Σκοπός της παρούσας διατριβής είναι η παρουσίαση και μελέτη των τεχνικογεωλογικών συνθηκών κατά τη διάνοιξη των σηράγγων Πλάτανου και Τράπεζας της Σ.Γ.Υ.Τ. Κιάτου – Αίγιου, ενώ δίνεται έμφαση στο τμήμα της εισόδου της σήραγγας Πλατάνου που βρίσκεται εντός ζώνης ενεργής κατολίσθησης. Ειδικότερα γίνεται εκτενής ανάλυση στο συστηματικά οργανωμένο πρόγραμμα γεωτεχνικής και δομητικής παρακολούθησης της κατασκευής, που περιλαμβάνει : 1. Αυτοματοποιημένο Σύστημα Παρακολούθησης 2. Χωροσταθμικές Ακίδες 3. Οπτικοί στόχοι εντός σήραγγας 4. Εκτασιόμετρα 3 ράβδων 5. Κλισιόμετρα 6. Κύτταρα φορτίου αγκυρίου 7. Πιεζόμετρα Η εγκατάσταση των παραπάνω οργάνων αποσκοπεί στη διενέργεια μετρήσεων υψηλής ακρίβειας, ώστε να είναι δυνατή η έγκυρη και έγκαιρη εξαγωγή συμπερασμάτων σχετικά με την επάρκεια και την αποτελεσματικότητα των μέτρων προσωρινής υποστήριξης. Με βάση την επεξεργασία των στοιχείων, που συγκεντρώθηκαν από τη διάνοιξη του συνολικού μήκους της σήραγγας Πλατάνου στο τμήμα της εισόδου αυτής (περίπου 300μ από την είσοδο αυτής, εντός της ζώνης κατολίσθησης), όπου και εφαρμόστηκαν οι προσαρμοσμένες κατηγορίες εκσκαφής και σύμφωνα με τις επί τόπου μετρήσεις, επιτεύχθηκαν οι ακόλουθοι κύριοι στόχοι: • Αποφυγή ανάπτυξης υψηλών συγκλίσεων στο κέλυφος της προσωρινής. • Περιορισμός των επιφανειακών καθιζήσεων στο οικισμό άνωθεν της σήραγγας. • Προπορεία της εκσκαφής της άνω ημιδιατομής και αξιολόγηση της συμπεριφοράς της βραχόμαζας και της αποτελεσματικότητας των μέτρων υποστήριξης, ώστε εφόσον απαιτηθεί να υπάρχει δυνατότητα έγκαιρης τροποποίησης των μέτρων υποστήριξης της Β’ φάσης. • Ανάσχεση προβλημάτων επάρκειας των κατηγοριών εκσκαφής της οριστικής μελέτης καθώς και οριακών συντελεστών ασφαλείας. / The purpose of this thesis is the presentation and study of technical geological conditions during the opening of tunnels of Platanos and Trapezas of the high speed railway Kiato - Aigion, emphasizing on the entrance of the tunnel Platanos located within an active landslide zone. In particular, extensive analysis is given to the systematically organized program of geotechnical and construction monitoring of building activity, including: 1. Automated Monitoring System 2. Space determining Spikes 3. Optical targets in the tunnel 4. Ektasiometra 3 bars 5. Gradiometers 6. Anchor load cells 7. Piezometer The installation of these instruments is designed to perform high precision measurements in order to obtain accurate and timely conclusions on the adequacy and effectiveness of the tunnel’s temporary support. Based on data processing, collected from the opening of the total length of the tunnel Platanos in this part of the entrance (about 300m from the entrance within the landslide zone), where custom excavation categories were applied according to the in situ measurements, obtained the following main objectives: • Avoid high growth convergence in temporary support. • Reduction of surface subsidence in the village above the tunnel. • Advance the excavation of the upper semi section and evaluation of rock mass behavior and the effectiveness of support measures, in order if necessary to be able to timely amend the measures to support the second phase. • Averting adequacy problems of digging categories of the final design and marginal safety factors.

Η παρούσα διπλωματική εργασία αποτελεί μια προσπάθεια προσέγγισης των γεωλογικών, γεωτεχνικών και γεωμηχανικών χαρακτηριστικών και ιδιοτήτων των ιζηματογενών μαργαϊκών αποθέσεων της περιοχής του Πλατάνου Αχαΐας. Στην εργασία αυτή, παρουσιάζονται μια σειρά από γεωλογικά, τεκτονικά, στρωματογραφικά, υδρογεωλογικά, μετεωρολογικά και σεισμικά δεδομένα της ευρύτερης περιοχής, ενώ έμφαση δίνεται στην, εξέταση και περιγραφή της κατολισθητικής κίνησης που επηρεάζει τη συγκεκριμένη θέση. Παρατίθενται επίσης γεωτεχνικά και γεωλογικά στοιχεία της διάνοιξης και κατασκευής της σήραγγας του Πλατάνου. Πρόκειται για μια δίδυμη οδική σήραγγα η οποία αποτελεί τμήμα του έργου του νέου αυτοκινητοδρόμου «Ελευσίνα – Κόρινθος – Πάτρα – Πύργος – Τσακώνα» και αποτελεί τμήμα της «Ολυμπίας Οδού». Φιλοξενείται σε νεογενείς σχηματισμούς, κατά βάση μαργαϊκές αποθέσεις και κροκαλοπαγή. Ιδιαίτερη αναφορά γίνεται στη μαργαϊκή βραχομάζα στην οποία διανοίγεται η σήραγγα, στα πιθανά γεωτεχνικά προβλήματα είτε εντός, είτε και εκτός του έργου καθώς επίσης και στις εν δυνάμει τεχνικές λύσεις που ακολουθήθηκαν. Η μελέτη της δεύτερης και της τρίτης φάσης (Β και Γ Φάσεις διάνοιξης), ιεραρχούνται ως προς την ανάλυσή τους στην εργασία αυτή. Η ταξινόμηση και κατηγοριοποίηση της υφιστάμενης βραχομάζας και ιδιαίτερα των μαργαϊκών αποθέσεων, αποτελεί το βασικό στόχο της έρευνας που έχει πραγματοποιηθεί. Για το σκοπό αυτό, εφαρμόσθηκε μια σφαιρική προσέγγιση που περιελάμβανε τον βιβλιογραφικό προσδιορισμό της βραχομάζας και την κατηγοριοποίησή της μεταξύ των σκληρών εδαφών και των μαλακών βράχων. Επίσης, μελετήθηκαν και αναλύθηκαν μια σειρά από επί τόπου δοκιμές είτε κατά τη διάνοιξη της σήραγγας, είτε κατά τη γεωτεχνική έρευνα που προηγήθηκε. Τέλος, εκτελέστηκε πλήθος εργαστηριακών δοκιμών. Οι εργαστηριακές δοκιμές επικεντρώθηκαν σε δειγματοληψίες από τη χιλιομετρική θέση (Χ.Θ.) 68 + 204 έως την 68 + 396 κατά τη διάνοιξη της Β’ Φάσης της σήραγγας. Οι δοκιμές αυτές είχαν ως στόχο την αναγνώριση και την κατάταξη των μαργαϊκών ιζημάτων από πλευράς φυσικών ιδιοτήτων και επίσης τον προσδιορισμό των μηχανικών ιδιοτήτων του σχηματισμού αυτού. Επιπροσθέτως, ιδιαίτερη προσπάθεια έγινε στην κατεύθυνση να συσχετιστούν τα φυσικά και μηχανικά χαρακτηριστικά της βραχομάζας, όπως αυτά υπολογίστηκαν με βάση τις προαναφερθείσες εργαστηριακές δοκιμές. Τέλος, παρουσιάζονται μια σειρά από χάρτες, δορυφορικές φωτογραφίες, σχήματα, σκαριφήματα, πίνακες, διαγράμματα και φωτογραφίες τόσο από το ίδιο το έργο, όσο και από την ευρύτερη περιοχή, καθώς και το σύνολο των εντύπων των δοκιμών που εκτελέστηκαν. / This thesis is an attempt to approach the geological, geomechanical and geotechnical characteristics and properties of sedimentary marl deposits of the region of Achaia, Platanos. In this paper we presented a series of geological, tectonic, stratigraphic, hydrogeological, meteorological and seismic data in the region, while emphasis is given to examination and description of landslide movement that affects the construction. There are also listed geotechnical and geological evidence of the construction of the tunnel. This is a twin road tunnel that is part of the new highway project "Eleusina - Corinth - Patras - Pyrgos - Tsakona" and is part of the "Olympia Motorway". Hosted in Neogene formations, mainly marl deposits and conglomerates. Particular reference is made to the marl rock mass, in which the tunnel is constructed, the potential geotechnical problems either within or outside the project as well as the potential technical solutions followed. The study of second and third phases (Phases B and C) is ranked on their analysis in this study. The classification and categorization of existing rock mass, especially the marl deposits, is the main objective of the audit is completed. For this purpose, a comprehensive approach that included the determination of rock mass bibliographic and classification of soils between hard and soft rock is implemented. Also studied and analyzed a series of field trials during the geotechnical investigation which preceded it. Finally, numerous laboratory tests performed. The laboratory tests focused on samples from the kilometric position (KP) 68 + 204 to + 396 to 68 during the opening of the Second Phase of the tunnel. These tests were aimed at the identification and classification of marl sediments in terms of physical properties and also to determine the mechanical properties of this group. In addition, special effort was made to correlate the direction of the physical and mechanical characteristics of rock mass, as calculated pursuant to the above laboratory tests. Finally, we present a series of maps, satellite photos, illustrations, drawings, tables, diagrams and photos from both the project itself, and from the area, and all forms of tests performed.

L'état de contrainte initial est l'état de contrainte dans le sous-sol avant toute intervention humaine. Sa connaissance est essentielle pour atteindre des objectifs aussi bien scientifiques (compréhension de la tectonique des plaques) que préventifs (étude et prédiction des séismes) ou industriels (compréhension de la mécanique des réservoirs pétroliers pour leur exploitation). Dans cette thèse, nous présentons une méthode permettant d'estimer l'état de contrainte initial en trois dimensions, à partir de données éparses. Cette méthode repose sur une approche inverse dans laquelle la méthode des éléments finis est utilisée pour résoudre le problème mécanique élastique. Les paramètres de modèles sont les conditions de Neumann décrites par des fonctions linéaires par morceaux. Les données sont des mesures partielles de l'état de contrainte en quelques points du domaine d'étude. Une optimisation d'ensemble est utilisée pour résoudre le problème inverse. La méthode est testée sur un cas synthétique où la solution de référence dans tout le domaine est supposée connue. Sur cet exemple, la méthode présentée est capable de retrouver un état de contrainte en accord avec les mesures, et cohérent avec l'état de contrainte de référence dans tout le domaine. La méthode est ensuite enrichie par des critères mécaniques qui contraignent l'état de contrainte dans les zones où les données sont absentes. La méthode est ensuite appliquée sur un cas réel: le bassin de Neuquèn en Argentine, sur lequel des données de puits sont disponibles. La confrontation de la méthode avec un cas d'étude permet de déterminer quelles en sont les limites. L'impact des failles sur l'état de contrainte et les différentes façons de les modéliser sont discutés. En effet, la prise en compte de ces structures complexes est problématique dans les calculs induits par les méthodes inverses puisqu'elles introduisent des non linéarités rendant le temps de calcul trop important. Nous investiguons alors la possibilité de les modéliser uniquement par des propriétés élastiques. Enfin, nous consacrons un chapitre sur l'environnement logiciel intégratif que nous avons développé pour la réalisation des calculs mécaniques. Cet environnement est composé de RINGMesh, une bibliothèque proposant une structure de données pour les modèles géologiques et de RINGMecha, permettant la réalisation de calculs mécaniques sur ces modèles. RINGMecha interface plusieurs simulateurs, chacun ayant ses spécificités, de manière totalement transparente pour l'utilisateur. RINGMecha a été utilisé pour la réalisation de tous les calculs présentés dans cette thèse et a été pensé pour pouvoir être étendu à d'autres problèmes, avec d'autres simulateurs / Initial stress state is the stress state before any human activity. Its knowledge is essential when dealing with scientific (understanding of plate tectonics), preventive (earthquake prediction) and industrial (understanding reservoirs before their exploitation) purposes. We present a method to estimate the initial stress state in a 3D domain from sparse data. This method relies on an inverse approach which uses the finite elements method to solve the elastic mechanical problem. The model parameters are Neumann conditions, which are defined as piecewise linear functions. The data parameters are stress state observations, such as intensity and orientation at a few points. An ensemble optimization method is used to solve the inverse problem. The method is tested on a synthetic case where the reference solution is known. On this example, the method succeeds in retrieving the stress state at data points as well as in the whole domain. The method is enriched with a mechanical criterion which imposes mechanical constraints in the domain under study. The method is then applied to a real case: the Neuquèn basin in Argentina where borehole stress data is available. This application reveals some of the limits of the presented method. Then, the effect of faults on the stress state is investigated. Different modeling strategies are presented: the objective is to reduce the computing cost, which can be very high when dealing with such complex structures. We propose to model them using only elastic properties. Finally, we present the integrative software which were developed to run mechanical simulations. RINGMesh handles the structural model data structure and RINGMecha runs the mechanical simulations on the model. RINGMecha is interfaced with several simulators. Each of them can be called separately, depending on the problem to be solved. The interface of RINGMecha with third party simulators is done in a user friendly manner. RINGMecha was used for all the computations presented in this thesis. It was built in order to be extended to other problems, with other simulators

Après l’accident de la centrale de Tchernobyl, environ 800 tranchées peu profondes ont été creusées dans la zone d’exclusion afin d’y enfouir des déchets radioactifs. Cependant, ces tranchées, construites dans des sables éoliens, ne constituent pas une barrière efficace contre la migration des radionucléides dans l’aquifère superficiel. La tranchée T22 sert de support pour étudier des questions générales : quelles sont les incertitudes sur le volume et l’activité des déchets contaminés, et sur la qualité des eaux en aval ?Les estimations antérieures de l’inventaire de la tranchée supposent linéaire la corrélation entre l’activité spécifique mesurée sur des échantillons de sol et le taux de comptage gamma in situ. Des simulations géostatistiques sont utilisées pour étudier cette corrélation, et sa sensibilité à la variabilité spatiale de l'activité ainsi qu'au milieu environnant. Si la corrélation peut effectivement être supposée linéaire, l'étude des données d’une campagne de terrain menée en septembre 2015 montre qu'il est préférable de cokriger l'activité par le comptage radiométrique plutôt que de transformer les données de comptage.L’inventaire en 137Cs présent dans la tranchée en 1999 est révisé ici puis comparé à une estimation antérieure. La profondeur de la tranchée est interpolée en utilisant conjointement les résultats de profils géoradar, et des données de sondages radiométriques forés dans la tranchée. Les résultats de cette nouvelle analyse géostatistique, complétée par des simulations, ont permis de quantifier l’incertitude sur le stock de 137Cs dans la tranchée.Enfin, un modèle hydrogéologique 2D non saturé est construit afin d’évaluer l’effet de la variabilité spatiale du terme source sur le panache de 90Sr généré par la tranchée T22. Ce modèle simule par ailleurs le battement de la nappe qui pourrait expliquer les différences observées entre les modèles antérieurs et les observations. Une analyse de sensibilité est conduite en dernier lieu afin d’évaluer l’influence des différents paramètres d’écoulement et de transport sur les chroniques de concentrations en 90Sr simulées au cours du temps. / Following the explosion at the Chernobyl nuclear power plant, about 800 shallow trenches were dug to bury radioactive waste in the exclusion zone. However, these trenches were built in permeable aeolian sand and do not prevent the migration of radionuclides in the superficial aquifer. Trench T22 allows us to explore general research problems such as the uncertainty linked to the volume and the activity of radioactive waste, and to the water quality in groundwater downstream the trench.Previous estimations of the trench inventory assume that the correlation between specific activity measured in soil samples and in situ count rate is linear. Geostatistical simulations are used to analyze this correlation and its sensitivity to the activity spatial variability and to its surrounding environment. If the correlation can be considered as linear, the study of field measurements undertaken in 2015 demonstrates that it is better to apply cokriging to estimate the activity by the count rate rather than transforming the count rate data.The inventory of 137Cs calculated for 1999 is then compared to a previous estimation. The trench boundaries are interpolated using the results of ground penetrating radar profiles and gamma logging carried on boreholes drilled into the trench. The new estimation is completed by geostatistical simulations and enables us to quantify the uncertainty of 137Cs trench inventory.Finally, the effect of the source term spatial variability is explored with the 90Sr migration modeling. The previous 90Sr transport model did not take into account the water table fluctuations which may cause some discrepancies between model predictions and field observations. They are thus reproduced in a 2D non saturated model. A sensitivity analysis on the flow and transport parameters as well as the source term variability is undertaken.

Le risque d’instabilités d’ouvrages souterrains (naturels ou anthropiques) concerne plus de 10 000 communes en France. Les accidents ayant pour cause l’effondrement soudain de carrières souterraines sont parmi les plus destructeurs, aussi bien humainement que matériellement. L’évolution des possibles instabilités, dès lors que les enjeux sont importants, implique d’enrichir les connaissances actuelles afin de prévoir leur ampleur et leur impact en surface. Des travaux précédents ont démontré l’importance du couplage hydro-mécanique dans le diagnostic de stabilité. La complexité du phénomène d’interaction eau-craie est due à de nombreux facteurs environnementaux et la sensibilité à chacun de ces facteurs dépend entièrement de la craie considérée. L’objectif principal de cette thèse est d’étudier l’influence de l’eau et de l’interaction eau-roche sur le comportement mécanique de trois craies dans le cadre d’une approche multi-échelles et multi-physiques. L’étude des caractéristiques physiques et mécaniques de trois craies du Bassin Parisien, ainsi que leur rapport avec l’eau, a été réalisée. Les résultats obtenus à l’aide d’essais hydromécaniques à court terme restent cohérents avec la littérature. Le « vieillissement » de la craie dans le cadre des carrières souterraines soumises à des fluctuations du niveau de la nappe a été prouvé et caractérisé. Il se traduit selon la craie, soit par un changement de la forme et la taille des cristaux dans la microstructure impliquant une amélioration des propriétés mécaniques en bord de pilier au détriment du cœur, soit par la présence de traces de dissolution dont la fréquence augmente dès que l’on s’éloigne du cœur, soit par une augmentation du nombre de microfissures en cœur amenant une diminution de ses propriétés. L’étude du comportement différé de chaque craie a été faite à l’aide d’essais de fluage uniaxial à hygrométrie contrôlée avec ennoyage. Il a été établi entre autre que le fluage dépend de la minéralogie/microstructure et du couple déviateur-hygrométrie mais pas de l’histoire du chargement. Les mécanismes supposés être à l’origine des déformations différées sont d’ordre physico-mécanique et impliquent la rupture et le rétablissement de liaisons électro-statiques. L’interprétation de tous les essais réalisés a permis de quantifier l’importance des contributions relatives des différents paramètres sur le comportement différé. Le but à long terme reste d’alimenter à la fois l’expertise et les modèles de calculs de sorte à pouvoir prédire notamment l’impact d’une variation du niveau des nappes sur la stabilité à long terme des carrières de craie. Un modèle rhéologique a en ce sens été développé au sein de l’INERIS (Souley et al. 2016) / The risk of instability of underground structures (natural or anthropogenic) involves over 10 000 towns in France. The accidents due to the sudden collapse of underground quarries are among the most destructive, both humanly and materially. The evolution of possible instabilities, since the issues are significant, implies to enrich current knowledge to predict their extent and their impact on the surface. Previous work has demonstrated the importance of the hydro-mechanical coupling in the diagnosis of stability. The complexity of the chalk-water interaction phenomenon is due to many environmental factors and sensitivity to each factor depends entirely on the chalk considered. The main objective of this thesis is to study the influence of water and water-rock interaction on the mechanical behaviour of three chalks as part of a multi-scale and multi-physics approach. The study of physical and mechanical characteristics of chalks from three underground quarries situated in the Parisian Basin, and their interaction with water was carried out. The results obtained through short-term hydro-mechanical tests remain consistent with the literature. The "ageing" of chalk from the underground quarries subjected to fluctuations in the water table has been proven and characterized. It is expressed, based on the chalk considered, by a change in the shape and size of crystals in the microstructure involving improved mechanical properties at the edge of the pillar to the detriment of the heart, or by the presence of traces of dissolution whose frequency increases as one moves from the heart, or by increasing the number of microcracks in the heart causing a decrease in the properties of the chalk. The study of the long-term behaviour of each chalk was developed through uniaxial creep tests with controlled humidity and waterlogging. It was established among other things that creep depends on the mineralogy / microstructure and the deviatoric stress-humidity couple but not on the loading history. The mechanisms believed to be the origin of creep deformations are of a physico-mechanical nature and involve the breaking and the restoring of electrostatic bonds between grains. The interpretation of all the tests carried out allowed to quantify the importance of the relative contributions of various parameters on the long-term behaviour. The long-term goal remains to power both the expertise and the model calculations so that one can predict the impact of a particular variation of the groundwater level on the long-term stability of chalk underground quarries. A rheological model has been developed in this direction within the INERIS (Souley et al. 2016)

De nombreuses incertitudes interviennent lors de l’évaluation de l’aléa de départ des éboulements rocheux. Ce mémoire se propose de les étudier, en suivant la typologie de Baecher & Christian (2005) qui identifie (1) l’incertitude de décision, (2) l’incertitude de connaissance et (3) l’incertitude aléatoire. L’incertitude de décision intervient au travers de l’évaluation de l’aléa par expertise. Nous avons mis au point une expérimentation visant à étudier l’influence du niveau d’expertise de la personne en charge de l’étude et de la méthode utilisée (qualitative et quantitative) sur l’évaluation de l’aléa. Nous avons montré que l’utilisation d’une méthode qualitative permet de guider la pensée et de réduire la dispersion des niveaux d’aléas finaux, ce qui n’est pas le cas d’une méthode quantitative. Nous montrons également que dans des cas spectaculaires, l’expérience de l’ingénieur lui permet de ne pas surévaluer l’aléa, et que pour des cas plus classiques, il n’y a pas d’influence du niveau d’expertise dès lors que la méthode est suffisamment détaillée. L’incertitude aléatoire se manifeste par la variabilité temporelle des éboulements rocheux. Un travail sur des bases de données a été entrepris. Il a permis de mettre en évidence une corrélation statistique entre les éboulements rocheux et certains facteurs météorologiques (pluies et températures). Une méthode évaluant la probabilité d’occurrence des éboulements en fonction de l’intensité des pluies ou la valeur des températures a alors été développée. Elle peut être considérée comme un outil d’aide à la décision dans la gestion du risque. Un travail sur ces bases de données a également permis de montrer l’existence d’une composante de bruit de fond aléatoire, ne montrant aucune corrélation statistique, caractérisée par le fait que le temps qui sépare deux chutes de blocs suit une loi de Poisson. L’incertitude de connaissance résulte d’un manque d’informations concernant, en particulier, les facteurs préparatoires. Afin de mieux appréhender ces incertitudes, des modèles numériques (éléments distincts - UDEC) de glissement d’un bloc sur un plan incliné, dépendants de la présence et de la proportion de ponts rocheux, ont été réalisés. Ils ont permis de montrer l’existence de deux phases dans la rupture, contrôlées par les reports des contraintes le long du joint entre le bloc et le plan, à mesure que de la rupture des ponts rocheux se propage. Cependant, ces deux phases ne se retrouvent pas dans l’étude des déplacements du bloc. Nous montrons également l’influence de la position des ponts rocheux sur la vitesse de propagation de la rupture en fonction de la pente. Ces travaux fournissent un outil opérationnel et des indications sur le processus d’évaluation de l’aléa qui pourraient aider l’ingénieur en charge d’une étude d’aléa à justifier et à affiner son estimation / The present dissertation proposes to study uncertainties in rockfall hazard assessment process, on the basis of the Baecher & Christian typology (2005), which identifies (1) decision uncertainties, (2) knowledge uncertainties, and (3) natural variability. Decision uncertainties are due to the subjectivity of experts’ assessment. An experiment has been realized in order to evaluate the influence of the expertise level, and the chosen method (qualitative or quantitative) on the rockfall hazard. The rockfall hazard levels obtained by the qualitative method are quite uniform while the quantitative method produces more disparate results. We have shown that, classically, the expertise level has no influence on the assessment if the method is precisely detailed. In the case of spectacular sites, experts do not overestimate the hazard. The natural variability is associated to the temporal variability of the rockfalls. We have studied the statistical correlation between meteorological and rockfall databases. We have developed a method that takes into account the probability of occurrence of the studied triggering factor (rainfalls and temperatures). This new approach is easy to use, and also helps to determine the conditional probability of rockfall according to a given meteorological factor. This approach will help to optimize risk management in studied areas based on their meteorological conditions. A work on these databases also has allowed the unpredictability of the rockfalls to be highlighted. Indeed, the delay between two rockfalls follows a Poisson distribution. Knowledge uncertainties may concern the preparatory factors. We have studied them with numerical models of a rock block sliding along a planar joint, depending on the proportion and position of rock bridges (distinct elements - UDEC). Two stages of the failure process have been highlighted; they have been controlled by the stress redistribution induced by the failure, and the propagation of the rock bridges. However, these two phases are not identified when studying block displacements. We also have shown the influence of the position of rock bridges on the propagation of failure. This research provides an operational tool, and guidelines on assessment process that may help engineers in charge of a rockfall risk analysis to justify and refine the obtained risk estimations

L’objectif de cette thèse est de caractériser les mécanismes de déstructuration en surface des sols compactés, soumis à des sollicitations cycliques de roulement. Ces chargements cycliques, générés par le trafic, sont principalement responsables de l’envol de particules fines et poussières sur les chantiers de terrassement. La présente étude est réalisée en collaboration avec la Fédération Nationale des Travaux Publics et le Syndicat Professionnel des Terrassiers de France, dans le cadre de leur engagement volontaire, qui vise à mieux contrôler les consommations en eau sur les chantiers de terrassement, utilisée pour réduire les particules fines en vol. La première partie du rapport consiste à aborder l’évolution des propriétés des sols compactés au moyen de différentes méthodes de compactage, au laboratoire comme in-situ. La méthode de compactage par roulement a été adoptée, à l’échelle du laboratoire, afin de reproduire une rotation des tenseurs de contraintes similaire à celle appliquée in-situ. L’étude a confirmé que la méthode de compactage par roulement proposée permet, à la fois de reproduire une rotation continue du tenseur de contraintes, et de conserver un état de densité moyen proche de celui de la référence de compactage du laboratoire. L’étude microstructurale a souligné que la taille des pores inter-agrégats est gouvernée par le compactage, tandis que la taille des pores intra-agrégats est influencée par l’humidification du sol. L’étude des mécanismes de déstructuration de surface de sol sous sollicitations de roulement, responsables de l’envol, a été effectuée dans la seconde partie de l’étude. Cette partie met en évidence l’influence des cycles de roulement sur l’état de surface du sol compacté et son évolution. Les premiers cycles de roulement génèrent un détachement d’agrégats de grande taille, puis, sous l’effet des passages répétitifs, ces agrégats se décomposent en plus petits agrégats, voire en particules fines sujettes à l’envol. La déstructuration de surface est liée aux conditions de mise en œuvre, à l’état de compacité, au processus du séchage, ainsi qu’au type de sol. La troisième partie de la thèse porte sur l’étude du potentiel d’adsorption et d’infiltration de l’eau dans les sols non consolidés lors de leur arrosage par brumisation. Des corrélations entre la surface spécifique et le potentiel d’adsorption avec la conductivité hydraulique du sol ont été établies. L’analyse de la structure de la surface via le traitement d’images a démontré le phénomène d’agrégation sous humidification, qui est fonction de la composition granulométrique et minéralogique du sol. Sur la base de l'étude d'adsorption et d'infiltration, un paramètre d’arrosage est proposé pour lier les propriétés hydrauliques du sol avec le matériel d’arrosage in-situ / The aim of this thesis is to characterize the soil surface degradation mechanisms of compacted soils subjected to cyclic rolling solicitations. These cyclic loadings generated by traffic are the main responsible of dust emission during earthworks. The present study was carried out in collaboration with “Fédération Nationale des Travaux Publics” and “Syndicat Professionnel des Terrassiers de France“, as part of their voluntary commitment to better control the water consumption during earthworks implementation, and particularly for dust abatement. The first part of the report deals with the evolution of soil compaction properties obtained by using different compaction methods, at laboratory and in-situ scales. The rolling compaction method has been considered, at laboratory scale in order to reproduce a stress tensor rotation similar to that applied in-situ. The study confirmed that the proposed rolling compaction method allows both to reproduce a continuous rotation of the stress tensor, and to maintain an average density state close to that of the laboratory compaction reference. The microstructural study highlighted that inter-aggregate pore size is governed by compaction, while intra-aggregate pore size is influenced by soil humidification. The study of mechanisms of soil surface degradation under rolling loads, responsible for the dust emission, was carried out in the second part of the study. This part demonstrates the influence of rolling cycles on the soil surface state of compacted soil and its evolution. The first rolling cycles generates a pullout aggregates, and then, under the effect of repetitive passages, these aggregates break down into smaller aggregates, or even fine particles with high dust emission potential. Soil surface degradation occurs to be linked to the implementation conditions, the compaction degree, the drying process as well as the type of soil. The third part of the study deals with the water adsorption and infiltration potential of unconsolidated soils during spraying phase by water mist. Correlations between soil specific surface area and adsorption potential with the hydraulic conductivity of the soil have been established. The analysis of the surface structure via image processing demonstrated the aggregation phenomenon under humidification, which is a function of the granulometric and mineralogical composition of the soil. Based on the adsorption and infiltration study, a spraying parameter is proposed to link the hydraulic properties of soil with the spraying system used in-situ

Μια μεγάλη κατηγορία μεθόδων βελτίωσης – ενίσχυσης εδαφών είναι αυτή των ενέσεων. Η παρούσα έρευνα αποτελεί μέρος μιας εκτεταμένης προσπάθειας αντικατάστασης των χημικών διαλυμάτων με τα οικονομικότερα και αβλαβή προς το περιβάλλον ενέματα τσιμέντου και κυρίως τα αιωρήματα λεπτόκοκκων τσιμέντων, λόγω της δυνατότητας διείσδυσής τους ακόμα και σε πολύ λεπτόκοκκες άμμους. Στόχος της διατριβής αυτής είναι η συγκριτική αξιολόγηση της βελτίωσης των υδραυλικών και μηχανικών ιδιοτήτων των εμποτισμένων άμμων με χρήση ευσταθών και ασταθών αιωρημάτων , αφού το τελικό ποσοστό εξίδρωσης φάνηκε να συνδυάζει επιμέρους παραμέτρους ( λόγος νερού προς τσιμέντο και μέγεθων κόκκων τσιμέντου) και συνεπώς κρίθηκε καθοριστικός ο ρόλος του στην επιτυχία του εμποτισμού. Για τις ανάγκες της εργαστηριακής διερεύνησης χρησιμοποιήθηκαν τρεις τύποι τσιμέντου , ενώ εμποτίστηκαν τέσσερις καθαρές ασβεστολιθικές άμμοι διαφορετικής κοκκομετρικής διαβάθμισης καθώς και μία χαλαζιακής προέλευσης. Τα εμποτισμένα δοκίμια εξετάστηκαν σε δοκιμές διαπερατότητας και ανεμπόδιστης θλίψης και ακολούθησε παραμετρική διερεύνηση των μεγεθών αυτών για την ποσοτικοποίηση της επιρροής τους από μια σειρά παραμέτρων (λόγος νερού προς τσιμέντο, τελικό ποσοστό εξίδρωσης , κοκκομετρία και σύσταση άμμου, τύπος και κοκκομετρία τσιμέντων).Τελικά, ο λόγος νερού προς τσιμέντο αναδεικνύεται ως η σημαντικότερη παράμετρος επίδρασης των τιμών τόσο του συντελεστή διαπερατότητας όσο και της αντοχής σε ανεμπόδιστη θλίψη των εμποτισμένων άμμων. / Injections are one of the methods used for soil improvement and strengthening. This research is part of an extensive effort in order to replace chemical grouts with cheaper and harmless to the environment cement grouts; especially with microfine cement suspensions, because of their capability to penetrate even very fine sands. The aim of this study is to estimate the improvement of the hydraulic and mechanical properties of grouted sands using stable and unstable suspensions, since the bleed capacity seemed to combine individual parameters (water to cement ratio and cement grain size). Therefore, this factor was considered decisive for the success of grouting. During the laboratory investigation, three types of cement were used and four asbestolithic, clean sands of different grain gradation were grouted, as well as a quartz sand. Permeability and unconfined compression tests were performed on the grouted specimens. Then, a parametric study of the tests results was followed in order to quantify the influence of various parameters (water to cement ratio, bleed capacity, grain size and composition of sand, cement type and particle size). Finally, the water/cement ratio emerges as the most important parameter, which influences the values of both the coefficient of permeability and the unconfined compressive strength of the grouted sands.

Αντικείμενο της εργασίας είναι η αποτίμηση των φυσικών και μηχανικών παραμέτρων του βραχώδους υλικού από μερικά μαγματικά πετρώματα (δακίτης, περιδοτίτης και γρανίτης), καθώς και κάποιων μεταμορφωμένων πετρωμάτων (γνεύσιος). Η δειγματοληψία των γεωϋλικών έγινε στις περιοχές (α) Αγίων Θεοδώρων και Σχίνου Κορινθίας και (β) Πισοδερίου Φλώρινας. Στην πρώτη περιοχή πάρθηκαν μεγάλων διαστάσεων δείγματα (block samples), ενώ στη δεύτερη (Πισοδέρι) τα δείγματα προέρχονται από δειγματοληπτικές γεωτρήσεις, που έγιναν στα πλαίσια της γεωτεχνικής μελέτης θεμελίωσης ανεμογεννητριών (Αιολικό πάρκο). Από κάθε θέση δειγματοληψίας διαμορφώθηκαν, με εργαστηριακό αδαμαντοτρύπανο (απλή καροταρία), αδαμαντοτροχό και συσκευή λείανσης, σημαντικός αριθμός κυλινδρικών δοκιμίων για τον εργαστηριακό προσδιορισμό των φυσικών, δυναμικών και μηχανικών παραμέτρων του βραχώδους υλικού. Συνολικά, οι εργαστηριακές δοκιμές που εκτελέστηκαν ήταν: • Πενήντα πέντε (55) δοκιμές προσδιορισμού του πορώδους n (%), της ξερής πυκνότητας ρd (kN/m3), της κορεσμένης πυκνότητας ρsat (kN/m3), του λόγου κενών e και του δείκτη κενών Iν (%). • Είκοσι τέσσερες (24) δοκιμές προσδιορισμού της ταχύτητας διάδοσης των επιμήκων κυμάτων Vp (m/sec). • Τριάντα οκτώ (38) δοκιμές προσδιορισμού της σκληρότητας SHV με τη χρήση της σφύρας Schmidt (τύπου L). • Είκοσι τρεις (23) δοκιμές προσδιορισμού του δείκτη σημειακής φόρτισης Ιs(50) (MPa). • Επτά (7) δοκιμές προσδιορισμού της αντοχής σε μονοαξονική θλίψη σc (MPa) με σύγχρονη μέτρηση και προσδιορισμό του μέτρου ελαστικότητας (Εt) και τoυ λόγου Poisson (v). • Δέκα (10) δοκιμές προσδιορισμού της αντοχής σε τριαξονική θλίψη. Μετά την ολοκλήρωση των εργαστηριακών δοκιμών ακολούθησε στατιστική επεξεργασία των αποτελεσμάτων των παραμέτρων που προσδιορίστηκαν, με τη σχεδίαση των ιστογραμμάτων κατανομής των τιμών και την εκτίμηση των βασικών στατιστικών παραμέτρων. Επίσης, έγινε η εφαρμογή απλών στατιστικών μοντέλων συσχετισμών και διατυπώθηκαν εμπειρικές σχέσεις που περιγράφουν την αλληλεξάρτηση των διαφόρων παραμέτρων του βραχώδους υλικού για τα συγκεκριμένα πετρώματα. / The aim of this thesis is the valuation of physical and mechanical properties of the rocky material, some of igneous rocks (dacite, peridotite and granite), as well as some of metamorphic rocks (gneiss). The sampling was held in the districts of (a) Agion Theodore and Schinos Korinthos (b) Pissoderi Florina. In the first district was collected large rock samples (block samples), while in the second site (Pissoderi), the samples come from research drillings that carried out under the geotechnical research foundation of a wind farm (Wind Turbines). In every sampling site, five to six cylindrical samples were formed on average, by using laboratory core drill (laboratory karotaria), diamond drill and grinding apparatus, so as to define the physical, dynamical and mechanical properties of intact rock. More specifically the following laboratory tests were conducted:  Fifty five (55) tests for porosity, n (%), dry density, ρd (kN/m3), saturated density, ρsat (kN/m3), void ratio, e, and void index, Iν (%).  Twenty four (24) tests for sound velocity of primary waves, Vp (m/sec).  Thirty eight (38) SHV tests.  Twenty three (23) point load tests.  Seven (7) uniaxial compressive tests with determination of modulus of deformation Et (MPa) and Poisson ratio, ν.  Ten (10) triaxial tests of rock material constant mi determination. After the completion of the laboratory tests statistics, elaboration was followed of the results examined in this thesis, by designing histograms of the results and the evaluation of basic statistical parameters. Also, application of simple statistical models has become and so were formulated empirical relations, which describe the interdependence of the parameters of the rocky material for these types of rocks.

Συγκριτική θεώρηση των συστημάτων ταξινόμησης βραχομάζας rmr gsi και rmi σε υδροηλ/κες σήραγγες στη θέση Παλιούρης Ν. Ιωαννίνων / The comparison of rockmass classification systems, rmr, gsi, rmi in hydrological tunnels at Paliouris Ioanninon