GEOLOGIA. Katarzyna Kulec WIL MK III

Transkrypt

1 GEOLOGIA Katarzyna Kulec WIL MK III

2 1. Omów erozję i akumulację lodowcową. 2. Wymień i scharakteryzuj wody gruntowe występujące poniżej zwierciadła swobodnego wody. 3. Omów less jako skałę (skład mineralny, geneza, występowanie) i jako podłoże budowlane. 4. Co powinna zawierać dokumentacja geologiczno inżynierska obiektu budowlanego. 5. Zjawiska krasowe przyczyny, obszary występowania. Ad. 1. W historycznym rozwoju Ziemi było kilka okresów zlodowaceń, w których duże części kontynentów były pokrywane czaszą lodową grubości dochodzącej do 2000 m. Ostanie zlodowacenie w Europie nastąpiło na początku plejstocenu. W ciągu trwania plejstocenu przez ponad milion lat zlodowacenia występowały kilkakrotnie, pokrywając czaszą lodową obszar północnej Europy po linię Alp i Karpat, która jest najdalszym zasięgiem zlodowaceń europejskich. Ostanie zlodowacenie ustąpiło tys. lat temu. Każde zlodowacenie pozostawiło różnoziarniste osady, które występują w zasięgu całego lądolodu i jego przedpola. Na obszarze Polski przyjmuje się cztery zlodowacenia z kilkoma stadiałami, w wyniku których powstały osady pochodzenia lodowcowego, osiągające grubość do 300 m na Mazurach i Pomorzu. Nacisk lodowca miał wpływ na podniesienie właściwości geotechnicznych skał podłoża, po którym się posuwał. Jeżeli było to podłoże zbudowane ze skał okruchowych, ulegały one dużemu zagęszczeniu. Przyjmuje się, że nacisk lodowca w Polsce wynosił do 10 MPa. Erozyjna działalność lodowców polega na niszczącym oddziaływaniu na powierzchnię ziemi przemieszczających się mas śniegu, lodu oraz topniejącego lodu. Gromadzenie się w okresach zimowych mas śniegu w górach powoduje przy dużych spadkach osuwanie się go w postaci lawin. W czasie odwilży mokry i ciężki śnieg porywa ze sobą bloki skał powodując erozję zboczy. Powyżej granicy wiecznego śniegu nie ulega on na ogół topnieniu, lecz gromadzi się i jego masy pod wpływem swego ciężaru przeobrażają się w lód lodowcowy. Tworzeniu się lodowców sprzyja wilgotny i chłodny klimat. Pod wpływem zmian temperatury, przy zwiększającym się ciśnieniu na skutek wzrostu miąższości mas śniegu następuje zmiana jego konsystencji. Najpierw tworzy się firn czyli szreń, następnie lód firnowy i lód lodowcowy. Zależnie od warunków topograficznych masy gromadzącego się lodu tworzą dwa typy lodowców: - Lodowce górskie tworzą się w górach powyżej granicy wiecznego śniegu. Powstaniu lodowców górskich sprzyja nadmiar śnieżnych opadów spowodowanych wilgotnym klimatem oraz kierunek wiatrów, które umożliwiają gromadzenie się dużych mas śniegu. Lodowce górskie znane są obecnie w obrębie wysokich gór świata Alp, Himalajów, Andów, Kordylierów. Są one czynnikami erodującymi i modelującymi powierzchnie wysokich łańcuchów górskich, w wyniku czego powstają osady gruboziarniste. - Lodowce kontynentalne, zwane lądolodami, pokrywają strefy obu biegunów Ziemi. Przyczyną powstania lądolodu na znacznych obszarach są zmiany klimatyczne, które powodują, iż glob ziemski otrzymuje mniej ciepła, wskutek zmiany swego położenia 1

3 względem Słońca. W historii Ziemi takie zlodowacenia istniały w okresach: proterozoicznym kambryjskim i karbońsko permskim. Zlodowacenie plejstoceńskie jest najmłodszym zlodowaceniem kontynentalnym. Obecnie pokrywa lodowa występuje w pobliżu bieguna północnego, w zasięgu którego znajduje się Grenlandia, częściowo Islandia, Spitsbergen i inne wyspy. Lodowiec pokrywa też strefę bieguna południowego, a więc całą Antarktydę. W górach obszar gromadzenia się śniegu i lodu lodowcowego, zwany polem firnowym, jest stosunkowo niewielki. Lód lodowcowy pod wpływem ciężaru przemieszcza się w postaci jednego lub kilku jęzorów lodowcowych ku miejscom obniżonym, wypełniając sobą górskie doliny, żłobiąc je i niszcząc. Główną przyczyną wprawiania lodowca w ruch jest siła ciężkości, która powoduje ześlizgiwanie się go po podłożu lub wzdłuż płaszczyzn ścinania albo płynięcie plastyczne. Ruch lodowców odbywa się nawet bez objawów topnienia u ich podstawy. Lodowce płyną zasadniczo w dół, ale w grubym lodowcu ciężar jego wytwarza warunki ciśnienia hydrostatycznego, dzięki czemu może się on przesuwać również w górę i pokonywać nierówności. Lodowiec przesuwając się, odrywa z podłoża bloki i okruchy skał, które wlecze po dnie. Materiał ten wywołuje działanie kruszące i ścierające na dno oraz na brzegi doliny lodowcowej, czyli abrazję lodowcową, a wyrywanie i ścieranie skał przez lodowiec powoduje żłobienie terenu, czyli egzarację lodowcową. Najbardziej charakterystycznymi formami erozyjnymi dla górskich obszarów lodowcowych są występujące pod polem firnowym zagłębienia w kształcie nisz, zwane cyrkiem lodowcowym lub karem, np. takim cyrkiem jest Czarny Staw nad Morskim Okiem. Lodowce górskie swą pracą erozyjną nadają górom charakterystyczną rzeźbę glacjalną. Doliny wyżłobione przez zsuwający się lodowiec mają charakterystyczny U-kształtny przekrój o stromych zboczach i wklęsłym, szerokim dnie. W Tatrach w plejstocenie wszystkie północne zbocza zajęte były przez lodowce. Tak postały doliny: Chochołowska, Kościeliska, Miętusia, Małej Łąki, Suchej Wody i inne. Najdłuższy, długości 14 km, lodowiec Białki powstał z połączenia się kilku lodowców zsuwających się z Doliny Pięciu Stawów. W procesie erozji lodowcowej duże znaczenie ma erozja wywołana przez wody pochodzące z topnienia lodowca, które mogą przepływać jak w zamkniętych, powyginanych rurach. Wody te mogą być śródlodowcowe i podlodowcowe, a będąc pod ciśnieniem hydrostatycznym, mogą w tych warunkach żłobić głębiej lub wypływać do góry. Erozja podlodowcowa i krążenie wód w szczelinach powodują, iż na przedpolu topniejącego lodowca wody deponują w postaci stożka piaszczyste utwory fluwioglacjalne, tzw. sandry. Strumienie podlodowcowe mogą też wyrzeźbić rynny polodowcowe (np. Pojezierze Kaszubskie), w których po stopnieniu lodowca powstają jeziora rynnowe. W Polsce takie jeziora rynnowe są szczególnie rozwinięte na Pomorzu i Mazurach. W wyniku erozyjnej działalności lodowców powstają niekiedy fiordy, tj. głębokie, wciskające się w ląd, wąskie zatoki o stromych zboczach. W typowym rozwoju fiordy występują u wybrzeży Norwegii. Topnienie lodowców spowodowane ocieplaniem klimatu wywołuje ablację lodowcową połączoną ze wzmożoną działalnością rzek polodowcowych oraz cofanie się czoła lodowca. Odsłaniają się wówczas, powstałe w okresie glacjalnym, utwory akumulacji lodowcowej i fluwioglacjalnej. Po stopionym lodowcu pozostaje gruz skalny i kamienie niesione przez lodowiec, tworzące tzw. morenę. Gruz skalny złożony wzdłuż brzegów doliny polodowcowej to morena boczna, pozostawiony na dnie to morena denna. W miejscu połączenia się dwóch strumieni lodowca powstaje morena środkowa, natomiast u czoła topniejącego lodowca tworzy się morena czołowa. Po ustąpieniu lodowca i rozmyciu moreny przez wody pozostaje bruk morenowy, a w skrajnych przypadkach rozmaitych rozmiarów pojedyncze głazy skalne, zwane eratykami lub narzutniakami. Rozpoznanie rodzaju eratyków oraz ich wielkości pozwala na określenie 2

4 kierunku przemieszczania się lądolodu i miejsca jego powstania. Na obszarze zwłaszcza północnej i środkowej Polski spotyka się eratyki niekiedy znacznych rozmiarów, głównie skał pochodzących ze Skandynawii (czerwonych granitów rapakiwi, porfirów, piaskowców i innych). Pośród moren dennych, występujących zwłaszcza w północnej i środkowej Polsce, pozostały liczne pagórkowate i kopulaste wzniesienia, złożone z różnych skał oraz materiału drobnego: piasku, mułku i glin. Sunący lodowiec nierzadko pchał przed sobą materiał morenowy, który łącznie z utworami podłoża, na skutek ogromnego ciężaru masy lodowej, często podlegał pofałdowaniu i złuskowaniu, dając struktury glacitektonieczne. Topnieniu lodowców, jak wspomniano wyżej, towarzyszyła silna działalność erozyjna i akumulacyjna wód pochodzących z tego topnienia. Wynoszone spod lodowca piaski i żwiry usypywały się na jego przedpolu w postaci stożków sandrowych. Inną formą akumulacji wód polodowcowych są ozy, tworząc dość niskie wały o długości niekiedy kilkudziesięciu metrów, złożone z piasków i żwirów często przekątnie uwarstwionych. Podobne do ozów są kemy złożone z warstwowanych piasków i żwirów, tworzące wały lub pagórki. Powstawały one w otwartych szczelinach lodowcowych, kiedy lodowiec stagnował. Przy silnym topnieniu lodowca dolinnego wody osadzały piaski i żwiry po obu stronach tego lodowca u brzegów doliny, tworząc terasy kemowe. Wypływając spod lodowca wody łączyły się wodami rzek zatamowanych przez lądolód, które płynęły wzdłuż jego krawędzi. Powstałe szerokie doliny zwane są pradolinami. Osadzały się w nich wynoszone z podlodowców utwory fluwioglacjalne, a także utwory rzeczne. W Polsce w okresie zlodowaceń czwartorzędowych, gdy płynące z południa rzeki zmieniły swe biegi, wytworzyły się liczne pradoliny o przebiegu wschód zachód, jak: wrocławsko magdeburska, Baryczy, warszawsko berlińska, toruńsko eberswaldzka, pomorska, Łeby Redy. U czoła lodowców i przy ich krawędziach tworzyły się nierzadko na większą skalę jeziora zastoiskowe, w których pozostawały wody z topniejącego lodu. Do tych zastoisk znoszony był materiał wymywany z topniejącego i cofającego się lodowca, formowany jako podwodne delty. Tworzyły się tu iły wstęgowe, czyli warstwy, składające się z licznych, kilkumilimetrowej grubości, charakterystycznych warstewek, na przemian jasnych i ciemnych, odpowiadających porom roku. Warstewki jasne odpowiadają okresowi lata, zaś warstewki ciemne odpowiadają porze zimowej. Wówczas jezioro było zamarznięte i tafla lodowa odcinając dostęp tlenu, stwarzała warunki redukcyjne dla osadów składających się z najdrobniejszych zawiesin. Przez liczenie ilości warw, glacjologowie obliczyli wiek utworów lodowcowych, na około 14 tys. lat. Ad. 2. Woda znajduje się w skałach, wypełniając próżnie w nich obecne, jak pory i szczeliny. Występuje ona zarówno w skałach litych, jak luźnych. Nazywa się ją wodą gruntową, w przeciwieństwie do wód powierzchniowych występujących w rzekach, jeziorach itd. Wody gruntowe pochodzą głównie z opadów, które wsiąkają w podłoże. Tylko w niektórych wypadkach wody gruntowe mogą być pochodzenia magmowego, tzn. pochodzą z roztworów wydobywających się z głębi Ziemi. Wody takiego pochodzenia noszą nazwę wód juwenilnych; przeciwstawia im się wody pochodzenia atmosferycznego jako wody meteoryczne albo inaczej wadyczne. Wody gruntowe są zasilane nie tylko wodami pochodzącymi wprost z opadów. W niektórych wypadkach rzeki, przepływające przez porowate, lecz nie przepojone wodą utwory tracą wodę, która wsiąka w podłoże. 3

5 Część wody gruntowej wsiąkającej w podłoże może w tym podłożu pozostać, tworząc zbiorniki wody gruntowej. Wody gruntowe zwykle są w ruchu. Zazwyczaj woda gruntowa po przebyciu pewnej drogi dostaje się na powierzchnię ziemi w postaci źródeł i zasila wody powierzchniowe albo też wprost wpływa do rzeki, część jej zaś zostaje zatrzymana w podłożu, czyli ulega retencji. Woda wsiąkająca w podłoże pod działaniem siły ciężkości dąży w dół tak głęboko, jak na to pozwala obecność porów i szczelin w skałach. Na pewnej głębokości skały są tak sprasowane pod ciśnieniem nadkładu, że szczeliny i spękania zostały wyeliminowane, a porowatość wydatnie zmniejszona. Głębokość ta określana od m jest dolną granicą możliwego zasięgu wód gruntowych. Powyżej tej granicy skały, jeżeli są przepuszczalne, są nasycone wodą, tzn. pory, próżnie i szczeliny w nich występujące wypełnia woda. Jeśli wody jest dużo, woda gruntowa sięga do powierzchni gruntu. Najczęściej jednak na niewielkiej głębokości od powierzchni znajduje się górna granica zasięgu wody gruntowej, czyli zwierciadło wód gruntowych. Strefa między zwierciadłem a dolną granicą zasięgu wody gruntowej jest strefą saturacji (albo nasycenia). Jeśli skały są porowate, w strefie saturacji pory są wypełnione wodą, a ponieważ pory takie łączą się ze sobą, możemy mówić o ciągłej strefie saturacji. W skałach nieporowatych, ale poprzecinanych szczelinami, nie ma ciągłej strefy saturacji; woda wypełnia tylko szczeliny sięgając w nich, jeśli się ze sobą komunikują, do tego samego poziomu, na zasadzie naczyń połączonych. Zwierciadło wód gruntowych w pobliżu morza leży w jego poziomie, skąd podnosi się w kierunku lądu. Zwierciadło wód gruntowych jest mniej więcej równoległe do powierzchni terenu, z tym jednak zastrzeżeniem, że odstęp między nim a powierzchnią terenu jest mniejszy pod nizinami i dolinami, a większy pod wzgórzami. Jeśli zwierciadło wód gruntowych zbiega się z powierzchnią terenu, staje się ona wtedy bagnista lub podmokła. W dolinach zwierciadło wód gruntowych łączy się zazwyczaj z poziomem wód powierzchniowych (rzeką lub jeziorem). Wody zaskórne i wody gruntowe bezpośrednio zasilane wodami powierzchniowymi będą okazywać temperaturę zmienną zależną od temperatury na powierzchni. Ponieważ wody gruntowe są w ruchu, poziom ich nie jest stały, ale ulega wahaniom. Wahania te są wywoływane przyczynami naturalnymi, jak opadami lub okresami suszy, albo też sztucznymi, jak ustawianiem zapór, kopaniem rowów i pompowaniem. Podniesienie się zwierciadła wód gruntowych wskutek deszczów nie odbywa się od razu, gdyż przepływ wody w warstwach odbywa się bardzo wolno. Dopiero po pewnym czasie dopływ wody deszczowej zaznaczy się w zwierciadle wody, tak że podniesienie się poziomu wody w studniach po okresie obfitszych deszczów obserwuje się z opóźnieniem wynoszącym kilka tygodni, a nawet i miesięcy. Wahania zwierciadła wód gruntowych powodują, że niektóre źródła i wypływające z nich potoki pojawiają się tylko okresowo w czasie największego podniesienia się zwierciadła. Podobnie niektóre studnie mogą tracić okresowo wodę, bagniska też mogą się w pewnych porach pojawiać, w innych znikać. Woda gruntowa pod działaniem siły ciężkości przesącza się z wyższych miejsc na niższe. Pomijając zjawiska kapilarne, woda może w pewnych warunkach płynąć do góry. Zachodzi to, jeśli woda jest pod ciśnieniem hydrostatycznym, które powstaje wówczas, gdy woda jest zamknięta w rurze wygiętej na kształt podkowy, na jednym końcu której poziom wody znajduje się wyżej niż na drugim. Wtedy woda będzie dążyć do wyrównania poziomów w obu ramionach naczynia. Jeśli jeden koniec takiej rury zatkamy, tak że woda nie będzie mogła wyrównać swego poziomu, to woda w zatkanym końcu rury znajduje się pod ciśnieniem skierowanym ku górze. 4

6 W przyrodzie albo nieckowate ułożenie warstw, albo też system szczelin może wytworzyć takie warunki, że woda znajduje się pod ciśnieniem hydrostatycznym. Wody takie są wodami artezyjskimi. Jeżeli doprowadzimy otwór do wody gruntowej znajdującej się pod ciśnieniem, to w otworze woda podniesie się do pewnej wysokości odpowiadającej ciśnieniu hydrostatycznemu. Poziom przechodzący przez wierzchołek słupa wody w otworze jest poziomem hydrostatycznym, a powierzchnia przechodząca przez wierzchołki słupów wody w otworach, które nawierciły wody artezyjskie, jest powierzchnią piezometryczną. Może leżeć ona poniżej lub powyżej powierzchni ziemi. W pierwszym przypadku mówimy o warunkach subartezyjskich, w drugim o warunkach artezyjskich. Naturalne wypływy wody gruntowej na powierzchnię nazywamy źródłami. Powstają one wszędzie ram, gdzie zwierciadło wód gruntowych dochodzi do powierzchni. Wody deszczowe w czasie swej drogi przez atmosferę adsorbują gazy, a wsiąkając przez glebę, mogą też adsorbować kwasy i sole. W strefie saturacji woda wchodzi w kontakt z różnymi ziarnami mineralnymi. Kontakt ten jest długotrwały, gdyż woda krąży w warstwach bardzo powoli. Przez rozpuszczanie w sobie różnych związków, woda staje się zmineralizowana. Wody gruntowe krążące w szczelinach i w porach skał bardzo słabo rozpuszczalnych (np. granitach, kwarcytach) zawierają bardzo mało rozpuszczonych w sobie części mineralnych. Wody takie określa się jako wody miękkie", w przeciwieństwie do twardych", zawierających większe ilości rozpuszczonych węglanów wapnia i magnezu oraz siarczanu wapnia. Wody twarde wiążą się ze skałami osadowymi, takimi, jak: wapienie, dolomity, margle, kreda, gipsy, gliny morenowe, piaskowce o spoiwie wapiennym itd. Ad. 3. Lessy są drobnoziarnistym produktem akumulacji eolicznej. Powstały, według niektórych badaczy, przez wywiewanie pyłów w strefie peryglacjalnej lodowca. Jest to utwór przypominający glinę, barwy żółtawej, łatwo rozcierającej się w palcach. Wymiary ziarn są przeważnie od 0,05 0,002 mm. Less składa się z drobniutkich, słabo obtoczonych ziarn kwarcu (60 70%),10 25% z węglanu wapnia oraz w kilku procentach z minerałów ilastych. Może też zawierać w niewielkiej ilości minerały ciężkie. Węglan wapnia zawarty w lessach bywa ługowany, a następnie wytrącany; tworzy on konkrecje, tzw. kukiełki lessowe. Jeżeli less osadzał się na lądzie, utwór nosi nazwę lessu eolicznego. Less osadzony w środowisku wodnym płytkim jeziorze lub na miejscach podmokłych jest określany jako less aluwialny. Przypuszcza się, że podczas burzy pyłowej część lessu osadzała się na lądzie, a część w środowisku wodnym. Mówi się wtedy o akumulacji syngenetycznej. Less ulega szybko zmianom geochemicznym pod wpływem wód opadowych. Zmiany te powodują odwapnienie, przez co less staje się gliniasty, o większej zawartości składników ilastych, przyjmując brunatną barwę na skutek wzbogacenia się w związki żelaza. W Polsce lessy występują na znacznych obszarach o powierzchni 19,5 tys. km 2. W profilach geologicznych spotyka się kilka poziomów lessowych, z których każdy związany jest z odpowiednim glacjałem. Less w stanie suchym jest dość zwięzły, tworząc nawet pionowe ściany o dużej stateczności, i długo był uważany za dobre podłoże budowlane. Jednak z uwagi na to, że jest utworem nieskomprymowanym, o dużej porowatości, łatwo ulega niszczącemu działaniu wody. Porowatość lessu powiększają przestrzenie po zbutwiałych łodygach roślinnych. W geologii inżynierskiej i geotechnice cechę tę określa się jako makroporowatość. Małe zagęszczenie lessów oraz makroporowatość powoduje, że less ulega łatwo działaniu wody, która przepływając przez kanaliki i pory niszczy jego wewnętrzną strukturę, powodując zjawisko 5

7 osiadania zapadowego. Zjawisko to można ująć liczbowo. Może też nawet nastąpić całkowite wymycie, co w morfologii terenu uwidacznia się obecnością licznych form dolinnych, zwanych parowami. Charakterystyczne właściwości lessów, polegające na osiadaniu zapadowym, powodują liczne szkody budowlane, które wzmagają się wtedy, jeżeli podłoże budowlane nie jest zabezpieczone przed działaniem wód. Szkody takie wystąpiły też w Polsce między innymi przy budowie niektórych obiektów Nowej Huty oraz miasteczka akademickiego w Lublinie. Brak natomiast odpowiedniego zabezpieczenia podłoża kilku miast w Polsce spowodował szkody budowlane zabytkowych obiektów w Lublinie, Jarosławiu i Sandomierzu. Powstały one przez niszczenie w wyniku działania wód podziemnych nie obudowanych piwnic i korytarzy, niekiedy wielokondygnacyjnych. Przykłady te wskazują, że warunki budowlane w obrębie osadów lessowych są bardzo skomplikowane. Najbardziej podatne na działanie wody są lessy eoliczne osadzone na lądzie, natomiast lessy aluwialne, tj. osadzone w środowisku wodnym, oraz lessy gliniaste i piaszczyste w znacznie mniejszym stopniu ulegają działaniu wody. Ad. 4. Wykonywanie badań geologicznych i geotechnicznych dla budownictwa regulowane jest przepisami o projektowaniu obiektów budowlanych zawartymi w uchwale nr 110 rady Ministrów z 23 czerwca 1969 r. w sprawie projektowania inwestycji (Mon. Pol. Nr 28, poz. 220), badań geologicznych przepisami prawa geologicznego (Ustawa Sejmu PRL z 16 listopada 1960 r., Dziennik Ustaw PRL nr 52, poz z 26listopada 1960 r.). Do najważniejszych aktów prawnych należą: Zarządzenie Prezesa Rady Ministrów z 10 września 1963 r. w sprawie zasad sporządzania trybu zatwierdzania i trybu zatwierdzania projektów badań geologicznych. W zarządzeniu tym podano, że projektowane dla celów budowlanych badania geologiczne uzgadnia się z biurem projektów, zakres ich podlega zatwierdzeniu. Po zatwierdzeniu przez właściwy organ projekt stanowi prawną podstawę do wykonywania badań. Wyniki badań geologicznych zestawia się w formie dokumentacji geologicznej. Zarządzenie Prezesa Centralnego Urzędu Geologii nr 40 z 11 listopada 1979 r. w sprawie zasad ustalania przydatności gruntów dla potrzeb budownictwa i zarządzenie nr 51 Ministra Budownictwa i Przemysłu Materiałów Budowlanych z 13 października 1979 r. w sprawie zakresu i zasad prowadzenia badań technicznych podłoża podają, w jakich przypadkach wyniki badań przedstawia się w formie dokumentacji geologicznej, a kiedy przeprowadza się tylko techniczne badania podłoża. Z obu tych zarządzeń wynika, że dokumentacje geologiczne sporządza się wtedy, jeżeli obiekty budowlane zlokalizowane są w obszarach o niekorzystnych warunkach geologicznych. Do obszarów takich należą tereny osuwiskowe, obszary objęte procesami krasowymi, erozją spowodowaną różnymi czynnikami, tereny występowania zastoiskowych gruntów pylastych i gruntów makroporowatych. Poza tym dokumentacje geologiczne sporządza się dla następujących obiektów budowlanych niezależnie od tego, na jakim obszarze są zlokalizowane: - Zbiorników wód powierzchniowych i stopni wodnych, gdy wysokość piętrzenia przekracza 2 m, - Siłowni energetycznych o mocy większej niż 50 MW, - Obiektów budowlanych górnictwa oraz górnictwa odkrywkowego, gdy głębokość odkrywki przekracza 10 m, 6

8 - Obiektów komunikacji podziemnej oraz przekopów komunikacyjnych, gdy ich głębokość jest większa od 10m, - Wszelkich obiektów budowlanych, gdy mają być posadowione poniżej 10 m od powierzchni terenu, - Gdy powierzchnia zabudowy, na której mają być posadowione obiekty budowlane, przekracza 50 ha. Badania tych obiektów podlegają przepisom prawa geologicznego, tzn. że mogą one być wykonywane tylko na podstawie zatwierdzonego projektu badań geologicznych, a ich wyniki przedstawione w formie dokumentacji geologicznej. Od ustaleń powyższych możliwe są odstępstwa na wniosek biura projektów w uzgodnieniu z inwestorem. Dla przypadków nie wymienionych w ustaleniach nie sporządza się dokumentacji geologicznych, tylko techniczne badania podłoża gruntowego, które nie podlegają przepisom prawa geologicznego (sporządzanie projektów i dokumentacji). Są to badania geotechniczne, chociaż ich definicja nie jest zawarta w wymienionych przepisach. Wyniki badań i obserwacji terenowych oraz badań laboratoryjnych opracowuje się w formie dokumentacji geologicznej terenu budowlanego. Dokumentację geologiczną możemy określić jako zbiór dokumentów o treści geologicznej i geotechnicznej, przedstawiających budowę geologiczną oraz właściwości fizyczne i mechaniczne gruntów oraz skał terenu budowlanego i jego sąsiedztwa. Badania te składają się z dwóch etapów: - projektu wstępnego, w którym dokonuje się szczegółowej analizy obiektu budowlanego na podstawie przeprowadzonych badań ogólnych oraz map geologicznych i materiałów archiwalnych, - projektu technicznego, obejmującego ustalenie warunków geologiczno inżynierskich podłoża budowlanego obiektu zlokalizowanego na podstawie badań. Na końcową dokumentację geologiczno inżynierską składa się: 1. Część opisowa, w której przedstawił się: a) Położenie i morfologię terenu, b) Budowę geologiczną i analizę geomorfologiczną, c) Stosunki wodne, d) Własności fizyczne i wytrzymałościowe podłoża budowlanego, e) Własności chemiczne wody gruntowej i jej agresywności w stosunku do betonu, f) Określenie głębokości i sposobu posadowienia obiektów inżynierskich, g) Dopuszczalne naprężenia na podłoże budowlane, h) Wnioski i zalecenia dla projektanta budowli oraz wykonawcy. 2. Część graficzna, która zawiera: a) Plan sytuacyjno wysokościowy terenu przeznaczonego pod zabudowę z usytuowaniem otworów wiertniczych i innych wyrobisk badawczych, z podaniem ich parametrów wysokościowych, obrysów projektowanych i istniejących budowli oraz istniejących budowli oraz istotnych szczegółów zaobserwowanych w czasie badań terenowych, b) Mapę geologiczno inżynierską terenu, c) Zestawienie profili otworów wiertniczych i innych wyrobisk badawczych z opisami pobranych próbek, d) Przekroje geologiczno inżynierskie, e) Wykresy sondowań, f) Wykresy badań geofizycznych, g) Wyniki badań laboratoryjnych utworów podłoża budowlanego. 7

9 Odwzorowaniem budowy geologicznej są mapy o różnej treści, również takie, których treść poszerza informacje o budowie geologicznej i problemach geotechnicznych badanego terenu, jak mapa geomorfologiczna, fotointerpretacyjna, procesów geologiczno dynamicznych. Właściwości fizyczne i mechaniczne gruntów i skał zestawia się w tabelach, przy czym opracowuje się statystycznie każdą cechę i przedstawia jej wartość reprezentatywną dla każdej warstwy gruntów wydzielonej na przekrojach geotechnicznych. Należy pamiętać, że dokumentacja powinna jednoznacznie określić warunku posadowienia obiektu i miarodajne parametry gruntów do obliczenia stateczności gruntu i podłoża. Opracowywanie poszczególnych elementów składowych dokumentacji musi więc się odbywać przy ścisłym wzajemnym powiązaniu. Ad. 5. Procesy i zjawiska krasowe powstają w wyniku rozpuszczania, zwłaszcza skał wapiennych, dolomitycznych, marglistych, anhydrytów, chlorków i gipsów oraz lessów przez wody krążące w ich obrębie. Najczęściej jednak procesy te zachodzą w skałach wapiennych, a intensywne rozpuszczanie odbywa się w obecności dwutlenku węgla, z którego powstaje kwaśny węglan wapnia i kwas węglowy według reakcji: CaCO 3 + H CO 2 = Ca(HCO 3 ) 2 CaCO 3 + 2H + + 2HCO 3 Ca 2+ +2HCO 3 + CO 2 Powstający kwaśny węglan wapnia przechodzi do roztworu. Rozpuszczanie odbywa się najintensywniej wzdłuż głównych kierunków przepływu wód, którymi są spękania i szczeliny. Wskutek tego powstają puste przestrzenie o różnych kształtach i wymiarach, bądź następuje wymywanie powierzchniowe. W wyniku krasowienia skał podłoża powstają różne morfologicznie formy krasowe (powierzchniowe oraz podziemne): - Korytarze, tunele, jaskinie, pieczary i groty podziemne ciągnące się kilka, a nawet kilkanaście kilometrów, wykształcone w różny sposób. W pustkach krasowych niezależnie od kształtu powstają nacieki węglanu wapnia, które wytrącają się z krążących wód. Wytrącenia węglanu wapnia przejawiają się w różnych formach, powszechnie spotykane na stropach nazwano stalaktytami, a na dnie stalagmitami. Połączone stalaktyty i stalagmity tworzą często kolumny; - Studnie krasowe rozwinięte są na szczelinach lub wzdłuż spękań ciosowych; - Leje krasowe powstają przez zawalanie się stropów grot i jaskiń występujących pod powierzchnią terenu na niewielkiej głębokości. Zwykle mają pochylone ściany, których średnica dochodzi do kilkunastu metrów; - Eluwia krasowe gromadzą się w studniach i lejach krasowych i są rozpuszczalnymi pozostałościami po ługowaniu skał wapiennych lub gipsu; - Uwały są formą dolinną rozprzestrzeniającą się na kilkaset metrów, powstałą przez połączenie kilku lejów; których zazwyczaj płaskie dno wyścielone jest eluwiami. - Ponory zagłębia będące poszerzonymi przez płynące wody szczelinami w masywie skalnym. W zagłębieniach tych giną czasem całe rzeki łącząc się z podziemnymi strumieniami; - Wywierzyska są to miejsca wydostawania się powierzchnię podziemnych rzek; 8

10 - Organy krasowe są to słupowe formy powstałe przez kierunkowe wymywanie stropowej powierzchni wapieni, zwane też krasem wieżowym. Rozwój zjawisk krasowych przebiega w sposób bardzo skomplikowany i zależy bezpośrednio od warunków hydrogeologicznych i hydrograficznych. Często wskutek zmiany tych warunków proces krasowych zostaje wstrzymany. Mówimy wtedy o krasie uspokojonym (martwym). Jeśli zostaną przywrócone pierwotne warunku wodne, może rozpocząć się nowy cykl krasowy. Cykle krasowe może oddzielać bardzo długi okres geologiczny. Na przykład z terenów krasu polskiego Wyżyny Krakowsko Częstochowskiej znamy cykl krasowy, który pozostawił organy krasowe i duże jaskinie z nanosami, oraz cykl młodszy trzeciorzędowy, w którym rozwinęły się jaskinie małe bez nanosów. Ogólnie przyjmuje się, że tworzenie się jaskiń jest wynikiem poziomej cyrkulacji wód podziemnych, natomiast powstanie organów krasowych cyrkulacji czyli wahań wód podziemnych uzależnionych od stanu opadów atmosferycznych i lokalnej sieci hydrograficznej. W Polsce zjawiska krasowe występują powszechnie w skałach wapiennych okolic Częstochowy i Krakowa (Wyżyna Krakowsko Częstochowska), w Tatrach, Górach Świętokrzyskich koło Starachowic oraz koło Buska Zdroju w skałach gipsowych. Są to różne formy zarówno podziemne, jak i powierzchniowe. Z geologicznego i geotechnicznego punktu widzenia obszary krasowe były zawsze uważane za tereny nie nadające się pod budowę obiektów ciężkich, zwłaszcza przemysłowych. Na terenach tych trzeba liczyć się z niebezpieczeństwem nagłych zawałów jaskiń, formy krasu powierzchniowego charakteryzują się niezwykle zmiennymi własnościami fizycznymi i wytrzymałościowymi, ponieważ skrasowiałe skały są często przykrawane przez młodsze utwory eluwialne. Skrajne warunki geologiczno inżynierskie występują też nad silnie rozwiniętymi formami krasu podziemnego i mieszanego. Budowla posadowiona częściowo na skałach masywnych, a częściowo na eluwiach o odmiennych własnościach geotechnicznych będzie osiadać nierównomiernie. Może więc dojść do przełamania obiektu i katastrofy budowlanej zwłaszcza na płytko występującym krasie. Obecnie, dzięki stosowaniu nowoczesnej techniki budowlanej i nowych technologiom fundamentowania, dotychczas niektóre nie nadające się do zabudowy obszary krasu mogą zostać zagospodarowane. Nawet kosztowniejsze sposoby posadowienia budowli okazują się opłacalne. Budowla na krasie będzie wtedy należycie funkcjonować, gdy podłoże jej zostanie odpowiednio zabezpieczone przed wpływem czynników wzmagających rozwój niszczących procesów krasowych. Dla budownictwa na krasie duże znaczenie ma dobre rozpoznanie podłoża pod względem hydrogeologicznym. Sieć podziemnych strumieni, a często obfitych rzek krasowych wypływających na powierzchnię w miejscach zwanych wywierzyskami, jak i opisane wyżej zjawiska przeciwne zanikania rzek i innych cieków powierzchniowych wymagają obserwacji hydrogeologicznych i odpowiednich systemów odwadniających obszarów krasowych. 9