title: Ο ρόλος του νερού στην ευστάθεια χερσαίων και υποθαλάσσιων εδαφικών πρανών υπό στατικές και σεισμικές συνθήκες
title: The impact of water on the stability of onshore and offshore earth slopes under static and seismic conditions
Creators: name: Καβαλιερατου Ευγενια-Ευνομια
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2023

description: Τα τελευταία χρόνια, αφενός υπάρχει μία σημαντική αύξηση τεχνικών έργων μέσα στη θάλασσα, όπως τα ενεργειακά δίκτυα, αφετέρου παρατηρείται το φαινόμενο της κλιματικής αλλαγής. Η κλιματική αλλαγή, δηλαδή η έντονη αλλαγή των καιρικών συνθήκων, οφείλεται σε μεγάλο βαθμό στην αύξηση των αέριων του θερμοκηπίου που οδηγεί στην αύξηση της θερμοκρασίας της Γης. Οι μεγαλύτερες θερμοκρασίες αυξάνουν το φαινόμενο της εξάτμισης προκαλώντας, εκτός των άλλων, και έντονες βροχοπτώσεις, με αποτέλεσμα να προκαλούνται προβλήματα και κατολισθήσεις σε φυσικά και τεχνητά εδαφικά πρανή.
Η αστοχία των εδαφικών πρανών δύναται να προκαλέσει ακόμα και μεγάλες μετακινήσεις της μάζας τους, δημιουργώντας έτσι κατολισθήσεις, οι οποίες αποτελούν ένα σημαντικό γεωκίνδυνο παγκοσμίως. Οι  ιδιότητες των υλικών, η γεωμετρία του πρανούς, η θέση (χερσαία ή υποθαλάσσια) επηρεάζουν σημαντικά τους μηχανισμούς των κατολισθήσεων. Ειδικά σε χερσαία πρανή, σημαντικό ρόλο διαδραματίζει ο υδροφόρος ορίζοντας, καθώς και η επίδραση φαινομένων έντονης βροχόπτωσης εξαιτίας της κλιματικής αλλαγής. Η επιρροή του νερού στην ευστάθεια του πρανούς εξαρτάται από τις (στραγγιζόμενες ή αστράγγιστες) συνθήκες που επικρατούν στην περιοχή, συνεπιδρώντας με τη διαδικασία της διάβρωσης των πρανών, η οποία παρεμποδίζεται μεν από την παρουσία βλάστησης, αλλά επιδεινώνεται από τις πλημμύρες. Δυσμενείς παράγοντες για την ευστάθεια ενός πρανούς είναι η απότομη κλίση, η μικρή συνοχή ή/και η γωνία εσωτερικής τριβής του εδαφικού υλικού, αλλά και τα σεισμικά/δυναμικά φορτία. 
Επιπροσθέτως, το νερό, είτε εσωτερικά με την παρουσία του υδροφόρου ορίζοντα σε κορεσμένα εδάφη, είτε εξωτερικά, εξαιτίας των πλημμυρών, επιδρά στην ευστάθεια, οδηγώντας σε μεταβολή του συντελεστή ασφαλείας. Με δεδομένο ότι τα τελευταία χρόνια έχουν παρατηρηθεί αλλαγές στο κλίμα (βλ., φαινόμενο κλιματικής αλλαγής), έχουν διαπιστωθεί σημαντικές αυξο-μειώσεις στη συχνότητα εμφάνισης, στην ένταση και στη διάρκεια των βροχοπτώσεων. Υπό αυτές τις συνθήκες, διαφοροποιείται η διήθηση του νερού στο έδαφος σε σύγκριση με τις κανονικές βροχοπτώσεις (γεγονός που επηρεάζει τον υδροφόρο ορίζοντα), καθώς και η επιφανειακή απορροή (γεγονός που επηρεάζει τη διάβρωση, και κατ’ επέκταση τις κλίσεις των πρανών). Ο συνδυασμός δε μίας έντονης βροχόπτωσης με έναν ισχυρό σεισμό δεν μπορεί να αποκλειστεί σε χώρες με έντονη σεισμικότητα, όπως είναι η Ελλάδα. 
Με βάση τα προαναφερθέντα, στην παρούσα διπλωματική εργασία επιχειρείται η ποσοτική εκτίμηση της ευστάθειας χερσαίων και υποθαλάσσιων εδαφικών πρανών υπό στατικές και σεισμικές συνθήκες μέσω αναλυτικών και αριθμητικών μεθόδων. Για τον σκοπό αυτό, χρησιμοποιήθηκαν κατάλληλες αναλυτικές σχέσεις και πραγματοποιήθηκαν παραμετρικές αριθμητικές αναλύσεις με το λογισμικό πεπερασμένων στοιχείων PLAXIS 2D. Συμπερασματικά, επιβεβαιώνεται ο σημαντικότατος ρόλος του υπόγειου και του επιφανειακού νερού και αποδεικνύεται, εμμέσως πλην σαφώς, η ενδεχόμενη επίδραση (επιβλαβής ή ευεργετική) της κλιματικής αλλαγής στην ευστάθεια των εδαφικών πρανών και κατ’ επέκταση των κατασκευών που βρίσκονται θεμελιωμένα πάνω ή κοντά σε αυτά.

description: In recent years, on one hand, there is a significant increase of offshore infrastructure, e.g., energy lifelines, while on the other hand, there has been a dramatic increase in the intensity and frequency of flooding phenomena due to climate change.  Climate change, i.e., the change in weather conditions is mainly attributed to the increase of greenhouse gases, which leads to an increase of Earth’s temperature. Higher temperatures increase evaporation causing, among others, intense rainfalls, resulting in problems and landslides on natural and artificial soil slopes.
The failure of soil slopes may result in large movements of soil masses, thus creating landslides, which constitute a crucial geohazard worldwide. The mechanical properties of the materials, the geometry of the slope, the location (onshore or offshore) affect the mechanisms of landslides. Especially for onshore slopes, the underground water table plays an important role, as well as the precipitation conditions, which are altered due to climate change. The influence of water on soil strength depends on the (drained or undrained) prevailing conditions in the area, interacting with the process of soil erosion, which is stalled by the presence of vegetation, but intensified by flooding phenomena. Adverse factors for the stability of a slope are high inclinations, low cohesion and/or angle of internal friction of the soil, as well as seismic and dynamic loads.
In addition, water, either internally with the presence of a water table in saturated soils, or externally, due to floods, has an impact on slope stability, altering the safety factor. Moreover, due to climate change, there has been a significant increase (increased frequency and duration) of flooding phenomena. Under these adverse conditions, the infiltration of water into the soil (a factor affecting the aquatic horizon), as well as surface runoff (a factor affecting erosion and the slope inclination) are also different compared to normal rainfalls. Obviously, the combination of a heavy rainfall with a strong earthquake event cannot be ruled out in countries with high seismicity, such as Greece.
Based on the aforementioned remarks, the present diploma thesis attempts to quantify the stability of onshore and offshore soil slopes under static and seismic conditions by analytical and numerical methods. For this purpose, analytical relationships as well as numerical simulations, utilizing the finite element software PLAXIS 2D, have been used. The parametric study confirms the crucial role of groundwater and surface water and indirectly demonstrates the potential (detrimental or beneficial) impact of climate change on the stability of soil slopes, as well as on the adjacent structures.