Τρισδιάστατη απεικόνιση των υπόγειων λατομείων της Πάρου με τη χρήση επίγειου σαρωτή LIDAR και ανάλυση ευστάθειας των υπόγειων ανοιγμάτων

Περίληψη

Αντικείμενο αυτής της διπλωματικής εργασίας ήταν η ανάλυση της ευστάθειας των υπόγειων λατομείων του λυχνίτη της Πάρου, με τη χρήση και του επίγειου σαρωτή LIDAR και τη σύγκριση των αποτελεσμάτων. Για την επεξεργασία των αποτελεσμάτων χρησιμοποιήθηκαν εξειδικευμένα λογισμικά της Rocscience Corp. Σκοπός ήταν ο εντοπισμός, τόσο στο εσωτερικό των στοών, όσο και στα στόμια, σημείων που παρουσιάζουν κάποια επικινδυνότητα με βάση τον προσανατολισμό, τη γεωμετρία των συστημάτων ασυνεχειών και τη διεύθυνση των στοών. Για τον προσδιορισμό των απαραίτητων παραμέτρων πραγματοποιήθηκε μία πολυήμερη εργασία υπαίθρου στο νησί της Πάρου όπου ελήφθησαν επιτόπου μετρήσεις, αλλά και μετρήσεις που πραγματοποιήθηκαν με τη χρήση του επίγειου σαρωτή LIDAR. Τα δεδομένα που προέκυψαν και από τις δύο μεθόδους παρατηρήθηκε ότι δεν αποκλίνουν σημαντικά.
Σύμφωνα με αυτές τις μετρήσεις και με τη χρήση κατάλληλων λογισμικών, πραγματοποιήθηκε στερεογραφική προβολή των κύριων συστημάτων ασυνεχειών και στη συνέχεια εκτελέστηκε ανάλυση ευστάθειας στα υπόγεια ανοίγματα και στα στόμια αυτών. Από την ανάλυση προκύπτει ένας αριθμός δυνητικών σφηνοειδών αποκολλήσεων, για όλους τους συνδυασμούς των τομών των διαφόρων ασυνεχειών. Κατά μήκος της οροφής των στοών εντοπίζεται συμπαγής πάγκος μαρμάρου, γεγονός που δηλώνει μία γενικότερη ευστάθεια, ενώ οι περισσότερες αστάθειες αναμένονται στην οροφή, αλλά είναι μικρού όγκου.
Δευτερεύουσες στοές, συναντώνται εγκάρσια στη στοά1, οι οποίες όμως έχουν πληρωθεί με στείρα υλικά και γι’ αυτόν τον λόγο δεν είναι προσβάσιμες. Στην οροφή τους, όπως παρατηρήθηκε κι επιτόπου, έχουν πραγματοποιηθεί μικρές σφηνοειδείς αποκολλήσεις ενώ στην οροφή δευτερεύουσας στοάς προς την στοά2 εντοπίστηκαν ασταθή μπλοκ μαρμάρου έτοιμων να πέσουν τα οποία θα πρέπει να απομακρυνθούν μηχανικά.
Στη στοά2 δεν αναμένονται σοβαρά προβλήματα, καθώς ο όγκος των σφηνών είναι πολύ μικρός και σε όλο σχεδόν το μήκος της τα τοιχώματα της αποτελούνται από στείρα τα οποία στηρίζονται από τοιχίο. Το τοιχίο αυτό κατά θέσεις εμφανίζει φτωχή συναρμογή και γι’ αυτόν τον λόγο πρέπει να γίνει έλεγχος και αποκατάσταση των θέσεων κακής στατικότητας. Θέματα αστάθειας όμως, στη στοά2 μπορεί να προκύψουν από την παρουσία ζώνης ρήγματος στην οροφή, η οποία παρουσιάζει καρστική διάλυση και είναι πληρωμένη με αργιλικό υλικό. Η ζώνη αυτή επομένως θα πρέπει να σφραγιστεί. Παρόμοια καρστικά υλικά εμφανίζονται και στη στοά1, τα οποία μπορεί να προκαλέσουν προβλήματα και πρέπει επίσης να κλείσουν.
Τέλος, στην είσοδο της στοάς1 δεν εντοπίζονται επιφάνειες υψηλής επικινδυνότητας και τα διάφορα τεμάχη που έχουν αποσπαστεί, όπως παρατηρήσαμε κατά την υπαίθρια εργασία, πιθανώς οφείλονται σε διαδικασίες υποσκαφής. Παρόλα αυτά θα πρέπει όπου υπάρχει πρόβλημα αστάθειας να γίνει αντιστήριξη με αγκύρια ή συρμάτινο πλέγμα. Αντίθετα στο στόμιο της στοάς1 απαντώνται ασταθείς όγκοι οι οποίοι πρέπει να αγκυρωθούν.

Subject of this undergraduate thesis is the stabilization analysis of the underground marble quarries of Paros Island using the terrestrial laser scanner Lidar (Light Detection and Ranging) and the comparison of the results. For the processing of the results, several specialized soft wares from Rocscience Corp. had been used. The purpose was the localization at the interior of the tunnels, but also at the entries of the openings, points that present a high hazard based on the orientation, the joints sets geometry and the direction of the tunnels. For the determination of the needed parameters, a field work was held at Paros Island, where the needed measurements were taken. The results that came out from the use of the terrestrial laser scanner Lidar and from the in situ measurements were similar.
Based on these measurements and using the proper soft wares, a stereographical projection of the main joint sets had been done and then a stabilization analysis at the underground tunnels and their entrances. From the analysis a number of unstable wedges (F<1) came out, from all possible combinations. Along the roof of both tunnels a massif marble block declares the general stability of them, while the most instability is coming to the roof, although they have a very small volume.
Secondary tunnels, transverse to the first tunnel, which are full of sterile material, present several small wedges, while at the roof of a secondary tunnel, perpendicular to the second tunnel, an amount of non-stable blocks must be mechanical detached. At the second tunnel we don’t encounter any serious problems of stability, as the volume of produced wedges is of minor importance and the walls of the tunnel are supported with a small manufactured wall. However, this small wall at some places present a poor interlocking and for that reason a stabilization check and then a restoration wherever is essential, must be done. The main stabilization problems that may arise in the second tunnel, are due to a thrust zone along the roof with clay infilling and also due to the appearance of karstic voids. The problem can be fixed by sealing those voids.
Finally at the entrance of the first tunnel, no highly hazard surfaces had been located and several blocks that we had remarked during our field work, were probably created due to undermining procedures. However, wherever a stabilization issue is presented, energetic measures of retaining must be taken. On the other hand, at the entrance of the first tunnel there aren’t any problems of stability.