ROLA ODWODNIENIA W STREFACH ZAGROŻENIA OSUWISKOWEGO. dr inż. Elżbieta Pilecka prof. PK mgr inż. Tomasz Manterys

Transkrypt

1 ROLA ODWODNIENIA W STREFACH ZAGROŻENIA OSUWISKOWEGO dr inż. Elżbieta Pilecka prof. PK mgr inż. Tomasz Manterys

2 PLAN PREZENTACJI 1. Obieg wody w przyrodzie 2. Rodzaje ruchów masowych 3. Czynniki powodujące osuwiska 4. Występowanie osuwisk w Polsce 5. Przykłady osuwisk 6. Wymagania dotyczące współczynnika bezpieczeństwa 7. Błędy w projektowaniu 8. Rola i sposoby odwadniania skarp i zboczy

3 INŻYNIER SZUKA SPOSOBÓW ZABEZPIECZENIA BUDOWLI PRZED ODDZIAŁYWANIEM WODY Wody w przyrodzie: Atmosferyczne Powierzchniowe morza, oceany, rzeki i jeziora Podziemne w skałach Wody w przyrodzie: Atmosferyczne Powierzchniowe morza, oceany, rzeki i jeziora Podziemne w skałach

4 POWIERZCHNIOWE RUCHY MASOWE Powierzchniowymi ruchami masowymi nazywa się wszelkie procesy zachodzące na zboczach, w wyniku których materiał mas skalnych przemieszcza się z wyższych partii zbocza do niższych pod wypływem siły ciężkości.

5 KLASYFIKACJA RUCHÓW MASOWYCH Kleczkowski 1955

6 CZYNNIKI WYWOŁUJĄCE OSUWISKO Pasywne Budowa geologiczna Nachylenie warstw Uskoki Spękania Aktywne Wody opadowe Wody podziemne Zmiany temperatury Zmiany nachylenia zbocza Podcięcie stoku przy budowie dróg Statyczne i dynamiczne obciążenia

7 Utrata stateczności skarp i zboczy, będąca przyczyną osuwania się mas ziemnych, następuje w wyniku przekroczenia wytrzymałości gruntu na ścinanie wzdłuż dowolnej (ale ciągłej) powierzchni zwanej powierzchnią poślizgu. OSUWISKA

8 Wytrzymałóść gruntu na ścinanie określa uzgodniony wzór Coulomba: Kąt tarcia wewnętrznego jest miarą oporu gruntu przeciw poślizgowi dwu części względem siebie Spójność gruntu (kohezja) jest to opór gruntu stawiany siłom zewnętrznym wywołany wzajemnym przyciąganiem się cząstek składowych gruntu (siłami molekularnymi przyciągania). Spójność ta jest spowodowana ścisłym, wzajemnym przyleganiem ziarn i cząstek gruntu, częściowym ich zlepieniem przez cząstki koloidalne oraz napięciem błonek wody, które je otaczają.

9 W Polsce najwięcej osuwisk jest w Karpatach, które zbudowane są z fliszu karpackiego: piaskowce, łupki źródło

10 Rozmieszczenie obszarów zagrożonych ruchami masowymi ziemi w Polsce. Opracowanie według wyników rejestracji z lat dla Polski pozakarpackiej oraz materiałów Oddziału Karpackiego PIG.

11 Lokalizacja osuwisk na terenie Polski południowej na tle sieci drogowej Statystycznie: 1 osuwisko na 5 km dróg publicznych Stan z 2005 r.

12 Zestawienie ilości osuwisk występujących na poszczególnych drogach krajowych w obrębie Oddziału Krakowskiego GDDKiA Chrzanów -Kraków (węzeł Wielicka) Zator - Wadowice - Nowy Sącz - Gorlice Chrzanów - Kraków - Tarnów Oświęcim - Zator - Skawina - Kraków Rabka - Nowy Targ - Zakopane Nowy Targ - Jurgów - Granica Państwa Bielsko Biała - Głogoczów Jędrzejów - Kraków - Rabka - Chyżne - Granica Państwa Most na Wiśle - Szczucin - Dąbrowa Tarnowska - Tarnów Branice - (DK7() - Niepołomice - (DK4) - Brzesko - Nowy Sącz - Krynica Chrzanów - Kraków - Nowe Brzesko - Koszyce Nowy Sącz - Piwniczna - Branica Państwa A4 DK28 DK4 DK44 DK47 DK49 DK52 DK7 DK73 DK75 DK79 DK87 źródło Aktywne Mało aktywne Ustabilizowane Razem

13 źródło Lupek cichy_sprawca_tragedii.html

14 Straty spowodowane osuwiskami Gmina Laskowa (czerwiec 2010) źródło:

15 źródło: Straty spowodowane osuwiskami Kurów Droga Wojewódzka nr 975 nad jeziorem Rożnowskim (2010 r.)

16 Straty spowodowane osuwiskami Wola Kurowska Droga Wojewódzka nr 975 między Nowym Sączem a Gródkiem nad Dunajcem (2010 r.) źródło: źródło:

17 Straty spowodowane osuwiskami Piwniczna Zdrój Mnisek nad Popradem źródło:

18 Straty spowodowane osuwiskami Mogilany skarpa przy DK7 Fot.T. Manterys

19

20 W zależności od wartości współczynnika stateczności F możemy jednoznacznie określić, czy poddane analizie zbocze lub skarpa znajdują się w stanie równowagi ogólnej: F<1 zbocze lub skarpa niestateczne F=1 zbocze lub skarpa w chwilowej stateczności F>1 zbocze lub skarpa stateczne Nadwyżka wskaźnika F=1 określa zapas bezpieczeństwa.

21 W dziale V Rozporządzenia Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z dnia 2 marca 1999 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać drogi publiczne i ich usytuowanie (Dz. U nr 43 poz. 430), dotyczącym nośności i stateczności drogowych budowli ziemnych wskaźniki stateczności skarp i zboczy nie powinny być mniejsze od F=1,5. Przykładowa skarpa nasypu drogowego przygotowana do robót wykończeniowych (obwodnica Wrocławia A8)

22 CZĘSTY BŁĄD W PROJEKTOWANIU!!!!! Dokumentacja Geologiczno - Inżynierska

23 CZĘSTY BŁĄD W PROJEKTOWANIU!!!!! Do obliczeń stateczności przyjmowane są wartości parametrów gruntów z dokumentacji geologiczno-inżynierskiej lub badań geotechnicznych, które są otrzymane w danym czasie i prawdopodobnie nie uwzględniają wartości gruntów mokrych (np. po ulewnych deszczach lub powodzi). Woda zmienia parametry gruntów szczególnie kohezję i kąt tarcia wewnętrznego co wpływa zasadniczo na współczynnik stateczność skarpy lub zbocza. Wpływ wody w programach obliczeniowych można też uwzględnić poprzez: - zadanie różnych parametrów gruntu do obliczeń, - zawodnienie jakieś warstwy, - podniesienie poziomu wód gruntowych.

24 Brak dobrze działającego odwodnienia na osuwisku JUST Uszkodzenia na drodze DK 75 w km

25 Przekrój geologiczno inżynierski IV IV Źródło: Dokumentacji geologiczno inżynierskiej dla opracowania systemu zabezpieczeń strefy osuwiskowej JUST

26 Nawodniona warstwa w strefie poślizgu T. Manterys, obliczenia dla drogi na osuwisku JUST, Dla wariantu bez wody F= 1,79 Wariant nawodniony F=0,84

27 Parametry gruntu zadane na podstawie programu Kalkulator parametrów geotechnicznych metodą B Pakiet SPECBUD W1 parametry z dokumentacji geologiczno inżynierskiej K.Kubasik, promotor: E.Pilecka

28 Model zbocza Flack Slope 5.0 K.Kubasik, promotor: E.Pilecka

29 Wynik obliczeń F = 2,25 grunty mało wilgotne otrzymane wyniki znacznie przekraczają wymaganą wartość FoS W1 Itasca FLAC/Slope 2,25 K.Kubasik, promotor: E.Pilecka

30 Wynik obliczeń F = 1,84 Grunty wilgotne otrzymane wyniki jeszcze przekraczają wymaganą wartość FoS W2 Itasca FLAC/Slope 1,84 K.Kubasik, promotor: E.Pilecka

31 Wynik obliczeń F = 1,46 Grunty mokre otrzymane wyniki nie spełniają wymaganej wartość FoS W3 Itasca FLAC/Slope 1,46 K.Kubasik, promotor: E.Pilecka

32 ANALIZA STATECZNOŚCI POKRYW STOKOWYCH NA PRZYKŁADZIE ZBOCZA Z OKOLIC SIAR K. GORLIC Tymoteusz Zydroń, Mariusz Cholewa Uniwersytet Rolniczy im. Hugona Kołłątaja w Krakowie

33 Wykres zależności współczynnika stateczności skarpy od czasu trwania opadów Tymoteusz Zydroń, Mariusz Cholewa Uniwersytet Rolniczy im. Hugona Kołłątaja w Krakowie

34 Podniesienie poziomu zawodnienia M. Białek, promotor E.Pilecka, obliczenia dla skarpy drogi Sułoszowa, Dla wariantu bez wody F= 0.8 Dla wariantu z wodą F=0.7 Skarpa niestateczna

35 Ideą zabezpieczenia skarp i zboczy z infrastrukturą drogową lub kolejową jest w pierwszej kolejności dobre odwodnienie. Jakiekolwiek działania wzmacniające skarpę bez właściwego odwodnienia nie mają sensu Odwodnienie musi być wykonane w pierwszej kolejności!!!!! Skarpa bezpieczna to skarpa nienawodniona. Rolą projektanta jest dobranie właściwych rozwiązań w zakresie odwodnienia skarp i zboczy. Ogólnie można metody odwadniania podzielić na: 1. powierzchniowe 2. wgłębne. Projekt odwodnienia może być kombinacją kilku metod z zastosowaniem np. geosyntetyków.

36 Rola odwodnienia Rów umocniony brukiem na DW 781 m. Kocierz R

37 Przykłady odwodnieni skarp drogowych Rów umocniony brukiem na DW 781 m. Kocierz R

38 Wykorzystanie gabionów do wzmocnienia zbocza wykopu na drodze DK 52 w m. Bielsko-Biała. Nieumocniona część zbocza uległa osunięciu

39 b bocze o nachyleniu 1:0,7 zabezpieczone powierzchniowo płytami rowymi, przy drodze S1 w m. Cieszyn-Krasna b) Przykładowa płyta ażurowa

40 Dren francuski l

41 aż skarpowy płytki (źródło: Zarządzenie PKP Id3)

42 w inzynierii ladow

43 Przykłady odwodnienia skarp za pomocą torkretu i gwoździ gruntowych TITAN i filtru wiertniczego

44 System zabezpieczeń

45 Dziękuję za uwagę Kropla drąży skałę nie siłą lecz ciągłym kapaniem