O b s a h : strana č.: 1. ÚVOD...1 2. ÚČEL GEOLOGICKÝCH PRÁC...2 3. POUŽITÉ PODKLADY A LITERATÚRA...2 4. STRUČNÁ CHARAKTERISTIKA SKÚMANÉHO ÚZEMIA...4 5. METODIKA A ROZSAH PRÁC...5 DOPLŇUJÚCI GEOTECHNICKÝ PRIESKUM (október 2014) 5.1 Vrtné práce...5 5.2 Vzorkovacie práce...6 5.3 Laboratórne práce...6 5.3.1 Klasifikácia a indexové charakteristiky geomateriálov skládky...6 5.3.2 Šmyková pevnosť geomateriálov skládky...7 5.3.3 Stlačiteľnosť geomateriálov skládky...7 5.4 Zememeračské práce...7 5.5 Geologické práce...7 6. ZHODNOTENIE VÝSLEDKOV PRIESKUMNÝCH PRÁC...15 6.1 Inžinierskogeologické a hydrogeologické pomery lokality...15 6.2 Opis skládok...17 6.3 Geotechnická analýza prieskumných prác...19 7. OVERENIE STABILITY SKLÁDKY...28 7.1 Stabilitné pomery územia...28 7.2 Vstupné dáta a metodika výpočtov...28 7.3 Seizmické účinky na skládku...30 7.4 Výsledky stabilitných výpočtov...31 8. ZÁVER...33 9. PRÍLOHY 9.1 Zoznam príloh 1
1. Ú V O D Predmetom geologickej úlohy, o riešenie ktorej požiadala objednávkou Spoločnosť Hater Handlová, s.r.o. Handlová Podrobný inžinierskogeologický a hydrogeologický prieskum v lokalite na Scheiblingu zhotoviteľa úlohy spoločnosť HydroGEP, s.r.o. Sliač. Úloha bude podkladom pre zhotovenie dokumentácie na stavebné povolenie rozšírenia Skládky odpadov Handlová. Práce boli realizované na základe projektu geologických prác. Práce na úlohe subdodávateľsky zabezpečili : - vrtné práce : firma Geologicko-prieskumné práce - Ing. Jozef Hajčík - Brvnište - geotechnické, laboratórne práce a stabilitné výpočty : STU Bratislava, Stavebná fakulta Katedra geotechniky (Doc. Ing. Ivan Slávik, PhD. a Ing. Mária Masarovičová, PhD.) - výškové a polohopisné zameranie : autorizovaný geodet Ing. Milan Mikuš Územie sa nachádza na topografickej mape M 1 : 25 000, list M-34-110-C-a Názov kraja : Trenčiansky kraj Kód kraja : 300 Názov okresu : Prievidza Kód okresu : 307 Názov obce : Handlová Kód obce : 513997 2. ÚČEL GEOLOGICKÝCH PRÁC Cieľom geologickej úlohy bolo zistiť : inžinierskogeologické pomery v mieste rozšírenia skládky odpadov, hydrogeologické pomery širšieho územia, na základe odberu a analýzy vzoriek geomateriálov určiť ich geotechnické vlastnosti v laboratóriu mechaniky zemín, zatriediť geomateriály v zmysle STN 72 1001, zhodnotiť stabilitu územia v mieste uvažovaného rozšírenia skládky odpadov. 3. POUŽITÉ PODKLADY A LITERATÚRA Pri spracovaní záverečnej správy boli použité nasledovné podklady : Mapy : topografická mapa a situácia prieskumných sond, E.Mazur, M.Lukniš 1986 : Geomorfologické členenie SSR M 1 : 500 000, Šimon L., 1997 Geologická mapa Vtáčnika a Hornonitrianskej kotliny M 1:50 000 s vysvetlivkami, Geologická služba SR, Bratislava. 2
Súčasne platné normy, predpisy a metodiky. Použité expertízne správy a literatúra: [1] Breznický, J., Csirik, P. : Skládka popolovín Handlová, prevádzkový poriadok monitorovania uzavretej skládky, H.E.E. CONSULT, s.r.o. Trenčín, z. č. 35829052-51-0503, arch. č. 0503-A001, 03/2003, 24 s., 30A4 výkr. [2] Breznický, J., Csirik, P. : Skládka popolovín Handlová. Prevádzkový poriadok monitorovania uzavretej skládky, H.E.E. CONSULT, s.r.o. Trenčín, z. č. 35829052-51-0504, arch. č. 0504-A382, 06/2004, 18 s., 6A4 príl., 28A4 výkr. [3] Breznický, J., Csirik, P. : Skládka odpadov Handlová, II. a III. etapa. Dokumentácia pre územné rozhodnutie, H.E.E. CONSULT, s.r.o. Trenčín,. z. č. 31633765-13- 0514, arch. č. 0514, 02/2014, 42 s., 139A4 výkr. [4] Brezovický, J. : Rozšírenie skládky odpadov Handlová. Odborný posudok v zmysle 36, z.č. 24/2006 Z.z. a návrh Záverečného stanoviska v zmysle 37 Z.č.24/2006 Z.z., č.op.62/96-ovp, 07/2014, 65 s. [5] Brziak, J. et al.: Záverečná správa o výsledkoch inžinierskogeologického prieskumu, etapa: doplňujúci; Pozorovacie vrty pre GO skládky škváry a popolčeka THA Handlová, Kovoprojekt š.p. Bratislava, z. Prešov, z.č. 6-152129-500, 02/1991, 8 s., 13A4 príl., 15A4 výkr. [6] Cséfalvayová, P., Bednáriková, K. : Rozšírenie skládky odpadov Handlová, Zámer podľa zák.č. 24/2006 Z.z. o posudzovaní vplyvov na životné prostredie, Epik, s.r.o. Bratislava, 03/2014, 63 s., 10A4 príl. [7] Klúz, M.: Skládka popolovín - Handlová, záv. správa geologicko-prieskumných prác, HYDRO G.E.P., Banská Bystrica, 05/2004, 6 s., 12A4 príl. [8] Lončík, M., Sekerec, J.: Geotechnické posúdenie a stanovenie konsolidácie skládky popolovín Handlová, EMMEL a spol. Prešov, ev. č. 310/2000/06, 08/2000, 11 s. [9] Lončík, M., Fussgänger, E.: Stabilitné posúdenie územia uzavretej skládky popolovín THA, EMMEL a spol., Prešov, ev. č. 317/2000/68, 10/2000, 6s., 3A4 príl. [10] Masarovičová, M., Slávik, I., Jesenák, J.: Skládka popolovín Handlová, geotechnické posúdenie pre aktualizáciu prevádzkového poriadku, STU Bratislava, ZoD 04 118/04, 05/2004, 36 s., 20 A4 príl. [10] Masarovičová, M., Slávik, I., Jesenák, J., Kovaľková, J. : Komplexný monitoring odkalísk SR, časť 3, STU-SvF Bratislava, 11/2005, 48 s. [11] Matula, M.: Geológia v územnom plánovaní a výstavbe, vyd. Príroda, Bratislava, 1995, 213 s. [12] Matula, M., Pašek., J. : Regionálna inžinierska geológia ČSSR, ALFA Bratislava SNTL Praha, š-349/1985 30, 1986, 295 s. [13] Nemčok, A. : Zosuvy v Slovenských Karpatoch, Veda SAV, Bratislava, 1982, 318 s. 3
[14] Stolečnan, J. et al.: Handlová rozšírenie skládky popolčeka, záverečná správa predbežného inžinierskogeologického prieskumu, IGHP n.p. Žilina, č.ú. 4135/82, 12/1986, 74 s., 157A4 výkr., 367A4 tab. a príl. [15] Šimeček, J. : O monitorovacích vrtoch pre sledovanie podzemných vôd. Skládka TKO a PTO Handlová, ZS, ev.č.78/95, Geoekoslužba, RNDr. Šimeček Ján, Handlová, 07/1996, 26 s., 6 A4 príl. [16] Vaníček, I.: Sanace skládek, starých ekologických zátěží, ČVUT, Praha, 2002, 247 s. [17] Vaníček, I., Schrofel, J.: Životní prostředí Inženýrske stavby, ČVUT, Praha, 2000, 154s. [18] Vaníček, I., Vaníček, M.: Earth Structures, In Transport, Water and Environmental Engineering, Springer Science + Business Media B.V, 2008, ISBN 978 1 4020 3963 8, e-isbn 978 1 4020 3964 5, 629 s. [19] Záruba, Q., Mencl, V.: Sesuvy a zabezpečování svahů, Academia ČSAV, Praha, 1987, 338 s. 4. STRUČNÁ CHARAKTERISTIKA SKÚMANÉHO ÚZEMIA Predmetné územie je situované na juhozápadnom okraji mesta Handlová, neďaleko Banskej kolónie. Je súčasťou Handlovskej kotliny, ktorá je na severe ohraničená pohorím Žiar, na východe Kremnickými vrchmi a na juhu a západe ju ohraničuje Vtáčnik. Kotlina, ktorá má zvlnený povrch je budovaná horninami paleogénu, neogénu a kvartéru. Podľa mapy klimatických typov (Konečný M., 1980) sa jedná o územie s kotlinnou klímou, charakterizovanou veľkou inverziou teplôt, mierne suchou až vlhkou. Základné klimatické charakteristiky : teplota v januári [ 0 C] -3,0 až -4,0 teplota v júli [ 0 C] 18,5 až 20,0 ročné zrážky [mm] 600 700 max. výskyt snehovej pokrývky [mm] 250 500 počet dní so snehom 100 120 prevládajúce prúdenie vzduchu SV JZ V širšom okolí je paleogén zastúpený flyšovým vývojom s charakteristickým striedaním ílovcov a pieskovcov. Ílovce sú v prevahe alebo v rovnováhe s pieskovcami. Súvrstvie je ako celok nepriepustné, s obmedzenou puklinovou priepustnosťou. Neogén zahŕňa litologicky pestrú škálu hornín od burdigalu po pliocén v zastúpení vtáčnickej formácie, ktorá predstavuje relikt stratovulkanickej stavby. Formácia má hrúbku 100-600 m. Prítomné sú zbrekciovatené lávové prúdy, prevrstvené polohami pyroklastík, ktoré reprezentujú napadané a redeponované pyroklastiká. V nadloží 4
sú pleistocénne ílovité svahové hliny a hliny so sutinami. Významným prvkom geologickej stavby sú antropogénne sedimenty. Jedná sa o kamenito-siltovú hlušinu z banskej činnosti, popol z teplárne a odpady na skládke. Podrobne sú IG a HG pomery lokality opísané v kap.6.1. 5. METODIKA A ROZSAH PRÁC DOPLŇUJÚCI GEOTECHNICKÝ PRIESKUM Na dosiahnutie cieľov geologickej úlohy sme realizovali nasledovné práce : 5.1 Vrtné práce Prehľad realizovaných prieskumných vrtov, tab.5.1. Tab.5.1 Označenie a charakteristika prieskumných vrtov názov vrtu hĺbka súradnice vrtu [m] X Y Z (terén) K - 1 17,0 448 478,823 1 227 726,469 586,65 K - 2 17,0 448 413,515 1 227 751,238 577,63 K - 3 20,0 448 351,378 1 227 831,492 581,73 PV - 6 22,0 448 242,399 1 227 885,283 571,91 Prieskumné práce a odber vzoriek sme navrhli po spoločných konzultáciách s navrhovateľom rozšírenia skládky odpadov Handlová (fy: HATER Handlová, s.r.o., Handlová) a objednávateľom prác a zhotoviteľom inžinierskogeologických prác (HydroGEP, s.r.o. Sliač). Vrtné práce realizovala spoločnosť Geologicko-prieskumné práce - Ing. Jozef Hajčík Brvnište vrtnou súpravou UGB 50 v dňoch 15. a 16.10.2014. Vrtné jadrá boli ukladané do vzorkovníc a makroskopicky vyhodnocované zodpovedným riešiteľom úlohy. Odvŕtali sa 4 sondy K-1 až K-3 a PV- 6, spolu cca 80,0 m. Súvislá hladina podzemnej vody bola pri vŕtaní zaregistrovaná vo vrte K-1 (narazená 6,5 m p.t.), K-3 (narazená 17,0 m p.t.) a PV-6 (narazená 9,0 m p.t., ustálená 8,50 m p.t.). Pohľad na skládky je na obr. 5.1 a situačná poloha vrtov je na obr.5.2, zameranie urobil autorizovaný geodet. Prehľadná situácia prieskumných diel v mierke 1 : 5 000 je v prílohe 1. Prehľad všetkých odobraných vzoriek s výberom a programom laboratórnych testov je na obr.5.3 a 5.4. Celkový počet odobraných vzoriek geomateriálov bol 24 (20 neporušených a 4 porušené vzorky). Rozsah skúšok bol limitovaný rozpočtom. Situáciu pri terénnych prácach dokumentujú obr.5.5 až 5.8. Podrobný opis vrtov K-1 až K-3 a PV-6 vyhodnotený v spolupráci so subdodávateľmi terénnych inžinierskogeologických a geotechnických prác je obsahom príloh 2 až 5. 5
Fotodokumentácia vrtných jadier prieskumných vrtov je v prílohách 6 až 9. Vrty K-1 až K-3 boli po odbere vzoriek geomateriálov zlikvidované predpísaným spôsobom. Vrt PV-6 (hĺbka 22,0 m p.t.) bol zabudovaný ako pozorovací, obr.5.9 a príl.5. Obr.5.1 Pohľad na územie skládok Handlová (zdroj: GOOGLE EARTH) 5.2 Vzorkovancie práce Počas vŕtania boli odoberané porušené a neporušené vzorky zemín (ako je opísané v kap.5.1). Neporušené vzorky boli odobrané do oceľových valcov alebo ako monolity, porušené boli odobraté do igelitových vriec, aby bola zachovaná ich vlhkosť. Prehľad vzoriek je na obr.5.3 a 5.4. 5.3 Laboratórne práce 5.3.1 Klasifikácia a indexové charakteristiky geomateriálov skládky Laboratórnymi postupmi sme určili zrnitostné zloženie (krivky zrnitosti), objemovú tiaž (v prirodzenom stave a po vysušení), hustotu pevných častíc, prirodzenú vlhkosť, pórovitosť, stupeň nasýtenia, vlhkosť na medzi plasticity a tekutosti, číslo plasticity, stupeň konzistencie geomateriálov, tj. banskej hlušiny a zemín. Výsledky laboratórnych skúšok jednotlivých vzoriek geomateriálov odobraných z prieskumných vrtov K-1 až K-3 a PV-6 sú zostavené v tab. 5.2. Krivky zrnitosti jednotlivých vzoriek skúšaných geomateriálov sú usporiadané v prílohách 10 až 17. 6
5.3.2 Šmyková pevnosť geomateriálov skládky Šmykovú pevnosť geomateriálov sme zisťovali laboratórnymi testami. Parametre efektívnej šmykovej pevnosti (vrcholové a reziduálne) sú určené v čeľusťových šmykových prístrojoch typu Wykeham Farrance s konsolidáciou a odvodnením vzoriek počas šmyku (typ skúšky CD). V rámci jednej skúšky sú testované vždy 4 telieska geomateriálov (rozmerov 60/60/25 mm) vyrezané z neporušenej vzorky. Na začiatku skúšky (prvá fáza skúšky) sú vzorky geomateriálov rekonsolidované geostatickým tlakom σ or pôsobiacim v mieste odberu vzorky. Normálové napätie bolo aplikované v rozpätí σ = 20,0 až 800,0 kpa. Rýchlosť posunu spodnej čeľuste šmykového prístroja, tj. rýchlosť vývoja šmykovej deformácie bola 0,01 a 0,002 mm.min -1 (podľa typu geomateriálu), čo zodpovedá požiadavkám normy pri určovaní parametrov efektívnej šmykovej pevnosti zemín (STN 72 1030). Parametre efektívnej reziduálnej šmykovej pevnosti (ϕ r a c r ) sme určovali reverznou metódou. Podrobné záznamy skúšok s ich vyhodnotením pre jednotlivé vzorky geomateriálov sú zaradené v prílohách 18 až 37. Zistené hodnoty parametrov šmykovej pevnosti pre jednotlivé vzorky geomateriálov sú uvedené tab.5.2. 5.3.3 Stlačiteľnosť geomateriálov skládky Deformačné vlastnosti geomateriálov skládky sme určovali skúškami jednoosovej stlačiteľnosti v oedometroch, s priemerom skúšobnej vzorky 100 mm a výškou 30 mm. Vzorky zeminy podložia skládky a banskej hlušiny boli rekonsolidované tlakom zodpovedajúcemu tiaži nadložia v mieste odberu, tj. geostatickému tlaku σ or. Priťaženie vzoriek v procese skúšok bolo stupňovité (σ or + 0,025 + 0,050 + 0,100 + 0,200 + 0,300 MPa), odľahčenie bolo urobené v jednom stupni na hodnotu geostatického napätia. Hodnoty deformačných parametrov tj. oedometrických modulov E oed, E oed, e, geomateriálov z odobraných hĺbok pod terénom sú v tab.5.2. Podrobné protokoly s vyhodnotením oedometrických skúšok sú v prílohách 38 až 43. 5.4 Zememeračské práce Vytýčenie sond bolo komisionálne za účasti zástupcov objednávateľa, zodpovedného geológa a geotechnika podľa schémy projektanta stavby. Polohopisné a výškopisné zameranie sond v súradnicovom systéme S-JTSK a výškovom systéme Balt po vyrovnaní vykonal autorizovaný geodet (Ing. Milan Mikuš). 5.5 Geologické práce Geologické práce pozostávali z vypracovania projektu geologickej úlohy, riadení a koordinácie technických prác, dokumentácie vrtov, konštrukcie rezov a záverečnej správy. 5.5 Geotechnické práce Geotechnické práce sú obsahom kap.6 a kap.7. 7
8
9
10
11
12
13
14
6. ZHODNOTENIE PRIESKUMNÝCH PRÁC 6.1 Inžinierskogeologické pomery Podľa schémy inžinierskogeologickej rajonizácie územia Západných Karpát (obr.6.1, Ce, Cf podľa [12]) je lokalita priestorom regiónu neogénnych vulkanitov (oblasti sopečných hornatín a oblasti sopečných vrchovín). Literárne pramene predstavujú horninové prostredie neovulkanitov ako osobitú litologickú formáciu. Prevahu majú andezity a ich pyroklastiká charakteru veľmi nerovnorodých horninových komplexov. Na okrajoch oblastí prevládajú jemnozrnné tufy a tufity. V oblasti sopečných hornatín sa vyskytujú gravitačné svahové pohyby a deformácie rôznych typov. Hydrogeologické pomery v tomto regióne ovplyvňuje faciálnolitologická pestrosť horninových komplexov (lávové telesá, tufy, tufitické sedimenty od ílov po štrky, [12]). Infiltrácia zrážok má väčšinou dobré podmienky (lesy a vlastnosti zvetralín a pokryvných útvarov). Obeh vody je plytký, v hĺbke 20,0 až 30,0 m sa znižuje na minimum. Väčšie množstvá podzemných vôd sú sústredené na zlomových líniách. Výskyt minerálnych vôd je ojedinelý, vývery termálnych vôd sú v blízkosti krýh hlbšieho podkladu (mezozoikum). Obr. 6.1 Schéma inžinierskogeologickej rajonizácie územia Západných Karpát (prevzaté z [12], obr. 5.7) Územie patrí do provincie Západných Karpát, subprovincie Vnútorných Západných Karpát, oblasti Fatransko-Tatranského celku Hornonitrianskej kotliny, podcelku Handlovská kotlina ([14], geomorfologické členenie Mazúr, E., Lukniš, M. (1979)). 15
Leží západne od Handlovej na úpätí svahov Veľkého Griča, medzi eróznou vyvýšeninou Svetlého vrchu a depresiou v mieste Račieho potoka. Základná geologická stavba, klimatické pomery, geomorfologická charakteristika, tektonika a seizmicita oblasti, preskúmanosť územia sú prehľadne a vyčerpávajúco opísané a profesionálne zhodnotené v rozsiahlej správe [14], ktorá má mimoriadne vysokú úroveň, aj keď ide o predbežnú etapu prieskumu. Zložitosť inžinierskogeologických pomerov územia je predurčená geologicko-tektonickou stavbou. Podrobnejšie bolo územie hodnotené pri overovaní uhoľných ložísk už v 19. storočí (napr. práce Kuzmu, P. (1856), Štúra, D. (1860, 1867)). Začiatkom 20. storočia uvádza materiál [14] ďalších autorov zaoberajúcich sa najmä banskou a všeobecnou geológiou oblasti. Prvé práce s inžinierskogeologickým a hydrogeologickým zameraním sú od Zárubu, Q., Kettnera, R. a Andrusova, D. (1930-1940). Katastrofický scenár svahových deformácií v Handlovskej kotline aktivoval odborníkov na riešenie zosuvnej problematiky (Buroš, J., Nemčok, A., Pašek, J., Rybář, J. (1961), Mencl, V., Záruba, Q. (1961), Pospíšil, P., Gazda, S., Číčel, B. (1961, 1965, 1966), Nemčok, A. et al. (1963, 1970), Malgot, J. (1967) a ďalší). V období 1960-1980 pokračovali v riešení inžinierskogeologickej a hydrogeologickej problematiky ďalší odborníci ([14]). Územie skládok je v Handlovskej kotline na východnom výbežku Hornonitrianskej panvy. Na podklade mezozoika a paleozoika sú sedimenty terciéru vo variabilnom vývoji. Terciér paleogénneho a neogénneho veku je porušený zlomovou tektonikou. Terciérne komplexy charakterizujú prachovce a pieskovce (paleogén a eocén), zlepence a štrky (neogén burdigal) íly a ílovce (neogén tortón) s polohami uholného sloja. Kvartérny pokryv s mocnosťou väčšinou nad 5,0m je tvorený suťami, hlinami, štrkmi, bahnitými sedimentami a antropogénnymi uloženinami (popoly a navážky). Hydrogeologické pomery oblasti sú zložité. Podzemné vody v paleogéne sú vo viacerých horizontoch. Vrtnými prácami sa overili tri, prevažne izolované s napätou hladinou. K prepájaniu horizontov dochádza v oblastiach tektonických porúch. Rozpukané pieskovce umožňujú pohyb aj akumuláciu vôd. Pukliny v prachovcoch a ílovcoch sú prevažne uzatvorené a predstavujú membrány pre pohyb vody. Priepustnosť flyšového súvrstvia vo zvislom a vodorovnom smere je veľmi rozdielna. V neogénnom komplexe hornín sú jeden až tri horizonty podzemnej vody s prevažne mierne napätou hladinou. Štrky a zlepence majú dobré komunikačné a akumulačné schopnosti, vyznačujú sa pórovou a puklinovou priepustnosťou. Pieskovce až piesky, ílovce až íly a uhoľné sloje majú puklinovo-pórový typ priepustnosti (obdobne ako paleogén). Slabo spevnené pieskovce majú pórovú priepustnosť, ak sú uložené v tenkolavicových rozpukaných vrstvách vedú vodu veľmi dobre. Ílovce a íly sú minimálne priepustné, vytvárajú membrány medzi priepustnými vrstvami. V miestach tektonických porúch sú horizonty podzemnej vody prepojené. Kvartérny pokryv v celom skúmanom území má jeden horizont podzemnej vody s mierne napätou hladinou. Napriek heterogénnemu zloženiu má nízku priepustnosť pórového typu. Drénovanie zabezpečujú oblasti tektonických porúch, priepustnejšie kvartérne zeminy, erózne ryhy a priehlbne. Na povrchu sa vytvárajú pramene s malou výdatnosťou a zamokrené miesta. Podzemné 16
i povrchové vody sú v celej skúmanej oblasti ovplyvnené ľudskou činnosťou. Podľa údajov v správe [14] sú agresívne na betón a železo a nespĺňajú nároky na pitnú vodu. Erózna činnosť Račieho potoka a Handlovky ovplyvňuje dynamickú nerovnováhu svahov. Podľa geologických hodnotení kryha vulkanickosedimentárnych hornín Svetlý vrch na úpätí Veľkého Griča rozdeľuje zosuvné masy na oblasť juhovýchodnú smerujúcu do údolia Handlovky a oblasť severovýchodnú posúvajúcu sa do eróznej ryhy Račieho potoka. Terénna depresia vytvorená v predpolí kryhy sa využíva ako úložný priestor pre banskú hlušinu, skládku popolovín a v súčasnosti aj skládku odpadov. Pri predbežnom inžinierskogeologickom prieskume [14] ukončenom v r. 1986 bolo realizovaných 11 horizontálnych odvodňovacích vrtov dlhých 130,0 až 165,0m (celková metráž 1625,0m), v časovom období február až október 1986. Vodorovné vrty sú označené VE zvislé jadrové vrty JE. Boli situované v oblastiach tektonických porúch a väčšina z nich bola účinná ešte v priebehu prieskumných prác (VE-1 vplyv na JE-19, pokles hladiny 10,0m; VE-2, VE-3, VE-7 vplyv na JE-39, pokles hladiny 5,0m; VE-4 vplyv na JE-31, úplne odvodnil okolie; VE-5 vplyv na JE-19, pokles hladiny 2,0m; VE-8 vplyv na JE-38, pokles hladiny 2,0m; VE-9 vplyv na JE-7 a HE- 1, pokles hladiny 5,0m). Vrty VE-6, VE-10 a VE-11 nepreukázali okamžité ovplyvnenie hladín podzemných vôd. V použitých podkladoch nie sú informácie o ďalších meraniach a vyhodnocovaniach vplyvu horizontálnych vrtov. Pri rekognoskácii v teréne v r. 2004 sme narazili na niektoré vyústenia týchto vrtov v okolí skládky popolovín, najmä v neupravenom okolí Račieho potoka. 6.2 Opis skládok Handlová Výber lokality pre skládku odpadov v Handlovskej kotline z hľadiska životného prostredia ovplyvnila skutočnosť existencie skládky banskej hlušiny a popolovín v priestore západne od mesta Handlová (cca 1,2 km od bytovej zástavby). V súčasnosti prevádzkovaná skládka nie nebezpečných odpadov bola povolená rozhodnutím č. ŽP - 77 /91-SP o využití územia pre skládku TKO v katastri mesta Handlová. Stavebné povolenie č.žp 305/92 bolo vydané 07.12.1992, uvedenie do trvalej prevádzky je datované kolaudačným rozhodnutím č.ozp 345/96/SP/H (21.08.1996) a rozhodnutím o uvedení vodohospodárského diela do trvalej prevádzky č.ozp 318/199/ŠVS. Podrobný opis súčasnej činnosti na skládke odpadu a plánovaný zámer rozšírenia skládky odpadov NNO Handlová v zmysle zákona č.24/2006 Z.z. s profesionálnym komentárom obsahuje práca [6]. Prístup na skládku je z príjazdovej účelovej komunikácie, napojenej na mestský dopravný systém. Areál skládky je oplotený a zabezpečený strážnou službou. Prevádzkovanie zaisťujú objekty (dispečing, sociálne zariadenia, dotrieďovacie haly odpadu, mostové váhy, čistenie dopravných prostriedkov), zhutňovanie odpadu kompaktor, prekrývanie odpadu inertný materiál, hospodárenie s vodou drenážný systém s retenčnou nádržou a čerpacou stanicou, skládkový plyn odvádza systém odplyňovacích šachiet. Skládka sa priebežne rekultivuje (uzavreté časti) a pravidelne monitoruje. Podrobný opis, zhodnotenie a analýzu súčasného stavu skládky odpadov uvádzajú 17
práce [3], [4], [6]. Prevádzkovaná skládka odpadov (pôvodne tuhého komunálneho odpadu TKO dnes nie nebezpečného odpadu NNO, kategória odpadov O ostatný), z východnej a južnej strany susedí so zrekultivovanou haldou banskej hlušiny a zo severnej s uzavretou a zrekultivovanou skládkou popolovín. V bezprostrednej blízkosti (na susednom pozemku) súčasnej skládky odpadov je skládka popolovín, ktorej majiteľom boli SE, a.s. Bratislava, Elektrárne Nováky závod Zemianske Kostoľany. V súčasnosti je skládka popolovín majetkom spoločnosti HATER Handlová, rovnako ako skládka odpadov. Skládka popolovín situovaná na juhozápadnom okraji mesta Handlová v blízkosti Banskej kolónie bola v prevádzke v rokoch 1957 až 1998 ako zložisko zvlhčených popolov z elektrárne a teplárne. Popol sa dopravoval lanovou dráhou a voľne sypal z vozíkov na skládku. Pôvodný projekt vypracoval ENERGOPROJEKT n.p. Praha. Podľa pôvodného projektu bola kapacita skládky cca 1,45 mil. m 3, max. kóta sypania 580,0 m n.m. (kóta pôvodného terénu 560,0 m n.m.), plocha skládky 11,8 ha a životnosť plánovaná na 26 rokov pri maximálnom objeme ukladaného popola 96.000m 3 /rok. Projektové práce súvisiace s úpravou skládky urobila firma EMMEL a spol., Prešov v r. 1998 (in [1], kde je podrobný zoznam podkladov). Po uzavretí skládky popolovín v r. 1998 sa podľa projektu popolová halda upravila do predpísaného tvaru so sklonom svahov 1:3, zakryla fóliou HDPE hrúbky 1,5 mm, drenážnou vrstvou z geokompozitu Fabrinet a rekultivačnou vrstvou hlín hrúbky 0,50 m s hydroosevom. V rámci týchto prác sa vykonala úprava terénu, predĺženie mikrotunela, realizoval sa odvodňovací rigol a drenáž. Celková plocha upravenej skládky popolovín je približne 5 ha. Ostatné úpravy spojené so zabezpečením stability, odvedením podzemných a povrchových vôd a monitoringom projekčne pripravila firma Hydroconsult, š.p. Bratislava, pracovisko Trenčín. Úpravy v tejto fáze existencie skládky popolovín spočívali v stavbe kamennej pätky s drenážnym potrubím DN 250mm. Toto sanačné opatrenie zabezpečilo stabilitu päty svahu skládky ohrozenej zosúvaním rekultivačnej vrstvy zeminy uloženej na geokompozite Fabrinet (najmä v blízkosti mikrotunela). Vnikaniu prívalových vôd z vyššie položeného predpolia päty svahu bráni záchytný rigol a ochranný val. V blízkosti mikrotunela je predĺžený gabiónový kamenný múr. Zamedzuje vyplavovaniu hlinitých materiálov do rigola pri vyústení mikrotunela. Terénna depresia je dnes vyplnená starou haldou popolovín, uzavretou skládkou popolovín a prevádzkovanou skládkou odpadu. V zmysle platnej legislatívy musí prevádzkovateľ skládky monitorovať a kontrolovať skládku popolovín 30 rokov od termínu jej uzavretia a rekultivácie t.j. do r. 2030. Podľa prevádzkového poriadku ([1], [2]), sa monitorovalo sadanie skládky (vertikálne a horizontálne posuny, merania bodov PPVB-1 až PPVB-5 a PZB-1 až PZB-15), úroveň hladiny podzemných vôd (pozorovacie sondy RPV-2, JE-18, PV-50, PV-55 a PV-56), chemizmus podzemných vôd, množstvo a kvalita drenážnych a povrchových vôd a vody v Račom potoku. Robili sa hydrologické merania, vizuálna kontrola telesa skládky a sledovanie geotechnických charakteristík zemín podložia skládky (pre inováciu pravidelných stabilitných výpočtov). Medzné hodnoty pre vyhodnotenie monitoringu stanovuje Prevádzkový poriadok skládky [2]. 18
6.3 Geotechnická analýza výsledkov prieskumných prác Po spracovaní výsledkov doplňujúceho prieskumu (október 2014) a zhodnotení dostupných archívnych výsledkov a informácií môžeme charakteristiky geomateriálov v podloží skládkového areálu Handlová definovať nasledovne : Zrnitostné zloženie zemín podložia skládky reprezentuje oblasť vymedzená obalovými čiarami určených kriviek zrnitosti (obr.6.2). Podľa kritérií mechaniky zemín (STN 72 1001) tvoria celý súbor vzoriek jemnozrnné zeminy íly a silty s vysokou, veľmi vysokou až extrémne vysokou plasticitou (8 vz., tj. 67%) a íly a silty piesčité (4 vz., 33%). Spoločný charakter zemín v podloží skládky dokumentuje nielen oblasť kriviek zrnitosti (obr.6.3), ale aj diagram plasticity (obr.6.4) a geotechnické vlastnosti zemín uvedené v tab.5.2 (kap.5) a tab. 6.1 a 6.2. Spracovaním výsledkov rozsiahleho prieskumu [14] a doplňujúceho prieskumu [10] sme zostavili tab.6.3 až tab. 6.5. Obr.6.2 Obr.6.3 19
Obr.6.4 Zrnitostné zloženie antropogénnych geomateriálov (banskej hlušiny), ktoré sa sa nachádzajú v bezprostrednom podloží skládky odpadov definuje oblasť kriviek zrnitosti na obr.6.5 a porovnanie so zrnitostným rozsahom zemín v podloží skládky obr.6.6. V zmysle klasifikačného zatriedenia STN 72 1001 sú to prevažne silty a íly piesčité (MS/CS F3/F4 ; 9 vz., tj. 75%), menej silty a íly s veľmi vysokou plasticitou (MV/CV F7/F8 ; 2 vz., tj.17%) a íly štrkovité (CG F2 ; 1 vz., tj.8%). Ich indexové vlastnosti sú prakticky identické s vlastnosťami zemín podložia skládky (tab.5.2 a tab.6.1). Ide o geneticky rovnaké materiály, ovplyvnené spôsobom ťažby, úpravy a opätovného uloženia na záujmovom území. Obr.6.5 Geotechnické vlastnosti geomateriálov skládok sú vyhodnotené tabuľkovou formou z výsledkov laboratórnych skúšok mechaniky zemín. Profesionálne realizovaný prieskum [14] umožnil vyhodnotenie geotechnických vlastností zemín z výsledkov laboratórnych skúšok mechaniky zemín s rozlíšením podľa geologického 20
veku (terciér = paleogén a neogén ; kvartér) dokladovaný v tab.6.3. Z porovnania rozpätí zistených hodnôt jednotlivých charakteristík zemín je zrejmé, že rozdiely sú minimálne. Ak porovnáme intervaly hodnôt geotechnických vlastností zemín podložia (tab.6.5) určené pri doplňujúcich prieskumoch v r. 2004 a 2014 (pozri tab.6.1 a 6.4) je vidieť, že patria do množín hodnôt určených pri predbežnom IG prieskume v r.1986 ([14]). Tab.6.1 Geotechnické vlastnosti geomateriálov skládky STU, SvF Bratislava 2014 veličina rozmer Geotechnické charakteristiky zemín podložia a banskej hlušiny SKLÁDKA ODPADOV HANDLOVÁ (DOPLŇUJÚCI PRIESKUM r. 2014) jemnozrnné zeminy podložia skládky priemer interval hodnôt počet vzoriek banská hlušina v podloží skládky priemer interval hodnôt i n d e x o v é ch a r a k t e r i s t i k y g e o m a t e r i á l o v počet vzoriek γ n [knm -3 ] 17,9 17,0 ; 19,4 9 16,7 15,2 ; 17,7 11 γ d [knm -3 ] 13,1 11,0 ; 15,9 9 12,2 9,1 ; 13,1 11 ρ s [gcm -3 ] 2,57 2,50 ; 2,61 9 2,42 2,34 ; 2,59 11 n [%] 49,1 38,4 ; 55,1 9 49,4 45,6 ; 61,1 11 S r [%] 98,5 91,2 ; 100,0 9 88,8 78,6 ; 99,9 11 w [%] 36,9 21,9 ; 51,2 12 36,5 29,8 ; 67,4 12 w p [%] 36,4 22,6 ; 54,4 12 35,5 31,0 ; 47,4 12 w L [%] 70,4 53,3 ; 94,1 12 71,6 62,8 ; 84,9 12 I p [%] 34,0 24,7 ; 42,7 12 36,1 29,2 ; 49,9 12 I c [-] 0,98 0,77 ; 1,19 12 0,99 0,47 ; 1,27 12 konzistencia pevná 9 vz., 75% tuhá 3 vz., 25% 12 pevná 9 vz., 75% ;tuhá 2 vz., 17%, mäkká 1 vz. 8% š m y k o v á p e v n o s ť g e o m a t e r i á l o v ϕ ef [ ] 19,5 19,1 ; 23,0 6 sk. 23,8 16,5 ; 27,9 9 sk. c ef [kpa] 12,9 3,0 ; 14,2 n=24 11,4 7,3 ; 20,5 n=36 ϕ r [ ] 14,3 10,7 ; 15,4 5 sk. - - - c r [kpa] 4,2 0,9 ; 11,2 n=19 - - - interval σ [MPa] S T L A Č I T E Ľ N O S Ť E oed E oed, e h [m] ; [MPa] [MPa] (typ) G E O M A T E R I Á L O V interval σ E oed E oed, e [MPa] [MPa] [MPa] 12 h [m] ; (typ) 0,275 0,650 6,9-11,3 53,9 14,7 (MV) 0,050 0,425 1,6 4,2 19,0 2,0 (MV) 0,300 0,725 5,1-9,4 75,9 17,0 (CS) 0,175 0,550 7,1 11,4 42,3 8,4 (CS) 0,400 0,775 8,6 11,5 78,0 19,4 (CH) 0,400 0,775 51,0 22,0 (MV) 21
Obr.6.6 Tab.6.2 Výsledky laboratórnych skúšok zemín doplňujúci prieskum 2014 Geotechnické charakteristiky geomateriálov podložia SKLÁDKA ODPADOV HANDLOVÁ (STU - SvF BRATISLAVA 2014) veličina, rozmer priemer interval počet vzoriek i n d e x o v é ch a r a k t e r i s t i k y γ n [knm -3 ] 17,2 15,2 ; 19,4 20 γ d [knm -3 ] 12,6 9,1 ; 15,9 20 ρ s [gcm -3 ] 2,49 2,34 ; 2,61 20 n [%] 49,3 38,4 ; 61,1 20 S r [%] 93,2 78,6 ; 100,0 20 w [%] 36,7 21,9 ; 67,4 24 w P [%] 36,0 22,6 ; 54,4 24 w L [%] 71,0 53,3 ; 94,1 24 I P [%] 35,1 24,7 ; 49,9 24 I c [-] 0,99 0,47 ; 1,27 24 mäkká 1 vz. ; tuhá 5 vz. ; pevná 18 vz. konzistencia 24 4% 21% 75% š m y k o v á p e v n o s ť ϕ ef [ 0 ] 20,9 16,5 ; 27,9 15 sk. c ef [kpa] 15,2 3,0 ; 20,5 n = 60 ϕ r [ 0 ] 14,3 10,7 ; 15,4 5 sk. c r [kpa] 4,2 0,9 ; 11,2 n = 19 Poznámka : jemnozrnné geomateriály CG-F2 (1 vz.) ; MS/CS F3/F4 (13 vz.) ; MH/CH F7/F8 (3 vz.) ; MV/CV/ME F7/F8 (7 vz.) 22
Tab. 6.3 Výsledky laboratórnych skúšok zemín z predbežného IG prieskumu r.1986 Geotechnické charakteristiky zemín podložia skládok Handlová (spracované podľa [14], r.1986) terciér kvartér veličina paleogénprachovce neogén-ílovce sute silty (hliny) [rozmer] rozpätie n rozpätie n rozpätie n rozpätie n γ n [kn.m -3 ] 18,6; 21,3 46 18,9; 20,9 45 18,9; 20,2 19 18,4; 19,6 44 γ d [kn.m -3 ] 14,6; 18,5 46 15,0; 17,7 45 15,3; 16,0 19 14,0; 15,6 50 ρ s [g.cm -3 ] 2,67; 2,77 46 2,64; 2,75 43 2,62; 2,74 18 2,65; 2,73 47 n [%] 29,4; 44,3 46 34,8; 49,1 38 37,1; 48,3 17 35,0; 53,0 47 w [%] 12,4; 28,7 46 15,3; 27,8 45 19,2; 43,5 19 25,5; 34,9 50 w p [%] 20,0; 29,0 51 15,0; 37,0 57 12,0; 17,0 20 15,0; 27,0 50 w L [%] 42,0; 63,0 51 39,0; 84,0 57 36,0; 63,0 20 40,0; 63,0 68 I p [%] 23,0; 31,0 51 24,0; 47,0 57 24,0; 46,0 20 25,0; 36,0 68 I c [-] 0,78; 1,44 46 0,75; 1,62 44 0,67; 1,28 19 0,79; 1,17 50 S r [%] 74,8; 98,2 46 80,6; 98,7 37 81,5; 99,4 17 88,7; 100,0 47 k f [m.s -1 ] 3,0.10-9 1 ϕ ef [ o ] c ef [kpa] ϕ r [ o ] c r [kpa] ϕ u [ o ] c u [kpa] 18,0; 25,0 10,0; 20,0 14,0; 16,0 0,0 0,0 54,0; 130,0 Pozn.: n počet vzoriek 7 2 3 1,3.10-8 ; 4,0.10-8 14,0; 25,0 10,0; 40,0 10,0; 21,0 0,0 0,0 90,0 2 8 4 1 1,7.10-8 ; 6,9.10-9 14,0; 27,0 10,0; 30,0 9,5; 20,5 0,0 0,0 82,0; 120,0 4 3,5.10-9 1 7 3 4 17,0; 26,0 9,0; 40,0 8,0; 17,0 0,0 0,0 58,0; 70,0 Tab.6.4 Výsledky laboratórnych skúšok zemín z doplňujúceho prieskumu r.2004 Geotechnické charakteristiky zemín podložia skládok Handlová (STU SvF Katedra geotechniky, Bratislava, r.2004) veličina, rozmer priemerná hodnota rozpätie počet vzoriek γ n [kn.m -3 ] 19,5 18,7; 19,9 6 γ d [kn.m -3 ] 14,8 14,0; 15,5 6 w [%] 28,5 22,4; 42,4 11 w p [%] 31,8 23,6; 40,3 11 w L [%] 60,5 39,9; 74,8 11 I p [%] 27,8 14,5; 46,8 11 I c [-] 1,17 0,88; 1,49 11 ϕ ef [ o ] c ef [kpa] ϕ r [ o ] c r [kpa] 17,7 7,8 10,6 1,2 13,5; 21,2 7,2; 14,0 7,8; 13,0 0,0; 6,8 5 16 2 6 skúšok n =24 skúš.teliesok 6 skúšok n =24 skúš.teliesok Pozn.: jemnozrnné zeminy (MI 1vz.; CI 1vz.; MH 2vz.; MV 3vz.; CV 1vz.; MS 2vz.; CS 1vz.) 23
Tab. 6.5 Porovnanie výsledkov laboratórnych skúšok zemín IG prieskumov Geotechnické charakteristiky zemín podložia skládok Handlová rok realizácie IGP 1986 2004 2014 veličina [rozmer] rozpätie n rozpätie n rozpätie n γ n [kn.m -3 ] 18,4 ; 21,3 154 18,7 ; 19,9 6 17,0 ; 19,4 9 γ d [kn.m -3 ] 14,0 ; 18,5 160 14,0 ; 15,5 6 11,0 ; 15,9 9 ρ s [g.cm -3 ] 2,62 ; 2,77 154 - - 2,50 ; 2,61 9 n [%] 29,4 ; 53,0 148 - - 38,4 ; 55,1 9 w [%] 12,4 ; 43,5 160 22,4 ; 42,4 11 21,9 ; 51,2 12 w p [%] 12,0 ; 37,0 178 23,6 ; 40,3 11 22,6 ; 54,4 12 w L [%] 36,0 ; 84,0 196 39,9 ; 74,8 11 53,3 ; 94,1 12 I p [%] 23,0 ; 46,0 196 14,5 ; 46,8 11 24,7 ; 42,7 12 I c [-] 0,67 ; 1,62 159 0,88 ; 1,49 11 0,77 ; 1,19 12 S r [%] 74,8 ; 100,0 157 - - 91,2 ; 100,0 9 k f [m.s -1 ] 3,0.10-9 ; 4,0.10-8 8 - - - - ϕ ef [ o ] c ef [kpa] ϕ r [ o ] c r [kpa] ϕ u [ o ] c u [kpa] Pozn.: n počet vzoriek 14,0 ; 27,0 9,0 ; 40,0 8,0 ; 21,0 0,0 0,0 54,0 ; 130,0 27 25 13,5 ; 21,2 7,2 ; 14,0 7,8 ; 13,0 0,0 ; 6,8 6 6 19,1 ; 23,0 3,0 ; 14,2 6 10,7 ; 15,4 0,9 ; 11,2 5 10 - - - - Parametre šmykovej pevnosti geomateriálov (tj. zemín a banskej hlušiny) podložia skládok sú určujúce vstupy pre overenie ich stability. Priemerné hodnoty charakteristík vrcholovej efektívnej šmykovej pevnosti zemín podložia skládky určené doplňujúcim prieskumom (2014) sú ϕ ef = 19,5 0 ; c ef = 12,9 kpa (6 sk., n=24, r = 0,986). Banská hlušina disponuje v tejto etape prieskumu priemernými hodnotami ϕ ef =23,8 0 ; c ef = 11,4 kpa (9 sk., n=36, r = 0,921), obr.6.7. Sú vyhodnotené metódou najmenších štvorcov zo všetkých dvojíc nameraných napätí σ - τ (celého súboru vykonaných čeľusťových šmykových skúšok). Ak tieto dva testované súbory geomateriálov zjednotíme (tab.6.2), dostaneme pre priemerné hodnoty ϕ ef =20,9 0 ; c ef = 15,2 kpa (15 sk., n=60). Pri porovnaní priemerných a minimálnych zistených hodnôt parametrov vrcholovej efektívnej šmykovej pevnosti sú rozdiely pre zeminy v podloží skládok menšie ako u banskej hlušiny. Pre zjednotený súbor je to najviac cca ϕ ef =4 0, ale c ef =12 kpa. Priemerné parametre efektívnej vrcholovej šmykovej pevnosti pre všetky výsledky šmykových skúšok geomateriálov rozdelené do skupín podľa klasifikačných symbolov zemín a tried, tj. MS - F3, CS - F4, MH/MV/ME - F7 a CV - F8 sú na obr.6.8 (2014) a obr.6.9 (2004 a 2014). Vyhodnotenie potvrdzuje známy fakt, že silty a íly piesčité disponujú vyššou pevnosťou oproti geomateriálom s vysokou, veľmi vysokou až extrémne vysokou plasticitou (tr.f7 a F8). 24
Obr.6.7 Obr.6.8 25
Obr.6.9 Reziduálne parametre efektívnej šmykovej pevnosti určené zo súboru zemín podložia (5 sk., n = 19, r = 0,952) majú priemerné hodnoty ϕ r = 14,3 0 ; c r = 4,2 kpa. Oproti priemerným vrcholovým parametrom pevnosti zemín podložia to predstavuje pokles pevnosti reprezentovaný znížením uhla vnútorného trenia o ϕ ef =5,2 0 (tj. o 27%) a súdržnosti o c ef =8,7 kpa (tj. 32%). Ak porovnáme priemerné hodnoty parametrov reziduálnej pevnosti zemín podložia so zjednoteným súborom výsledkov šmykových skúšok pre parametre vrcholovej efektívnej pevnosti, rozdiely sú ešte výraznejšie, obr.6.10 (2014) a 6.11 (2004 a 2014). Určovanie hodnôt parametrov reziduálnej šmykovej pevnosti je aktuálne u geomateriálov, u ktorých došlo v minulosti k prekročeniu vrcholovej šmykovej pevnosti a tým k vytvoreniu porušených zón. Nielen dotknutá oblasť, ale celý región Handlovej bol v minulosti postihnutý výraznými svahovými poruchami. Preto sme v stabilitných výpočtoch použili tieto vstupy ako okrajový prípad geotechnických charakteristík zemín podložia. 26
Obr.6.10 Obr.6.11 27
7. OVERENIE STABILITY SKLÁDKY 7.1 Stabilitné pomery územia Územie v podloží skládky až k Račiemu potoku je zasiahnuté svahovými deformáciami [14]. Vo vývoji deformácií má určujúcu úlohu neogénna kryha (vulkanosedimentárnych hornín) na úpätí svahu Veľkého Griča. Už v dávnej minulosti pôsobil jej stabilizačný faktor, keď zosuvné masy uzavreli koryto Račieho potoka a vzniklo plytké jazero Šodronka. Po čase sa uzáver pretrhol a potok si našiel cestu v dnešných zosuvoch (štrky pod vrstvou hlín v širšom okolí dnešného toku). Zvyšok jazera Šodronka je zasypaný popolovou haldou. Obdobne vzniklo aj jazero Na peknej vyhliadke, ktoré existuje dodnes. Súčasný vývoj zosuvov je ovplyvnený priťažením skládkou popolovín, skládkou odpadu, eróziou Račieho potoka, nedokonalým povrchovým a hĺbkovým odvodnením a rozvoľňovaním masívu Veľkého Griča. Rozvoľňovanie vulkanického masívu Veľkého Griča je od neogénu v podstate nemenné, účinky intenzifikovalo sypanie háld na úpätí svahov počas starých banských prác [7], [9], [14]. Najmenší odpor pre zosuvné masy predstavujú oblasti tektonických línií na záujmovom území súčasného údolia Račieho potoka. Potok má pomerne strmé brehy a premenlivú spádovú krivku. Dĺžka zosuvného územia v oblasti skládok je asi 700 m, šírka 200 až 300 m, zužuje sa severovýchodným smerom na 150 až 100 m. Hlavný smer starých zosuvov je JZ-SV (údolie Račieho potoka), hĺbka klzných plôch 15 až 25 m p.t. Dielčie zosuvy sú plytšie (hĺbka klzných plôch je 5 až 10 m p.t.). Staré klzné plochy majú sklon asi 10 0 a sú na rozhraní kvartéru a terciéru. Najhlbšie klzné plochy v údolí Račieho potoka majú sklon len okolo 5 0 a sú v zvetranej časti terciéru (tortónske ílovce a íly). Klzné plochy plytších zosuvov majú sklony okolo 8 až 10 0 (ojedinele menej) a sú prevažne v ílovitých a siltovitých zeminách. Ich vznik pravdepodobne podmieňujú zvodnené tektonické línie a erózia Račieho potoka. 7.2 Vstupné dáta a metodika výpočtov V súčasnosti platný normový predpis EUROKÓD 7 : Navrhovanie geotechnických konštrukcií, časť 1 všeobecné pravidlá (STN EN 1997 1 (2004)) definuje podmienky výpočtov stability svahov v čl. 11.2 až 11.5 : (1)P Aby sa pre konkrétnu základovú pôdu splnili všetky požiadavky stability, obmedzených deformácií, trvanlivosti a obmedzení pohybu priľahlých konštrukcií a inžinierskych sietí, musí sa uvažovať o všetkých možných medzných stavoch, (čl.11.2). Odporúča sa návrh podľa medzného stavu únosnosti (čl.11.5). Rozhodujúce postavenie majú hodnoty geotechnických parametrov horninového prostredia. Článok 2.4.5 hovorí o použití charakteristických hodnôt geotechnických parametrov (čl.2.4.5.2). V zmysle týchto odporúčaní sme postupovali pri výbere vstupných dát do stabilitnej analýzy telies skládok. 28
Pri tvorbe geotechnického modelu sme pri riešení úlohy zohľadnili pôdorysnú situačnú schému skládok (obr.5.2, prevzaté od projektanta), vyhodnotené prieskumné inžinierskogeologické vrty a analýzu geotechnických vlastností geomateriálov skládok (podrobné údaje sú obsiahnuté v kap.5 a 6). Podľa požiadaviek príslušnej platnej legislatívy sme posúdili dva profily telies skládok. Pri stabilitnej analýze sme použili softwarový program GEO 5.18, ktorý aplikuje prúžkové metódy Pettersona, Bishopa a Spencera (valcové klzné plochy, rovinný priemet kružnica) a Sarmu, Spencera (lomené klzné plochy, rovinný priemet priamkový polygón). Všetkých 5 metód spĺňa teoretické predpoklady metód medznej rovnováhy a vyhovujú požiadavkám súčasných platných noriem. Seizmické účinky sú zavedené do výpočtov faktorom horizontálnej akcelerácie K h = a/g (a = horizontálne seizmické zrýchlenie g = gravitačné zrýchlenie). Seizmický súčiniteľ určený pre danú oblasť je K h = 0,07. Geotechnické parametre geomateriálov skládky, tj. zemín podložia a skládok sú zostavené v tab.7.1. Vzhľadom na výsledky inovačného geotechnického prieskumu, archívne výsledky na porovnanie rozsahu hodnôt parametrov šmykovej pevnosti zemín v lokalite skládok a požiadavky noriem (EUROKÓD 7) sme vstupné hodnoty parametrov šmykovej pevnosti do stabilitných výpočtov určili nasledovne : zeminy podložia : priemerné parametre efektívnej vrcholovej šmykovej pevnosti celého vyšetrovaného súboru jemnozrnných zemín (2004 a 2014) - uhol vnútorného trenia ϕ ef = 20,6 0 a súdržnosť c ef = 11,6 kpa a alternatívne sú použité priemerné reziduálne parametre ϕ r = 13,5 0 a c r = 0,0 kpa ; geomateriál skládky odpadu : priemerné parametre efektívnej šmykovej pevnosti podľa údajov uvedených v odbornej literatúre (ϕ ef = 25,0 0 a c ef = 5,0 kpa) ; geomateriál skládky popolovín : zaokrúhlené priemerné hodnoty parametrov efektívnej šmykovej pevnosti popolovín ϕ ef = 30,0 0 a c ef = 0,0 kpa. Tab.7.1 Vstupné dáta do parametrických výpočtov stability skládok Parametre geomateriálov skládky uvažované v stabilitných výpočtoch vrcholová reziduálna vrstva geomateriálov γ n γ sat pevnosť pevnosť [kn.m -3 ] [kn.m -3 ] ϕ ef c ef ϕ r c r [ o ] [kpa] [ o ] [kpa] skládka TKO (odpad) 11,0 12,5 25,0 5,0 - - skládka popolovín 12,0 13,5 30,0 0,0 - - Podložie skládok 19,0 19,5 20,6 11,6 13,5 0,0 Vplyv presakujúcej podzemnej vody sme uvažovali vo výpočtovom profile A A v úrovni tzv. medznej hodnoty hladiny podzemnej vody (pre skládku popolovín) a podľa skutočnej nameranej hladiny podzemnej vody vo vrte PV 6. Vo výpočtovom profile B - B je uvažovaná úroveň podzemnej vody upravená podľa výsledkov inovačného geotechnického prieskumu (október 2014) - vo vrtoch K1, K3 a PV6 sú uvažované narazené hladiny podzemnej vody. Vo vrte K2 nebolo možné jednoznačne stanoviť narazenú hladinu podzemnej vody z dôvodu pomerne rýchlej realizácie vrtu v málo priepustných ílovitých zeminách a jeho okamžitom uzatvorení 29
po odpažení. Nakoľko v susedných vrtoch K1 a K3 bola hladina podzemnej vody prieskumnými prácami identifikovaná je možné predpokladať, že pri dlhodobejšom otvorení vrtu K2 by aj v ňom došlo k ustáleniu hladiny podzemnej vody. V stabilitnom riešení je preto vo vrte K2 uvažovaná hladina podzemnej vody na úrovni 7,0 m pod terénom. Túto úroveň sme stanovili na základe priebehu rozhrania násypu banskej hlušiny a pôvodného povrchu územia ako aj polohy a sklonu hladiny podzemnej vody, t.j. skutočností vyplývajúcich zo susedných prieskumných sond K1 a K3. Vo vrte PV-6, ktorý je zabudovaný ako pozorovací, bola ustálená hladina podzemnej vody nameraná v úrovni 8,5 m p.t.. 7.3 Seizmické účinky na skládku Seizmické zaťaženie (pohyb podložia) zapríčiňuje vynútené kmitanie (seizmickú odozvu) stavebných konštrukcií. Podľa EUROKÓDU 7 STN EN 1997 1 (2004) : Navrhovanie geotechnických konštrukcií, časť 1 : Všeobecné pravidlá sa pri návrhu stavebných konštrukcií musia uvažovať krátkodobé aj dlhodobé návrhové situácie. Zemetrasenie je podľa kap.2: Zásady navrhovania geotechnických konštrukcií, zahrnuté medzi návrhové situácie (čl.2.1 Návrhové požiadavky, čl.2.2 Návrhové situácie a čl.4.2 Zaťaženia). Účinky zemetrasenia sa posudzujú podľa EUROKÓDU 8 STN EN 1998 1 (2005) : Všeobecné pravidlá, seizmické zaťaženia a pravidlá pre budovy a STN EN 1998 5 (2005): Základy, oporné konštrukcie a geotechnické hľadiská. Overenie stability horninového prostredia sa musí vykonať pri konštrukciách, ktoré budú umiestnené na alebo v blízkosti prírodných alebo umelých svahov a to tak, aby bezpečnosť a/alebo používateľnosť konštrukcií bola zachovaná pri pôsobení návrhového zemetrasenia uvádza sa v kap.4, čl.4.1.3, časť 4.1.3.1 európskej a v súčasnosti aj slovenskej normy STN EN 1998 5 (2005). Podľa požiadaviek súčasných noriem overenie stability možno urobiť pomocou zjednodušených pseudostatických metód tam, kde topografia povrchu terénu a stratigrafia nevykazujú veľmi strmé nepravidelnosti (kap.4, čl.4.1.3, časť 4.1.3.3 STN EN 1998 5 (2005). Podľa mapy oblastí seizmického ohrozenia na území Slovenska (obr.nb 6.1 STN EN 1998 1/NA/Z2) patrí územie skládok do oblasti seizmického zrýchlenia s hodnotou a gr = 0,63 m.s -2, obr.7.1. Hodnota a gr je referenčné špičkové seizmické zrýchlenie na podloží A (viď kap.3, čl.3.1 a 3.2 STN EN 1998 1 (2005)). Je to taká hodnota a gr, ktorá môže byť s pravdepodobnosťou 10% prekročená počas 50 rokov, tj. hodnota a gr pre návratovú periódu 475 rokov. Územie lokality skládok sme v zmysle zmenených normových podmienok pre určenie seizmického ohrozenia kategorizovali podľa typu podložia (EUROKÓD 8 STN EN 1998 1 (2005), kap.3, čl. 3.1, časť 3.1.2). Pri posúdení stability zemných svahov pomocou tzv. zjednodušených pseudostatických metód sa seizmické účinky do výpočtov zavádzajú tzv. seizmickým súčiniteľom K h = a/g, kde a je seizmické zrýchlenie a g je gravitačné zrýchlenie 9,807m.s -2. V zmysle navrhovania a posudzovania geotechnických konštrukcií na seizmickú odolnosť podľa aktuálnych noriem sme do výpočtu zaviedli seizmický súčiniteľ K h =0,07. 30
Obr.7.1 STN EN 1998-1/NA/Z2, NB.6.1-Oblasť seizmického ohrozenia na území SR 7.4 Výsledky stabilitných výpočtov Podľa doterajších poznatkov o vlastnostiach geomateriálov skládok (zemín podložia, banskej hlušiny, uloženého popola a uloženého komunálneho odpadu) a o úrovni hladiny podzemnej vody v priestore skládok je z parametrických výpočtov stability zrejmé, že normové podmienky bezpečnosti skládky pre zámer rozšírenia a prevádzky skládky sú splnené. Geotechnický model skládok dokladujú dva výpočtové profily A - A a B - B (obr.7.2 a 7.3). Sú zostavené spracovaním a analýzou informácií zo súčasných a archívnych prieskumných prác. Výsledky realizovanej stabilitnej analýzy, tj. stupne stability F s pre najnepriaznivejšie výsledné klzné plochy (1 až 12 pre profil A A a 1 až 6 pre profil B B po optimalizácii výpočtov pre priemerné hodnoty parametrov vrcholovej efektívnej šmykovej pevnosti geomateriálov skládok a 1 až 4 pre každý profil za rovnakých výpočtových podmienok pre priemerné hodnoty parametrov reziduálnej efektívnej šmykovej pevnosti zemín podložia) sú zostavené v tab.7.2 a 7.3 a na obr.7.2 a 7.3. Výpočty stability sú pre profily skládok urobené formou parametrickej štúdie. Meniacimi parametrami v stabilitnej analýze sú : geotechnické vlastnosti geomateriálov výpočtová metóda (4 metódy medznej rovnováhy) tvar klzných plôch seizmické účinky. Najnižšie hodnoty stupňa stability F s dávajú výpočty podľa Pettersonovej metódy, ktorá oproti novším metódam medznej rovnováhy neuvažuje pri riešení úlohy stability zemných telies účinok medziprúžkových síl. Prehľad výsledkov stabilitnej analýzy obsahuje tab.7.4. Intervaly zistených hodnôt stupňov stability F s rozšírenej skládky odpadov spĺňajú súčasné normové požiadavky na bezpečnosť týchto environmentálnych stavieb (F min 1,5 vstup vrcholové para-metre ϕ ef, c ef resp. F min 1,1 vstup reziduálne parametre ϕ r, c r ; F min 1,0 seizmické účinky). Podrobné údaje o vstupných dátach a výsledkoch výpočtov stability podľa Pettersona, Bishopa, Spencera a Sarmu pre profily A-A a B-B vo forme listingových výstupov softwarového programu sú v prílohách 44-1 až 44-8, 45-1 až 45-4, 46-1 až 46-5, 47-1 až 47-6, 48-1 a 48-2, 49-1 až 49-4. 31
Tab. 7.2 Analýza stability skládok, výpočtový profil A - A KLZNÁ PLOCHA ČÍSLO VÝSLEDKY STABILITNEJ ANALÝZY SKLÁDOK HANDLOVÁ S T U P N E S T A B I L I T Y F S priemerné hodnoty parametrov šmykovej pevnosti vrcholová efektívna pevnosť reziduálna pevnosť bez seizmicity so seizmicitou bez seizmicity 1 1,70 / 1,97 / 1,95 1,31 / 1,52 / 1,50 1,10 / 1,29 / 1,27 2 1,64 / 1,90 / 1,88 1,26 / 1,46 / 1,44 1,18 / 1,39 / 1,35 3 1,75 / 2,02 / 2,01 1,31 / 1,51 / 1,50 1,27 / 1,26 4 1,67 / 1,79 / 1,78 1,38 / 1,48 / 1,48 1,26 / 1,26 5 1,62 / 1,71 / 1,70 1,34 / 1,41 / 1,41-6 1,84 / 1,99 / 1,97 1,46 / 1,59 / 1,58-7 1,93 / 1,93 1,51 / 1,51-8 1,82 / 1,82 1,42 / 1,42-9 1,92 / 1,91 1,47 / 1,47-10 1,76 / 1,80 1,47 / 1,49-11 1,75 / 1,78 1,44 / 1,46-12 1,96 / 2,01 1,56 / 1,59 - Poznámka : 1 6 valcové klzné plochy Petterson / Bishop / Spencer 7 12 polygonálne klzné plochy Sarma / Spencer K h = 0,07 Tab.7.3 Analýza stability skládok, výpočtový profil B - B KLZNÁ PLOCHA ČÍSLO VÝSLEDKY STABILITNEJ ANALÝZY SKLÁDOK HANDLOVÁ 1 2 valcové klz.plochy Petterson / Bishop / Spencer 3 4 polygonálne klz. plochy Sarma / Spencer S T U P N E S T A B I L I T Y F S priemerné hodnoty parametrov šmykovej pevnosti vrcholová efektívna pevnosť reziduálna pevnosť bez seizmicity so seizmicitou bez seizmicity 1 2,00 / 2,12 / 2,12 1,60 / 1,70 / 1,70 1,38 / 1,71 / 1,70 2 2,07 / 2,18 2,17 1,63 / 1,72/ 1,71 1,78 / 1,98 / 1,97 3 2,56 / 2,80 / 2,79 1,87 / 2,05 / 2,04 1,55 / 1,53 4 2,10 / 2,11 1,68 / 1,69 1,80 / 1,97 5 2,12 / 2,11 1,68 / 1,68-6 2,20 / 2,22 1,74 / 1,74 - Poznámka : 1 3 valcové klzné plochy Petterson / Bishop / Spencer 4 6 polygonálne klzné plochy Sarma / Spencer K h = 0,07 1 2 valcové klz.plochy Petterson / Bishop / Spencer 3 4 polygonálne klz. plochy Sarma / Spencer 32
Tab.7.4 Prehľad výsledkov stabilitnej analýzy skládok INTERVAL ZISTENÝCH HODNÔT STUPŇOV STABILITY F S priemerné parametre priemerné parametre okrajové min F s vrcholovej efektívnej reziduálnej efektívnej podmienky (STN) šmykovej pevnosti šmykovej pevnosti výpočtová HPV bez seizmického zaťaženia výpočtová HPV so seizmickým zaťažením výpočtová HPV bez seizmického zaťaženia výpočtová HPV so seizmickým zaťažením v ý p o č t o v ý p r o f i l A - A min F s (STN) 1,62 ; 2,02 1,5 1,10 ; 1,39 1,1 1,26 ; 1,59 1,0 - - v ý p o č t o v ý p r o f i l B - B 2,00 ; 2,80 1,5 1,38 ; 1,98 1,1 1,60 ; 2,05 1,0 - - 8. ZÁVER Územie v podloží skládok je zasiahnuté svahovými deformáciami ([14] a ďalšie práce). Vývoj zosuvov ovplyvňuje priťaženie podložia a horninového prostredia skládkami, erózia Račieho potoka, prípadne nedokonalé povrchové a hĺbkové odvodnenie a rozvoľňovanie masívu Veľkého Griča. Inžinierskogeologický a geotechnický prieskum (október 2014) poskytol nové, inovoval a doplnil archívne vstupné informácie o vlastnostiach geomateriálov skládok a aktualizoval úroveň hladiny podzemnej vody vo výpočtových profiloch A - A a B - B pre projektované rozšírenie skládky odpadov Handlová II. a III. etapa. Súčasne doplnil súbor monitorovacích bodov o 1 pozorovaciu sondu (PV 6), (kap.5 a kap.6). Výsledky prác a podkladov ([2] až [4], [6]) pozitívne zhodnocujú zámer Rozšírenie skládky odpadov Handlová v lokalite na Scheiblingu z hľadiska environmentálneho, technického a socio-ekonomického a považujú ho za optimálny. Dokladujú súlad so súčasnou platnou legislatívou a dostatočnú mieru zjednotenia navrhovanej činnosti skládkovania so všeobecne záväznými predpismi, normami a kritériami udržateľnosti humánnej a environmentálnej únosnosti. 33
Stabilitná analýza, využívajúca doterajšie geotechnické informácie a predpoklady determinujúce výpočty (kap.7) overila bezpečnosť skládok. Parametrickou štúdiou zistené intervaly hodnôt stupňov stability skládok sú v rozsahu normami predpísaných minimálnych hodnôt (tab. 7.4, kap.7). Nestabilita širšieho okolia je závažný regionálny problém, ktorý treba riešiť na úrovni územného celku alebo ako prípad celospoločenského významu. Zhotoviteľ úlohy : HydroGEP, s.r.o. Sliač Zodpovedný riešiteľ úlohy : RNDr. Marian Klúz Riešitelia čiastkových úloh : RNDr. Jozef Osláč - inžinierska geológia Mgr. Matúš Klúz - hydrogeológia Doc. Ing. Ivan Slávik, PhD. - geotechnika Ing. Mária Masarovičová, PhD. geotechnika Ing. Milan Mikuš - geodetické práce Sliač, december 2014 34