SVEUČILIŠTE JOSIPA JURAJA STROSSMAYERA U OSIJEKU GRAĐEVINSKI FAKULTET OSIJEK ZAVRŠNI RAD

Transcript

1 SVEUČILIŠTE JOSIPA JURAJA STROSSMAYERA U OSIJEKU ZAVRŠNI RAD OSIJEK, MARKO ČUKIĆ

2 SVEUČILIŠTE JOSIPA JURAJA STROSSMAYERA U OSIJEKU ZAVRŠNI RAD TEMA: GEOFIZIČKI ISTRAŽNI RADOVI ZA POTREBE SANACIJE GIMNAZIJE U VUKOVARU OSIJEK, MARKO ČUKIĆ (ime i prezime, potpis)

3 SVEUČILIŠTE JOSIPA JURAJA STROSSMAYERA U OSIJEKU ZNANSTVENO PODRUČJE: ZNANSTVENO POLJE: ZNANSTVENA GRANA: TEMA: TEHNIČKE ZNANOSTI GRAĐEVINARSTVO GEOTEHNIKA GEOFIZIČKI ISTRAŽNI RADOVI U GEOTEHNICI PRISTUPNIK: NAZIV STUDIJA: MARKO ČUKIĆ PREDDIPLOMSKI STRUČNI STUDIJ TEKST TEME: U okviru završnog rada potrebno je obraditi primjenu geofizičkih metoda za potrebe rješavanja geotehničih problema. Potrebno je opisati vrste geofizičkih istraživanja te uloge i način primjene geofizičkih istraživanja u geotehnici. Na primjeru konkretnog problema potrebno je prikazati provedbu geofizičkih istražnih radova različitim metodama: sezimička refrakcija, geoelektrična tomografija te MASW te je potrebno prikazati i komentirati rezultate provedenih istraživanja. Rad treba sadržavati SAŽETAK na izvornom jeziku. Rad treba izraditi u 3 primjerka (original+2 kopije), spiralno uvezana u A4 formatu i cjelovitu elektroničku datoteku na CD-u. Osijek, Mentor: Doc.dr.sc. Krunoslav Minažek, dipl.ing.građ. Predsjednik/ica za završne i diplomske radove: Izv.prof.dr.sc. Mirjana Bošnjak Klečina, dipl.ing.građ.

4 SAŽETAK: U okviru ovog rada u poglavljima koji slijede prikazan je provedeni proces i rezultati geofizičkih istraživanja odrađenih u okviru geotehničkih istražnih radova na Gimnaziji u Vukovaru. Završnim radom obuhvaćen je kratki povijesni razvoj geofizike kao i samih geofizičkih istraživanja. Navedene su vrste geofizičkih istraživanja te su opisane uloge i način primjene geofizičkih istraživanja provedenih na lokaciji Vukovarske Gimnazije. U konačnici su priloženi dobiveni rezultati provedenih istraživanja. Rezultati su pobliže opisani zajedno s dobivenom klasifikacijom tla koja se nalazi na lokaciji Vukovarske Gimnazije. 4

5 SADRŽAJ NASLOVNA STRANICA STRANICA 1. UVOD OPĆENITO O GEOFIZICI PRIMIJENJENA GEOFIZIKA GEOFIZIČKE METODE GEOELEKTRIKA METODA MJERENJA ELEKTRIČNE OTPORNOST GEOELEKTRIČNA TOMOGRAFIJA SEIZMIKA REFRAKCIJSKA SEIZMIKA MASW SEIZMIČKA METODA GEOFIZIČKI ISTRAŽNI RADOVI NA OBJEKTU GIMNAZIJE U VUKOVARU OPĆENITO O PROBLEMU TEMELJENJA GIMNAZIJE U VUKOVARU GEOELEKTRIČNA TOMOGRAFIJA REFRAKCIJSKA SEIZMIKA MASW SEIZMIČKA METODA ZAKLJUČAK LITERATURA I IZVORI

6 1.UVOD Tema ovog završnog rada su geofizički istražni radovi. U sklopu završnog rada uz teorijski dio, odrađen je i praktični terenski dio. Terenski dio obuhvaća prikaz različitih geofizičkih metoda koje se primjenjuju u geotehnici, dok je praktični primjer primjene tih metoda prikazan na objektu vukovarske gimnazije. Za potrebe projektiranja sanacije temeljenja Vukovarske Gimnazije, u okviru geotehničkih istražnih radova primjenjeno je nekoliko geofizičkih metoda. Terenske radove i obradu izvela je geofizička ekipa, Odjela za geološko inženjerstvo i geofiziku, Instituta IGH. Svrha istražnih radova bila je generalna klasifikacija temeljnog tla, pronalaženje šupljina i podruma, te određivanje njihovog položaja. Zbog kompleksnosti zahvata odlučeno je da će se provesti geofizičke metode istraživanja. Opći dio sadrži opis odabranih geofizičkih metoda korištenih pri ispitivanju, točnije 2D i 3D metode geoelektričnog mjerenja otpornosti (geoelektrične tomografije), refrakcijske seizmike, i seizmičke MASW metode. Nabrojane su njihove specifičnosti i oprema koja je potrebna za njihovo provođenje, te način prikazivanja i obrade rezultata istraživanja. Naglasak je stavljen na praktični dio završnog rada, odnosno dio proveden na terenu, u kojemu je prikazana provedba ispitivanja na terenu, prikazani su objedinjeni podatci provedenih geofizičkih istraživanja i opisani su dobiveni rezultati za profil na zadanoj lokaciji. 6

7 1.1. OPĆENITO O GEOFIZICI Geofizika predstavlja znanost o fizičkim svojstvima Zemlje, iako se u novije vrijeme spektar njezine primjene proširio i na druge planete. Geofizika se kao samostalna znanstvena disciplina pojavljuje tek u 19. stoljeću, te kao takva obuhvaća niz disciplina kod kojih je bitno razlikovati je li predmet njihovog proučavanja čvrsta zemlja, voda ili zrak. Na temelju tih osobina geofizičke discipline razvrstavamo na tri osnovne skupine od kojih je građevinskoj struci interesantna prva skupina geofizičkih disciplina jer ona svoju primjenu pronalazi u inženjerskoj struci. Prva skupina bavi se istraživanjem polja sile teže i oblika Zemlje, Zemljinog magnetskog polja, potresa i strukture Zemljine unutrašnjosti [1]. Primjenom prve skupine geofizike u inženjerstvu možemo istraživati fizička svojstva sredina na kojima ćemo realizirati određene radove na stijeni ili tlu PRIMIJENJENA GEOFIZIKA Razvoj primijenjene geofizike započinje u 19. stoljeću kada je za otkrivanje željeznih ruda korišten magnetni teodolit. Početkom 20. stoljeća zbog sve veće potražnje za rudama i naftom dolazi do ubrzanog razvoja geofizičkih istražnih metoda, a pionirima u geofizici navode se Francuska i SAD. Posljednjih nekoliko desetljeća primijenjena se geofizika proširila i na građevinarstvo [2]. Zbog konstantnog porasta pouzdanosti geofizičkih metoda, u interesu je same struke povećanje korištenja i brži razvoj geofizičkih metoda. Pouzdanost određene geofizičke metode ovisi o razlikama u pojedinim fizičkim osobinama tla ili stijena [3]. Što je razlika u određenim fizičkim osobinama veća, veća je i uspješnost same geofizičke metode, te je zbog toga od velike važnosti odabrati odgovarajuću metodu koja je osjetljiva na fizičke karakteristike kakve posjeduje okolina koja se ispituje. 7

8 2. GEOFIZIČKE METODE Geofizičke istražne metode mogu se ugrubo podijeliti u dvije skupine: pasivne i aktivne. Pasivne metode kao što su gravimetrija i magnetometrija svode se na pronalaženje i točno mjerenje odstupanja u Zemljinim prirodno nastalim magnetnim i gravitacijskim poljima, s ciljem otkrivanja što ta odstupanja uzrokuje [3]. Češće korištene su aktivne metode, koje su nabrojane u Tablici 1, a uglavnom uključuju usmjeravanje nekakvog oblika energije u tlo ili inženjersku konstrukciju i mjerenje povratnih signala na primjerenoj lokaciji [3]. Geofizička istražne metode spadaju u skupinu nerazornih istražnih metoda, što znači da njihovom provedbom ne razaramo okolni teren, a to ih ujedno i čini uštedom u vidu novca i vremena. Tablica 1. Aktivne geofizičke metode [5] Geoelektrične metode Geomagnetske metode Seizmičke metode Geoelektrično profiliranje Metoda odašiljačkog prstena Seizmička refrakcija Geoelektrično sondiranje Metoda TURAM SASW metoda Geoelektrično tomografija Metoda pomičnog odašiljača MASW metoda Metoda vlastitog potencijala Metoda AFMAG Hibridna seizmička metoda Metoda ekvipotencijalnih linija Seizmička refleksija Metoda omjera pada potencijala Refrakcija mikrotremora Metoda inducirane polarizacije Širenje seizmičkih valova kroz bušotinu Metoda telurskih struja Vertikalno seizmičko profiliranje Magnetotelurska metoda Detaljna seizmička tomografija Metoda prijelaznih struja Sam proces primjene geofizičkih metoda je složen i sastavljen od nekoliko faza. Za početak je potrebno procijeniti uočeni problem, a zatim odrediti vrstu geofizičke metode koja je pogodna za istraživanje nastalog problema. Potrebno je uzeti u obzir i veličinu istražnog prostora na kojemu provodimo geofizička istraživanja, te na temelju toga prilagoditi način na koji ćemo prikupljati, analizirati i interpretirati podatke [5]. Geofizičke metode ne bi smjele u potpunosti zamijeniti klasične metode jer interpretacija geofizičkih istražnih rezultata uglavnom zahtjeva prijašnje znanje o geološkoj strukturi tla kojeg ispitujemo. Zbog toga se geofizička istraživanja često kombiniraju s klasičnim geotehničkim istraživanjima i tako se zadržava direktna kontrola nad istraživanjem putem sondažnih bušotina [4]. 8

9 2.1. GEOELEKTRIKA Geoelektrične metode koriste se kao jedan od više tipova geofizičkih istraživanja u geotehnici. Kako je i prije spomenuto, da bi određena geofizička metoda bila uspješna zahtjeva postojanje određenih fizikalnih anomalija u samome tlu koje se ispituje. Geoelektrične metode potrebne anomalije pronalaze mjerenjem toka struje kroz podzemlje. Dvije su osnovne skupine mjerenja kod geoelektrike. Prva skupina bavi se mjerenjem prirodnih polja Zemlje (metoda spontanog potencijala, telurska i magnetotelurska metoda), dok druga skupina metoda mjeri umjetno izazvana električna polja (metoda električne otpornosti, metoda utvrđivanja električnih ekvipotencijalnih linija, elektromagnetne metode) [7] METODA MJERENJA ELEKTRIČNE OTPORNOSTI Metoda mjerenja električne otpornosti je u praksi najčešće korištena geoelektrična metoda. Pomoću metode moguće je klasificirati teren, pronaći rasjedne i pukotinske zone, te odrediti otpornost podzemlja. Otpornost podzemlja ovisi o različitim geološkim parametrima kako pokazuje Tablica 1. Neki od parametara koji utječu na otpornost su mineralni sastav, razlomljenost, porozitet, ispuna pukotina, sadržaj fluida, stupanj saturacije vodom, koncentracija otopljenih soli i temperatura [6]. Tablica 2. Specifične otpornosti nekih materijala,kemikalija i vode [5] Redni broj Materijal/Kemikalije/Voda Specifična otpornost ( m) 1. Granit, gabro, dijabaz, bazalt Vapnenac (raspucan do kompaktan) 3. Šljunak Pijesak Lapor Glina, ilovača Svježa podzemna voda Željezo 9,074x Kalijev klorid 0, Natrijev klorid 0,843 9

10 Pojednostavljeni prikaz metode mjerenja otpornosti prikazan je na Slici 1, gdje je bitno uočiti dvije strujne elektrode (C1,C2) te dvije potencijalne elektrode (P1,P2). Slika 1. Shematski prikaz mjerenja otpornosti [6] Raspored električnog potencijala između strujnih elektroda ovisi o rasporedu samog električnog otpora u materijalu. Ispitivanje na terenu se izvodi tako da se između dvije strujne elektrode uspostavi tok istosmjerne električne struje nakon čega se mjeri razlika potencijala između druge dvije potencijalne elektrode pokretanjem programa za automatsko prikupljanje podataka. Iako su sva mjerenja danas automatizirana, matematički se prividna otpornost računa prema formuli (1) gdje je ρ prividna otpornost, k geometrijski faktor koji se računa po formuli (2), a r je udaljenost između elektroda [6]. ρ = k x ( ΔΦ I ) (1) 2π k = ( 1 rc1p1 + 1 rc2p1 + 1 rc1p2 + 1 ) (2) rc2p2 10

11 Pri korištenju metode mjerenja otpornosti bitno nam je procijeniti složenost geološkog modela, te na temelju složenosti odabrati primjeren raspored elektroda. Ovisno o elektrodnom rasporedu i metodi, moguće je ostvariti različite jednodimenzionalne, dvodimenzionalne i trodimenzionalne modele rezultata. Za 1D modele ispitivanja koriste se geoelektrično profiliranje i geoelektrično sondiranje, a za 2D i 3D modele ispitivanja koristi se geoelektrična tomografija [5]. Geoelektrično profiliranje je metoda mjerenja prividne otpornosti tla kod koje se uzastopnim razmicanjem cijelog elektrodnog rasporeda duž nekog profila zahvaća uvijek ista dubina [5]. Geoelektrično sondiranje je metoda mjerenja otpornosti kojom se uzastopnim razmicanjem strujnih elektroda zahvaća sve veća masa tla i stijena u podzemlju pri čemu središnja točka mjerenja ostaje nepromijenjena. Tako se prodire u sve veće dubine i dobivaju iznosi promjena otpornosti po dubini za središnju točku elektrodnog rasporeda [6]. Dakle geoelektrično sondiranje i profiliranje mogu se primijeniti gdje su potrebni jednodimenzionalni geološki modeli, no tu se pretpostavlja da nema promjene u ostale dvije dimenzije. U izrazito velikim i kompliciranim geološkim modelima najbolje bi bilo primijeniti postupak 2D i 3D snimanja budući da ona daju precizniji model podzemlja nego 1D istraživanja (Slika 2.) [7]. Slika 2. Prikaz jednodimenzionalnog (1D), dvodimenzionalnog (2D) i trodimenzionalnog (3D) modela. [7] 11

12 POSTUPAK DVODIMENZIONALNOG I TRODIMENZIONALNOG ELEKTRIČNOG SNIMANJA/GEOELEKTRIČNA TOMOGRAFIJA Geoelektrična tomografija predstavlja metodu 2D i 3D mjerenja otpornosti. Za razliku od 1D ispitivanja, kod geoelektrične tomografije uvodimo strujni tok u podzemlje pomoću većeg broja elektroda. Slika 3. Rasporedi elektroda za 2D i 3D mjerenja s izračunatim geometrijskim faktorom [14] Kod 2D mjerenja otpornosti možemo koristiti Wennerov, Wenner-Schlumbergerov, dvoelektrodni, dipolni i troelektrodni raspored elektroda, a prikupljene rezultate na terenu obrađujemo u programu za 2D inverzno modeliranje. Kod 3D mjerenje koristimo dvoelektrodni, troelektrodni i ekvatorijalni dipolni raspored elektroda kojeg postavljamo u pravokutnu ili kvadratnu mrežu, a prikupljene podatke obrađujemo u programu za 3D inverzno modeliranje. Osim toga, 3D mjerenja mogu se izvesti pomoću 2D rasporeda elektroda mjerenjem nekoliko paralelnih presjeka nakon čega se izmjereni presjeci prilagode za obradu u računalnom programu za 3D inverziju [6]. 12

13 Inverzno modeliranje prikazano je na Slici 4, koristi se za pronalazak modela otpornosti u podzemlju koji najbolje odgovara izmjerenim prividnim otpornostima. Raspodjela otpornosti u podzemlju prikazuje se u presjeku gdje je na apscisi položaj mjernih točaka na površini terena, a na ordinati nadmorska visina [9]. Slika 4. Prikaz modeliranja i inverzije u 2D-električnoj tomografiji [7] Opreme za 2D i 3D mjerenja metodom otpornosti sastoji se od uređaja za mjerenje otpora u tlu, selektora elektroda, kabela za elektrode, elektroda od nehrđajućeg čelika s vezicama do kabla i spojnicama između kabela. 13

14 2.2. SEIZMIKA Seizmičke metode koriste se kao jedan od više tipova geofizičkih istraživanja u geotehnici. Seizmičke geofizičke metode se temelje na stvaranju seizmičkih valova dinamičkim opterećenjem na površini terena ili u bušotini. Polazna točka seizmičkih istraživanja je mjerenje vremena potrebnog seizmičkim valovima da putuju od izvora kroz tlo do nekih geoloških granica. Ondje se valovi reflektiraju ili refraktiraju, te vraćaju natrag do geofona postavljenih na površini (MASW, SASW metoda) ili u bušotini (cross hole, down hole) [8] REFRAKCIJSKA SEIZMIKA Refrakcijska seizmika najzastupljenija je seizmička metoda koja zbog svojeg korištenja fizikalno-mehaničkih svojstava podzemlja svoju primjenu pronalazi u području geomehanike, geologiji i hidrogeologiji. Brzina i smjer seizmičkih valova direktno ovise o litološkim svojstvima podzemnih slojeva (Tablica 3), a pračenjem istih možemo odrediti tlačnu čvrstoću, koja ovisi o brzinama uzdužnih P valova, te posmičnu čvrstoću tla, koja ovisi o brzinama posmičnih S valova [11]. Na temelju toga provodi se klasifikacija građe podzemlja, litološki sastav, debljine trošnih zona, te se pronalaze plitko smještene kaverne, rasjedi i pukotinski sustavi [5]. Tablica 3. Prosječne brzine P i S vaova i gustoće nekih geomedija [8] Vrsta geomedija Brzina P valova Vp (m/s) Brzina S valova Vs Gustoća (Mg/m 3 ) (m/s) Zrak Čista voda ,00 Granit ,67 Pješčenjak ,45 Vapnenac ,65 Glina ,40 Pijesak šljunak ,70 Lapori ,35 Bazalt ,00 14

15 Metoda refrakcijske seizmike snima nailaske prvih umjetno proizvedenih seizmičkih valova dok sve kasnije nailaske zanemaruje. Ako je poznato da podzemlje nije homogeno, a seizmičke brzine ovise o građi, litologiji i stanju naslaga, može se zaključiti da se granice promjene brzine seizmičkih valova podudaraju s geološkim granicama. Tako se može na osnovi brzina konstruirati geološki model podzemlja [11]. Kao impulsni izvor može se koristiti čekić, bacanje utega ili neki drugi impulsni izvor, dok se za veće dubine koriste eksploziv ili vibratori velike mase [9]. Slika 5. Prikaz seizmičkog 12 kanalnog dispozitiva sa smjerovima prostiranja direktnih i refraktiranih valova kroz tlo i temeljnu stijenu; ac - kritični kut [9] Provedba metode prikazana je na Slici 5. Metoda polazi od toga da seizmički valovi aktivirani na površini terena, započinju svoje širenje slojem 1 određenom brzinom V1. Nakon što valovi dođu do granice slojeva, valovi se refraktiraju. Val koji se refraktira pod kritičnim kutem ili kutem totalne refrakcije širi se uz granicu slojeva brzinom drugog sloja V2, te se vraća na površinu terena gdje aktivira geofone. Na temelju toga formiraju se s-t dromokrone, gdje je s-udaljenost, a t-vrijeme. Pomoću njih je moguće odrediti dubinu i elastične razlike slojeva [9]. Da bi metoda bila uspješna mora vrijediti: V1 < V2 15

16 Nakon provedene seizmičke refrakcije, rezultati se prikazuju u obliku seizmičkih presjeka. Presjeci sadrže seizmičke snimke dobivene inverznom Delta t-v metodom koja se potom nadopunjuje metodom WET tomografije. Na taj način dobije se kvalitetnija slika podzemlja [9]. Slika 6. Primjer refrakcijskog dubinskog seizmičkog presjeka dobivenog kombinacijom Delta t-v metode i WET tomografije[9] Slika 7. prikazuje metodu 2D prikaza Kriging kojom se obrađuje i prikazuje rezultat uglavnom kod izrade inženjersko-geoloških profila [9]. Slika 7. Primjer dubinskog presjeka dobiven interpretacijom seizmičkog refrakcijskog profila Delta t-v metodom-kriging [9] 16

17 Također se na seizmičkim dubinskim presjecima kod geotehničkog projektiranja koristi prikaz putem modificirane Delaunayove triangulacije. Na njoj se bolje vide stjenski blokovi koji posjeduju slične fizičko-mehaničke karakteristike [9]. Slika 8. Primjer dubinskog presjeka dobiven interpretacijom seizmičkog refrakcijskog profila Delta t-v metodom-delaunayove triangulacije [9] Oprema se za mjerenja metodom refrakcijske seizmike sastoji od seizmografa, impulsnog izvora seizmičke energije, kabela koji povezuje impulsni izvor i seizmograf preko kojeg dobijemo nulto vrijeme odnosno početak mjerenja., kabela koji povezuje geofone sa seizmografom, a koji ima izlaz za geofone s konstantnim razmakom između izlaza, te geofona s vezicama do kabla. 17

18 MASW METODA Masw višekanalna analiza je geofizička metoda koja pomoću površinskih i posmičnih S valova (Rayleighevi valovi) određuje tvrdoću i stišljivost tla i stijena. Sama metoda se može koristiti u raznim oblicima i to u jednoj, dvije ili tri dimenzije, ovisno o problemu [11]. Masw metoda se sastoji od tri osnovna koraka: prikupljanje podataka, disperzijska analiza i modeliranje profila s različitim parametrima ( Vs, Vp, h...). Površinski valovi se očitavaju pomoću geofona, a rezultat iz dobivenih podataka je krivulja disperzije [5]. Krivulje disperzije prikazuju odnos brzina i frekvencije, a služe nam da modeliramo 1-D presjeke. Konačni rezultat istraživanja je dubinski presjek gdje je na ordinati prikazana dubina, a na apscisi brzina S valova (Slika 9) [10]. Slika 9. Primjer 1D MASW [15] 18

19 3. GEOFIZIČKI ISTRAŽNI RADOVI NA OBJEKTU GIMNAZIJE U VUKOVARU 3.1. OPĆENITO O PROBLEMU TEMELJENJA GIMNAZIJE U VUKOVARU Zgrada Gimnazije u Vukovaru izgrađena je godine, a sadašnje stanje dobiveno je nakon proširenja godine. Prva rekonstrukcija zgrade provedena je 60-tih godina 20. stoljeća nakon potresa koji je pogodio područje Vukovara. Sam objekt zgrade temeljen je na lesnom platou, a za vrijeme Domovinskog rata zgrada je zadobila teška oštećenja kako pokazuje Slika 9 [12]. Slika 10. Zgrada Gimnazije u Vukovaru nakon Domovinskog rata [16] Nakon rata krenulo se u sanaciju zgrade, ali odvodnja tokom nje nije bila adekvatno riješena, što je zajedno sa zarušavanjem podruma u podnožju platoa dovelo do slijeganja temelja i nastanka pukotina na objektu (Slika 11.). Slika 11. Slika prikazuje pukotine na Gimnaziji u Vukovaru 19

20 Izrada projekta sanacije temelja, godine povjerena je Građevinskom fakultetu Osijek. Godine zapunjeni su podrumi u podnožju platoa samorazlijevajućim betonom, te je provedeno poduhvaćanje temelja mlazno-injektiranim stupnjacima (6 i 9 m). Raspored provedenih sanacija godine prikazan je na Slici 11. Nakon toga izvedena je mlazno-injekcijska zavjesa od pilota između zgrade gimnazije i potpornog zida na jugozapadnom rubu objekta [13]. Slika 12. Situacijski prikaz lokacije pilota izvedenih u sklopu projekta sanacije temeljenja [13] Kako se navodi u [13] raspucala konstrukcija objekta gimnazije nije sanirana, a plato ispod same zgrade gimnazije jednim je dijelom i dalje pridržan starim nesaniranim potpornim zidom. Na mjestu spremnika za gorivo tijekom rekonstrukcije došlo je do zarušavanja dijela tla. Zarušavanje je nastalo zbog spomenute loše površinske odvodnje, a sanirano je prilikom gradnje zidova. Zidovi u podnožju gimnazije danas su većim dijelom rekonstruirani i izgrađeni iznova. Podrumi u podnožju platoa nepoznatog su položaja i duljine, a njihovi ulazi su zatvoreni tijekom rekonstrukcije potpornih zidova. Zbog mogućeg utjecaja na pomake tla i nastanak pukotina na zgradi gimnazije potrebno je utvrditi njihov položaj i duljinu [13]. Zbog navedenih problema tla provedene su metode seizmičke refrakcije, MASW metode, te metode geoelektrične tomografije za potrebe sanacije temelja zgrade gimnazije. 20

21 3.1. GEOELEKTRIČNA TOMOGRAFIJA Na istražnoj lokaciji Gimnazije u Vukovaru provedena su ispitivanja geoelektrične tomografije na dva profila na zadanim mikrolokacijama, a njihov raspored prikazan je na Slici 13. Profil GT_VU-01 duž jugozapadne strane zgrade gimnazije, paralelno s pružanjem potpornog zida dužine je 160 metara, a profil GT_VU-02 duž sjeveroistočne strane zgrade gimnazije paralelno s potpornim zidom prema ulici Šamac dužine je 80 metara [10]. Slika 13. Situacijski prikaz lokacije profila izvedenih u sklopu geofizičkih istraživanja [10] 21

22 U okviru završnog rada provedeno je vrijeme na lokaciji objekta prilikom provedbe geofizičkih istražnih radova, te sudjelovanje u njihovoj provedbi. Ovaj završni rad sadrži rezultate ispitivanja provedene na mikrolokaciji profila GT_VU-01, a provedba samog postupka kao i izgled profila vidljiva je na Slikama Položaj profila geoelektrične tomografije vidi na Slici 13. Slika 14. Prikaz profila na jugozapadnoj strani zgrade gimnazije, paralelno s pružanjem potpornog zida sa pogledom na Franjevačku crkvu 22

23 Slika 15. Prikaz profila na jugozapadnoj strani zgrade gimnazije, paralelno s pružanjem potpornog zida Slika 16. Prikaz profila na jugozapadnoj strani zgrade gimnazije, paralelno s pružanjem potpornog zida 23

24 Prilikom izvođenja ispitivanja korištena je oprema za 2D mjerenje metodom otpornosti koja se sastoji od uređaja za mjerenje otpora u tlu ABEM Terrametar SAS 4000 (Slika 17.), selektora elektroda ABEM Electrode Selector ES (Slika 18.), četiri kabela za elektrode od kojih svaki ima 21 izlaz za elektrode s konstantnim razmakom od 2 metra između izlaza za elektroda (Slika 19.), elektroda od nehrđajućeg čelika s vezicama do kabla i spojnicama između kabela (Slika 20.) [10]. Slika 17. Uređaj za mjerenje otpora u tlu ABEM Terrametar SAS 4000 Slika 18. Selektorelektroda ABEM Electrode Selector ES

25 Slika 19. Kabel za elektrode Slika 20. Elektrode od nehrđajućeg čelika s vezicama do kabela 25

26 Rezultati geoelektrične tomografije prikazani su je kroz 2D dubinski presjek (Slika 21). Presjek je obrađen programom za 2D inverzno modeliranje RE2DINV. Na temelju dobivenih iznosa električne otpornosti na profilu GT_VU-01 prognozirane su naslage vlažnog lesa; gline prahovite; i praha glinovitog u područjima otpornosti naslaga do 20 ohmm, a prikazane su plavom bojom. Ta područja predstavljaju materijal lošije kvalitete, te se ujedno javlja potencijalna opasnost od pojave klizanja. U područjima naslaga od 20 do 100 ohmm prognozirane su naslage prahovite gline i glinovitog praha. Na površini gdje je otpornost naslaga bila veća od 100 ohmm prognozirana je naslaga suhog lesa [10]. Slika 21. Prikaz dubinskog presjeka geoelektrične tomografije za Gimnaziju u Vukovaru [10] Na Slici 21. od 40 do 60 metara profila prikazan je položaj zarušenih podruma na dubini od 5 metara, a od 80 do 120 metara profila prikazana je zona klizanja na dubini od 10 metara. Također se pretpostavlja da rasjedna pukotinska zona smjera jugozapad-sjeveroistok presijeca profil na 73 metra, te da kroz tu zonu dolazi do prodiranja i cirkuliranja vode [10]. 26

27 3.1. REFRAKCIJSKA SEIZMIKA Ispitivanja refrakcijske seizmike na istražnoj lokaciji Gimnazije u Vukovaru provedena su na četiri profila na zadanim mikrolokacijama koje je moguće vidjeti na situaciji (Slika 13) Profil RF_VU-01 s jugozapadne strane zgrade gimnazije, paralelno s potpornim zidom dužine je 69 metara (Slika 14-16). Profil RF_VU-2 na prostoru bivšeg rezervoara (Slika 22-23). Profil RF_VU-3 između zgrade gimnazije, sportske dvorane i igrališta dužine je 46 metara (Slika 24) [10]. Slika 22. Prikaz profila na prostoru bivšeg rezervoara, između zgrade gimnazije, sportske dvorane i igrališta 27

28 Slika 23. Prikaz profila na prostoru bivšeg rezervoara, između zgrade gimnazije, sportske dvorane i igrališta Slika 24. Prikaz profila na prostoru bivšeg rezervoara, između zgrade gimnazije, sportske dvorane i igrališta 28

29 Profil RF_VU-4, sa sjeveroistočne strane zgrade gimnazije paralelno s potpornim zidom prema ulici Šamac dužine je 69 metara (Slika 25-26). Slika 25. Prikaz profila sa sjeveroistočne strane zgrade gimnazije paralelno sa potpornim zidom prema ulici Šamac Slika 26. Prikaz profila sa sjeveroistočne strane zgrade gimnazije paralelno sa potpornim zidom prema ulici Šamac 29

30 Ovaj završni rad sadrži rezultate ispitivanja provedene na mikrolokaciji profila RF_VU-01. Položaj profila refrakcijske seizmike vidi na situaciji na Slici 13. Snimanje brzina uzdužnih valova izvršeno je digitalnim 24 kanalnim seizmografom TERRALOC ABEM MARK6 (Slika 27), a kao impulsni izvor (paljenje) korišteno je udaranje čekićem po metalnoj ploči (Slika 30). Broj točaka paljenja bio je 17, a za prijem signala služili su vertikalni geofoni SENZOR SM 4 (Slika 29). Oprema također uključuje kabel koji povezuje geofone sa seizmografom (Slika 28) i kabele koji povezuje čekić sa seizmografom preko kojeg dobijemo nulto vrijeme, odnosno početak mjerenja [10]. Slika 27. Uređaj za snimanje brzina 24 kanalni seizmograf TERRALOC ABEM MARK6 Slika 28. Kabel za geofone 30

31 Slika 29. Vertikalni geofon SENZOR SM 4 rezonantne frekvencije 4.5 Hz Slika 30. Čekić kao impulsni izvor za paljenje korišten za udaranje po metalnoj ploči 31

32 Rezultat seizmičke refrakcije prikazan je u obliku 2D dubinskog refrakcijskog presjeka (Slika 31). Presjek je obrađen pomoću kombinacije Delta t-v metode i WET tomografije. Prikaz je izvršen primjenom modificirane Delaunayove triangulacije, a prikazuje brzine kompresivnih P valova u podlozi. Pri brzinama P valova manjim od 1000 m/s prognoziran je materijal u obliku glinastog praha i praha, te prašinaste gline. Ondje gdje su brzine valova bile iznad 1000 m/s prognozirano je tlo u obliku glinastog praha, prašinaste gline i praha, te jako slabe stijene ili glinjaka [10]. Slika 31. Prikaz dubinskog seizmičkog presjeka za profil RF_VU-1 [10] U nastavku je dan karakteristični model tla i uvjetna kategorizacija u obliku grafičkih prikaza koji predstavljaju analizu odnosa brzina P valova, modula stišljivosti (Slika 32) i jednoosne tlačne čvrstoće po dubini (Slika 34), te histogram frekvencija pojave brzina P valova (Slika 33). 32

33 Slika 32. Usporedni prikaz rasporeda brzina P-valova i dinamičkog modula stišljivosti po dubini za profil RF_VU-01 [10] Slika 33. Histogram frekvencija pojave brzina P valova za profil RF_VU-1 [10] 33

34 Slika 34. Usporedni prikaz rasporeda brzina P-valova i jednoosne tlačne čvrstoće po dubini [10] 34

35 3.3. MASW SEIZMIČKA METODA Na istražnoj lokaciji Gimnazije u Vukovaru provedena su ispitivanja MASW višekanalne analize i ReMi refrakcijskog mikrotremora, na jednom profilu paralelno s refrakcijskim presjekom, Profil nosi oznaku ReMi_MASW_RF_VU-1, a nalazi se duž jugozapadne strane zgrade gimnazije, paralelno s pružanjem potpornog zida, te je dužine 69 metara (Slika 13). Rezultat MASW višekanalne analize prikazan je kroz 1D modele rasporeda brzina S-valova i dubine. Prvih trideset metara naslaga zahvaćenih istraživanjem može se prema kriteriju VS,30 > 180 m/s kategorizirati kao: VS,30 - MASW_REMI_RF_VU-01, Vs = 201 m/s, IBC site class 'D' (Slika 35), te MODEL D, u klasi "D" po U.S. kodu UBC97 i tipu tla "C" po Eurokodu 8 (Slika 36) [13]. Slika 35. Prikaz 1D modela rasporeda brzina S-valova i dubine prema VS,30 - MASW_REMI_RF_VU-01, Vs = 201 m/s, IBC site class 'D' [10] 35

36 Slika 36. Prikaz 1D modela rasporeda brzina S-valova i dubine prema MODEL D, u klasi "D" po U.S. kodu UBC97 i tipu tla "C" po Eurokodu 8 [10] 36

37 4. ZAKLJUČAK Geofizičke metode koriste se kao odgovarajuća alternativa i nadopuna klasičnim metodama istraživanja tla. Uz opsežne klasične geotehničke istražne radove koji su podrazumijevali izvedbu istražnih bušotina i terenska i laboratorijska ispitivanja tla na lokaciji Gimnazije u Vukovaru zbog prirode geotehničkog problema primjenjene su i geofizičke metode. Provedena su istraživanja različitim metodama: 2D geoelektrične tomografija, refrakcijska seizmika i seizmička MASW metoda. Istražni radovi dali su nam generalnu klasifikaciju temeljnog tla čime je zaključeno da se na lokaciji izmjenjuju naslage praha, glinovitog praha, prahovite gline i lesa. Pronađene su lokacije zarušenih podruma. Uz navedeno locirana je zona klizanja koja se razvila pri građenju potpornih zidova u podnožju. Sva geofizička snimanja rađena su na terenu, a izvedena su tijekom jednog dana. Time je potvrđena vremenska i ekonomska ušteda geofizičkih istražnih metoda. Geofizičke metode predstavljaju specifične tehnike čiji puni potencijal još treba otkriti. Mogu zaključiti da je njihova primjena na Gimnaziji u Vukovaru bila uspješna, te da je dala vrijedne rezultate na temelju kojih će se moći pristupti izradi projektnog rješenja sanacije temeljenja objekta. 37

38 5. LITERATURA I IZVORI [1] Geofizika; Wikipedia: The free Encyclopedia, Wikimedia Foundation, Inc., zadnja izmjena [2] Rudarsko geološko građevinski fakultet u Tuzli; Primijenjena geofizika, Tuzla, 2005/2006 [3] W.M.Telford, L.P.Geldart, R.E.Sheriff; Applied Geophysics, Cambridge, [4] McDowell P. W., Barker R. D., Butcher A. P., Culshaw M. G., Jackson P. D., McCann D. M., Skipp B. O., Matthews S. L., Arthur J. C.; Geophysics in engineering investigations, CIRIA, London, 2002 [5] S.Strelec; Podpovršinski istražni radovi interna skripta, Varaždin, [6] D.Grgec; Geoelektrično sondiranje, Zagreb, [7] S. Dominiković Alavanja; Određivanje rezolucije metode 2D električne tomografije [8] B.Jeđud; Primjena spektralne analize površinskih valova u geotehnici, Zagreb, [9] Separati Instituta IGH; Seizmička refrakcija, Zagreb [10] Institut IGH d.d.;izvještaj o Geofizičkim istraživanjima na Gimnaziji u Vukovaru, Zagreb, [11] C.B.Park, R.D.Miller, J. Xia, J. Ivanov, Multichannel analysis of surface waves ( MASW ) active and passive methods, Lawrence, USA, [12] Horvat V; Gimnazija u Vukovaru 100 godina, Zagreb, [13] K.Minažek; Geotehnički elaborat Gimnazije Vukovar, Osijek, [14] D.Dudjak; 2D električno modeliranje, Zagreb [15] MASW; Park Seismic LLC, dana [16] Slušbena stranica Gimnazije Vukovar; dana