Geologija u graditeljstvu (građevinarstvu) INŽENJERSKA GEOLOGIJA

1. 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

2. 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)

3. Povezanost inženjerske geologije i ostalih geoloških disciplina geološki materijali - petrologija, sedimentologija, mineralogija… geološki procesi - tektonika, strukturna geologija, geomorfologija, fizička geologija…

4. - 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!

5. zadatak: određivanje geoloških uvjeta za izvedbu inženjerskih radova i eksploataciju objekta • inženjerskogeološka karta-prikaz prirodnih uvjeta i inženjerski opis prirodne osnove i prirodnih događaja

6. 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)

7. inženjerski geolog - dužan predvidjeti što sve može utjecati na objekt, na njegovo: projektiranje, izgradnju i eksploataciju • Uloga inženjerske geologije u okviru građevinskih, geotehničkih i rudarskih istraživanja je: • definiranje geoloških formacija: litoloških, stratigrafskih, strukturnih, geomorfoloških i hidrogeoloških • određivanjemineraloških, petroloških, fizičko-mehaničkih, kemijskih i hidrauličkihznačajki 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 okolišai njegovih svojstava

8. 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

9. 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

10. TLO • STIJENE • kao sredina na kojoj se gradi • kao sredina u kojoj se gradi • stijena kao građevinski materijal • 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

11. 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

12. 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 inženjersko-geološkog proučavanja (promatra se do manje dubine nego u ostalim geološkim disciplinama)

13. 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 procesinajmanje štetni geodinamički procesi • permafrostspecifični samo za određena • vulkanske aktivnostiklimatska područja

14. 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

15. 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…

16. 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

17. Utjecaj značajki stijena i tala, geodinamički procesi i pojave (fizičko-geološki 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...

18. - 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

19. 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. www.answers.com/topic/vajont-dam

20. 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?!)

23. geološki uvjeti pri izvedbi inženjerskih radova i eksploataciji objekata nazivaju se inženjerskogeološki uvjeti • ovise o: • geološkoj građi, geomorfološkim i hidrogeološkim uvjetima terena • petrografskom sastavustijena, litologija stijena - značajke stijena i tla • vodnofizičkim i fizičkomehaničkim svojstvima stijena • fizičkogeološkom, odnosno geodinamičkom stanju terena (erozijska razvedenost, okršavanje, klizišta, seizmičnost)

24. Inženjerskogeološko rekognosciranje terena - terenske i laboratorijske metode - za određivanje i numeričko iskazivanje inženj.-geol. značajki stijena i stijenskih masa

25. 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

26. 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

27. 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

28. inženjerskogeološka karta - zasniva se na podacima geološke kartesljedeći 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

29. 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

30. 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

31. prevencija

33. 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!

34. 6)dubinu do podzemnih voda u nizinskim krajevima (hidroizohipse) i podzemne vode u kršu • 7)opsežnu (opširnu) legendu i tumač