Μεταλλευτικοί γεωκίνδυνοι στον Ελλαδικό χώρο

O σκοπός της παρούσας διατριβής ήταν η διερεύνηση του μηχανισμού εκδήλωσης των εδαφικών υποχωρήσεων εξαιτίας της πτώσης της στάθμης του υδροφόρου ορίζοντα στην περιοχή της λεκάνης του Αμυνταίου. Προκειμένου να επιτευχθεί ο συγκεκριμένος στόχος ερευνήθηκαν και συσχετίστηκαν αρχικά όλοι οι παράγοντες που διαδραματίζουν ενεργό ρόλο στην ενεργοποίηση του συγκεκριμένου φαινομένου. Στη συνέχεια, δημιουργήθηκε πρωτότυπη μεθοδολογία για την κατασκευή χαρτών επιδεκτικότητας και διακινδύνευσης σε φαινόμενα εδαφικών υποχωρήσεων εξαιτίας της πτώσης της στάθμης του υδροφόρου ορίζοντα με τη χρήση της μεθόδου του Σταθμισμένου Γραμμικού Συνδυασμού, (Weighted Linear Combination–WLC). Για τον λόγο αυτό πραγματοποιήθηκαν μία σειρά δραστηριοτήτων που περιλαμβάνουν εργασίες γραφείου, υπαίθρου, εργαστηριακές δοκιμές καθώς και χρήση ειδικών υπολογιστικών προγραμμάτων.Η περιοχή διερεύνησης βρίσκεται στη λεκάνη του Αμυνταίου, όπου και χωροθετείται το ομώνυμο επιφανειακό λιγνιτωρυχείο της ΔΕΗ. Οι συστηματικές υπεραντλήσεις για την κάλυψη τόσο των βιομηχανικών (προστασία του ορυχείου) όσο και των αγροτικών αναγκών οδήγησε σε σημαντική πτώση της στάθμης του υδροφόρου ορίζοντα κατά τις τελευταίες δεκαετίες. Η αλλαγή του υδρολογικού καθεστώτος σε συνδυασμό με τα γεωτεχνικά χαρακτηριστικά των εδαφικών σχηματισμών αλλά και την τεκτονική της περιοχής είχαν ως αποτέλεσμα την εμφάνιση εδαφικών υποχωρήσεων και εδαφικών διαρρήξεων. Το φαινόμενο αυτό έχει πλήξει μεγάλο μέρος της λεκάνης και εξακολουθεί να υφίσταται είτε σε νέες θέσεις είτε με την επαναδραστηριοποίηση του σε παλαιότερες θέσεις με αποτέλεσμα να προκαλεί σημαντικές ζημιές σε οικισμούς, υποδομές και αγροτικές εκτάσεις. Η συλλογή των πρωτογενών δεδομένων βασίστηκε τόσο σε δεδομένα που συλλέχθηκαν από προγενέστερες μελέτες όσο και σε στοιχεία που προέκυψαν διαμέσου της κλασσικής τεχνικογεωλογικής έρευνας. Για το λόγο αυτό πραγματοποιήθηκαν αλλεπάλληλες επισκέψεις πεδίου στις οποίες καταγράφηκαν δεδομένα που αφορούσαν τα γεωλογικά, τεκτονικά και υδρογεωλογικά χαρακτηριστικά της περιοχής. Επιπλέον, χαρτογραφήθηκαν οι εδαφικές διαρρήξεις και συλλέχτηκαν 53 διαφορετικά εδαφικά δείγματα προκειμένου να γίνουν εργαστηριακές δοκιμές εδαφομηχανικής και ορυκτολογικής ανάλυσης. Από την συσχέτιση των εργαστηριακών αναλύσεων και της χωρικής κατανομής των εδαφικών διαρρήξεων με τις τεχνικογεωλογικές, τεκτονικές και υδρολογικές συνθήκες της περιοχής έρευνας εξήχθησαν χρήσιμα συμπεράσματα ως προς τους παράγοντες που διαδραματίζουν ενεργό ρόλο στην εμφάνιση αυτού του φαινομένου.Στην συνέχεια, έχοντας ως στόχο τη διερεύνηση του βαθμού επιρροής των παραπάνω παραγόντων, πραγματοποιήθηκαν παραμετρικές αναλύσεις με τη χρήση του προγράμματος πεπερασμένων στοιχείων Plaxis 3D. Από την αξιολόγηση αυτών των αναλύσεων έλαβε χώρα η βαθμονόμηση των Θεματικών Επιπέδων Πληροφόρησης (Θ.Ε.Π.) σύμφωνα με τη σπουδαιότητά τους στην εμφάνιση εδαφικών υποχωρήσεων.Η επικύρωση του χάρτη και κατ’ επέκταση της προτεινόμενης μεθοδολογίας, από τις επί τόπου παρατηρήσεις, απέδειξε ότι η λεπτομερής γνώση των τεχνικογεωλογικών, τεκτονικών και υδρογεωλογικών χαρακτηριστικών της περιοχής έρευνας είναι ικανή να παρακάμψει τις όποιες αδυναμίες αυτής της τεχνικής, η οποία βασίζεται στην υποκειμενική κρίση των «εμπειρογνωμόνων». Πιο αναλυτικά, η ποιότητα των πρωτογενών δεδομένων σε συνδυασμό με τον προσδιορισμό του βαθμού επιρροής όλων των παραγόντων που συμβάλλουν στην εκδήλωση αυτού του φαινομένου οδήγησε στην ορθότερη βαθμονόμηση των Θ.Ε.Π. έχοντας ως συνέπεια την εξαγωγή ικανοποιητικών αποτελεσμάτων.Η διάρθρωση της διατριβής έγινε με τέτοιο τρόπο ώστε να εξετάζονται διεξοδικά όλα τα στάδια της προτεινόμενης μεθοδολογίας. Πιο αναλυτικά τα κεφάλαια που ακολουθούν συνοψίζονται ως εξής:Στο 1ο κεφάλαιο παρουσιάζεται ο επιστημονικός στόχος και το εννοιολογικό υπόβαθρο της διατριβής και αναλύονται διεξοδικά τα στάδια διερεύνησης της προτεινόμενης μεθοδολογίας.Στο 2ο κεφάλαιο γίνεται αναφορά στο θεωρητικό πλαίσιο του μηχανισμού εκδήλωσης εδαφικών υποχωρήσεων εξαιτίας της υπεράντλησης των υδροφόρων οριζόντων. Στη συνέχεια δίνονται χαρακτηριστικά παραδείγματα εδαφικών υποχωρήσεων από το διεθνή και Ελλαδικό χώρο, όπως προέκυψαν από τη βιβλιογραφική ανασκόπηση. Στο 3ο κεφάλαιο γίνεται αρχικά αναφορά στα γενικά γεωμορφολογικά χαρακτηριστικά καθώς και στις χρήσεις γης της λεκάνης του Αμυνταίου. Στην συνέχεια, παρουσιάζεται η γεωλογική και τεκτονική δομή της περιοχής και παρατίθενται οι αντίστοιχοι θεματικοί χάρτες όπως προέκυψαν από τη βιβλιογραφική ανασκόπηση σε συνδυασμό με την επιτόπου παρατήρηση. Το κεφάλαιο αυτό ολοκληρώνεται με την παράθεση της σεισμικότητας της περιοχής.Στο 4ο κεφάλαιο παρουσιάζεται το υδρολογικό καθεστώς της λεκάνης του Αμυνταίου. Πιο αναλυτικά, δίνονται αρχικά διαγράμματα της διαχρονικής μεταβολής της στάθμης του υδροφόρου ορίζοντα επιλεγμένων γεωτρήσεων, όπως προέκυψαν από την αποδελτίωση παλαιοτέρων μελετών σε συνδυασμό με τις νέες μετρήσεις που έλαβαν χώρα στο πλαίσιο της παρούσας διατριβής. Στη συνέχεια παρατίθενται οι 4 ισοπιεζομετρικοί χάρτες που κατασκευάστηκαν και αφορούν τις περιόδους Οκτώβριος 2014, Μάιος 2015, Οκτώβριος 2015, Μαίος 2016 καθώς και οι χάρτες διαχρονικής πτώσης των περιόδων Μαΐου 1992- Μαΐου 2015 και Μαΐου 1992- Μαΐου 2016. Από τη σύγκριση των παραπάνω εξήχθησαν χρήσιμα συμπεράσματα ως προς τη μεταβολή της πιεζομετρίας του υδροφόρου ορίζοντα.Στο 5ο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των εργαστηριακών δοκιμών αλλά και τα τελικά αποτελέσματα όπως αυτά προκύπτουν από την συναξιολόγηση των εργαστηριακών δοκιμών και των γεωτεχνικών γεωτρήσεων. Επιπλέον παρατίθεται ο τεχνικογεωλογικός χάρτης της λεκάνης του Αμυνταίου και γίνεται αναφορά στις γεωτεχνικές συνθήκες των επιμέρους λιθολογικών ενοτήτων δίνοντας έμφαση στο ρόλο που διαδραματίζουν στην εμφάνιση εδαφικών υποχωρήσεων.Στο 6ο κεφάλαιο καταγράφεται η χωρική εξάπλωση των εδαφικών διαρρήξεων όπως προέκυψε από την επί τόπου έρευνα και παρουσιάζονται οι ζημιές που προκλήθηκαν από τις εδαφικές διαρρήξεις τόσο στο οδικό δίκτυο και στα γραμμικά έργα υποδομής όσο και σε οικίες και υποδομές εντός των οικισμών των Αναργύρων, των Βαλτόνερων και του Φανού. Επιπλέον γίνεται αναφορά στη χρονική εξέλιξη επιλεγμένων αστοχιών εντός των οικισμών διαμέσου της φωτογραφικής αποτύπωσης. Σε αυτό το κεφάλαιο εξετάζεται ο βαθμός επιρροής της κατολίσθησης που έγινε στις 10/6/2017 εντός του ορυχείου του Αμυνταίου, στην εξέλιξη του φαινομένου των εδαφικών διαρρήξεων που οφείλονται στην πτώση της στάθμης του υδροφόρου ορίζοντα.Στο 7ο κεφάλαιο γίνεται αναφορά στις παραμετρικές αναλύσεις που πραγματοποιήθηκαν με τη χρήση του προγράμματος πεπερασμένων στοιχείων Plaxis 3D (2016) για τη διερεύνηση του βαθμού επιρροής των παραγόντων που διαδραματίζουν ενεργό ρόλο στην εκδήλωση του φαινομένου των εδαφικών υποχωρήσεων. Πιο αναλυτικά, για τους οικισμούς του Φανού, των Βαλτόνερων και των Αναργύρων εξετάστηκε η επίδραση της πτώσης της στάθμης του υδροφόρου ορίζοντα, των γεωτεχνικών χαρακτηριστικών των σχηματισμών, του άλματος και της κλίσης του ρήγματος στην εμφάνιση των εδαφικών υποχωρήσεων.Στο 8ο κεφάλαιο παρουσιάζεται το μοντέλο εκτίμησης της επιδεκτικότητας σε φαινόμενα εδαφικών υποχωρήσεων εξαιτίας της πτώσης της στάθμης του υδροφόρου ορίζοντα με τη χρήση του Σταθμισμένου Γραμμικού Συνδυασμού (Weighted Linear Combination – WLC). Στη συνέχεια δημιουργήθηκε ο χάρτης διακινδύνευσης. Τέλος, σε αυτό το κεφάλαιο πραγματοποιήθηκε η επικύρωση των χαρτών με τα στοιχεία των καταγεγραμμένων εδαφικών διαρρήξεων που είχαν προκύψει στο 6ο κεφάλαιο.Στο 9ο κεφάλαιο περιγράφονται τα συμπεράσματα που προέκυψαν από όλα τα στάδια της έρευνας.Στο 10ο κεφάλαιο αναδεικνύεται η επιστημονική πρωτοτυπία της παρούσας διδακτορικής διατριβής.Στο 11ο κεφάλαιο αναφέρονται ορισμένες προτάσεις για μελλοντική έρευνα.