KLASIFIKACIJA STIJENSKIH ODRONA - hupg.hr 2/DPG2011_03_Mirceta.pdf · Endogene sile (erupcije vulkana, potresi, ... proširenja pukotina što povećava ... • Zone opasnosti su određenekombinacijom

KLASIFIKACIJA STIJENSKIH ODRONA

Antonia Mirčeta, mag. ing. aedif.Građevinski fakultet

Sveučilište u ZagrebuZavod za geotehniku

Uvod

Primjer – Sjedinjene Američke Države

Primjer – Slovenija

Primjer – Italija

Primjer – Austrija

Primjer – Norveška

Primjer - Hrvatska

Klasifikacija stijenskih odrona

Dani podzemne gradnje, 06-07.07.2011. Građevinski fakultet u Zagrebu

• Odroni predstavljaju veliku opasnost u područjima kojase odlikuju izrazitom raznovrsnošću litostratigrafskogsastava tla, visokim stupnjem tektonske i seizmičkeaktivnosti, složenim geološkim karakteristikama,različitim reljefnim obilježjima, različitim klimatskimuvjetima, razvijenom vodnom mrežom i značajnimantropogenim utjecajem na oblikovanje reljefa.

Klasifikacija stijenskih odronaUVOD


• Geomorfologija je znanost o reljefu koja proučava njegov postanak,razvoj i procese koji ga oblikuju.

Geomorfološki procesi


Endogene sile(erupcije vulkana, potresi, globalna

tektonika ploča)

Egzogene sile(erozija, derazija, korozija,..)

• Čovjek svojim djelovanjem ponekad može utjecati napojavu ili pojačati intenzitet postojećih procesa.


• Trošenje stijena (površinsko raspadanje) je najrasprostranjeniji egzogeni geomorfološki proces.

fizičko raspadanje (dezintegracija) - lomljenje, mrvljenje i drobljenje stijena;



Primjer abrazije, Dugi Otok

kemijsko raspadanje (dekompozicija) - djelomična do potpuna promjena mineralnog sastava izvorne stijene

biološko raspadanje koje zbiva se pod utjecajem organskih procesa: biološko otapanje stijena, zbog bakterija i humusnih kiselina nastalih truljenjem, te fizičko razaranje zbog rasta korijenja.



Primjer otapanja karbonatnih stijena - škrape, sjeverni Velebit

• Nestabilnosti pokosa dijelimo na: globalnu (potpuni slom, klizišta u tlu, rjeđe u stijenama); lokalnu (odroni, pretežito u stijenama) i erozijsku (u tlu i u stijenama).



Primjer lokalne nestabilnosti –odron na igralištu, Split

• Lokalnu i erozijsku nestabilnost pokosa uvjetuju klimatskii biološki čimbenici. Klimatski čimbenici su: povećanjepornog tlaka tijekom infiltracije oborina, erozija materijalatijekom jakih kiša, ciklusi smrzavanja-odmrzavanja.



Primjer erozijske nestabilnosti –pješčenjak, Otok Rab, Lopar

• Biološki čimbenici su: mrvljene i kemijsko raspadanjestijena te širenje pukotina uslijed rasta korijenja kao iodvajanje dijelova stijena po sistemu poluge.



Korijenje biljaka proširuje postojeće pukotine

• Prilikom nekih građevinskih radova kao što suzasijecanje ili nasipavanje, mijenja se naponsko stanje ustijenskoj masi, pa novonastalo stanje naprezanjapostaje prevladavajući čimbenik u povećanjunestabilnosti.

• Za vrijeme miniranja u stijenskoj masi dolazi dousitnjavanja stijene, proširenja pukotina što povećavarizik od lokalne i erozijske nestabilnosti.

• Uklanjanje vegetacije može također negativno utjecati nalokalnu i erozijsku nestabilnost.



• Dimenzije odronjenog bloka ovise o prostornom rasporedu diskontinuiteta.

• Mehanizmi gibanja blokova po pokosu mogu biti: slobodni pad (falling), odskakivanje (bouncing) ili kotrljanje (rolling).



Primjer odskakivanja (bouncing) kamena na pokosu

• Čiste površine tvrde stijene, neoštećene vremenskimuvjetima ne usporavaju značajnije brzinu kretanjaodronjenog ili kotrljajućeg kamena.

• Međutim, površine prekrivene trošnim materijalom ilišljunkom apsorbiraju znatnu količinu energije udaraodronjenog kamena i u nekim slučajevima mogu ga upotpunosti zaustaviti.



Klasifikacija stijenskih odronaMetode fizičkog ograničavanja/sprječavanja odrona


JARAK ZA HVATANJE ODRONA POSTAVLJANJE MREŽE NA POKOS

Klasifikacija stijenskih odronaMetode fizičkog ograničavanja odrona


SUSTAV BARIJERA

SIDRENJE I UVEZIVANJE SAJLAMA

• Odroni predstavljaju glavnu opasnost kod stijenskihzasjeka uz ceste i željeznice, te u naseljima u planinskimpodručjima.

• Potrebno je razviti metodologiju koja će omogućitimapiranje područja opasnosti od odrona.

• Kvantitativna klasifikacija trebala bi omogućitistandardiziran način određivanja prioritete za radovesanacije na područjima opasnosti od odrona.

Klasifikacija stijenskih odronaPotreba za klasifikacijom stijenskih odrona


• Oregon Department of Transportation (ODOT) započeo je razvoj RHRS-a (Rockfall Hazard Rating System) 1984. godine.

Klasifikacija stijenskih odronaPrimjer – Sjedinjene Američke Države


Primjer stijenskog pokosa uz prometnicu

• Izrada sustava bila je vođena, a njegova vrijednostprocjenjivana prema nekoliko kriterija:

Je li sustav razumljiv i jednostavan za korištenje? Jesu li adekvatno objašnjeni kriteriji? Može li nekoliko različitih ocjenjivača dobiti ujednačene

rezultate? Rezultati adekvatno odražavaju razinu opasnosti od

odrona?

Klasifikacija stijenskih odronaPrimjer - Sjedinjene Američke Države


• Područja gdje postoji opasnost od odrona ocijenjena su uodnosu jedan na drugog kako bi se odredila područja kojapredstavljaju najveći rizik za javnost.

• RHRS koristi dva načina ocjenjivanja pokosa: preliminarnoocjenjivanje koje se provodi prilikom popisa pokosa i detaljnoocjenjivanje. Preliminarno ocjenjivanje eliminira mnogepokose iz daljnjeg razmatranja. Zbog toga je ovaj pristupnajučinkovitiji i najisplativiji način za klasifikaciju stijenskihodrona, posebno za agencije koje imaju odgovornost za velikbroj stijenskih pokosa.

• RHRS predstavlja bodovni sustav.



• Pri preliminarnom ocjenjivanju koriste se kategorije:procijenjeni potencijal odrona na autocestu i aktivnostodrona u povijesti.

• Kod detaljnog ocjenjivanja koriste se kategorije: visinapokosa, učinkovitost jarka za hvatanje odrona, prosječnirizik vozila, procijenjena duljina puta reagiranja, širinakolnika uključujući popločan rub, geološke značajke,veličina bloka (volumen odrona po događaju), klima,prisutnost vode na pokosu i kronologija/povijest odrona.



• RHRS je proces koji se sastoji od šest koraka prikazanih u nastavku:

1. Popis pokosa – izrada geografske baze podataka o lokacijama odrona

2. Preliminarno ocjenjivanje pokosa – grupiranje lokacija odrona u tri kategorije A, B i C

3. Detaljno ocjenjivanje pokosa – davanje prioriteta identificiranim lokacijama prema stupnju opasnosti od odrona (od najmanje do najviše opasne)

4. Razrada idejnih projekata i procjena troškova –pohranjivanje informacija o sanaciji u bazu podataka

5. Identifikacija projekta i razvoj – unaprijeđenje projekata sanacije odrona k građevinskim radovima

6. Godišnji prikaz i dodavanje novih informacija –održavanje baze podataka o odronima



• Bitna korist kod primjene RHRS-a je smanjenjepotencijala odrona u sustavu razvojem projekatasanacije odrona iz RHRS baze podataka. RHRSpredstavlja kvalitetnu podlogu za donošenje racionalnihodluka kako da se raspodjeli novac za projekte sanacijestijenskih pokosa.



Primjer odrona na prometnici

• Napravljena je nova „Mapa osjetljivosti područja naodrone u Sloveniji“ izrađena pomoću GIS-a s najnovijimprostornim podacima, kao što je litološka mapa Slovenije.

• Najvažniji parametri prilikom izrade karte su: litologija,nagib pokosa i udaljenost od tektonsko-strukturnihelemenata.

Klasifikacija stijenskih odronaPrimjer - Slovenija




• Pomoću nekoliko jednostavnih linearnih modela koji suuključivali različite kombinacije utjecaja faktora i predviđanjatočnosti njihovih rezultata, odabrana je najbolja kombinacijafaktora, s obzirom na njihov utjecaj.

• Budući da ne postoji dovoljno reprezentativnih podataka oodronima u Sloveniji potrebnih za kvantitativne statističkeanalize, stručna procjena korištena je kao dodatni pristup χ2(hi-kvadrat) testu.



• Stručna procjena se temeljila na iskustvu i događajima uprošlosti prikupljenih iz kronika i izjava očevidaca.


• Pristup je ograničen subjektivnošću.

Primjer - Trnovski gozd


• Određivanje područja opasnosti od odrona u Italiji se provodiuz pomoć Terrestrial SAR Interferometry (TInSAR).

• Kod TInSAR metode instrumenti za mjerenje se moguinstalirati odmah nasuprot istraživanom području što je činiosobito pogodnom za analizu stijenskih litica.

Klasifikacija stijenskih odronaPrimjer - Italija


• Provodi se istovremeno analiza cijelog pokosa kako bi seidentificirali nestabilni blokovi.

• Mjerenjem pomaka na litici identificira se većina sektora ilipojedinačnih blokova koji su potencijalno opasni.

• Usporedbom stope pomaka s meteorološkim podacima,mogu se dobiti spoznaje o odnosu uzroka (klimu) i posljedice(pomak) na stijenske litice.






Slika dobivena SAR (Synthetic aperture radar) radarom


• Prikupljanje podataka ovom tehnikom je dugotrajan proces,međutim TInSAR može dati značajan doprinos analizamavelikih i nepristupačnih stijenskih litica.

• TInSAR može biti učinkovita tehnika za istraživanje kao i zamonitoring u uvjetima izvanrednog stanja.



• Zbog sve većeg senzibiliteta javnosti, Austrijska služba zakontrolu bujica i lavina je suočena s zahtjevima za povećanjemjera zaštite u područjima s opasnošću od odrona.

Klasifikacija stijenskih odronaPrimjer - Austrija


• Proveli su analizu i procjenu rizika.

• Rizik za određeni scenarij (scenarij oštećenja i scenarijdogađaja) i objekt definiran je kao vjerojatnost prisutnosti,funkcija povredljivosti, vjerojatnost pojave i vrijednostoštećenja.

• Na temelju koncepta bodovanja, standardizirana procjenarizika za odrone razvila se kako bi se zadovoljili zahtjevi zanivo planirane zaštite - ovisno o iznosu bodova rizika,definirano je 5 klasa rizika (RC).



• Klase rizika definiraju razinu rizika i potrebne mjere zaštiteod odrona.

• Klase rizika omogućuju brzu i laku usporedbu različitihslučajeva i scenarija, dok iznos bodova rizika osiguravagradaciju i usporedbu unutar klasa rizika.



Primjer područja koji spada u IV klasu rizika

• Stohastičko-dinamički rockfall model (Rockyfor3D) korišten je u izradi zoniranja područja opasnosti u Norveškoj.

• Zoniranje je provedeno duž 4 km doline u općini Bergen, na zapadnoj Norveškoj obali.

Klasifikacija stijenskih odronaPrimjer - Norveška


• Područje je prepoznato kao opasno zbog nedavnih odrona ipostojećih nasipa, izgrađenih iznad nekih kuća.

• Zone opasnosti su određene kombinacijom terenskog rada isimulacijskih modela.

• Norveški propisi svrstavaju sigurnost građevine od prirodnihopasnosti u nekoliko razreda u skladu s prihvatljivim rizikomza tip građevine.



• Simulacije s Rockyfor3D provedena su na temelju terenskihopažanja na lokacijama potencijalnih odrona.

• Korišteni parametri su: vrsta tla, hrapavost i vegetacija.

• Zbog osjetljivosti analize na ulazne parametara potrebno jestručna interpretacija izlaznih rezultata.





• Rezultati proračuna za različite povratne periode

100-godišnji povratni period





Proračunata godišnja frekvencija odrona

• Za provjeru valjanosti modela korištena su terenska opažanja, kao na primjer prisustvo blokova na utjecajnom području.

• Kombinacijom terenskog rada, računalnih simulacija i stručne prosudbe mapirale su se zone rizika od odrona.



• Krš zauzima više od polovice površine (54%) Hrvatske ilipreko 70% ako se uzme u obzir i hrvatsko Jadranskopodmorje (Lončar i Garašić, 2002).

• U Hrvatskoj se krš pruža od Slovenije na sjeverozapadu doCrne Gore na jugoistoku dok mu sjeverna granica ide južnood Karlovca prema istoku gdje prelazi u Bosnu iHercegovinu.

Klasifikacija stijenskih odronaPrimjer - Hrvatska




• Krš je naziv za skup morfoloških, hidroloških i hidrogeološkihznačajki terena koji je izgrađen od stijena topivih u vodi(vapnenci i rjeđe dolomiti), soli i gipsa. Pojam krš uključujeposebne morfološke i hidrološke oblike u topivim, pretežnokarbonatnim stijenama.



Primjer krša, planina Velebit

• Morfološki oblici uključuju škrape, doline, jame, ponore,uvale, polja, špilje, kaverne itd.



Zelena špilja, otok Vis

• Hidrološki oblici uključuju slivove s brzim dreniranjem, rijekeponornice, estavele, ulazne izvore, podmorske izvore(vrulje), manje ili više odvojene podzemne vododjelnice.



Primjer estavele na dnu Modrog jezera

• Krš je rezultat prirodnih procesa na i u kori Zemlje uzrokovanotapanjem i ispiranjem vapnenca, dolomita, gipsa, halita idrugih topivih stijena (Field, 1999).



Primjer krša, planina Biokovo

• Glavnu ulogu u oblikovanju krškoga reljefa imaju kemijskiprocesi, uz tektonske i mehaničke procese.

• Krš se razvija u topivim stijenama gdje voda kroz dugi nizgodina, uz pomoć ugljičnog dioksida, otapa karbonatnestijene što dovodi do procesa okršavanja i oblikovanja kršate urezivanja ili usijecanja pukotina i škrapa kroz koje nestajuoborinske vode s površine i odlaze u podzemlje gdje sekreću sustavom kanala i pukotina.



• Otjecanje površinske vode u okršeno podzemlje ibezvodnost na površini glavne su značajke svih krškihprostora.

• Proces otapanja karbonatnih vapnenačkih stijena,okršavanje ili karstifikacija zove se još i korozija vapnenaca.



Spilja Lokvarka

• Postojanje i svojstva šupljina u topivim stijenama, osnovni supreduvjet za nastanak i razvoj krša, ali i za kretanje iskladištenje vode u kršu.

• Krški tereni brzo gube vodu u podzemlju zbog čega susiromašni površinskim a bogati podzemnim vodama.

• S vremenom se poroznost odnosno broj i dimenzije pukotinapovećava zbog kemijskog, ali i fizičkog djelovanja vode.



• Zbog navedenih specifičnosti krša u Hrvatskoj, potrebnoje razviti metodologiju klasifikacije stijenskih odrona ukršu koja će biti prilagođena značajkama procesa kojesu značajne u nastajanju ovog reljefnog tipa.



• Trenutno se u Hrvatskoj radovi zaštite pokosa na većpostojećim cestama provode u sklopu redovnog održavanjacesta. Pretežno obuhvaćaju radove postavljenja zaštitnihmreža i sustava kratkih štapnih sidara.



Primjer zaštite pokosa na autocesti Zagreb - Split

• Razvoj klasifikacije stijenskih odrona u Hrvatskoj omogućiobi razvoj sustava upravljanja rizicima povezanih s odronimapreko projekata sanacije odrona.

• Nedavni odroni u Krilu Jesenice i na Državnoj cesti D 512 surezultirali su detaljnijem pristupu lokalnog rješavanjaproblema odrona izradom projekata sanacije odrona.

• Ovi odroni velikih razmjera pokazali su potrebu proaktivnogpristupa kod rješavanja problema odrona.





Odron u Krilu Jesenice



Odron na cesti D512 Makarska –Ravča, predio Stupica

Documents

KLASIFIKACIJA STIJENSKIH ODRONA - hupg.hr 2/DPG2011_03_Mirceta.pdf · Endogene sile (erupcije vulkana, potresi, ... proširenja pukotina što povećava ... • Zone opasnosti su određenekombinacijom