Primjena in situi geofizičkih metoda u istraživanju cestovnog klizišta

Geotehnički aspekti nest abilnost i građevina uzrokovanih prirodnim pojavama7. savjetovanje Hrvatskog geotehničkog društva s međunarodnim sudjelovanjem10. – 12 .11.2016. Varaždin . Hr vatska /// ISB N 978–953–95 4 86–6–5

179

Primjena in situ i geof izičkih metoda u istraživanju cestovnog klizištaImplementation of in situ and geophysical methods for road landslides invest igationsStjepan Strelec¹, Mario Gazdek¹, Josip Mesec¹, Jasmin Jug¹, Davor Stanko¹

sažetakUtjecaj litostratigrafske građe prostora ima dominantni utjecaj na razvoj i oblik klizne plohe. U radu se razmatra prostorni model delapsivnog klizišta primjenom in situ i geofi zičkih metoda u istraživanju cestovnih klizišta sa složenom kliznom plohom. Svrha istražnih radova je dobi-vanje uvida u sastav i geotehničke značajke tla na prostoru manifestiranog klizišta, određiva-nje klizne plohe te izrada karakterističnih geotehničkih profi la promatranih klizišta. Za potre-be detektiranja klizne plohe korištene su sljedeće in situ metode: istražno bušenje, dinamičko sondiranje tla lakom udarnom sondom (dpl), sondiranje dilatometarskom sondom (dmt) i statičko sondiranje tla cptu sondom. Geofi zičke metode obuhvaćaju geoelektričnu tomografi -ju (ert) i seizmičku višekanalnu analizu površinskih valova (masw). Ostvareni prostorni mo-del računski je dokazivan u profi lima plošnih analiza primjenom analiza granične stabilnosti tla.

ključne riječi Klizište, klizna ploha, cptu, Marchetti dilatometar (dmt), geoelektrična tomografi ja (ert), višekanalna analiza površinskih valova (masw), granična stabilnost tla

Infl uence of region lithostratigraphic composition has a dominant eff ect on a development and the shape of the landslide slip surface. Paper contemplate spatial model of retrogressive landslide along with the implementation of in situ and geophysical investigation methods of the road corridor instability with the complex slide surface. Purpose of the investigation works is to obtain insight in the ground composition and geotechnical characteristics of the soil on the area of manifested landslide, identifi cation of the slip plane as well as creation of geotech-nical soil profi les. To determine position and size of the surface of rupture, investigation works have been undertaken involving: core drilling, dynamic probing by light dynamic probe (dpl), fl at dilatometer probing (dmt) and static probing by cptu probing. Used geophysical methods comprised geoelectrical tomography (ert) and seismic multichannel analysis of surface waves (masw). Achieved spatial landslide model was arithmetically confi rmed by the limit equilibri-um methods in the one-dimensional soil sections.

abst ract

keywords Landslide, slip surface, cptu, Marchetti dilatometer (dmt), electrical resistivity tomography (ert), multichannel analysis of surface waves (masw), limit equilibrium methods

1 Geotehnički fakultet, Varaž[email protected], [email protected]; [email protected], [email protected]; [email protected], [email protected]; [email protected], [email protected]; [email protected]; [email protected]

Geotech nical aspects of damages caused by natural phenomena7th conference of Croatian Geotech nical Society with international participation

10. – 12 .11.2016. Varaždin .Croatia /// ISBN 978–953–95 4 86–6–5180

uvodZa potrebe sanacije nestabilnosti kolni-ka (klizište, slika 1) na lokalnoj cesti lc37069 u mjestu Samarica izvedeni su geotehnički istražni radovi kroz terenske istražne radove i laboratorijska ispitivanja. Svrha istražnih ra-dova bila je dobivanje uvida u sastav i geoteh-ničke značajke tla na prostoru manifestiranih klizišta, te na osnovu tih podataka određiva-nje načina sanacije.

Na predmetnoj lokaciji klizišta Samarica istražno bušenje izvedeno je s ukupno tri ge-omehaničke – istražne bušotine. Pored teren-skih pokusa (spt) iz geomehaničkih istražnih bušotina uzeti su poremećeni i neporemeće-ni uzorci za laboratorijske analize, odnosno za utvrđivanje fi zikalnih i mehaničkih svojstva tla. Uz klasično istražno bušenje izvedena su in si-tu statička sondiranja scpt-u sondom (Lunne et al., 1992), sondiranje dmt dilatometrom tipa Marchetti (Marchetti, 1980) i dinamičko sondi-ranje lakom udarnom sondom dpl (Cope, 2011).

Kako bi dobili prostorni 2d prikaz kroz ti-jelo klizišta korištene su slijedeće geofi zičke metode: geoelektrična tomografi ja (ert) (Lo-ke, 1997) i višekanalna analiza površinskih va-lova (masw) (Park et al., 1998) . Položaj istraž-nih radova prikazan je na detaljnom planu istraživanja na slici 2 (klizište Samarica).

geotehničke značajke ist raživanog područjaPrema karti potresnih područja Republike Hrvatske, koja je sastavni dio Nacionalnog dodatka za niz normi hrn en 1998-1:2011/na:2011, ec 8: Projektiranje potresne otpor-nosti konstrukcija – 1.dio: Opća pravila, potre-sna djelovanja i pravila za zgrade, vršno ubr-zanje za područje Samarice iznosi agr = 0,11 g (povratni period 475 god.). Iz mjerenih vri-jednosti na terenu, te upotrebom izraza za vs,30, određeno je da tlo na istražnoj lokaciji odgovara c kategoriji tla prema seizmičnosti, vs,30 = 180 – 360 m /s.

Identifi kacijom nabušene jezgre iz sondaž-nih bušotina, provedenog statičkog sondira-nja te laboratorijskih ispitivanja utvrđen je sljedeći litološki sastav tla na lokaciji:

Sraslo tlo na lokaciji grade gline niske

plastičnosti (cl, wl = 40 – 50 ), žuto-sme-đe boje, kruto plastičnog konzistentnog sta-nja: qc = 110 – 400 kN/m², N = 8 – 12 ud. /stopi., cu = 50 – 200 kN/m², γ = 19,5 kN/m³, Mv = 7,0 MN/m², c = 10 kN/m² i φ = 28°.

Koluvijalna masa u tijelu klizišta (cl, po-krenuta masa, 0,00 – 5,00 m): cu = 10 – 30 kN/m², γ = 18,8 kN/m³. Parametri tla u kliznoj plohi (4,00 – 5,00 m), dobivenih na osnovu statičkih sondi: cu = 6 kN/m², γ = 18,0 kN/m³.

Bušenja istražnih bušotina, b-1 do b-3 izve-dena su na vrhu kosine (slika 3) budući da se zbog morfologije terena nije moglo pristupi-ti s kamionskom bušilicom na tijelo klizišta. Na samom klizištu izvedena su in situ statič-ka i dinamička ispitivanja s portabilnom opre-mom (cpt, dmt i dpl). Prilikom bušenja kod bušotina b-1 do b-3 nije utvrđena podzemna voda dok je kod bušotine b-3 registrirana provlažena voda od 3,00 do 5,50 m.

klizište samaricaCestovno klizište u mjestu Samarica je klizište sa složenim kretanjem mase, prema vremenu nastanka to je staro klizište sa recentnim ra-zvojem delapsivnog klizišta uz prometnicu i novim razvojem pomaka na postojećem ‘sta-rom’ klizištu (slika 4).

Glavni razlog recentnih pomaka i razvoja klizišta je popuštanje nožice, a zbog nakuplja-nja i visokih razina procjednih voda. Nave-deni proces djeluje dugo na istraživanom prostoru, što je rezultiralo pomacima mani-festiranim kroz dugi niz godina, pri čemu su formirane klizne plohe postale predisponira-ne za recentne pomake.

U zatečenom stanju klizanjem je zahvaćeni dio kolnika u dužini 35 m s jasno formiranom vlačnom pukotinom, te skokom u čeonom di-jelu. Oskultacijskim pregledom jasno je da se radi o većem klizištu od dijela koji zahvaća prometnicu. Od ostalih markantnih obilježja vidljive su radijalne pukotine u stopi, najahi-vanje u stopi i drugi mikroreljefi , ispupčenja, uvala ispunjena vodom. Na cestovnom dije-lu klizišta također su vidljivi i ostaci pokušaja sanacije, pobijani drveni piloti i nasuti kame-ni materijal (slika 1).


181

Kinematika klizišta Samarica (slika 2)A. Staro klizište s recentnim klizanjem ve-

zanim u delapsivni razvoj klizanja uz promet-nicu. Novi pomaci na starom dijelu klizišta ja-sno su ograničeni najahivanjem na stopu, sa radijalnim pukotinama na ispupčenju i verti-kalnim odsječkom na čelu klizišta.

B. Recentni delapsivni razvoj klizišta uz prometnicu. Koluvijalna masa kliznog tijela vrlo je malih čvrstoća, saturirana vodom, sa formiranom uvalom u nižem dijelu zapunje-ne vodom. Približno na koti stope kliznog ti-jela b, a prema iskazu vlasnika parcele nala-zio se bunar koji je nakon jačih oborina imao karakteristiku samoizljeva na koti terena, što

potvrđuje visoke potencijale procjednih voda kao uzrok klizanja.

C. Vjerojatno stari dio klizišta, koji je zbog guste vegetacije teško okarakterizirati jer ne-ma lako vidljivih markantnih obilježja. Toč-ne granice nisu utvrđene, osim jasne linije vlačne pukotine na čelu klizišta, koja je u naj-bližem dijelu udaljena 4,0 m od prometnice. Ovaj prostor nije pokriven istražnim radovi-ma, a za pretpostavit je delapsivni razvoj kliz-išta kao i na ostalim dijelovima. U zatečenim uvjetima ne prijeti kolniku prometnice, ali ugrožava objekt u zapadnom dijelu.

Slika 1. Lijevo: Pogled na kliziše s vrha kosine. Desno: pogled na recentni dio klizišta.

Slika 2.Lijevo: Detaljni plan istraživanja – klizište Samarica. Desno: Podjela klizišta prema kinematici pomaka – Samarica



rezultati i diskusijaIzmjerene vrijednosti (qc, fs, u₂ i vs) i cptu-1 i cptu-2 za lokaciju klizišta Samarica dane su na slici 4 (lijeva strana slike).

Na slici 5 prikazana su mjerenja tlaka po i p₁ Marchettijevim dilatometrom, te izračun di-latometarskog modula Ed i indeksa horizon-talnog naprezanja Kd. Iz slike 4 vidljivo je kako je dubina klizne plohe kod cptu-1 na dubini od 4.4 m. Razlog razlici od 40 cm je udaljenost dmt ispitivanja od cptu cca 3 m.

Slika 6 nam daje prikaz rezultata ispitiva-nja dpl sondom, defi nira se brojem udara-ca potrebnih za penetraciju sonde od 10 cm (N₁₀). Kako bi se smanjio utjecaj trenja mje-ri se i moment torzije (T) potreban za zakre-tanje šipke. Rezultati ispitivanja tla lakom udarnom sondom izraženi su preko dinamič-kog otpora prodiranju sonde Rd i vs brzina iz vs-dph korelacija (Strelec et al., 2016). Prema tome iz slike 6 mogu se lako uočiti postojanje dviju kliznih ploha, prva na 2 m, a druga na 4.1 do 4.4 m. Slične anomalije su vidljive na slici 4 gdje na tim dubinama kod cptu-1 vrijed-nosti qc, fs, u₂ i vs poprimaju minimalne vri-jednosti te na slici 5 gdje dilatometarski modul također poprima minimalne vrijednosti.

Geoelektrična tomografi ja (ert) u ovom radu obavljena je duž osi tijela klizišta s na-mjerom da dobijemo što podrobnije podatke o položaju plohe koja razdvaja kliznule mase od čvrste podloge. Na slici 7 crtkanom linijom ograničen je prostor kliznog tijela koji odgo-vara nalazima statičkih sondi cptu-1 i cptu-2 (slika 1). Profi l električne tomografi je ert jasno je identifi cirao nestabilno tlo, a kojem odgo-varaju povišene električne otpornosti u odno-su na osnovno tlo glina (cl) koje su na pro-fi lu označene plavom bojom. U ovom slučaju

Slika 3. Jezgre bušotina b-1, b-2 i b-3

Slika 4. Prikaz izmjerenih vrijednosti (qc – otpor na šiljku sonde, fs – trenje po plaštu sonde, u2 – porni tlak i vs – brzina S valova) za lokaciju Samarica (cptu-1 i cptu-2)

Slika 5. Prikaz mjerenja tlaka po i p1 Marchettijevim dilatome-tar te izračun dilatometarskog modula Ed i indeksa horizontal-nog naprezanja Kd

Slika 6. Rezultati dinamičkog ispitivanja lakom udarnom sondom (dpl)


183

vidimo kako se dubina kliznog tijela dobive-nog geoelektričnom tomografi jom idealno po-klapa s podacima čvrste podloge dobivene cptu sondiranjem. Otpornosti manje od 30 Ωm u donjem dijelu profi la ukazuju na gline slabe propusnosti, odnosno na podinu klizne mase. Neposredno iznad je klizno tijelo djelo-mično saturirano vodom otpornosti od 30 – 50 Ωm, slabo do srednje propusne prašinaste gli-ne. Na većim dubinama (desna strana profi la) pojavljuju se prašinasto pijeskovite gline ko-jima s povećanjem pijeska rastu otpornosti

(50 – 100 Ωm), a samim time i propusnost.masw dispozitiv sastojao se od 24 verti-

kalna geofona frekvencije 4.5 Hz, na razma-ku od 3 m. Interpretacija je provedena progra-mom Seisimager 4.0.1.6., oyo Corporation 2004 – 2009. Granica klizne mase na slici 8 do-bivena profi lom posmičnih valova (masw) ni-je toliko razvidna kao na slici 7 gdje smo ima-li profi l električne tomografi je, ert. Dobivene brzine se kvalitetno poklapaju s brzinama vs valova iz slike 4, kao i s dubinom klizne plohe dobivene scptu-2.

Slika 7. Model otpornosti u profi lu električne tomografi je ‘ert-1 Samarica’

Slika 8. masw-1, 2d profi l posmičnih valova vs



zaključakModel klizišta (slika 9) izrađen je temeljem de-taljnih istražnih radova i ucrtan na karakte-rističnom geotehničkom profi lu. Iz analize je jasno da se klizište sastoji od više kliznih plo-ha koje se međusobno nastavljaju, dijelom i preklapaju u pojavu složenog klizanja sa poja-vom sekundarnog klizanja. Ukupni oblik kliz-išta rezultat je više kliznih procesa, čime je potvrđen delapsivan karakter recentnog kli-zanja uz prometnicu.

Zaključuje se da su struktura padine u kombinaciji sa geološkom građom terena te fi zikalno - mehaničkim parametrima sloje-va tla s hidrološkim uvjetima u tlu, kao i do-datne količine oborinskih voda sa prometni-ce, osnovni uzroci pokretanja klizanja tla na predmetnoj dionici.

U radu je dan prikaz korištenja klasičnih metoda in situ ispitivanja (istražno bušenje, spp), cptu, dmt i dpl kao novije metode in situ ispitivanja te geofi zička ispitivanja (ert i masw). Njihovom kombinacijom moguće je kalibrirati / identifi cirati litografi ju geofi zičkih istraživanja te omogućiti 2d/3d modeliranje u ovom slučaju klizište.

Uloga geofi zičkih istraživanja u inženjer-ske svrhe u ovom radu bila je odrediti geome-trijsku granicu između kliznog tijela i osnov-nog, nepokrenutog sraslog tla.

referenceCope, M., 2011. Dynamic probe theory revisited – eff ective interpretation of dynamic test results, Formerly of Geotek Services Limited, Auckland, New Zeland.

Lunne, T., Lacasse, S., and Rad, N., 1992. General re-port: SPT, CPT, PMT, and recent developments in in situ testing. Proceedings, 12th Intl. Conf. on Soil Me-chanics & Foundation Engrg., Vol. 4, Rio de Janei-ro, 2339-2403.

Loke, M. H., 1997. Res2DINV software user’s manual, University Sains Malaysia, Penang, 173p.

Marchetti, S., 1980. In situ tests by fl at dilatometer. J. Geotech. Engng Div., ASCE, 106(3):299–321.

Park, C.B., Xia, J., and Miller, R.D., 1998. Imaging dis-persion curves of surface waves on multichannel record. Expanded Abstracts of 68th Annual Interna-tional Meeting of the Society of Exploration Geop-hysicists, New Orleans, USA, pp. 1377–1380.

Slika 9. Model klizišta ucrtan na karakterističnom geotehničkom profi lu

Documents

Primjena in situi geofizičkih metoda u istraživanju cestovnog klizišta