Γεωφυσική Έρευνα στη Μονή Καισαριανής για την επίλυση Γεωτεχνικών Προβλημάτων - Παπαδοπούλου, Μυρτώ (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανικών Μεταλλείων Μεταλλουργών. Τομέας Μεταλλευτικής. Εργαστήριο Εφαρμοσμένης Γεωφυσικής, 2015)
Η παρούσα διπλωματική εργασία αφορά την πραγματοποίηση γεωφυσικής έρευνας στη Μονή Καισαριανής για την επίλυση γεωτεχνικών προβλημάτων. Πιο συγκεκριμένα, στόχος μας ήταν να αποτυπωθεί η στρωματογραφία ώστε να δούμε που στέκεται ο ναός, σε τι βάθος εντοπίζεται το βραχώδες υπόβαθρο και να εντοπιστούν τυχόν τοπικές δομές ανθρωπογενούς προέλευσης. Επιπρόσθετα επιδίωξη της εργασίας ήταν και ο υπολογισμός των ταχυτήτων των σεισμικών κυμάτων P και S. Αυτή η πληροφορία θα χρησιμοποιηθεί για περαιτέρω έρευνα από Πολιτικούς Μηχανικούς, έτσι ώστε να προσδιοριστεί ποια θα είναι η αντίδραση του κτιρίου της Μονής σε καταπόνηση από σεισμό. Αρχικά έγινε σχεδιασμός της έρευνας στην περιοχή μελέτης αξιοποιώντας γεωλογικά και ιστορικά στοιχεία, καθώς και πληροφορίες από τη διεθνή βιβλιογραφία, για περιπτώσεις έρευνας σε παρόμοιες συνθήκες. Αποφασίστηκε να πραγματοποιηθούν οι εξής γεωφυσικές μέθοδοι: Ηλεκτρομαγνητική Μέθοδος (ΕΜΙ), Ηλεκτρική Μέθοδος (ΕRT), Σεισμική Μέθοδος, Μέθοδος Γεωραντάρ (GPR). Στη συνέχεια, έγινε επεξεργασία των δεδομένων της κάθε μέτρησης χρησιμοποιώντας τα κατάλληλα προγράμματα: το Surfer της Golden Software, το RES2DINV της Geotomo Software, το SeisImager και το PlotRefa της EG&G GEOMETRICS και το REFLEXW της Sandmeier Scientific Software. Με βάση την επεξεργασία προέκυψαν ορισμένα συμπεράσματα. Έγινε σαφής αποτύπωση των γεωλογικών σχηματισμών της περιοχής κάτω από τη μονή, σε σχέση με τη συνεκτικότητα, την περατότητα και την κοκκομετρία, εντοπίστηκε το βάθος στο οποίο εκτιμάται ότι βρίσκεται η οροφή του βραχώδους υποβάθρου ενώ παράλληλα, εντοπίστηκαν και ορισμένες τοπικές δομές οι οποίες, εξαιτίας των διαστάσεών τους αλλά και των έντονων μεταβολών που παρουσιάζουν ως προς ορισμένες φυσικές ιδιότητες, σε σχέση με τον περιβάλλοντα χώρο, εκτιμάται ότι έχουν ανθρωπογενή προέλευση. Πρόκειται για τάφους και για υπόγειους αγωγούς. Η δομή της διπλωματικής εργασίας, αποτελείται από πέντε κεφάλαια, τα οποία περιλαμβάνουν τα εξής: Στο πρώτο κεφάλαιο, γίνεται εισαγωγή στο αντικείμενο της γεωφυσικής όσον αφορά τις εφαρμογές που αφορούν το μηχανικό γενικά, αλλά και στο αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας. Στο δεύτερο κεφάλαιο, αναλύεται το θεωρητικό υπόβαθρο, το οποίο αξιοποιήθηκε για την καλύτερη κατανόηση και εφαρμογή των τεσσάρων γεωφυσικών μεθόδων που εφαρμόστηκαν. Γίνεται αναφορά στις βασικές τεχνικές, την οργανολογία και τις διαφορετικές διατάξεις που εφαρμόζονται στην κάθε μέθοδο. Στο τρίτο κεφάλαιο, αναφέρονται τρία παραδείγματα γεωφυσικής έρευνας, από τη διεθνή βιβλιογραφία, που ανταποκρίνονται σε παρόμοιες συνθήκες με αυτές που έπρεπε να αντιμετωπίσουμε στα πλαίσια της παρούσας εργασίας. Στο τέταρτο κεφάλαιο, γίνεται εκτενής αναφορά σε όλα τα στάδια της γεωφυσικής έρευνας στη Μονή Καισαριανής. Παραθέτονται ιστορικά στοιχεία για τη Μονή, γίνεται περιγραφή της γεωλογίας της ευρύτερης περιοχής και παρουσιάζονται οι μέθοδοι στην εφαρμογή των οποίων καταλήξαμε, καθώς και το είδος των συμπερασμάτων που περιμένουμε από κάθε μέθοδο. Στις επόμενες ενότητες, αναφέρονται αναλυτικά για την κάθε μέθοδο, τα όργανα και οι διατάξεις που χρησιμοποιήθηκαν, ο τρόπος επεξεργασίας των δεδομένων. Γίνεται παρουσίαση των αποτελεσμάτων της επεξεργασίας, με βάση τα οποία βγαίνουν συμπεράσματα. Για την ηλεκτρομαγνητική μέθοδο, δημιουργούνται χάρτες φαινόμενης αγωγιμότητας και μαγνητικής επιδεκτικότητας για βάθη συνολικής διασκόπησης 3 και 6m. Με βάση τους χάρτες αυτούς, προκύπτουν και τα πρώτα συμπεράσματα σε σχέση με το υλικό που υπάρχει στο υπέδαφος της περιοχής μελέτης αλλά και για το αν υπάρχουν τοπικές δομές ή κατασκευές. Στη συνέχεια, παρουσιάζονται τα δεδομένα της γεωηλεκτρικής τομογραφίας, με βάση τα οποία εντοπίζονται με μεγαλύτερη ακρίβεια υπόγειες κατασκευές και οι υπόγειοι ορίζοντες της στρωματογραφίας, γίνεται δηλαδή εκτίμηση του βάθους στο οποίο εντοπίζεται το βραχώδες υπόβαθρο. Ακολουθούν τα δεδομένα της σεισμικής μεθόδου, με βάση τα οποία γίνεται σαφής καταγραφή των μεταβολών στο υπέδαφος με βάση τη συνεκτικότητα των υλικών, εντοπίζοντας έτσι με μεγάλη ακρίβεια το βραχώδες υπόβαθρο. Τελευταία παρουσιάζεται η μέθοδος του γεωραντάρ, με την οποία εντοπίστηκαν σε βάθος υπόγειοι ορίζοντες αλλά και με μεγάλη ακρίβεια, οι υπόγειες κατασκευές. Στο πέμπτο κεφάλαιο, γίνεται μια γενική αποτίμηση συνολικά της έρευνας και εκτιμάται η αποτελεσματικότητα της μεθόδου για περιπτώσεις που απασχολεί το μηχανικό η προσέγγιση ζητημάτων γεωτεχνικής φύσης, ειδικά όταν πρόκειται για κτίρια ιστορικής σημασίας, μνημεία πολιτιστικής κληρονομιάς.