Rockfall hazard and risk assessment: an example from a high promontory at the historical site of Monemvasia, Greece

The paper presents the kinematics of rock instability of a high limestone promontory, where the Monemvasia historical site is situated, in Peloponnese in Southern Greece. The instability phenomena poses a significant threat to the town located at the base of the slope. Rockfall episodes occurred in the past due to the relaxation of the high cliff, whereas significant undermining of the castle frontiers has been observed at the slope crest. <br><br> The predominant types of instability are of planar, wedge and toppling failure of medium to large blocks. In order to investigate the existing stability conditions and decide upon the protection measures, stability and rockfall analyses were carried out for numerous slope sections under different loading conditions and protection measures were suggested. <br><br> A rock-fall risk rating system is proposed, which is based on morphological and structural criteria of the rock mass and on vulnerability and consequences. The rating system is applied for individual sections along the slope and a risk map was produced, which depicted areas having different degree of risk against rockfall occurrences

NEW PROPOSED GSI CLASSIFICATION CHARTS FOR WEAK OR COMPLEX ROCK MASSES

The paper deals with the geotechnical classification of weak and complex rock masses. The complexity of these geological material demands a more specialized research and geological characterization due to the special features of their rock mass types regarding both their structure and their lithological characteristics. The weak and complex rock masses under consideration, often heterogeneous and containing rocks of extremely low strength, have in most cases undergone highly tectonised disturbance resulting in the destruction of their initial structure, while weathering can be another particular feature. The geotechnical types and their characterization of rock masses that can be developed in flysch, molasse, brecciated limestone, ophiolites and disturbed or weathered gneiss are studied here. In order to describe these masses in a quantitative way and provide numerical values to engineering design, new or revised rock mass classification diagrams are introduced within the general concept of the GSI system, or specific projections inside the existing GSI diagram are proposed The fundamental source for this research was data from the design and construction of 62 tunnels of Egnatia Highway appropriately assessed, processed, correlated and associated with field work

The engineering geological behaviour of disturbed and weatherd gneiss in slopes. The case of the "vertical axis" of Egnatia motorway, Komotini - Nymfea, Northern Greece.

Ο υγιής γνεύσιος διαμορφώνει πολύ ικανές βραχόμαζες με περιορισμένα προβλήματα στα γεωτεχνικά έργα. Ασθενείς όμως βραχόμαζες και προβληματικές συμπεριφορές μπορεί να προκύψουν στα τεχνικά έργα μέσα σε ένα γεωλογικό περιβάλλον που χαρακτηρίζεται από έντονη, πολλαπλών φάσεων, τεκτονική διαταραχή όπου ευνοείται η αποσάθρωση. Στην παρούσα εργασία παρουσιάζεται η συμπεριφορά των γνευσιακών βραχομαζών στην διαμόρφωση ορυγμάτων κατά μήκος της Εγνατίας Οδού στον κάθετο άξονα Κομοτηνή-Νυμφαία. Τα κύρια τεχνικογεωλογικά χαρακτηριστικά εντοπίζονται στον βαθμό αποσάθρωσης, στη τεκτονική διαταραχή, στην ένταση της σχιστότητας και στην παρουσία διατμημένων ζωνών. Στο άρθρο αυτό οι βραχόμαζες κατηγοριοποιούνται σε τύπους  ανάλογα με τα τεχνικογεωλογικά χαρακτηριστικά – «κλειδιά»- που ορίζουν τη συμπεριφορά τους στα πρανή. Έτσι, εξετάζεται ο πιθανότερος μηχανισμός αστοχίας στην διαμόρφωση πρανών για κάθε τύπο βραχόμαζας. Οι γεωτεχνικές ιδιότητες των επιφανειών αυτών είναι αρκετά δύσκολο να εκτιμηθούν λόγω της φύσης των γεωυλικών που αναπτύσσονται σε αυτές ενώ οι ανάστροφες αναλύσεις είναι η καλύτερη μέθοδος για να προσδωθούν αξιόπιστες παράμετροι σχεδιασμού. Εδώ παρουσιάζονται τα αποτελέσματα δύο ανάστροφων αναλύσεων, μία για πλήρως αποσαθρωμένο γνεύσιο και μία για διατημένες επιφάνειες. Τα αποτελέσματα αυτά παρουσιάζουν σημαντικές διαφορές με τις εργαστηριακές δοκιμές. Τέλος, συζητούνται πιθανά μέτρα σταθεροποίησής ανάλογα με τον μηχανισμό αστοχίας για τις δύο περιπτώσεις.Sound gneiss forms evidently very competent rock masses with minor problems in geotechnical works. However, poor rock masses and problematic behaviour can be encountered in engineering projects in a geological environment characterized by intensive and sequent tectonic disturbance, where, weathering may be strongly favoured. Case studies with slope instability problems are analysed from the Egnatia Motorway along the vertical axis from Komotini to Nymfea, in Northern Greece. The basic engineering geological consideration focuses on the weathering degree, the tectonic disturbance, the foliated structure and the presence of shear zones. In the paper the gneissic rock masses are categorized in a number of specific rock mass types according to key engineering geological characteristics that define the rock mass behaviour in slopes. Subsequently, the slope behaviour of each rock mass type is discussed. The geotechnical properties of such failure surfaces are very difficult to be estimated due to the heterogeneous nature of these planes and back analysis is the best method to obtain reliable parameters. Back analysis results from two case studies showed significant differences to the laboratory test results. Finally, the concepts of the appropriate support measures based on the mechanism of failure of two case studies are presented in the paper

LABORATORY INVESTIGATION ON THE CORRELATION BETWEEN THE FRICTION ANGLE OF ROCK JOINTS AND THE CONSTANT MI OF THE HOEK AND BROWN CRITERION

Στην παρούσα εργασία διερευνάται η συσχέτιση μεταξύ της μη - διαστολικής γωνίας τριβής (φm ) ασυνεχειών και της σταθεράς mi του κριτηρίου Hoek and Brown για τον άρρηκτο βράχο, με τη χρήση των αποτελεσμάτων ενός προσανατολισμένου προγράμματος εργαστηριακών δοκιμών. Το πρόγραμμα περιλαμβάνει δύο τύπους εργαστηριακών δοκιμών: μια σειρά από δοκιμές τριαξονικής θλίψης σε ακέραια δείγματα πετρωμάτων για τον προσδιορισμό του mi και μια ανεξάρτητη σειρά δοκιμών άμεσης διάτμησης ασυνεχειών σε επιφάνειες ασυνεχειών, που προέκυψαν από εφελκυστική αστοχία από τα ίδια πετρώματα για τον προσδιορισμό του φm. Χρησιμοποιήθηκαν τέσσερις αντιπροσωπευτικοί τύποι πετρωμάτων από τη Βόρεια Ελλάδα: ένας γρανίτης, ένας ψαμμίτης, ένας ασβεστόλιθος και ένα μάρμαρο, καλύπτοντας ένα εύρος τιμών mi μεταξύ 8 και 34, και αντοχής σε ανεμπόδιστη θλίψη μεταξύ 60 και 120 MPa. Εκτός από το εύρος των παραμέτρων που παρουσιάζεται για τα 4 αυτά συγκεκριμένα πετρώματα, τα πειραματικά αποτελέσματα δείχνουν ότι η χωρίς διαστολή γωνία τριβής της ασυνέχειας βράχου που προσδιορίζεται από τη δοκιμή άμεσης διάτμησης (φm) μειώνεται λογαριθμικά με την τιμή της σταθεράς mi.A correlation between the non-dilational friction angle (φm) of rock discontinuities and the constant mi of the Hoek and Brown criterion for intact rock is investigated, using the results of a focus oriented laboratory program. The program consisted of two types of laboratory tests: a series of triaxial compression tests on intact rock samples for the determination of the constant mi and an independent series of direct shear tests on tensile fractures of the same rock types for the determination of the rock joint friction angle φm. Four typical rock types from Northern Greece were used: a granite, a sandstone, a limestone and a marble, covering a range of mi between 8 and 34, and an unconfined compressive strength between 60 and 120 MPa. Apart from the certain range of parameters that is presented for this specific rocks, the experimental results show that the non-dilational friction angle of the rock fracture determined by direct shear testing (φm) decreases logarithmically with the value of the constant mi

Evaluation of ground information with respect to EPB tunnelling for the Thessaloniki metro, Greece

Ο Μητροπολιτικός σιδηρόδρομος της Θεσσαλονίκης αποτελείται από δύο παράλληλες σήραγγες διαμέτρου ~6 m και μήκους ~8 km η κάθε μία και περιλαμβάνει 13 σταθμούς. Η γεωλογία του πολεοδομικού συγκροτήματος της Θεσσαλονίκης χαρακτηρίζεται από την παρουσία νεογενών και τεταρτογενών αποθέσεων. Ο κύριος σχηματισμός της περιοχής του έργου είναι μία σειρά πολύ στιφρών έως σκληρών ερυθρών αργίλων ανωμειοκαινικής-πλειοκαινικής ηλικίας. Σχηματισμοί του Τεταρτογενούς που έχουν αποτεθεί πάνω σε αυτές τις αργίλους συνίστανται από αργιλώδεις-ιλυώδεις άμμους ή/και χάλικες. Το πρόγραμμα γεωερευνητικών εργασιών περιελάμβανε έναν σημαντικό αριθμό δειγματοληπτικών γεωτρήσεων, επί τόπου και εργαστηριακών δοκιμών. Τα στοιχεία του γεωερευνητικού προγράμματος αξιολογήθηκαν ώστε να κατανοηθεί καλύτερα το γεωλογικό προσομοίωμα της περιοχής του έργου και να διακριτοποιηθούν ζώνες με βάση τη συμπεριφορά των γεωυλικών κατά τη διάνοιξη της σήραγγας με μηχάνημα ολομέτωπης κοπής (ΤΒΜ). Όσον αφορά το μηχάνημα διάνοιξης, η επιλογή ενός μηχανήματος εδαφικής εξισορροπητικής πίεσης (ΕΡΒΜ) φαίνεται να είναι εύλογη τόσο από πλευράς ευστάθειας όσο και από πλευράς ρυθμού προχώρησης. Η επιλογή αυτή υπαγορεύεται από τα χαρακτηριστικά του εδάφους για την κάλυψη όλων των αντικειμενικών σκοπών όπως ο έλεγχος των καθιζήσεων και εδαφικών μετακινήσεων, η διατήρηση της στάθμης του υπόγειου νερού αλλά και η ικανοποιητική προχώρηση των σηράγγωνThe Thessaloniki Metropolitan Railway comprises two separate ~6 m diameter parallel tunnels with an ~8 km stretch each and 13 stations. The geology of the urban area of Thessaloniki is characterised by the presence of Neogene and Quaternary deposits. The base formation for the project area is a very stiff to hard red clay, dating to Upper Miocene-Pliocene. Upon this formation, Quaternary sediments have been deposited, most of which comprise sand and/or gravel in a clay-silt dominated matrix, covered in places by anthropogenic fill. Ground investigation campaigns incorporated a significant number of sampling boreholes and in situ and laboratory testing. This information was elaborated in order to obtain a better geological understanding and a geotechnical zonation of the ground with respect to mechanized tunnelling. EPB M appears to be the reasonable choice for the project in all aspects of tunnel safety and tunnelling performance. The characteristics and parameters of the soils and the hydrogeological regime directed towards this selection and it is expected that all the objectives, such as settlement and ground movements control, water table level maintenance and adequate performance, will be met by an EPBM provided it is properly operate