COMPTES-RENDUS D' UN SYMPOSIUM INTERNATIONAL ORGANISE PAR LE GROUPE NATIONALGREC DE L'AJGI / ATHENES l 19-23 SEPTEMBRE 1988

La géologie de l'ingénieur appliquée aux travaux anciens, monuments et sites historiques Préservation et protection

Rédacteurs PAUL G.MARINOS Département de Génie Civil, Université Technique Nationa/e d'Athènes

GEORGE C.KOUKIS Département de Géologie, Université de Patras

VOWMEJ l Géologie de l' ingénieur et protection des sites historiques et des

monuments

Parrainé par l' AIGI et avec le suppor t du Ministère Grec de la Culture

A.A.BALKEMA l ROTIERDAM l BROOKFIELD l 1988

PROCEEDlNGS OF AN INTERNATIONAL SYMPOSIUM ORGANIZED BY TI IE GREEK NATIONALGROUPOF IAEG / ATHENS/19-23 SEPTEMBER 1988

The Engineering Geology of Ancient Works, Monuments and Historical Sites Preservation and Protection

Editors PAUL G.MARJNOS Civi/ Engineering Deparrmenr, National Technical University of Arhens

GEORGE C.KOUKIS Geology Departmenl, University of Parras

VOLUME I l Engineering geology and the protection of historical sites and monuments

Sponsored by the IAEG and with the suppor/ of the Greek Ministry of Culture '(é ~ ~ A.A.BALKEMA l ROTTERDAM l BROOKFIELD l 1988 'V~~:- ·~ ~

~Vi

Engineering Geology of Ancient Works, Monuments and Historical Sites, Marinos & Koukis (eds) CO 1988 Balkema, Rotterdam. ISBN 90 6191 793 X

Table of contents Table des matières

•

l Engineering geology and the protection of historical sites and monuments Géologie de l' ingénieur et protection des sites historiques et des monuments

1.1 Slope stability; Underground works and caves Stabilité des pentes; ~uvres souterrains et grottes

J.M.Rodriguez Ortiz

Stability problems ofhistoric sites atop degrading cliffs Problèmes de stabilité des sites historiques situés au sommet de falaises en cours de dégrada.tion

R.Schwartzmann Stabilité et surveillance de sites historiques F.Homand-Etienne Stabilii)' and monitoriog of historical sites J.P.Josien

3

11

B.Griveaux R.Dinkel G.Tilmant

Protection de l' Abbaye du Thoronet contre des glissements de terra in, Sud 21 de la France

R.Ribacchi M.Sciotti P.Tommasi

D.G.Price J.W.Hollingbery I.Maxwell

P.Gostelow

R.Ribacchi P.Tommasi

Protection of the Tho.ronet Abbey, southem France, from a sliding hill

Stability problems of some towns in centrai Italy: Geotechnical situations 27 and remedial measures Problèmes de stabilité de quelques villes anciennes en Italie centrale: contextes géotechniques et mesures de stabilisation

Rock stabilisation work.s to preserve the castles at Ed.inburgh and Stirling, Scoùand T.ravaux de stabilisation des rochers pou.r la sauvegarde des cbateaux d'Edinbou.rg et de Sti.rling en Ecosse

Engineering geology and ancient monuments in Scoùand: The use of terrestrial photogrammetry as a survey method at Dunbar Castle, East Lothian La gtologie de l'ingtnieu.r et les ancieos monuments en Ecosse: l'utilisation de la photogrammétrie terrestre comme méthode d'étude du chateau de Dunbar {East Lothian)

Preservation and protection of the historical town of San Leo (ltal y) Préservation et protection de la ville lùstorique de San Leo (ltalie)

XVII

37

45

55

B.A.Yoight M.A.Voight L.Yoight B.Yoight

R.Ondrlisik J.Malgot

J.Malgot F.Baliak J.Sikora

G.P.Petrides D.Antoniou

N.G.Kazilis M.Zaccas

J.Zhang Z.Wang

A.Musso L. Ercoli

J.Silberbauer R.Poisel W.Eppensteiner

I.Ja5arevié M.Srkoe N.Matasovié

G.Koukis K.Floros

N.Kazilis D.Dalias

J.P.Piguet H.Helal F. Imam

Architecture and engineering at Pueblo Bonito, New Mexico: Jllh-1 2lh and 20th century hazard forecasts and mitigation practices compared Archi tecrure et construction à Pueblo Bonito, Nouveau Mexique: comparaison des prévisions de risqueset des méthodes d'atténuation au ll-12ème et au 20ème siècles

Engineering geology and historical sites in Slovakia La géologie de l'ingénieur etles monuments e n Slovaquie

Engineering geologica! causes of failure of the middleage castles in Slovakia and Lhe melhods oflheir geotechnical stabilization Les causes géotechniques de la détérioration de chateaux de moyen age en Slovaquie et méthodes de stabilisation

Stavrovouni Monastery, Cyprus - A case history of stabilizing a cliff Lhat threatened the east wing of Lhe mooastery Monastère de Stavrovouni, Chypre - Stabilisation de la falaise qui menace l'alle est du monastè.re

65

75

83

93

The engineering geology ofNisyros Castle and its impact in stabilizing the 101 cliffs of Panagia Spiliani Monastery, Nisyros Island, Greece La géologie de l'ingénieur appliquée au chareau de Nisyros, en vue de stabiliser les falaises du monastère de Panagia Spiliani, Grèce

Tonglushan open pit mine steep slope and preservation of ancient ruios l 05 Préservation des anciennes mines à ciel ouven aux talus à pente très fone à Tonglushan, Chine

Monuments and landslides io the Agrigento Valley 113 Monuments et glissements de terrain dans la vallée d' Agrigente, ltalie

Geomechanical mode! tests concem.ing the gliding apart of hard rock on 123 softground Essais géomécaniques sur modèles concemant des blocs rocheux durs réposant sur un substratum mou

Investigation, design and repairing works on Forte Mare fortress 129 Travaux de reconnaissan.ce et de réparation à la foneresse de Fone Mare

Ground foundation conditions an d erosion problems of the Kalamata Castle (Greece) Conditions du sol de fondation et problèmes d'érosion de la forteresse de Kalama.ta (Grèce)

Potential slope instability, a common acropolis disease- The case of the acropolis ofLindos, Rhodes Island, Greece lnstabilité potentieUe de versant, une maladie commune des acropoles - Le cas de l' acropole de Lindos, ile de Rhodes. Grèce

Les phénomènes géotechniques des sites et monuments de l' antiquité égyptienne Geotechnical pbenomena in sites and monuments of Egyptian antiquity

XVlll

137

147

153

-A.D~gowski R.Kaczyi1ski J.Wr6blewski

N.Fytrolakis

Engineering-geologica! problems related to the reconstrucùon of the Hatshepsut tempie in Deir el-Bahari Problèmes de géologie de l'ingénieur .appliqués à la reconstruction du sanctuaire Hatsepsut à Deirei-Bahari

Soil instabiliry at Koroni town and at Dimiova and Agia Triada Monasteries, Greece lnstabilité dans la ville de Koroni et dans les monastères de Dimiova et d' Agia Triada. Grèce

161

169

B.Andronopoulos Geotechnical conditions at the KoutJoumousi Monastery area of Agio 177 A.Tzitziras Oros mountain, Greece N.Nicolaou Conditions géotechniques au monastère de Koutloumousi dans la région du mont Agio

Oros,Grèce

s.C.Bandis Design of retaining concrete piles for stabilization of a slope at the 183 S.C.Tzaros KoutJoumousi Monastery, Mount Athos, Greece

J.A.Gusmao Filho J.M.Justino da Silva J.F.Thomé Juca

Etude des pieux de soutènement en béton pour la stabilisation d'une pente au monastère de Kouùoumousi, mont Athos, Grèce

The movements in the hllls of O linda, Brnzil Mouvements dans les collines d'Olinda, Brésil

191

C.V.Constantinidis Weathering processes leading to rockfalls at Delphi archaeologica1 site 201 J.Christodoulias Dégradation progressive et chutes de blocs sur le si te archéologique de Delphes A.I.Sofianos

K.S.Koroniotis A.A.Collios A.P.Basdekis

Stabilisation of the rock slopes at the region of Kastalia spring at Delphl 207 Stabilisation des versants rocheux dans la région de la fontaine de Kastalia (Delphes)

A.I.Sofianos Rockfall analysis at the ancient region of Argos 213 C.V.Constantinidis Analyse des chutes de blocs dans la région de l'ancienne Argos J. Christodoulias A.G.Anagnosto-poulos

F.Drarnis Damage due to landslides in the .ancient village of Sirolo (Marches, Italy); 217 C.A.Garzonio Preliminary analysis of risk mitigation on the historical site S.Leoperdi Dégats dùs à des glissements de terrain dans l'ancien villagede Sirolo (Marches., T.Nanni ltalie); Analyse préliminaire en vue d·a~nuer le risque sur le si te historique

F.Pontoni M.Rainone

S.D.Costopoulos E.Sotiropoulos P.Papanicolaou

K.P. Andrikopou­lou D.Vainalis P.G.Marinos

Geotechnical engineering works in the Corinth Canal Travaux &Mtechniques dans le canal de Corinthe

Geotechnical zoning in the Corinth Canal Zonation géotechnique dans le canal de Corinthe

XIX

225

231

A.B.Hawkins

R.Lippomann

M.Arvanitakis E.Kotsopoulou P. Mira A.Asteriou

B.Voight B.A.Voight M.A.Voight L.Voight

J.Tiedemann

P.Bomboe C.M.Brown

D.K.Ghosh

D.G.Price R.van Steveninck

C.-ZChen J.-Q.Chen B.-ZZhu D.Zou

P.Bietong

Stabilisation of a monwnem on Leckhampton Hill, Cheltenham, England 237 La stabilisarion d 'un monument à Leckhampton Hill, Chellenham, Angleterre

Protection of building sites by the dowelling of slopes 24 3 Protection des sit.es de construction par clouage des pentes

Stabilisation and protection of the sides of the trenches and pits of the 249 Vergina Royal Tombs, Greece Stabilisarion et protection des parois des rranchées et puits sur le si te des tombes royales de Vergina, Grèce

Failure predictìon for so il and rock slopes in protection of architectural and 253 archaeological monwnents and historical sites Prédiction de la rupture de pentes meubles ou rocheuses en vue de protéger des monuments architeeturaux et historiques

Key-block analysis in fold structures 261 Etude analytique par blocs de srructures plissées

Stochastic outlook onjointed rocks failure by environrnental impact 269 Point de vue stochastique sur la rupture de roches fracturées sous l'influence de l' envi.ronnement

Geologica! evaluation of foundations of ancient monuments and stabj)jty 275 of rockcut ca ves in centrai India Evaluation géologique des fondations d'anciens monuments et stabilité de grones en lnde centrale

On the stability of ancient mine workings for building stone in southem Limburg, the Netherlands Au sujet de la stabilité des anciennes mines exploitées pour retirer la pierre à batir au Limbourg du Sud, Pays-Bas

A study of the engineering geologica! problems of grottoes in Sichuan, China Etude des probl~mes de géologie de l'ingénieur dans des grottes du Sicbuan en Chine

Geologica! hazards, prevention and treatment of Longmen Grottoes in China Risques géologiques: prévention et traitement des grottes de Longmen, Chine

285

295

301

B.Andronopoulos Geotechnical study of the christian catacombs in Milos island 309 A. Tzitziras Etude géoteehnique des catacombes c!mtiennes à l'ùe de Milo

M.Arvanitakis Ch.Miligos

J.Ma

1be early christian catacombs at Melos island. Greece- Study on the consolidation of the entrance Les anciennes catacombes clmtiennes de l'ile de Melos, Grèce- Etude de la consolidation de l'enui.e

Researchand application of chernical grouting materia! FMA-30 Utilisation du matériau pom injection chimique FMA-30

xx

319

327

-1.2 Foundations and miscellaneous aspects

Fondations: Sujets relatifs et divers

M.E.Barton

P.N.Vettas

J.M.Rodriguez Ortiz

J.Hoekstra J.D.Nieuwenhuis

J.Launay

M.Arvanitakis

K.Hilmer M.Knappe

M.Bertero G.Marcbi M.Merli A.Paviani

J.Launay J.Morey

An engineering geologica! appra i sal of the foundatìons and underpinning 335 of Winchester Cathedral Une évaluation géotechnique des fondations et de la reprise en sous-oeuvre de la cathédrale de Winchester

Underpinning of the scoured piers of the o Id bridge of Arta, Greece Re p rise e n sous-oeuvre des p il es affouillées du pont ancien d'Arta, Grèce

Analysis of disorders affecting the church of the Cistercia Monastery of Santa Maria de Huerta (Spain) Analyse des désordres de l'église du monastère cistercien de Santa Maria de Huena (Espagne)

Foundation problems of ancient buildings in the Netherlands and their solution Problèmes de fondation d'anciens batiments aux Pays-Bas et leur solution

343

351

357

Restauration du Tempie de Baphuon, Cambodge 365 Rest.oration of the Baphon Tempie, Cambodia

The church of Saint Nectarios of Pefkakia, Greece: Underpinning of the 371 eastem wall L'église de Saint Nectarios de Pefkakia, Grèce, reprise en sous-oeuvre du mur orientai

Jet grouting: A method to protect ancient constructions 375 L 'injection à haute pression: une méthode pour la protection des anciennes construcòons

Foundation improvement by jet grouting of a historical building in Cervia, 381 ltaly- ExperimentaJ invesùgation Renforcement au moyen d'injections sous pression des fondations d'un ancien batiment à Cervia, ltalie - Recherche expérimentale

Restauration de la Cour Carrée du Louvre, France 393 Restoration of the 'Cour Carrée du Louvre', France

G.Moreno Pecero Recimentation of an ancient building supported by a very warping soil 399 Recimentaòon d'un ancien batiment, f<>ndé sur un sol très déformable

S. D. Voronkevich Chemical stabilization of soillayers at the archaeologicaJ monurnents of 405 T.T.Abramova the northem part of the Black Sea coast

V.I.Sergeyev T.G.Shimko

M.Bancon P.Vandangeon

Conservation chimique des couches anthropogènes des monuments archéologiques de la partie septentrionale des rivages de la Mer Noi.re

New teclmology for the injection stabilization of soils in the foundations 413 of bistorical monuments Nouvelle méthode de stabilisation des sols de fondation des monuments historiques, par injections

Are de Triomphe, Paris-Diagnostic des désordres et détermination des remèdes Are de Triomphe, Paris - Disorder diagnosis and solutions

XXI

423

K.Kawasaki J.Nakazawa K.Komatsu

S.Li B.Shi

M.Atalla A.Fareed R.Fouad M.Tewfìk.

S.A.Ahmad K.R.Peaker

G.Calabresi A.Lazzarotto M.Micheluccini

Z.Ortolan B.Stanié Z.Th~ D.Cvijanovié N.Cukvas

B.Andronopoulos G.Kouk:is A.Tzitziras

S.Tsotsos Th.Hatzigogos N.Manou­Andreadis K.lheoharidou V.Xanthos

Z.Zmudziilski

A.Kowibska J.Piniilska

H.Mu J.Liu

So il improvement plaruùng to stabilize Ù1e leaning Tower of Pisa L'amélioration du sol pour la stabilisation de la tour penchée de Pise

433

Why does the Huqiu pagoda ofSuzhou, China, incline and what has been 439 done to i t? Pourquoi la pagode Rouqiu de Suzhou en Chine est-elle penchée?

Saving of N otre Dame de Zewela, Cairo, Egypt Sauvetage de Notre Dame de Zewela, le Caire, Egypte

Engineering geological! study to preserve Ù1e Holy Prophets' Mosque in Medina, Kingdom of Saudi Arabia E tu de géotechnique e n vue de la préservation de la mosquée 'Holy prophets' (Médine, Arabie Saoudite)

The Cathedral of Pienza, ltaly, and its foundation soils La cathédrale de Pienza, Italie, et so n sol de fondation

Conditions des fondations, dégradations et mode de réfection des Mtiments du monastère Savina à Herceg Novi, Yougoslavie Foundation conditions and degradarlo n of the buildings by the Savi.na Monastery, Yugoslavia

Engineering geological investigations in the area of Apollo Epìkourios Tempie at Phigalia (Peloponnesus, Greece) lovestigations de géologie de l'ingénieur dans la région du tempie d' Apollon Epikourios à Phigalia (Péloponnèse, Grèce)

Geotechnical problems of the foundations of Byzantine and post Byzantine monuments in Thessaloniki, Greece Problèmes géotechniques posés par !es fondations des monurnents byzantins et pré-byzantins de Thessalonique, Grèce

445

451

459

469

479

487

Changes of engineering geologica! conditions and their influence on 495 buildings in the historical centre of Cracow Changements des conditions géologiques et géotechniques et leur influence sur l es biitiments dans le ce n tre hlstorique de Craco vie

Protection problerns of the old housing mine estate in Upper-Silesian 503 Giszowiec town Problèmes de protection des vieux biitiments des mioeurs dans la ville de Giszowiec

Preservation of Jiang Jun Precipice rock painting relic in Lian Yun Gang, 509 China Préservation des reliques des peintures sur roches de Jiang I un Precipice à Li an Yun Gang, Chine

XXll

H.Halbout J.Y.Marin

C.C.Mathewson T.Gonzalez

E.S.Kapokakis

G.P.Giani B.Astori O.DelGreco P.P.Rossi

B.Astori G.P.Giani P. P. Rossi

P.Deletie J.Mootlucon H.Helal

R.E.Goodman J.Podany A.Karzulovic

P.N.Mìchelis L.P.Touratzidis B.G.Loumos

Exploitation archéologique et géomorphologique préalable à 515 l'implantation d 'un parking souterrain à Caen An archaeological and geomorphological development previous to the bui.lding of an underground car-park in Caen

Protection and preservation of archaeological sites through burial 519 La protecòon et la preservation des si tes archéologiques par enfouissement

Metric inforrnation sarnpling and processing: The link between ancient 527 monwnents deforrnations and their sources Informaòon métrique d 'échanòllonnage et tr.titement: la liaison entre !es déformations des monumentS anciens et leu.rs sources

Analysis and contro! of the static behaviour of the Consolazione church in 535 Todi, Italy Ana.lyse et controle du comportemenu statique de l'église de la consolation à Todi, ltalie

Contro! measurements and stability analysis of the Cathedral of Orvieto, 547 Italy ContrOie et ana.lyse de stabilité de la cathédrale de Orvieto, ltalie

Analyse géomécanique des structures intemes de la pyramide de Khéops 559 au voisinage de la charnbre du Roi Geomechanica.l ana.lysis of the internal structures of the Kheops Pyramid in the vicinity of the King's Chamber

The applìcation of rock mechanics to the reassembly of a broken sculpture 567 Utilisation de la mécanique des roches pour restaurer des sculptures fracturées

Database use for geotecbnical studies related to ancient structures 575 U tilisation de bases de données pour étude géotechnique des constructions anciennes

xxm