στο πέρασμά τους μη συμπυκνωμένα υλικά. Η ένταση και η διάρκεια των βροχοπτώσεων, μαζί με προηγούμενες καταστάσεις βροχόπτωσης, ευνοούν την ροή κορημάτων (Dikau et al., 1996).

Σχ. 2: Περιοχή πηγής της ροής κορημάτων Cancia, Dolomites, ανατολικές Άλπεις, Ιταλία (Φωτο. A. Pasuto)
Σχ. 4: Ροή κορημάτων στην κοιλάδα Tagliole, Βόρια Απέννινα, Ιταλία (Φωτο. D. Castaldini)
Σχ. 5: Ροή κορημάτων στο TsingShan (Φωτο. Hungr)

Λασποροή (ή ροή γαιών)

Μικρή λασποροή (από Dikau et al., 1996)

Η Λασποροή (ή ροή γαιών) έχει παρόμοιο σχήμα και συμπεριφορά με την ροή κορημάτων. Μπορεί να είναι από πολύ αργή έως πολύ γρήγορη και μπορεί να ρέει προς την κατάντη με μεγάλη ταχύτητα. Συνήθως ακολουθούν χαντάκια ή ρηχές καταπτώσεις και απλώνονται σε επίπεδα, βολβοειδή ή και λεπτά στρώματα.

References:

For the references herein and for knowing sources of didactic material go to 1.3 Selected references

Τι είναι το φαινόμενο των πλευρικών εκτάσεων;
(Απόσπασμα από Maquaire and Malet, 2006)

Πλευρικές εκτάσεις ονομάζονται οι πλευρικές μετακινήσεις που βρίσκονται σε ορισμένο βάθος και στηρίζονται σε σταθερούς σχηματισμούς. Όταν παράγονται σε συνεκτικά πετρώματα, είτε βρίσκονται πάνω σε αργιλικές αποθέσεις ή σε πλαστικές μάργες, ενδεχομένως να επηρεάσουν ένα συμπαγές πέτρωμα σε μεγάλο πάχος και γι’αυτό θεωρούνται κατολισθήσεις μεγάλου βάθους. Για περισσότερες πληροφορίες ο αναγνώστης θα πρέπει να ανατρέξει στο Jahn, 1964; Bentley and Smalley, 1984.

Πλευρικές εκτάσεις γαιών (κορημάτων)
(από Maquaire and Malet, 2006)

Θα συνεχίσουμε την συζήτησή μας για τις ρηχές πλευρικές εκτάσεις οι οποίες δημιουργούνται σε μη συμπαγή ετερογενή υλικά όπως αποθέσεις μοραινών (έκταση κορημάτων) ή λεπτών αργιλικών σχηματισμών ή σχηματισμών άμμου (έκταση γαιών).

Οι λεπτοί σχηματισμοί που είναι ιδιαίτερα ευαίσθητοι σε αυτό το είδος μετακίνησης περιλαμβάνουν αποθέσεις αργιλικών βαρβών στα πρανή της κοίτης του παγετώνα Pleistocene στη Σκανδιναβία ή σε μικρότερες περιοχές στις λίμνες που σχηματίστηκαν πριν από τους παγετώνες στα ελβετικά σύνορα των Άλπεων ή στις κοιλάδες των Άλπεων (Trièves in France; Nieuwenhuis, 1991). Η ευαισθησία τους οφείλεται στην πολύ χαμηλή ελαστικότητά τους. Η άμμος ρευστοποιείται εύκολα και μπορεί να προκαλέσει αυτό το είδος μετακίνησης. Οι πλευρικές εκτάσεις μπορούν επίσης να αναπτυχθούν χονδρόκοκκους και ετερογενείς σχηματισμούς μοραινών (Noverraz et al., 2001).

Συνοπτικό διάγραμμα πλευρικής έκτασης γαιών σε λεπτή άμμο και στρώματα ιλύος (από Dikau et al., 1996 adapted from Varnes, 1978)

Οι μετακινήσεις προκαλούνται σε μικρής κλίσεις πρανή των 5° ή και μικρότερης κλίσης. Παρουσιάζουν μία χαρακτηριστική μορφολογία (Σχήμα): upstream at the source, a scarp with multiple lobes dominates the displaced part where horsts or rift valleys appear; downstream these shapes are elongated by perpendicular folds in the direction of the movement. Ο χώρος που επηρεάζεται από τις μετακινήσεις αυτές συνήθως έχει το ίδιος πλάτος και μήκος και οι μετακινήσεις δημιουργούνται συχνά μέσα σε σύντομο χρονικό διάστημα.

Έκταση γαιών κοντά στο Namdaelen, Norway (από Dikau et al., 1996)

Πλευρική έκταση βράχων
(από Dikau et al., 1996)

Η πλευρική έκταση βράχων έγκειται στην πλευρική έκταση βραχομάζας είτε σε ομογενή πετρώματα είτε σε συμπαγείς βράχους που καλύπτουν ελατά υλικά. Η πλευρική έκταση βραχομάζας προκαλείται κατά μήκος ρωγμών με ελατώτητα που δημιουργούνται στους συμπαγείς βράχους που τις καλύπτουν. Αν και συχνά περιγράφονται ως μέρος πολύπλοκων μετακινήσεων πρανών, υπό ορισμένες γεωλογικές συνθήκες προκαλούν ασυνήθιστους μορφολογικούς σχηματισμούς που θεωρούνται ως ξεχωριστό είδος μετακίνησης.

Σχηματικό συνοπτικό διάγραμμα όπου φαίνεται η πλευρική έκταση σε ομογενή (α) και μη ομογενή (β) πετρώματα (από Dikau et al. 1996)

Πλευρική έκταση βράχων και «πλάγιες μετακινήσεις» στο Cinque Torri, Cortina d’Ampezzo, Dolomites, ανατολικές Άλπεις, Ιταλία (Φωτο. M. Soldati)
Πλευρική έκταση βράχων στην περιοχή Mt. Cimone, Βόρια Απέννινα, Ιταλία (Φωτο. D. Castaldini)

Πλευρική έκταση στο Simoncello and Sasso di Simone, Βόρια Απέννινα, Ιταλία. Στις φωτογραφίες δεξιά διακρίνεται μία λεπτομέρεια ρωγμών και ορυγμάτων στο Sasso di Simone. (από Dikau et al. 1996)

Πανοραμική όψη (αριστερά) και λεπτομέρεια εκχώματος της πλευρικής έκτασης του Popeye Village, Βορειοδυτική ακτή Μάλτας: (Φωτο. M. Soldati)

Αναφορές :

BENTLEY SP, SMALLEY IJ.. 1984. Landslips in sensitive clays. In Slope Instability, BRUNSDEN D, PRIOR DB. (eds.). Wiley: Chichester; 457-490.

JAHN A. 1964. Slope morphological features resulting from gravitation. Zeitschrift für Geomorphologie, Supplement Band 5: 59-72.

NIEUWENHUIS JD. 1991. Variations in the stability and displacements of a shallow seasonal landslide in varved clays. Balkema: Rotterdam.

NOVERRAZ F., BONNARD C, DUPRAZ H, HUGUENIN L. 2001. Versinclim: comportement passé, présent et futur des grands versants instables en fonction de l’évolution climatique. Hochschulverlag AG: Zürich.

Για τις υπόλοιπες αναφορές και για γνωστές πηγές διδακτικού υλικού βλέπε 1.3 Επιλεγμένες Αναφορές

By Alessandro Pasuto1, Mauro Soldati2, & Doriano Castaldini2
1 CNR – IRPI Padova (Italy)

2 Dipartimento di Scienze della Terra, Università di Modena e Reggio Emilia (Italy)

Όταν ξεκινά μία έρευνα για τις μετακινήσεις της μάζας, σκοπός της οποίας είναι επίσης και ο προσδιορισμός της επικινδυνότητας των κατολισθήσεων, η χρήση σαφούς ορολογίας η οποία μπορεί να κατανοηθεί παγκοσμίως και από μη ειδικούς (IAEG, 1990) είναι υψίστης σημασίας. Είναι συνεπώς σημαντικό να μπορούμε να προσδιορίζουμε και να ταξινομούμε αμέσως τα φαινόμενα αυτά, σύμφωνα με τα χαρακτηριστικά που είναι άμεσα παρατηρήσιμα.

Στην επιστημονική βιβλιογραφία υπάρχουν αρκετές «ταξινομήσεις» αναφορικά με τις μετακινήσεις των πρανών, οι οποίες προτάθηκαν από την αρχή του 20ου αιώνα. Οι ταξινομήσεις αυτές συχνά συνδέονται με τις ανάγκες διαφόρων συγγραφέων αλλά προσφάτως έγινε προσπάθεια να χρησιμοποιηθεί η λιγότερο διφορούμενη ορολογία. Οι πιο πρόσφατες ταξινομήσεις προσπάθησαν να δώσουν έμφαση τόσο στην διαδικασία που οδηγεί στην ανάπτυξη των κατολισθήσεων όσο και στο υλικό. Άλλες ταξινομήσεις βασίζονται στην μορφολογία, τον μηχανισμό των κατολισθήσεων, την ταχύτητα παραμόρφωσης, τα αίτια της μετακίνησης, την γεωμετρία της περιοχής αστοχίας, τα κορήματα, την ηλικία κ.λπ.

Το μέρος αυτό δεν έχει σκοπό να περιγράψει τις διάφορες ταξινομήσεις αλλά θα δοθεί ιδιαίτερη προσοχή στην ταξινόμηση που έγινε ευρέως αποδεκτή, η οποία παρουσιάστηκε και αργότερα τροποποιήθηκε από τον Varnes (Varnes, 1978; Cruden & Varnes, 1996)

Ο Varnes πρότεινε την πρώτη υποομάδα το 1958. Στη συνέχεια έγιναν κάποιες τροποποιήσεις το 1978 και 1996 και προς το παρόν η εν λόγω υποομάδα είναι παγκοσμίως αποδεκτή.

Το βασικό κριτήριο που χρησιμοποίησε ο συγγραφέας για τον προσδιορισμό των κατηγοριών κατολίσθησης είναι ο τύπος μετακίνησης, ενώ μία άλλη υποομάδα δημιουργήθηκε βάσει του τύπου του υλικού. Αναφορικά με το είδος της μετακίνησης, υπάρχουν πέντε κατηγορίες: πτώσεις, ανατροπές, ολισθήσεις, εκτάσεις και ροές. Αφετέρου, τα υλικά χωρίζονται σε δύο τύπους: βράχος και μηχανικό έδαφος. Το τελευταίο υποδιαιρείται σε κορήματα και γαίες. Με τον τρόπο αυτό μία κατολίσθηση μπορεί να περιγραφεί με δύο λέξεις: η πρώτη λέξει αφορά το υλικό και η δεύτερη τον τύπο της μετακίνησης (Πίνακας 1).

Πίνακας 1. Συντομογραφία της ταξινόμησης μετακινήσεων πρανών (από Cruden & Varnes, 1996)

Σύνθετες κινήσεις: είναι το αποτέλεσμα του συνδυασμού δύο ή περισσοτέρων εκ των 5 κατηγοριών. Στην ταξινόμηση των Cruden & Varnes (1996), ο όρος «σύνθετες κινήσεις» διατηρήθηκε για να περιγράψει το στυλ της δραστηριότητας μίας κατολίσθησης. Επιπλέον, εισάγονται και άλλες ιδιότητες για περισσότερη επεξεργασία του ορισμού και επιπλέον πληροφορίες για την μετακίνηση λόγω βαρύτητας. Το είδος της κατολίσθησης περιγράφεται από μία σειρά επιθέτων που τοποθετούνται σε ακολουθία η οποία παρέχει πληροφορίες για την δραστηριότητα, τον ρυθμό της μετακίνησης, την υγρασία, το υλικό και το είδος της μετακίνησης (π.χ. ενεργή, γρήγορη ολίσθηση βρεγμένων βράχων).

Κατολίσθηση σύνθετων κινήσεων στο Gaiato, Βόρεια Απέννινα, Ιταλία: πτώση βράχων στην κατάντη, ροή γαιών στο μέσο του πρανούς (φωτο. D. Castaldini).

For the references herein and for knowing sources of didactic material go to 1.3 Selected references.

Οι κατολισθήσεις συνδέονται με τη μετακίνηση μαζών ασταθούς εδάφους λόγω κάποιων παραγόντων προετοιμασίας:

  • Συνθήκες, που επηρεάζουν τις κατολισθήσεις:
    • Μορφολογικοί παράγοντες: γεωμετρία των πράνων (π.χ. το ύψος τους, το μήκος τους, το σχήμα, τοποθεσία των πράνων)
    • Γεωλογικοί παράγοντες: φύση των υλικών σε κάθε έδαφος ή η λιθολογία (π.χ. λάσπη, ασβεστόλιθος, ελαφριά υλικά) η δομή και οι ασυνέχειες (όπως για παράδειγμα κλινοσκέπασματα, σχιστότητα και διαχωρισμός πλακών, ρήγματα και σχισμές)
    • Μορφολογία τους εδάφους: όπως τα δάση, φυσικές πεδιάδες, βοσκότοποι, καλλιεργήσιμες περιοχές, καλλιέργειες, φυσικά πετρώματα.
  • Παράγοντες, που πυροδοτούν τις κατολισθήσεις:
    • Φυσικές διεργασίες: μεταξύ αυτών οι σεισμοί, ηφαιστειακές εκρήξεις, κλιματικές συνθήκες (ανώμαλες βαριές βροχοπτώσεις, λιώσιμο των πάγων, παγωνιά και ζέστη)
    • Γεωμορφολογικές διεργασίες: όπως η διάβρωση, η εναπόθεση και η συγκέντρωση των ποταμών ή των κυμάτων στην άκρη της πλαγιάς
    • Τεχνητές διεργασίες: μεταξύ αυτών ισοπέδωση των δρόμων, δόνηση, αποψίλωση των δασών, εξορύξεις ή γεωτρήσεις, ανασκαφή, κατασκευή δρόμων, εξορύξεις στα ορυχεία και λατομία.

Τα αίτια των κατολισθήσεων είναι συνεπώς γενικά πολύπλοκα, μία συγκυρία πολλών παραγόντων.

Τα αίτια χωρίζονται και αυτά σε δύο κατηγορίες: εσωτερικά και εξωτερικά αίτια.

  • Εσωτερικά αίτια τα οποία σχετίζονται με ανασταλτικές δυνάμεις
    • Οδηγούν στην πτώση των πλαγιών χωρίς την παρέμβαση αντιληπτών αλλαγών στην επιφάνια του εδάφους. Είναι στην πραγματικότητα οι αιτίες που μειώνουν την ένταση των διάφορων υλικών. Οι εσωτερικές αιτίες, που επηρεάζουν την αστάθεια μιας πλαγιάς είναι γεωλογικοί και μορφολογικοί παράγοντες και κλιματικές συνθήκες.
  • Εξωτερικά αίτια τα οποία σχετίζονται με κινητήριες δυνάμεις (π.χ. βαρύτητα, βροχόπτωση, πίεση).
    • Καθορίζουν την αύξηση των φορτίων διάτμησης με λίγο ή πολύ εμφανείς μεταβολές της μορφολογίας του πρανούς. Από όλες τις διεργασίες οι ακόλουθες είναι οι πλέον σημαντικές: υποσκάπτουσα από ρου υδάτων ή λόγω εκσκαφών για διάνοιξη δρόμου, εκμετάλλευση λατομείων ή υπαίθριων ορυχείων, υπερφόρτιση, αφαίρεση πλευρικής στήριξης, πλευρική πίεση, τεκτονική δραστηριότητα, επίδραση βλάστησης.

Μια πλαγιά είναι σταθερή όταν οι αντιστασιακές δυνάμεις είναι μεγαλύτερες οι ίσες με τις κινητήριες (ή ασταθείς δυνάμεις). Η αναλογία μεταξύ των αντιστασιακών δυνάμεων και των κινητήριων αποτελεί τον Ασφαλή Παράγοντα. Είναι γενικώς αποδεκτό ότι αυτό αποτελεί το κριτήριο για τη σταθερότητα μιας πλαγιάς.

Solà d’Andorra la Vella (Andorra)
Εικόνα 2: Στις 20 Απριλίου 2008, κατά τη διάρκεια βαριάς βροχόπτωσης, μία βραχομάζα αποκολλήθηκε από ένα όγκο βράχων (φώτο. πάνω) δημιουργώντας εκατοντάδες θραύσματα. Τα δύο μεγαλύτερα τεμάχια υπερπήδησαν τον φράχτη, που βρισκόταν στο πόδι του πρανούς, και το ένα από τα δύο έπεσε πάνω σε ένα θερμοκήπιο (φώτο. D. Castaldini, Σεπτέμβριος 2008)

(photo by http://www.ansa.it/)
Εικόνα 3: Φιγούρα 1. Η κατολίσθηση κοντά στη νότια ιταλική πόλη Maierato (Calabria περιοχή) που συνέβηκε στις 15 Φεβρουαρίου 2010, η οποία προκλήθηκε από τη βαριά βροχόπτωση. Δεν αναφέρθηκαν κανένας θάνατος ή τραυματισμός, αλλά περίπου 2300 κάτοικοι της πόλης αναγκάστηκαν να εγκαταλείψουν τα σπίτια τους, όταν ένα μέρος του λόφου έσπασε και έθαψε τα σπίτια τους κάτω από χαλίκια και συντρίμμια. Αν και δεν υπήρχαν τραυματισμοί ή θάνατοι, ανακουφισμένοι οι εργάτες περιέγραψαν το μέρος ως μια «αποκαλυπτική» απογοήτευση και δήλωσαν, πως το Maierato μετατράπηκε σε μια «πόλη φάντασμα». Σε ένα βίντεο από την κατολίσθηση φαίνεται το μέρος της πλαγιάς, το οποίο αρχίζει σιγά-σιγά να κινείται (δες το βίντεο στο: http://daveslandslideblog.blogspot.com/2010/02/watch-this-extraordinary-landslide.html)

Οι κατολισθήσεις συνδέονται με την μετακίνηση μαζών ασταθούς εδάφους λόγω κάποιων παραγόντων προετοιμασίας και υπό την επίδραση παραγόντων πυροδότησης.

  • Παράγοντες προετοιμασίας
    • μορφολογικά στοιχεία: γεωμετρία πρανούς (π.χ. το ύψος, το μήκος, το σχήμα, η γωνία και η μορφή του)
    • γεωλογικά στοιχεία: φύση υλικών εδάφους ή λιθολογία (π.χ. άργιλος, ασβεστόλιθος, αδύναμα υλικά, διαβρωμένα υλικά κ.λπ.), δομή και ασυνέχειες (επίπεδα στρώσεων, σχιστότητα και γράμμωση επιφανειών, αστοχίες, ρωγμές, κ.λπ.)
    • Κάλυψη εδάφους: δάσος, φυσικό γρασίδι, βοσκότοπος, αρόσιμη γη, μόνιμες καλλιέργειες, γυμνοί βράχοι, κ.λπ.
  • Παράγοντες πυροδότησης:
    • φυσικές διεργασίες, όπως σεισμοί, εκρήξεις ηφαιστείων, κλιματικές συνθήκες (αφύσικα βαριές βροχοπτώσεις, τήξη χιονιού και παγετώνων, κ.λπ.) Ο ρόλος του νερού είναι πολύ σημαντικός αλλά ποικίλει
    • Γεωμορφολογικές διεργασίες: Διάβρωση από ποταμούς ή κύματα στην απόληξη του πρανούς, Απόθεση, φόρτιση, κ.λπ.
    • Τεχνητές διεργασίες, όπως διάνοιξη ορυγμάτων, δόνηση, αποψίλωση, εκμετάλλευση υλικών ή υπογείων νερών, ανασκαφές, κατασκευή δρόμων, ορυχεία και λατομία, φόρτιση, κ.λπ.

Τα αίτια των κατολισθήσεων είναι συνεπώς γενικά πολύπλοκα, μία συγκυρία πολλών παραγόντων. Τα αίτια χωρίζονται και αυτά σε δύο κατηγορίες: εσωτερικά και εξωτερικά αίτια.

Συνήθως τα αίτια χωρίζονται και αυτά σε δύο κατηγορίες:

  • Εσωτερικά αίτια τα οποία σχετίζονται με τις δυνάμεις αντίστασης.
    • Οδηγούν στην αστοχία του πρανούς χωρίς την παρέμβαση αντιληπτών αλλαγών στην επιφάνεια. Πιο συγκεκριμένα, πρόκειται για αίτια που μειώνουν τις δυνάμεις διάτμησης των υλικών. Τα εσωτερικά αίτια από τα οποία εξαρτάται η σταθερότητα του πρανούς είναι γεωλογικοί παράγοντες, μορφολογικοί παράγοντες και κλιματικές συνθήκες.
  • Εξωτερικά αίτια τα οποία σχετίζονται με τις κινητήριες δυνάμεις (π.χ. βαρύτητα, νερό μέσω της ροής, πίεση).
    • Καθορίζουν την αύξηση των φορτίων διάτμησης με λίγο ή πολύ εμφανείς μεταβολές της μορφολογίας του πρανούς. Από όλες τις διεργασίες οι ακόλουθες είναι οι πλέον σημαντικές: αναποδιστική διάβρωση από ρου υδάτων ή λόγω εκσκαφών για διάνοιξη δρόμου, εκμετάλλευση λατομείων ή υπαιθρίων ορυχείων, υπερφόρτιση, αφαίρεση πλευρικής στήριξης, πλευρική πίεση, τεκτονική δραστηριότητα, επίδραση βλάστησης.

Ένα πρανές είναι σταθερό όταν οι δυνάμεις αντίστασης είναι μεγαλύτερες ή ίσες με τις κινητήριες δυνάμεις. Ο λόγος μεταξύ δυνάμεων αντίστασης και κινητήριων δυνάμεων ονομάζεται Συντελεστής Ασφάλειας

photo by http://www.ansa.it/)
Fig. 1. The landslide near the southern Italian town of Maierato (Calabria region) which occurred on 15th february 2010 caused by heavy rains. No deaths or injuries have been reported, but about 2300 residents of the town were forced to evacuate when a section of hillside broke off burying their homes under rubble and debris. Though there were no injuries or deaths, relief workers on the scene described ”apocalyptic” devastation and said that Maierato had been reduced to a ”ghost town”. A video of the landslide shows the hillside slowly moving forward (e.g. see video at: http://daveslandslideblog.blogspot.com/2010/02/watch-this-extraordinary-landslide.html)

Ο ρόλος του νερού είναι πολύ σημαντικός αλλά ποικίλει. Πρώτα επηρεάζει την κατάσταση ή την συνοχή των υλικών, για παράδειγμα, στον άργιλο με την αύξηση της ικανότητας κατακράτησης νερού, το υλικό περνά από στερεά σε πλαστική κατάσταση. Στη συνέχεια, το νερό μεταφέρει υλικά. Η τελευταία και πιο σημαντική δράση είναι ότι ενεργεί στα υπόγεια ύδατα μέσω της άνωσης του Αρχιμήδη (Terzaghi’s law), η οποία ανασηκώνει ή ελαφρύνει το έδαφος (Terzaghi, 1950).

Στο έδαφος, η Αρχή του Αρχιμήδη χαρακτηρίζεται από μείωση της αποτελεσματικής φυσιολογικής φόρτισης (η οποία μεταδίδεται μέσω του σκελετού του στερεού εδάφους). Το έδαφος γίνεται πιο ελαφρύ και το ειδικό και το φαινόμενο βάρος είναι: g – gw = g’ Οι συνέπειες για τα πρανή είναι η μείωση των δυνάμεων τριβής κατά μήκος της επιφάνειας ολίσθησης, η οποία δημιουργεί την μετακίνηση.

Ο κάθε ένας μπορεί να παρατηρήσει το φαινόμενο αυτό στην μπανιέρα του σπιτιού του ή στην πισίνα!

Κατακόρυφη ενεργή τάση

Λόγω της μείωσης της κατακόρυφης ενεργούς τάσης στην επιφάνεια του μπάνιου με το σώμα, ο άνθρωπος μπορεί να κινείται με ευκολία και να πέσει στο νερό!!

Μπορούμε να εκτιμήσουμε τον ρόλο του νερού μελετώντας προηγούμενες κλιματικές συνθήκες, τόσο πρόσφατες όσο και παλιές, οι οποίες θα συμβάλουν στην τροφοδότηση των υπόγειων υδάτων (βλέπε περίπτωση μελέτης: Villerville-Cricqueboeuf landslide IS MISSING).

Aπό Alessandro Pasuto1, Mauro Soldati2, & Doriano Castaldini2
1 CNR – IRPI Padova (Italy)
2 Dipartimento di Scienze della Terra, Università di Modena e Reggio Emilia (Italy)

Αναφορικά με τα αίτια των μετακινήσεων της μάζας, αυτά μπορούν να χωριστούν σε δύο μεγάλες κατηγορίες:

  • εσωτερικά αίτια: Οδηγούν στην αστοχία του πρανούς χωρίς την παρέμβαση αντιληπτών αλλαγών στην επιφάνεια. Πιο συγκεκριμένα, πρόκειται για αίτια που μειώνουν τις δυνάμεις διάτμησης των υλικών.
  • εξωτερικά αίτια: Καθορίζουν την αύξηση των φορτίων διάτμησης με λίγο ή πολύ εμφανείς μεταβολές της μορφολογίας του πρανούς.

Φυσικά, οι παράγοντες που ανήκουν στις δύο αυτές κατηγορίες μπορούν να συνδυαστούν σε μεγάλο βαθμό ώστε να μην ανήκουν σε κάποια συγκεκριμένη ταξινόμηση.

Ας δούμε τώρα με περισσότερες λεπτομέρειες τα εσωτερικά αίτια από τα οποία εξαρτάται η σταθερότητα του πρανούς.

  • Γεωλογικοί παράγοντες.
  • Μορφολογικά στοιχεία.
  • Κλιματικές συνθήκες.

Αναφορικά με τα εξωτερικά αίτια τα οποία καθορίζουν την αύξηση των φορτίων διάτμησης, οι διαδικασίες αυτές προκαλούν μεταβολές στην γεωμετρία του πρανούς, ιδίως με την αύξηση της κλίσης. Από όλες τις διεργασίες οι ακόλουθες είναι οι πλέον σημαντικές: αναποδιστική διάβρωση από ρου υδάτων ή λόγω εκσκαφών για διάνοιξη δρόμου, εκμετάλλευση λατομείων ή υπαιθρίων ορυχείων, υπερφόρτιση, αφαίρεση πλευρικής στήριξης, πλευρική πίεση, τεκτονική δραστηριότητα, επίδραση βλάστησης.

Τα εξωτερικά αίτια σχετίζονται με τις κινητήριες δυνάμεις (γεωμετρικές αλλαγές, αποφόρτιση, φόρτιση, κρούσεις και δονήσεις). Καθορίζουν την αύξηση των φορτίων διάτμησης με λίγο ή πολύ εμφανείς μεταβολές της μορφολογίας του πρανούς.

Τα εσωτερικά αίτια σχετίζονται με τις δυνάμεις αντίστασης (προοδευτική αστοχία, διάβρωση, διάβρωση της ακτής, αλλαγή στο σύστημα υδάτινων πόρων). Οδηγούν στην αστοχία του πρανούς χωρίς την παρέμβαση αντιληπτών αλλαγών στην επιφάνεια. Πιο συγκεκριμένα, πρόκειται για αίτια που μειώνουν τις δυνάμεις διάτμησης των υλικών.

Γεωλογικοί παράγοντες
Ορίζονται από όλα τα βασικά χαρακτηριστικά ενός πρανούς, και πρώτα από όλα η λιθολογία η οποία περιλαμβάνει τόσο την ορυκτολογική σύνθεση των πετρωμάτων όσο και την σύνθεση της υφής της δομής της. Τα πετρώματα που επηρεάζονται περισσότερο είναι τα αργιλικά πετρώματα, τόσο τα πετρώματα πρωτογενούς προελεύσεως όσο και αυτά που προέρχονται από την διάβρωση των ηφαιστειογενών υλικών. Τα αργιλικά εδάφη επηρεάζονται ιδιαίτερα από φαινόμενα αστάθειας όπως τα ακόλουθα.

Σχ. 1: Επιφανειακή ολίσθηση γαιών (Soil slip) σε διαβρωμένα ηφαιστειογενή υλικά στο S. Cassiano, Dolomites, E Alps, Ιταλία (φωτο. M. Marchetti)

Σχ. 2: Ροή γαιών σε αργιλικά υλικά στο Torrent Tiepido valley, Βόρεια Απέννινα, Ιταλία (φωτο. D. Castaldini)

Επίσης η δομή του σχηματισμού είναι πολύ σημαντική. Για παράδειγμα, Σχηματισμοί που δημιουργούνται από εναλλασσόμενα στρώματα, όπως η φλύσχη, όπου κάποια είδη πετρωμάτων με showing ελατή μηχανική συμπεριφορά επικαλύπτουν εύθραυστα πετρώματα, συνήθως προκαλούν μεγάλης έκτασης κατολισθήσεις.

Επίσης οι ασυνέχειες, τόσο οι πρωτογενείς (επίπεδα στρώσεων) όσο και οι δευτερογενείς (σχιστότητα και γράμμωση επιφανειών), διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στην γεωμηχανική συμπεριφορά των υλικών, ιδίως σε σχέση με τις μετακινήσεις μαζών όπως η συμπεριφορά των στρωμάτων (βαθιές λεκάνες μικρής κλίσης στην κατάντη συνήθως έχουν περισσότερες πιθανότητες να δημιουργήσουν ολίσθηση από τις λεκάνες στην ανάντη).

Σχ. 3: Ολίσθηση τεμάχους βράχου σε σχηματισμό από εναλλασσόμενα στρώματα με βαθιές λεκάνες μικρής κλίσης στην κατάντη, Βόρεια Απέννινα, Ιταλία (φώτο. Archivio CNR-IRPI, Torino)

Φυσικά, όλα αυτά τα εγγενή χαρακτηριστικά των υλικών μπορούν να υποστούν αλλαγές ποικίλης έντασης και ταχύτητας κατά τα στάδια εξέλιξης ενός πρανούς. Στην πραγματικότητα, ορισμένα είδη διεργασιών τα οποία τροποποιούν σε κάποιο βαθμό τα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά των υλικών, μπορούν να μειώσουν τις δυνάμεις διάτμησης.

Εκτός τους γεωλογικούς παράγοντες θα πρέπει επίσης να εξετάσουμε και την τεκτονική ιστορία του πρανούς. Η παρουσία σημαντικών δομικών ασυνεχειών όπως οι αστοχίες, οι ρωγματώσεις, η διάσπαση, οι διακλάσεις, το κάτοπτρο ρήγμα ή ακόμα και οι πτυχές, fault-folds κ.λπ. δημιουργούν αδυναμία στους εσωτερικούς δεσμούς και έτσι το πρανές έχει περισσότερες πιθανότητες να δημιουργήσει κατολισθήσεις.

Σχ. 4: Πτώση βράχων (δεξιά) σε ρηγματωμένο ηφαιστειακό σχηματισμό (αριστερά) στο Bletterbach Gorge, Βόρεια Ιταλία (φωτο. D. Castaldini)

Μορφολογικά χαρακτηριστικά.
Κατ’αρχάς περιλαμβάνουν την γεωμετρία του πρανούς, δηλαδή το ύψος, το μήκος, το σχήμα, την γωνία κλίσης και την μορφή. Η επίδραση της γωνίας του πρανούς είναι φανερή ως προς την σταθερότητά της. Πράγματι, τα πολύ απότομα πρανή είναι και πιο ασταθή. Αλλά και τα πρανή με μικρή κλίση μπορούν να δώσουν ορισμένα είδη κατολισθήσεων, όπως τις ροές.

Σχ. 5: Αδρανή ροή γαιών σε πρανές μικρής γωνίας, το οποίο αποτελείται κυρίως από λεπτά υλικά, La Villa, Dolomites, E Italian Alps (φωτο. M. Marchetti)

Κλιματικές συνθήκες.

Αν και υπάρχουν αρκετοί παράμετροι που διαδραματίζουν κάποιον ρόλο στην πυροδότηση της κατολίσθησης, ο πλέον σημαντικός παράγοντας είναι αναμφίβολα η βροχόπτωση. Η βροχόπτωση δεν πρέπει να μελετηθεί μόνο ως το βροχομετρικό φαινόμενο πυροδότησης (λαμβάνοντας έτσι υπόψη μόνο την έντασή της) αλλά και ως η ποσότητα της βροχής που πέφτει και συσσωρεύεται μέσα σε συγκεκριμένη περίοδο (λαμβάνοντας υπόψη επίσης τον χρόνο). Εάν η ταχύτητα διήθησης είναι μικρή, η διάρκεια της βροχόπτωσης θα πρέπει να είναι σημαντική για να πυροδοτήσει την κίνηση. Αντιθέτως, σε εδάφη που χαρακτηρίζονται από υψηλή υδραυλική αγωγιμότητα, η ένταση της βροχόπτωσης είναι υψίστης σημασίας. Ο ρόλος του νερού κυρίως έγκειται στην αύξηση της υδροστατικής πίεσης των πόρων, η οποία δημιουργείται με διακυμάνσεις των επιπέδων των υπογείων νερών. Η κυκλότητα των αλλαγών αυτών είναι καθοριστικός παράγοντας στην αποδυνάμωση των εσωτερικών δεσμών των υλικών που αποτελούν τα πρανή. Η επίδραση των διαφόρων ειδών βροχόπτωσης είναι φυσικά διαφορετική ανάλογα με τον τύπο της κατολίσθησης.

Συνεπώς, οι έντονες και σύντομες βροχοπτώσεις επιδρούν ιδιαίτερα αποτελεσματικά στην πυροδότηση μετακινήσεων σε περιορισμένο χώρο, όπως η ροή κορημάτων, η ολίσθηση γαιών, η λασποροή, ενώ οι παρατεταμένες βροχοπτώσεις προκαλούν κυρίως ολισθήσεις και φαινόμενα σύνθετων κινήσεων.

Σχ. 6: Παραδείγματα ροής κορημάτων και ολίσθησης γαιών, έπειτα από περίοδο έντονων βροχοπτώσεων το 1994, οι οποίες προκάλεσαν κλείσιμο δρόμων στην περιοχή Piemonte, Βορειοδυτική Ιταλία) (φωτο. F. Luino)

Σχ. 7: Episcopio, Campania, Νότια Ιταλία: αεροφωτογραφίες της λασποροής που σημειώθηκε στις 5 και 6 Μαΐου 1998, έπειτα από παρατεταμένη περίοδο βροχοπτώσεων (φωτο. Commissariato di Governo per l’Emergenza Idrogeologica in Campania, http://www.commissario2994.it)

Αναφορικά με τα εξωτερικά αίτια τα οποία καθορίζουν την αύξηση των φορτίων διάτμησης, οι διαδικασίες αυτές προκαλούν μεταβολές στην γεωμετρία του πρανούς, ιδίως με την αύξηση της κλίσης. Από όλες τις διεργασίες οι ακόλουθες είναι οι πλέον σημαντικές: αναποδιστική διάβρωση από ρου υδάτων ή λόγω εκσκαφών για διάνοιξη δρόμου, εκμετάλλευση λατομείων ή υπαιθρίων ορυχείων, υπερφόρτιση, αφαίρεση πλευρικής στήριξης, πλευρική πίεση, τεκτονική δραστηριότητα, επίδραση βλάστησης.

Σχ. 8: Περιστροφική ολίσθηση γαιών σε αργιλικούς σχηματισμούς λόγω διάβρωσης του ποταμού Panaro στο πόδι του πρανούς. Βόρεια Απέννινα, Ιταλία (φωτο. D. Castaldini)
Σχ. 9: ολίσθηση γαιών σε αργιλικούς σχηματισμούς λόγω λειτουργίας του λατομείου που υπάρχει στην ίδια περιοχή με αυτή του σχ. 7. Κοιλάδα του ποταμού Panaro, Βόρεια Απέννινα, Ιταλία (φωτο. D. Castaldini)
Σχ. 10: Πτώση βράχων λόγω διάβρωσης από τον Ατλαντικό Ωκεανό στο πόδι του κρημνού. Ericeira, Κεντρική Ακτή Πορτογαλίας (φωτο. D. Castaldini)

Η γεωμετρία του πρανούς μπορεί επίσης να αλλάξει λόγω φαινομένων που συντελούνται υπογείως: για παράδειγμα, ο σχηματισμός μεγάλων κοιλοτήτων λόγω ορυκτών χημικών διαλυμάτων ή της πίεσης ελατών υλικών.

Η υπερφόρτιση είναι ένα άλλο φαινόμενο που επιφέρει αύξηση στα φορτία διάτμησης. Αυτό μπορεί να συμβεί λόγω δύο φυσικών αιτιών, όπως ο διαποτισμός του εδάφους από βροχή ή χιόνι, συσσώρευση υλικών από ηφαιστειακές εκρήξεις, χιονοστιβάδες, ροή κορημάτων ή άλλες μετακινήσεις, είδη βλάστησης κ.λπ., ή ανθρώπινες δραστηριότητες όπως για παράδειγμα οι επιχωματώσεις, οι οικοδομές ή άλλες κατασκευές, η συσσώρευση απορριμμάτων από ορυχεία και λατομεία ή οι λιμναίες αποθέσεις ή οι τεχνητές δεξαμενές.

Επίσης η αφαίρεση της πλευρικής στήριξης ασκεί μία αντίθετη έλξη στο πρανές, η οποία θα μπορούσε να προκαλέσει αστάθεια. Για παράδειγμα, η απόσυρση ενός παγετώνα είναι ένα από τα πιο συνήθη αίτια που δημιουργούν μεγάλες κατολισθήσεις στις Άλπεις. Στην κατηγορία αυτή θα πρέπει να προσθέσουμε και τα τεκτονικά φαινόμενα όπως οι δραστηριότητες κατά μήκος επιπέδων ρήγματος και καταβυθίσεων, εκτός από τις μετακινήσεις που οφείλονται στην βαρύτητα. Είναι πράγματι εμφανές ότι η αποκόλληση ενός μέρους του πρανούς προκαλεί στα υλικά ανακατανομή των φορτίων, η οποία ενδέχεται να προκαλέσει νέα μετακίνηση.

Ένας άλλος παράγοντας που θα μπορούσε να συμβάλλει στην ανάπτυξη μετακινήσεων μάζας είναι η πλευρική πίεση. Η πίεση αυτή προκαλείται από το νερό που διεισδύει στις διακλάσεις ή από τον πάγο. Επίσης οι διογκώσεις που οφείλονται στην ενυδάτωση θα μπορούσαν να ασκήσουν σημαντικές πλευρικές πιέσεις καθώς και η μετακίνηση υπολειπόμενων τεκτονικών φορτίων.

Η τεκτονική δραστηριότητα θα μπορούσε να αποτελέσει το άμεσο αίτιο μετακινήσεων πρανών σε περίπτωση τοπικής ανατροπής ή άνωσης. Στην περίπτωση αυτή, η τεκτονική διεργασία επιδρά μέσω της αύξησης της κλίσης του πρανούς. Τέλος, οι επιφανειακές παραμορφώσεις που δημιουργήθηκαν λόγω ηφαιστειακής διεργασίας μπορεί να αυξήσει το φορτίο διάτμησης ενός πρανούς ακόμα και σε τοπικό επίπεδο.

Θα πρέπει να γίνει ξεχωριστή συζήτηση για τις σεισμικές δονήσεις και άλλα παροδικά φορτία όπως δονήσεις που προκαλούνται από μηχανήματα, εκρήξεις, πτώσεις βράχων κ.λπ. Τα γεγονότα αυτά μπορούν να προκαλέσουν αύξηση και μείωση, τουλάχιστον προσωρινή, του φορτίου διάτμησης των υλικών. Η μείωση του φορτίου διάτμησης μπορεί να προκαλέσει φαινόμενα όπως η υγροποίηση που προκαλείται από ξαφνική κυκλική αύξηση της υδροστατικής πίεσης των πόρων με συνέπεια την άμεση μείωση της αντίστασης του εδάφους και την κατάρρευση του πρανούς. Αυτό συμβαίνει πολύ συχνά σε μετρίου ή λεπτού πάχους τα οποία είναι κορεσμένα και χωρίς συνοχή όπως ο άμμος, η ιλύς, ο άργιλος κ.λπ. Αντιθέτως, Η αύξηση του φορτίου διάτμησης συνδέεται τόσο με τις επιταχύνσεις στις οποίες υποβάλλονται τα υλικά με τις δονήσεις όσο και την προσωρινή αύξηση της γωνίας κλίσης των ασταθών πρανών.

Μία από τις πρώτες κατολισθήσεις που πυροδοτήθηκε από σεισμό καταγράφηκε το 372-373 π.Χ. όταν η Ελίκη, πόλη στα βόρεια της Πελοποννήσου, καταποντίστηκε μετά από σεισμό.

Χιλιάδες άλλα παραδείγματα καταγράφηκαν κατά τους αρχαίους αλλά και πρόσφατους χρόνους. Για παράδειγμα, ο σεισμός στο Friuli (ανατολική Ιταλία) στις 6 Μαΐου, 1976, μεγέθους 6.4 και έντασης IX-X (της κλίμακας Mercalli), προκάλεσε πολλές κατολισθήσεις. Πρόκειται κυρίως για πτώση βράχων και σε μικρότερο βαθμό ολισθήσεις τεμάχων.

Σχ. 11: Κατολισθήσεις που προκλήθηκαν κατά τον σεισμό του Friuli (βορειοανατολική Ιταλία) στις 6 Μαΐου, 1976, μεγέθους 6.4 και έντασης IX-X (φωτο. M. Panizza)

Σχ. 12: Κατολισθήσεις που προκλήθηκαν κατά τον σεισμό στην Campania και Basilicata (Νότιο Ιταλία) στις 23 Νοεμβρίου 1980, μεγέθους 6.8, και έντασης X (φωτο. M. Panizza)

Τέλος, η επίδραση της βλάστησης στην ευστάθεια των πρανών μπορεί να είναι διπλή: μερικές φορές ενισχύει την ευστάθεια μειώνοντας την δράση των κλιματικών παραγόντων στα πρανή, προστατεύοντας το έδαφος από βροχοπτώσεις, ανέμους και την ηλιοφάνεια, κατακρατεί σημαντικές ποσότητες βρόχινου νερού με τα φύλλα, τα κλαδιά κ.λπ., και αποβάλλει το νερό με την ολική εξατμισοδιαπνοή. Επίσης μειώνει την διάβρωση και την επιφανειακή απορροή και αυξάνει την αντίσταση διάτμησης του πρανούς με τις ρίζες. Αφετέρου, η ύπαρξη βλάστησης μπορεί να επιδράσει αρνητικά με την αύξηση του φορτίου του πρανούς, ενισχύοντας την δράση των δυνάμεων του ανέμου στα δέντρα και αποσαθρώνοντας το έδαφος με την δράση των ριζών των δέντρων, οι οποίες μεγαλώνουν τις ρωγμές και ευνοούν την διείσδυση.

References:

PASUTO S. and SOLDATI M. Landslide Hazard in PANIZZA M (1996). Environmental Geomorphology. Developments in Earth Surface Processes 4. Elsevier Science B.V., 180 -187, Amsterdam.

Ένα πρανές είναι σταθερό όταν οι δυνάμεις αντίστασης είναι μεγαλύτερες ή ίσες με τις κινητήριες δυνάμεις. Ο λόγος μεταξύ δυνάμεων αντίστασης και κινητήριων δυνάμεων ονομάζεται Συντελεστής Ασφάλειας F. Θεωρείται το μέτρο ευστάθειας του πρανούς. Οι παράμετροι που εμπλέκονται στον υπολογισμό του συντελεστή ασφαλείας συνοψίζονται στο Σχήμα 1 (από Besson, 2005):

Με:
Ο Sumo είναι η υπερφόρτιση
Ο άλλος άνθρωπος είναι η ωστική δύναμη
P: βάρος υλικού (δύναμη)
Το Zoom αντιστοιχεί στο χαρακτηριστικό των επιφανειών ολίσθησης

Δυνάμεις αντίστασης:
Pn: κανονική συνιστώσα του P
Κανονική συνιστώσα της υπερφόρτισης (Pn)
Κανονική συνιστώσα της ωστικής δύναμης (Pn)

Κινητήριες δυνάμεις (ή δυνάμεις αποσταθεροποίησης):
Pt: εφαπτωμενική συνιστώσα του P
U1 και U2: υδροστατική πίεση λόγω της Αρχής του Αρχιμήδη
E: ροή πίεσης
Εφαπτωμενική συνιστώσα της υπερφόρτισης (Pt)
Εφαπτωμενική συνιστώσα της ωστικής δύναμης (Pt)
Ο συντελεστής ασφαλείας ορίζεται επίσης ως τον λόγο μεταξύ του φορτίου διάτμησης και της δύναμης διάτμησης στην φορτισμένη μάζα:
F =1//0
Με  = διαθέσιμη δύναμη διάτμησης και 0 = φορτίο διάτμησης με ταχύτητα 0

Δύναμη διάτμησης: συνοχή και αποτελεσματική διασωματιδιακή τριβή, εσωτερική αντίσταση υλικού σε φορτίο διάτμησης. Η δύναμη διάτμησης είναι συνάρτηση της θερμοκρασίας, της περιορισμένης πίεσης, του σχήματος, του μεγέθους, του ποσοστού φόρτισης και του αριθμού των πόρων. Πρόκειται για σημαντική παράμετρο για τον καθορισμό των μηχανικών και γεωμορφολογικών ιδιοτήτων των υλικών.

Φορτίο διάτμησης: δύο κάθετες φορτίσεις ή φορτία που ασκούνται εφαπτωμενικά στην επιφάνεια του υλικού, προκαλώντας γωνιακή παραμόρφωση του υλικού.

Συντελεστής ασφάλειας μικρότερος ή ίσος με to1 υποδεικνύει ότι το πρανές είναι ασταθές. Πράγματι, καθώς το φορτίο διάτμησης πλησιάζει στην μέγιστη διαθέσιμη δύναμη διάτμησης, ο συντελεστής ασφάλειας γίνεται 1 και υπάρχει κίνδυνος αστοχίας. Εάν το πρανές αποσταθεροποιηθεί από παράγοντες πυροδότησης (σεισμούς, βροχοπτώσεις κ.λπ.), η εμφανής αύξηση του φορτίου διάτμησης επί της διαθέσιμης δύναμης διάτμησης ισούται με την επιτάχυνση της μάζας που ολισθαίνει. Διακρίνουμε τρία στάδια (σχήμα 2):

  • Σταθερό, F>1,5: το περιθώριο ευστάθειας του πρανούς είναι πολύ μεγάλο και αντέχει όλες τις δυνάμεις αποσταθεροποίησης,
  • οριακά σταθερό, 1,0<f<1,5: το=”” πρανές=”” ενδέχεται=”” να=”” καταρρεύσει=”” κάποια=”” στιγμή=”” λόγω=”” των=”” δυνάμεων=”” αποσταθεροποίησης,=”” οι=”” οποίες=”” φτάνουν=”” σε=”” συγκεκριμένο=”” επίπεδο=”” δραστηριότητας;=”” <=”” li=””></f<1,5:>
  • ενεργά ασταθές, F~1,0: οι δυνάμεις αποσταθεροποίησης προκαλούν επιτάχυνση της μάζας που ολισθαίνει (συνεχείς ή διακοπτόμενες μετακινήσεις).

Επιπλέον, η τιμή του συντελεστή ασφαλείας είναι χρονοεξαρτώμενη (σχήμα 2). Η φάση της μετακίνησης χωρίζεται στη φάση πριν από την αστοχία, στη φάση της αστοχίας και στη φάση μετά την αστοχία με πιθανότητες περιστασιακής επανενεργοποίησης. Όλα τα είδη μετακινήσεων σε ένα δεδομένο στάδιο σχετίζονται με συγκεκριμένες μεταβλητές ελέγχου, οι οποίες υποδιαιρούνται σε παράγοντες προδιάθεσης και κινητήριους παράγοντες. Η αστάθεια του πρανούς αντιδρά σε συνδυασμό αυτών των παραγόντων. Οι παράγοντες προδιάθεσης αλλάζουν συνήθως μόνο βαθμιαία ενώ οι κινητήριοι παράγοντες είναι προσωρινοί. Οι κινητήριοι παράγοντες μπορούν είτε να αυξήσουν το φορτίο διάτμησης είτε να μειώσουν την δύναμη διάτμησης των υλικών ή και τα δύο.

Σχ. 2: Εξέλιξη συντελεστή ασφαλείας μέσα από τον χρόνο. Η επίδραση των παραγόντων προδιάθεσης και των κινητήριων παράγοντες στην αστάθεια (από Van Asch et al., 2007)

References:

BESSON L., 2005. Les risques naturels: de la connaissance pratique à la gestion administrative. Editions Techni. Cités, Voiron, 60 p.

VAN ASCH T., MALET J.P., VAN BEEK L., AMITRANO D., 2007. Techniques, issues and advances in numerical modelling of landslide hazard. Bulletin de la société géologique de France, n°178, p. 265-288

Τα φαινόμενα αυτά συνήθως συμβαίνουν σε βουνά ή παράκτιες περιοχές λόγω της αστάθειας των πλαγιών και των κρημνών. Αλλά ενδέχεται να προκληθούν και σε πεδιάδες και σε οροπέδια, όταν συνδέονται με τη χρήση ή την αποσάθρωση του υπεδάφους.

Οι κατολισθήσεις μπορεί να είναι:

  • είτε επιφανειακές (η διεργασία εξελίσσεται πάνω από την επιφάνεια, με επίδραση σε αντικείμενα στο έδαφος) είτε
  • υποθαλάσσιες.

Στα τέλη του περασμένου αιώνα υπήρξε μεγάλη αύξηση στη συντέλεση φυσικών καταστροφών γενικά και πιο συγκεκριμένα σε κατολισθήσεις.

Panoramic view of a landslide in the Ostrachtal near Hinterstein (Bavaria, Germany) (Photo by D. Castaldini)

Υπάρχουν πολλές μεγάλες κατολισθήσεις σε ολόκληρο τον κόσμο. Ακολουθεί ένας σύντομος κατάλογος με τις πλέον καταστροφικές κατολισθήσεις του 20ου αιώνα:

ΈτοςΤοποθεσίαΦαινόμενοΑιτίαΘάνατοι
1919Indonesia, KalutlaharΗφαίστειο5100
1933Sichuan, DeixiΚατολίσθησηΣεισμός 7,5 ρίχτερ6800
1949Tadzhik, KahitΟλίσθηση βράχωνΣεισμός 7,5 ρίχτερca 15000
1958Japan, KanogawaΡοή κορημάτωνΤυφώνας1094
1962Peru HuascaranΚατολίσθηση κορημάτωνΆγνωστηca 5000
1963Italy , VaiontΟλίσθηση βράχωνΠλήρωση ταμιευτήρα1909
1964AlaskaΟλισθήσειςΣεισμός 9,4 ρίχτερ 
1970Peru, HuascaranΚατολίσθηση κορημάτωνΣεισμός 7,7 ρίχτερ18000
1980WashingtonΚατολίσθηση κορημάτωνΗφαίστειο 

Πολλές από τις καταστροφικές κατολισθήσεις προκλήθηκαν από σεισμούς ή ηφαιστειακές εκρήξεις.

Μία από τις πλέον καταστροφικές κατολισθήσεις παγκοσμίως ήταν η κατολίσθηση κορημάτων στο Nevado Huascaran, (στην βόρεια ακτή του Περού). Το 1970, ένας σεισμός προκάλεσε κατολίσθηση κορημάτων στο όρος Huascaran, η οποία έθαψε τις πόλεις Yungay και Ranrahirca. Ο απολογισμός των θανάτων ανέρχεται σε 18.000 (οι συνολικές απώλειες από τον σεισμό και τη ροή κορημάτων ανήλθαν σε 66,000). Η κατολίσθηση ξεκίνησε ως ολισθαίνουσα μάζα πάγων και βράχων πλάτους 3,000 ποδών και μήκους 1 μιλίου. Η κατολίσθησε διένυσε σχεδόν 11 μίλια μέχρι το χωριό Yungay με μέση ταχύτητα σχεδόν 280 χλμ/ώρα. Η γρήγορη μετακίνηση της μάζας παρέσυρε αποθέσεις πάγου και μέχρι τη στιγμή που έφτασε στο χωριό, υπολογίζεται ότι αποτελούνταν από 80 εκατ. κυβικές γιάρδες νερού, λάσπης και βράχων. Το ίδιο φαινόμενο προκλήθηκε στην ίδια περιοχή το 1962 και προκάλεσε τον θάνατο 5000 ατόμων.

Ωστόσο, η μεγαλύτερη ιστορικά κατολίσθηση σε σχέση με τον όγκο των υλικών, συνέβη κατά την έκρηξη του ηφαιστείου του όρους St. Helens το 1980, το οποίο βρίσκεται στο Cascade Mountain Range στην Πολιτεία της Ουάσινγκτον στις ΗΠΑ. Πρόκειται για ολίσθηση βράχων – κατολίσθηση κορημάτων και ο όγκος των υλικών ήταν 2,8 km³. Το φαινόμενο ξεκίνησε ως ολίσθηση βράχων, στη συνέχεια μετατράπηκε σε κατολίσθηση κορημάτων μήκους 23 χλμ. με μέση ταχύτητα 125 χλμ/ώρα, και έπειτα η επιφάνεια άρχισε ξανά να κινείται δημιουργώντας ροή κορημάτων μήκους 95 χλμ. Η εκκένωση της περιοχής έσωσε ζωές. Στην πραγματικότητα ο αριθμός των θυμάτων (ανέρχεται σε 10 ή 57 ζωές, σύμφωνα με διαφορετικές πηγές πληροφόρησης), αλλά έγιναν τεράστιες καταστροφές σε σπίτια, αυτοκινητοδρόμους κ.λπ.

The Mount St. Helen rock slide-debris avalanche ( http://www.fs.fed.us/gpnf/global/images/20070727-1401-hd-lg.jpg)

Στην Ευρώπη, οι μεγαλύτερη καταστροφική κατολίσθηση ήταν η ολίσθηση βράχων (με όγκο 270 εκατ. m3), η οποία στις 9 Οκτωβρίου 1963 έπεσε με μεγάλη ταχύτητα στον Ταμιευτήρα Vaiont δημιουργώντας κύματα 100 μέτρων, που σκέπασαν το Vaiont DamVajont, τα οποία διοχετεύτηκαν στο στενό φαράγγι του Vajont, πέφτοντας σαν σφυρί πάνω στο Longarone και άλλα χωριά κατά μήκος της κοιλάδας του ποταμού Piave. Το φαινόμενο προκάλεσε 1909 θύματα.

Καθότι τα φαινόμενα αυτά συνήθως συμβαίνουν σε βουνά ή παράκτιες περιοχές λόγω της αστάθειας των πρανών και των κρημνών, καθώς και σε πεδιάδες και σε οροπέδια όταν συνδέονται με την χρήση ή την αποσάθρωση του υπεδάφους, μπορούμε να τα συναντήσουμε σε όλο τον κόσμο.

Ολισθήσεις μπορούν να προκληθούν σε διάφορες περιοχές. Σε περιοχές με λόφους και βουνά, πολλές ρηχές ολισθήσεις προκαλούνται σε κοιλότητες ή μικρές κοιλάδες, όπου υπάρχει συγκέντρωση υδάτων.

Τα ασβεστολιθικά βουνά και αργιλώδη πρανή συνήθως επηρεάζονται από ρηχές ή βαθιές ολισθήσεις. Οι ολισθήσεις αυτές συνδέονται κλασσικά με χαραδρώσεις. Παράδειγμα αποτελεί η Λεκάνη της Barcelonnette, στις Γαλλικές Νότιες Άλπεις, η οποία επηρεάζεται τόσο από ολισθήσεις όσο και από χαραδρώσεις εδώ και μερικούς αιώνες.

Οι περιστροφικές ολισθήσεις γενικά προκαλούνται σε ομογενείς χαλαρούς σχηματισμούς (αποθέσεις υποστρώματος ή επιφανειακές αποθέσεις). Οι ολισθήσεις συνήθως συνδέονται με ροές υλικών όπως ασβεστόλιθος, φλύσχη, άργιλος, σχιστόλιθος. Κοντά στον St-Jean-de-Maurienne, στην Γαλλία, οι ροές και οι ολισθήσεις προκαλούνται σε σχιστολιθικά πρανή. Στη Νορμανδία της Γαλλίας μπορεί να δει κανείς πολλές παράκτιες ολισθήσεις. Επίσης υπάρχουν και υποθαλάσσιες ολισθήσεις.

Οι πτώσεις, εξ ορισμού, δημιουργούνται σε απότομα πρανή ή κρημνούς. Επιπλέον, οι κλιματικοί παράγοντες διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στην πυροδότηση των πτώσεων, ιδίως η διαδοχική ψύξη-τίξη του νερού, η οποία παρατηρείται ιδιαίτερα σε μεγάλα υψόμετρα ή μεγάλα γεωγραφικά πλάτη.

Οι πτώσεις επηρεάζουν ιζηματογενή (ασβεστόλιθους, ψαμμόλιθους), πυριγενή (βασάλτες, dolerite) ή μεταμορφωμένα (σχιστόλιθος) πετρώματα. Στα τελευταία η διάβρωση μπορεί να προκαλέσει αργή ανατροπή και να δημιουργήσει κολλουβιακές αποθέσεις.

Όπως οι πτώσεις έτσι και οι ανατροπές παρατηρούνται σε απότομα πρανή ή κρημνούς. Οι ανατροπές σε βράχους συνήθως παρατηρούνται σε ψηλούς κρημνούς, Ενώ οι ανατροπές σε κορήματα και γαίες παρατηρούνται σε χαμηλότερους κρημνούς. Οι ανατροπές είναι συχνές σε συνεκτικά, τεκτονισμένα και ρηγματώδη πετρώματα. Οι ανατροπές επηρεάζουν ιζηματογενή (ασβεστόλιθους, ψαμμόλιθους), πυριγενή (βασάλτες, dolerite) ή μεταμορφωμένα (σχιστόλιθος) πετρώματα. Στα τελευταία η διάβρωση μπορεί να προκαλέσει αργή ανατροπή και να δημιουργήσει κολλουβιακές αποθέσεις. Τα χαλαρά εδάφη είναι πιο επιρρεπή στις ανατροπές και περιλαμβάνουν συμπαγή αμμώδη ή αργιλώδη εδάφη στα οποία ενδέχεται να εμφανιστούν ρωγμές λόγω ξηρασίας και ενυδάτωσης.

Οι ροές παρατηρούνται σε πολύ ρηγματώδη πετρώματα, σε κλαστικά κορήματα από λεπτή μήτρα ή απλή, συνήθως λεπτή σε μέγεθος κόκκου. Οι ροές κορημάτων και οι κατολισθήσεις κορημάτων συνήθως ξεκινούν από το πάνω μέρος του πρανούς από ολίσθηση (ολίσθηση κορημάτων, ολίσθηση τεμαχών) σε χαλαρά μη συνεκτικά πετρώματα και κορήματα γαιών, ιδίως όπου η βλάστηση έχει αφαιρεθεί λόγω δασικής εκμετάλλευσης ή πυρκαγιάς. Συχνά συμβαίνουν σε τοπογραφικές κοιλότητες ή σε κοιλότητες λεκανών απορροής. Η γεωμετρία αυτή ευνοεί την συσσώρευση κολλουβιακών αποθέσεων και την μετατροπή της ροής των υπογείων υδάτων για την πρόκληση της αστοχίας.

Ροές γαιών προκαλούνται σε βρεγμένη άμμο ή σε ιλυοαργιλοπηλώδη εδάφη τα οποία έχουν διαβρωθεί τόσο πολύ από το νερό ή ρευστοποιηθεί από δομικές καταρρεύσεις που υιοθετούν την κίνηση της ροής. Ροές γαιών προκαλούνται επίσης σε στεγνή άμμο (ροή στεγνής άμμου), ωστόσο είναι πολύ καταστροφικές αλλά και πολύ σπάνιες. Πυροδοτούνται όταν μεγάλες μάζες στεγνού υλικού χωρίς συνοχή πέφτουν από κάποιο απότομο πρανές και ρευστοποιούνται με την πρόσκρουση. Οι ροές βράχων δημιουργούνται μόνο όπου τα πρανή είναι αρκετά ψηλά για να δώσουν μεγάλο φορτίο στο στεγανό δάπεδο. Οι προϋποθέσεις αυτές είναι τυπικές των πρανών των κοιλάδων σε ανυψωμένες περιοχές, μέτωπα βουνών, υψηλή παραθαλάσσιοι κρημνοί και περιοχές βουνών όπου προσφάτως έχουν λιώσει οι παγετώνες.

Υπάρχουν πολλές μεγάλες κατολισθήσεις σε ολόκληρο τον κόσμο. Ακολουθεί ένας σύντομος κατάλογος με τις πλέον καταστροφικές κατολισθήσεις του 20ου αιώνα:

ΈτοςΤοποθεσίαΦαινόμενοΑιτίαΘάνατοι
1919Indonesia, KalutlaharΗφαίστειο5100
1933Sichuan, DeixiΚατολίσθησηΣεισμός 7,5 ρίχτερ6800
1949Tadzhik, KahitΟλίσθηση βράχωνΣεισμός 7,5 ρίχτερca 15000
1958Japan, KanogawaΡοή κορημάτωνΤυφώνας1094
1962Peru HuascaranΚατολίσθηση κορημάτωνΆγνωστηca 5000
1963Italy , VaiontΟλίσθηση βράχωνΠλήρωση ταμιευτήρα1909
1964AlaskaΟλισθήσειςΣεισμός 9,4 ρίχτερ 
1970Peru, HuascaranΚατολίσθηση κορημάτωνΣεισμός 7,7 ρίχτερ18000
1980WashingtonΚατολίσθηση κορημάτωνΗφαίστειο 

*Earthquake

Πολλές από τις καταστροφικές κατολισθήσεις προκλήθηκαν από σεισμούς ή ηφαιστειακές εκρήξεις. Για περισσότερες πληροφορίες βλέπε 4.1.1. Καταστροφικές κατολισθήσεις του 20ου αιώνα ή επισκεφτείτε την διεύθυνση http://landslides.usgs.gov/learning/majorls.php

Μία από τις πλέον καταστροφικές κατολισθήσεις παγκοσμίως ήταν η κατολίσθηση κορημάτων στο Nevado Huascaran, στην βόρεια ακτή του Περού. Το 1970, ένας σεισμός προκάλεσε κατολίσθηση κορημάτων στο όρος Huascaran, η οποία έθαψε τις πόλεις Yungay και Ranrahirca. Ο απολογισμός των θανάτων ανέρχεται σε 18.000 (οι συνολικές απώλειες από τον σεισμό και την ροή κορημάτων ανήλθαν σε 66,000). Η κατολίσθηση ξεκίνησε ως ολισθαίνουσα μάζα πάγων και βράχων πλάτους 3,000 ποδών και μήκους 1 μιλίου. Η κατολίσθησε διένυσε σχεδόν 11 μίλια μέχρι το χωριό Yungay με μέση ταχύτητα σχεδόν 280 χλμ/ώρα. Η γρήγορη μετακίνηση της μάζας παρέσυρε αποθέσεις πάγου και μέχρι την στιγμή που έφτασε στο χωριό, υπολογίζεται ότι αποτελούνταν από 80 εκατ. κυβικές γιάρδες νερού, λάσπης και βράχων. Το ίδιο φαινόμενο προκλήθηκε στην ίδια περιοχή το 1962 και προκάλεσε τον θάνατο 5000 ατόμων

Για περισσότερες πληροφορίες για τα φαινόμενα του 1962 και 1970 επισκεφτείτε την διεύθυνση
http://news.bbc.co.uk/onthisday/hi/dates/stories/january/11/newsid_3306000/3306665.stm
http://landslides.usgs.gov/learning/photos/international/peru_earthquake_mt._huascaran_1970/nevadohuascaran.gif

Εικόνα από την κατολίσθηση κορημάτων του 1970 από το όρος Mt. Huascaran (Περού) (φώτο. Servicio Aerofotografico Nacional de Peru, 13 Ιουνίου 1970 from http://news.bbc.co.uk/onthisday/hi/dates/stories/january/11/newsid_3306000/3306665.stm)

Ωστόσο, η μεγαλύτερη κατολίσθηση στον κόσμο σε σχέση με τον όγκο των υλικών, συνέβη κατά την έκρηξη του ηφαιστείου του όρους St. Helens το 1980, το οποίο βρίσκεται στο Cascade Mountain Range στην Πολιτεία της Ουάσινγκτον στις ΗΠΑ. Πρόκειται για ολίσθηση βράχων – κατολίσθηση κορημάτων και ο όγκος των υλικών ήταν 2,8 km³. Το φαινόμενο ξεκίνησε ως ολίσθηση βράχων, στη συνέχεια μετατράπηκε σε κατολίσθηση κορημάτων μήκους 23 χλμ. με μέση ταχύτητα 125 χλμ/ώρα, και έπειτα η επιφάνεια άρχισε ξανά να κινείται δημιουργώντας ροή κορημάτων μήκους 95 χλμ. Η εκκένωση της περιοχής έσωσε ζωές. Στην πραγματικότητα ο αριθμός των θυμάτων ανέρχεται σε 10 ή 57 ζωές, σύμφωνα με διαφορετικές πηγές πληροφόρησης, αλλά έγιναν τεράστιες καταστροφές σε σπίτια, αυτοκινητοδρόμους κ.λπ.

Η ολίσθηση βράχων – κατολίσθηση κορημάτων στο όρος St. Helen (φωτο. http://www.fs.fed.us/gpnf/global/images/20070727-1401-hd-lg.jpg)

Για περισσότερες πληροφορίες επισκεφτείτε την διεύθυνση
http://pubs.usgs.gov/fs/2000/fs036-00/
http://news.bbc.co.uk/onthisday/hi/dates/stories/may/19/newsid_2511000/2511133.stm

Στην Ευρώπη, οι μεγαλύτερη καταστροφική κατολίσθηση ήταν η ολίσθηση βράχων (με όγκο 270 εκατ. m3), η οποία στις 9 Οκτωβρίου 1963 έπεσε με μεγάλη ταχύτητα στον Ταμιευτήρα Vaiont δημιουργώντας κύματα 100 μέτρων που σκέπασαν το Vaiont DamVajont, τα οποία διοχετεύτηκαν στο στενό φαράγγι του Vajont, πέφτοντας σαν σφυρί πάνω στο Longarone και άλλα χωριά κατά μήκος της κοιλάδας του ποταμού Piave. Το φαινόμενο προκάλεσε 1909 θύματα.
Για περισσότερες πληροφορίες βλέπε 13.1 Περίπτωση Vajont

Τοποθεσίες των βασικών περιοχών που είναι επιρρεπείς σε κατολισθήσεις στην Δυτική Ευρώπη
Με μπλε: οροπέδια και πεδιάδες με καταβυθίσεις;
Με κίτρινο: υψηλά όρη και περιοχές με λόφους

Αναφορικά με τις καταβυθίσεις (προοδευτική και γρήγορη διεργασία καταβύθισης) στην Δυτική Ευρώπη, σύμφωνα με τις γεωλογικές συνθήκες που ευνοούν τα φαινόμενα αυτά, συνήθως παρατηρούνται σε περιοχές:

  • όπου υπάρχουν φυσικές κοιλότητες, όπως σε διαβρωμένα υπεδάφη όπως ασβεστόλιθος, κρητίς, γύψος, αλάτι κ.λπ. Σε καρστικές περιοχές η δημιουργία σηράγγων και κοιλοτήτων μπορεί να συντελεστεί πολύ γρήγορα όταν το νερό ( με υψηλές συγκεντρώσεις ανθρακικού οξέως) διαλύει τα πετρώματα όπως τον γύψο και το αλάτι. Στις περιοχές αυτές η δημιουργία μεγάλων κοιλοτήτων μπορεί να επέλθει εντός μερικών ετών, ενώ η διάλυση συντελείται με πιο αργούς ρυθμούς σε ασβεστόλιθους ή κρητίς όπου για την δημιουργία κοιλοτήτων μπορεί να χρειαστεί περισσότερο από 100 χρόνια
  • όπου υπάρχουν κοιλότητες που δημιούργησε ο άνθρωπος (υπόγεια λατομεία ή ορυχεία), δηλαδή σε κύριες λεκάνες με άνθρακα, άλατα και σίδηρο (ορυχεία), και σε πολλές αστικές περιοχές (λατομεία) (βλέπε περίπτωση Caen-Carries) διότι πολλές πόλεις είχαν χτιστεί με πέτρες ή υλικά που εξορύχτηκαν από εγγύς περιοχές, και η αστικοποίηση συχνά επέβαλε την εγκατάσταση σε ζώνες εκμετάλλευσης.

Συρρίκνωση είναι η διεργασία που τελείται λόγω ξήρανσης των εδαφών, η οποία οφείλεται σε έντονη και μακροχρόνια ξηρασία. Η συρρίκνωση δημιουργεί αργές και περιορισμένου εύρους μετακινήσεις και κάθετες παραμορφώσεις της επιφάνειας του εδάφους. Την συρρίκνωση μπορεί να ακολουθήσει μία διεργασία προοδευτικής διόγκωσης όταν η υγρασία του εδάφους αυξάνει κατά την περίοδο των βροχών. Τα αργιλώδη εδάφη είναι ιδιαίτερα ευαίσθητα στην συρρίκνωση και διόγκωση λόγω των ιδιαίτερων χαρακτηριστικών του αργίλου. Η συρρίκνωση μπορεί να επιφέρει ζημιές σε κτήρια με μερική και ασταθή καθίζηση του εδάφους.

Αναφορές:

– DIKAU R., BRUNSDEN D., SCHROTT L. & IBSEN M.-L. (eds.), 1996. Landslide Recognition: Identification, Movement and Causes. John Wiley & Sons Ltd, Chichester FLAGEOLLET J.C., 1988. Les mouvements de terrain et leur prévention, Masson, Paris, 224 p.

Κύριες τοποθεσίες καταβυθίσεων:

Σύμφωνα με τις γεωλογικές συνθήκες που ευνοούν τα φαινόμενα αυτά, συνήθως παρατηρούνται σε περιοχές:

  • όπου υπάρχουν φυσικές κοιλότητες, όπως σε διαβρωμένα υπεδάφη όπως ασβεστόλιθος, κρητίς, γύψος, αλάτι κ.λπ. Σε καρστικές περιοχές η δημιουργία σηράγγων και κοιλοτήτων μπορεί να συντελεστεί πολύ γρήγορα όταν το νερό ( με υψηλές συγκεντρώσεις ανθρακικού οξέως) διαλύει τα πετρώματα όπως τον γύψο και το αλάτι. Στις περιοχές αυτές η δημιουργία μεγάλων κοιλοτήτων μπορεί να επέλθει εντός μερικών ετών, ενώ η διάλυση συντελείται με πιο αργούς ρυθμούς σε ασβεστόλιθους ή κρητίς όπου για την δημιουργία κοιλοτήτων μπορεί να χρειαστεί περισσότερο από 100 χρόνια
  • όπου υπάρχουν κοιλότητες που δημιούργησε ο άνθρωπος (υπόγεια λατομεία ή ορυχεία), δηλαδή σε κύριες λεκάνες με άνθρακα, άλατα και σίδηρο (ορυχεία), και σε πολλές αστικές περιοχές (λατομεία) (βλέπε περίπτωση Caen-Carries) διότι πολλές πόλεις είχαν χτιστεί με πέτρες ή υλικά που εξορύχτηκαν από εγγύς περιοχές, και η αστικοποίηση συχνά επέβαλε την εγκατάσταση σε ζώνες εκμετάλλευσης.

Σύμφωνα με τους Embleton and Embleton (1997) Maquaire (2005), για ορισμένες χώρες της Δυτικής Ευρώπης οι ζώνες που είναι πιο επιρρεπείς στις διεργασίες της υποχώρησηςς είναι:

Στο Λουξεμβούργο, στον τομές του Walfendigen: Σημειώθηκαν καταρρεύσεις λόγω φυσικής αποσάθρωσης και του ορυχείου γύψου.

Στις Κάτω Χώρες κοντά στο Μάαστριχτ και St Pietersberg: Σημειώθηκαν καθιζήσεις από ανθρακωρυχεία από το 1900 έως τα μέσα του 1970, και από την εξόρυξη ασβεστόλιθου από τον 17ο αιώνα. Επιπλέον, καθιζήσεις προκαλούνται ακόμα και σήμερα σε περιοχές εξόρυξης πετρελαίου και φυσικού αερίου στην ή κοντά στην ακτογραμμή, ιδίως κοντά στην λεκάνη Groningue. Άλλα αίτια καθιζήσεις στην παράκτια ζώνη των Κάτω χωρών είναι ή συμπίεση ιζημάτων Holocene και μείωση της πίεσης του υδροφόρου ορίζοντα σε πρόσφατα τμήματα γης που προηγουμένως ήταν θάλασσα. Τα τμήματα αυτά καλύφθηκαν τεχνητά με στρώμα άμμου ενός μέτρου για την βελτίωση της κατάστασης της γης που επρόκειτο να οικοδομηθεί (Flageollet, 1988).

Στην Γερμανία, στην περιοχή των όρων Hartz και κατά μήκος των κροσσών άλλων κεντρικών ορεινών περιοχών της Γερμανίας (Mittelgebirge) στην Hesse, Κάτω Σαξονία και Thuringia, καθώς και σε μερικές τοποθεσίες στις βόρειες πεδινές περιοχές της Γερμανίας. Διαλυτοί σχηματισμοί σε υπόγειες σπηλιές κατέρρευσαν (θειούχα και χλωριούχα πετρώματα, και σε μικρότερο βαθμό ασβεστούχα πετρώματα) λόγω καρστικών διεργασιών. Οι φυσικές καρστικές διεργασίες, οι οποίες φαίνεται να ήταν πιο ενεργές στην πρώιμη Τριτογενή και ύστερη Πλειστόκαινη περίοδο, έχουν μόνο ελάχιστη επίδραση, αλλά οι εργασίες στα ορυχεία χαλκού και άλατος, καθώς και η άντληση νερού ενίσχυσαν και τροποποίησαν τις φυσικές αυτές διαδικασίες, οι οποίες ενίοτε έχουν καταστροφικά αποτελέσματα (Garleff et al., 1997). Στο Lüneburg (Κάτω Σαξονία), 169 κτήρια κατεδαφίστηκαν μεταξύ 1949 και 1973 λόγω καθιζήσεως που προκλήθηκε από το ορυχείο άλατος και καρστικοποίηση γύψου (Flageollet, 1988).

Στο Βέλγιο, υπάρχουν μετακινήσεις μάζας και καθιζήσεις οι οποίες σχετίζονται με καρστικές διαδικασίες σε ασβεστολιθικούς κροσσούς κατά μήκος των βορείων Αρδεννών, στην περιοχή Condroz, καθώς και κοντά στο Doornik και την περιοχή του “Pays de Herve” (Heyse, 1997). Επιπλέον, συχνά προκλήθηκαν καταρρεύσεις και καθιζήσεις λόγω εξόρυξης ασβεστόλιθου από τον 17ο αιώνα στην Muizenberg και σε άλλες περιοχές του Βελγίου (Zichen-Zussen-Bolder, Riemst, Kanne και Hoegaarden). Τα ανθρακωρυχεία προκαλούν καθιζήσεις και σημαντικές καταστροφές σε κτήρια, δρόμους και υποδομές στην περιοχή Campine, καθώς και στην Wallonia, στην Borinage και στην Λεκάνη της Λιέγης.

Στην Γαλλία, καθιζήσεις που οφείλονται σε ανθρώπινη δραστηριότητα παρατηρήθηκαν σε ανθρακοφόρες λεκάνες, στο ορυχείο σιδήρου και άλατος της Λωρραίνης, πάνω από υπόγεια λατομεία (ασβεστόλιθος, γύψος, κρητίς…) στην περιοχή των Παρισίων, στην λεκάνη του Βορείου Pas-de-Calais, στο Val-de-Loire, στο Bordelais και την Τουρέννη, την πόλη της Καν (σύνδεσμος Study case), το Pays d’Auge και τα οροπέδια της Seine-Maritime και του Eure. Η διάβρωση των καρστικών πετρωμάτων επίσης πυροδοτεί καθιζήσεις, στην περιοχή των Παρισίων με τον γύψο, στην περιοχή της Ορλεάνης με την κρητίς στην Causses du Quercy, στο Perigord, κ.λπ.

Βιβλιογραφία:

Embleton, C., and Embleton C. (eds.) (1997), Geomorphological Hazards of Europe. Developments in Earth Surface Processes 5. Amsterdam : Elsevier, 524p.
Flageollet, J. C. (1988), Les mouvements de terrain et leur prévention, Paris : Masson, 224p.
Maquaire, O., (2005). Geomorphic hazards and natural risks, In: Koster, E., A. (ed.), The Physical Geography of Western Europe, Oxford Regional Environments, Oxford University Press, Chapter 18, 354-377.
Ministère de l’Ecologie et du Développement Durable, 2004. Dossier d’information sur le risque Mouvement de terrains, 20 p. (à télécharger sur site du MEDD).

Liens Internet :

http://fr.wikipedia.org/wiki/Subsidence
http://www.lorraine.drire.gouv.fr/mines/g_cadreDomaine.asp?droite=2_ApresMines.asp&bas=g_MinesNavig.asp?DEST=APMINES
http://www.cgm.org/themes/soussol/mines/
http://www.cavite.net
http://www.prim.net/professionnel/documentation/dossiers_info/nat/low/mouvtTerr.pdf
http://www.catp-asso.org/cavites37/pages/missions.htm
http://clamart.cyberkata.org/

Έχουν καταγραφεί μεγάλες ζημιές από συρρικνώσεις και διογκώσεις. Από το 1989, περισσότερες από 5000 κοινότητες σε 75 νομούς, επηρεάστηκαν από συρρικνώσεις και διογκώσεις. Το φαινόμενο αυτό είναι ευρέως διαδεδομένο. Ωστόσο, ορισμένες περιοχές επηρεάζονται περισσότερο λόγω της γεωλογικής φύσεως του εδάφους τους. Είναι η περίπτωση της πεδιάδας των Φλαντρών, στην νότια πλευρά της Λεκάνης των Παρισίων, η περιοχή του Limagne, του Apt και πιο συγκεκριμένα ολόκληρο το πρανές της νοτιοδυτικής ακτής, μεταξύ Agen και Τουλούζης και άλλες περιοχές αλλά σε μικρότερο βαθμό.

Στο σχήμα φαίνεται μία κοινότητα που κηρύχτηκε πολλές φορές σε κατάσταση έκτακτης ανάγκης (μετά την ψήφιση του νόμου της 13ης Ιουλίου 1982) λόγω συρρικνώσεων και διογκώσεων μέχρι τις 15 Αυγούστου 2006 (από http://www.argiles.fr/)

Αναφορές:
Bekkouche N. et al., 1990. Foundation problems in Champlain clays during droughts: I – rainfall deficits in Montreal (1930-1988). Revue Canadienne de Géotechnique, vol. 27, n°3, pp. 285-293.
Bekkouche N. et al., 1992. Foundation problems in Champlain clays during droughts: II – Cases histories. Revue Canadienne de Géotechnique, vol. 29, n°2, pp. 169-187.
Biddle P.J. 1983. Pattern of soil drying and moisture deficit in the vicinity of trees on city soils. Géotechnique, vol. 33, n°2, pp.107-126.
Driscoll R. 1983. The influence of vegetation on the swelling and shrinking of clay soils in Britain. Géotechnique, vol. 33, n°2, pp.93-105.
Maquaire, O., 2005. Geomorphic hazards and natural risks, In: Koster, E., A. (ed.), The Physical Geography of Western Europe, Oxford Regional Environments, Oxford University Press, Chapter 18, 354-377.
Margron P., Mouroux P. & Pinte J.C. 1988. La construction économique sur sols gonflants. BRGM-REXCOOP. BRGM Ed., Manuels et méthodes, 125 p.
Ministère de l’Environnement, 1993, Sécheresse et construction : guide de prévention. La Documentation Française, 51p.

Internet links :
http://www.prim.net/professionnel/documentation/dossiers_info/nat/low/mouvtTerr.pdf
http://www.argiles.fr/

Ο κίνδυνος των κατολισθήσεων γενικά παραμελείται σε σχέση με άλλους κινδύνους όπως ο κίνδυνος από σεισμό ή ηφαιστειακή δραστηριότητα, καθότι πρόκειται για σποραδικά φαινόμενα, μικρής έκτασης και περιορισμένων επιπτώσεων. Ωστόσο, ορισμένες κατολισθήσεις μπορούν να προκαλέσουν εκτεταμένες καταστροφές λόγω της ποικιλομορφίας τους, της συχνότητάς τους και της ευρείας γεωγραφικής επέκτασης.

Οι συνέπειες αυτές μπορεί να είναι:

  • άμεσες (π.χ. καταστροφές σε κτήρια ή στους δρόμους)
  • έμμεσες (π.χ. διαταράξεις, αναστάτωση στον αυτοκινητόδρομο, κίνηση στους δρόμους) με μακροπρόθεσμες απώλειες μετά το γεγονός

Στην πραγματικότητα, εκτός από τις μετακινήσεις μαζών υψηλής ισχύος, οι οποίες προκαλούνται σπανίως, υπάρχει και ένας τεράστιος αριθμός κατολισθήσεων μετρίου έως μικρού μεγέθους, οι οποίες είναι τόσο εκτεταμένες, που το σχετικό κόστος στην κοινωνία είναι πολύ περισσότερο από το κόστος των καταστροφικών γεγονότων.

Fig. 1. The train derailed in a landslide occurred on 12/04/2010 near Merano (Alto Adige, Northern Italy) (photo by http://www.ansa.it/)11

Εννέα επιβάτες πέθαναν και 28 τραυματίστηκαν, επτά από τους οποίους οδηγήθηκαν στο νοσοκομείο. Το τρένο είναι μικρό, δύο βαγονιών τρένο, ταξιδεύοντας στη γραμμή Val Venosta μεταξύ του Adige ποταμού και βουνών. Το τρένο ήταν γεμάτο με τοπικούς ταξιδιώτες και φοιτητές. Η μαζική μετακίνηση ήταν μια επιφανειακή κατολίσθηση, που προκλήθηκε από τη διείσδυση νερού. Στην πραγματικότητα, προκλήθηκε σαν ένας σωλήνας σε ένα υπόγειο σύστημα άρδευσης, που ξέσπασε σε ένα οπωρώνα μήλων. Κατά τη διάρκεια της θραύσης του σωλήνα, νερό διείσδυε στο έδαφος, κάνοντας το τόσο ασταθή, που ξεκίνησε να γλιστρά. Η κατολίσθηση ήταν περίπου 10 μέτρα μακριά και συνέτριψε το τρένο καθώς περνούσε. Υπήρχε μια σειρά από δέντρα η οποία έσωσε το τρένο από το να πέσει μέσα στο ποτάμι Adige και προστάτεψε τους επιβάτες από μια μεγαλύτερη καταστροφή.

Ο αριθμός απωλειών λόγω γεγονότων χαμηλής ισχύος και υψηλής συχνότητας αυξάνεται με την ανθρώπινη δραστηριότητα, η οποία αυξάνει τους κινδύνους των κατολισθήσεων (δημιουργία δρόμων, λατομία κ.λπ.) και ευνοεί ευάλωτες καταστάσεις. Επιπλέον, ένα σημαντικό μέρος των καταστροφών και των απωλειών, που γενικά σχετίζονται με σεισμούς και εκρήξεις ηφαιστείων, οφείλεται σε κατολισθήσεις, που προκαλούνται ως αποτέλεσμα των φαινομένων αυτών.

Fig.2: The destructive failure at Holbeck hall (Hotel) in Scarborough, Yorkshire, UK (1992) (Photo by R.Moore)

Go to 5.1 More information on consequences of landslides

Ο κίνδυνος των κατολισθήσεων γενικά παραμελείται σε σχέση με άλλους κινδύνους όπως ο κίνδυνος από σεισμό ή ηφαιστειακή δραστηριότητα, καθότι πρόκειται για σποραδικά φαινόμενα, μικρής έκτασης και περιορισμένων επιπτώσεων. Ωστόσο, ορισμένες κατολισθήσεις μπορούν να προκαλέσουν εκτεταμένες καταστροφές λόγω της ποικιλομορφίας τους, της συχνότητάς τους και της ευρείας γεωγραφικής επέκτασης. Οι συνέπειες αυτές μπορεί να είναι άμεσες (π.χ. καταστροφή κτηρίων ή δρόμων) ή έμμεσες (π.χ. διαταραχή, αποκλεισμός σιδηροδρόμων, κυκλοφορίας…) με οικονομικές ζημιές για μεγάλες περιόδους μετά το συμβάν. Στην ιστορία μία από τις μεγαλύτερες καταστροφές από κατολίσθηση στην Ευρώπη συνέβη στη Γαλλία του 1248 όταν μία πτώση βράχων από το όρος Granier (Savoy) κατέστρεψε 5 χωριά σκοτώνοντας 2000 – 5000 άτομα.
more details on that event >> http://www.ccsti-chambery.org/index_dos.htm (in french).

Ωστόσο, και άλλες μεγάλες καταστροφές προκάλεσαν ζημιές και θανάτους στην Ευρώπη τις τελευταίες δεκαετίες:

  • Βέλγιο 1958: γρήγορη υποχώρηση παλαιού υπόγειου λατομείου στο Roosburg, με 18 θύματα,
  • Γαλλία 1961: γρήγορη υποχώρηση στην Clamart & Issy-les-Moulineaux, με 21 θύματα;

more details on that event >> http://clamart.cyberkata.org/ (in french)

  • Βέλγιο 1961: ροή του Jupille; 11 θύματα και 17 κατεστραμμένα σπίτια,
  • Ιταλία 1963: Ολίσθηση βράχων στο φράγμα Vajont, με 1909 θύματα

more details on that event >> Go to 13.1.Vajont Case Study

  • Γαλλία 1970: Λασποροή στο οροπέδιο της Assy (Hte-Savoie), καταστροφή ενός σανατόριου και 72 θύματα;
  • Γαλλία 1994: Ολίσθηση, Salle-en-Beaumont (Isère), 4 θύματα,
  • Iταλία 1998: Λασποροή στο Sarno (Campania); 160 θύματα, 115 τραυματίες και 1210 άστεγοι

 

Για περισσότερες πληροφορίες βλέπε 13.2. Περίπτωση Sarno

Στην πραγματικότητα, εκτός από τις μετακινήσεις μαζών υψηλής ισχύος, οι οποίες προκαλούνται σπανίως, υπάρχει και ένας τεράστιος αριθμός κατολισθήσεων μετρίου έως μικρού μεγέθους, οι οποίες είναι τόσο εκτεταμένες που το σχετικό κόστος στην κοινωνία είναι πολύ περισσότερο από το κόστος των καταστροφικών γεγονότων. Ο αριθμός απωλειών λόγω γεγονότων χαμηλής ισχύος και υψηλής συχνότητας αυξάνεται με την ανθρώπινη δραστηριότητα η οποία αυξάνει τους κινδύνους των κατολισθήσεων (δημιουργία δρόμων, λατομία κ.λπ.) και ευνοεί ευάλωτες καταστάσεις.

Επιπλέον, ένα σημαντικό μέρος των καταστροφών και των απωλειών που γενικά σχετίζονται με σεισμούς και εκρήξεις ηφαιστείων, οφείλεται σε κατολισθήσεις που προκαλούνται ως αποτέλεσμα των φαινομένων αυτών.

Βλέπε Περισσότερα στοιχεία για τα διάφορα είδη επιπτώσεων από κατολισθήσεις:
5.1.1. Sinking consequences
5.1.2 Shrinking and swelling consequences (e.g. in France)
5.1.3 Slide consequences
5.1.4 Fall (rockfall avalanche, topple) consequences
5.1.5 Flow consequences

Η καθίζηση είναι μία πολύ αργή διεργασία κάθετης παραμόρφωσης με περιορισμένη έκταση (όπως η περιορισμένη σταδιακή εδαφική υποχώρηση). Η διαφορική παραμόρφωση μπορεί να οφείλεται:

  • στην φυσική στερεοποίηση πρόσφατων εδαφικών σχηματισμών (Τεταρτογενής), υπό φορτίο (βάρος των ανώτερων στρωμάτων και επιπλέον βάρος από κατασκευές). Τυπικά παραδείγματα κατασκευαστικών προβλημάτων/καταστροφών λόγω καθίζησης είναι ο Πύργος της Πίζας και της Μπολόνιας στην Ιταλία και η εκκλησία του Αγίου Ιωάννη στην Caen της Γαλλίας,
  • Η μείωση της στάθμης του υδροφόρου ορίζοντα λόγω άντλησης. Τυπικά παραδείγματα είναι οι πόλεις του Μεξικού, η Βενετία και η Μπανγκόγκ,
  • Η εκμετάλλευση υδρογονανθράκων (όπως πετρέλαιο στην Καλιφόρνια) ή φυσικού αερίου (στην πεδιάδα του Po) στο έδαφος και σε πετρώματα.
  • Η εναλλαγή ενυδάτωσης και ξηρασίας σε αργιλικά εδάφη (όπως με την συρρίκνωση και την διόγκωση),
  • Η αλλαγή των φορτίων σε κοκκώδη εδάφη (υγροποιήσιμη άμμος).
Σχ.1. Διαφορική καθίζηση κάτω από τα θεμέλια του Πύργου της Μπολόνιας (Ιταλία) (φωτο.: Maquaire, Cerg)
Σχ.2. Διαφορική καθίζηση που επηρεάζει τον Πύργο της Πίζας (φωτο.: Castaldini, Cerg).
Σχ.3. Ανατροπή και παραμόρφωση της εκκλησίας του Αγίου Ιωάννη (Caen, Γαλλία) λόγω σημαντικής καθίζησης κάτω από τα θεμέλιά του. Η εκκλησία κτίστηκε τον 15ο αιώνα σε ελώδη περιοχή της προσχωματικής πεδιάδος του ποταμού Orne και κτίστηκε σε σωρούς βελανιδιάς. Επειδή η καθίζηση εμφανίστηκε κατά την φάση της κατασκευής, το ύψος του πύργου περιορίστηκε ώστε να μειωθεί το συνολικό βάρος και να μειωθεί η δύναμη της ανατροπής (φωτό.: Maquaire, Cerg).

Συρρίκνωση και διόγκωση αργιλωδών εδαφών αποτελεί φυσικό κίνδυνο ο οποίος είναι λιγότερο θεαματικός από τις αναπάντεχες και γρήγορες κατολισθήσεις. Ωστόσο, εκτεταμένες συνθήκες ξηρασίας προκαλούν την έντονη αποξήρανση των αργιλωδών εδαφών των οποίων οι ρωγμές μπορούν να φτάσουν και τα δύο μέτρα βάθος. Η συμπίεση του εδάφους προκαλείται με αύξηση της υγρασίας του εδάφους κατά την περίοδο των βροχών, και τέλος παρατηρείται διόγκωση του υπεδάφους. Σε πολλές περιοχές, οι κάθετες αυτές μετακινήσεις προκάλεσαν μεγάλες ζημιές σε κτήρια, ιδίως σε μικρές μονοκατοικίες. Στη Γαλλία, κατά την περίοδο μεταξύ 1989 και 1992, το ποσό των ζημιών ξεπέρασε τα 2 δισ. ευρώ. Στα τέλη του 2002, το συνολικό ποσό των αποζημιώσεων υπολογίστηκε σε περίπου 3,3 δισ. ευρώ, ποσό το οποίο αντιστοιχεί σε αρκετές εκατοντάδες χιλιάδες κατεστραμμένα σπίτια σε ολόκληρη τη Γαλλία από το 1989.

Ρωγματώσεις που προκαλούνται από τις συρρίκνωση αργιλωδών εδαφών στην κεντρική Γαλλία (περιοχή της Ορλεάνης). Στην συγκεκριμένη περίπτωση η έκταση των ρωγματώσεων αυξάνει λόγω της παρουσίας δέντρων και της απορρόφησης από τις ρίζες (διαφορική καθίζηση) (φωτο.: Maquaire, CERG)

Παράγοντες που ενισχύουν τις συνέπειες από συρρικνώσεις και διογκώσεις

Η διαφορική συμπίεση μπορεί να ενισχυθεί τοπικά με απορρόφηση από δέντρα ή θάμνους ή λόγω εδαφικής ετερογένειας (π.χ. κάποιο σπίτι το οποίο είναι κτισμένο εν μέρει σε ευαίσθητα αργιλώδη εδάφη και εν μέρει σε μη ευαίσθητους σχηματισμούς όπως ο ασβεστόλιθος). Έτσι δημιουργούνται ρωγματώσεις και ζημιές σε κατασκευές, ενώ κάποιες φορές έχουμε και ολοκληρωτική καταστροφή σπιτιών.

Διαδικασία συρρίκνωσης και διόγκωσης

Υπάρχει κάποιος συγκεκριμένος τύπος σπιτιού ο οποίος είναι ιδιαίτερα type which is especially ευάλωτος στον κίνδυνο αυτό;

Η ζημιά οφείλεται συνήθως σε κάποιες κακοτεχνίες στην κατασκευή: ανεπαρκές βάθος των θεμελίων, υψηλή ακαμψία των θεμελίων και συνεπώς ανικανότητα απόσβεσης της παραμόρφωσης του εδάφους.

Μία εθνική ανάλυση 800 περίπου περιπτώσεων έδειξε την “τυπικά” ευάλωτη κατασκευή: ανεξάρτητη κατοικία με απλό ισόγειο, θεμελίωση με καθόλου ή ακατάλληλο οπλισμό, μικρά βάθη αγκίστρωσης (< 0.8m) σε αργιλώδη εδάφη ή αργιλοαμμώδη εδάφη, και τοιχοποιία χωρίς καθόλου οριζόντιο chaining. Ανάλογα με τις διακυμάνσεις της υγρασίας τα εδάφη χωρίζονται σε ευαίσθητα (15<ip<30) ip=””>30) (με Ip: Plastic index).</ip<30)>

Αντίθετα με τις πτώσεις, οι ολισθήσεις είναι τις περισσότερες φορές αργά φαινόμενα. Γι’αυτό, οι απώλειες ανθρωπίνων ζωών από ολισθήσεις είναι σπάνιες αλλά πιθανές (Σχ. 2 έως5). Οι ζημιές σε κτήρια είναι συχνές, από απλές ρωγμές μέχρι και ολική καταστροφή. Οι ολισθήσεις μπορούν επίσης να προκαλέσουν κλείσιμο δρόμων. Το μέγεθος της κατεστραμμένης περιοχής εξαρτάται από την έκταση του φαινομένου της ολίσθησης

Σχ 1: διάφορες επιπτώσεις σε σπίτια (τροποποίηση από Léone and al., 1996)
Σχ 2: Σπίτι κατεστραμμένο από την κατολίσθηση του La Salle en Beaumont, κοντά στην Γκρενόμπλ της Γαλλίας, στις 8 Ιανουαρίου 1994.

Λόγω πολύ μεγάλων βροχοπτώσεων για 2 συνεχόμενες ημέρες, δημιουργήθηκε ολίσθηση 1,3 εκατομ. m3 κατά τη διάρκεια της νύχτας. Πρώτα εμφανίστηκε η στέψη που κατέστρεψε ένα σπίτι. Στη συνέχεια, ολίσθηση πάχους 15 μέτρων προχώρησε μέσα στη χαράδρα του ρεύματος. Τελικά, 9 σπίτια καταστράφηκαν και 4 άνθρωποι σκοτώθηκαν ενώ κοιμόταν (από www.irma-grenoble.com).

Το 1985, στο Puerto Rico, μία ολίσθηση βράχων και τεμάχων 300.000 m3 κατέστρεψε 120 σπίτια και σκότωσε τουλάχιστον 129 ανθρώπους. Η κατολίσθηση αυτή προκλήθηκε από εξαιρετικά μεγάλη βροχόπτωση που διήρκησε 24 ώρες. Η κατολίσθησης έγινε σε τρία ξεχωριστά στάδια μεταξύ 3:00 και 4:00 π.μ. στις 7 October 1985. Τα δύο πρώτα στάδια περιελάμβαναν μία μετατωπιστική ολίσθηση 12 πάχους 12 μέτρων. Το τρίτο στάδιο περιελάμβανε την ανατροπή ενός τεμάχους που αποκόλλησε από ένα βράχο και έπεσε στο δυτικό τμήμα της ολίσθησης. Στη συνέχεια εδαφικές αστοχίες στην απόληξη και στην κατάντη της απόληξης πυροδοτήθηκαν από ισχυρές βροχοπτώσεις και από ελαττωματική σωλήνα ύδρευσης που παροχέτευσε σχεδόν 4 εκατ. λίτρα νερού στην ολίσθηση (Σχ. 3 έως 5).

Σχ 3: Περιοχή ρήξης πάνω από την απόληξη της κατολίσθησης. Τα υπολείμματα ενός σπιτιού φαίνονται στην επιφάνεια (από Slosson and al., 1992)
Σχ 4: Πλαγιόληπτη φωτογραφία της απόληξης της κατολίσθησης (από Slosson and al., 1992)
Σχ 5: Στη φωτογραφία φαίνονται οι ρωγματώσεις στην επιφάνεια του εδάφους στο δεύτερο κύριο σώμα της κατολίσθησης (από Slosson and al., 1992)
Σχ 6: Διακοπή δρόμου από μετατωπιστική ολίσθηση στην Merlas, Isère, Γαλλία, στις 6 June 2004 (από www.irma-grenoble.com)
Σχ 7: Μετατωπιστική ολίσθηση σε πρανές αυτοκινητοδρόμου, Voiron, Isère, Γαλλία, στις 18 November 2002 (από www.irma-grenoble.com)
Σχ 8: Κτήριο κατεστραμμένο από περιστροφική ολίσθηση στην Vilnius, της Λιθουανίας (από Malet, 2003)
Σχ 9: Σπίτια κατεστραμμένα από περιστροφική ολίσθηση στην La Conchita, της Καλιφόρνιας των ΗΠΑ (από Malet, 2003)
Σχ 10: Φορτηγό κατεστραμμένο από ολίσθηση μπροστά σε κατοικημένη περιοχή στην Γαλλία (από MATE, METL, 1999)
Σχ 11: Γέφυρα κατεστραμμένη από ροή γαιών το 1968 στην κοιλάδα του Ποταμού Panaro (από by M. Pellegrini).

Αναφορές:

LEONE F., ASTE JP., LEROI E., 1996. Vulnerability assessment of elements exposed to mass movements: working toward a better risk perception. In: Senesset K (Ed): Landslides, Proceedings of the 7th International Symposium on landslides, Balkema, Rotterdam
MALET J.P. Les « glissement de type écoulement » dans les marnes noires des Alpes du sud. Morphologie, fonctionnement et modélisation hydromécanique. PhD Thesis: Institut de Physique du Globe, Université Louis Pasteur de Strasbourg, 2003. 353 p.
MATE, METL, 1999. Plans de prévention des risques naturels prévisibles (PPR) : Risques de mouvements de terrain. Guide général. La Documentation française, Paris, 71 p.
SLOSSON E., KEENE A.G., JOHNSON J.A., 1992. Landslides/Landslide mitigation. In: Reviews of Engineering Geology, Volume IX, Colorado

Websites:
www.irma-grenoble.com
www.prim.net

Go to 5. What could be the consequences of LANDSLIDES?

Λόγω της ξαφνικής και (σε πολλές περιπτώσεις) της απρόβλεπτης φύσης τους, οι πτώσεις μπορεί να είναι πολύ επικίνδυνες για τις υποδομές και τους ανθρώπους.

Η έκταση των ζημιών εξαρτάται από την ενέργεια του υλικού (συνάρτηση του βάρους και της ταχύτητας). Η πτώση βράχων μπορεί να προκαλέσει ζημιές σε σπίτια, να κλείσει δρόμους και να προκαλέσει απώλειες ζωών.

Σχ. 1: Διάφορες επιπτώσεις σε σπίτια (τροποποιήθηκε από Léone and al., 1996)
Σχ. 2: Σπίτι κατεστραμμένο από πτώση τεμάχους, Νορβηγία (από www.ngi.no)
Σχ. 3: Κτήρια στον σιδηροδρομικό σταθμό τα οποία καταστράφηκαν από την πτώση βράχων Aigueblanche, Savoie, Γαλλία, το 1977 (από Besson, 2005)
Σχ. 4: Σπίτι και αυτοκίνητο κατεστραμμένα από πτώση τεμάχους 30 τόνων στο Lumbin, Isère, Γαλλία, στις 2 Ιανουαρίου 2002 (από www.irma-grenoble.com)
Σχ. 5: Δρόμος κατεστραμμένος από πτώση βράχων 2000 m3, Saint-Quentin-sur-Isère, Γαλλία (από www.irma-grenoble.com)
Σχ. 6: Δρόμος κατεστραμμένος από πτώση βράχων, Laffrey, Isère, Γαλλία (από www.irma-grenoble.com)
Σχ. 7: Πτώση βράχων κοντά στο Choranche, Isère, Γαλλία, στις 31 Ιανουαρίου 2004: 2000 m3 βράχων έπεσαν σε εθνικό δρόμο. Ένα αυτοκίνητο καταπλακώθηκε και δύο επιβάτες σκοτώθηκαν (από www.geolithe.com)
Σχ. 8: Πτώση βράχων στον ίδιο δρόμο με το Σχ. 15, στις 2 Νοεμβρίου 2007: 5 m3 βράχων έπεσαν σε αυτοκίνητο σκοτώνοντας 2 από τους 5 επιβάτες του αυτοκινήτου (από rhone-alpes-auvergne.france3.fr)

Σχ. 9: Αυτοκίνητο κατεστραμμένο από πτώση βράχων στο Upper Island Cove του Καναδά, στις 14 Φεβρουαρίου 1999. Ανατροπή τεμάχους 8 τόνων από την κορφή ενός πρανούς 100 μέτρων, το οποίο αφού διάνυσε απόσταση 150 μέτρων, χτύπησε ένα σπίτι και προσγειώθηκε πάνω σε ένα αυτοκίνητο που ήταν παρκαρισμένο δίπλα από ένα σπίτι (από www.heritage.nf.ca)

Υπάρχουν κατασκευαστικά μέσα για την προστασία των σπιτιών όπως η ενίσχυση της εκτεθειμένης πρόσοψης της οροφής. Ωστόσο, ο καλύτερος τρόπος είναι να αποφεύγουμε να χτίζουμε σε ευαίσθητες περιοχές και να χρησιμοποιούμαι προστατευτικές τεχνικές.

Συνέπειες της διεργασίας της κατολίσθησης βράχων

Οι κατολισθήσεις βράχων είναι εξαιρετικά καταστροφικές, κινούνται με μεγάλη ταχύτητα και ισοπεδώνουν τα πάντα στο πέρασμά τους. Ίσως το πιο σημαντικό σε περίπτωση τέτοιας κατολίσθησης είναι να εξετάσουμε εάν η κατολίσθηση έκλεισε την κοιλάδα. Εάν συνέβη αυτό και σχηματίστηκε λίμνη, θα πρέπει να καταβληθούν προσπάθειες ελέγχου του φράγματος αυτού διότι η ροή που θα ακολουθήσει μπορεί να είναι καταστροφική.

Συνέπειες της διεργασίας της ανατροπής

Οι ανατροπές είναι πολύ επικίνδυνες διότι στην αρχή αναπτύσσονται με την φόρτιση, στη συνέχεια υπάρχει προοδευτική αστοχία της βάσης και περιστροφή και τέλος ξαφνική κατάρρευση. Η αστοχία αυτή είναι δραματική, η αποκόλληση θεαματική και η ταχύτητα πολύ υψηλή.

Οι καταστροφές στις υποδομές και στον πληθυσμό είναι οι ίδιες με τις καταστροφές που προκαλούν οι ροές (βλέπε Ροές).

Αναφορές:
BESSON L., 2005. Les risques naturels: de la connaissance pratique à la gestion administrative. Editions Techni. Cités, Voiron, 60 p.
LEONE F., ASTE JP., LEROI E., 1996. Vulnerability assessment of elements exposed to mass movements: working toward a better risk perception. In: Senesset K (Ed): Landslides, Proceedings of the 7th International Symposium on landslides, Balkema, Rotterdam

Ιστοσελίδες:
www.irma-grenoble.com
www.prim.net

Οι καταστροφές που προξενούν οι ροές εξαρτώνται από την ποσότητα των υλικών (κορήματα, γαίες, λάσπη). Στις περιοχές απόθεσης, οι ροές δημιουργούν διαδοχικούς λοβούς και μπορούν να απλωθούν σε τεράστιες επιφάνειες. Πρόκειται για γρήγορα φαινόμενα και μπορεί να γίνουν πολύ επικίνδυνα για τις υποδομές και τον πληθυσμό. Η κοινωνικοοικονομική επίπτωση και η απώλεια ζωών, περιουσιών και γεωργικών παραγωγών μπορεί να είναι καταστροφική σε περίπτωση μεγάλων ροών που περνούν μέσα από κατοικημένες περιοχές. Σε περίπτωση διοχετευόμενων ροών (ροές κορημάτων), τα υλικά συνήθως υπερχειλίζουν τις όχθες και κλείνουν τους δρόμους. Οι αποθέσεις ευθύνονται και αυτές για σοβαρές έμμεσες καταστροφές και κινδύνους όπως η αναχωμάτωση ποταμών ή η ξαφνική διοχέτευση κορημάτων σε ποταμούς.

Σχήμα 1: Διάφορες επιπτώσεις από ροή σε σπίτι (τροποποιήθηκε από Léone and al., 1996)
Σχήμα 2: Ροή κορημάτων στο Schlans της Ελβετίας, το 2000, η οποία προκάλεσε την καταστροφή μέρους του χωριού και τον θάνατο 10 περίπου ανθρώπων (από Remaître, 2006)
Σχήμα 3: Λασποροή στο Gondo της Ελβετίας, το 2000. Περίπου 10 άνθρωποι έχασαν τη ζωή τους (από Remaître, 2006)
Σχήμα 4: Το χωριό Täsch της Ελβετίας, το οποίο καταστράφηκε από ροή κορημάτων τον Ιούνιο του 2001 (από Ancey, 2007)
Σχήμα 5: Σπίτια καταστραμμένα από ροή κορημάτων στο San Matéo της Καλιφόρνιας (από Cannon et Ellen, 1985)
Σχήμα 6: Σπίτι κατεστραμμένο από ροή κορημάτων (από USGS)
Σχήμα 7: Δρόμος που έκλεισε από ροή κορημάτων στο Hashi της Ιαπωνίας το 2004 (από Remaître, 2006)
Σχήμα 8: Γέφυρα κατεστραμμένη ροή κορημάτων στον χείμαρρο Pisse, στην Reallon, Hautes-Alpes, Γαλλία, στις 18 Ιουνίου 2005 (φώτο. Arnaud)
Σχήμα 9: Γέφυρα και δρόμος που καταστράφηκαν από ροή κορημάτων στον χείμαρρο Faucon, στην λεκάνη της Barcelonnette της Γαλλίας, στις 19 Αυγούστου 1996. Τα κορήματα έφτασαν 50 εκατοστά πάνω από τη γέφυρα. Στη συρροή με τον ποταμό Ubaye, κορήματα πάχους 2 – 4 μέτρα απλώθηκαν σε πλάτος 250 μέτρων (από Sivan, 2000)
Σχήμα 10: Σπίτι κατεστραμμένο από ροή κορημάτων στον στον χείμαρρο Faucon στην λεκάνη της Barcelonnette της Γαλλίας, στις 5 Αυγούστου 2003. Ο δρόμος και η γέφυρα αποκλείστηκαν πάλι, και 6 σπίτια καταστράφηκαν (φώτο. Peyron)
Σχήμα 11: Κάτοικοι της Angra dos Reis, στην Βραζιλία, κατά την λασποροή του 2002 (από Remaître, 2006)
Σχήμα 12: Αποτέλεσμα ροής κορημάτων στο Shields Canyon της Καλιφόρνιας, τον Φεβρουάριο του 1978 (από Slosson and al., 1992)

Αναφορές:
ANCEY C., 2007. Notes de cours – Risques hydrologiques et aménagement du territoire. Laboratoire hydraulique environnementale, École Polytechnique Fédérale de Lausanne
LEONE F., ASTE JP., LEROI E., 1996. Vulnerability assessment of elements exposed to mass movements: working toward a better risk perception. In: Senesset K (Ed): Landslides, Proceedings of the 7th International Symposium on landslides, Balkema, Rotterdam
REMAITRE A., 2006. Morphologie et dynamique des laves torrentielles : Applications aux torrents des Terres Noires du bassin de Barcelonnette (Alpes du Sud). PhD Thesis: Laboratoire Geophen, Université de Caen/Basse-Normandie, 487 p.
SLOSSON E., KEENE A.G., JOHNSON J.A., 1992. Landslides/Landslide mitigation. In: Reviews of Engineering Geology, Volume IX, Colorado

Ιστοσελίδες:
www.irma-grenoble.com
www.prim.net

Οι τεχνητές εργασίες (όπως η δημιουργία δρόμων, οι δονήσεις, η αποψίλωση, η εκμετάλλευση υλικών ή των υπογείων υδάτων, οι ανασκαφές, τα ορυχεία και τα λατομεία, η φόρτιση), μπορεί να επηρεάσουν την πυροδότηση μετακινήσεως μαζών, που επιδρούν στα εξωτερικά αίτια των κατολισθήσεων.

Γρήγορη εδαφική υποχώρηση (ονομάζεται η διεργασία της βίαιης αναπάντεχης κατάρρευσης), η οποία δημιουργεί τρύπες καθίζησης ή φρεάτια μεγάλης έκτασης (η διάμετρος κυμαίνεται από μερικά μέτρα έως και κάποια εκτάρια) και ποικίλου βάθους (από μερικά μέτρα έως πολλές εκατοντάδες μέτρα). Γρήγορες εδαφικές υποχωρήσεις προκαλούνται μετά από προοδευτική εδαφική υποχώρηση.

Συνήθως, οι γρήγορες εδαφικές υποχωρήσεις προκαλούνται πάνω από τεχνητές κοιλότητες, όπως σήραγγες, φρεάτια και καλυμμένα υπόγεια λατομεία ή ορυχεία (σιδήρου, άλατος, άνθρακα κ.λπ.).

Είναι επίσης συχνό φαινόμενο των Καρστικών εδαφών, όπου η διάβρωση του ασβεστόλιθου λόγω ροής υγρών στο υπέδαφος προκαλεί τη δημιουργία κοιλοτήτων (π.χ. σπηλιές). Εάν η γαλαρία των κοιλοτήτων αυτών αποδυναμωθεί, μπορούν να καταρρεύσουν και τα πετρώματα και οι γαίες, που βρίσκονται πάνω από αυτά θα πέσουν στο κενό δημιουργώντας στην επιφάνεια εδαφική υποχώρηση.

Σε αστικές ζώνες, οι εδαφικές υποχωρήσεις μπορούν να προκαλέσουν πολλά θύματα: π.χ. το 1958 στο Roosburg του Βελγίου, όταν 18 άνθρωποι έχασαν την ζωή τους από κατάρρευση σήραγγας ενός παλιού υπόγειου λατομείου. Το 1961 στο Clamart και στην Issy-les-Moulineaux (Γαλλίας), 21 άνθρωποι έχασαν την ζωή τους κατά την κατάρρευση ενός υπόγειου λατομείου.

The giant sinkhole which appeared on Sunday 30th May 2010 in downtown Guatemala City, swallowing a three-story building.

Σύμφωνα με τον S. Bonis, γεωλόγος στο Dartmouth College στο New Hampshire, ο οποίος επί του παρόντος μένει στη πόλη της Γουατεμάλας, η ανθρώπινη δραστηριότητα, όχι φυσική, ήταν η πιο πιθανή αιτία της ανοιχτής καταβόθρας: ένας σπασμένος σωλήνας ή έλλειψη καταιγίδας έφερε στην επιφάνια την υπόγεια κοιλότητα, η οποία επέτρεψε στο χάσμα να διαμορφωθεί. Η καταβόθρα της πόλης της Γουατεμάλας, υπολογίζεται ότι έχει 18 μέτρα πλάτος και 100 μέτρα βάθος, φαίνεται να δημιουργήθηκε από τον κατακλυσμό της τροπικής καταιγίδας Agatha.

Παρόλα αυτά η κοιλότητα διαμορφώθηκε αρχικά επειδή η πόλη και τα υπόγεια θεμέλια της χτίστηκαν σε μια περιοχή, όπου τα πρώτα εκατοντάδες μέτρα εδάφους, είχαν κυρίως φτιαχτεί από ένα υλικό επονομαζόμενο ελαφρόπετρα πλήρωσης, τοποθετημένο κατά τη διάρκεια των προηγούμενων ηφαιστιογενών εκρήξεων. Στη Γουατεμάλα η ελαφρόπετρα δεν ήταν ενοποιημένη (δεν είχε σκληρύνει σε πέτρα ακόμα), γι’ αυτό και εύκολα είχε διαβρωθεί, ειδικά από το ταχεία τρεχούμενο νερό. Γενικά, κανονισμοί χωρισμού και οι κωδικοί των κτηρίων στην Γουατεμάλα είναι λίγοι, είπε ο Bonis, και οι λίγοι κανονισμοί, που υπάρχουν συχνά παραμερίζονται. Αυτό σημαίνει ότι σωλήνες με διαρροή μπορεί να υπήρχαν χαλασμένοι για μεγάλο χρονικό διάστημα, ώστε να δημιουργήσουν τις κατάλληλες συνθήκες για μια καταβόθρα.

Αυτή η καταβόθρα μοιράζεται αξιοπρόσεκτες ομοιότητες με μια καταβόθρα, η οποία είχε ήδη εμφανιστή στη Γουατεμάλα το 2007: και οι δύο δημιουργήθηκαν στο ίδιο σημείο της πόλης και έμοιαζαν πολύ. Ήταν κάτι παραπάνω από σύμπτωση ειδικά αν εντοπίσουν οποιαδήποτε χαλασμένη σωλήνα, η οποία να συνδέεται με την καταβόθρα του 2010 με τις σωλήνες κοντά στην καταβόθρα του 2007.

Ο άνθρωπος μεταποιεί, διορθώνει και τροποποιεί τις φυσικές διεργασίες αυξάνοντας ή μειώνοντας την δράση τους και διακόπτοντας κάποιες ισορροπίες τις οποίες η φύση θα προσπαθήσει να αποκαταστήσει με διάφορους τρόπους. Με την πάροδο του χρόνου, η τροποποιητική αυτή δράση έχει πάρει διάφορες μορφές.

Στην πραγματικότητα, εκτός από τις μετακινήσεις μαζών υψηλής ισχύος, οι οποίες προκαλούνται σπανίως, υπάρχει και ένας τεράστιος αριθμός κατολισθήσεων μετρίου έως μικρού μεγέθους, οι οποίες είναι τόσο εκτεταμένες που το σχετικό κόστος στην κοινωνία είναι πολύ περισσότερο από το κόστος των καταστροφικών γεγονότων. Ο αριθμός απωλειών λόγω γεγονότων χαμηλής ισχύος και υψηλής συχνότητας αυξάνεται με την ανθρώπινη δραστηριότητα η οποία αυξάνει τους κινδύνους των κατολισθήσεων (δημιουργία δρόμων, λατομία κ.λπ.) και ευνοεί ευάλωτες καταστάσεις.

Πράγματι, οι ανθρώπινες δραστηριότητες μπορούν να επηρεάσουν την πυροδότηση μετακινήσεων μαζών οι οποίες με τη σειρά τους επηρεάζουν τα εξωτερικά αίτια των κατολισθήσεων.

Αναφορικά με τα εξωτερικά αίτια τα οποία καθορίζουν την αύξηση των φορτίων διάτμησης, οι διαδικασίες αυτές προκαλούν μεταβολές στην γεωμετρία του πρανούς, ιδίως με την αύξηση της κλίσης. Από όλες τις διεργασίες οι ακόλουθες είναι οι πλέον σημαντικές: ανασκαφές, οδοποιία, ορυχεία και λατομεία, εκμετάλλευση υλικών ή υπογείων υδάτων, υπερφόρτιση, αποψίλωση, ισοπέδωση επιφανειών κ.λπ.

Πιο συγκεκριμένα, η ανθρώπινη δραστηριότητα κοντά σε ένα πρανές μπορεί να αυξήσει τις δυνάμεις που τείνουν να προκαλέσουν αστοχία. Οι ανθρώπινες παρεμβάσεις που μπορεί να επηρεάσουν τα εξωτερικά φορτία είναι: i) εξομάλυνση του πρανούς ή άλλου πρανούς, ii) κατασκευές σε μικρή απόσταση, iii) ανατινάξεις, iv) δονήσεις από διερχόμενα οχήματα. Η αύξηση της κλίσης του πρανούς ενδέχεται να επιφέρει κατάσταση παρόμοια με αυτήν που δημιουργείται από φυσική διάβρωση και απόθεση, κατά την οποία η απόληξη είναι πιο απότομη ή υπάρχει απόθεση υλικών στην στέψη. Κατασκευαστικά έργα κοντά στην στέψη ενός πρανούς μπορούν να προσθέσουν φορτίο στο πρανές. Η εξομάλυνση κοντά σε κάποιο πρανές μπορεί να γίνεται με ανασκαφή ή πλήρωση. Η ανασκαφή κάνει το πρανές πιο απότομο ενώ η πλήρωση δημιουργεί υπερφόρτιση.

Οι καταστάσεις αυτές πρέπει να προβλέπονται ή να αποτρέπονται ώστε να γίνεται σωστή ανάλυση της σταθερότητας. Η εκρήξεις μπορούν να προκαλέσουν ρωγμές σε ανέπαφα πετρώματα. Η λανθασμένη χρήση εκρηκτικών μπορεί να χαλαρώσει τα πετρώματα, να μειώσει την πυκνότητα και δύναμη και να αυξήσει την διαπερατότητα. Οι καταστάσεις αυτές πρέπει να αναγνωριστούν στον τομέα αυτόν ώστε η αποκατάσταση του πρανούς να γίνει κατά ή πριν από την έναρξη των κατασκευαστικών έργων.

Οι περισσότερες δονήσεις διερχόμενων οχημάτων επιφέρουν μικρά φορτία στα διπλανά πρανή, αλλά κάποιες δονήσεις μπορούν να επηρεάσουν και την σταθερότητα των πρανών. Για παράδειγμα, ένα τρένο το οποίο κινείται σε μικρή απόσταση από το απότομο πρανές με ρηχά υπόγεια νερά μπορεί να προκαλέσει δονήσεις σε συχνότητα και πλάτος που θα μπορούσαν να επιφέρουν παραμόρφωση ή αστοχία του πρανούς.

Ορισμένα παραδείγματα ανθρώπινης δραστηριότητας που επηρέασε την πυροδότηση κατολισθήσεων, βρίσκονται στην κοιλάδα του Ποταμού Panaro (Modena Apennines).

Σχ. 1: Ολισθήσεις γαιών σε αργιλώδεις σχηματισμούς λόγω της εκμετάλλευσης του λατομείου Roncobotto (φωτο. D. Castaldini)
Σχ. 2: Η αποκοπή του πρανούς για την κατασκευή του “Al Boschetto Restaurant” (στα αριστερά), επανενεργοποίησε μία λανθάνουσα κατολίσθηση. Η κατασκευή ενός τοίχου αντιστήριξης δεν ήταν επαρκές προστατευτικό μέτρο. Συνεπώς, το 2007 κατασκευάστηκε ένας νέος τοίχος αντιστήριξης με σύστημα αγκίστρωσης (φωτο. D. Castaldini)

Το σώμα της κατολίσθησης Ca’ Bonettini (Σχ. 3 και 4) σε κίνηση στις 15 Σεπτεμβρίου 2003, λίγες ώρες μετά από σεισμό M 5,0. Λαμβάνοντας υπόψη την απόσταση της κατολίσθησης από το επίκεντρο (35 χλμ. Μακριά από τα Απέννινα της Μπολόνιας) και το γεγονός ότι ο σεισμός δεν έγινε αισθητός σε τοπικό επίπεδο αλλά καταγράφηκε μόνο από τα όργανα, φαίνεται απίθανο ότι μία σεισμική δόνηση χαμηλής ισχύος θεωρήθηκε ως η βασική αιτία για την επανενεργοποίηση κατολίσθησης. Οι επιτόπου παρατηρήσεις, οι έρευνες του υπεδάφους και οι εργαστηριακές δοκιμές δείχνουν ότι τα αίτια της κατολίσθησης Ca’ Bonettini μπορούν να βρεθούν σε βαθιές ρωγμές συρρίκνωσης οι οποίες αποσύνθεσαν ολόκληρο το αργιλώδες πρανές ως αποτέλεσμα της καλοκαιρινής ξηρασίας που διήρκεσε τρεισήμισι μήνες, με μία προοδευτική μείωση των παραμέτρων διατμητικής αντοχής. Επιπλέον, ένας άλλος σημαντικός παράγοντας στην μείωση της σταθερότητας προσδιορίστηκε σε μεγάλης κλίμακας κατασκευαστικά έργα στην απόληξη της κατολίσθησης, με την αφαίρεση μεγάλων ποσοτήτων γαιών. Τα έργα αυτά γινόταν χωρίς να ληφθεί υπόψη ότι η περιοχή που είχε επιλεγεί για βιομηχανική ανάπτυξη αντιστοιχούσε στην απόληξη λανθάνουσας κατολίσθησης. Έτσι, στις 14 Σεπτεμβρίου 2003 ο μικρής ισχύος σεισμός ήταν απλώς το αίτιο πυροδότησης της μετακίνησης του πρανούς, η οποία μάλλον είχε αρχίσει μερικές ημέρες ή και εβδομάδες νωρίτερα, καθώς η απομάκρυνση των γαιών από την απόληξη της κατολίσθησης συνεχιζόταν σύμφωνα με τα σχέδια.

Σχ. 3 Κατολίσθηση Ca’ Bonettini. Οι βιομηχανικές εγκαταστάσεις βρίσκονται στην απόληξη μίας κατολίσθησης (φωτο. D. Castaldini).
Σχ. 4. Λεπτομέρεια από την στέψη της κατολίσθησης Ca’ Bonettini (φωτο. D. Castaldini)

Γρήγορη εδαφική υποχώρηση ονομάζεται η διεργασία της βίαιης αναπάντεχης κατάρρευσης οποία δημιουργεί τρύπες καθίζησης ή φρεάτια μεγάλης έκτασης (η διάμετρος κυμαίνεται από μερικά μέτρα έως και κάποια εκτάρια) και ποικίλου βάθους (από μερικά μέτρα έως πολλές εκατοντάδες μέτρα).

Γρήγορες εδαφικές υποχωρήσεις προκαλούνται μετά από προοδευτική εδαφική υποχώρηση. Συνήθως, οι γρήγορες εδαφικές υποχωρήσεις προκαλούνται πάνω από τεχνητές κοιλότητες όπως σήραγγες, φρεάτια και καλυμμένα υπόγεια λατομεία ή ορυχεία (σιδήρου, άλατος, άνθρακα κ.λπ.).

Είναι επίσης συχνό φαινόμενο των καρστικών εδαφών, όπου η διάβρωση του ασβεστόλιθου λόγω ροής υγρών στο υπέδαφος προκαλεί την δημιουργία κοιλοτήτων (π.χ. σπηλιές). Εάν η γαλαρία των κοιλοτήτων αυτών αποδυναμωθεί, μπορούν να καταρρεύσουν και τα πετρώματα και οι γαίες που βρίσκονται πάνω από αυτά θα πέσουν στο κενό δημιουργώντας στην επιφάνεια εδαφική υποχώρηση.

Σχ. 5 Κατάρρευση γαλαρίας πάνω από υπόγειες σπηλιές σε ασβεστόλιθο, Pays d’Auge, Νορμανδία, Γαλλία (Φωτο. O. Maquaire, Cerg)

Σε αστικές ζώνες, οι εδαφικές υποχωρήσεις μπορούν να προκαλέσουν πολλά θύματα. Μία τέτοια καταστροφή συνέβη το 1958 στο Roosburg του Βελγίου όταν 18 άνθρωποι έχασαν την ζωή τους από κατάρρευση σήραγγας ενός παλιού υπόγειου λατομείου. Στο Clamart και στην Issy-les-Moulineaux της Γαλλίας, 21 άνθρωποι έχασαν την ζωή τους κατά την κατάρρευση ενός υπόγειου λατομείου το 1961. Μεγάλες καταβόθρες που δημιουργούνται από πτώση βράχων στην Πόλη Utsunomiya (Ιαπωνία) στις 10 Φεβρουαρίου 1989). Το σχήμα τις αρχικής καταβόθρας ήταν ελλειπτικό με μήκος 70 m και πλάτος 60 m. Το εργοστάσιο μίας εταιρείας κατασκευής οικοδομικών υλικών κατέρρευσε στο εσωτερικό της καταβόθρας χωρίς ευτυχώς θύματα αφού την στιγμή εκείνη δεν υπήρχαν άνθρωποι στο εργοστάσιο.

Σχ.6. Η πρώτη εδαφική υποχώρηση στην πόλη Utsunomiya στις 10 Φεβρουαρίου 1989 (Φωτο. Sassa, 1999)

Η δεύτερη κατάρρευση που διεύρυνε την πρώτη καταβόθρα έγινε στις 5 Μαρτίου 1989 (Σχ.7). Το επίπεδο σχήμα της έγινε φακοειδές (140 m στην κατεύθυνση βορά – νότου και 90 m στην κατεύθυνση ανατολής – δύσης) και το εμβαδόν της έφτασε τα 10.000 m2. Το βάθος της καταβόθρας ήταν περίπου 30 m και ολόκληρος ο όγκος υπολογίστηκε σε 300.000 m3. Μία Τρίτη αστοχία προκλήθηκε στις 18 Μαρτίου 1989 με μήκος 30 m και πλάτος 15 m κατά μήκος του δυτικού χείλους της δεύτερης κατάρρευσης. Η κίνηση της πρώτης κατάρρευσης ήταν μία κάθετη πτώση ή γρήγορη εδαφική υποχώρηση. Η κίνηση της δεύτερης κατάρρευσης ήταν συνδυασμός καταβύθισης και ολίσθησης στο βόρειο τμήμα και καταβύθισης στην ανατολική πλευρά. Η Τρίτη κίνηση μοιάζει με κάθιση. Η περιοχή της καταβόθρας είναι μία από τις σημαντικές περιοχές λατομίας για οικοδομικά υλικά στην περιοχή του Kanto. Οι πέτρες κόβονται σε υπόγεια λατομία από σχηματισμούς Miocene Tuff. Ο πορώδης βράχος χρησιμοποιείται ως οικοδομικό υλικό από τον 8ο αιώνα. Η τυπική μέθοδος εξόρυξης χρησιμοποιεί δωμάτια πλάτους 10 m., μήκους 100 m και ύψους 15 m. Τα δωμάτια χωρίζονται πυλώνες. Δεν γνωρίζουμε εάν η αρχική κατάρρευση έγινε λόγω της αστοχίας κάποιου πυλώνα ή υποχώρησης της γαλαρίας. Οι κάτοικοι της περιοχής άκουγαν θορύβους χαμηλών συχνοτήτων για δύο μήνες πριν από την πρώτη κατάρρευση. Ωστόσο, δεν παρατηρήθηκαν ρωγμές ή παραμορφώσεις στην επιφάνεια. πρώτη κατάρρευση, παρατηρήθηκαν πολλές ρωγμές στην επιφάνεια κοντά στην τρύπα. Σημαντικοί παράγοντες που θα μπορούσαν να προκαλέσουν την κατάρρευση είναι: I) μικρό βάθος λατομείων (λιγότερο από 40 m), ii) παρουσία δύο επιπέδων υπογείων έργων σε μικρό βάθος πάνω σε μεγάλου πλάτους περιοχή. Από το 1959, παρόμοιες καταβόθρες δημιουργήθηκαν στην περιοχή από κατάρρευση βράχων τουλάχιστον 20 φορές ως αποτέλεσμα των υπογείων λατομείων (3 άτομα έχασαν τη ζωή τους).

Σχ.7. Η δεύτερη κατάρρευση στην πόλη Utsunomiya, στις 5 Μαρτίου 1989 (Φωτο. Sassa, 1999)

Αναφορές:

Embleton, C., and Embleton C. (eds.) (1997), Geomorphological Hazards of Europe. Developments in Earth Surface Processes 5. Amsterdam : Elsevier, 524p.
Flageollet, J. C. (1988), Les mouvements de terrain et leur prévention, Paris : Masson, 224p.
Maquaire, O., (2005). Geomorphic hazards and natural risks, In: Koster, E., A. (ed.), The Physical Geography of Western Europe, Oxford Regional Environments, Oxford University Press, Chapter 18, 354-377.
Sassa K. (Ed.), 1999. landslides of the world. Kyoto University Press. 413, pp
Tosatti G. (2004) –Frane del bacino del Panaro correlabili ad eventi sismici. In Mordini A. & Pellegrini M. (a cura di) – Contributi per la conoscenza delle frane dell’Appennino Modenese. Rassegna Frignanese, n.33 (2003), Tip. Benedetti. Pavullo nel Frignano, 119-136.
Tosatti G., Castaldini D, Barbieri M., D’amato-Avanzi G., Giannecchini R., Mandrone G., Pellegrini M., Perego S., Puccinelli A., Romeo R.W., & Tellini C. (2008 – Factors of seismically-related landslides in the Northern Apennines, Italy. Revista de geomorfologie.
Turner A.K. and Schuster R.L. (Ed.s), 1996. Landslides. Investigation and Mitigation. Special Report 247. National Academy Press, Washington D.C., 673 pp.

Οι επιπτώσεις μίας κατολίσθησης μπορούν να επηρεαστούν από την ανθρώπινη συμπεριφορά σε σχέση με την πιθανότητα να απαντηθεί το ερώτημα “που”, “γιατί” και “πότε” το φαινόμενο της κατολίσθησης θα συμβεί και να καταρτιστεί ο κατάλληλος εδαφικός προγραμματισμός.

Στην πράξη σημαίνει την εφαρμογή μίας αξιόπιστης ταξινόμησης των περιοχών σε ζώνες ανάλογα με τον κίνδυνο των κατολισθήσεων. Πιο συγκεκριμένα, η ταξινόμηση των ζωνών κινδύνου θα πρέπει να γίνεται για την πρόληψη περαιτέρω αύξησης του κινδύνου, που θα μπορούσε να προκαλέσει ανεπίτρεπτο αριθμό θυμάτων και οικονομική καταστροφή.

Για παράδειγμα, σε πολλές χώρες η ανάπτυξη των αστικών περιοχών γίνεται σε περιοχές υψηλού κινδύνου με κάποιο ή και καθόλου έλεγχο.

Ο κίνδυνος μιας κατολίσθησης και η ταξινόμηση του σε ζώνες οπωσδήποτε δεν είναι ένα απλό θέμα, επειδή οι κατολισθήσεις σχετίζονται με τη μετατόπιση μαζών εξαιτίας διάφορων συνθηκών (μορφολογικά χαρακτηριστικά, γεωλογικοί παράγοντες, επιφάνεια της γης) και υπό την επίδραση διάφορων παραγόντων, που πυροδοτούν την κατάσταση (φυσικές, γεωμορφολογικές, τεχνητές διεργασίες).

Είναι απαραίτητο η μελέτη των κινδύνων από μια κατολίσθηση, για να δημιουργηθούν χάρτες. Οι χάρτες αυτοί μπορεί να ποικίλουν ως προς το είδος όπως οι γεωμορφολογικοί χάρτες, χάρτες κατολισθήσεων ή περιοχές ευαίσθητες για κατολισθήσεις και χάρτες, που να δηλώνουν τις περιοχές υψηλού κινδύνου.

Go to 7.1. More information on the consequences of Landslides influenced by human behaviour

Φωτογραφίες της λασποροής του Μαΐου του 1998 στην πόλη Episcopio, Campania Region, Νότια Ιταλία (photo by http://www.commissario2994.it/)

Οι επιπτώσεις μίας κατολίσθησης μπορούν να επηρεαστούν από την ανθρώπινη συμπεριφορά σε σχέση με την πιθανότητα να απαντηθεί το ερώτημα “που”, “γιατί” και “πότε” το φαινόμενο της κατολίσθησης θα συμβεί και να καταρτιστεί ο κατάλληλος εδαφικός προγραμματισμός.

Στην πράξη σημαίνει την εφαρμογή μίας αξιόπιστης ταξινόμησης των περιοχών σε ζώνες ανάλογα με τον κίνδυνο των κατολισθήσεων. Πιο συγκεκριμένα, η ταξινόμηση των ζωνών κινδύνου θα πρέπει να γίνεται για την πρόληψη περαιτέρω αύξησης του κινδύνου, που θα μπορούσε να προκαλέσει ανεπίτρεπτο αριθμό θυμάτων και οικονομική καταστροφή. Για παράδειγμα, σε πολλές χώρες η ανάπτυξη των αστικών περιοχών γίνεται σε περιοχές υψηλού κινδύνου με κάποιο ή και καθόλου έλεγχο. Η ταξινόμησης των περιοχών σε ζώνες κινδύνου δεν είναι απλό θέμα, διότι οι κατολισθήσεις συνδέεται με μία μετακίνηση μαζών λόγω διαφόρων παραγόντων προετοιμασίας και υπό την επίδραση παραγόντων πυροδότησης.

Αρκετές περιπτώσεις μας έδειξαν ότι εάν ο άνθρωπος μπορεί να διαβάσει τα προκαταρκτικά σημεία μίας καταστροφής μπορούμε να αποφύγουμε πολλά θύματα.

For example, in many countries the development of urban areas takes place in landslide prone areas with a fair or without control by a local planning.

Βλέπε 3.1. Περισσότερα στοιχεία για τους παράγοντες και τα αίτια

Βλέπε 12.1 Περισσότερα στοιχεία για την χαρτογράφηση των κατολισθήσεων

Αρκετές περιπτώσεις μας έδειξαν ότι εάν ο άνθρωπος μπορεί να διαβάσει τα προκαταρκτικά σημεία μίας καταστροφής μπορούμε να αποφύγουμε πολλά θύματα.

Αναφορές:
Cascini L,. Bonnard C., Corominas J., Jibson R. and Montero-Olarte J. 2005. Landslide hazard and Risk zoning for urban planning and development. Proc. of the Int. Conf. on Landslide Risk Management, Vancouver 31 may-3 june 2005, pp. 199-235, Ed. Balkema,

Σε σχέση με τους υπόλοιπους φυσικούς κινδύνους, οι κατολισθήσεις προσφέρονται για πρόβλεψη της τοποθεσίας και του χρόνου συντέλεσής τους.

Οι απαντήσεις στα ερωτήματα “που” και “γιατί” θα προκληθεί μετακίνηση εξαρτώνται από τον τύπο της μετακίνησης και είναι σχετικά εύκολο να δοθούν αναλύοντας τα γεωλογικά, γεωμορφολογικά και γεωτεχνικά δεδομένα.

Η απάντηση στο ερώτημα “πότε” μπορεί να δοθεί με την ανάλυση κλιματολογικών δεδομένων και καταγεγραμμένων μετακινήσεων.

Η πυροδότηση ή η επαναδραστηριοποίηση μίας κατολίσθησης μπορεί να εξηγηθεί με διάφορους τύπους κλιματικών καταστάσεων. Ωστόσο, ορισμένες κατολισθήσεις δεν έχουν κάποια εμφανή σχέση με τις κλιματικές συνθήκες. Έτσι κατέγραψαν τρεις βασικές καταστάσεις ανάλογα με τον τύπο της κατολίσθησης:

  • βαριές βροχοπτώσεις για σύντομη περίοδο,
  • συσσωρευμένες βροχοπτώσεις για περίοδο ποικίλης διάρκειας με την καθιέρωση ορίου πυροδότησης,
  • συσσωρευμένες βροχοπτώσεις για περίοδο ποικίλης διάρκειας χωρίς καθιέρωση ορίου πυροδότησης.

Η μεγάλη ποικιλομορφία των φαινομένων δείχνει ότι οι καταστάσεις, που τα πυροδοτούν δεν μπορεί να είναι ομοιόμορφες. Η αστάθεια μπορεί να επέλθει ακόμα και μετά από μήνες ξηρασίας, είτε έχουν προηγηθεί μεγάλες ετήσιες βροχοπτώσεις είτε όχι. Αντιστρόφως, βαριές βροχοπτώσεις προηγούμενων χρόνων ή δεκαετιών μπορεί να αρκούν για την πυροδότηση της αστάθειας ακόμα και εάν έπεσαν λίγες βροχές τα τελευταία χρόνια. Το είδος της κατολίσθησης, φυσικά, διαδραματίζει θεμελιώδη ρόλο στη σχέση αυτή.

Location of the La Valette mudslide (photo by J.-P. Malet) In La Valette (Southern French Alps), about 200 buildings constructed below the slope were directly threatened when the mudslide triggered. Thus, a combination of protection and prevention techniques, monitoring systems and survey methods were necessary to reduce the risk and control the evolution of the landslide.

Η πρόληψη καταστροφών που οφείλονται σε κατολισθήσεις ενέχει τον προσδιορισμό του χρόνου πρόκλησης συγκεκριμένου τύπου μετακίνησης – της ζώνης στην οποία η πιθανότητα πρόκλησής της είναι μεγαλύτερη. Οι απαντήσεις στα ερωτήματα “που” και “γιατί” θα προκληθεί μετακίνηση εξαρτώνται από τον τύπο της μετακίνησης και είναι σχετικά εύκολο να δοθούν. Υπάρχουν χάρτες και έγγραφα τα οποία δημιουργήθηκαν αναλύοντας γεωλογικά, γεωμορφολογικά και γεωτεχνικά δεδομένα, χρησιμοποιώντας ιστορικά στοιχεία από αρχεία, φωτογραφίες και τα αποτελέσματα τοπικών ερευνών. Τα δεδομένα μπορούν να αναλυθούν με στατιστικές μεθόδους πιθανοτήτων, χρησιμοποιώντας Συστήματα Γεωγραφικής Πληροφόρησης (GIS) για παράδειγμα, ώστε να αποδειχθεί το ανάλογο βάρος των διαφόρων παραγόντων αποσταθεροποίησης (Turner and Schuster, 1996).

Τα γεωλογικά και γεωμορφολογικά δεδομένα για τις κατολισθήσεις προϋποθέτουν έρευνα των παραγόντων αποσταθεροποίησης και των γεωτεχνικών πληροφοριών. Τα δεδομένα μπορούν να αναλυθούν με στατιστικές μεθόδους πιθανοτήτων, χρησιμοποιώντας Συστήματα Γεωγραφικής Πληροφόρησης (GIS) για παράδειγμα, ώστε να αποδειχθεί το ανάλογο βάρος των διαφόρων παραγόντων αποσταθεροποίησης (Turner and Schuster, 1996).

(βλέπε 8.1.1. Περισσότερα στοιχεία για τις τεχνικές διερεύνησης των κατολισθήσεων)

Η απάντηση στο ερώτημα “πότε” μπορεί να δοθεί με την ανάλυση κλιματολογικών δεδομένων σε κοντινές περιοχές ή σε μία συγκεκριμένη απόσταση, τα οποία ενθαρρύνουν την αποσταθεροποίηση, και με την καθιέρωση μίας σχέσης μεταξύ των καταγεγραμμένων μετακινήσεων (Maquaire, 1990; Matthews et al., 1997; Flageollet et al., 1999).

Αυτό σημαίνει ότι θα πρέπει να συσχετίσουμε τους διάφορους τύπους κλίματος και τις σχέσεις τους με τις κατολισθήσεις. Οι Flageollet et al. (1999) έδειξαν ότι η πυροδότηση ή η επαναδραστηριοποίηση μίας κατολίσθησης μπορεί να εξηγηθεί με διάφορους τύπους κλιματικών καταστάσεων. Ωστόσο, ορισμένες κατολισθήσεις δεν έχουν κάποια εμφανή σχέση με τις κλιματικές συνθήκες. Έτσι κατέγραψαν τρεις βασικές καταστάσεις ανάλογα με τον τύπο της κατολίσθησης:

  • βαριές βροχοπτώσεις για σύντομη περίοδο,
  • συσσωρευμένες βροχοπτώσεις για περίοδο ποικίλης διάρκειας με την καθιέρωση ορίου πυροδότησης,
  • συσσωρευμένες βροχοπτώσεις για περίοδο ποικίλης διάρκειας χωρίς καθιέρωση ορίου πυροδότησης.

Η μεγάλη ποικιλομορφία των φαινομένων δείχνει ότι οι καταστάσεις που τα πυροδοτούν δεν μπορεί να είναι ομοιόμορφες. Οι βαθιές ολισθήσεις προϋποθέτουν ανάλυση των βροχοπτώσεων των προηγούμενων εβδομάδων ή και μηνών και θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη και τα αποτελέσματα των πιεζομετρικών διακυμάνσεων, ενώ για τις επιφανειακές λασπολισθήσεις το πιο σημαντικό είναι η ένταση και η ποσότητα των βροχοπτώσεων των προηγούμενων ημερών και ωρών. Γενικά, σε περιφερειακό επίπεδο, υπάρχει ευρεία ποικιλομορφία στις σχέσεις μεταξύ διαφόρων ειδών καταγεγραμμένων κατολισθήσεων και κλιματικών συνθηκών, η οποία δημιουργεί ένα μεγάλο αριθμό πολύπλοκων συνδυασμών. Όπως έχει παρατηρηθεί συχνά, η βροχόπτωση είναι μόνο ένα από τα στοιχεία του συστήματος που επιταχύνει ή πυροδοτεί τις κατολισθήσεις και συνδυάζεται με άλλους παράγοντες όπως η χρησιμοποίηση των γαιών. Γενικά, ωστόσο, είναι με διαφορά το πλέον σημαντικό στοιχείο του συστήματος.

Η αστάθεια μπορεί να επέλθει ακόμα και μετά από μήνες ξηρασίας, είτε έχουν προηγηθεί μεγάλες ετήσιες βροχοπτώσεις είτε όχι. Αντιστρόφως, βαριές βροχοπτώσεις προηγούμενων χρόνων ή δεκαετιών μπορεί να αρκούν για την πυροδότηση της αστάθειας ακόμα και εάν έπεσαν λίγες βροχές τα τελευταία χρόνια. Το είδος της κατολίσθησης, φυσικά, διαδραματίζει θεμελιώδη ρόλο στην σχέση αυτή. Η πολυπλοκότητα των σχέσεων μεταξύ κατολισθήσεων και κλιματικών συνθηκών δυσκολεύει την θέσπιση «καθολικών κανόνων». Πριν γίνει αυτό, θα πρέπει να γίνουν περεταίρω έρευνες για τις σχέσεις αυτές σε μία δεδομένη περιοχή, λαμβάνοντας υπόψη το είδος των κατολισθήσεων, την γέννησή τους (πυροδότηση ή επανενεργοποίηση), την εποχή κατά την οποία προκλήθηκε και, τέλος, τον αρχικό βαθμό σταθερότητας του πρανούς.

Ο κίνδυνος από μετακινήσεις γαιών μπορεί να μειωθεί και να διασφαλιστεί η προστασία με προληπτικά ή διορθωτικά έργα δύο ειδών. Η ενεργή άμυνα εμποδίζει τα αίτια της ενεργούς ή πιθανής κατολίσθησης και βασικά προϋποθέτει βαθιά αποστράγγιση και αναδάσωση. Η παθητική άμυνα αφορά στα υλικά τα οποία μετακινούνται ή πρόκειται να μετακινηθούν, και γενικά προϋποθέτει δημιουργία αναβαθμίδων, reprofiling και κατασκευές συγκράτησης. Για παράδειγμα, σε ορισμένους φυσικούς ή τεχνητούς υπόγειους χώρους σε αστικές περιοχές, το κενό καλύπτεται συχνά με τσιμεντοενέσεις.

Σε υψηλού κινδύνου περιπτώσεις, όπου υπάρχει σημαντική τρωτότητα και δεν υπάρχει τρόπος να μειωθεί ο κίνδυνος, το πρανές πρέπει να παρακολουθείται συνεχώς. Γενικά, οι επιφανειακές μετακινήσεις και διακυμάνσεις σε επίπεδο νερού καταγράφονται συνεχώς και ο συναγερμός τίθεται αυτομάτως σε λειτουργία σε περίπτωση που υπερβεί ένα συγκεκριμένο όριο.

Στην Γαλλία, για παράδειγμα, δύο κύριες τοποθεσίες στις Άλπεις έχουν εξοπλιστεί με όργανα παρακολούθησης, η κατολίσθηση Clapière στο St. Etienne-de-Tinée (Alpes-Maritimes) και η πτώση βράχων στο “Ruines de Séchilienne” κοντά στην Vizille (Isère) (http://www-lgit.obs.ujf-grenoble.fr/observations/omiv/SECHILIENNE/index.html). Ορισμένες τοποθεσίες έχουν επίσης εξοπλιστεί με όργανα και λειτουργούν ως παρατηρητήρια επιστημόνων οι οποίοι συμμετέχουν σε εθνική ή διεθνή ερευνητικά έργα, ώστε να παρέχουν καλύτερη κατανόηση των διαφόρων εξελίξεων και να αναπτύξουν και καθιερώσουν προβλέψιμα μοντέλα. Η πειραματική περιοχή της Super-Sauze (βλέπε 13.4. Περίπτωση Μελέτης Super-Sauze) στην περιοχή Alpes-de-Haute-Provence, ερευνάται, παρακολουθείται και μοντελοποιείται από το 1995 (Flageollet et al., 2000; Malet et al., 2000; Malet et al., 2001; Maquaire et al., 2001).

(βλέπε 13.7. Περίπτωση Μελέτης Tessina. To be sent by Pasuto)

Η διερεύνηση υφιστάμενων κατολισθήσεων και τοποθεσιών πιθανών κατολισθήσεων διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στον μετριασμό των ζημιών και στην έρευνα για τις κατολισθήσεις. Οι διερευνήσεις των κατολισθήσεων γίνονται για διάφορους σκοπούς:

  • Tαυτοποίηση και χαρακτηρισμός ασταθών ζωνών: μηχανισμοί πυροδότησης, αιτιολογικοί παράγοντες (όπως σεισμοί ή βαριές βροχοπτώσεις, υπολογιζόμενες ταχύτητες
  • Παρακολούθηση μετακινήσεων: μακροπρόθεσμη, μεσοπρόθεσμη και βραχυπρόθεσμη συμπεριφορά των ασταθών πρανών, κλιματικές συνθήκες
  • Μοντελοποίηση μετακινήσεων: πως εξηγούνται οι προηγούμενες μετακινήσεις, πως ποσοτικοποιούνται οι μετακινήσεις αυτές, πως προβλέπονται οι μελλοντικές μετακινήσεις
  • Εκτίμηση κινδύνου: ποια θα είναι η ένταση και η συχνότητα της κρίσης, ποιο σενάριο πρέπει να ληφθεί υπόψη
  • Σχεδιασμός σταθεροποιητικών μέτρων: πως μειώνονται οι μετακινήσεις, πως μειώνονται οι επιπτώσεις της κρίσης

Πρέπει να εξεταστούν διάφοροι παράγοντες:

  • Ιδιότητες του εδάφους: γεωμετρία, γεωλογία, υδρολογία, μηχανικά χαρακτηριστικά (φορτία και δυνάμεις), κ.λπ.
  • Επιφανειακές και υπόγειες μετακινήσεις
  • Επίπεδο και πίεση υπόγειων υδάτων

Οι παράμετροι αυτοί καθορίζονται με διάφορες τεχνικές. Το Σχήμα 1 περιγράφει εν συντομία τις τεχνικές αυτές, οι οποίες αφορούν διάφορους τομείς όπως γεωτεκτονικούς, γεωφυσικούς, υδρολογικούς και τηλεπισκοπικούς:

Σχήμα 1: Πολυκλαδική στρατηγική διερεύνησης και παρακολούθησης των κινήσεων ενός πρανούς (από Van Asch and al., 2007)

Τα ακόλουθα μέρη περιγράφουν τις διάφορες μεθόδους που περιγράφονται στο Σχήμα 1.

A. Διερεύνηση εδαφικών ιδιοτήτων:

1. Γεωμετρία εδάφους:

Η ηλεκτρική τομογραφία είναι μία γεωφυσική τεχνική για την απεικόνιση υπογείων δομών με ηλεκτρικές μετρήσεις που γίνονται στην επιφάνεια. Ένα ηλεκτρικό κύμα διαχέεται μέσω του εδάφους μεταξύ δύο ζευγαριών ηλεκτροδίων τα οποία είναι αγκιστρωμένα στην επιφάνεια (A-B και M-N, σχήμα 2). Έτσι μετριέται η αντίσταση του εδάφους. Όσο πιο μεγάλη απόσταση υπάρχει μεταξύ των ηλεκτροδίων, τόσο πιο βαθιά διερευνάται το έδαφος. Έτσι, η αντίσταση μετριέται μεταξύ διαφορετικών ζευγαριών ηλεκτροδίων κατά μήκος μίας γραμμής (σχήμα 2).

Σχήμα 2: Η αρχή της ηλεκτρικής τομογραφίας: μέτρηση της αντίστασης μεταξύ δύο διαφορετικών ζευγαριών ηλεκτροδίων και σε διαφορετικά βάθη

Analysis of the resistivity values allows to determine the presence of different geological layers and their properties (nature, thickness). Indeed, different materials have not the same resistivity value (from Filliat, 1981):

Material Resistivity (ohm/m)
Clay 3-30
Marl 10-100
Schist 30-300
Sand and gravel 100-1000
Limestone 300-3000
Crystalline rocks 1000-10000

Combination of the resistivity values allows to give information about ground structure in two dimensions (2D), establishing a resistivity profile (figure 3). It is possible to image ground to a depth of 100 metres.

Σχήμα 3: προφίλ αντίστασης μεταξύ δύο γεωτρήσεων (από www.geotomographie.de/lib/elek2_en.gif)
Σχήμα 4: Ηλεκτρόδιο (φωτο. Arnaud, 2007)
Σχήμα 5: Resistivimetre: σταθερά ηλεκτρόδια A και B τα οποία παράγουν ηλεκτρικό κύμα (φωτο. Arnaud, 2007)

Η σεισμική τομογραφία είναι μία άλλη γεωφυσική τεχνική για την απεικόνιση υπογείων δομών. Χρησιμοποιεί ψηφιακά σεισμογραφικά αρχεία για την απεικόνιση του εσωτερικού του εδάφους και έτσι καθορίζεται η γεωμετρία και τα διάφορα στρώματα. Ένα τεχνητό σεισμικό κύμα (ακουστικό κύμα) παράγεται με δόνηση (έκρηξη) του υπεδάφους. Το σεισμικό αυτό κύμα διαχέεται μέσω του εδάφους, άμεσα ή με διάθλαση ή ανάκλαση. Τα στρώματα διαφορετικής γεωλογικής φύσης διαφοροποιούν την κατεύθυνση και την ταχύτητα του κύματος (Σχήμα 6).

Σχήμα 6: Αρχή της σεισμικής τομογραφίας (από Besson, 2005)

The time that the wave arrives at the seismic station is used to calculate the speed of the wave and to determine the presence of layers and some of their physical properties (density, thickness, etc.). Indeed, as the density of the material increases, the speed of the wave also increases (from Filliat, 1981):

Material Velocity (m/s)
Mud and peat 50
Clay and silt 400-1500
Sand and gravel 300-1200
Altered rocks 800-2500
Massive rocks 2000-6000

Combination of values from several transmitting and receiving stations allows to give information about ground structure in 2D or 3D.

Georadar, or Ground-penetrating radar (GPR) is an other geophysical technique for imaging sub-surfaces structures. It uses electromagnetic radiation in the microwave band of the radio spectrum, and detects the reflected signals from subsurface structures. GPR uses transmitting and receiving antennas. The principles involved are similar to seismic tomography, except that electromagnetic energy is used instead of acoustic energy: the transmitting antenna radiates short pulses of the radio waves into the ground. When the wave hits a boundary with different dielectric constants, the receiving antenna records variations in the reflected return signal (figure 7).

Σχήμα 7: Αρχή του GPR (από http://ilotresor.com/prospection/pro_gpr_accueil.html)

Για την διεξαγωγή ερευνών σε μεγάλης επιφάνειας εδάφη, η απόσταση μεταξύ των δύο κεραιών παραμένει σταθερή και το ζευγάρι των κεραιών μετακινείται, ή το μέσω των δύο κεραιών παραμένει σταθερό και μετακινούνται οι κεραίες.

Το εύρος βάθους του GPR περιορίζεται από την ηλεκτρική αγωγιμότητα του εδάφους (100 mS/m), και την συχνότητα εκπομπής. Καθώς αυξάνει η αγωγιμότητα, το βάθος διείσδυσης μειώνεται. Οι υψηλές συχνότητες δεν διεισδύουν τόσο όσο οι χαμηλές συχνότητες, αλλά έχουν καλύτερη ανάλυση. Συνήθως χρησιμοποιούνται συχνότητες μεταξύ 10 MHz και 1,5 GHz.

Η διείσδυση εις βάθος μπορεί να φτάσει 50 m. Η βέλτιστη διείσδυση επιτυγχάνεται σε ξηρά αμμώδη εδάφη ή σε συμπαγή ξηρά υλικά όπως ο γρανίτης, ο ασβεστόλιθος και το σκυρόδεμα. Σε εδάφη με υγρασία ή σε αργιλώδη εδάφη και εδάφη με υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα, η διείσδυση ενίοτε φτάνει μερικά μόνο εκατοστά.

2. Μηχανικά χαρακτηριστικά: bo

Η γεωλογική μέθοδος πτερυγίου Vane Shear Testing είναι μία από τις πιο γνωστές επιτόπιες μέθοδοι για την εκτίμηση της αστράγγιστης διατμητικής αντοχής των εδαφών. Ο εξοπλισμός αποτελείται από ένα πτερύγιο από ανοξείδωτο χάλυβα, το οποίο διαθέτει τέσσερεις τετράγωνες λεπίδες, προσαρμοσμένο στην άκρη ενός χαλύβδινου καλαμιού. Το πτερύγιο διεισδύει στο έδαφος στο βάθος όπου πρέπει να γίνει η μέτρηση της αστράγγιστης διατμητικής αντοχής. Στην συνέχεια περιστρέφεται και υπολογίζεται η περιστροφική δύναμη που χρειάζεται για την πρόκληση διάτμησης (σχήμα 8). Το σχήμα 9 δείχνει ένα χειροκίνητο vane shear test. Το πτερύγιο περιστρέφεται με κάποια συγκεκριμένη ταχύτητα που δεν πρέπει να υπερβαίνει τους 0,1 βαθμούς ανά δευτερόλεπτο. Το ποσό της περιστροφής καθορίζεται με το κίτρινο βέλος ενώ το κόκκινο βέλος διαθέτει συσκευή που μετρά την απαιτούμενη ροπή.

Σχήμα 8: Η αρχή του Vane shear test (από Besson, 2005)
Σχήμα 9: Χειροκίνητο vane shear test για μία τοποθεσία στο Bay Area, της Καλιφόρνιας (από www.geoengineer.org:vane.html)
Σχήμα 10: ακροστόμιο πτερύγιου διάτμησης. Το ακροστόμιο έχει διάμετρο 7,5 cm και ύψος 11,2 cm. Συνήθως ο λόγος ύψους διαμέτρου πρέπει να είναι 2 (από www.geoengineer.org:vane.html)

Η δοκιμασία αυτή είναι κατάλληλη για μαλακά αργιλώδη εδάφη.

Το τεστ διείσδυσης είναι και αυτό ένα γεωτεχνικό τεστ. Η διείσδυση μπορεί να είναι είτε δυναμική είτε στατική. Δίνει πληροφορίες για την αντίσταση διείσδυσης και για την πυκνότητα των υλικών.

Το τεστ δυναμικής διείσδυσης χρησιμοποιεί έναν σωλήνα δειγματοληψίας με χοντρά τοιχώματα, ο οποίος εισχωρεί στο έδαφος με την βοήθεια μίας ολισθαίνουσας σφύρας (σχήμα 11). Ο σωλήνας δειγματοληψίας εισχωρεί 150 μέτρα μέσα στο έδαφος και στη συνέχεια καταγράφεται ο αριθμός των φυσημάτων που χρειάζεται ο σωλήνας να διεισδύσει κάθε 150 mm. Το σύνολο των φυσημάτων που χρειάζονται για τα δεύτερα και τρίτα 150 mm διείσδυσης είναι η “standard penetration resistance,” ή η “N-value”. Ο αριθμός των φυσημάτων μας δίνει μία ένδειξη της πυκνότητας του εδάφους και χρησιμοποιείται σε πολλές εμπειρικές γεωτεχνικές μηχανικές φόρμουλες.

Σχήμα 11: Η αρχή της δοκιμής της δυναμικής διείσδυσης (από Besson, 2005)

Βασικός σκοπός της δοκιμής αυτής είναι η παροχή πληροφοριών για την σχετική πυκνότητα κοκκωδών αποθέσεων όπως χαλίκια, άμμος ή αργιλοαμμώδη υλικά από τα οποία συχνά είναι αδύνατον να λάβουμε αδιατάραχα δείγματα που μπορούμε να μελετήσουμε στο εργαστήρι. Σε περίπτωση που τα αδιατάραχα δείγματα είναι αμφιβόλου ποιότητας, συχνά μπορούμε να προβούμε στην δειγματοληψία με κανονική διείσδυση και να ελέγξουμε την δύναμη. Ο ακόλουθος πίνακας περιλαμβάνει τις τιμές αναφοράς για την αντίσταση διείσδυσης ορισμένων υλικών (από Filliat, 1981):

Αντίσταση διείσδυσης (MPa: 1 MPa = 10 bars)
Μαλακός άργιλος: 0,02-0,2
Συμπαγής άργιλος: 0,2-0,8
Αργιλώδης άμμος: 0,3-5
Άμμος: 1,5-10
Κυκλοειδής άμμος: 5-50

Τέλος, η δοκιμή της δυναμικής διείσδυσης είναι απλή και οικονομική μέθοδος.

Η δοκιμή στατικής πενετρομέτρησης είναι μία στατική δοκιμή η οποία μετρά και την αντίσταση διείσδυσης. Συνήθως χρησιμοποιείται για την διερεύνηση μαλακών εδαφών. Πρόκειται για την διείσδυση ενός κωνικού ακροστομίου στο έδαφος με σταθερή και ελεγχόμενη ταχύτητα (συνήθως 2 εκατοστά ανά δευτερόλεπτο). Η ευκρίνεια της δοκιμής διείσδυσης κώνου στην καταγραφή των στρωμάτων σχετίζεται με το μέγεθος του ακροστομίου που συνήθως είναι περίπου 4 εκ.

Οι αρχικές συσκευές πενετρομέτρησης έκαναν απλές μηχανικές μετρήσεις της συνολικής διεισδυτικής αντίστασης. Χρησιμοποιήθηκαν διάφορες μέθοδοι για να διαχωρίσουν την συνολική μετρήσιμη αντίσταση σε συστατικά από το κωνικό ακροστόμιο και την τριβή από το καλώδιο. Σήμερα οι σύγχρονοι ηλεκτρονικοί κώνοι χρησιμοποιούν επίσης έναν μορφοτροπέα πίεσης με φίλτρο για την συλλογή δεδομένων της πίεσης του νερού των πόρων. Αυτό βοηθά στον καθορισμό της στρωματογραφίας και χρησιμοποιείται κατ’αρχήν για την διόρθωση των τιμών της τριβής του ακροστομίου. Επιπλέον, σήμερα το ακροστόμιο διαθέτει επιπλέον όργανα όπως γεώφωνα ή επιταχυνσιόμετρα για την διερεύνηση της σεισμικής δραστηριότητας ή ακόμα και κάμερες για την καταγραφή βίντεο.

Τέλος, σε σύγκριση με την δοκιμή δυναμικής διείσδυσης, η δοκιμή στατικής πενετρομέτρησης κερδίζει έδαφος λόγω της αυξημένης ακρίβειάς του, της ταχύτητας ανάπτυξής του και του χαμηλού κόστους.

Η πρεσσιομετρική δοκιμή και η δοκιμή ντιλατομέτρου είναι και αυτές επιτόπιες μέθοδοι οι οποίες χρησιμοποιούνται για την μέτρηση της αστοχίας του εδάφους. Ένα κυλινδρικό ακροστόμιο εισχωρεί σε μία διάτρηση. Η διάμετρος του ακροστομίου μπορεί να επεκταθεί με την προσθήκη πεπιεσμένου αέρα. Τα φορτία αυτά πιέζουν τα τοιχώματα σε διάφορα βάθη ώστε να καθοριστούν τα στρώματα που είναι πιο επιρρεπή σε παραμορφώσεις (σχήμα 12).

Σχήμα 12: Η αρχή της πρεσσιομετρικής δοκιμής και της δοκιμής ντιλατομέτρου (από www.roctest.com)

Για ένα συγκεκριμένο βάθος, η πρεσσιομετρική δοκιμή έγκειται στην τακτική αύξηση της πίεσης και την μέτρηση της αύξησης του όγκου. Η δοκιμή Menard, η οποία ονομάζεται κανονικοποιημένη δοκιμή πρέπει να περιλαμβάνει περίπου 10 στάδια πίεσης ίσης αύξησης. Οι μετρήσεις της παραμόρφωσης γίνονται σε κάθε φάση πίεσης 15 δευτερόλεπτα, 30 δευτερόλεπτα και 1 λεπτό μετά που θα φτάσει στο επιθυμητό επίπεδο πίεσης (Σχήμα 13).

Σχήμα 13: Διαδικασία της δοκιμής Menard (από www.roctest.com)

Στη συνέχεια δημιουργούμε μία πρεσσιομετρική καμπύλη V = f(P) σχεδιάζοντας της παραμορφώσεις μεταξύ των 30 δευτερολέπτων και του 1 λεπτού έναντι των πιέσεων. Η καμπύλη παρουσιάζει τιος τρεις φάσεις: φάση της επανασυμπίεσης, ψευδοελαστική φάση, πλαστική φάση και φάση θραύσης (σχήμα 14) (από www.roctest.com)

Οι παράμετροι που λαμβάνουμε από τις δοκιμές των πρεσσιομέτρων και ντιλατομέτρων είναι η οριακή πίεση (pl), η πίεση ερπυσμού (pf) και τους πρεσσιομετρικούς συντελεστές (E). Οι πρεσσιομετρική συντελεστές βασίζονται στην θεωρητική εξίσωση (Lame) η οποία δίνει την ακτινική αύξηση μίας ακτινικής κοιλότητας σε συνάρτηση με την πίεση σε κάποιο ελαστικό μέσο. Ποικίλει ανάλογα με την φύση του υλικού (από Filliat, 1981):

Πρεσσιομετρικοί συντελεστές υλικών E (MPa: 1 MPa = 10 bars)
Μαλακός άργιλος 0,5-3
Συμπαγής άργιλος 3-30
Ασβεστόλιθος 1,5-10
Λασπώδης άμμος 3-10
Χαλικούχος άμμος 8-100
Ασβεστούχα πετρώματα 80-20000

Η πίεση ερπυσμού αντιστοιχεί στο τέλος της ψευδοελαστικής φάσης.

Η οριακή πίεση αντιστοιχεί στην αστοχία των γύρω εδαφών. Δίδεται από την ασύμπτωτη της καμπίλης του πρεσσιομέτρου. Καθότι η ασύμπτωτη αυτή δεν είναι πάντα εύκολο να προσδιοριστεί, η οριακή πίεση ορίζεται επίσης ως η πίεση με την οποία ο όγκος της αρχικής κυλινδρικής κοιλότητας διπλασιάστηκε.

Οι δοκιμές των πρεσσιομέτρων και ντιλατομέτρων χρησιμοποιούνται συνήθως σε μαλακά εδάφη, αλλά μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν σε όλους τους τύπους των εδαφών, με υψηλές πιέσεις. Τα όργανα για την διεξαγωγή των δοκιμών αυτών σε εδάφη και μαλακά πετρώματα ονομάζονται πρεσσιόμετρα, ενώ τα όργανα για την διεξαγωγή δοκιμών σε πετρώματα ονομάζονται ντιλατόμετρα.

Η δοκιμή πρεσσιομέτρου του Menard είναι η πιο συνήθης δοκιμή. Αποτελείται από ένα ακροστόμιο τριών κυψελών το οποίο δίνει ένα ομοιόμορφο ακτινικό πεδίο φορτίων στην κεντρική κυψέλη. Η ακτινική παραμόρφωση αφαιρείται από την μέτρηση του εγχυόμενου όγκου. Οι παρασιτικές διογκώσεις μειώνονται με ομοαξονική σωλήνωση έγχυσης.Ένας μεγάλος αριθμός δοκιμών με πρεσσιόμετρα Menard έχουν ήδη διεξαχθεί σε διάφορα υλικά, παρέχοντας στοιχεία για την μακροχρόνια συμπεριφορά των δομών και εμπιστοσύνη στην χρήση εμπειρικών παραγόντων (σχήμα 15 και 16).

Σχήμα 15: Η αρχή του πρεσσιομέτρου του Menard (από www.roctest.com)
Σχήμα 16: Πρεσσιόμετρο του Menard (από Capelle and al., 2005)

Υπάρχουν και άλλα πρεσσιόμετρακαι ντιλατόμετρα. Μπορεί να αποτελούνται μόνο από μία κυψέλη, μπορεί να είναι υδραυλικά, .κ.λπ.

Υπάρχουν επίσης εργαστηριακές δοκιμές για την αξιολόγηση των μηχανικών ιδιοτήτων του εδάφους, όπως η δοκιμή άμεσης διάτμησης και η δοκιμή τριαξονικής διάτμησης για την εύρεση των διατμητικών παραμέτρων του εδάφους.

3. Υδρολογικά χαρακτηριστικά:

Το διηθητόμετρο είναι μία συσκευή που χρησιμοποιείται για την επιτόπια μέτρηση του ποσοστού διείσδυσης του νερού στο έδαφος. Υπάρχουν διηθητόμετρα με μονό ή διπλό δακτυλίδι, και με σταθερή ή μετακινούμενη κεφαλή. Η μέθοδος Beerkan είναι μία απλή τρισδιάστατη δοκιμή διήθησης υπό συνθήκες σταθερής κεφαλής, που γίνεται σε ενιαίους κυλίνδρους. Η δοκιμή παρέχει συσσωρευμένη διήθηση ως συνάρτηση του χρόνου. Επίσης χρειάζεται να γίνου μετρήσεις του μεγέθους σωματιδίων, της αρχικής και τελικής περιεκτικότητας του νερού, καθώς και της ξηρής φαινόμενης πυκνότητας.

Ο κύλινδρος τοποθετείται στην επιφάνεια του εδάφους και εισχωρεί σε βάθος περίπου 1 εκατοστού, ώστε να αποφευχθούν οι πλευρικές απώλειες νερού. Η επιφανειακή βλάστηση αφαιρείται, ενώ οι ρίζες παραμένουν στην θέση τους (σχήμα 17). Μία συγκεκριμένη ποσότητα νερού χύνεται μέσα στον κύλινδρο στην αρχή μέτρησης του χρόνου, και μετριέται ο χρόνος που παρήλθε κατά την διήθηση του συγκεκριμένου όγκου. Μετά την πλήρη διήθηση του πρώτου όγκου νερού, προστίθεται και δεύτερος συγκεκριμένος όγκος στον κύλινδρο, και μετριέται ο χρόνος διήθησής του (συσσωρευμένος χρόνος). Η διαδικασία επαναλαμβάνεται για μία σειρά από 8 – 15 γνωστούς όγκους νερού. Στη συνέχεια χρησιμοποιείται ο συσσωρευμένος χρόνος διήθησης στην εξίσωση της διήθησης για τον καθορισμό της κορεσμένης υδραυλικής αγωγιμότητας.

Σχήμα 17: Μέθοδος Βeerkan (from www.lthe.hmg.inpg.fr/P2H/Equations_infiltration.htm)

Η υδραυλική αγωγιμότητα (K) υποδεικνύει την ευκολία με την οποία το νερό μπορεί να μετακινείται μέσω πορωδών επιφανειών ή ρωγμών. Εξαρτάται από την διαπερατότητα του υλικού και τον βαθμό κορεσμού. Η κορεσμένη υδραυλική αγωγιμότητα (Ksat) υποδεικνύει την κίνηση του νερού μέσω κορεσμένων υλικών.

Καθώς αυξάνει η Ksat, η διαπερατότητα και συνεπώς η πιθανότητα μετακίνησης του πρανούς αυξάνει επίσης (από Musy et al., 1992):
Ksat (m.s-1) 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7 10-8 10-9 10-10 10-11
Διαπερατότητα Διαπερατό ημιδιαπερατό αδιαπέρατο
Υλικό Χαλίκι Χαλικούχος άμμος
Χοντρή άμμος
Λεπτή άμμος
Χοντρή λάσπη
Αργιλώδης λάσπη λασπώδης άργιλος ομοιογενής άργιλος

Η κορεσμένη υδραυλική αγωγιμότητα (Ksat) είναι μία παράμετρος του νόμου του Darcy, ο οποίος είναι μία φαινομενολογική εξίσωση που περιγράφει τη ροή ενός υγρού μέσω ενός πορώδους μέσου σε συνθήκες κορεσμού (Q: flow, H:head)

Υπάρχουν επίσης εργαστηριακές δοκιμές για τον προσδιορισμό της κορεσμένης υδραυλικής αγωγιμότητας. Η παράμετρος της σταθερής κεφαλής βασίζεται στο νόμο του Darcy. Συλλέγεται αδιατάραχο δείγμα εδάφους επί τόπου, μέσα σε ένα κύλινδρο συγκεκριμένου όγκου. Στη συνέχεια, στο εργαστήριο μετριέται ο όγκος του νερού που ρέει μέσω του δείγματος, για μία συγκεκριμένη χρονική περίοδο. Γνωρίζοντας τον όγκο V του νερού, το μήκος L του δείγματος, το εμβαδόν της διατομής S του δείγματος, τον χρόνο t που απαιτείται για το άδειασμα της ποσότητα του νερού V, και την κεφαλή H, μπορούμε να υπολογίσουμε την Ksat.

Σχήμα 18: Εξοπλισμός σταθερής κεφαλής (φωτο. Trautmann, 2007)

B. Μέτρηση μετακινήσεων

Τα βασικά κριτήρια για τον καθορισμό της σταθερότητας ενός πρανούς είναι η μετακίνηση. Πράγματι, η παρακολούθηση της κίνησης παρέχει άμεσο έλεγχο στης σταθερότητας του εδάφους και των πετρωμάτων του πρανούς. Σχεδόν πάντα μετά από μεγάλης κλίμακας κινήσεις ακολουθούν μικρές μετακινήσεις και επιταχύνσεις οι οποίες μπορούν να ανιχνευθούν με αρκετά ευαίσθητα όργανα. Η δομική αστοχία σχετίζεται συνήθως με βαθμιαία επιτάχυνση μετακινήσεων. Το χρονικό διάστημα μεταξύ της διεύθυνσης της κίνησης και τις πιθανής κατάρρευσης ενός πρανούς εξαρτάται από τα χαρακτηριστικά του εδάφους και την ευαισθησία και αξιοπιστία των οργάνων. Στις περισσότερες περιπτώσεις, μπορούμε να καταγράψουμε μία περίοδο προειδοποίησης από μερικές ημέρες έως και εβδομάδες ή ακόμα και μήνες.

1. Μετρήσεις αποστάσεων και συντεταγμένων

Η διερεύνηση επιφανειακών μετακινήσεων μπορεί να επιτευχθεί με διάφορα όργανα τα οποία μετρούν αποστάσεις. Ο θεοδόλιχος είναι μία συμβατική τοπομετρική μέθοδος για την μέτρηση αποστάσεων. Συχνά χρησιμοποιείται για την παρακολούθηση της καθίζησης της στέψης του πρανούς ή κατά μήκος των ενδιάμεσων εδρών του μετώπου του πρανούς. Μετράει τόσο τις οριζόντιες όσο και τις κάθετες γωνίες. Π σύγχρονος θεοδόλιχος αποτελείται από ένα τηλεσκόπιο το οποίο κινείται μεταξύ δύο οριζόντιων και κάθετων αξόνων και στηρίζεται σε τρίποδο (σχήμα 19).

Σχήμα 19: Θεοδόλιχος σε τρίποδο (φωτο. Arnaud, 2007)

Πριν από κάθε χρήση ο θεοδόλιχος πρέπει να τοποθετηθεί με ακρίβεια και κάθετα πάνω στον στόχο που πρέπει να μετρηθεί και οι κάθετοι άξονές του πρέπει να ευθυγραμμιστούν με την τοπική βαρύτητα. Αυτό μπορεί να γίνει με την χρήση νήματος λιναίης και ενός αλφαδιού. Ο θεοδόλιχος μπορεί επίσης να τοποθετηθεί σε tribrach, το οποίο αποτελείται από δύο τριγωνικές μεταλλικές πλάκες οι οποίες συνδέονται στις γωνίες τους με βίδες χειρός (thumbscrews). Η κάτω πλάκα τοποθετείται στο τρίποδο και γυρίζοντας τις βίδες (thumbscrews), μπορούμε να ευθυγραμμίσουμε τον θεοδόλιχο. Ο θεοδόλιχος μπορεί να διαθέτει ή όχι κινητήρα.

Και οι δύο άξονες του θεοδόλιχου είναι εξοπλισμένοι με βαθμονομημένους κύκλους. Οι άξονες πρέπει να είναι παράλληλοι. Η κατάσταση κατά την οποία οι δύο άξονες αποκλίνουν ονομάζεται σφάλμα οριζόντιου άξονα. Ο οπτικός άξονας του τηλεσκοπίου, ο οποίος ονομάζεται σκοπευτικός άξονας, πρέπει να είναι παράλληλος με τον οριζόντιο άξονα. Εάν δεν είναι παράλληλος τότε η απόκλιση ονομάζεται σφάλμα σκόπευσης. Τα σφάλματα αυτά προσδιορίζονται με την βαθμονόμηση και διορθώνονται με μηχανικές προσαρμογές (σχήμα 20).

Σχήμα 20: Η αρχή του θεοδόλιχου (από en.wikipedia.org)

Ο σύγχρονος θεοδόλιχος χρησιμοποιεί μία δέσμη λέιζερ για την μέτρηση των αποστάσεων. Η απόσταση μετριέται με τον χρόνο που χρειάζεται η δέσμη να ταξιδέψει από το όργανο στον στόχο. Η απόσταση μεταξύ της σταθερής βάσης του οργάνου και του στόχου στο μέτωπο του πρανούς μπορεί να χρησιμοποιηθεί άμεσα ως μέτρηση της μετακίνησης του πρανούς. Η ακρίβεια της ηλεκτροοπτικής μέτρησης είναι γενικά από 1 έως 10 mm. Περιορίζεται από τις ατμοσφαιρικές θερμοκρασίες και τις διακυμάνσεις της πίεσης. Οι γραμμές στόχευσης που βρίσκονται σε ζώνες ατμοσφαιρικών αναταράξεων πρέπει να αποφεύγονται.

Διαφορετικά, οι συντεταγμένες του στόχου μπορούν να προσδιοριστούν με υπολογισμούς τριγωνισμού (σχήμα 21).

Σχήμα 21: Η αρχή του τριγωνισμού (από Bonnard, 2007)

Το παγκόσμιο σύστημα εντοπισμού θέσης (GPS) είναι ένα όργανο που χρησιμοποιείται ευρέως για την μέτρηση των ενεργών παραμορφώσεων της λιθόσφαιρας, δίνοντας τρισδιάστατες συντεταγμένες του στόχου. Η παρακολούθηση κατολισθήσεων με GPS συνήθως γίνεται με την χρήση επαναλαμβανόμενων εκστρατειών, ως επιπρόσθετο μέτρο στης συμβατικές τοπομετρικές μεθόδους (θεοδόλιχος).

Το σύστημα GPS βασίζεται σε μία σειρά 26 δορυφόρων μέσης γήινης τροχιάς, οι οποίο εκπέμπουν σήματα μικροκυμάτων. Κάθε δορυφόρος έχει ένα ατομικό ρολόι, και εκπέμπει συνεχώς μηνύματα, κάθε ένα από τα οποία περιέχει την τρέχουσα ώρα στην αρχή του μηνύματος, παραμέτρους για τον υπολογισμό της θέσης του δορυφόρου και την γενική κατάσταση του συστήματος. Τα σήματα ταξιδεύουν με ταχύτητα φωτός μέσω του διαστήματος και η ταχύτητά τους μειώνεται ενώ εισέρχονται στην ατμόσφαιρα.

Σχήμα 22: 26 δορυφόροι μέσης γήινης τροχιάς (από Bonnard, 2007)

Ο δέκτης GPS χρησιμοποιεί τον χρόνο άφιξης για τον υπολογισμό της απόστασης από κάθε δορυφόρο, από όπου καθορίζει την θέση του χρησιμοποιώντας την γεωμετρία και τριγωνομετρία (μέθοδος τριγωνισμού). Ένας κοινός δέκτης GPS υπολογίζει την θέση του χρησιμοποιώντας τα σήματα από 4 δορυφόρους.

Υπάρχουν δύο μορφές χρήσης (σχήμα 23): η απόλυτη μορφή η οποία παρέχει την απόλυτη θέση σε πραγματικό χρόνο με ακρίβεια μεταξύ 10 και 100 m. Χρειάζεται μόνο ένας δέκτης. Τα πλεονεκτήματα της λειτουργίας αυτής είναι ότι η μέθοδος αυτή είναι απλή και μπορούν να γίνουν πολλές μετρήσεις σε μικρό χρονικό διάστημα. Για μεγαλύτερη ακρίβεια, χρησιμοποιείται η διαφορική μορφή. Εδώ χρειάζονται δύο δέκτες και η θέση που λαμβάνεται είναι σχετική. Η ακρίβεια είναι συνάρτηση του τύπου του δέκτη και της διάρκειας των συνεδριών παρατήρησης. Το διαφορικό σύστημα μπορεί να είναι σταθερό ή κινητό. Στην κινητή διαφορική μορφή, ο ένας δέκτης είναι σταθερός και ο άλλος κινητός (σχήμα 24). Η θέση δίδεται με ακρίβεια χιλιοστών.

Σχήμα 23: καταστάσεις GPS (από Hermann, 2004)
Σχήμα 24: Κινηματική διαφορική μορφή GPS. Στην φωτογραφία φαίνεται ο σταθερός δέκτης (κόκκινο βέλος) και ο κινητός δέκτης (άσπρο βέλος) (από Maquaire, 2005)

Αν και οι μετρήσεις με GPS είναι υψηλής ακριβείας, δεν συνηθίζεται η συνεχής παρακολούθηση των κατολισθήσεων με σύστημα GPS λόγω του κόστους του συστήματος αυτού σε σχέση με τις συμβατικές τεχνικές παρακολούθησης των παραμορφώσεων. Επιπλέον, η ακρίβεια επιπέδου χιλιοστού επιτυγχάνεται μετά από μεγάλης διάρκειας συνεδρίες παρατήρησης (συνήθως 24 ώρες), Μειώνεται με την διάρκεια της συνεδρίας λόγω των σφαλμάτων που εισάγονται από διακυμάνσεις του συστήματος των δορυφόρων και της επίδρασης πολλαπλών ιχνών όταν τα ραδιοσήματα αντανακλούν στο έδαφος. Ωστόσο, σε περίπτωση μη προσβάσιμων εδαφών, το GPS φαίνεται να είναι η μοναδική μέθοδος που παρέχει αξιόπιστες μετρήσεις θέσεις.

2. Χρήση τεχνικών τηλεπισκόπισης:

Τηλεπισκόπιση ονομάζεται η συλλογή πληροφοριών για κάποιο αντικείμενο ή φαινόμενο με την χρήση συσκευών ανίχνευσης οποίες δεν έχουν φυσική ή στενή επαφή με το υπό διερεύνηση αντικείμενο. Υπάρχουν δορυφορικές και εναέριες τεχνικές τηλεπισκόπησης, και συνεπώς δορυφορικές και εναέριες πλατφόρμες. Η ερμηνεία δορυφορικών φωτογραφιών και αεροφωτογραφιών χρησιμοποιείται ευρέως για πολλούς λόγους κατά την διερεύνηση της αστάθειας πρανών. Πιο συγκεκριμένα, μία σειρά από φωτογραφίες που τραβήχτηκαν σε κατάλληλα χρονικά διαστήματα μπορούν να συγκριθούν για την εξέταση της προοδευτικής ανάπτυξης μίας ολίσθησης.

Υπάρχουν δύο είδη τεχνικών τηλεπισκόπισης. Αφενός, παθητικοί αισθητήρες ανιχνεύουν την φυσική ενέργεια (ακτινοβολία) που εκπέμπεται ή αντανακλάται από το αντικείμενο ή την γύρω περιοχή που βρίσκεται υπό παρακολούθηση. Το αντανακλώμενο ηλιακό φως είναι η πλέον συνηθισμένη πηγή ακτινοβολίας που μετριέται από τους παθητικούς αισθητήρες. Αφετέρου, ενεργοί αισθητήρες εκπέμπουν ενέργεια για την σάρωση του αντικειμένου και της περιοχής και στη συνέχεια ανιχνεύουν και μετρούν την ακτινοβολία που εκπέμπεται από το αντικείμενο. Το RADAR (Radio Detection and Ranging) είναι παράδειγμα ενεργούς δορυφορικής τηλεπισκόπισης. Η πλέον προηγμένη τεχνολογία RADAR είναι η συμβολομετρία SAR (ραντάρ συνθετικού ανοίγματος).

Πρόκειται για ένα ισχυρό εργαλείο το οποίο παρέχει εικόνα που αναπαριστά την κίνηση με ακρίβεια εκατοστών και δεκαμετρική ευκρίνεια. Τα δεδομένα που λαμβάνονται από τα συστήματα SAR μπορούν να παρέχουν ψηφιακά μοντέλα εδάφους τριών διαστάσεων. Επιπλέον, η τεχνική αυτή έχει ήδη αποδείξει την ικανότητά της να ανιχνεύει και να χαρτογραφεί πεδία κινήσεων σε κατολισθητικές περιοχές. Ένα από τα ραντάρ αυτά που βρίσκονται σε λειτουργία είναι το European ERS-2 satellite, του οποίο ο αισθητήρας SAR φωτογραφίζει την Γη από τροχιά περίπου 780 χλμ. Από την επιφάνεια της Γης.

Το LIDAR (Light Detection and Ranging) είναι άλλη μία προηγμένη τεχνολογία τηλεπισκόπησης παρόμοια με την τεχνολογία του ραντάρ: η απόσταση από το αντικείμενο προσδιορίζεται με την μέτρηση του χρόνου καθυστέρησης μεταξύ της εκπομπής ενός παλμού και της ανίχνευσης του αντανακλώμενου σήματος. Η διαφορά με ένα σύστημα RADAR είναι ότι το σύστημα LIDAR χρησιμοποιεί μικρότερα μήκη κυμάτων του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου, συνήθως του υπεριώδους, του ορατού ή του σχεδόν υπεριώδους φάρματος. Το σύστημα RADAR χρησιμοποιεί ραδιοκύματα ή μικροκύματα. Το LIDAR χρησιμοποιεί εναέρια τεχνολογία αντί τις διαστημικής τεχνολογίας. Χρησιμοποιείται στην μέτρηση του ύψους των αντικειμένων και χαρακτηριστικών του εδάφους και είναι πιο ακριβές από την τεχνολογία του RADAR.

Επίσης υπάρχει η χερσαία φωτογραμμετρία. Οι φωτογραφίες λαμβάνονται από χερσαίους σταθμούς και στην συνέχεια γίνονται μετρήσεις από στερεοσκοπικούς συγκριτές εικόνων.

3. Μετρήσεις μετακινήσεων επιφανειών, ρωγμών, διακλάσεων και αστοχιών

Η παρακολούθηση ρωγμών λόγω μηχανικών καταπονήσεων, οι οποίες αναπτύσσονται στη στέψη ενός ασταθούς πρανούς, μπορεί να δώσει σημαντικές πληροφορίες αναφορικά με τους μηχανισμούς και την κατεύθυνση των κινήσεων. Κατ’αρχάς, θα πρέπει να σημαδευτεί ολόκληρο το μήκος κάθε ρωγμής με μπογιά και να σκιαγραφηθεί το σχήμα της ρωγμής σε κατόψεις και τομές της δομής. Σε κάθε μεταγενέστερη ημερομηνία παρατήρησης θα είναι δυνατή η καταγραφή της εμφάνισης κάποιας νέας ρωγμής, και η επιμήκυνση των υφιστάμενων ρωγμών.

Στη συνέχεια, υπάρχουν ορισμένα φορητά όργανα για την μέτρηση της έκτασης του ανοίγματος της ρωγμής. Ένα παράδειγμα είναι το Demec gauge (demountable mechanical strain gauge) το οποίο αρχικά σχεδιάστηκε για την μέτρηση των κινήσεων των ρωγμών σε πλάκες από σκυρόδεμα. Χαλύβδινοι δίσκοι με κεντρική οδόντωση για την τοποθέτηση του μετρητή, στερεώνονται με σκυρόδεμα στην επιφάνεια των πετρωμάτων στην κάθε πλευρά της ρωγμής. Ο φορητός μετρητής χρησιμοποιεί ένα μετρικό ρολόι γραμμικών μετρήσεων επενεργούμενο από ένα σταθμικό σύστημα, το οποίο χρησιμοποιείται για την μέτρηση της απόστασης μεταξύ των δίσκων.

Σχήμα 25: Η αρχή του Demec gauge (από Clayton and al., 2005)
Σχήμα 26: Demec gauge (από www.mayes.co.uk/6.html)

Επιμηκυνσιόμετρα χρησιμοποιούνται επίσης για την μέτρηση των κινήσεων επιμήκυνσης στην επιφάνεια του εδάφους. Δύο χαλύβδινα ή αλουμινένια μπουλόνια αγκίστρωσης ασφαλίζονται στο έδαφος σε κάθε μία από τις πλευρές της ρωγμής ή της στέψης. Το πιο συνηθισμένο επιμηκυνσίμετρο αποτελείται από ένα καλώδιο Invar (FeSi) το οποίο συνδέει τα δύο μπουλόνια αγκίστρωσης. Το ένα μπουλόνι αγκιστρώνεται στην ασταθή πλευρά και το άλλο στην σταθερή. Στο ένα άκρο του καλωδίου τοποθετείται μία τροχαλία και στο άλλο άκρο αιωρείται ελεύθερα ένα βάρος. Με την μετακίνηση των ασταθών υλικών το καλώδιο τυλίγεται γύρω από την τροχαλία. Το ποτενσιόμετρο που είναι συνδεδεμένο στον άξονα της τροχαλίας δημιουργεί ηλεκτρικό σήμα. Το σήμα αυτό μετατρέπεται στη συνέχεια σε απόσταση επιμήκυνσης (σχήμα 27).

Σχήμα 27: Αρχή του επιμηκυνσιόμετρου με καλώδιο Invar για την παρακολούθηση της κατολίσθησης Super-Sauze, στην Γαλλία (από Malet, 2003) (βλέπε Περίπτωση Μελέτης Super-Sauze)
Σχήμα 28: Επιμηκυνσιόμετρο της κατολίσθησης La Clapière στην Γαλλία. Λόγω του μεγέθους των μετακινήσεων (άνω του ενός εκατοστού ημερησίως), δεν χρειάζεται μεγάλης ακρίβειας συσκευή: για την στήριξη του συστήματος χρησιμοποιείται ένας κορμός. Διακρίνεται το καλώδιο invar και το αιωρούμενο βάρος (από LCPC, 1994)
Σχήμα 29: Επιμηκυνσιόμετρο συνεχούς καταγραφής στην κατολίσθηση Saas Fee. Η τροχαλία (κόκκινο χρώμα) στηρίζεται και αυτή σε κορμό δέντρου (από Bonnard, 2007)
Σχήμα 30: ένα από τα 49 επιμηκυνσιόμετρα που είναι εγκατεστημένα στην πτώση βράχων Sechilienne, στην Isère της Γαλλίας. Μετρούν συνεχώς την επιμήκυνση των πλέον ενεργών ρωγμών με ακρίβεια 0,1 mm. Διακρίνεται το αιωρούμενο βάρος (από www.irma-grenoble.com)

4. Μετρήσεις υπογείων μετακινήσεων

Το κλισιόμετρο μετρά την αλλαγή της κλίσης της σωλήνωσης της γεώτρησης και έτσι επιτρέπει τον προσδιορισμό της διάδοσης πλευρικών μετακινήσεων ως συνάρτηση του βάθους και του χρόνου. Στις κατολισθήσεις, η μέθοδος αυτή χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της επιφάνειας ολίσθησης ή της ζώνης μετακίνησης που σχετίζεται με τις σταθερές ζώνες. Το κλισιόμετρο χρησιμοποιείται επίσης για την παρακολούθηση φραγμάτων, φρακτών και άλλων κατασκευών συγκράτησης εδάφους.

Σχήμα 31: Κλισιόμετρο: μονάδα αισθητήρα, καλώδιο ελέγχου και μονάδα ελέγχου και αναγνώρισης δεδομένων (από TRB, 1978).

Το κλισιόμετρο αποτελείται από τέσσερα μέρη (σχήματα 31 και 32):

  • Ένας σωλήνας οδηγός τοποθετείται μόνιμα σε μία κάθετη γεώτρηση εντός του εδάφους. Ο σωλήνας μπορεί να είναι από πλαστικό, χάλυβα ή αλουμίνιο. Τοποθετείται στο πέτρωμα ώστε να κινείται με το πρανές,
  • Μία μονάδα φορητού αισθητήρα τοποθετείται συνήθως στην σωλήνωση
  • Ένα καλώδιο ανασηκώνει και εμβυθίζει τον αισθητήρα μέσα στην σωλήνωση εκπέμποντας ηλεκτρικά σήματα στην επιφάνεια
  • Μία φορητή μονάδα ελέγχου και αναγνώρισης δεδομένων παρέχει ρεύμα στην επιφάνεια, λαμβάνει τα ηλεκτρικά σήματα και απεικονίζει τα δεδομένα σε αναλογική ή ψηφιακή μορφή.

Οι αντιδράσεις στις αλλαγές του πρανούς παρακολουθούνται και καταγράφονται στην επιφάνεια. Μετρήσεις λαμβάνονται σε καθορισμένα συνήθως ίσα διαστήματα σε όλο το βάθος της γεώτρησης. Τα όργανα διαφέρουν συνήθως ως προς τον τύπου του αισθητήρα που χρησιμοποιείται, την ακρίβεια με την οποία ο αισθητήρας ανιχνεύει την κλίση, και την μέθοδο ελέγχου της ευθυγράμμισης και του βάθους εντός της γεώτρησης.

Σχήμα 32: Η αρχή του κλισιόμετρου (από TRB, 1978)
Σχήμα 33: Η αρχή λειτουργίας του κλισιόμετρου (από Besson, 2005)
Σχήμα 34: Διερεύνηση κλισιόμετρου (από Bonnard, 2007)

Γ. Μετρήσεις στάθμης και πίεσης υπογείων υδάτων

Τα υπόγεια ύδατα επηρεάζουν σημαντικά την ευστάθεια του εδάφους και τις ολισθήσεις βράχων (>>Περισσότερα στοιχεία για τον ρόλο του νερού). Η πιεζομετρική παρακολούθηση χρησιμοποιείται για τον καθορισμό της εκκένωσης υπερβολικής ποσότητας νερού ή της υπερβολικής πίεσης του νερού.

Η πίεση του νερού παρακολουθείται με την χρήση πιεζόμετρων. Πρόκειται για γεωτεχνική μέθοδο η οποία αποτελείται από έναν ανοδικό αγωγό ο οποίος εισχωρεί σε μία γεώτρηση. Ο ανοδικός αγωγός είναι μία σωλήνα η οποία είναι διάτρητη στο κάτω μέρος ή διαμορφώνεται από φιλτροστοιχείο πορώδους κεραμικού υλικού. Στο κάτω μέρος τοποθετείται ένα φίλτρο (χονδρόκοκκη άμμος ή χαλίκι). Το υπόλοιπο της γεώτρησης πληρώνεται με τσιμεντένεμα για την υδραυλική μόνωση του πιεζόμετρου. Τα υπόγεια νερά ανυψώνονται στο εσωτερικό του αγωγού έως ότου το κεφάλι να βρίσκεται σε ισορροπία με την πίεση του νερού στο έδαφος γύρω από το φίλτρο του πιεζόμετρου.

Η πίεση των υπογείων υδάτων στο φίλτρο του πιεζόμετρου παρακολουθείται με την χρήση αισθητήρα στάθμης νερού. Πρόκειται για καλώδιο διπλού αγωγού με την απόληξη του κάθε αγωγού συνδεδεμένη σε ένα χάλκινο κύλινδρο. Η εισαγωγή του αισθητήρα στο νερό δημιουργεί ηλεκτρικό κύκλωμα και ενεργοποιεί τον συναγερμό ή τον φωτεινό ειδοποιητή στο καρούλι του καλωδίου. Το καλώδιο είναι βαθμονομημένο σε όλο του το μήκος ώστε η απόσταση μεταξύ της στάθμης του νερού και του δακτυλίου της σωλήνας να μπορεί να μετρηθεί (Σχήμα 35).

Σχήμα 35: Η αρχή του Πιεζόμετρου (από Besson, 2005)
Σχήμα 36: Πιεζόμετρο και αισθητήρας πιεζόμετρου (από agire.brgm.fr/Garonne.htm)

Ορισμένα πιεζόμετρα είναι προσαρμοσμένα να μετρούν μεγάλες πιέσεις ή μεγάλες διακυμάνσεις πιέσεων. Για παράδειγμα, το νερό εντός του σωλήνα μπορεί να χρειαστεί πολύ χρόνο έως ότου να επιτευχθεί ισορροπία με το νερό στο έδαφος γύρο από το πιεζόμετρο, δηλαδή από λίγα λεπτά έως μερικές ημέρες. Εξαρτάται από την διαπερατότητα του εδάφους. Αυτό μπορεί να δημιουργήσει πρόβλημα όταν αναμένονται σχετικά γρήγορα διακυμάνσεις στην πίεση των υπογείων υδάτων και όταν το έδαφος δεν είναι διαπερατό.

Το πρόβλημα αυτό επιλύεται με το υδραυλικό πιεζόμετρο διπλής σωλήνας, το οποίο έχει μικρότερη διάμετρο σωλήνα. Ο τύπος αυτός του πιεζόμετρου αποτελείται από ένα πλαστικό πορώδες ή κεραμικό φιλτροστοιχείο το οποίο συνδέεται με δύο ελαστικούς πλαστικούς σωλήνες σε ένα μανόμετρο υδραργύρου. Η πίεση των υπογείων υδάτων εξισορροπείται με μία κεφαλή υδραργύρου στο μανόμετρο, και η ένδειξη εμφανίζεται σε μία βαθμονομημένη κλίμακα. Γενικά, το υδραυλικό πιεζόμετρο χρησιμοποιείται μόνο όταν το ελάχιστο κεφάλι που πρέπει να μετρηθεί είναι λιγότερο από 8 μέτρα κάτω από την επιφάνεια του εδάφους.

Σχήμα 37: Υδραυλικό πιεζόμετρο διπλής σωλήνας (από Clayton and al., 2005)

Το πνευματικό πιεζόμετρο αποτελείται από ένα πλαστικό πορώδες ή κεραμικό φιλτροστοιχείο το οποίο συνδέεται με ένα στοιχείο πίεσης που ενεργοποιείται με πεπιεσμένο αέρα, το οποίο με τη σειρά του συνδέεται μέσω ελαστικών πλαστικών σωλήνων σε ένα σύστημα αισθητήρα στην επιφάνεια του εδάφους. Οι μεταβολές της πίεσης των υπογείων υδάτων μετριούνται με την εισαγωγή πεπιεσμένου αέρα μέσα σε ένα από τους δύο σωλήνες. Η ποσότητα του αέρα είναι αρκετή ώστε να εξισορροπήσει την πίεση του αέρα στην αντίθετη πλευρά του διαγράμματος του μετατροπέα. Η πίεση η οποία είναι αρκετή ώστε να προκαλέσει ανάστροφη ροή αέρα κατά μήκος του δεύτερου πλαστικού σωλήνα, καταγράφεται και ισούται με την πίεση των υπογείων υδάτων. Μόνο ένα πολύ μικρό διάφραγμα ανάκλασης χρειάζεται για να επιτευχθεί ανάστροφη ροή, ώστε η μεταβολή του όγκου να είναι ελάχιστη. Ο τύπος αυτός του πιεζόμετρου αντιδρά άμεσα στις διακυμάνσεις της πίεσης των υπογείων υδάτων.

Σχήμα 38: πνευματικό πιεζόμετρο (από Clayton and al., 2005).

Τέλος, το ηλεκτρικό πιεζόμετρο αποτελείται από ένα πλαστικό πορώδες ή κεραμικό φιλτροστοιχείο το οποίο συνδέεται με ένα ηλεκτρικό μετατροπέα. Ηλεκτρικοί ακροδέκτες από τον μετατροπέα συνδέουν το φίλτρο του πιεζόμετρου με σύστημα ανάγνωσης στην επιφάνεια του εδάφους. Ο τύπος αυτός του πιεζόμετρου αντιδρά άμεσα στις διακυμάνσεις της πίεσης των υπογείων υδάτων και μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως εναλλακτική λύση του πνευματικού πιεζόμετρου σε υλικά χαμηλής διαπερατότητας, όπως ο άργιλος. Επιπλέον, τα ηλεκτρικά πιεζόμετρα επιτρέπουν την ηλεκτρονική καταγραφή των διακυμάνσεων της πίεσης των υπογείων υδάτων.

Κατά την εγκατάσταση πνευματικών ή ηλεκτρικών οργάνων, θα πρέπει να διασφαλιστεί ότι ο κορεσμός του φίλτρου έγινε με απαερωμένο νερό, αφού ακόμα και μικρές ποσότητες αέρα στην συσκευή θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε ανακριβείς μετρήσεις.

Για παραδείγματα εφαρμογής των διαφόρων τεχνικών που περιγράφονται πιο πάνω βλέπε 13.3. Περίπτωση μελέτης της La Valette και 13.4 Περίπτωση μελέτης της Super-Sauze.

Αναφορές:

BESSON L., 2005. Les risques naturels: de la connaissance pratique à la gestion administrative. Editions Techni. Cités, Voiron, 60 p.
BONNARD C., 2007. Introduction on landslide investigation. Mountain Risks Workshop, Switzerland, 96 p.
BRAUD I., DE CONDAPPA D., SORIA J.M., HAVERKAMP R., ANGULO-JARAMILLO R., GALLE S., VAUCLIN M., 2005. Use of scaled forms of the infiltration equation for the estimation of unsaturated soil hydraulic properties (the Beerkan method). European Journal of Soil Sciences, n°56, p. 361-374
BRUNSDEN D., PRIOR D., 1984. Slope instability. John Wiley & Sons Ltd, Chichester
CAPELLE J.F., MARCIL L., QUIRION M., HUGHES J.M. 2005. Contributions of Canadian experiments to the development of pressuremeter techniques. Symposium International ISP5-PRESSIO, 10 p. www.roctest.com
CLAYTON C. R. I., MATTHEWS M. C., SIMONS N. E., 2005. Site investigation-Chapter 10:Basic field instrumentation for site investigation. University of Surrey. www.geotechnique.info
COLESANTI C., WASOWSKI J., 2006. Investigating landslides with space-borne Synthetic Aperture Radar (SAR) interferometry. Engineering Geology, n° 88, p. 173–199
LABORATOIRE CENTRAL DES PONTS ET CHAUSSEES (LCPC), 1994. Surveillance des pentes instables -guide technique. Ministère de l’Equipement, des Transports et du Tourisme (METT), Techniques et Méthodes des Laboratoires des Ponts et Chaussées, Paris
MALET J.P. Les « glissement de type écoulement » dans les marnes noires des Alpes du sud. Morphologie, fonctionnement et modélisation hydromécanique. PhD Thesis: Institut de Physique du Globe, Université Louis Pasteur de Strasbourg, 2003. 353 p.
MALET J.P., MAQUAIRE O., CALAIS E., 2002. Le GPS en géomorphologie dynamique. Application à la surveillance de mouvements de terrain (Super-Sauze, Alpes du Sud, France). Géomorphologie : relief, processus, environnement, n° 2, p. 165-180
RocTest. Pressuremeter and dilatometer tests – Interpretation and results. 34 p. www.roctest.com
SCHULZ H., 2006. Landslide susceptibility revealed by LIDAR imagery and historical records, Seattle, Washington. Engineering geology, n° 89, p. 67-87
SLOSSON E., KEENE A.G., JOHNSON J.A., 1992. Landslides/Landslide mitigation. In: Reviews of Engineering Geology, Volume IX, Colorado
TRANSPORTATION RESEARCH BOARD, 1978. Landslides: Analysis and Control. National Academy of Sciences, Special Report 176, Washington DC
VAN ASCH T., MALET J.P., VAN BEEK L., AMITRANO D., 2007. Techniques, issues and advances in numerical modelling of landslide hazard. Bulletin de la société géologique de France, n°178, p. 265-288

Website: en.wikipedia.org

Go to 8 Can LANDSLIDES be predicted?

Γενικά, η πρόληψη των κατολισθήσεων περιλαμβάνει διάφορα διαδοχικά στάδια.

  1. Θα πρέπει να γίνουν έρευνες για την ταυτοποίηση των τομέων, που ενδεχομένως να δώσουν ολισθήσεις.
  2. Οι έρευνες αυτές οδηγούν στην αξιολόγηση της επικινδυνότητας της ολίσθησης.
  3. Στη συνέχεια προσδιορίζονται τα στοιχεία που κινδυνεύουν και αξιολογείται η τρωτότητά τους, ώστε να περιληφθεί ο κίνδυνος της ολίσθησης στον χωροταξικό προγραμματισμό.

Το αποτέλεσμα είναι η κατάρτιση ενός χάρτη ζωνοποίησης, ο οποίος προσδιορίζει τα εδάφη, στα οποία μπορούν να οικοδομήσουν ή όχι, ανάλογα με τον βαθμό επικινδυνότητας και τρωτότητας.

Η πρόληψη των καταβυθίσεων, γενικά, αντιστοιχεί σε ένα βήμα, που αποτελείται από πολλά διαδοχικά στάδια, τα οποία ενίοτε απαιτούν ειδικές τεχνολογίες για την αναζήτηση κοιλοτήτων.

Συνήθως εφαρμόζονται τα ακόλουθα στάδια:

  1. Προκαταρκτική αναγνώριση, που επιτρέπει τον προσδιορισμό των τομέων που ενδέχεται να παρουσιάσουν καταβύθιση.
  2. Ανίχνευση των κενών αρχίζοντας από την επιλογή συγκεκριμένων ζωνών επικινδυνότητας (επιτυγχάνεται στο στάδιο 1), για τον ακριβή εντοπισμό των κενών και των ζωνών αποσυμπίεσης (επιφάνειες και όγκοι)
Εκτύπωση έκτασης εδάφους στο Vaerdal της Νορβηγίας (από Bierrum, L. 1955)

Τεχνικές πρόληψης

Αυτό που πρέπει να προσέξει ο πολεοδόμος είναι να βεβαιωθεί ότι υπάρχουν οι κατάλληλες τοπογραφήσεις των περιοχών που ενδέχεται να δώσουν πτώσεις. Οι τοπογραφήσεις αυτές διεξάγονται από γεωλόγους μηχανικούς και γεωμορφολόγους. Σκοπός των τοπογραφήσεων αυτών είναι να προσδιοριστούν οι τομείς που πρόκειται να δώσουν πτώσεις. Αυτό επιτυγχάνεται με έρευνα των δεικτών της επιφάνειας όπως η κατανομή των ρωγμών και το σχήμα της ασυνέχειας των πετρωμάτων.

Αναφορικά με τις κατολισθήσεις βράχων, με προηγμένες έρευνες και ανάπτυξη μοντέλων πρόβλεψης είναι δυνατόν να προσδιοριστούν μερικές από τις περιοχές που ενδέχεται να προκαλέσουν αστοχίες και να πάρουμε μία ιδέα για την πιθανή απόσταση που μπορεί να διανύσει το υλικό για κάποιον δεδομένο όγκο. Ο προσδιορισμός των τομέων που ενδέχεται να δώσουν ανατροπές είναι εφικτός με έρευνα των δεικτών της επιφάνειας όπως οι ανοικτές ρωγμές. Οι έρευνες αυτές οδηγούν στην εκτίμηση της επικινδυνότητας των πτώσεων.

Στη συνέχεια, προσδιορίζονται τα στοιχεία που κινδυνεύουν και αξιολογείται η τρωτότητά τους για να συμπεριληφθεί η επικινδυνότητα των πτώσεων στην πολεοδομία. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την κατάρτιση ενός χάρτη ζωνοποίησης, ο οποίος προσδιορίζει τα εδάφη που μπορούν να οικοδομηθούν ή όχι, ανάλογα με τον βαθμό επικινδυνότητας και τρωτότητας (βλέπε Περισσότερες πληροφορίες για την χαρτογράφηση των κατολισθήσεων). Σε περιοχές υψηλού κινδύνου θα πρέπει να εγκατασταθούν και συστήματα παρακολούθησης.

Τεχνικές προστασίας

Οι τεχνικές αυτές χρησιμοποιούνται μόνο για την μείωση ελεγχόμενων και μικρής κλίμακας επικινδυνότητες. Σε περιπτώσεις υψηλού κινδύνου και μεγάλης κλίμακας επικινδυνότητες γενικά δεν υπάρχει κάποια λύση. Οι τοποθεσίες αυτές πρέπει να παρακολουθούνται συνεχώς. Στη Γαλλία η πτώση βράχων “Ruines de Séchilienne” κοντά στην Vizille (Isère), αποτελεί καλό παράδειγμα στρατηγικής παρακολούθησης σε συνδυασμό με την πολεοδομία.

Οι τεχνικές προστασίας μπορούν να ταξινομηθούν σε δύο ευδιάκριτες κατηγορίες:

  • “Δραστικές τεχνικές”: αποτρέπουν την πυροδότηση της πτώσης. Βασικά πρόκειται για συστήματα ενίσχυσης, τα οποία συγκρατούν τα υλικά (βράχους ή γαίες) στα απόκρημνα πρανή ή σε κρημνούς.
  • “Παθητικές τεχνικές”: στοχεύουν στο έλεγχο των επιπτώσεων της πτώσης. Πρόκειται για την τοποθέτηση προστατευτικής επιφάνειας μεταξύ του πρανούς και των τρωτών στοιχείων.

A. Δραστικές τεχνικές:

– Χαλύβδινη ενίσχυση

Τα συστήματα αυτά ενισχύουν την μάζα των πετρωμάτων αυξάνοντας την γενική δύναμη παραμόρφωσης και βελτιώνοντας την αντοχή τους στην διάτμηση κατά μήκος των ασυνεχειών. Τόσο τα δραστικά όσο και τα παθητικά συστήματα ενίσχυσης χρησιμοποιούνται για την σταθεροποίηση των πρανών. Τα δραστικά συστήματα αποτελείται από προεντεταμένες δοκούς ή καλώδια τα οποία αγκιστρώνονται στο ένα άκρο μέσα στην μάζα του πετρώματος με μηχανικά μέσα ή σκυρόδεμα ή χημικό ένεμα ή και τα δύο. Το παθητικό σύστημα αποτελείται από μη προεντεταμένες δοκούς οι οποίες έχουν επικαλυφθεί πλήρως με σκυρόδεμα ή χημικό ένεμα. Το βασικό πλεονέκτημα του δραστικού συστήματος έναντι του παθητικού είναι ότι δεν πρέπει να έχει επέλθει καμία μετακίνηση πριν την πλήρη ανάπτυξη των δυνατοτήτων της αγκίστρωσης. Έτσι οι παραμορφώσεις και οι πιθανές ρωγμές του πρανούς ελαχιστοποιούνται. Οι αγκιστρώσεις θα πρέπει να παρακολουθούνται μακροπρόθεσμα για τυχόν διάβρωση.

Σχήμα. 1: Σχηματική άποψη ενός συστήματος αγκίστρωσης (από www.prim.net) )
Το μήκος των δοκών και των καλωδίων ποικίλει από μερικά μέτρα έως μερικές δεκάδες μέτρα. Συχνά χρησιμοποιούνται αγκύρια βράχων για την ενίσχυση της επιφάνειας και των πετρωμάτων κοντά στην επιφάνεια του πρανούς. Για την συγκράτηση μεγάλων μαζών ασταθών πετρωμάτων χρησιμοποιούνται άγκιστρα τα οποία έχουν μεγαλύτερο μήκους από τα αγκύρια βράχων. Οι κοντές ενισχυτικές δοκοί που στερεώνονται μέσα στην βραχώδη μάζα ονομάζονται συνδετικοί πύροι. Η δράση τους είναι παρόμοια με αυτή των αγκύριων βράχων.

Τα αγκύρια βράχων ασκούν μία συμπιεστική δύναμη η οποία αποτρέπει την ελαστική αναπήδηση, τα φαινόμενα ψύξης και γενικά χαλάρωσης ή διάβρωσης , διατηρώντας τα πετρώματα στην αρχική τους θέση. Η αντοχή διάτμησης κατά μήκος των ασυνεχειών βελτιώνεται Τα αγκύρια βράχων συχνά χρησιμοποιούνται στην ελαχιστοποίηση των φαινομένων αποσυμπίεσης ή χαλάρωσης, τα οποία σχετίζονται με πρανή που ανασκάφηκαν προσφάτως. Στο Σχήμα 2 φαίνεται μία συγκέντρωση δοκών μεγάλης διαμέτρου, τοποθετημένοι στην βάση του πρανούς για την διατήρηση της ακεραιότητας μεγάλων τεμαχών.

Σχήμα. 2: Συγκέντρωση αγκύριων βράχων διαμέτρου 3,5 cm στην βάση τμήματος του Hell’s Gate Bluffs της Βρετανικής Κολομβίας. Τα αγκύρια βράχων έχουν προενταθεί σε 72 KN για να επανέλθουν σε 623 kN και στη συνέχεια στερεώνονται (από TRB, 1978)
Σχήμα. 3: Ενίσχυση κρημνού με παθητικό σύστημα, Grenoble, Isère, Γαλλία (από Besson, 2005)

– Συστήματα εξωτερικής στήριξης

Προσφέρουν αντοχή στα φορτία των υλικών που σχηματίζουν το πρανές. Ορθοστάτες και διαφράγματα έχουν σχεδιαστεί για να ανασηκώσουν μέρος του βάρους του πρανούς, δημιουργώντας συνθήκες σταθερότητας και προλαμβάνοντας την πτώση βράχων. Χρησιμοποιούνται για την σταθεροποίηση τμημάτων που πρόκειται να υποστούν αστοχία ή σε σημεία όπου πρόκειται να προκληθούν ελαφριές ρωγμές ή κάθετες μετακινήσεις. Οι ορθοστάτες τοποθετούνται συνήθως σε επίπεδο αυτοκινητοδρόμων ή σιδηροδρόμων.

Σχήμα 4: Ορθοστάτης από ενισχυμένο σκυρόδεμα ύψους 15, ο οποίος παρέχει ευστάθεια σε ένα πλατύ πρανές που αιωρείται (από TRB, 1978).

Για την πρόληψη της πτώσης μεγάλων τεμαχών από πρανή χρησιμοποιούνται τοίχοι αντιστήριξης. Χρησιμοποιούνται επίσης για τον έλεγχο ή διόρθωση αστοχιών αυξάνοντας την αντοχή στις μετακινήσεις του πρανούς. Το κενό κατά μήκος των σιδηροδρόμων ή των αυτοκινητοδρόμων είναι συνήθως πολύ στενό για κανονικούς τοίχους βαρύτητας, ωστόσο το πρόβλημα λύνεται με την χρήση διαφραγματικών τοίχων. Χρειάζονται μόνο την μισή δύναμη που απαιτείται για την αντοχή κάμψης και διάτμησης μεταξύ αγκύριων βράχων. Στο Σχήμα 5 φαίνεται η εφαρμογή ενός διαφραγματικού τοίχου αντιστήριξης, ο οποίος είναι κατασκευασμένος από γαλβανισμένο χάλυβα για την προστασία του δρόμου.

Fig. 5: Τοίχος αντιστήριξης από γαλβανισμένη λαμαρίνα, ο οποίος έχει αγκιστρωθεί από κοντά αγκύρια βράχων για την πρόληψη αστοχιών σε πρανή από ιζηματογενή πετρώματα πάω από τον Αυτοκινητόδρομο του Hamilton, Ontario (από TRB, 1978)

Ο τοίχος με συρματοκυβώτια είναι ένα τετράγωνο καλάθι χωρισμένο από διαφράγματα σε μικρότερα τετράγωνα που έχουν πληρωθεί με πέτρες. Το καλάθι σχηματίζεται από γαλβανισμένο εξάγωνο συρμάτινο πλέγμα. Το πλέγμα τείνει να ενισχύσει την πέτρα που βρίσκεται υπό πίεση. Το συρματοκυβώτιο είναι μία ελαστική κατασκευή η οποία τείνει να αποκλίνει και να παραμορφώνεται αντί να σπάει από την πίεση του βράχου. Οι τοίχοι με συρματοκυβώτια αναγνωρίζονται ως οι κατάλληλη εναλλακτική λύση για την προστασία των δρόμων από κατολισθήσεων πετρών πλάτους 0,6 έως 1 μέτρο.

Σχήμα 6: Σχηματική άποψη τοίχου με συρματοκυβώτια (από Slosson and al., 1992)
Σχήμα 7: Τοίχος με συρματοκυβώτια κατά μήκος της άκρης ενός υψηλού πρανούς από μη σταθεροποιημένα υλικά, κοντά σε αυτοκινητόδρομο (από TRB, 1978)
Σχήμα 8: Ενίσχυση κρημνού με συνδυασμό ορθοστατών από σκυρόδεμα και τοίχου με συρματοκυβώτια, Peyrolles, Bouches-du-Rhône, Γαλλία (από Besson, 2005)

– Εκτοξευόμενο τσιμεντοκονίαμα

Πρόκειται για τσιμεντοκονίαμα το οποίο εκτοξεύεται απευθείας πάνω στην επιφάνεια που πρόκειται να υποβληθεί σε επεξεργασία. Χρησιμοποιείται για την πρόληψη της διάβρωσης και αποφλοίωσης βραχωδών επιφανειών και την ενίσχυση επιφανειών μεταξύ τεμάχων. Το εκτοξευόμενο τσιμεντοκονίαμα ενεργεί ως προστατευτική μεμβράνη στην επιφάνεια του βράχου και βοηθά στην συγκράτηση των διπλανών τεμάχων μέσω της αρχικής του δύναμης διάτμησης και εφελκυσμού. Το Εκτοξευόμενο τσιμεντοκονίαμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε συνδυασμό με χαλύβδινο πλέγμα και αγκύρια βράχων για την δομική ενίσχυση και τον σχηματισμό ορθοστατών για μικρά φορτία (Σχήμα 9).

Το πιο σημαντικό πλεονέκτημα του εκτοξευόμενου τσιμεντοκονιάματος είναι ότι προσφέρει μία γρήγορη, μηχανοποιημένη και απλή λύση για τα προβλήματα από τις πτώσεις βράχων. Το εκτοξευόμενο τσιμεντοκονίαμα μπορεί να αλλοιωθεί με την δράση της ψύξης, των υπογείων υδάτων, ή την αποφλοίωση των βράχων λόγω έλλειψης δεσμών εκτοξευόμενου τσιμεντοκονιάματος.

Σχήμα. 9: Εκτοξευόμενο τσιμεντοκονίαμα σε συνδυασμό με χαλύβδινο πλέγμα, Vinay, Isère, Γαλλία (από Besson, 2005)

– Ξεσκάρωμα

Τεχνητή πρόκληση πτώσης βράχων. Σκοπός της τεχνικής αυτής είναι η απογύμνωση του βράχου και η ελαχιστοποίηση του κινδύνου των πτώσεων. Χρησιμοποιούνται διάφορες μέθοδοι για την πρόκληση της πτώσης, όπως το mining, η πλήρωση γεωτρήσεων με χημικά, η υδραυλική θραύση κ.λπ. Το ξεσκάρωμα είναι μία προσωρινή τεχνική προστασίας διότι ο γυμνός βράχος υποβάλλεται σε φαινόμενα σύνθλιψης ή ψύξης και έτσι θα γίνει ξανά ασταθής. Συνεπώς το ξεσκάρωμα χρειάζεται συνεχή παρακολούθηση.

B. Παθητικές τεχνικές:

– Ανίχνευση τάφρων και αναβαθμίδων

Οι τάφροι των πρανών χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση των οδών πτώσεων βράχων στην ανάντη των πρανών. Οι αναβαθμίδες χρησιμοποιούνται στην κορυφή των πρανών ή μπορούν να τοποθετηθούν σε συνδυασμό με μία τάφρο. Οι μέθοδοι αυτοί διασφαλίζουν ότι θα εμποδίσουν τις πτώσεις βράχων κατά την κίνησή τους προς την κατάντη του πρανούς. Οι αναβαθμίδες έχουν συνήθως ύψος 4-6 μέτρα, το υλικό τους (γαίες) είναι συμπιεσμένο και το μέτωπό τους προς την ανάντη συνήθως ενισχύεται με συρματοκυβώτια ή ελαστικά οχημάτων (σχήμα 10). Αναλόγως της φύσης του εδάφους, η κατασκευή των τάφρων και αναβαθμίδων είναι γενικά απλή και η συντήρησή τους εύκολη. Η αναβαθμίδα θα πρέπει να εγκαθίσταται μόνο στο πρανές που μπορεί να δεχτεί την εν λόγω κατασκευή χωρίς να επηρεαστεί η ευστάθεια ολόκληρου του πρανούς.

Σχ. 10: Σχηματική όψη τάφρου σε συνδυασμό με αναβαθμίδα (από www.prim.net)
Σχ. 11: Στο σχήμα φαίνεται ένα επιτυχές παράδειγμα ελαχιστοποίησης του κινδύνου από πτώση βράχων με τάφρους και αναβαθμίδες στο Vail του Κολοράντο. Η τάφρος και η αναβαθμίδα σχεδιάστηκαν με την βοήθεια ενός λογισμικού εξομοίωσης πτώσης βράχων, το οποίο αναπτύχθηκε από πανεπιστημιακούς ερευνητές (από NRC, 2004)
Σχ. 12: Προστασία οικιών με αναβαθμίδες, Isère, Γαλλία (από www.irma-grenoble.com)
Σχ. 13: Αεροφωτογραφία συστήματος προστασίας από πτώσεις βράχων με αναβαθμίδες (κόκκινο χρώμα), Crolles, Isère, Γαλλία (από www.prim.net)

– Αγκιστρωτά μεταλλικά πλέγματα

Πρόκειται για υλικό πολλαπλών χρήσεων και οικονομικό το οποίο χρησιμοποιείται ως προστασία από την πτώση μικρών βράχων. Συχνά, τοποθετούνται πολλά στρώματα μεταλλικού πλέγματος πάνω στην επιφάνεια των βράχων σαν κουρτίνα για την αποφυγή της αποκόλλησης μικρών βράχων. Μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για να οδηγήσουν τους βράχους σε κάποια τάφρο στην βάση του πρανούς. Η μέθοδος αυτή χρησιμοποιείται συχνά μόνο σε αποσαθρωμένα πρανή σε απότομα ορεινά εδάφη. Το μεταλλικό πλέγμα μπορεί να συνδυαστεί με μακριά αγκύρια βράχων για περισσότερη ενίσχυση. Οι κατάλληλες συνθήκες για την χρήση μεταλλικών πλεγμάτων είναι όταν η διάμετρος των βράχων κυμαίνεται μεταξύ 0,6 και 1 μέτρο και όταν το πρανές είναι αρκετά ομοιογενές ώστε το πλέγμα να βρίσκεται σε συνεχή επαφή με το πρανές.

Σχ. 14: Διπλό αγκιστρωτό μεταλλικό πλέγμα πάνω σε μέτωπο βράχου για την αποφυγή της πτώσης βράχων σε αυτοκινητόδρομο (από TRB, 1978)
Σχ. 15: Μεταλλικό πλέγμα για τον έλεγχο των πτώσεων βράχων κοντά στο Kelso, Washington. Βράχοι που οδηγούνται σε τάφρο με τη βοήθεια μεταλλικού πλέγματος (από TRB, 1978)
Σχ. 16: Μεταλλικό πλέγμα πάνω στο μέτωπο των βράχων “Bastille” για την αποφυγή πτώσεων βράχων σε κτήρια, Grenoble, Isère, Γαλλία, 2007 (www.irma-grenoble.com)

Τα αγκιστρωτά μεταλλικά πλέγματα μπορούν να εγκατασταθούν στην απόληξη του μετώπου των βράχων ή στο πρανές και όχι μόνο ως κουρτίνα στην επιφάνεια του βράχου. Στόχος τους είναι η αποφυγή της κινητικής ενέργειας των βράχων που πέφτουν και να σταματήσουν την πορεία τους.

Σχ. 17: Αγκιστρωτά μεταλλικά πλέγματα για την προστασία κτηρίων από πτώσεις βράχων, Pont-en-Royans, Isère, Γαλλία, 2004 (από www.irma-grenoble.com)
Σχ. 18: Αγκιστρωτά μεταλλικά πλέγματα, Γαλλία (από www.prim.net)
Σχ. 19: Αγκιστρωτά μεταλλικά πλέγματα, Venosc, Isère, Γαλλία, 2004 (από www.irma-grenoble.com)
Στο σχήμα 20 φαίνεται υψηλής αντοχής μεταλλικό πλέγμα για την συγκράτηση μεγάλων τεμάχων που ταξιδεύουν με μεγάλες ταχύτητες (ΗΠΑ). Ο συρμάτινος αυτός τοίχος αποτελείται από χαλύβδινες ράβδους τοποθετημένους σε βάσεις από σκυρόδεμα, καλώδια δεμένα οριζόντια και μικρότερα καλώδια μεταξύ των καλωδίων ώστε να σχηματίζουν ένα δίχτυ (από www.prometheusconstruction.com).

– Άκαμπτοι φράκτες

Τα κιγκλιδώματα αποτελούνται από κάθετους δοκούς και οριζόντια μέρη τα οποία εκτείνονται μεταξύ των κάθετων δοκών. Οι δοκοί είναι κατασκευασμένοι από απορρίμματα χάλυβα και τοποθετούνται μέσα σε τρύπες γεμάτες σκυρόδεμα. Τα οριζόντια μέρη είναι είτε σύνδεσμοι είτε μπάρες από απορρίμματα χάλυβα. Το σύστημα αυτό είναι γενικά λιγότερο αποτελεσματικό από το μεταλλικό πλέγμα.

Σχ. 21: Τοίχος κιγκλιδώματος με κάθετους δοκούς πάνω σε βάσεις από σκυρόδεμα και οριζόντιοι δοκοί από απορρίμματα χάλυβα, κομμένοι σε μήκος 3 – 4 μέτρα. Το πάνω μέρος του τοίχου αγκιστρώνεται με καλώδια στην επιφάνεια του βράχου για ενίσχυση (από TRB, 1978)

– Ο ρόλος του δάσους

Η βλάστηση επιδρά θετικά και αρνητικά στην σταθερότητα των πρανών (Περισσότερα στοιχεία για τα αίτια των κατολισθήσεων). Στο πλαίσιο της πρόληψης των πτώσεων βράχων, το δάσος μπορεί να ενεργήσει ως φυσικό εμπόδιο στην πτώση των βράχων. Σήμερα, μία ομάδα ερευνητών στην Grenoble της Γαλλίας εργάζεται για την προστατευτική λειτουργία του δάσους κατά την επικινδυνότητας από την πτώση βράχων. Διάφορα επιτόπια πειράματα διεξήχθησαν για την ανασυγκρότηση φυσικών πτώσεων βράχων και της πορείας τους. Η μοντελοποίηση της πορείας θα αναπτυχθεί ώστε να χρησιμοποιηθεί από τους τοπικούς επαγγελματίες.

Σχ. 22: επιτόπιο πείραμα πτώσης βράχων, Haute-Savoie, Γαλλία (από www.grenoble.cemagref.fr)

Οι πρώτες μελέτες έδειξαν ότι για πρανές με κλίση 25 – 35°, το δάσος διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στην προστασία, εμποδίζοντας το 80% των βράχων. Η προστατευτική δράση του δάσους ενεργεί στην απόσταση που διανύουν οι βράχοι και στο ύψος αναπήδησης. Ένα πείραμα έγινε με ένα βράχο τριών τόνων ο οποίος κυλούσε με ταχύτητα 80 χλμ./ώρα και με ύψος αναπήδησης τα 2,5 μέτρα. Το δάσος σταμάτησε την βράχο 80 μέτρα πιο κάτω. Επίσης διεξάγονται έρευνες με διαφορετικά είδη δέντρων. Οι μελέτες αυτές συμβάλλουν στην ανάπτυξη μακροπρόθεσμων στρατηγικών για την πρόληψη φυσικών καταστροφών.

Αναφορές:

– BESSON L., 2005. Les risques naturels: de la connaissance pratique à la gestion administrative. Editions Techni. Cités, Voiron, 60 p.
– BRUNSDEN D., PRIOR D., 1984. Slope instability. John Wiley & Sons Ltd, Chichester
– DIKAU R., BRUNSDEN D., SCHROTT L. & IBSEN M.-L. (eds.), 1996. Landslide Recognition: Identification, Movement and Causes. John Wiley & Sons Ltd, Chichester
– MATE, METL, 1997. Plans de prévention des risques naturels prévisibles (PPR). Guide général. La Documentation française, Paris, 76 p.
– NATIONAL RESEARCH COUNCIL, 2004. Partnerships for reducing landslide risk. Assessment of the landlide hazards mitigation strategy. The National academies press, Washington DC
– SLOSSON E., KEENE A.G., JOHNSON J.A., 1992. Landslides/Landslide mitigation. In: Reviews of Engineering Geology, Volume IX, Colorado
– TRANSPORTATION RESEARCH BOARD, 1978. Landslides: Analysis and Control. National Academy of Sciences, Special Report 176, Washington DC

Websites:

www.irma-grenoble.com
www.prim.net

Τεχνικές πρόληψης

Οι διεργασίες των ροών είναι πολύπλοκες διότι αφορούν τον γεωτεχνικό, τον γεωμορφολογικό (όπως και οι κατολισθήσεις γενικάas) και τον υδραυλικό τομέα. Συνεπώς, οι τεχνικές πρόληψης και προστασίας θα πρέπει ναι αυτές να αφορούν τους εν λόγω τομείς. Η πυροδότηση των ροών γίνεται κυρίως από δυνατές βροχοπτώσεις. Η πρόληψη των βροχοπτώσεων είναι δυνατή χάρη στα μοντέλα πρόληψης, ωστόσο αφορούν μεγάλες περιοχές και όχι μικρές λεκάνες απορροής όπου παρατηρείται το φαινόμενο των ροών. Επιπλέον, οι ροές χαρακτηρίζονται από την ταχύτητα με την οποία διαδίδονται μετά από βροχόπτωση. Συνεπώς, η πρόβλεψη των ροών είναι δύσκολή ή ακόμα και αδύνατη. Ο καλύτερος τρόπος για την πρόβλεψη των ροών γενικά είναι ο έλεγχος της αστικοποίησης με την βοήθεια χαρτών οι οποίοι θα προσδιορίζουν τα εδάφη τα οποία μπορούν να οικοδομηθούν σύμφωνα με τον βαθμό επικινδυνότητας της περιοχής (βλέπε περισσότερα στοιχεία για την χαρτογράφηση των κατολισθήσεων).

Επιπλέον, μία από τις τεχνικές πρόβλεψης είναι και η συντήρηση των κύριων αγωγών και των όχθων σε τακτά διαστήματα, ώστε να αποφεύγεται το φράξιμό τους από δέντρα για παράδειγμα, πράγμα που μπορεί να επιδεινώσει τις επιπτώσεις της ροής.

Τεχνικές Προστασίας

Η ροή πυροδοτείται λόγω ύπαρξης μεγάλων ποσοτήτων υλικών που είναι διαθέσιμα για απόθεση στην λεκάνες απορροής μέσω μεταφοράς από το πρανές. Έτσι, οι τεχνικές προστασίας μπορούν να ταξινομηθούν σε δύο ξεχωριστές κατηγορίες:

  • “Δραστικές τεχνικές”: αποφεύγουν την πυροδότηση της ροής. Συνήθως μειώνουν την μεταφορά ιζημάτων , ενεργώντας στην περιοχή της πυγής, μειώνοντας τις διεργασίες διάβρωσης του πρανούς.
  • “Παθητικές τεχνικές”: χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο των επιδράσεων της ροής. Συνήθως επιβραδύνουν την ροή, ενεργώντας στον αγωγό ροής.

A. Δραστικές τεχνικές

– Ο ρόλος της βλάστησης

Η επιστημονική κοινότητα παραδέχεται ότι η βλάστηση ενεργεί στα πρανή μειώνοντας τις διεργασίες απορροής και διάβρωσης. Η φύτευση θεωρείται ως μία μακροπρόθεσμη και αποτελεσματική στρατηγική για την αποτροπή της ιζηματογένεσης. Από τα τέλη του 19ου αιώνα, διεξήχθησαν μεγάλες αναδασώσεις σε γαλλικές ορεινές περιοχές για την μείωση της συχνότητας των λασποροών και των ροών κορημάτων. Για παράδειγμα, 1000 ha φυτεύτηκαν σε υψηλά διαβρώσιμα πρανή του Riou-Bourdoux, στην λεκάνη της Barcelonnette Basin. Ακόμα και εάν η χειμαρρώδης δράση δεν εξαφανιστεί, η συχνότητα των ροών μειώνεται δραστικά (σχήμα 1)

Σχ. 1: Εξέλιξη δασικών επιφανειών μεταξύ 1896 (α) και 2000 (β) στο Riou-Bourdoux (από Delsigne and al., 2001)

Μία άλλη τεχνική είναι η κάλυψη των αναχωμάτων των πρανών, σε διάφορα επίπεδα, με μεταλλικό πλέγμα για την μείωση της απορροής και την βελτίωση της φύτευσης ποωδών ειδών ή θάμνων. Τα αναχώματα αυτά μπορούν να γίνουν και με ξύλινους δοκούς (σχήμα 2).

Σχ. 2: φύτευση πρανών με αναχώματα στην Isère της Γαλλίας. Εξέλιξη του πρανούς από το 1898 (α), 1912 (β), 1988 (γ) (από Besson, 2005)

– Διορθωτικές εργασίες χαραδρώσεων

Για την αποτροπή των χαραδρώσεων και τις διεργασίας διάβρωσης, μπορούν να χτιστούν μικρά φράγματα κατά μήκος των χαραδρώσεων σε συνδυασμό με φύτευση. Τα φράγματα αυτά μπορεί να κατασκευαστούν από σκυρόδεμα, συρματοκιβώτια, δίχτυα, γεωσυνθετικά υλικά ή μεταλλικό πλέγμα αγκιρωμένω με χαλύβδινους ή ξύλινους δοκούς (σχήμα 3).

Σχ 3: Διορθωτικές εργασίες χαραδρώσεων με μικρά φράγματα από μεταλλικό πλέγμα (από Besson, 2005)

B. Παθητικές τεχνικές

Αν και οι δραστικές τεχνικές βασίζονται περισσότερο στην εμβιο-μηχανική (τεχνικές φύτευσης), η παθητική τεχνική βασίζεται περισσότερο στις εργασίες του πολιτικού μηχανικού.

– Φράγματα σταθεροποίησης στον αγωγό ροής

Τα έργα αυτά στοχεύουν στην σταθεροποίηση του προφίλ του ποταμού. Πράγματι, ο ποταμός τείνει να διαβρώνει τις όχθες του και τον πυθμένα του δημιουργώντας απότομα πρανή αποθέτοντας υλικά σε ήπια πρανή για να πετύχει ισορροπημένο προφίλ. Συνεπώς, η η ανάντη πλευρά του αγωγού τείνει να υποχωρεί.

Η διόρθωση των χειμάρρων γίνεται με την κατασκευή φραγμάτων στην διατομή του αγωγού ώστε να μειωθεί η ενέργεια της ροής και να προκληθεί απόθεση υλικών στην ανάντη κάθε φράγματος. Σκοπός της ενέργειας αυτής είναι η μείωση της διάβρωσης του αγωγού και της ποσότητας των υλικών που φτάνουν στον αλλουβιακό κώνο και ευθύνονται για την καταστροφή των υποδομών. Τα φράγματα επιτρέπουν επίσης την σταθεροποίηση των όχθων (σχήμα 4). Το μέγεθος των φραγμάτων εξαρτάται από την υδραυλική συμπεριφορά του ποταμού, την φυσική ισορροπία του αγωγού και την διεργασία μεταφοράς ιζημάτων. Τα φράγματα πρέπει να συντηρούνται τακτικά διότι ενδέχεται να καταστραφούν από μεγάλες ροές (σχήματα 5 και 6).

Σχ. 4: Διόρθωση προφίλ ποταμού με φράγμα. α: φυσικό προφίλ που υποχωρεί λόγω της διεργασίας διάβρωσης (1 έως 4). β: σταθεροποιημένο προφίλ με φράγματα (από Besson, 2005) Σχ. 5: Φράγματα στον ποταμό Faucon, Λεκάνη Barcelonnette στην Γαλλία (από Remaître, 2006) Σχ. 6: Κατεστραμμένο φράγμα στον ποταμό Faucon (από Remaître, 2006)

– Περιοχή απόθεσης/παγίδευση ιζημάτων

Συμβάλει στην επιβράδυνση της ροής και η απόθεση υλικών.

– Αντιπλημμυρικό ανάχωμα

Συμβάλει στην προστασία των όχθων από την διάβρωση και στην πρόληψη των ροών λόγω υπερχείλισης. Συνήθως αποτελείται από τοίχους από οπλισμένο σκυρόδεμα ή τοίχους από συρματοκυβώτια. Η αγκίστρωση του τοίχου πρέπει να σχεδιαστεί με προσοχή για να αποφευχθεί η διάβρωση στην βάση του τοίχου.

Aναφορές:

BESSON L., 2005. Les risques naturels: de la connaissance pratique à la gestion administrative. Editions Techni. Cités, Voiron, 60 p.
DELSIGNE F., LAHOUSSE P., FLEZ C., GUITER G., 2001. Le Riou Bourdoux :un « monstre » alpin sous haute surveillance. Revue Forestière Française, p.527-540
REMAITRE A., 2006. Morphologie et dynamique des laves torrentielles : Applications aux torrents des Terres Noires du bassin de Barcelonnette (Alpes du Sud). PhD Thesis: Laboratoire Geophen, Université de Caen/Basse-Normandie, 487 p.

Οι μέθοδοι και οι τεχνικές για την πρόληψη και επισκευή των ζημιών από αργές καταβυθίσεις είναι οι ίδιες με αυτές που ισχύουν για τις γρήγορες καταβυθίσεις.

Η πρόληψη των καταβυθίσεων, γενικά, αντιστοιχεί σε ένα βήμα που αποτελείται από πολλά διαδοχικά στάδια τα οποία ενίοτε απαιτούν ειδικές τεχνολογίες για την αναζήτηση κοιλοτήτων (Côte et al., 2005 ; Pothérat, 2005). Συνήθως εφαρμόζονται τα ακόλουθα στάδια:

1. Προκαταρκτική αναγνώριση που επιτρέπει τον προσδιορισμό των τομέων που ενδέχεται να παρουσιάσουν καταβύθιση. Το βήμα αυτό περιλαμβάνει:

(α) Το προκαταρκτικό στάδιο περιλαμβάνει γεωλογική εμπειρογνωμοσύνη για τον προσδιορισμό των εδαφών που ενδέχεται να παρουσιάσουν καταβύθιση (φυσικές κοιλότητες) ή εκμεταλλεύσεις (τεχνητές κοιλότητες). Στη συνέχεια τα στοιχεία συμπληρώνει μία έρευνα στα αρχεία, σε παλιούς χάρτες και σχέδια, συνεντεύξεις (από κατοίκους και οργανισμούς) κ.λπ.. στη Γαλλία, υπάρχει μία βάση δεδομένων γι ατις υπόγειες δραστηριότητες “BDCavité”;

(β) έρευνα επιφανειακών ενδείξεων χρησιμοποιώντας τεχνικές τηλεπισκόπησης όπως η φωτο-ερμηνεία κάθετων ή πλαγιόληπτων εικόνων, υπέρυθρη θερμική ραδιομετρία, σε συνδυασμό με έρευνες μορφολογικών ενδείξεων κ.λπ.

2. Ανίχνευση των κενών αρχίζοντας από την επιλογή συγκεκριμένων ζωνών επικινδυνότητας (επιτυγχάνεται στο στάδιο 1), για τον ακριβή εντοπισμό των κενών και των ζωνών αποσυμπίεσης (επιφάνειες και όγκοι) με:

(α) υπόγειες γεωφυσικές μεθόδους: βαρυτομετρική μέθοδο για την δημιουργία ενός χάρτη γεωφυσικών ανωμαλιών, και άλλες σεισμικές ή ηλεκτρομαγνητικές μεθόδους,

(β) διατρήσεις με στιγμιαία ή διαφορικά δυϊκά γραφήματα (??) και βιντεοσκοπία,

(γ) εξερεύνηση, εάν οι συνθήκες το επιτρέπουν, και χαρτογράφηση.

3. Ερμηνεία, παρακολούθηση και αξιολόγηση κινδύνων.

4. Ταυτοποίηση στοιχείων και αξιολόγηση της τρωτότητάς τους

5. Χαρτογράφηση κινδύνων (σε 3-4 επίπεδα).

Οι κύριες τεχνικές προστασίας ταξινομούνται σε δύο ξεχωριστές κατηγορίες (MEDD, 2004):

A. «Δραστικές τεχνικές» για την αποφυγή πυροδότησης της μετακίνησης. Πρόκειται για την ενίσχυση και στερεοποίηση των κοιλοτήτων. Για παράδειγμα, είναι δυνατόν να ενισχυθούν υφιστάμενοι πυλώνες ή να μειωθεί η απόσταση μεταξύ των πυλώνων:

– Τοποθετώντας επιπρόσθετους πυλώνες, με την κατασκευή νέων πυλώνων στις κοιλότητες όπου υπάρχει πρόσβαση ή με έγχυση (μείγμα σκυροδέματος και προσθετικών), σχηματίζοντας τοίχους σε κοιλότητες όπου δεν υπάρχει πρόσβαση (με 1: πυλώνας, 2: φυσικές ή τεχνητές κοιλότητες, 3: έγχυση για δημιουργία τοίχων, 4: πυλώνες τοιχοποιίας).

– πληρώνοντας την κοιλότητα με υλικά (εάν υπάρχει πρόσβαση) ή με τσιμεντενέσεις (συνήθως μείγμα από άμμο, μπεντονίτη και προσθετικά) μετά την τοποθέτηση προστατευτικών τοίχων (με 1: πυλώνας, 2: φυσικές ή τεχνητές κοιλότητες, 5: τσιμεντενέσεις που σχηματίζουν προστατευτικούς τοίχους, 6: πλήρωση με υγρού κονιάματος, 7: injection drill).

Εάν η κοιλότητα δεν επικοινωνεί με την επιφάνεια, είναι σημαντικό να ελεγχθεί η εισδοχή του νερού που θα μπορούσε να επιδεινώσει το φαινόμενο.

B «Παθητικές τεχνικές» για τον έλεγχο της συχνότητας της καταβύθισης. Χρησιμοποιούνται για την ενίσχυση των κατασκευών που απειλούνται (το περιφερειακό chaining, κ.λπ.) ώστε να μην υποστούν τις επιπτώσεις των σχετικών καθιζήσεων. Η κατασκευή βαθιών θεμελιώσεων και η διασταύρωση των κοιλοτήτων, μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως προστατευτικά μέσα. Τέλος, τα υπόγεια δίκτυα πρέπει να είναι εύκαμπτα για να προσαρμόζονται στις παραμορφώσεις (η στεγανότητά τους θα πρέπει να ελέγχεται συχνά).

Η κατασκευή βαθιών θεμελιώσεων (π.χ. πυλώνες σκυροδέματος) και η διασταύρωση των κοιλοτήτων, μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως προστατευτικά μέσα (με 1: πυλώνας, 2: φυσικές ή τεχνητές κοιλότητες, 8: κέλυφος για προστασία κατά των αλλοιώσεων)

Αναφορές
Côte, PH., fauchard, C., Pothérat, P. (2005). Méthodes géophysiques pour la localisation de cavités souterraines : potentialités et limites. In Evaluation et gestion des risques liés aux carrières souterraines abandonnées. Actes des journées scientifiques du LCPC, pp. 8-17.
Embleton, C., and Embleton C. (eds.) (1997), Geomorphological Hazards of Europe. Developments in Earth Surface Processes 5. Amsterdam : Elsevier, 524p.
Flageollet, J. C. (1988), Les mouvements de terrain et leur prévention, Paris : Masson, 224p.
LCPC (2000). Guide technique pour la caractérisation et cartographie de l’aléa dû aux mouvements de terrain. Collection ‘les risques naturels’. Laboratoire Central des Ponts et Chaussées, 91 p.
Maquaire, O., (2005). Geomorphic hazards and natural risks, In: Koster, E., A. (ed.), The Physical Geography of Western Europe, Oxford Regional Environments, Oxford University Press, Chapter 18, 354-377.
Ministère de l’Environnement, 1997, Plans de prévention des risques naturels (PPR) : guide général.. La Documentation Française, Paris, 76p.
Ministère de l’Environnement, 1999, Plans de prévention des risques naturels (PPR) : risques de mouvements de terrain. Guide méthodologique.. La Documentation Française, Paris, 71p.
Ministère de l’Ecologie et du Développement Durable, 2004. Dossier d’information sur le risque Mouvement de terrains, 20 p. (à télécharger sur site du MEDD).
Pothérat, P. (2005). L’opération de recherche « Carrières souterraines abandonnées ». Localisation, dignostic de stabilité, gestion. Rapport de synthèse. Géotechnique et risques naturels, GT 77. LCPC, 132 p.

Websites:
http://fr.wikipedia.org/wiki/Subsidence
http://www.lorraine.drire.gouv.fr/mines/g_cadreDomaine.asp?droite=2_ApresMines.asp&bas=g_MinesNavig.asp?DEST=APMINES
http://www.cgm.org/themes/soussol/mines/
http://www.cavite.net
http://www.prim.net/professionnel/documentation/dossiers_info/nat/low/mouvtTerr.pdf
http://www.catp-asso.org/cavites37/pages/missions.htm
http://clamart.cyberkata.org/

Οι επιπτώσεις των κατολισθήσεων μπορούν να ελαχιστοποιηθούν με προστατευτικές και επιδιορθωτικές μεθόδους.

Ο κίνδυνος από τις μετακινήσεις της γης μπορεί να μειωθεί και η προστασία να διασφαλιστεί με προληπτικά και θεραπευτικά έργα δύο ειδών:

  • Η ενεργή άμυνα εμποδίζει τα αίτια και εφαρμόζεται κυρίως με βαθιά αποστράγγιση ή αναδάσωση.
  • Η παθητική άμυνα αφορά στα υλικά, που βρίσκονται ή ενδέχεται να βρίσκονται σε κίνηση, και γενικά εφαρμόζεται με την δημιουργία αναβαθμίδων, επαναπροσδιορισμό και κατασκευές συγκράτησης.

Αναφορικά με τις διεργασίες καθίζησης, συρρίκνωσης-διόγκωσης και καταβύθισης, υπάρχουν δύο είδη επιδιορθωτικών μεθόδων και προστατευτικών τεχνικών, οι οποίες εφαρμόζονται ανάλογα με την αποτελεσματικότητά τους και το κόστος τους:

  • “Σκληρές” μέθοδοι (υψηλό κόστος αλλά μεγάλη αποτελεσματικότητα) όπως η ενίσχυση του κτηρίου
  • “Ελαφριές” μέθοδοι (μικρότερο κόστος και συχνά επαρκείς), όπως οι θετικές δράσεις γύρω από τα κτήρια.
Κουρτίνα από μεταλλικό πλέγμα για τον έλεγχο της πτώσης βράχων στο Ponte Modino (Modena Apennines)(Φωτο. D. Castaldini, Φεβρουάριος 2009).

Τεχνικές πρόληψης

Η πρόληψη των ολισθήσεων, όπως και για τις κατολισθήσεις γενικά, περιλαμβάνει διάφορα διαδοχικά στάδια. Κατ’αρχάς θα πρέπει να γίνουν έρευνες για την ταυτοποίηση των τομέων που ενδεχομένως να δώσουν ολισθήσεις. Οι έρευνες αυτές οδηγούν στην αξιολόγηση της επικινδυνότητας της ολίσθησης. Στη συνέχεια προσδιορίζονται τα στοιχεία που κινδυνεύουν και αξιολογείται η τρωτότητά τους, ώστε να περιληφθεί ο κίνδυνος της ολίσθησης στον χωροταξικό προγραμματισμό. Το αποτέλεσμα είναι η κατάρτιση ενός χάρτη ζωνοποίησης ο οποίος προσδιορίζει τα εδάφη που μπορούν να οικοδομηθούν ή όχι, ανάλογα με τον βαθμό επικινδυνότητας και τρωτότητας. (βλέπε 12.1. Περισσότερες πληροφορίες για την χαρτογράφηση των κατολισθήσεων). Συνεπώς, οι αρχές της πόλης είναι υποχρεωμένες να ελέγχουν την απορροή όλων των υδάτων (νερά αποστράγγισης, λύματα, όμβρια ύδατα) και να αποφεύγονται οι εκσκαφές που ενδέχεται να επηρεάσουν την σταθερότητα του πρανούς.

Τεχνικές προστασίας

Οι τεχνικές αυτές χρησιμοποιούνται για την μείωση μικρής κλίμακας κινδύνων από ολισθήσεις. Σε μεγάλης κλίμακας ολισθήσεις ή σε βαθιές ολισθήσεις, σε συνδυασμό με τεχνικές προστασίας όπως η υπόγεια αποστράγγιση, ο καλύτερος τρόπος είναι η συνεχής παρακολούθηση της περιοχής και η λήψη πολεοδομικών μέτρων.

Οι τεχνικές προστασίας μπορούν να ταξινομηθούν σε δύο ξεχωριστές κατηγορίες:

  • “Δραστικές τεχνικές”: αποφεύγουν την πυροδότηση της ολίσθησης. Συνήθως μειώνουν την δύναμη των υλικών που σχηματίζουν το πρανές, με αποστράγγιση ή συστήματα ενίσχυσης του εδάφους.
  • “Παθητικές τεχνικές”: χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο των επιδράσεων της ολίσθησης. Συνήθως πρόκειται για εξωτερικά συστήματα ενίσχυσης, τα οποία συγκρατούν τα υλικά πάνω στο πρανές.

A. Δραστικές τεχνικές

– Τεχνικές αποστράγγισης

Η αποστράγγιση του νερού είναι η πλέον σημαντική εργασία για την διόρθωση υφιστάμενων ή πιθανών ολισθήσεων. Η αποστράγγιση μειώνει το βάρος του όγκου που τείνει να ολισθήσει και αυξάνει την δύναμη των υλικών που σχηματίζουν το πρανές. Υπάρχουν τεχνικές επιφανειακής, υπεδάφιας και υπόγειας αποστράγγισης. Στο σχήμα 1 φαίνονται διαφορετικές τεχνικές αποστράγγισης, που χρησιμοποιούνται στην σταθεροποίηση ενός πρανούς (από TRB, 1978).

Σχήμα 1: Διαφορετικές τεχνικές αποστράγγισης, που χρησιμοποιούνται στην σταθεροποίηση ενός πρανούς (από TRB, 1978)

Η επιφανειακή αποστράγγιση συστήνεται ως μέρος της αντιμετώπισης οποιασδήποτε ολίσθησης ή πιθανής ολίσθησης. Το στραγγιστήριο αποστραγγίζει και οι τάφροι αποστράγγισης συλλέγουν και μεταφέρουν τα επιφανειακά ύδατα μακριά από το ασταθές πρανές. Τα συστήματα αυτά παρέχουν ταχύτατη αποστράγγιση της επιφάνειας. Το βάθος της τάφρου κυμαίνεται από 0,5 έως 1 μέτρο, με τριγωνική, ορθογώνια ή τραπεζοειδή διατομή.

Σχήμα 2: δίκτυο τάφρων για την απομάκρυνση επιφανειακών υδάτων μακριά από το ασταθές πρανές (από Goueffon, 2005)

Οι μέθοδοι αυτοί για τον έλεγχο της επιφανειακής απορροής είναι αποτελεσματικοί όταν χρησιμοποιούνται σε συνδυασμό με τεχνικές υποεδάφιας και υπόγειας αποστράγγισης. Συμφωνείται ότι τα υπόγεια ύδατα αποτελούν το αίτιο που ευθύνεται περισσότερο για την πλειονότητα των κατολισθήσεων (βλέπε 3.1.1. Περισσότερα στοιχεία για τον ρόλο του νερού). Συνεπώς, οι πλέον επιτυχείς μέθοδοι που χρησιμοποιούνται για την πρόληψη και διόρθωση των ολισθήσεων βασίζονται εξολοκλήρου ή εν μέρει στον έλεγχο των υπογείων υδάτων.

Το όρυγμα αποστράγγισης χρησιμοποιείται συνήθως στην υποεδάφια αποστράγγιση. Το όρυγμα έχει 5 – 6 μέτρα βάθος. Ένας αγωγός διάτρητος στο πάνω μέρος του τοποθετείται στον πυθμένα του ορύγματος. Για την αποφυγή της επαφής μεταξύ του υλικού επίχωσης και του περιβάλλοντος υλικού ή για την αποφυγή βουλώματος του αγωγού χρησιμοποιείται μία μεμβράνη. Στη συνέχεια, το όρυγμα πληρώνεται με μείγμα από πετρώματα, γενικά με καθαρά κοκκώδη υλικά ή κροκάλες. Στην επιφάνεια, το όρυγμα πρέπει να διαθέτει οπές ελέγχου της λειτουργίας του συστήματος αποστράγγισης.

Σχήμα 3: Κατασκευή ορύγματος αποστράγγισης (με μπλε χρώμα ο αγωγός εκροής) (από Besson, 2005)

Τέλος, τα ύδατα της αποστράγγισης πρέπει να συλλέγονται και να μεταφέρονται μακριά από το ασταθές πρανές. Σχήμα 4: παράδειγμα αδιαπέρατου συστήματος συλλογής.

Σχήμα 4: Σύστημα συλλογής υδάτων, Avignonet, Isère, Γαλλία (από Besson, 2005)

Τα ορύγματα αποστράγγισης δεν είναι αποτελεσματικά σε περίπτωση ενεργούς κατολίσθησης διότι μπορούν να σπάσουν και δεν επαρκούν για βαθιές κατολισθήσεις. Απαιτείται υπόγεια αποστράγγιση.

Η υπόγεια αποστράγγιση προϋποθέτει την διάνοιξη γεωτρήσεων. Πρόκειται για υποοριζόντιες εκροές και χρησιμοποιείται όταν η φρεάτιος στάθμη είναι μεγάλη για να μειωθεί με επιφανειακή ή υπεδάφια αποστράγγιση. Όταν η ασταθής μάζα βρίσκεται σε μεγάλο βάθος και όταν η μετακίνηση είναι αργή (1 εκ./έτος), χρησιμοποιούνται κάθετες εκροές και πηγάδια άντλησης.

Η υπόγεια αποστράγγιση κοστίζει περισσότερο και είναι πιο δύσκολη σε σχέση με την επιφανειακή ή υπεδάφια αποστράγγιση. Οι εργασίες διάτρησης πρέπει διεξαχθούν με μεγάλη προσοχή, κατά την περίοδο της ξηρασίας που οι μετακινήσεις είναι πιο αργές. Στη συνέχεια, η φρεάτιος στάθμη και οι μετακινήσεις πρέπει να παρακολουθούνται για διάστημα ενός έτους τουλάχιστον.

Επιπλέον, προβλήματα υπάρχουν και με τις υποεδάφιες αποστραγγίσεις, όπως βούλωμα με υλικά όπως διαβρωμένος άργιλος, μη συνεκτική ιλύς, ή το σύστημα των ριζών από πυκνή βλάστηση. Τα τρωκτικά μπορούν επίσης να κατασκευάσουν τις φωλιές τους στα σημεία εξόδου των υπεδάφιων αγωγών ή οι αγωγοί αυτοί να διογκωθούν κοντά στο σημείο εκφόρτωσης, με αποτέλεσμα το σύστημα να επιβραδύνει. Το σκληρό υπόγειο νερό μπορεί να αποθέσει άλατα γύρω από την ίλη διήθησης στους υπεδάφιους αγωγούς ή στα φρεάτια των πηγαδιών.

Τέλος, είναι απαραίτητο να γίνουν γεωτεχνικές και υδρογεωλογικές μελέτες πριν την έναρξη της κατασκευής των έργων αυτών, διότι η αποτελεσματικότητα και η συχνότητα της χρήσης των διαφόρων τεχνικών αποστράγγισης ποικίλει ανάλογα με τις γεωλογικές και κλιματικές συνθήκες. Γι’αυτό τον λόγο πολλοί επαγγελματίες του χώρου προτιμούν να χρησιμοποιούν την αποστράγγιση σε συνδυασμό με άλλα μέτρα όπως τα έργα συγκράτησης.

– Αναδιαμόρφωση των πρανών

Μία άλλη μέθοδος για την σταθεροποίηση των πρανών είναι η αναδιαμόρφωση. Με την μέθοδο αυτή αφαιρούμε το πάνω μέρος της ολίσθησης με εκσκαφή και σταθεροποιούμε την απόληψη της ολίσθησης με πλήρωση και συμπίεση. Η τεχνική αυτή μπορεί να χρησιμοποιηθεί κατά την κατασκευή ή σταθεροποίηση υφιστάμενων πρανών δρόμων. Ωστόσο, σε περίπτωση φυσικών εδαφών, η μέθοδος αυτή δεν είναι αποτελεσματική διότι η ποσότητα των απαραίτητων υλικών που πρέπει να απομακρυνθούν είναι πολύ μεγάλη. Ωστόσο μπορούμε να προβούμε σε επιφανειακή αναδιαμόρφωση.

– Ο ρόλος της βλάστησης

Η βλάστηση έχει θετικές και αρνητικές επιπτώσεις στην ευστάθεια των πρανών (3.1.2. Περισσότερα στοιχεία για τα αίτια των κατολισθήσεων>>). Σε πολλές περιπτώσεις, η φύτευση θεωρείται ως μία μακροπρόθεσμη και αποτελεσματική στρατηγική για την πρόληψη των φυσικών κινδύνων, ιδίως για την αντιμετώπιση των ολισθήσεων. Στο σχήμα 5 φαίνεται ένα καλό παράδειγμα της καλής επίδρασης της βλάστησης στην ευστάθεια του πρανούς. Το δίκτυο των ριζών του δέντρου banyan σταθεροποιεί ένα σχεδόν κάθετο κολλούβιο στο Diamond Head, Χαβάι. Το νερό που διηθείται μέσω του κολλούβιου βοηθά στην εξάπλωση του συστήματος των ριζών. Η έννοια των ενισχυμένων εδαφών (βλέπε πιο κάτω) προέρχεται από αυτή την φυσική διεργασία.

Σχήμα 5: Σταθεροποίηση πρανούς από σύστημα ριζών δέντρου banyan, στη Χαβάι (από Slosson and al., 1992)

– Ενίσχυση εδάφους με Γεώπλεγμα

Το γεώπλεγμα χρησιμοποιείται συνήθως κατά την κατασκευή επιχωματώσεων κοντά σε αυτοκινητοδρόμους, ή για την επισκευή υφιστάμενων κατολισθήσεων. Αντιστοιχεί στην έννοια ενισχυμένων εδαφών. Η αρχή στηρίζεται στην παροχή εφελκυστικής τάσης μέσω τριβής με το περιβάλλον έδαφος. Τα πλέγματα ενίσχυσης εδαφών χρησιμοποιούνται στην αύξηση της μονάδας διατμητικής ισχύος των εδαφών όπου τοποθετούνται, και έτσι προσφέρουν μεγαλύτερη και μακροχρόνια ασφάλεια σε σχέση με την απλή συμπίεση.

Τα πλέγματα είναι μία μεταλλική κατασκευή, συνήθως από πολυπροπυλένιο ή πολυαιθυλένιο υψηλής πυκνότητας εμποτισμένο με αναστολείς υπεριώδους ακτινοβολίας. Το μέγεθος του γεωπλέγματος εξαρτάται από το επίπεδο του φορτίου για το οποίο προορίζεται. Τα πλέγματα ενίσχυσης συνήθως τοποθετούνται σε lift separations των 0,6-1,2 μέτρων. Οι αποστάσεις ενσωμάτωσης συνήθως ποικίλουν από 1 έως 1,5 φορά το ύψος του πρανούς (σχήμα 6). Το χώμα στη συνέχεια απλώνεται πάνω από το πλέγμα και συμπιέζεται (σχήμα 7). Η περιοχή που βρίσκεται ακριβώς δίπλα από το ελεύθερο μέτωπο συνήθως χρειάζεται τοπική συμπίεση με χειροκίνητα μηχανήματα. Το τύλιγμα του μετώπου του πρανούς με τα πλέγματα αποτελεί μία από τις επιλογές (σχήμα 8 και 9). Το τύλιγμα του μετώπου συνήθως δημιουργεί μία προστατευτική επιφάνεια κατά της διάβρωσης η οποία είναι κατάλληλη για φύτευση. Η βλάστηση χρησιμοποιείται για την προστασία των πλεγμάτων από υπεριώδεις ακτίνες και βανδαλισμούς. Δίνει μία αισθητική καλαίσθητη επιφάνεια και μειώνει την διάβρωση. Το τύλιγμα του μετώπου βοηθά επίσης στο να εμποδίζει τα τρωκτικά να φωλιάζουν στο πρανές.

Σχήμα 6: σχηματική αναπαράσταση ενίσχυσης πρανούς με γεώπλεγμα (από Slosson and al., 1992)
Σχήμα 7: Συμπίεση των fill lifts σε επιδιόρθωση κατολίσθησης μεταξύ διαδοχικών στρωμάτων γεωπλέγματος. Τύλιγμα μετώπου (από Slosson and al., 1992)

Σχήμα 8 και 9: δύο εικόνες κατολίσθησης που ενισχύεται με γεώπλεγμα για την επιδιόρθωσή της που ολοκληρώθηκε το 1986 στο Crockett της Καλιφόρνιας. Η κάτω εικόνα δείχνει το πρανές 6 εβδομάδες μετά την ολοκλήρωση. Στο πρανές έγινε υδροσπορά και το γεώπλεγμα ενεργεί ως προστατευτικό χαλί (από Slosson and al., 1992)

B. Παθητικές τεχνικές

Ένα πρανές μπορεί να σταθεροποιηθεί αυξάνοντας τις δυνάμεις που αντιστέκονται στην μετακίνηση των μαζών με ένα εξωτερικό σύστημα άσκησης πίεσης. Τα συστήματα αυτά συνήθως χρησιμοποιούν μία δύναμη αντίστασης στην απόληξη της ολισθαίνουσας μάζας. Τα συστήματα αυτά είναι βασικά τα ίδια με αυτά που χρησιμοποιούνται για την πρόληψη των πτώσεων: αντερείσματα και φράχτες, τοίχοι αντιστήριξης και τοίχοι με συρματοκυβώτια (βλέπε 2.1.2.2. Περισσότερα στοιχεία για τις πτώσεις). Τα αντερείσματα παρέχουν αρκετό καθαρό βάρος κοντά στην απόληξη της ασταθούς μάζας και έτσι αποφεύγεται η μετακίνηση. Τα φράγματα είναι σχεδιασμένα με τρόπο ώστε να παρέχουν επιπλέον αντίσταση κοντά στην απόληξη του πρανούς, διασφαλίζοντας έτσι τον κατάλληλο παράγοντα ασφάλειας κατά της αστοχίας.

Πολλά σημαντικά τμήματα αυτοκινητοδρόμων κατασκευάστηκαν ή διορθώθηκαν με αντέρεισμα. Θα πρέπει να δίδεται προσοχή στα κατασκευαστικά στάδια ώστε η θεμελίωση να γίνει στο κατάλληλο βάθος και τα στρώματα πάνω στα οποία θα τοποθετηθεί το αντέρεισμα να είναι τα προβλεπόμενα.

Σχήμα 10: Αντέρεισμα από βράχια για τον έλεγχο ασταθούς πρανούς (από TRB, 1978)

Ο τοίχος οπλισμένης γης είναι ένα κατασκευαστικό υλικό το οποίο αποτελείται από χώμα επίχωσης και λεπτές μεταλλικές λωρίδες, σχηματίζοντας έτσι μία μάζα που είναι ικανή να συγκρατήσει μεγάλα φορτία. Η ιδέα είναι σχεδόν ίδια με το γεώπλεγμα, αλλά η τελική κατασκευή μοιάζει με εξωτερικό τοίχο. Η πρόσοψη ενός τοίχου οπλισμένης γης είναι συνήθως κάθετη, και το υλικό επίχωσης τοποθετείται είτε πίσω από μεταλλικές πλάκες είτε πίσω από πλάκες από μη οπλισμένο σκυρόδεμα. Όπως και το αντέρεισμα, έτσι και ο τοίχος οπλισμένης γης ενεργεί ως gravity structure τοποθετημένη σε σταθερά θεμέλια, και πρέπει να είναι σχεδιασμένη με τρόπο ώστε να αντιστέκεται στις κινητήριες δυνάμεις του πρανούς (ανατροπή, διάτμηση, ολίσθηση στην ή κάτω από τη βάση).

Σχήμα 11: Τοίχος οπλισμένης γης σε αυτοκινητόδρομο, για την σταθερότητα του πρανούς (από TRB, 1978)
Σχήμα 12: Τοίχος οπλισμένης γης, Saverne, Bas-Rhin, Γαλλία (από Besson, 2005)

Ο τοίχος με συρματοκυβώτια είναι επίσης μία κατασκευή ενίσχυσης πρανών (βλέπε 2.1.2.2. Περισσότερα στοιχεία για τις πτώσεις).

Σχήμα 13: Τοίχος με συρματοκυβώτια (από TRB, 1978)

Για όλα αυτά τα συστήματα συγκράτησης πρέπει να δημιουργείται ένα επίχωμα αποστράγγισης στην κατάντη πλευρά της κατασκευής, για την αποφυγή της συσσώρευσης υδάτων πίσω από τον τοίχο και αρνητικών επιπτώσεων στο πρανές.

Μία άλλη κατασκευή συγκράτησης που αναπτύχθηκε το 1985 από Γάλλους μηχανικούς του “Laboratoire Central des Ponts et Chaussées” είναι το “Arma Pneusol” (ένας συνδυασμός ελαστικών, επίχωσης και στρωμάτων από μεταλλικό πλέγματα) το οποίο χρησιμοποιείται κυρίως για την σταθεροποίηση πρανών αυτοκινητοδρόμων. Η κατασκευή είναι σχεδιασμένη με τρόπο ώστε να παρέχει και αισθητικό αποτέλεσμα. Με το σύστημα αυτό ανακυκλώνονται και τα ελαστικά.

Σχήμα 14: Σχηματική όψη του συστήματος “Arma Pneusol” (από Besson, 2005)
Σχήμα 15: Φωτογραφία συστήματος “Arma Pneusol” (από http://www.aliapur.com)

Μία άλλη μέθοδος είναι ο τοίχος αγκύρωσης. Η αρχή είναι η ίδια με αυτή των τεχνικών προστασίας από πτώσεις (βλέπε 2.1.2.2. Περισσότερα στοιχεία για τις πτώσεις). Το εκτοξευόμενο τσιμεντοκονίαμα or ο τοίχος αντιστήριξης μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε συνδυασμό με παθητικά ή ενεργά καλώδια αγκίστρωσης (σχήμα 16). Η τεχνική αυτή είναι ένα δραστικό σύστημα το οποίο αυξάνει την εσωτερική αντοχή των υλικών που σχηματίζουν το πρανές.

Σχήμα 16: Σχηματική όψη ενίσχυσης πρανούς σε αυτοκινητόδρομο (από Besson, 2005)

Τέλος, στις περισσότερες περιπτώσεις χρησιμοποιείται ένας συνδυασμός των ανωτέρω μεθόδων. Για παράδειγμα τα μεταλλικά πλέγματα ενίσχυσης εδάφους μπορούν να συνδυαστούν με πολλά άλλα συστήματα όπως συρματοκυβώτια, μεταλλικά πλέγματα ή πετρώματα τοιχοποιίας. Στα σχήματα 17 και 18 φαίνεται ένα παράδειγμα γεωπλέγματος που συνδυάζεται με ορύγματος γεμάτο πετρώματα και πρόσοψη από συρματοκυβώτια.

Σχήμα 17: Σχηματική όψη γεωπλέγματος με πρόσοψη από συρματοκυβώτια, το οποίο κατασκευάστηκε ως μέρος επιδιόρθωσης όχθης κατά μήκος του Alhambra Creek, στην Καλιφόρνια. Με την χρήση επιχώματος εξοικονομήθηκαν τα 2/3 του όγκου των βράχων που θα χρειαζόταν για την πλήρωση μίας συμβατικής κατασκευής συρματοκυβωτίων (από Slosson and al., 1992)
Σχήμα 18: Φωτογραφία της πλήρους επιδιόρθωσης του αγωγού (από Slosson and al., 1992)
Figure 19: Example of combination of active and passive protection techniques to stabilize a slide (from Besson, 2005)

Αναφορές
BESSON L., 2005. Les risques naturels: de la connaissance pratique à la gestion administrative. Editions Techni. Cités, Voiron, 60 p.
FLAGEOLLET J.C., 1988. Les mouvements de terrain et leur prévention, Masson, Paris, 224 p.
GUEFFON M., 2005. Les travaux de prévention actifs contre les glissements de terrain : stabilisation et drainage des zones instables. Risques Infos n°16, p. 13-16
SLOSSON E., KEENE A.G., JOHNSON J.A., 1992. Landslides/Landslide mitigation. In: Reviews of Engineering Geology, Volume IX, Colorado
TRANSPORTATION RESEARCH BOARD, 1978. Landslides: Analysis and Control. National Academy of Sciences, Special Report 176, Washington DC

Η πρόληψη και επιδιόρθωση των ζημιών λόγω διαδικασιών καθίζησης συνάδουν με τις τεχνικές που χρησιμοποιούνται για την προστασία κατά της συρρίκνωσης και διόγκωσης. Οι τεχνικές προστερεοποίησης του εδάφους με αποστράγγιση και εφαρμογή φορτίου πριν από την διαδικασία κατασκευής εφαρμόζονται συχνά.

Υπάρχουν δύο είδη επιδιορθωτικών μεθόδων και προστατευτικών τεχνικών, οι οποίες εφαρμόζονται ανάλογα με την αποτελεσματικότητά τους και το κόστος τους:

  • “Σκληρές” μέθοδοι (υψηλό κόστος αλλά μεγάλη αποτελεσματικότητα), με τις οποίες ενισχύονται τα κτήρια με πασσάλους, χαλύβδινες ράβδους, εναλλασσόμενους πασσάλους, micro-stakes, chaining, κ.λπ.
  • “Ελαφριές” μέθοδοι (μικρότερο κόστος και συχνά επαρκείς), που αφορούν επέμβαση στα διπλανά κτήρια (έλεγχο εκκένωσης υδάτων, έλεγχο της βλάστησης με παρακολούθηση των ριζών και επιλογή προσαρμοσμένων ποικιλιών βλάστησης, ισοθερμική προστασία θεμελίων, τεχνητή αύξηση της υγρασίας του εδάφους με micro-porous pump κ.λπ).

Αναφορές:
Bekkouche N. et al., 1990. Foundation problems in Champlain clays during droughts: I – rainfall deficits in Montreal (1930-1988). Revue Canadienne de Géotechnique, vol. 27, n°3, pp. 285-293.
Bekkouche N. et al., 1992. Foundation problems in Champlain clays during droughts: II – Cases histories. Revue Canadienne de Géotechnique, vol. 29, n°2, pp. 169-187.
Biddle P.J. 1983. Pattern of soil drying and moisture deficit in the vicinity of trees on city soils. Géotechnique, vol. 33, n°2, pp.107-126.
Driscoll R. 1983. The influence of vegetation on the swelling and shrinking of clay soils in Britain. Géotechnique, vol. 33, n°2, pp.93-105.
Embleton, C., and Embleton C. (eds.) (1997), Geomorphological Hazards of Europe. Developments in Earth Surface Processes 5. Amsterdam : Elsevier, 524p.
Flageollet, J. C. (1988), Les mouvements de terrain et leur prévention, Paris : Masson, 224p.
Maquaire, O., 2005. Geomorphic hazards and natural risks, In: Koster, E., A. (ed.), The Physical Geography of Western Europe, Oxford Regional Environments, Oxford University Press, Chapter 18, 354-377.

Internet links:
http://www.prim.net/professionnel/documentation/dossiers_info/nat/low/mouvtTerr.pdf
http://www.argiles.fr/

Σε περίπτωση κατολίσθησης, ενδέχεται να βρίσκεται σε διάφορες θέσεις: πάνω από το μετακινούμενο υλικό ή μπροστά από το υλικό το οποίο κατευθύνεται προς σε σας. Ή θα μπορούσατε να είχατε φτάσει με το αυτοκίνητο σε κάποιο σημείο, όπου μόλις έγινε μία κατολίσθηση.

Στις πλείστες των περιπτώσεων, ιδίως εάν βρίσκεστε μπροστά από μία μεγάλη κατολίσθηση δεν υπάρχουν και πολλά πράγματα, που μπορείτε να κάνετε. Ωστόσο, υπάρχουν κάποιες γενικές συμβουλές, οι οποίες είναι χρήσιμες σε περίπτωση φυσικής επικινδυνότητας, και οι οποίες θα μπορούσαν να σας φανούν πολύτιμες ακόμα και στη συγκεκριμένη περίπτωση.

Σε μερικές περιπτώσεις το σχολείο διαδραματίζει σημαντικό ρόλο και θα μπορούσε να αποδειχθεί χρήσιμο για την πληροφόρηση σχετικά με τις ενέργειες, που πρέπει να κάνουμε σε περίπτωση κατολίσθησης, μέσω σχολικών διαδικασιών, ώστε να ελέγξουν τις αντιδράσεις των μαθητών, όπως αναγράφονται παρακάτω:

  • Πριν από το συμβάν
    Προσπαθήστε να μάθετε εάν υπήρξαν κατολισθήσεις στην περιοχή σας επικοινωνώντας με τις δημόσιες υπηρεσίες και/ή το τμήμα γεωλογικών επιστημών του πλησιέστερου πανεπιστημίου και επικοινωνήστε με την Πολιτική Άμυνα της περιοχής σας σχετικά με τα σχέδια αντιμετώπισης και εκκένωσης και καταρτίστε τα δικά σας σχέδια αντιμετώπισης εκτάκτων περιστατικών.
  • Κατά τη διάρκεια του συμβάντος
    1. I. Εάν βρίσκεστε εντός κάποιου κτηρίου (για παράδειγμα στην τάξη)
      a) Μην βγείτε έξω, μείνετε εκεί που είσαστε.
      b) Μπείτε κάτω από κάποιο τραπέζι, κάτω από την κάσα της πόρτας ή κάτω από τοίχο αντιστήριξης.
      c) Μην χρησιμοποιείτε ανελκυστήρες
      d) Απομακρυνθείτε από παράθυρα, πόρτες ή ντουλάπες με τζάμια.
    2. II. Εάν βρίσκεστε έξω από κτήριο
      a) Απομακρυνθείτε από κτήρια, δρόμους, φώτα δρόμων, ηλεκτρικές και τηλεφωνικές γραμμές.
      b) Μην οδηγείτε σε δρόμο, όπου μόλις επήλθε κατολίσθηση,
      c) Μην περπατάτε πάνω στην κατολίσθηση.
      d) Μην εισέρχεστε σε κτήρια, που επηρεάστηκαν από κάποια κατολίσθηση πριν από την εκτίμηση των εμπειρογνωμόνων.

“Civil protection in family”. Εγχειρίδιο που εκδόθηκε από την Πολιτική Άμυνα της Ιταλίας και περιέχει οδηγίες για το «τι να κάνετε» σε περίπτωση καταστροφής

    • Πριν από το συμβάν

    Εξοικειωθείτε με τον χώρο γύρω σας. Προσπαθήστε να μάθετε εάν υπήρξαν κατολισθήσεις στην περιοχή σας επικοινωνώντας με τις δημόσιες υπηρεσίες και/ή το τμήμα γεωλογικών επιστημών του πλησιέστερου πανεπιστημίου.

    Επικοινωνήστε με την Πολιτική Άμυνα της περιοχής σας σχετικά με τα σχέδια αντιμετώπισης και εκκένωσης και καταρτίστε τα δικά σας σχέδια αντιμετώπισης εκτάκτων περιστατικών.

    • Κατά τη διάρκεια του συμβάντος

    Εάν βρίσκεστε εντός κάποιου κτηρίου (για παράδειγμα στην τάξη)

Μην βγείτε έξω, μείνετε εκεί που είσαστε. Εάν μείνετε εντός του κτηρίου είσαστε πιο προστατευμένος.
Μπείτε κάτω από κάποιο τραπέζι, κάτω από την κάσα της πόρτας ή κάτω από τοίχο αντιστήριξης. Μπορούν να σας προστατεύσουν σε περίπτωση κατάρρευσης του κτηρίου.
Απομακρυνθείτε από παράθυρα, πόρτες ή ντουλάπες με τζάμια. Εάν καταρρεύσουν μπορούν να σας κάνουν ζημιά.
Μην χρησιμοποιείτε ανελκυστήρα. Ενδέχεται να παγιδευτείτε και να μην μπορείτε να βγείτε.

Βοηθήστε τους άλλους γύρω σας. Ενδέχεται να υπάρχουν τραυματίες ή ακόμα και ανάπηροι ή άτομα που δεν μπορούν να μετακινηθούν μόνοι τους. Θυμηθείτε να τους βοηθήσετε να βγουν έξω από το κτήριο όταν είναι ασφαλές να το πράξουν.

– Εάν βρίσκεστε έξω από κτήριο

Απομακρυνθείτε από κτήρια, δρόμους, φώτα δρόμων, ηλεκτρικές και τηλεφωνικές γραμμές. Εάν καταρρεύσουν μπορούν να σας τραυματίσουν.
Μην οδηγείτε σε δρόμο όπου μόλις επήλθε κατολίσθηση, υπάρχουν ασταθή υλικά που ενδέχεται να μετακινηθούν ξανά.
Μην περπατάτε πάνω στην κατολίσθηση. Ίσως να φαίνεται σταθερή αλλά μπορεί να κρύβει κινδύνους όπως υπόγειες τρύπες.
Μην εισέρχεστε σε κτήρια που επηρεάστηκαν από κάποια κατολίσθηση πριν από την εκτίμηση των εμπειρογνωμόνων. Τα κτήρια ενδεχομένως να έχουν υποστεί ζημιές και να καταρρεύσουν.

Αναφορές : drawings taken from “Protezione Civile in Famiglia”, Dipartimento di Protezione Civile (2005), Italy (Download at: www.protezionecivile.it):

Η χαρτογράφηση είναι συνήθως απαραίτητο στάδιο για τη μελέτη της επικινδυνότητας των κατολισθήσεων. Οι χάρτες ενδέχεται να αποτελούνται είτε από βασικά έγγραφα, όπως οι γεωμορφολογικοί χάρτες και οι χάρτες κατολισθήσεων ή οι χάρτες κατολισθητικής επιδεκτικότητας και χάρτες ζωνοποίησης της επικινδυνότητας.

  • Ποια είναι η χρήση τους;

Η χαρτογράφηση μπορεί να προσδιοριστεί ως:

  • άμεση όταν αναγνωρίζονται η έκταση και η κατανομή της κατολίσθησης, ή
  • έμμεση όταν η πιθανότητα πρόκλησης κατολίσθησης αξιολογείται με ή χωρίς την κατανομή της κατολίσθησης.

Η άμεση χαρτογράφηση συνήθως εξασφαλίζεται μέσω χωρικής φωτοερμηνείας και τοπογράφησης, μαζί με βιβλιογραφική και αρχειακή έρευνα. Η έμμεση χαρτογράφηση βασίζεται στη βάση των παραγόντων (γεωμορφολογικών και γεωλογικών, κυρίως, τα οποία μπορούν να ευνοήσουν την ακρίβεια. Επομένως, τέτοιου είδους χάρτες παρουσιάζουν περιοχές, στις οποίες υπάρχει πιθανότητα ενεργοποίησης κατολίσθησης.

Οι καταγραφικοί χάρτες (inventory maps) είναι αποτελεσματικοί και κατανοούνται με ευκολία τόσο από ειδικούς όπως γεωλόγους και γεωμορφολόγους, όσο και από μη ειδικούς, όπως οι ιθύνοντες, οι πολεοδόμοι και τα στελέχη της Πολιτικής Άμυνας

  • Από που μπορώ να προμηθευτώ τους χάρτες αυτούς;

Οι χάρτες διατίθενται από τις τοπικές αρχές και τους ερευνητικούς φορείς και υπάρχουν και σε επιστημονικές επιθεωρήσεις, εφημερίδες και βιβλία.

Landslides typology: a1d) active earthflow; a2b) dormant slide; a2d) dormant earthflow; a2g) dormant complex landslide Χάρτης του Servizo Geologico Sismico e dei Suoli of the Regione Emilia Romagna με ένδειξη της τοπολογίας και δραστηριότητας των κατολισθήσεων. Λεζάντα: a1d) ενεργή ροή γαιών, a2b) λανθάνουσα ολίσθηση, a2d) λανθάνουσα ροή γαιών; a2g) λανθάνουσα σύνθετη κατολίσθηση (δωρεάν πρόσβαση στο: http://www.regione.emilia-romagna.it/wcm/geologia/canali/cartografia/sito_cartografia/web_gis_dissesto.htm )

Των Alessandro Pasuto1, Mauro Soldati2, & Doriano Castaldini2
1 CNR – IRPI, Padova (Italy)
2 Dipartimento di Scienze della Terra, Università di Modena e Reggio Emilia (Italy)

.., ή. Οι χάρτες διατίθενται από τις τοπικές αρχές και τους ερευνητικούς φορείς και υπάρχουν και σε επιστημονικές επιθεωρήσεις, εφημερίδες και βιβλία

Η χαρτογράφηση είναι συνήθως απαραίτητο στάδιο για την μελέτη της επικινδυνότητας των κατολισθήσεων. Οι χάρτες ενδέχεται να αποτελούνται είτε από βασικά έγγραφα όπως οι γεωμορφολογικοί χάρτες και οι χάρτες κατολισθήσεων ή οι χάρτες κατολισθητικής επιδεκτικότητας και χάρτες ζωνοποίησης της επικινδυνότητας. Η χαρτογράφηση είναι άμεση όταν αναγνωρίζονται η έκταση και η κατανομή της κατολίσθησης σε γεωμορφολογική βάση με σκοπό την επέκταση της αξιολόγησης σταθερότητας της ολίσθησης στην υπόλοιπη υπό διερεύνηση περιοχή ή έμμεση όταν η πιθανότητα πρόκλησης κατολίσθησης αξιολογείται σε σχέση με τους παράγοντες ελέγχου, με ή χωρίς υπολογισμό της κατανομή της κατολίσθησης (Hansen, 1984).

Η άμεση χαρτογράφηση συνήθως εξασφαλίζεται μέσω χωρικής φωτοερμηνείας και τοπογράφησης, τα οποία ποικίλουν κατ’αναλογία σύμφωνα με την κλίμακα που έχει υιοθετηθεί για την συγκεκριμένη μελέτη, μαζί με βιβλιογραφική και αρχειακή έρευνα. Το αποτέλεσμα μπορεί να είναι καταγραφικοί χάρτες (inventory maps) οι οποίοι καταγράφουν την κατανομή μίας κατολίσθησης σε συγκεκριμένη περιοχή (π.χ. Rybár, 1973, Alger & Brabb, 1985, Guzzetti & Cardinali, 1989). Οι καταγραφικοί χάρτες (inventory maps) είναι αποτελεσματικοί και κατανοούνται με ευκολία τόσο από ειδικούς όπως γεωλόγους και γεωμορφολόγους, όσο και από μη ειδικούς, όπως οι ιθύνοντες, οι πολεοδόμοι και τα στελέχη της πολιτικής άμυνας (Galli et al., 2008).

Σχ. 1 Ο χάρτης της κατολίσθησης Camporaghena, μία μεγάλη, πολλαπλή, περιστροφική ολίσθηση στην περιοχή της Τοσκάνης στα Βόρεια Απέννινα. Το κόκκινο και πορτοκαλί χρώμα υποδεικνύει, αντίστοιχα, τους ενεργούς και λανθάνοντες τομείς (από Nardi et al., 1990).
Σχ.2 Η κατολίσθηση Camporaghena, η οποία προϋπήρχε, επανενεργοποιήθηκε το 1920 με τον σεισμό του Garfagnana-Lunigiana και συνέβαλε στην καταστροφή που συντελέστηκε από τον σεισμό στο χωριό. Μεγάλα τμήματα της κατολίσθησης είναι ακόμα ενεργά και συχνά επηρεάζουν τον κύριο δρόμο και κάποιες κατοικίες. (από Nardi et al., 1990).

Οι καταγραφικοί χάρτες (inventory maps) κατολισθήσεων αποτελούν γενικά την βάση περεταίρω λεπτομερών μελετών με σκοπό την αξιολόγηση μελλοντικών αστοχιών. Οι πληροφορίες που περιέχονται στους χάρτες αυτούς μπορούν επίσης να περιλαμβάνουν τον τύπο της κατολίσθησης, την λιθολογία του υποστρώματος, τις επιφανειακές αποθέσεις, τις κλίσεις των πρανών, την μηχανική γεωλογική ζωνοποίηση κ.λπ. Στην Ιταλία, το APAT (Τμήμα Γεωλογικής Επισκόπησης και Φυσικών Πόρων) δημιούργησε ένα ομοιογενές και ενημερωμένο σύστημα απογραφής των κατολισθήσεων της Ιταλίας. Το ιταλικό IFFI περιέχει πάνω από 460.000 φαινόμενα της ιταλικής επικράτειας. Το APAT δημοσίευσε την απογραφή IFFI στο διαδίκτυο, καθώς και την Έκθεση (APAT 2007) με σκοπό την διάδοση πληροφοριών για τις κατολισθήσεις στις εθνικές και τοπικές διοικήσεις, σε ερευνητικά ινστιτούτα, γεωλόγους, μηχανικούς και στους πολίτες.

Ο ιστότοπος του IFFI βρίσκεται στην διεύθυνση: (http://www.apat.gov.it/site/it-IT/Progetti/IFFI_-_Inventario_dei_fenomeni_franosi_in_Italia/)

Σχ. 3. Δείκτης κατολισθήσεων (%) στην Ιταλία (από τον ιστότοπο του IFFI)

Στην περιοχή Emilia – Romagna, Οι χάρτες καταγραφής ασταθειών, οι οποίοι καταρτίστηκαν βάσει παραδοσιακών γεωλογικών χαρτών, έχουν μεγάλη σημασία για την χωροταξία. Έτσι, απαγορεύεται η οικοδόμηση «περιοχών που επηρεάζονται από ενεργές κατολισθήσεις» (κατολισθήσεις που σήμερα είναι ενεργές ή που επανενεργοποιήθηκαν τα τελευταία 30 χρόνια) ενώ επιτρέπεται η οικοδόμηση «περιοχών που επηρεάζονται από λανθάνουσες κατολισθήσεις» (κατολισθήσεις που δεν έχουν δώσει σημεία δραστηριότητας τα τελευταία 30 χρόνια και οι οποίες μπορούν να επανενεργοποιηθούν από την αρχική τους αιτία) ή σε «Πιθανώς ασταθείς περιοχές» (τεταρτογενείς αποθέσεις που επηρεάζονται από εμφανείς επιφανειακές μορφογενετικές διεργασίες) μόνο εάν έχουν ληφθεί μέτρα πρόληψης και ελαχιστοποίησης του κινδύνου.

Σχ.4 .Απόσπασμα των χαρτών Instability Inventory Maps σε κλίμακα 1:5.000. Casona Sud area στα Απέννινα της Modena. Με κόκκινο “Περιοχές που επηρεάζονται από ενεργές κατολισθήσεις”, με κίτρινο “περιοχές που επηρεάζονται από λανθάνουσες κατολισθήσεις “, με μοβ η περιοχή μελέτης (από Provincia di Modena, 2006, see also http://www.provincia.modena.it/page.asp?IDCategoria=7&IDSezione=863 http://archiviocartografico.regione.emilia-romagna.it/)
Σχ. 5. Πανοραμική όψη από ανατολικά προς δυτικά της Casona Sud area στα Απέννινα της Modena (Photo D. Castaldini)

Οι γεωμορφολογικοί χάρτες είναι ένα άλλο προϊόν της άμεσης χαρτογράφησης. Οι χάρτες αυτοί είναι μεγαλύτερης κλίμακας (λιγότερο από 1:25.000) σε σχέση με τους πιο πάνω χάρτες και αποτελούν μία πολύ χρήσιμη βάση για την μελέτη της επικινδυνότητας των κατολισθήσεων, αφού περιέχουν λεπτομέρειες για την γενική μορφολογία των ολισθήσεων και των σχετικών διεργασιών, και καθορίζουν τον τύπο της αστοχίας και τον βαθμό δραστηριότητας, καθώς και τα χαρακτηριστικά που σχετίζονται με τις κατολισθήσεις.

Η γεωμορφολογική χαρτογράφηση μπορεί να εφαρμοστεί με ευκολία στην μελέτη της μετακίνησης μαζών. Υπάρχουν πολλά σημαντικά παραδείγματα γεωμορφολογικών χαρτών κατολισθήσεων, όπως αυτός του Brundsen et al. (1975), ο οποίος καταρτίστηκε με σκοπό τον προσδιορισμό της επικινδυνότητας των κατολισθήσεων σε μία περιοχή του Νεπάλ όπου είχε προταθεί η κατασκευή ενός δρόμου και μίας γέφυρας, ή του Panizza (1990) ο οποίος καταγράφει λεπτομερώς τις κατολισθήσεις που περιβάλλουν την πόλη του Cortina d’Ampezzo (Italian Dolomites). Μία ενδιαφέρουσα προσπάθεια να συμπεριληφθεί η χρονική εικόνα των κατολισθήσεων στην χαρτογράφησή τους, έγινε από τον Flageollet (1994) στην πιο πάνω περιοχή. Οι χρονικές πληροφορίες που περιέχονται στον ηλεκτρονικό χάρτη κατολισθήσεων της περιοχής Cortina d’Ampezzo, αφορούν σε περιόδους δραστηριότητας κατά την εποχή του Ολόκαινου και στην συχνότητα και επιπτώσεις (αρχική αστοχία ή αστοχία επανακίνησης) των μετακινήσεων. Ο χάρτης Panizza (1990) ενημερώθηκε από τον Pasuto et al. (2005).

Σχ.6. Απόσπασμα του Γεωμορφολογικού Χάρτη της περιοχής Cortina d’Ampezzo (Dolomites, Italian Alps) σε κλίμακα 1:20.000 (από Pasuto et al., 2005).
Σχ.7. Πανοραμική όψη της περιοχής Cortina d’Ampezzo στο Σχ. 5 (Dolomites, Italian Alps)

Πολλές φορές οι γεωμορφολογικοί χάρτες είναι πολύπλοκοι για τους μη ειδικούς. Αυτός είναι και ο λόγος γιατί οι πολεοδόμοι και οι μηχανικοί διαθέτουν συχνά παράγωγους χάρτες οι οποίοι είναι πιο απλοί από πλευράς γραφικών και λαμβάνουν υπόψη μόνο τις διεργασίες και τα εδάφη που σχετίζονται με ολισθητική αστάθεια. Το προϊόν μπορεί να είναι ένας χάρτης επικινδυνότητας κατολισθήσεων με γεωμορφολογική βάση. Στην βιβλιογραφία θα βρούμε πολλά παραδείγματα ανάλογα με την μεθοδολογία που ακολουθείται. Το πρώτο παράδειγμα αναφέρεται στον γαλλικό χάρτη επικινδυνότητας ZERMOS (Zones Exposées aux Risques de Mouvement du Sol et du Sous-sol), ο οποίος παράχθηκε για πολλές περιοχές σε κλίμακα 1:25.000. Η επικινδυνότητα (τρέχουσα και πιθανή) αξιολογείται και βαθμολογείται λαμβάνοντας υπόψη την κατανομή των κατολισθήσεων, τα σημεία αστάθειας, καθώς και γεωλογικούς, γεωμορφολογικούς και υδρολογικούς παράγοντες. Ένα άλλο σημαντικό παράδειγμα δίνεται από τον Kienholz (1978) ο οποίες διεξήγαγε μία μελέτη στο Grindenwald, μία περιοχή των ελβετικών Άλπεων που επηρεάζεται από μετακινήσεις μάζας και χιονοστιβάδες. Στην αρχή καταρτίστηκε ένας γεωμορφολογικός χάρτης και από αυτόν προέκυψε ένας χάρτης φυσικής επικινδυνότητας. Ο βαθμός της επικινδυνότητας αξιολογήθηκε από ένα μεγάλο αριθμό γεωμορφολογικών μονάδων χρησιμοποιώντας καταλόγους σημείων ελέγχου. Όταν οι συνήθεις παράγοντες των κατολισθήσεων μπορούν να προσδιοριστούν, μετρηθούν και χαρτογραφηθούν και μπορεί να γίνει ανάλυση των κατανομών των διαφόρων παραγόντων που ελέγχουν την κατολίσθηση, τότε μπορεί να γίνει η έμμεση χαρτογράφηση.

Μία πρωτότυπη μέθοδος κατάρτισης χαρτών επικινδυνότητας προσδιορίστηκε και δοκιμάστηκε σε διάφορες περιοχές της Ιταλίας και υιοθετήθηκε από το National Geological Survey ως η επίσημη διαδικασία κατάρτισης χαρτών γεωλογικής επικινδυνότητας (Amanti et al., 1992). Η μέθοδος αυτή αφορά και την άμεση και την έμμεση διαδικασία χαρτογράφησης. Η μέθοδος αυτή έγκειται, αφενός, στην ανάλυση των αιτιών αστάθειας (που αποδίδονται τόσο στις διαδικασίες του πρανούς όσο και στις ποτάμιες διαδικασίες) που υποδεικνύονται σε μία σειρά θεματικών χαρτών (γεωλογικοί, υδρογεωλογικοί, βλάστησης κ.λπ.) και αντισταθμίζονται με συγκεκριμένες διαδικασίες, με σκοπό την δημιουργία ενός παράγωγου χάρτη (χάρτης ενσωματωμένης ανάλυσης) ο οποίος υποδεικνύει την κατανομή πιθανών ασταθών περιοχών. Αφετέρου, με την βοήθεια γεωμορφολογικών ερευνών, η ανάλυση των επιπτώσεων της αστάθειας διεξάγεται με σκοπό τον προσδιορισμό του εδάφους και των διαδικασιών, τόσο των ενεργών όσο και των ανενεργών, με αναφορά στην γεωμορφολογική αστάθεια. Τα χαρτογραφικά έγγραφα που παράγονται κατά το στάδιο αυτό είναι ένας γεωμορφολογικός χάρτης και ένας δεύτερος παράγωγος χάρτης (χάρτης γεωμορφολογικής δυναμικής) όπου εμφανίζονται οι περιοχές που είναι σήμερα ασταθείς. Η σύγκριση και η κριτική συζήτηση των δύο αυτών παράγωγων χαρτών οδηγεί στην παραγωγή του “χάρτη γεωμορφολογικής επικινδυνότητας”, ένα περιεκτικό έγγραφο που περιέχει της τρέχουσες και πιθανές ασταθείς περιοχές που ταξινομούνται ανάλογα με τα αίτια της αστάθειας. Μία εν μέρει παρόμοια προσέγγιση χρησιμοποιήθηκε για έρευνα της επικινδυνότητας των κατολισθήσεων στην Τοσκάνη της Ιταλίας, και οδήγησε στην κατάρτιση διαφόρων χαρτών κατολισθήσεων, με γεωλογικές πληροφορίες που επιτρέπουν την αξιολόγηση, έστω και ποιοτική, του λόγου μεταξύ του βαθμού ευστάθειας που αποδίδεται σε μία περιοχή και των δομικών χαρακτηριστικών της. Στους χάρτες αυτούς ξεχωρίζουμε τις ακόλουθες κατηγορίες: περιοχές υψηλής επικινδυνότητας, συμπεριλαμβανομένων ενεργών και λανθανουσών κατολισθήσεων, περιοχές που χαρακτηρίζονται από μεγάλη πιθανότητα αστάθειας λόγω μορφολογικών παραγόντων, περιοχές εκτεθειμένες σε κατολισθήσεις λόγω λιθολογικών παραγόντων, περιοχές μέτριας ευστάθειας και τέλος ευσταθείς περιοχές (Nardi et al., 1985).

Ο Jones (1992) αναφέρει μία άλλη προσέγγιση, την Χαρτογράφηση συστημάτων Γαιών (Land Systems Mapping), η οποία ταξινομείται στις τεχνικές έμμεσης χαρτογράφησης και βασίζεται στην υποδιαίρεση του εδάφους σε οριοθετημένες περιοχές (land systems, land units, land elements, χρησιμοποιώντας μεγάλης και μικρής κλίμακας υποδιαιρέσεις), οι οποίες να περιλαμβάνουν προβλέψιμους συνδυασμούς εδαφών, βλάστησης και επιφανειακών διεργασιών. Η προσέγγιση αυτή, η οποία δημιουργήθηκε με σκοπό την παραγωγή βασικών χαρτών για την διαχείριση αγροτικών περιοχών, είναι εξαιρετικά χρήσιμη στην αξιολόγηση της επικινδυνότητας των κατολισθήσεων, αφού επιτρέπει την γρήγορη ταξινόμηση μεγάλων εκτάσεων γης παρέχοντας μία χρήσιμη περιφερειακή εικόνα συλλογής και αποθήκευσης δεδομένων. Την τελευταία δεκαετία, πολλές άλλες μέθοδοι έχουν προταθεί για την αξιολόγηση της επικινδυνότητας των κατολισθήσεων σε ολόκληρο τον κόσμο (π.χ. Heinmann et al. 1998, Raetzo et al., 2002; Santacana et al., 2003; Zezerè et al. 2004; Guzzetti et al.. 2005) διότι ο ποσοτικός προσδιορισμός του κινδύνου είναι πολύ σημαντικός σε πολλούς τομείς. Ωστόσο, το πρόβλημα του ποσοτικού προσδιορισμού της επικινδυνότητας των κατολισθήσεων και του κινδύνου είναι ακόμα δύσκολο (Cascini et al. 2005, van Westen et al., 2005).

Στην Ιταλία, η ζωνοποίηση περιοχών που υπόκεινται σε υδρογεωλογικούς κινδύνους ρυθμίστηκε το 1998 με συγκεκριμένη νομοθεσία και διάταγμα το οποίο ψηφίστηκε μετά την καταστροφή του “Sarno” από λασποροή (βλέπε 13.2. Περίπτωση μελέτης Sarno). Ωστόσο, τα νομικά αυτά έγγραφα περιέχουν μόνο κάποιες γενικές κατευθυντήριες γραμμές για μία κοινή μεθοδολογία που πρέπει να υιοθετηθεί για την αξιολόγηση των υδρογεωλογικών κινδύνων σε ολόκληρη την ιταλική επικράτεια, αφήνοντας τις τοπικές αρχές ελεύθερες να προσδιορίσουν τις δικές τους κατευθυντήριες γραμμές και να εμπλέξουν ερευνητικά κέντρα και ιδιώτες εμπειρογνώμονες. Αυτό οδήγησε στην διαφοροποίηση των διαδικασιών μεταξύ των τοπικών αρχών και στην πράξη το μόνο πρότυπο που υιοθετήθηκε σε εθνικό επίπεδο αφορά τα στάδια εργασίας που πρέπει να υιοθετηθούν, τον στόχο της διερεύνησης (που είναι η ταξινόμηση του κινδύνου σε 4 κατηγορίες) και τα μέτρα που πρέπει να υιοθετηθούν σε ζώνες υψηλού κινδύνου, αναφορικά με τον περιορισμό της χρήσης της γης και την πολιτική διαχείρισής της.

Πιο συγκεκριμένα, η ζωνοποίηση του κινδύνου διαβαθμίστηκε σε 4 κατηγορίες τις οποίες η Κεντρική Κυβέρνηση προσδιορίζει ως ακολούθως:

i) Πολύ υψηλός (R4): αναμένεται απώλεια ζωών και καταστροφή κτηρίων, υποδομών και περιβάλλοντος καθώς και διακοπή των οικονομικών δραστηριοτήτων
ii) Υψηλός (R3): πιθανώς να υπάρξουν θύματα, ζημιές σε κτήρια και υποδομές, καθώς και μερική διακοπή των οικονομικών δραστηριοτήτων
iii) Μέτριος (R2): περιορισμένες ζημιές σε κτήρια, υποδομές και το περιβάλλον
iv) Χαμηλός (R1): κοινωνική, οικονομική και περιβαλλοντική καταστροφή οριακής σημασίας

Τα αποτελέσματα από την περιοχή του Liri – Garigliano και της λεκάνης απορροής του ποταμού Volturno (περιοχή έκτασης περίπου 12.000 km2 στην κεντρική – νότια Ιταλία) συνοψίζονται στο Cascini, 2005. Εντός της περιοχής προς μελέτη, χαρτογραφήθηκαν περιοχές που επηρεάστηκαν από λανθάνουσες, ενεργές ή πιθανές κατολισθήσεις και ταξινομήθηκαν σύμφωνα με την κατηγορία κινδύνου και των εισηγήσεων των Cruden and Varnes (1996). Οι περιοχές αυτές θεωρήθηκαν ότι έχρηζαν διαφορετικής προσοχής.

Για την ζωνοποίηση των περιοχών κινδύνου, καταρτίστηκαν προκαταρκτικοί γεωλογικοί και γεωμορφολογικοί χάρτες καθώς και χάρτες με τα υλικά κάλυψης του εδάφους. Στη συνέχεια, με την χρήση των χαρτών αυτών και την ερμηνεία αεροφωτογραφιών και διαθέσιμων πληροφοριών, χαρτογραφήθηκαν 30.000 κατολισθήσεις μαζί με τις περιβάλλουσες περιοχές τους, και ζώνες με τις περιοχές που πιθανόν να επηρεαστούν από γρήγορες ολισθήσεις, χρησιμοποιώντας την ταξινόμηση του Varnes (1978), σημεία παραμορφώσεων, την κατάσταση της δραστηριότητας καθώς και άλλα κριτήρια που περιγράφονται από τον Cascini (2005)(Σχ.8).

Σχ. 8. Παράδειγμα καταγραφικού χάρτη κατολισθήσεων (από Cascini, 2005)

Ξεκινώντας από τα δεδομένα αυτά, καταρτίστηκαν χάρτες κινδύνου, χρησιμοποιώντας προβλέψεις ταχυτήτων, καθώς και χάρτες περιοχών πηγής και διάδοσης που ενδεχομένως να επηρεαστούν από πρωτογενείς μετακινήσεις (Σχ. 9).

Σχ. 9. Παράδειγμα χάρτη κινδύνου κατολισθήσεων (από Cascini, 2005)

Δημιουργήθηκαν απλοποιημένοι χάρτες επικινδυνότητας, καθώς και απλοποιημένοι χάρτες τρωτότητας για όλες τις πόλεις, (450). Αναφορικά με την φόρμουλα του Varnes, οι κατηγορίες των κινδύνων (Σχ. 10) προσδιορίστηκαν με τον συνδυασμό χαρτών επικινδυνότητας και τρωτότητας. Ένα τέτοιο παράδειγμα αποτελεί ο χάρτης του Σχ. 11.

Σχ. 10. Ονομαστική κλίμακα για αξιολόγηση του επιπέδου κινδύνου (από Cascini, 2005)
Σχ. 11. Παράδειγμα χάρτη που περιέχει ζώνες προσοχής και κινδύνου (από Cascini, 2005)

Αναφορές
Alger, C.S. and Brabb, E.E., 1985. Bibliography of United States landslide maps and reports. US Geological Survey Open-File Report, 85-585, 119 pp.
Amanti, M., Carrara, A., Castaldo, G., Colosimo, P., Gisotti, G., Govi, M., Marchionna, G., Nardi, R., Panizza, M., Pecci, M. and Vianello, G., 1992. Linee guida per la realizzazione di una cartografia della pericolosità geologica connessa ai fenomeni di instabilità dei versanti alla scala 1:50.000 (versione preliminare). Servizio Geologico Nazionale, Roma, 53 pp.
APAT (2007) – Rapporto sulle frane in Italia. Il Progetto IFFI – Metodologia, risultati e rapporti regionali. Rapporti 78/2007, 680 pp.
Brunsden, D., Doornkamp, J.C., Fookes, P.G., Jones, D.K.C. and Kelly, J.M.H., 1975. Large scale geomorphological mapping and highway engineering design. Quart. J. Engng. Geol., 8: 227-253.
Cascini L,, 2005. Risk assessment of fast landslides – From theory to practice. General Report. Proc. of the Int. on “Fast Slope Movements – Prediction and Prevention for Risk Mitigation”, Napoli, Vol. 2. Patron Editore.
Cascini L,. Bonnard C., Corominas J., Jibson R. and Montero-Olarte J. 2005. Landslide hazard and Risk zoning for urban planning and development. Proc. of the Int. Conf. on Landslide Risk Management, Vancouver 31 may-3 june 2005, pp. 199-235, Ed. Balkema,
Cruden, D.M. and Varnes, D.J., 1996. Landslides Types and Processes. In: A.K. Turner and R.L. Schuster (Editors), Landslides: Investigation and Mitigation. Transportation Research Board, National Academy of Sciences, Washington D.C., Special Report 247, pp. 36-75.
Flageollet, J.-C., 1994. The time dimension in the mapping of earth movements. In: R. Casale, R. Fantechi and J.-C. Flageollet (Editors), Temporal occurrence and forecasting of landslides in the European Community. Final Report, European Commission, Bruxelles, 1, 7-20.
Galli M., Ardizzoni F., Cardinali M, Guzzetti F. and Reichenbach P. (2008) – Comparing landslide inventory maps. Geomorphology 94, 268-289.
Guzzetti, F. and Cardinali, M., 1989. Carta Inventario dei Fenomeni Franosi della Regione dell’Umbria ed aree limitrofe. G.N.D.C.I. Pub. n. 204. Map at 1:100,000 scale.
Guzzetti, F., Reichenbach, P., Cardinali, M., Galli M. and Ardizzone F., 2005. Probabilistic landslide hazard assessment at the basin scale. Geomorphology 72, 272-299.
Hansen, A., 1984. Landslide Hazard Analysis. In: D. Brunsden and D.B. Prior (Editors), Slope Instability. Wiley & Sons, New York, pp. 523-602.
Heinimann H.R., Holtenstein K., Kienholz H., Krummenhacher B. & Mani P., 1998. Methoden zur Analyse und Bewertung von Naturgefahren. Umwelt-Materialien Nr. 85, Naturgefahren, BUWAL, Bern, 248 pp.
Jones, D.K.C., 1992. Landslide hazard assessment in the context of development. In: G.J.H. McCall, D.J.C. Laming and S.C. Scott (Editors), Geohazards. Chapman & Hall, London, pp. 117-141.
Kienholz, H., 1978. Maps of geomorphology and natural hazards of Grindenwald, Switzerland, scale 1:10,000. Arctic and Alpine Res., 10: 169-184.
Nardi, R., Pochini, A., Puccinelli, A., D’Amato Avanzi, G. and Trivellini, M., 1985. Valutazione del rischio da frana in Garfagnana e nella Media Valle del Serchio (Lucca). 1) Carta geologica e della franosità degli elementi “Gragnana”, “Piazza del Serchio”, “Casciana” e “Caserana” (scala 1:10.000). Boll. Soc. Geol. It., 104: 585-599.
Nardi R., Pochini A. & Allagosta M. (1990), La frana di Camporaghena (Lunigiana). Struttura del sistema di monitoraggio e risultati preliminari. Proceedings of the GNDT Meeting “Zonazione e riclassificazione sismica”, Pisa, 443-460.
Panizza, M., 1990. The landslides in Cortina d’Ampezzo (Dolomites, Italy). Proc. ALPS 90 – 6th ICFL, Switzerland-Austria-Italy, Aug. 31st-Sept. 12th, Università degli Studi di Milano, pp. 55-63.
Pasuto A., Soldati M. & Siorpaes C. (2005) – Carta Geomorfologica dell’area circostante Cortina d’Ampezzo (Dolomiti, Italia). Carta a scala 1:20.000, S.E.L.C.A., Firenze
Provincia Di Modena (2006), Piano Territoriale di Coordinamento Provinciale, Variante di adeguamento in materia di dissesto idrogeologico ai Piani di Bacino dei fiumi Po e Reno (adottato con deliberazione del Consiglio Provinciale n°16 del 22/02/2006). Area programmazione e Pianificazione Territoriale, Area Ambiente e Sviluppo Sostenibile.
Raetzo H., Lateltin O. & Tripet J.P., 2002. Hazard assessment in Switzerland – Codes of Practice for mass movements. Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 61, 263-268..
Rybár, J., 1973. Representation of landslides in engineering geological maps. Landslide, 1: 15-21.
Santacana N., De Paz A., Baeza B., Corominas J., Marturi J. 2003. A GIS-based multivariate statistical analysis for shallow landslide susceptibility mapping in La Pobla de Lillet area (Eastern Pyrenees, Spain). Natural Hazards 30 (3): 281-295.
Van Westen, C.J., van Asch T.W.J. and Soeters R., 2005. Landslide hazard and risk zonation – why is it still so difficult?. Bull. Eng. Geol. Env.
Varnes, D.J., 1978. Slope movements: types and processes. In: R.L. Schuster and R.J. Krizek (Editors), Landslides: Analysis and Control. Transportation Research Board, National Academy of Sciences, Washington D.C., Special Report, 176, pp. 11-33.
Zezerè J.L., Rodrigues M.L. Reis E., Garcia R., Oliveira S., Vieira G., Ferreira A.B. 2004. Spatial and temporal data management for the probabilistic landslide hazard assessment considering landslide typology. In. Lacerda W. et al (ed.) – Landslides. Evaluation & stabilization. Vol.1. pp 117-125.