XXXII. PRIEHRADNÉ DNI TÉMA 2 / 2.1

107

DETEKCIA PODZEMNÝCH TESNIACICH STIEN

Maroš Nikolaj Úvod Na ochranných hrádzach tokov bolo v minulosti vybudovaných množstvo úsekov podzemných tesniacich stien. Rôznymi stavebnými, sanačnými a rekonštrukčnými úpravami telesa hrádze sa stáva poloha a situovanie podzemných stien v mnohých prípadoch problematické Z komplexu realizovateľných nepriamych metód meraní sa javí ako progresívna geofyzikálna metóda geoelektrického profilovania s premenlivým usporiadaním elektród. Výsledkom takéhoto merania je 2D informácia (rez) o odporových charakteristikách skúmaného prostredia. Vzhľadom na povahu výsledných 2D informácií sa metóda zvykne označovať aj ako geoelektrická „tomografia“ prostredia.

Metódou geoelektrickej multikáblovej tomografie je možné pomerne presne lokalizovať teleso podzemnej tesniacej steny zabudovanej v ochrannej hrádzi. Teoretický predpoklad Pre overenie použiteľnosti metódy elektrického profilovania bolo potrebné zostaviť konkrétne odporové modely prostredia s existujúcou podzemnou tesniacou stenou. Ako základný parameter podzemnej steny bol zvolený merný odpor 50 m. Pre zostavenie modelov bolo použité softvérové riešenie RES2DMOD autora M. H. Loka. Výsledné odporové pole bolo prepočítané vo všetkých modeloch na usporiadanie Wener – Schlumberger s rozstupom elektród 5,0 m. Jednotlivé modely boli zostavené tak, aby čo najviac vystihovali konkrétne terénne podmienky. Ako základný bol zostavený model tesniacej steny v štrkovom prostredí (300 m) vo vrchnej časti s navážkou (800 m).

Obr. 1 Vzorový model podzemnej tesniacej steny

Vo výslednom odporovom reze je jasne definovaná vertikálna línia nízkych odporov, ktoré vymedzuje podzemnú tesniacu stenu od okolitého prostredia.

TÉMA 2 / 2.1 XXXII. PRIEHRADNÉ DNI

108

Terénne merania

Podľa pôvodného zadania bolo potrebné geoelektrickými metódami identifikovať podzemnú tesniacu stenu budovanú v telese ochrannej hrádze v katastri obce Kravany nad Dunajom. Pre potreby geofyzikálnych meraní bola použitá aparatúra ARES G-400 na meranie geoelektrických 2D profilov. Podľa zadania bola úloha riešená systémom priečnych profilov cez teleso hrádze.

Merané profily boli situované, v spolupráci s pracovníkmi SVP š.p., na vytypovaných úsekoch telesa hrádze v mieste predpokladaných porúch podzemnej tesniacej steny. Merania sťažovala skutočnosť, že na korune hrádze a na päte hrádze sa nachádza asfaltová komunikácia a na návodnom svahu súvislé betónové opevnenie. V takomto teréne nie je možné uzemňovať meracie elektródy. V spolupráci s pracovníkmi SVP š.p. OZ Komárno boli na miestach profilov predvŕtané diery na uzemnenie meracej aparatúry. V takýchto náročných podmienkach merania bolo na telese hrádze zameraných päť priečnych profilov.

Z meraní boli interpretované vertikálne rezy prostredím, ktoré boli zostavené na základe odporových charakteristík meraného prostredia Referenčný profil

Pre potreby konkrétneho overenia účinnosti meraní a tvaru a charakteru anomálií, boli v úseku hrádze so známou prítomnosťou podzemnej tesniacej steny realizované referenčné merania. Na referenčnom profile boli rozmiestnené merné elektródy s detailným krokom 0,5 m v dĺžke 16 m. Metódou konečných prvkov bol zostavený odporový model prostredia zodpovedajúci nameraným hodnotám merných odporov (obr.6).

Obr. 2 Vertikálny odporový rez prostredím pod referenčným profilom

Na modelovom referenčnom reze prostredím telesa hrádze možno jasne definovať

výraznú odporovú anomáliu (nízke hodnoty do 50 m – modrá farba), ktorá reprezentuje prítomnosť PTS. Z tvaru anomálie možno konštatovať, že PTS je v tomto mieste zabudovaná tesne pod korunu hrádze. PTS sa smerom do hĺbky rozširuje. Spodné ohraničenie PTS, prípadne porucha v PTS neboli zaznamenané. Z tvaru a intenzity anomálie ide o modelový prípad dobre zabudovanej PTS.

XXXII. PRIEHRADNÉ DNI TÉMA 2 / 2.1

109

Merný profil – 2D merania Na mernom profile č. 1 boli rozmiestnené merné elektródy s krokom 1 m v dĺžke 31 m. Metódou konečných prvkov bol zostavený odporový model prostredia zodpovedajúci nameraným hodnotám merných odporov (obr.3).

Obr. 3 Vertikálny odporový rez prostredím pod profilom č. 1

Na modelovom reze prostredím telesa hrádze možno jasne definovať výraznú

odporovú anomáliu (nízke hodnoty – modrá farba), ktorá reprezentuje prítomnosť PTS. Pod korunou hrádze však PTS začína až 1,5 m pod terénom, tzn. že pri vyšších vodných stavoch, keď je hladina Dunaja na kóte 110,0 m n.m. môže dohádzať k prelievaniu horného okraja PTS. Z tvaru anomálie možno konštatovať, že PTS je v tomto mieste pomerne úzka. Najvýraznejší prejav PTS je medzi kótami 106,0 – 108,0 m n.m. Pod kótou 108,0 m n.m. je prejav PTS menej výrazný – možno nižšia kvalita, resp. menšia šírka steny.

Anomália vysokých odporov 600 – 1000 m (červená farba, vľavo od PTS) reprezentuje pravdepodobne betónové, resp. skalné teleso (múrik) zabudovaný v telese hrádze pod vzdušným svahom telesa. Anomália vysokých odporov na návodnej strane reprezentuje betónový opevnený návodný svah. V návodnom svahu nebola identifikovaná porucha.

V predmetnom úseku hrádze bola, i napriek tvrdeniam, že tu stena vybudovaná nebola, identifikovaná prítomnosť PTS. Merný profil – 3D merania

Pre potreby geofyzikálnych 3D meraní bola opäť použitá aparatúra ARES G-400 vo variantnom zapojení na meranie geoelektrických 3D profilov. Podľa zadania bola úloha riešená systémom sústavy profilov v pravidelnej štvorcovej sieti cez teleso hrádze. Pre vlastné meranie bolo použitých 8 sekcií multikábla uložených v pravidelnej štvorcovej sieti elektród 2 x 2 m. Celková meraná plocha bola 16 x 14 m. Súradnica siete 0,0 bola definovaná na hrane gabiónovej siete na vzdušnom svahu hrádze. Pohľad v smere Y je pohľad po vode. Koruna hrádze je definovaná súradnicami X 7,5 – 10,5 m

Z nameraných hodnôt merného odporu boli metódou konečných prvkov zostavené 3D modely prostredia. Z 3D modelov boli interpretované horizontálne a vertikálne odporové rezy (obr. 4,5), ktoré boli zostavené na základe odporových charakteristík meraného prostredia.

TÉMA 2 / 2.1 XXXII. PRIEHRADNÉ DNI

110

Obr. 4 Horizontálne rezy telesom hrádze v rovine 0.52, 1.13 a 1.82 m

Obr. 5 Horizontálne rezy telesom hrádze v rovine 2.62, 3.54 a 4.60 m

Na horizontálnom modelovom reze prostredím telesa hrádze možno jasne

definovať umiestenie hornej hraby PTS až na reze 1,8 m p.t. V rezoch od 2,6 m je už prítomnosť PTS jasne definovaná. Do úrovne 2,8 m p.t. v ľavej časti rezu (vzdušný svah telesa hrádze) je lokalizovaná anomália vyšších merných odporov do 1000 m. Ide pravdepodobne o spevňovanie svahu, resp. kamenný múr zabudovaný v telese hrádze. Výrazný vplyv tejto štruktúry je do úrovne 2,8 m p.t. čo zodpovedá cca pôvodnému terénu na vzdušnej strane hrádze.

Obr. 6 Vertikálne Y-Z rezy telesom hrádze

XXXII. PRIEHRADNÉ DNI TÉMA 2 / 2.1

111

Vo vertikálnom reze Y-Z je kamenná štruktúra (múrik) jasne definovateľný v reze 4.5 – 6.0 m (obr. 6,7). V reze 6,0 až 7.5 (po hranu koruny hrádze) je prejav vysoko odporovej štruktúry menej výrazný.

Obr. 7 Vertikálne Y-Z rezy telesom hrádze

Prejav PTS vo vertikálnej Y-Z rovine je plne viditeľný až v rezovej rovine 7,5 – 9,0 m (pod korunou hrádze). V rezovej rovine 9,0 – 10,5 je prejav PTS zhora ohraničený vysoko odporovým materiálom v úrovni do 2,2 m p.t. Anomália predstavuje pravdepodobne prítomnosť kamennej nahádzky na návodnom svahu ochrannej hrádze. Horné ohraničenie PTS v rezovej rovine 7,5 m je definované v úrovni 1,4 m p.t. V rezovej rovine 9,0 je horné ohraničenie minimálne PTS 2,5 m p.t. Záver

Na lokalite Kravany nad Dunajom bola po prvý raz použitá metodika priestorových 3D meraní so zameraním na podzemnú tesniacu stenu. Úlohou realizovaných prác bolo detailizovať uloženie podzemnej tesniacej steny v oblasti Kravany nad Dunajom, definovať polohu horného okraja tesniacej steny a identifikovať nehomogénne štruktúry v telese ochrannej hrádze. Merania boli realizované odporovým metódami v 2D a 3D usporiadaní.

Na základe dosiahnutých výsledkov bol lokalizovaný horný ohraj PTS, ktorý bol definovaný v úrovni 1,48 m p.t. na korune hrádze. Do úrovne 2,8 m p.t. (vzdušný svah telesa hrádze) je lokalizovaná anomália vyšších merných odporov do 1000 m, ktorá pravdepodobne predstavuje kamenný múr zabudovaný v telese hrádze.

Geoelektrickými metódami sa podarilo identifikovať pomerne zložitú štruktúrnu stavbu v telese hrádze, kde boli v rôznych časových sledoch zabudované kamenný múr, dosypanie telesa hrádze a následné vybudovanie podzemnej tesniacej steny. Použitie uvedených metód sa prejavilo ako efektívne k presnosti získanej informácie.

Mgr. Maroš Nikolaj Vodohospodárska výstavba š.p. Bratislava Úsek technicko-bezpečnostného dohľadu

Nobelova 7, 83102 Bratislava maros.nikolaj@vvb.sk

+421 911300287