Τεχνικογεωλογική αξιολόγηση ευστάθειας και στεγανότητας φράγματος Λουζίκι Ολύνθιου ποταμού, Χαλκιδική = Engineering geological assessment of the Louziki dam site suitability, Chalkidiki, Greece.

Περίληψη

Η κατασκευή ενός φράγματος προϋποθέτει ενδελεχή και συστηματική έρευνα, καθώς αποτελεί ένα πολυπαραγοντικό έργο, με απώτερο σκοπό την ασφαλή κατασκευή και λειτουργία του. Η επίτευξη των προαναφερθέντων στόχων γίνεται μέσω υδρολογικής, γεωλογικής και γεωτεχνικής έρευνας της περιοχής του φράγματος.
Η υπό μελέτη θέση φράγματος βρίσκεται στο Νομό Χαλκιδικής, στον ποταμό Βατόνια (Ολύνθιο), στη θέση Λουζίκι. Πρόκειται για χωμάτινο φράγμα με αργιλικό πυρήνα, ύψος 73 m, μήκος στέψης 210 m και πλάτος στέψης 10 m. Συνοδά έργα του φράγματος αποτελούν ο υπερχειλιστής – εκχειλιστής, η σήραγγα εκτροπής και το ανάντη πρόφραγμα.
Το γεωλογικό υπόβαθρο της περιοχής μελέτης αποτελείται από εναλλαγές μεταμορφωμένων πετρωμάτων, ηλικίας Κάτω – Μέσο Ιουρασικού, που αναφέρονται ως "σχηματισμός ή φλύσχης της Σβούλας” (Μουντράκης, 2010), Νεογενείς σχηματισμούς και πρόσφατες ποτάμιες αναβαθμίδες και αποθέσεις κοίτης.
Η εκτίμηση των τεχνικογεωλογικών συνθηκών, βασίστηκε σε γεωλογικούς δείκτες και σε μηχανικές παραμέτρους όπως: RQD, GSI, βαθμός αποσάθρωσης, περατότητα και μονοαξονική αντοχή, που προσδιορίστηκαν από την υπαίθρια χαρτογράφηση και εργαστηριακές δοκιμές (Point Load Index). Ο προσδιορισμός των τεχνικογεωλογικών ενοτήτων, έγινε μέσω αυτών των παραμέτρων, με απώτερο σκοπό την εκτίμηση της μηχανικής συμπεριφοράς της βραχομάζας. Η εκτίμηση της μηχανικής συμπεριφοράς περιλαμβάνει την ευστάθεια των πρανών μέσω κινηματικής ανάλυσης, Dips 7.0, την εκτίμηση της αντοχής και της παραμορφωσιμότητας καθώς και δεδομένα για τον υπόγειο υδροφόρο ορίζοντα και την πιεζομετρία. Οι αβεβαιότητες σχετικά με την καταλληλότητα της θέσης του φράγματος σχετίζονται με την ετερογένεια και διαβρωσιμότητα των σχηματισμών, την παρουσία ρηγμάτων, την τεκτονική καταπόνηση της βραχομάζας και τις πιθανές διαφυγές.
Η θέση θεμελίωσης ενδέχεται να παρουσιάζει προβλήματα ευστάθειας λόγω της παραμορφωσιμότητας των σχηματισμών, της διαβρωσιμότητας του γραφιτικού σχιστόλιθου και των συνθηκών του υπόγειου νερού. Από την ανάλυση προέκυψε ότι στο δεξί αντέρεισμα δεν αναμένεται να παρουσιαστούν προβλήματα ευστάθειας, όμως στο αριστερό αντέρεισμα μπορεί να προκύψουν βαρυτικές αστοχίες με τη μορφή σφηνοειδών ολισθήσεων. Στη θέση του άξονα του φράγματος, δεν αναμένονται σημαντικές διαφυγές βάσει των επί τόπου δοκιμών περατότητας, επομένως το βάθος της κουρτίνας τσιμεντενέσεων εκτιμάται ότι δεν θα είναι μεγάλο και με περιορισμένη έκταση στα αντερείσματα.
Στον ταμιευτήρα, εντοπίστηκαν δυο παλιές κατολισθήσεις, εκ των οποίων η μια σε κοντινή απόσταση από τον άξονα του φράγματος (500 m), καθώς και κάποιες βραχοκαταπτώσεις (σφηνοειδείς ολισθήσεις). Αναφορικά με τις διαφυγές, η παρουσία κροκαλοπαγών, στο βόρειο τμήμα του ταμιευτήρα, αποτελεί πιθανώς κίνδυνο. Το χωμάτινο φράγμα με αργιλικό πυρήνα, αποτελεί την καλύτερη επιλογή βάσει της ποιότητας της βραχομάζας και της ετερογένειας των σχηματισμών στη θέση θεμελίωσης.

Dams constitute major construction projects for the accumulation of water for various purposes. The construction of a dam demands meticulous and thorough investigation, since it constitutes a multi-factor discipline, aiming to the safe and efficient construction. A dam site suitability investigation includes hydrological, geological and engineering geological investigation in the dam and reservoir area.
Louziki dam site is in Chalkidiki peninsula and more specifically on Vatonias (Olynthios) river. It is an earth fill dam with a design height of 72 m, crest length 210 m and crest width 10 m. The main supplementary structures for the dam are the spillway, the diversion tunnel and the coffer dam.
The geological bedrock of the area consists of metamorphic rock alternations, of Lower-Middle Jurassic age, comprising the “Svoula flysch formation”, (Mountrakis D., 2010), as well as Neogene and Quaternary sediments encountered close to the riverbed.
For the assessment of the engineering geological conditions, several index and mechanical properties were considered, namely RQD, GSI, degree of weathering, rock mass permeability and intact rock compressive strength. These parameters were introduced in the definition of engineering geological units to further estimate the rock mass behavior. The estimation of the rock mass behavior includes slope stability via kinematic analysis, evaluation of strength and deformability as well as groundwater and piezometric data.
The uncertainties relating to the suitability of the dam site are associated with the heterogeneity and erodibility of the formations, the presence of faults, the tectonic disturbance of the rock-mass and the estimated water losses.
In the foundation zone of the dam, stability problems can arise due to the heterogenous formations, the erodibility of graphitic schist and the water pressure conditions. The right abutment is not expected to present any stability problems, but wedge failures may occur in the left abutment. Based on the in-situ permeability tests in the area of the dam axis no significant leakages are expected, hence the depth of the grout curtain is evaluated to be close to the surface.
In the reservoir area two landslides were identified, one of them in a close distance from the dam’s axis (500m), as well as some rockfalls phenomena (wedge failures). In respect to the water losses, the presence of conglomerates at the northern limit of the reservoir poses a hazard. The earth fill dam appears as the optimal option based on the weak nature of the rock masses and the heterogeneity of the foundation’s formations.