· web viewto vrijeme predstavlja razliku vremena širenja vala kroz medij pod kutom totalne...

1. UVOD

Na području Starog grada Krapine isplanirano je istraživanje padine

odmah ispod grada. Istraživanje obuhvaća inženjersko-geološko kartiranje,

prospekciju padine i određivanje nestabilnih blokova te geofizičke istražne

radove.

Program istraživanja obuhvaća sljedeće radove:

1. Inženjersko kartiranje šireg područja Starog grada Krapine sa detaljnim

snimanje ulaznih parametara za kategorizaciju prema GSI klasifikaciji.

a) snimanje stanja stijenske mase, orijentacija diskontinuiteta i

njihovih karakteristika (razmaci, perzistentnost, trošnost, ispuna,

JRC); izrada strukturnih dijagrama,

b) in-situ određivanje jednoosne čvrstoće (UCS) pomoću Schmidt-

ovog čekića,

c) vertikalno i horizontalno izdvajanje blokova duž usjeka, s

obzirom na karakteristike stijenske mase, odnosno prema

vrijednostima GSI klasifikacije.

2. Izrada 10 inženjersko-geoloških profila na kojima bi se izdvojili nestabilni

blokovi.

3. Izrada geofizičkih profila uzduž inženjersko-geoloških profila u svrhu

određivanja dubina erozije stijene tj. koliko je duboko stijena degradirana.

a) geoelektrična tomografija, dužine dispozitiva 115 m,

interpretativne dubine 20 m – ukupno 3 takva profila

b) seizmičko profiliranje primjenom dviju seizmičkih metoda na

pojedinačnom profilu:

i. refrakcijski profil P valova (RF), refrakcijska 2D tomografija –

dužine dispozitiva 69 m, Vp – ukupno 3 seizmička profila

ii. višekanalna analiza površinskih valova (2D MASW)

4. Izrada IG karte M 1:1000

1

2. POPIS I OBJAŠNJENJE KRATICA KORIŠTENIH U RADU

GSI (Geological Strength Indeks) - ocjenjuje kvalitetu stijenske mase na temelju

stupnja i karakteristika diskontinuiranosti, geološke strukture, veličine blokova i

promjenjivosti diskontinuiranosti

JRC (joint roughness coefficient) – koeficijent hrapavosti stijenki diskontinuiteta

UCS (Uniaxial compressive Strength) – jednoosna tlačna čvrstoća

MASW (Multichannel Analysis of Surface Waves) – višekanalna analiza

površinskih valova; jedna od geofizičkih metoda istraživanja

RQD (Rock Quality Designation) - numerički indeks kvalitete stijenske mase

RMR (Rock Mass Ratio) – geomehanička klasifikacija kvalitete stijenske mase

2

3. LOKACIJA I GEOMORFOLOGIJA TERENA

Lokacija koja se istražuje nalazi se u gradu Krapini, sjeveroistočno od

Magistarske ulice i obuhvaća zapadnu padinu brda visine 271 m.n.m. na kojem

su u tijeku arheološka istraživanja i iskopavanja starog grada. Na platou na cca

222 m.n.m. se nalazi kastel. Geomorfološki teren karakterizira strma padina

izgrađena od sitnozrnatih konglomerata , koja se naglo uzdiže iz znatno nižeg

(180 m.n.m.) aluvijalnog dijela riječice Krapine. Osnovni rasjedi su dijagonalni s

obzirom na generalni tektonski iskop (istok-zapad). Rasjedi su izolirali glavicu i

formirali strmu padinu (62°-68°). Padina se morfološki izdvaja svojom strminom,

koja dopire do Magistarske ulice. Na vrhu padine nalazi se kastel koji je simbol

Krapine, a oko njega se nalaze arheološki ostaci starog grada, dio se nalazi i na

samom vrhu brežuljka.

Zapadni dio padine na kojoj se nalazi kastel je ozbiljno ugrožen, a ima i

dijelova padine koji su u lošem stanju i predstavljaju opasnost za stanovništvo

Magistarske ulice. Ove naslage predstavljale su pogodan materijal za kopanje,

pa je tako površinska degradacija terena nastala zbog želje stanovništva

Magistarske ulice da prošire svoje posjede, ali i zbog djelovanja atmosferilija.

3

4. GEOLOŠKA ISTRAŽIVANJA

Istraživano područje izgrađeno je od naslaga badena M4. Sedimenti

badena zauzimaju veliko prostranstvo s južne strane Strahinjščice u pojasu

širine od 200 do 1000 m. Baden nalazimo u nekoliko litotipova i to kao

konglomerate, litotamnijske pješčenjake i vapnence, litavce, šlirske lapore te

gline.

Područje Starog grada Krapina i kastela izgrađeno je uglavnom od

konglomerata i manjim dijelom od pješčenjaka. Može se reći da naslage

badena leže na starijim naslagama s jasno izraženom transgresivnom

diskordantnom granicom

Općenito, u bazi badena nalaze se konglomerati, slijede sitnozrne

dubokomorske naslage, koje su predstavljene s pješčanim tamnosivim laporima

i škriljavim glinama. Ti sedimenti dolaze kao velike i prostrane leće u

litotamnijskim vapnencima, a lateralno prelaze u vapnence ili konglomerate.

Sekvencu završavaju litotamnijski bjeličastosivi ili bijeli vapnenci te krupnozrni i

srednjezrni pločasti pješčenjaci s algama litotamnijama.

U istraživanom području gdje su smješteni Stari grad Krapina i kastel,

razvoj badena je atipičan. Glavni litološki član su debelouslojeni, srednjezrni,

vapneni konglomerati. Vapneni konglomerati su prisutni do brda Hušnjakovo.

Takav sediment predstavljen je transgresivnim bazalnim polimiktnim

konglomeratima, brečokonglomeratima ili konglomeratičnim krupnozrnatim

pješčenjacima s valuticama. Konglomerat se sastoji od subzaobljenih partikula

starijih stijena, prvenstveno srednjotrijaskog vulkanogeno-sedimentog

kompleksa (pješčenjaci, spilitizirani dijabazi i tufovi, gornjotrijaski dolomiti,

fragmenti oligomiocenske ugljenonosne formacije, djelom i miocenskih

andezita). Nakon nekoliko metara veličina zrna sedimenata se smanjuje tako

da naslage prelaze u vapnenačko-detritične i detritične pješčenjake i vapnence.

Prema mladim naslagama sadržaj kalcita se smanjuje na račun povećanja

glinovite supstance u sedimentu, tako da se talože glinoviti vapnenci, kalcitični

lapori i lapori. Ove se naslage mogu smatrati graduiranim, iako su sekvence

dekametarskih dimenzija (slika 1.).

4

Slika 1. Izdvojena sekvenca krupnozrnatih brečokonglomerata

Krupnozrnati konglomerati i brečokonglomerati sastavljeni su od valutica

subzaobljenih i subangularnih odlomaka kvarcnih i kvarcitičnih stijena, kvarcita i

magmatogenih stijena (srednjotrijaska vulkanogeno-sedimentna formacija),

vapnenaca i dolomita (gornjotrijaski karbonatni kompleks) i klastita (iz različitih

litostratigrafskih horizonata).

Vapnenačko-detritične i detritične karbonatne naslage sastoje se od

gromadastih, rjeđe debelo uslojenih bijelih, svjetlo žutih i svjetlo sivih

vapnenaca u kojima varira sadržaj akumuliranih i slabo transportiranih

biogenih sastojaka (ostaci algi, krinoida, foraminifera i školjkaša) i litogenih

sastojaka (kvarc, feldspati, litične čestice, tinjci, eruptivi i dr.) i veziva koje

je dominantno sparitsko ili mikrosparitsko kalcitsko, ali može biti i glinovito-

limonitsko-mikritsko ili mikrosparitsko.

Ovakve naslage pogodne su za izradu pećina ili podruma koje obiluju u ovom

području (vidi kartu) u jednoj takvoj nađeni su i ostaci Krapinskog pračovjeka.

5

5. INŽENJERSKO-GEOLOŠKA SITUACIJA

Padinu ispod starog grada Krapine i kastela čine sitnozrni badenski

konglomerati koji su u stratigrafskom pogledu uniformni i jednolični, no

inženjersko-geološki gledano mogu se izdvojiti slojevi i proslojci različitih

granulacija (slika 2.).

U analizi stabilnosti čvrstih stijenskih masa najveća pozornost pridaje se

pukotinskoj mreži, značajkama pukotinske ispune, hrapavost pukotina,

značajkama stijenki pukotina, kao i mogućnosti dreniranja pukotinske mreže,

te orijentaciji u odnosu na plohu kosine (padine).

Slika 2. Osnovni pukotinski sustavi

Zato se analiza stabilnosti u takvim stijenskim masama svodi na analizu

diskontinuiteta, a stabilnost se računa po metodama koje su razvijene u

mehanici stijena. Pri tome se obavezno služimo statističkom analizom

orijentacije pukotina pomoću stereografske projekcije uz uporabu Schmidtove

mreže. Mreža se koristi točno onako kako se to radi u strukturnoj geologiji –

točkasti i konturni dijagram; maksimumi polova, prikaz tragovima ravnina, i

presječnica.

6

5.1. Diskontinuiteti

Diskontinuitet je opći pojam za mehanički prekid u stijenskoj masi koji

ima malu ili nikakvu vlačnu čvrstoću okomitu na smjer pružanja. Dijele se na

endokinetičke, koji su nastali tijekom unutarnjih procesa promjene gradive tvari

stijene i egzokinetičke, koji su nastali djelovanjem vanjskih sila. Postoji više

vrsta diskontinuiteta:

Pukotina je lom u geološkoj formaciji uzduž kojeg nije došlo do

vidljivog pomaka. Može biti zatvorena, otvorena, ispunjena ili

neispunjena.

Rasjed je diskontinuitet ili zdrobljena zona uzduž koje je vidljiv

posmični pomak (reda veličine nekoliko cm do nekoliko km).

Prslina je zatvorena, prostim okom teško vidljiva pukotina, najčešće se

ne proteže kroz cijelo promatrano područje.

Djeljivost je svojstvo stijenske mase da se pri djelovanju sila lakše

odvaja određenim površinama djeljivosti.

Pukotinski klivaž je sustav uskih, gustih, paralelno poredanih pukotina.

Za potrebe analiza i projektiranja potrebno je strukturu stijenske mase

opisati mjerljivim parametrima. Opis mora biti dovoljno detaljan da može

poslužiti kao baza za funkcionalnu klasifikaciju stijenske mase. Pa se

diskontinuiteti, prema preporuci International Society for Rock Mechanics,

opisuju pomoću deset parametara:

Orijentacija diskontinuiteta;

Razmak diskontinuiteta;

Postojanost diskontinuiteta;

Hrapavost stijenki diskontinuiteta;

Čvrstoća stijenki diskontinuiteta;

Zijev diskontinuiteta;

Ispuna diskontinuiteta;

Voda u diskontinuitetu;

Broj sustava diskontinuiteta;

Veličina blokova diskontinuiteta.

7

Slika 3. Dijagram geometrijskih svojstava diskontinuiteta

5.1.1. Orijentacija diskontinuiteta

Orijentacija diskontinuiteta u odnosu na neki inženjerski objekt pomaže

pri uočavanju pojave nestabilnosti ili prekomjerne deformacije. Važnost

orijentacije povećava se kad su prisutni i drugi negativni parametri, kao što su

mala posmična čvrstoća ili sustavi pukotina koji pogoduju nastanku klizanja.

Slika 4. Mjerenje orijentacije diskontinuiteta

Različito orijentirani diskontinuiteti ukazuju na oblik blokova, slojeva i

mozaika u stijenskoj masi. Stoga je potrebno izmjeriti dovoljan broj

diskontinuiteta kako bi se mogli odrediti različiti sustavi pukotina u promatranom

području. Azimut smjera nagiba α i kut nagiba β u odnosu na horizontalnu

ravninu mjere se geološkim kompasom (slika 5.) te bilježe u obliku α / β.

8

Slika 5. Geološki kompas

Rezultati mjerenja položaja sustava diskontinuiteta grafički se

predstavljaju strukturnim dijagramima pukotina (slika 6.). U strukturnim

dijagramima obavezno se prikazuju pukotine osnovnog tektonskog sklopa: SS,

OR i OB, te ostali sustavi pukotina (OST) ukoliko postoje. Ovi se dijagrami

potom koriste i za kinematičku analizu stabilnosti stijenske mase.

Slika 6. Slika strukturnog dijagrama

5.1.2. Razmak diskontinuiteta

Međusobni razmak susjednih diskontinuiteta kontrolira veličinu

individualnih blokova intaktne stijene. Nekoliko sustava diskontinuiteta na

malom međusobnom razmaku stvaraju uvjete male kohezije mase, a u slučaju

9

velikog razmaka javljaju se uvjeti međusobnog zaglavljivanja. Ove pojave ovise

o postojanosti individualnih diskontinuiteta. U izuzetnim slučajevima mali

međusobni razmak može izmijeniti oblik loma stijenske mase, a u tom slučaju je

i značaj orijentacije manji, jer do loma može doći i rotacijom malih komada

stijene. Važnost međusobnog razmaka se povećava kad je prisutna i mala

posmična čvrstoća, te dovoljan broj diskontinuiteta za pojavu klizanja. Razmak

diskontinuiteta i vezanih sustava pukotina ima velik utjecaj na vodopropusnost i

filtracijske značajke stijenske mase.

Tablica 1. Opis razmaka diskontinuiteta

OPIS RAZMAKEkstremno mali razmak < 20 mm

Vrlo mali razmak 20 -60 mmMali razmak 60 mm – 0,2 m

Srednji razmak 0,2 – 0,6 mVeliki razmak 0,6 – 2 m

Veoma veliki razmak 2 – 6 mEkstremno veliki razmak >6 m

5.1.3. Postojanost diskontinuiteta

Postojanost predstavlja prostiranje i veličinu diskontinuiteta unutar

promatrane ravnine. Ovo je jedan od najvažnijih parametara stijenske mase, ali

je i parametar koji je možda najteže precizno izmjeriti.

Mjerenja neprekinutosti diskontinuiteta obavljaju se mjernom trakom

(najmanje 10 m), a mjere se diskontinuiteti u smjeru nagiba i u pravcu pružanja.

Stijenska masa opisuje se prema relativnoj postojanosti različitih sustava

prisutnih diskontinuiteta. Tijekom kartiranja za svaki diskontinuitet bilježi se

njegova duljina i tip završetka prema slijedećim oznakama:

x - diskontinuiteti koji se pružaju izvan izdanka,

r - diskontinuiteti koji završavaju u stijeni i izdanku

d - diskontinuiteti koji završavaju prema drugim diskontinuitetima.

10

Tablica 2. Opis postojanosti diskontinuiteta (ISRM, 1981)

POSTOJANOST DULJINAVeoma mala postojanost < 1 m

Mala postojanost 1 - 3 mSrednja postojanost 3 – 10 mVelika postojanost 10 – 20 m

Veoma velika postojanost > 20 m

5.1.4. Hrapavost stijenki diskontinuiteta

Hrapavost je veoma važna komponenta posmične čvrstoće, osobito kod

pukotina bez ispune. Hrapavost se može definirati kao valovitost kod koje

tijekom pomaka nastaje dilatacija i kao nejednolikost malih dimenzija kod koje

tijekom smicanja dolazi do drobljenja. Terensko mjerenje profila hrapavosti

obavlja se tzv. Bartonovim profilometrom (slika 7.). Iz profila se očitavaju

vrijednosti koeficijenta hrapavosti JRC (joint roughness coefficient) prema slici

8.

Slika 7. Bartonov profilometar Slika 8. Određivanje JRC-a pomoću standardnih

profila

11

5.1.5. Čvrstoća stjenki diskontinuiteta

Tlačna čvrstoća stijenki diskontinuiteta važna je komponenta čvrstoće na

smicanje i deformabilnosti, naročito kod pukotina bez ispune gdje su stjenke u

direktnom kontaktu. Na početku mjerenja direktnim opažanjem na terenu

procjenjuje se stupanj rastrošenosti stijenske mase (tablica 3.).

Tablica 3. Stupanj rastrošenosti stijenske mase

NAZIV OPIS STUPANJ

SvježaNema vidljivih znakova trošenja stijene, možda mala promjena boje, uz površine glavnih diskontinuiteta

I

Malo rastrošena

Promjena boje ukazuje na trošenje stijene i površine diskontinuiteta. Sav stijenski materijal može promjeniti boju od trošenja i može biti slabiji izvana nego kad je svjež.

II

Umjereno

rastrošena

Manje od pola materijala stijene je raspadnuto i/ili dezintegrirano u tlo. Svježa ili bezbojna stijena prisutna je kao razlomljeni okvir ili kao jezgra.

III

Jako rastrošena

Više od pola materijala stijene je raspadnuto i/ili dezintegrirano u tlo. Svježa ili bezbojna stijena prisutna je ili kao razlomljeni okvir ili kao jezgra.

IV

Potpuno

rastrošena

Sav stijenski materijal je raspadnut i/ili dezintegriran u tlo. Originalna struktura stijenske mase uglavnom je netaknuta.

V

Rezidualno tlo

Sav stijenski materijal pretvoren je u tlo. Struktura stijenske mase i struktura materijala uništeni su. Velike su promjene volumena, ali nema značajnijeg transporta tla.

VI

U drugoj fazi se mjerenjem procjenjuje jednoosna tlačna čvrstoća stijenki

diskontinuiteta. Ova se procjena najčešće obavlja ručnim indeksnim pokusima

za procjenu vrijednosti jednoosne tlačne čvrstoće, uz pomoć džepnog nožića i

geološkog čekića, odnosno mjerenjem odskoka Schmidtovog čekića (tablica 4.).

12

Tablica 4. Terenska identifikacija i opis čvrstoće stijenske mase.

Tlačna čvrstoća ( Mpa )

Opis stijene Terenska identifikacija

0,25 – 1 Ekstremno slaba Para se noktom1 – 5 Vrlo slaba Slama se rukom

5 – 25 Slaba Može se rezati nožićem25 – 50 Srednje čvrsta Može se rezati šiljkom čekića

50 – 100 ČvrstaSlama se srednje jakim udarcem čekića

100 – 200 Vrlo čvrstaSlama se nakon nekoliko srednje jakih udaraca čekića

> 250 Ekstremno čvrsto Može se slomiti jakim udarcima čekića

5.1.6. Ispuna diskontinuiteta

Ispuna predstavlja materijal koji se nalazi između susjednih zidova

diskontinuiteta, a kao primjer može se uzeti kalcit, klorid, glina, prah ili breča.

Okomiti razmak između susjednih zidova diskontinuiteta naziva se širinom

ispune diskontinuiteta.

5.1.7. Zijev diskontinuiteta

Otvor ili zijev je okomiti razmak koji odvaja susjedne zidove otvorenog

diskontinuiteta pri čemu je međuprostor ispunjen vodom ili zrakom.

Zijev diskontinuiteta bilježi se zasebno za svaki sustav pukotina

(tablica.5.). Pojedinačni diskontinuiteti sa zijevom znatno širim od uobičajenih

trebaju se detaljno opisati i dopuniti podacima o orijentaciji i lokaciji

diskontinuiteta.

13

Tablica 5. Opis zijeva diskontinuiteta

Zijev Opis zijeva

< 0,1 mm0,1 – 0,25 mm0,25 – 0,5 mm

Veoma zatvorenZatvoren

Djelomično otvoren„zatvorene“ strukture

0,5 – 2,5 mm2,5 – 10 mm

> 10 mm

OtvorenUmjereno širok

Širok„raspucane“ strukture

1 – 10 cm10 – 100 cm

> 1 m

Veoma širokEkstremno širok

Kavernozan„otvorene“ strukture

5.2. RQD klasifikacija stijenske mase

RQD (Rock Quality Designation) je numerički indeks kvalitete stijenske

mase. Može se odrediti na temelju rekonstrukcije jezgre bušotine, a u slučaju

kao što je ovaj kada nemamo istražne bušotine, može se pokušati ekstrahirati iz

geometrije diskontinuiteta. Razmak pukotina je potreban parametar (Priest i

Hudson, 1976; Brady i drugi, 1985), dok je frekvencija pukotina fF (broj pukotina

po dužnom metru jezgre) sasvim dostatna za određivanje RQD vrijednosti

(Priest i drugi, 1976):

RQD=100∙ e−0.1 f F ∙ (0.1 f F+1)

Izraz se pojednostavljuje ako su vrijednosti frekvencije pukotina fF iz

intervala 6÷16 (Priest i drugi, 1976):

RQD=−3.86 f F+110.4RQD=115−3∙ Jv

Jv - predstavlja zbroj pukotina po jedinici duljine za čitav skup diskontinuiteta u volumenu stijenske mase u prirodnom stanju (pod pretpostavkom da diskontinuitet nema glinene ispune).

Tablica 6. Opis kvalitete stijenske mase prema RQD indeksu (Deere,1968)

RQD [%] < 25 25 - 50 50 - 75 75 - 90 90 - 100Kvaliteta stijene

Vrlo slaba Slaba Povoljna Dobra Vrlo dobra

5.3. Inženjersko-geološke karakteristike padine

14

Istraživano područje čini padina u duljini od oko 300 m, nagib padine je

od 62-680. Morfološki je dobro razvedena. Zapadna padina se strmo „diže“ od 180

do 272 m.n.m. Područje padine podijeljeno je prema orijentacijama

diskontinuiteta osnovnog strukturnog sklopa u tri strukturna bloka koji su

označeni brojevima I, II i III. Strukturni blokovi su odijeljeni, izraženijim rasjedima

koji dovode do značajnije promjene u orijentaciji osnovnog strukturnog sklopa.

Prema postojećim podacima, tektonika je jako izražena i popraćena boranjem,

pa se i unutar izdvojenih blokova mogu očekivati vrlo velike varijacije u

rasponu orijentacija svih sustava diskontinuiteta. Iz iznesenih podataka vidi se

da na padini postoje nekoliko tipova diskontinuiteta (pukotina), diskontinuiteti su,

teoretski, u stijenskim masama mjesta u kojima je kohezija jednaka nuli, stoga je

potrebno posebno obratiti pozornost na karakter pukotina.

Slika 9. Shematski prikaz strukturnih blokova na zapadnoj padini

5.3.1. Strukturni blok I

Strukturni blok I čine debelo uslojeni (od 270 - 300 cm) sitnozrnati

konglomerati na kojima je temeljen kastel. Ove naslage nalaze se na

sjeveroistoku karte, topografska karta ne pokriva ove naslage jer nije

načinjena (zbog gustoće raslinja). Zahvaljujući GPS navigaciji postavljene su

15

istraživane točke na kartu i tako je okonturen prostor (prilog 2). U podlozi

ovih naslaga slojevi su daleko tanji, debljine od 14 - 45 cm.

Tablica 7. Podaci za RMR klasifikaciju stijenske mase u strukturnom bloku I

16

Slika 10. Konturni dijagram s trasama statističkih maksimuma sustava diskontinuiteta za strukturni blok I

Tablica 8. Izračun RMR- a i GSI –a za blok I

Stijena podlogeBLOK I SS Ar ok na BJEDNOOSNA TLAČNA ČVRSTOĆA 6 6 6INDEKS KVALITETE JEZGRE (RQD) 12 12 12RAZMAK DISKONTINUITETA 20 10 4STANJE PODZEMNE VODE 15 15 15UKUPNO STANJE STIJENSKE MASE 53 43 37

STANJE DISKONTINUITETADUŽINA DISKONTINUITETA 2 4 6ZIJEV 6 5 0HRAPAVOST 5 6 5ISPUNA 6 2 0RASTROŠENOST 5 3 3UKUPNO STANJE DISKONTINUITETA 24 20 14

SVEUKUPNO 77 63 51ZA GSI -5 -5 -5GSI 72 58 46

17

Tablica 9. Kategorije stijenske mase iz zbroja bodova (RMR)

Bodovi 100-81 80-61 60-41 40-21 <20Kategorija broj I II III IV VOpis stijenske mase Vrlo dobra Dobra Povoljna Slaba Vrlo slaba

Generalni smjer pružanja slojnih diskontinuiteta je na jugoistok (116), pod

malim kutom od 4-240, upravo zbog subhorizontalnih slojeva lokalno mogu se

mjeriti nagibi i na istok ili čak na sjeveroistok.

Slojni diskontinuiteti ispresijecani su diskontinuitetima okomitim na os b

svakih 45-126 cm. Ovi diskontinuiteti imaju nagib na jugozapad pod kutom od

2200 i vrlo su strmi od 62 -680 te je po njima formirana padina.

Osim ova dva tipa diskontinuiteta prisutni su i diskontinuiteti osne

ravnine (AR – aksijalna ravnina). Osna ravnina je najokomitija pod kutom od

74-880 i pada uglavnom na jug jugozapad od 184-2040.

Zaključak za strukturni blok I:

U tablici 8. prikazan je izračun bodova za pojedine diskontinuitete, tako

možemo zamijetiti velike raznolikosti u pojedinim diskontinuitetima. Ostale

karakteristike za pojedine diskontinuitete i njihovo bodovanje prikazano je u

tablici 7.

Temeljem dobivenih ulaznih parametara (preko GSI klasifikacije) za

pojedine diskontinuitete stijene može se zaključiti da diskontinuiteti pripadaju

dobroj i povoljnoj kategoriji stijenske mase (tablica 9.).

Na temelju prikupljenih i statistički obrađenih podataka može se zaključiti

da globalna stabilnost padine nije upitna, već postoji mogućnost pojava lokalnih

nestabilnosti (ravni lom, klinasti lom i prevrtanje). U ovom bloku debljina slojeva

je od 270 do 300 cm, a slojni diskontinuiteti nagnuti su na jugoistok (prosječno

116/14) pod veoma malim kutom od 4 - 80. Mali kut nagiba odgovoran je za

mogućnost odlamanja velikih blokova (270 X 300 cm) po osnoj ravnini i po

diskontinuitetima okomitim na os b. Broj pukotina po m3 iznosi 10, JRC10 za

slojeve iznosi 2-4, JRC10 za osnu ravninu i diskontinuitete okomite na os b

iznosi 4-6.

18

5.3.2 Strukturni blok II

Dominantni diskontinuiteti u strukturnom bloku II su diskontinuiteti okomiti

na os b prosječne orijentacije 228/58. Razmak između diskontinuiteta je malen, i

dužina je vrlo mala. Zijev pukotina >5 mm, ispunjene su glinom, valovito su

hrapave. Kako je generalni smjer pružanja padine 240/62- 68, znači da je gotovo

paralelan sa diskontinuitetima okomitim na os b, iz toga proizlazi da postoji

opasnost od odlamanja pojedinih blokova duž padine. Razmak diskontinuiteta je

od 6-20 cm, a dužina diskontinuiteta je do 1m. Pukotine imaju zijev > 5 mm,

ispunjene su glinom, valovito hrapave su i umjereno su trošne. U ovom slučaju

radi se o relativno malim blokovima (20x70 cm).

Slojni diskontinuiteti u ovom slučaju nisu izraženi tako jako kao u bloku I,

stoga imaju i manju ulogu kod formiranja blokova. Prosječni diskontinuiteti imaju

smjer 139/13, i oni su u podini bloka I, pukotinski razmak je oko 45 cm, a

perzistencija i dužina pukotina ne prelazi 3 m. Pukotine su često zatvorene ili

vrlo malog zijeva i bez ispune.

Povremeno su prisutne pukotine koje imaju generalni smjer 40/80 te

pukotine dodatno presijecaju stijensku masu. Pukotinski razmak je od 20-60

cm, a dužina diskontinuiteta je do 3 m. Pukotine imaju zijev do >5 mm,

ispunjene su glinom valovito su hrapave i umjereno trošene.

Slika 11. Konturni dijagram s trasama statističkih maksimuma sustava diskontinuiteta za strukturni blok II

19

Tablica 10. Podaci za RMR klasifikaciju stijenske mase u strukturnom bloku II

20

Tablica 11. Izračun RMR- a i GSI –a za blok II



SVEUKUPNO 69 57 51Za GSI -5 -5 -5GSI 64 52 46

Zaključak za strukturni blok II:

Iz do sada iznesenog može se zaključiti da je stijenska masa iste čvrstoće

kao u bloku I, ali u ovom bloku prevladavaju diskontinuiteti okomiti na os b. Ti

diskontinuiteti su paralelni padini i produciraju manje blokove veličine 20 X 70

cm te nešto više pokrivača koji je debljine do 70 cm, a na zaravnjenom dijelu

pokrivač može biti debljine do 3 m. Broj pukotina po m3 iznosi 20, JRC10 za

slojeve iznosi 2-4, za diskontinuitete okomite na os b iznosi 4-6, a ostali

diskontinuiteti imaju JRC10 6-8.

5.3.3. Strukturni blok III

Strukturni blok III približio se najviše Magistratskoj ulici, zalazi u dvorišta

žitelja, a oni su u njemu iskopali podrume i ostave. Dakle, stijenska masa je

srednje do niske čvrstoće, isto kao i prethodni blokovi (mogućnost ručnog

kopanja stijene). U ovom bloku vidljiva su tri osnovna pukotinska sustava, slojni

diskontinuiteti, diskontinuiteti osne ravnine i diskontinuiteti okomiti na os b.

Cijeli blok djeluje kompaktno i bankovito, a najbolje su izraženi diskontinuiteti

osne ravnine.

21

Diskontinuiteti osne ravnine prosječnog smjera 255/75, paralelni su padini i

po smjeru i po nagibu. Pukotinski razmak je od 20-60 cm, a dužina

diskontinuiteta je od 1-3m. Pukotine imaju zijev do <1 mm, ispunjene su glinom

ili su bez ispune, valovito su hrapave i umjereno trošne, JRC 10 je 4-6. Po

ovom diskontinuitetu formiraju se blokovi koji su uglavnom izduženi, prosječnih

dimenzija 15 X 60 cm.

Slojni diskontinuiteti nisu toliko izraženi kao prethodni, prosječnog su

smjera 125/16. Međuslojni razmak je od 60 do 200 cm, a perzistencija je do

20 m. Međuslojne pukotine su zatvorene ili ispunjene kalcitom, valovito su

hrapave i neznatno trošne, JRC10 je 2-4.

Diskontinuiteti okomiti na os b sličnog su položaja kao i osni diskontinuiteti i

imaju sličnu ulogu, formiraju manje blokove od 10 x 30 cm. Pukotinski razmak je

od 6-20 cm, a dužina diskontinuiteta je manja od 1 m. Pukotine imaju zijev

> 5 mm, ispunjene su glinom ili su bez ispune, valovito su hrapave i umjereno

trošne, JRC10 je 4-6.

Slika 12. Konturni dijagram s trasama statističkih maksimuma sustava diskontinuiteta za

strukturni blok III

22

Tablica 12. Podaci za RMR klasifikaciju stijenske mase u strukturnom bloku III

23

Tablica 13. Izračun RMR- a i GSI –a za blok III



SVEUKUPNO 71 60 51Za GSI -5 -5 -5GSI 66 55 46

Zaključak za strukturni blok III:

Strukturni blok III kao i prethodni blokovi u pogledu jednoosne tlačne

čvrstoće i procjene kvalitete stijenske mase RQD (Rock Quality Designation)

predstavlja jednoličnu stijenu uglavnom srednje i niske čvrstoće i slabog RQD-a.

Svi blokovi su bez priliva vode. Kategorizacijom (bodovanjem) pukotina moglo

se za pojedine dijelove dobiti različite RMR ili GSI podatke. Najkvalitetniji su

slojni diskontinuiteti, zatim diskontinuiteti osne ravnine i tek onda ostali

diskontinuiteti.

Generalno uzevši može se reći da su najpostojaniji diskontinuiteti okomiti

na os b, u sva tri bloka imaju jednaki broj bodova i pripadaju povoljnoj kategoriji.

Slojne diskontinuitete mogli smo pratiti u sva tri bloka s tim da su

diskontinuiteti I i III bloka nešto kvalitetniji, općenito može se reći da pripadaju u

dobru kategoriju.

Diskontinuitete osne ravnine nismo mjerili u bloku II, a u ostala dva

bloka uglavnom pripadaju graničnoj kategoriji između dobre i povoljne

kategorije s 60 i 63 boda. Ostale diskontinuitete mjerili smo u bloku II, oni

spadaju u povoljnu kategoriju.

24

6. GEOFIZIČKA ISTRAŽIVANJA

Geofizička se istraživanja koriste u geotehnici prilikom izrade

geotehničkog eleborata za određivnje parametara tla ili stijene. Postoje različite

geofizičke metode, a razlikuju se po tome što mjere različita svojstava tla

(elastična, magnetska, radioaktivna i dr.)

Geofizičke metode u geotehničkoj praksi sadrže geofizičke, a ne izravno

geotehničke parametre. Različite geofizičke metode oblikuju sliku podzemnog

stanja, često vrlo različitu od slike koja se dobiva iz istražnog bušenja.

Geofizički podaci predstavljaju horizontalne i vertikalne promjene vrijednosti

mjerenog parametra. U rješavanju geotehničke problematike, potrebni podaci

se odnose na dubine do nekoliko desetaka metara. Relativno male dubine, do

svega 50-tak metara, unaprijed ograničavaju područje istraživanja i time

povećavaju učinkovitost primjene površinske i bušotinske tehnike i metodologije

geofizičkog mjerenja.

Primjena geofizičkih metoda je složen i strukturiran proces koji je

sastavljen od nekoliko važnih cjelina:

procjena uočenog problema;

određivanje vrsta geofizičkih metoda;

određivanje rezolucije istraživanja obzirom na veličinu istraživanog

prostora;

oblikovanje načina na koji se podaci prikupljaju, analiziraju,

interpretiraju i prezentiraju.

Geofizička istraživanja Starog grada Krapine provedena su primjenom

dviju seizmičkih metoda, plitke seizmičke refrakcije (RF) i višekanalne analize

površinskih valova (MASW), te geoelektrične tomografije. Istraživanja su

organizirana na ukupno tri geofizička profila, od kojih geofizički profili P1-P1' i P2-

P2' odgovaraju prostoru ,,kategorije 3“, dok geofizički profil P3-P3' snimljen

na prijelaznom prostoru ,,kategorije 1 i kategorije 2“. Zbog konfiguracije terena,

geofizički profili snimljeni su kraćim geofizičkim dispozitivima od traženih u

projektnom zadatku, stoga je i istraživana dubina nešto plića.

25

6.1. Plitka seizmička refrakcija

Metoda seizmičke refrakcije se vrlo često primjenjuje za terenska

istraživanja dinamičkog ponašanja geomedija, jer omogućuje određivanje brzina

elastičnih valova u uslojenom tlu i stijeni kao funkciju dubine. Brzina vala i dubina

svakog sloja se može odrediti uz uvjet konstantne progresije seizmičke

impedancije s dubinom istraživanja. U provedbi te metode se nastoji precizno

mjeriti vrijeme nailaska volumnog seizmičkog vala, koji se sastoji od kompresijske

P komponente i distorzijske S komponente, a nastao je kao posljedica poremećaja

izazvanog u neposrednoj blizini površine terena. Takav se val širi kroz prostor

promatranog geomedija do niza geofona, raspoređenih na određenim razmacima

duž orijentiranog pravca - refrakcijskog profila. Uzdužni P valovi imaju veću brzinu i

stižu ranije do geofona, a uglavnom prekrivaju i zasjenjuju nailazak kasnijih

poprečnih S valova. U primjeni je vrlo teško istovremeno determinirati nailazak P i

S vala, odnosno na istom zapisu seizmičkog poremećaja, čiji je izvor po obliku

kompresijski, točno razlučiti vrijeme nailaska poprečnog vala. Detekcija nailazaka

prvih poremećaja na nizu postavljenih geofona se uvijek odnosi na direktan val ili

na refraktirani val. Ta činjenica usmjerava pažnju istraživanja samo na zapažanje

prvih nailazaka seizmičke energije, pa se odnos udaljenosti izvora i geofona i

vremena nailazaka može iskoristiti za interpretaciju dubine refraktorskih slojeva,

slika 13.

Slika 13. Princip istraživanja geomedija seizmičkim valovima

26

Slika 14. Oprema za seizmičku refrakciju

Takav princip se uspješno može primijeniti samo za relativno jednostavne

podpovršinske uvjete. Za složenije uvjete se koriste metode u kojima se bilježi i

vrijeme kašnjenja vala (Delay Time). To vrijeme predstavlja razliku vremena širenja

vala kroz medij pod kutom totalne refleksije i vremena potrebnog da val prijeđe

udaljenost jednaku projekciji te putanje na refraktor.

Za interpretaciju i model odnosa seizmičkih brzina i dubina geomedija se

najčešće koristi poopćena recipročna metoda, kojom se mogu odrediti slojevi

varijabilnih debljina i brzina. Prednosti metode izviru iz recipročnog mjerenja

vremena, kada se seizmički valovi iniciraju s obje strane profila, te korektnog

modela proračuna dubine i za veće upadne kutove, (do 200, Palmer, 1986). Pri

analizi refrakcijskih brzina i određivanju odnosa vremena nailazaka i dubine,

koriste se odnosi vremena nailaska vala na dva geofona postavljena na

određenom razmaku. Određivanje vrijednosti optimalnog razmaka za precizno

izračunavanje dubine nije nužno, no točno mjerenje vremena je neophodno za

utvrđivanje skrivenih slojeva i pojave inverzije brzine. U primjeni se vrlo često

provode kombinirana istraživanja P i S valovima duž istog profila.

27

Najveće ograničenje primjene seizmičke refrakcije je nemogućnost

detektiranja tankih slojeva male brzine između slojeva većih brzina. Pri detekciji

razine vodnog lica treba obratiti pažnju na činjenicu da brzina P vala iznad i ispod

razine podzemne vode ovisi o stupnju saturacije tla, dok je brzina S vala o tome

neovisna.

Oprema za plitka refrakcijska istraživanja (slika 14.) je relativno

jednostavna. U primjeni plitke refrakcijske seizmike koriste se geofoni jednake

konstrukcije, ali s nižom rezonantnom frekvencijom, obično oko 10 Hz. Seizmograf

ima višekanalno pojačalo i galvanometre pomoću kojih se može dobiti zapis

mjerenja. Pojačala imaju mogućnost pojedinačnog pojačanja kanala, tj. kontrolu

prirasta. Uobičajena je ugradnja filtera kojima se odstranjuju neželjene frekvencije

izvan korisnog signala. Osnovni cilj mjerenja je snimanje seizmičkog vala s jasnim

prvim nailascima na geofone. Suvremeni instrumenti raspolažu s vlastitom ili

vanjskom memorijom, a na ekranu se mogu pratiti rezultati snimanja. Ovi

instrumenti redovito pružaju mogućnost zbrajanja signala, što se koristi u radu sa

slabijim izvorima seizmičkih valova, kao što je čekić. Nakon svakog udarca čekića

signal se pribroji prijašnjem signalu. Na većim udaljenostima od geofona, jednim

udarcem čekića se ne može postići dostatna energija za kvalitetnu registraciju

prvih nailazaka. Seizmografi mogu imati 6, 12, 24, 48, 96 ili i više kanala.

Kao izvor seizmičke energije uglavnom se koristi eksploziv u plitkim

bušotinama, udaranje čekića po metalnoj ploči postavljenoj na tlo i bacanje utega

određene mase s visine od 2 do 3 m.

Plitka seizmička refrakcija, odnosno refrakcijska tomografija provedena je s

P valovima. Seizmički dispozitiv se sastojao od 24 vertikalna geofona frekvencije

4.5 Hz za snimanje P valova. Geofonski razmak iznosio je 2,0 i 2,5 m. Podaci

mjerenja su interpretirani DELTA-t-V metodom iz paketa Rayfract 2.63

(Intelligent Resources Inc.).

28

Slika 15. 2D profil brzine kompresijskih seizmičkih valova izmjeren na RF-1,Kastel-Krapina

Slika 16. 2D profil brzine kompresijskih seizmičkih valova izmjeren na RF-2, Kastel-Krapina

29

Slika 17. 2D profil brzine kompresijskih seizmičkih valova izmjeren na RF-3, Kastel-Krapina

6.2. Višekanalna analiza površinskih valova

Razvoj seizmičkih metoda posljednjih desetljeća, osobito višekanalne

analize površinskih valova (MASW - Multi-Channel Analysis of Surface Waves)

omogućava određivanje brzine posmičnih valova podpovršinskih materijala.

U ovome istraživanju, za procjenu dinamičkih svojstava tla (Vs, Vs ,30),

korištena je MASW metoda. Seizmički valovi se u beskonačnom, homogenom i

izotropnom mediju šire kao P i S prostorni valovi. S približavanjem granici polu-

beskonačnog prostora ti se valovi transformiraju u površinske valove. Kada se za

generiranje seizmičkih valova na površini koriste vertikalni izvori poput čekića ili

pada utega (drop-weight), nastaju površinski Rayleighevi (R) valovi koji u

najvećoj mjeri preuzimaju seizmičku energiju izvora (R valovi: 67%; S valovi:

26%; P valovi: 7%).

Složeni oblik Rayleighevih valova sastoji se od longitudinalnog i

transverzalnog gibanja s međusobnim pomakom u fazi. Materijalna čestica

prelazi eliptičku putanju kojoj je velika poluos vertikalna kada je val blizu

površine. R valovi često se nazivaju i valjanje tla (ground roll, slika 18.).

30

Slika 18. Širenje Rayleigh-ovog vala.

Najvažnije svojstvo R valova je disperzija. Tako se valovi niže

frekvencije, pa prema tome veće valne duljine, šire dublje u medij nego valovi

visoke frekvencije, odnosno male valne duljine. Brzina širenja vala pri pojedinoj

frekvenciji naziva se fazna brzina, a krivulja koja prikazuje faznu brzinu u

ovisnosti o frekvenciji naziva se krivulja fazne brzine ili disperzijska krivulja.

Prostorni P i S valovi nemaju disperzivno svojstvo.

Pojava više faznih brzina na određenoj frekvenciji naziva se

višemodalna disperzija. U ovom slučaju najsporiji mod naziva se osnovni (M0),

a sljedeći s većom brzinom prvi viši mod (M1) itd. Fazna brzina širenja Rayleigh-

ovih valova (Vr) prvenstveno ovisi o brzini posmičnih valova (Vs). Izraz koji

pokazuje odnos između brzine posmičnih valova (Vs) i brzine Rayleigh-ovih

valova (Vr) je sljedeći:

vs = P vr

gdje je P konstanta ovisna o Poisson-ovom koeficijentu (ν) (primjerice P = 1.09

za v = 0.25).

MASW dispozitiv se sastojao od 24 vertikalna geofona frekvencije 4.5

Hz, postavljena na međusobnom razmaku od 2,0 i 2,5 m i istovjetan je

dispozitivu za snimanje plitke refrakcijske seizmike. Pri interpretaciji MASW

mjerenja koristi se fundamentalni ili osnovni mod.

31

Interpretacija mjerene krivulje disperzije na lokacijama dispozitiva MASW-1

do MASW-3, Kastel Krapina, provedena je računalnom aplikacijom

SeisIMAGER 4.0.1.6., OYO Corporation 2004-2009.

Na slikama 19 i 20 prikazani su rezultati interpretacije MASW-1 i MASW-

2, odnosno brzina posmičnih valova Vs po dubini stijenskog masiva u 2D

interpretacijskom profilu.

Slika 19. Profil brzine posmičnih seizmičkih valova (Vs) izmjeren na MASW-1

Slika 20. Profil brzine posmičnih seizmičkih valova po dubini izmjeren na MASW-2

32

Slika 21. Profil brzine posmičnih seizmičkih valova po dubini izmjeren na MASW-3.Vertikalni profil odgovara centru seizmičkog profila

Iz interpretacije rezultata seizmičkih istraživanja determiniran je litološki

sastav tla do dubine 8,0, odnosno 15,0 m, ovisno o seizmičkom profilu. Profili se

prilažu u prilogu 3, (M 1:200), na kojim je vidljivo jasno razgraničenje površinskih

materijala pokrivača (prašinasto pjeskovite gline), od podinske stijene. Na

profilima je utvrđena gornja zona trošenja stijene, značajne debljine, od 2,0 do

6,0 m.

Na profilu P3-P3' jasno je vidljiv i ocrt pripovršinske stijene za koju se

pretpostavlja da je prevrnut blok T-10.

Seizmičke brzine u pokrivaču iznose: Vp = 400 do 750 m/s (iznimno

1000 m/s), Vs = 150 do 300 m/s , u gornjoj zoni trošenja stijene: Vp = 750 do

1250 m/s ( iznimno 1500 m/s), Vs = 250 do 500 m/s, dok u kompaktnoj

osnovnoj stijeni: Vp > 1250 ( > 1500 m/s), Vs > 500 m/s.

33

7. GEOELEKTRIČNA ISTRAŽIVANJA

Otpornost je vrlo važno svojstvo tla, odnosno stijene, a ovisi o sadržaju

vode te o količini i vrsti u njoj otopljenih minerala. Zbog različitog stupnja

poroznosti stijene i saturiranosti vodom, taj se otpor može mijenjati u širokim

granicama. Svi mjerni iznosi prividnog otpora bit će jednaki stvarnom otporu

samo ako je geološka sredina po cijeloj ispitanoj dubini homogena. Geološke

sredine su najčešće heterogene pa prividni otpor, unutar zahvaćene dubine,

ima neku prosječnu vrijednost, koja ovisi o otporima i raspodijeli materijala po

dubini te o razmacima elektroda. Na slici 22. prikazana je terenska oprema za

mjerenje geoelektričnih svojstava tla.

Slika 22. Terenska oprema za geoelektrična ispitivanja

Geoelektrične metode su brojnije i raznovrsnije od drugih geofizičkih

metoda, a najčešće se primjenjuje galvanska metoda prividnog otpora, koja se

zasniva na razlici između električnih otpornosti slojeva, odnosno masa u

zahvaćenom dijelu geoloških formacija. Niz uzastopnih mjerenja prividnih

otpornosti s rastućim razmakom između strujnih i potencijalnih elektroda, čime

se dobivaju mjerni podaci za sve veće dubine, predstavlja geoelektrično

sondiranje. Struja određene jakosti se preko metalnih strujnih elektroda pušta u

tlo, te se iz nastale razlike potencijala na mjernim naponskim elektrodama

određuje prividna otpornost tla. U praksi, ova se metoda najčešće koristi za

određivanje promjena otpornosti s dubinom.

34

Elektrode se obično postavljaju u ravnoj liniji s time da se strujne

elektrode (A i B) nalaze izvan naponskih elektroda (M i N). Mjeri se jakost struje

između strujnih elektroda pa se iz razlike potencijala između potencijalnih

elektroda, pomoću konstante geometrijskih odnosa svih elektroda – određuje

prividna otpornost. Interpretacijom rezultata određuju se debljine i specifični

električni otpori pojedinih geoelektričnih sredina.

Slika 23. Princip geoelektričnog ispitivanja

Pri interpretaciji rezultata uvažene su postojeće spoznaje o sastavu i

građi terena. Zbog usporedbe treba navesti i podatke o specifičnom električnom

otporu nekih geoelektričnih sredina iz literature. Na slici 24. prikazana je specifična

otpornost nekih geoloških sredina G. Dohr. Applied Geophysics, str. 187 i

specifična otpornost Ω nekih materijala preuzeta iz časopisa Geofizika (S.

Kovačević. Osnove metode geoelektričnog sondiranja, 1962).

35

Slika 24. Otpornosti nekih geofizičkih sredina

Podaci dobiveni geoelektričnim ispitivanjima veoma su pouzdani ako se

verificiraju strukturnim bušenjima, te ako rezultate mjerenja interpretira iskusan

geoelektričar. Geoelektrično sondiranje ima značajne prednosti pred drugim

geofizičkim metodama ispitivanja geoloških formacija, jer je jednostavno, brzo,

točno i nije skupo. U osnovi ovog ispitivanja mjeri se provodljivost naslaga,

odnosno otpori tla prolazu električne struje.

Otpornost naslaga mijenja se u dosta širokim granicama, a na njenu

veličinu posebno utječe niz činitelja poput otpora minerala stijene i otopina u

njenim porama i pukotinama, poroznost, vlažnost i struktura stijene odnosno

sloja.

36

7.1. Geoelektrična tomografija

2D-električna tomografija je površinska geoelektrična metoda kojom se

istražuju električne otpornosti stijena, te se najčešće ubraja u metode prividne

otpornosti. Uz 2D-električnu tomografiju kod nas se, u geoelektričnim

istraživanjima stijena, još uvijek podjednako koriste metode prividne otpornosti,

kao što su geoelektrično sondiranje i geoelektrično profiliranje. Primjena

geoelektričnog sondiranja daje dobre rezultate u istraživanjima vertikalnih

promjena otpornosti kakve se nalaze u sredinama s horizontalnim ili vrlo blago

nagnutim slojevima. Geoelektično profiliranje koristi se i u istraživanju uzdužnih

promjena otpornosti, kao što su vertikalni rasjedi, strmi slojevi i sl. Dakle,

geoelektrično sondiranje i profiliranje su metode koje se mogu primijeniti gdje su

potrebni jednodimenzionalni geološki modeli. Kako se u takvim 1D

istraživanjima pretpostavlja da nema promjena u ostale dvije dimenzije

geomedija, u složenim geološkim modelima njihova primjena nije odgovarajuća.

2D istraživanja daju bolji i precizniji model podzemlja nego 1D

istraživanja jer uzimaju u obzir i vertikalne i horizontalne promjene otpornosti.

2D-električnom tomografijom se mogu vrlo uspješno istraživati izdužene

geološke strukture, ali pri tome treba profil postaviti što više okomito na

pružanje struktura.

U izrazito kompleksnim i kompliciranim geološkim modelima najbolje bi

bilo primijeniti 3D istraživanja jer ona uzimaju u obzir promjene otpornosti u sve

tri dimenzije geomedija. 3D istraživanja su vrlo skupa i iziskuju više vremena,

posebnu opremu i velik broj mjerenja, pa zasad nemaju toliko čestu primjenu u

geoelektričnim istraživanjima.

Mjerenja električnih otpornosti 2D-električnom tomografijom izvode se s

više dubinskih zahvata, ali se pri tome mijenjaju i središta mjerenja, odnosno

2D-tomografija na neki način kombinira metode sondiranja i profiliranja.

Mjerenja se uglavnom izvode sofisticiranim višeelektrodnim sustavima, koji su

razvijani usporedno s teorijskim razvojem električne tomografije.

37

U Wennerovom mjernom rasporedu za profiliranje koriste se dvije

strujne elektrode (C1 i C2) i dvije potencijalne elektrode (P1 i P2) smještene u

liniji i centrirane na nekoj lokaciji (slika 25.).

Elektrode se postavljaju u ravnoj liniji profila, na način da se zabodu sve 24

elektrode, a preklopnik geoelektričnog uređaja za mjerenje automatizirano

prebacuje raspored strujnih i potencijalnih elektroda. Mjeri se jakost struje

između strujnih elektroda pa se iz razlike potencijala između potencijalnih

elektroda, pomoću konstante geometrijskih odnosa elektroda (za Wenner

PRF – K=27π CC/3), određuje prividna otpornost. Interpretacijom se određuju

debljine i specifični električni otpor pojedinih geoelektričnih sredina.

Slika 25. Wenner-ov raspored

gdje je:

X : udaljenost u profilu do polovišta P1P2 (Mid)

CC/3 : trećina udaljenosti strujnih elektroda (CC/3)

Polovište potencijalnih elektroda P1 i P2 nalazi se na udaljenosti X od

početka geoelektričnog profila. Pri mjerenju udaljenost P1-P2 iznosi trećinu

udaljenosti C1C2 (PP=CC/3).

Prednosti geoelektričnog profiliranja:

nije potrebno razmicanje elektroda sukladno položaju u profilu,

mjerni raspored se u profilu pozicionira automatizirano.

Interpretirani rezultati prikazuju se kao grafički prikaz profila otpornosti sa

dubinom (Prilog 4.). Profil se može prikazati u boji ili u crno-bijelome prikazu,

gdje različite šrafure prema legendi prikazuju zone različitih otpornosti.

Trapezasti oblik grafičkog prikaza, gdje se sa udaljenošću od središta profila

smanjuje dubina interpretacije, razlog je u postepenom smanjivanju prikupljenih

38

podataka kako se razmak strujnih i potencijalnih elektroda povećava. Ako su

potrebni ovi podaci kompletan profil se može preseliti duž linije istraživanja, te se

grafički prikazi nastavljaju jedan na drugi.

Geoelektrična tomografija sve se više koristi kao metoda za istraživanje

zona sa složenom geologijom gdje se metode geoelektričnog sondiranja i druge

geofizičke metode ne mogu koristiti.

7.1.1. Interpretacija geoelektrične tomografije

Rezultati ovog istraživanja interpretirani su na temelju gore navedenih

podataka iz literature o specifičnom električnom otporu nekih materijala, ali i na

temelju iskustva istraživača mjerenja. Interpetirane su geološke sredine u

geoelektričnim profilima GP-1 do GP-3. Profili geoelektrične tomografije prilažu

se i u prilogu 4. u mjerilu M 1 : 200.

Otpornosti osnovne stijene podloge iznose φ > 300 Ωm. Dok se u gornjoj

zoni trošenja mjestimice pojavljuju provlaženi materijali smanjene električne

otpornosti.

Slika 26. Interpretacija geoelektrične tomografije GP-1

39



40

8. ZAKLJUČAK

Provedeno inženjersko-geološko kartiranje i prospekcija padine prema

stabilnosti stijenskih blokova rezultiralo je determinacijom strukturnih blokova

prema orijentaciji osnovnog strukturnog sklopa. Na izrađenoj detaljnoj

inženjersko-geološkoj karti (M 1 : 1000), rekognosticirana su i izdvojena tri (3)

strukturna bloka, a kao rezultat izražene tektonike unutar izdvojenih blokova. U

poglavlju 4, "inženjersko-geološka situacija", detaljno je kategorizirana stijenska

masa prema RMR i GSI klasifikaciji, uključujući analizu statističkih maksimuma

za utvrđene strukturne blokove.

Geofizička istraživanja prvenstveno daju uvid u debljinu pokrivača, stanje

trošenja stijene, kao i dubini osnovne stijene na mjestima prekrivenih slojem

pokrivača. Rezultat primijenjenih geofizičkih metoda su seizmički profili

prikazani u prilogu 3, iz kojih se detaljno razlučuje debljina i karakteristike

pokrivača, utvrđena deblja zona trošenja, od 2,0 do 6,0 m, te dubina i

stanje osnovne stijene. Komplementarno na seizmičke profile, podaci

istraživanja upotpunjuju se rezultatima električne tomografije iz kojih je vidljiva

dubina osnovne stijene, dok je granicu između gornje zone trošenja stijenske

mase i pokrivača iz električnih mjerenja teže razlučiti. Razlog tome je bliska

električna otpornost dvaju članova, ali i prisutnost podzemne vode u trošnoj

stijeni, u obliku provlaženih zona, a koje su i rezultirale znatnim trošenjem

gornje zone.

41

9. LITERATURA

[1] Stjepan Strelec, (2011.): Podpovršinski istražni radovi: interna skripta;

Sveučilište u Zagrebu, Geotehnički fakultet Varaždin

[2] Stjepan Strelec, (2011.): Izvješće o inženjersko-geološkom kartiranju i

geofizičkim istražnim radovima na području Starog grada

[3] Stjepan Strelec, (2011.): Mehanika stijena: interna skripta; Sveučilište u

Zagrebu, Geotehnički fakultet Varaždin

[4] – GSI

http://en.wikipedia.org/wiki/Geological_Strength_Index

(29.08.2012.)

[5] – seizmička refrakcija

http://en.wikipedia.org/wiki/Seismic_refraction

(30.08.2012.)

42

http://en.wikipedia.org/wiki/Seismic_refraction

http://en.wikipedia.org/wiki/Geological_Strength_Index

10. SAŽETAK

Ime i prezime: Mladen Gres

Naslov rada: Geofizički istražni radovi na području Starog grada Krapina

U završnome radu prikazano je istraživanje padine na području Starog grada

Krapine. Program istraživanja je obuhvaćao inženjersko kartiranje šireg

područja Starog grada Krapine sa detaljnim snimanjem ulaznih parametara za

kategorizaciju prema GSI klasifikaciji. Provedena je izrada 10 inženjersko-

geoloških profila sa izdvanjem nestabilnih blokova. Izradom geofizičkih profila

uzduž inženjersko-geoloških profila određena je dubina erozije stijene.

Geofizički profili izrađeni su metodom geoelektrične tomografije i seizmičkim

profiliranjem. Izrađena je i inženjersko-geološka karta u mjerilu 1 : 1000.

11. KLJUČNE RIJEČI

Inženjersko-geološko kartiranje, geofizička istraživanja, geoelektrična

istraživanja.

43

· web viewto vrijeme predstavlja razliku vremena širenja vala kroz medij pod kutom totalne...

Documents