ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

Τμήμα Γεωλογίας - Τομέας Γεωλογίας

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΗΣ ΝΕΟΤΕΚΤΟΝΙΚΗΣ

Συμβολή της Νεοτεκτονικής στις μελέτες της Τεχνικής Γεωλογίας

Για την κατασκευή μεγάλων τεχνικών έργων (σήραγγες, στοές, φράγματα κτλ.) απαιτείται ειδική σπουδή των ασυνεχειών των πετρωμάτων και των δυνάμεων που ενεργούν σ' αυτά. Με τα αντικείμενα αυτά και κυρίως με την αντοχή των πετρωμάτων ασχολείται η Τεχνική Γεωλογία και ιδιαίτερα ο κλάδος της Μηχανικής των πετρωμάτων. Πιο συγκεκριμένα μελετιούνται οι ασυνέχειες των πετρωμάτων (ρήγματα, διακλάσεις, ρωγμώσεις, στρωματογραφικές ασυνέχειες κτλ.) προκειμένου να καθοριστούν αυτές με λεπτομέρεια, σαφήνεια και πληρότητα περιγραφής ως προς τα χαρακτηριστικά τους, για να καθοριστεί στη συνέχεια η μηχανική συμπεριφορά των πετρωμάτων.

Σχετικά με τις δυνάμεις που ενεργούν σ' έναν όγκο πετρώματος αυτές μπορεί να προέρχονται από δύο κύριες αιτίες: από τις τεκτονικές δυνάμεις που δρουν στην ευρύτερη περιοχή και από το βάρος των υπερκειμένων πετρωμάτων. Η βοήθεια της νεοτεκτονικής συνίσταται στον καθορισμό των τεκτονικών τάσεων που αναπτύσσονται σ' έναν όγκο πετρώματος όπου πρόκειται να γίνει το τεχνικό έργο. Φυσικά στις τεχνικές εφαρμογές ενδιαφέρουν οι πρόσφατες (ενεργές) τεκτονικές τάσεις, οι οποίες καθορίζουν την παρούσα εντατική κατάσταση των πετρωμάτων και όχι αυτές που έδρασαν παλιότερα και διαμόρφωσαν τη γεωλογική δομή μιας περιοχής. Επίσης οι νεοτεκτονικές μελέτες για τις περιπτώσεις των τεχνικών έργων γίνονται σε πολύ μικρότερη έκταση (γύρω από την περιοχή κατασκευής) απ' ότι για τις περιπτώσεις βασικής έρευνας.

Η μελέτη των ασυνεχειών (προσανατολισμός τους, κατανομή τους στο χώρο, πυκνότητα, ηλικία) γίνεται για να διαπιστωθεί ο βαθμός που επηρεάζουν τη μηχανική συμπεριφορά των πετρωμάτων και να δώσουν τα πρώτα συμπεράσματα για τον καθορισμό των τεκτονικών τάσεων (Πίν. II, III). Επιπλέον επιχειρείται ο ποσοτικός καθορισμός των τάσεων, όπως αναφέρθηκε προηγούμενα από το είδος των κινήσεων των μικρορηγμάτων.

Οι τρόποι αυτοί υπολογισμού των τάσεων έχουν το πλεονέκτημα ότι πραγματοποιούνται γρήγορα, με ελάχιστο κόστος σε σύγκριση με τις πειραματικές μεθόδους και δίνουν μια εικόνα της εντατικής κατάστασης ενός όγκου πετρώματος, χωρίς να προκληθεί κάποια διατάραξη του πετρώματος. Αντίθετα όμως δεν μπορούν να ικανοποιήσουν την ακρίβεια που απαιτούν οι μετρήσεις μιας μεγάλης τεχνικής κατασκευής και επιπρόσθετα οι νεοτεκτονικές μέθοδοι δίνουν πληροφορίες για το είδος και τη διεύθυνση των κύριων αξόνων τάσης (όχι το μέτρο τους), πάντα για μια ευρύτερη περιοχή.

Αρκετές πειραματικές μέθοδοι που έχουν αναπτυχτεί για το σκοπό αυτό, δίνουν ικανοποιητικά αποτελέσματα για το είδος και τα μέτρα των τάσεων σε μια στενή περιοχή έρευνας ή ακόμη σ' ένα σχετικά μικρό όγκο πετρώματος.

Μια τέτοια έμμεση μέθοδος για τη μέτρηση απευθείας (in situ) στη φύση, των τάσεων σε τοπικό επίπεδο γίνεται με τη μέτρηση των παραμορφώσεων μέσα σε μια αβαθή γεώτρηση (περίπου 4 m). Και με τη μέθοδο αυτή γίνεται παραδεκτό ότι το πέτρωμα συμπεριφέρεται σαν ελαστικό σώμα και αντί των τάσεων μετριούνται οι παραμορφώσεις του και ανάγονται στη συνέχεια στις τάσεις. Η διαδικασία καθορισμού των παραμορφώσεων γίνεται με τη μέτρηση των ειδικών αντιστάσεων, σε πυρήνες των γεωτρήσεων και σε διάφορες διευθύνσεις. Οι μετρήσεις γίνονται τόσο όταν οι πυρήνες βρίσκονται στη θέση τους (in situ), δηλαδή υπό τάση, όσο και όταν απελευθερωθούν από το μητρικό πέτρωμα, όταν δηλαδή βγουν στην επιφάνεια.

ΠΙΝΑΚΑΣ II

Στοιχεία για την αποτύπωση ασυνεχειών σε περιπτώσεις μεγάλων τεχνικών έργων.

ΠΙΝΑΚΑΣ III

Περιγραφή ασυνεχειών σε σχέση με την πυκνότητα τους.

Από τα ηλεκτρικά στοιχεία των μετρήσεων, το μέτρο ελαστικότητας του πετρώματος και το λόγο του Poisson, προκύπτουν σύμφωνα με τη θεωρία της ελαστικότητας οι κύριες τάσεις (σ max, σ min και τ max) στο επίπεδο του πυθμένα της γεώτρησης.

Η μέθοδος αυτή αναφέρεται εδώ, γιατί τα τελευταία χρόνια εφαρμόστηκε και στην Ελλάδα, κυρίως σε ασβεστολιθικά πετρώματα, στα πλαίσια της βασικής νεοτεκτονικής έρευνας. Τα αποτελέσματα της είναι συγκρίσιμα με τα αντίστοιχα της νεοτεκτονικής έρευνας• άλλοτε τα επιβεβαιώνουν και άλλοτε τα συμπληρώνουν. Η εφαρμογή της όμως στις νεοτεκτονικές μελέτες παρουσιάζει δύο μειονεκτήματα: α) οι υπολογιζόμενες με τη μέθοδο αυτή τάσεις αναφέρονται σε μικρή τοπική κλίμακα, και β) οι κύριες τάσεις που καθορίζονται έμμεσα με τις γεωτρήσεις δε συμπίπτουν πάντοτε με τις διευθύνσεις των κύριων αξόνων του τριαξονικού ελλειψοειδούς, όπως συμβαίνει με τις μεθόδους της νεοτεκτονικής που αναπτύχτηκαν σε προηγούμενα κεφάλαια, αλλά αντιστοιχούν με τις προβολές τους στο οριζόντιο επίπεδο.

Θα πρέπει τέλος να τονιστεί ότι η κύρια συμμετοχή της Νεοτεκτονικής στις τεχνικογεωλογικές μελέτες αφορά την περίπτωση κατά την οποία το υπό μελέτη ή υπό κατασκευή μεγάλο τεχνικό έργο διασχίζεται ή γενικά επηρεάζεται από κάποια ρήγματα, μικρά ή μεγάλα, για τα οποία υπάρχουν υπόνοιες ότι είναι ενεργά ή θα μπορούσαν να ενεργοποιηθούν από τη δράση κάποιου άλλου παρακείμενου ενεργού ρήγματος. Στις περιπτώσεις αυτές η λεπτομερειακή, ποιοτική νεοτεκτονική μελέτη των επισημανθέντων ρηγμάτων για το χαρακτηρισμό τους ως ενεργών ή όχι είναι και απαραίτητη αλλά και πολλές φορές καθοριστική για το μέλλον του έργου.