Transcript Geologija u graditeljstvu (građevinarstvu) INŽENJERSKA GEOLOGIJA

Geologija u graditeljstvu (građevinarstvu)
INŽENJERSKA GEOLOGIJA
►
Inženjerska geologija - grana geoloških znanosti, kompleksna,
interdisciplinarna, povezana s građevinskom praksom
(bliska građevinskoj
mehanici)
 bavi se geološkim istraživanjima isključivo za potrebe inženjerskih radova
(građevinskih ili rudarskih)
 znanost koja se bavi istraživanjem i rješavanjem inženjerskih
problema i problema vezanih za okoliš koji mogu nastati
kao rezultat interakcije između geološkog okoliša i
inženjerskih radova (ljudskih aktivnosti), kao i predviđanjem
geoloških hazarda, razvojem mjera zaštite od hazarda ili mjera
njihova ublažavanja
►
u našoj zemlji početak inženjerske geologije datira s početka 20.
stoljeća - istraživanje uvjeta za izgradnju željezničkih pruga - austrijski
geolozi
►
inženjerska geologija sjedinjuje i interpretira rezultate
istraživanja u drugim znanstvenim disciplinama
 hidrogeologija - utjecaj podzemnih i površinskih voda na stanje stijena i
uvjete građenja
 mehanika tla - fizičko-mehanička svojstva tla
 mehanika stijena – fizičko-mehanička svojstva stijena (slabo vezane,
nevezane i čvrste stijene)
 tehnička petrografija - uporabljivost stijena u građevinske svrhe
 seizmologija
 pedologija (tlo)
►
Povezanost inženjerske geologije i ostalih geoloških disciplina
 geološki materijali - petrologija, sedimentologija, mineralogija…
 geološki procesi - tektonika, strukturna geologija, geomorfologija, fizička
geologija…
- od istražnih postupaka služi se metodama:
►
geofizike - globalna geofizika (meteorologija, oceanografija,
seizmologija), metode istraživanja inž. geofizike
►
istražno bušenje - tehnička disciplina - pruža informacije o građi
terena i kvaliteti stijenskih masa
►
daljinska detekcija - daljinska istraživanja - fotogeologija - obrada
avio- i satelitskih snimaka
►
geodezija - mjerenje pomaka stijenskih masa -
važno na klizištima!
 zadatak: određivanje geoloških uvjeta za
izvedbu inženjerskih radova i eksploataciju
objekta
►inženjerskogeološka
karta - prikaz prirodnih
uvjeta i inženjerski opis prirodne osnove i
prirodnih događaja
►
inženjerskogeološka istraživanja - provode se u okviru ostalih
inženjerskih projekata - najčešće građevinskih (geotehničkih) i rudarskih
 faze projektiranja:
► idejni
(što će se graditi, gdje tj. na kakvoj podlozi i od kakvih materijala)
► gradnja/izvođenje
(inženjer geolog na terenu - klasificiranje stijena/tla
- provjera geološke interpretacije iz idejne faze projektiranja)
► održavanje
(inženjerskogeološka istraživanja se rijetko provode, osim
kod problema lokalnih nestabilnosti)
ovisno o fazi projektiranja razlikuju se i inženjerskogeološka
istraživanja (obzirom na količinu i kvalitetu potrebnih informacija)
►
Uloga inženjerske geologije u okviru građevinskih,
geotehničkih i rudarskih istraživanja je:
 definiranje geoloških formacija: litoloških, stratigrafskih, strukturnih,
geomorfoloških i hidrogeoloških
 određivanje mineraloških, petroloških, fizičko-mehaničkih, kemijskih i hidrauličkih
značajki svih prirodnih materijala (stijena) koji se susreću u gradnji i prilikom
eksploatacije mineralnih sirovina
 procjena mehaničkog ponašanja stijena i tla
 predviđanje promjena svih gore navedenih svojstava s vremenom
 određivanje parametara za analize stabilnosti
 poboljšanje i održavanje uvjeta geološkog okoliša i njegovih svojstava
inženjerski geolog - dužan predvidjeti što sve može utjecati na objekt, na
njegovo: projektiranje, izgradnju i eksploataciju
PREDMETI ISTRAŽIVANJA INŽENJERSKE GEOLOGIJE
1. značajke stijena i tala - fizička i mehanička svojstva
2. geodinamički procesi i pojave (fizičko-geološki procesi)
3. hidrogeološki uvjeti
4. geomorfolški uvjeti
►
PREDMETI ISTRAŽIVANJA INŽENJERSKE GEOLOGIJE
 1. značajke stijena i tala - fizička i mehanička svojstva
utvrđivanjem svojstava
stijena
inženjerskogeološkim
istraživanjima dobivaju se:
- potrebni inženjerski
parametri
- predodžba o geološkom okolišu
i razlozima postojanja
određenih litoloških i fiz.mehaničkih značajki
stijena/tala + prostorni
raspored
STIJENE
kao sredina na kojoj se gradi
kao sredina u kojoj se gradi
stijena kao građevinski materijal
TLO
►
►
samostalno prirodno tijelo nastalo postupnim razvojem iz rastresitih
stijena ili taloženjem čvrstih stijena, ili trošenjem čvrstih stijena pod
utjecajem pedogenetskih procesa
mineralogene i biogene komponente
TLO
- potrebno vrijeme da se oblikuje
- postanak kontroliran - padalinama, temperaturom, tipom stijena
2 horizonta na površini Zemlje:
TLO (MEKOTA)
ČVRSTA STIJENA (“ZDRAVI” SLOJ )
- HORIZONTI TLA - razlikuje se po načinu pojavljivanja i kemijskom sastavu, granica
mu je često postepena
- sastoji se od: A - zona procjeđivanja vode, ispiranja (minerali glina,
Fe oksidi, otopljeni kalcit i dr.); najgornji sloj - humus
B - zona akumulacije - tvari iz A zone; glinovita, često
crvene ili smeđe boje – hematit, limonit
C - zona nepotpuno trošenog materijala iz slojeva u podini - mehaničko i kemijsko trošenje smrzavanjem, djelovanjem korijenja, kiseline biljaka i
dr.
kora trošenja (B+C)
preuzeto iz: Wicander, R. & Monroe, J.S. (1999): Essentials of Geology
 Inženjerska geologija razlikuje:
 litološko tijelo - jasno ograničena masa (jedna vrsta stijena?!)
 litogenetski kompleks - genezom uvjetovana asocijacija dviju ili
više vrsta stijena nastalih u istom geološkom ciklusu (npr. fliš)
 građevinsko tlo - plitak površinski dio Zemljine kore koji dolazi u
zahvat graditeljstva, a dopire do dubine utjecaja objekta
 teren - dio Zemljine kore koji je predmet neposrednog inženjerskogeološkog proučavanja (promatra se do manje dubine nego u
ostalim geološkim disciplinama)
2. geodinamički procesi i pojave (fizičko-geološki
procesi):
svrha je ocjena opasnosti za neki objekt i utjecaj na izvođenje radova
 događaji u Zemljinoj kori i na njezinoj površini koji se odražavaju na terenu
 endogeni procesi - seizmičke pojave - potresi i neotektonika (recentna)
 egzogeni procesi - erozija i različiti tipovi kretanja stijenskih masa
 erozija i akumulacija - formiranje strmih padina, jaruga (brdovita područja), uz more
strmih obala; nestabilnost potočnih, riječnih i morskih obala
 klizanje - kretanje mase stijena ili tla niz padinu - prirodan proces oblikovanja reljefa ili
posljedica ljudskih aktivnosti - raznovrsne pojave (klizišta, odroni, blatni tokovi…)
 krški fenomeni - rezultat otapanja stijena (škrape, ponikve, vrtače, ponori, jame,
uvale, krška polja …)
 sufozija - ispiranje sitnih čestica iz nekonsolidiranih materijala (pijeska i šljunka) šupljine u tlu (relativno male)
 volumne promjene tla - stezanje i bubrenje (najčešće dm dimenzija)
 seizmički procesi - potresi (najčešće tektonski - pucanje i pokretanje stijena u
podzemlju) - površinska manifestacija su pojave rasjeda
 eolski procesi
najmanje štetni geodinamički procesi
 permafrost
specifični samo za određena
 vulkanske aktivnosti
klimatska područja
inženjerskogeološke pojave
promjene prirodnog stanja izazvane radom čovjeka tj. inženjerskim
radovima i eksploatacijom nekih objekata
► 1.
zbijanje rastresitih stijena (umjetnim snižavanjem razine
podzemne vode - dugotrajna crpljenja)
► 2. slijeganje terena zbog težine objekta
► 3. uzgon podzemnih voda (u bokovima akumulacija i time izazvane
pojave nestabilnosti)
► 4. postanak klizišta (zasijecanjem padine ili pod objektima na
padini)
► 5. pojačana erozija (zbog devastacije - skidanja šumskog pokrivača)
► 6. deformacije u stijenskim masama - utjecaj rudarskih radova (npr. Labin, Tuzla)
redoslijed inž.geol. istraživanja: teren - laboratorij – kabinet
3. hidrogeološki uvjeti
- utječu na korištenje zemljišta, planiranje, odabir lokacija, cijenu,
trajnost i sigurnost građevine
- svrha im je i predviđanje nepoželjnih promjena u hidrogeol. režimu i
preporuke za njihovo izbjegavanje
► podzemne
i površinske vode - važna uloga u nastanku
geodinamičkih procesa (trošenje, klizanje, meh. i kem. sufozije, krški
fenomeni, promjena volumena - bubrenje i stezanje…)
 djelovanje podzemne vode - mijenjaju značajke stijena i tla
 posebno važni prilikom projektiranja podzemnih odlagališta otpada
 na podzemnu vodu i njezin režim - utjecaj imaju hidrauličke građevine ili
eksploatacija vode; neizravno i urbanizacija i sječa šume
► podaci
iz postojećih hidrogeoloških karata
 distribucija površinskih i podzemnih voda, infiltracija, vlažnost,
smjerovi i brzina tečenja podzemne vode, izvori, dubina do
podzemnih voda i rasponi oscilacija, hidrokemijska svojstva vode pH, salinitet, korozivnost…
4. geomorfolški uvjeti
► pojašnjavanje
recentne povijesti razvoja reljefa (oblika i
procesa postanka, npr. dolina, terasa, padina…)
► proučavanje površinske topografije - brz i jeftin način prikupljanja
informacija
 odnosi oblika reljefa i geološke građe
(porijeklo, razvoj i starost)
 utjecaj na hidrološke i geodinamičke procese
Utjecaj značajki stijena i tala, geodinamički procesi i pojave (fizičkogeološki procesi), hidrogeoloških i geomorfoloških uvjeta na
geodinamičku pojavu klizanja - primjer katastrofalnog klizišta u boku
akumulacije brane Vaiont u Italiji (1963)
- slom padine dogodio se 1963. god. na lijevoj padini umjetnog jezera nastalog izgradnjom betonske
brane visine 265.5 m
- stijenska masa volumena oko 270 mil. m3 srušila se/kliznula velikom brzinom u jezero i zatrpala ga iz jezera je preko brane izbacila više od 20 mil. m3 vode (mlaz debljine cca 100 m)
- stradalo je gotovo 2.600 ljudi (stanovnika sela ispod brane)
seis.natsci.csulb.edu/bperry/Mass%20Wasting/T...
- prvi znaci nestabilnosti zamijećeni 1959. god., slijede manja klizanja, ugrađeni reperi pomaka
- do katastrofalnog klizanja došlo je kad je jezero napunjeno vodom do visine 700 m, po
postojećoj kliznoj plohi starog klizišta i/ili rasjednoj zoni blagog kuta nagiba
- neodgovarajuća inženjerskogeološka istraživanja - ova oslabljena klizna ploha nije registrirana
u istraživačkoj dokumentaciji koju su koristili projektanti brane 1960./1961. god.
whatiscivilengineering.csce.ca/geotechnical.htm
www.geocities.com/geogsoc2000/Vaiont1.htm
www.answers.com/topic/vajont-dam
The Vajont Dam as seen from Longarone today,
showing approximately the top 60-70 metres of
concrete. The 200-250 metre wall of water
(megatsunami) that over-topped the dam would
have obscured virtually all of the sky in this picture.
na primjeru klizanja u boku brane Vaiont - neophodnost inženjerskogeoloških
istraživanja tijekom projektiranja objekta
istraživačkim radovima nakon katastrofe utvrđena je geološka građa padine i uzroci klizanja:
1. značajke stijena i tala
a) vrste stijena padine (izmjena vapnenaca i proslojaka glina)
b) strukturno-geološka obilježja padine (položaj slojevitosti unutar vapnenaca, rasjedna ploha, diskontinuiteti)
c) trošnost stijena duž glavnih ploha diskontinuiteta (nastale su otvorene pukotine)
2. geodinamičke pojave - okršavanje vapnenaca, staro klizište
3. hidrogeološki uvjeti - promjene razine podzemne vode u skladu s razinom vode u jezeru i količinom oborina
4. geomorfološki uvjeti - konfiguracija padine koja je možda tektonski predisponirana (rasjed?!)
►
►
geološki uvjeti pri izvedbi inženjerskih radova i eksploataciji
objekata nazivaju se inženjerskogeološki uvjeti
ovise o:
► geološkoj
građi, geomorfološkim i hidrogeološkim
uvjetima terena
► petrografskom sastavu stijena, litologija stijena - značajke
stijena i tla
► vodnofizičkim i fizičkomehaničkim svojstvima stijena
► fizičkogeološkom, odnosno geodinamičkom stanju terena
(erozijska razvedenost, okršavanje, klizišta, seizmičnost)
 Inženjerskogeološko rekognosciranje terena
- terenske i laboratorijske metode - za određivanje i numeričko
iskazivanje inženj.-geol. značajki stijena i stijenskih masa
INŽENJERSKOGEOLOŠKI ISTRAŽIVAČKI RADOVI
►
tehnički radovi u samom terenu - različitim metodama ustanoviti i
numerički iskazati značajke terena koje se ne mogu odrediti
površinskim istraživanjima ili laboratorijskim pokusima na uzorcima
 istraživačko bušenje
 metode inženjerske geofizike
 in situ postupci
GEOTEHNIČKI MODEL
►
►
►
krajnji cilj inženjersko-geoloških istraživanja
pokazuje prosječne inženjerske prilike koje vladaju pod objektom ili u
njegovoj neposrednoj blizini
mora obavezno sadržavati:
► brojčane
parametre
► fizičko-mehanička svojstva stijena
► stanje terena
 ulaze u proračun dimenzioniranja objekta
INŽENJERSKOGEOLOŠKA KARTA
►
prostorni raspored litoloških i fizičko-mehaničkih karakteristika stijena,
njihov međusobni odnos; kao sredinu u kojoj se gradi i kao izvor
građevinskog materijala
►
mjerilo: nije unaprijed određeno, ovisi o namjeni karte
 npr. izgradnja mosta - karta M=1:100
 projektiranje trasa (željeznica, ceste) - karta M=1:100 000
►
namjena karte - dodatna specijalistička istraživanja: građevinskog,
geofizičkog i dr. tipa
►
u izradi je Osnovna inženjerskogeološka karta RH - listovi
1:100 000
inženjerskogeološka karta - zasniva se na podacima
geološke karte
sljedeći sadržaj:
►
1) litološka podjela terena
► a)
tereni od rastresitih naslaga
► b) tereni od glina, lapora i pješčenjaka (ako je detaljna karta,
glina se odvaja od lapora i pješčenjaka; glina - izvor nestabilnosti)
► c) tereni od vapnenaca
 uslojeni vapnenci
 gromadasti vapnenci
► d) tereni od dolomita
 uslojeni
 gromadasti
 trošni
► e) tereni od eruptiva i metarmofita
►
2) osnovne tektonske strukture
 osnovne geološke tektonske oznake
 rasjedi!! - u fizičkom smislu slabe teren
► poseban interes su neotektonski ili recentni rasjedi
► važni su i rasjedi s horizontalnim pomicanjem
►
3) inženjerskogeološke pojave
 aktivna klizišta
 siparišta
 površinska jaružanja
►
4) stabilnost terena
► a)
prirodno stabilni tereni
► b) prirodno stabilni, djelatnošću čovjeka nestabilni tereni
 (npr. fliš)
► c)
prirodno nestabilni tereni (glinoviti, moguća klizišta)
► d) močvarna područja
prevencija
►
5) seizmičnost terena
 iscrtati isoseiste
 izdvojiti kompaktne blokove kao manje podložne seizmičnosti
► kod
izgradnje brana, vijadukata i sl. - detaljne karte u kojima se
izdvajaju pojedini blokovi stijena i analiziraju, npr. dinamika kretanja
na rasjedima
- najopasniji - noviji rasjedi, pukotine!
►
6) dubinu do podzemnih voda u nizinskim krajevima
(hidroizohipse) i podzemne vode u kršu
►
7) opsežnu (opširnu) legendu i tumač