Rozpoznanie metodą sejsmiczną stanu podłoża obwałowań przeciwpowodziowych

Mat. Symp. str. 669 679 Zenon PILECKI Polska Akademia Nauk IGSMiE, Kraków Rozpoznanie metodą sejsmiczną stanu podłoża obwałowań przeciwpowodziowych Streszczenie W pracy przedstawiono sposób rozpoznania stanu i struktury podłoża obwałowań przeciwpowodziowych za pomocą metody sejsmicznej. Podstawowymi wyznaczanymi parametrami sejsmicznymi są prędkość refrakcyjnej fali typu P oraz współczynnik tłumienia refrakcyjnej fali typu P i fali bezpośredniej w strefie aeracji ośrodka gruntowego. Omówiono efektywność pomiarów sejsmicznych w kontekście czynników mających wpływ na utratę stateczności obwałowania przeciwpowodziowego. Przedstawiono przykłady pomiarów sejsmicznych wykonanych dla obwałowań przeciwpowodziowych. 1. Wprowadzenie Wały przeciwpowodziowe nazywane również obwałowaniami mają na celu ochronę terenów w okresie powodzi. Obwałowania te w odróżnieniu od zapór ziemnych, pracują okresowo i powinny zachować stateczność w czasie długotrwałych wysokich stanów wód o przewidywanej wysokości, czasie jej narastania i trwania. Budowle te w zależności od ich geometrii, właściwości materiału korpusu oraz właściwości i struktury podłoża posiadają zróżnicowaną odporność na oddziaływanie wód. Obwałowania są wykonane z lokalnych materiałów, często niedostatecznie zagęszczonych, o przypadkowej, niejednorodnej strukturze. W okresie powodzi, w korpusie wału zachodzi proces filtracji wody o charakterze nieustalonym, którego intensywność zależy od przepuszczalności i gradientu hydraulicznego. Sposób filtracji wody przez korpus wału i jej wpływ na stateczność wału komplikuje się w przypadku przepuszczalnego podłoża. Rozpoznanie zjawiska filtracji i jego efektów należy do trudniejszych zagadnień badawczych. Do bardziej efektywnych metod tego rozpoznania należy zaliczyć modelowania fizyczne lub numeryczne oraz badania geofizyczne. 2. Przyczyny utraty stateczności obwałowania przeciwpowodziowego Generalnie, obwałowanie przeciwpowodziowe może utracić stateczność z różnych przyczyn, wśród których należy wymienić (Gilvear i in. 1994; Considerations... 1995; Poradnik... 1999; Borys i Mosiej 2003): - rozmycie korpusu obwałowania w efekcie przepływu wezbranych wód ponad jego koroną. Przepływ wody ponad koroną obwałowania może wynikać z niewłaściwej oceny objętości przepływającej wody lub z obniżenia wysokości obwałowania z różnych przyczyn związanych z niekorzystnym stanem mechanicznym korpusu obwałowania; - utrata stateczności w wyniku nieustalonego przepływu wody przez korpus obwałowania (przeciekania). Przeciekanie powoduje wystąpienie zjawiska uprzywilejowanej drogi prze- 669

Z. PILECKI Rozpoznanie metoda sejsmiczną stanu podłoża obwałowań... pływu, nazywanej również wewnętrzną erozją. Zjawisko to pojawia się, gdy prędkość filtracji jest wystarczająca do transportu cząsteczek gruntu. W zwięzłym ośrodku gruntowym, kanały przepływu tworzą się w strefach osłabienia właściwości wytrzymałościowych. Rozwój tego procesu polega na poszerzaniu się kanału przepływu w kierunku od wylotu w korpusie obwałowania. W warunkach małych oporów przepływu umożliwiających szybszy rozwój procesu, następuje przyspieszenie procesu kanałowania. Do ośrodków, które są najbardziej skłonne do tworzenia kanałów należy zaliczyć muł i drobne piaski. Jednym ze środków przeciwdziałania temu zjawisku jest odpowiednio zaprojektowany system przesłon filtracyjnych i drenów; - utrata stateczności układu obwałowanie podłoże w wyniku rozwoju powierzchni poślizgu. Do zniszczenia w układzie obwałowanie podłoże może dojść w warunkach umożliwiających rozwój powierzchni poślizgu (rys. 2.1). Istotnym czynnikiem w tym procesie jest ciśnienie porowe w ośrodku. Wzrost tego ciśnienia powoduje zmniejszenie wytrzymałości na ścinanie i tym samym zmniejszenie oporów dla działających sił. Jeżeli podłoże jest dobrej jakości i nieprzepuszczalne, to generalnie zniszczenie może wystąpić jedynie wewnątrz obwałowania. Jeżeli obwałowanie obciąża słaby ośrodek, to właściwości tego ośrodka decydują o stateczności całego układu obwałowanie podłoże. W takich warunkach może rozwijać się proces niszczenia w podłożu, potencjalnie w strefie o najsłabszych właściwościach wytrzymałościowych. Proces niszczenia związany z tworzeniem się powierzchni poślizgu przebiega w sposób charakterystyczny (rys. 2.2). Początek tego procesu zachodzi w podłożu i teoretycznie rozwija się wewnątrz obwałowania i w kierunku powierzchni terenu w bezpośrednim sąsiedztwie linii podstawy. Istotny jest wpływ obciążeń dynamicznych na zachowanie się układu obwałowanie-podłoże. Generalnie, intensywne drgania mogą doprowadzić do uwodnienia ośrodka i osłabienia jego wytrzymałości na ściskanie; - utrata stateczności w wyniku silnie zróżnicowanych właściwości i budowy podłoża. W warunkach słabszego podłoża, zdolnego do konsolidacji w wyniku jego obciążenia obwałowaniem, występuje przemieszczenie materiału obwałowania. Jeżeli podłoże jest niejednorodne, a zwłaszcza występują stromo nachylone granice pomiędzy fragmentami ośrodka o znacząco różnych właściwościach mechanicznych, przemieszczenia w ośrodku mogą być zróżnicowane i w efekcie w korpusie obwałowania może wystąpić pęknięcie. Obniżenie wysokości korony obwałowania oraz deformacje w kierunku zbliżonym do poprzecznego do osi stwarzają zagrożenie utraty stateczności w warunkach przepływu wezbranych wód; - utrata stateczności w wyniku wymywania gruntu pod wałami (kurzawka). W przepuszczalnym podłożu, w strefach wypływu wód gruntowych mogą występować duże prędkości przepływu, które spowodują unoszenie cząsteczek gruntu ku powierzchni. W efekcie mogą powstać pustki i kawerny w podłożu gruntowym pod wałem. W dłuższym okresie, zjawisko to może doprowadzić do osiadania, a nawet przerwania korpusu obwałowania. Zjawisko występuje głównie w równoziarnistych sypkich osadach piaszczystych; - niszczenie korpusu obwałowania w wyniku działalności zwierząt i oddziaływania systemów korzeniowych drzew. W zachowaniu stateczności obwałowania duże znaczenie posiada roślinność. Dobrze rozwinięte systemy korzeniowe roślin krzaczastych i trawiastych sprzyjają zachowaniu stateczności poprzez poprawę właściwości wytrzymałościowych materiału. Natomiast wyższe drzewa mogą negatywnie oddziaływać na stateczność układu obwałowanie podłoże. W warunkach działania sił wywołanych podmuchami wiatru, systemy korzeniowe drzew mogą przyczynić się do osłabienia ośrodka tworząc drogi filtracji wody. Do zniszczenia obwałowania mogą się również przyczynić zwierzęta ryjące korytarze i komory takie jak bobry, lisy, borsuki, a także nornice, krety itp. Wydrążone przez te zwierzęta drogi przejścia mogą być uprzywilejowanymi drogami przepływu wód w okresie zawodnienia korpusu obwałowania. 670

Rys. 2.1. Sposób utraty stateczności układu obwałowanie podłoże w wyniku rozwoju powierzchni poślizgu; a) stan równowagi w warunkach filtracji wód gruntowych grawitacyjnych, b) warunki filtracji w okresie powodzi, c) utrata stateczności w wyniku poślizgu materiału Fig. 2.1. The way of stability loss of embankment-soil basement system in result of slide surface development; a) state of equilibrium in condition of gravitational water filtration; b) water filtration in flood condition; c) loss of embankment stability as a result of slide process Jakość korpusu obwałowania i jego podłoża można rozpoznawać metodami geofizycznymi. Efektywność tych badań w dużym stopniu zależy od rozwoju procesu niszczenia i właściwości ośrodka. 671

Z. PILECKI Rozpoznanie metoda sejsmiczną stanu podłoża obwałowań... Rys. 2.2. Charakter zmian składowej poziomej przemieszczenia w warunkach statycznego oddziaływania wód powodziowych na obwałowanie, a) model geologiczny (podłoże przepuszczalne); b) rozkład składowej poziomej przemieszczenia przed powodzią, c) rozkład składowej poziomej przemieszczenia w czasie powodzi Fig. 2.2. Characteristic changes of horizontal displacement component in condition of static water influence on embankment; a) geological model (permeable soil basement); b) distribution of horizontal displacement component before flood; c) distribution of horizontal displacement component after flood 3. Zastosowanie metod geofizycznych do oceny stanu obwałowania Do oceny stanu obwałowania i jego podłoża, w tym dla zapór ziemnych, wykorzystuje się szeroko metody geofizyczne. W literaturze krajowej i zagranicznej znane są zastosowania metody georadarowej, elektrooporowej, grawimetrycznej, geotermicznej i sejsmicznej (np. Dokumentacja 2000 i 2004; Larsson i Mattsson 2003; Madej 1992; Mościcki 1992; Ślusarczyk 1992). Metody te należą do metod nieniszczących, pozwalających na prowadzenie rozpoznania w sposób ciągły i względnie atrakcyjny ekonomicznie. Należy podkreślić, że wyniki pomiarów geofizycznych mają na ogół charakter jakościowy i nie pozwalają na wyznaczenie w sposób bezpośredni parametrów, których używa się w obliczeniach konstrukcyjnych. Oceny ilościowe są możliwe jedynie w przypadku wyskalowania mierzonych parametrów geofizycznych z parametrami geotechnicznymi w konkretnych warunkach. Generalnie, metoda sejsmiczna jest wykorzystywana do rozpoznania stanu korpusu obwałowania, struktury ośrodka i litologii, lokalizacji zwierciadła wód gruntowych, lokalizacji stref anomalnych związanych z osłabieniem lub wzmocnieniem właściwości ośrodka gruntowego, a także wyznaczeniem dynamicznych właściwości mechanicznych ośrodka. W tym celu używane są techniki profilowania refrakcyjnego, refleksyjnego oraz różne typy prześwietlania. 672

Podstawowymi bezpośrednimi parametrami wyznaczanymi z pomiarów sejsmicznych są prędkość fali P i S oraz współczynniki tłumienia fal sejsmicznych. Parametry te zależą od wielu cech ośrodka gruntowego, z których do najistotniejszych należy zaliczyć porowatość, gęstość, skład mineralny, wypełnienie przestrzeni porowej mediami oraz budowa geologiczna ośrodka. Istotnym czynnikiem jest również stan naprężenia. W ośrodku nieskonsolidowanym prędkość fal ze wzrostem głębokości wyraźnie się zwiększa. Ilustracją (rys. 3.1) tej zależności może być zmiana prędkości fal P i S w nieskonsolidowanym piasku (Bachrach i in. 1998). Na ogół w rozwiązywaniu przypowierzchniowych zadań inżynierskich, pomiary sejsmiczne tak się projektuje, aby wpływ naprężenia był pomijalny. Zakłada się również, że procesy termodynamiczne w konkretnych warunkach pomiarowych mają równomierny wpływ na sposób rozchodzenia się fal sejsmicznych. 0 1 2 Głębokość (m) 3 4 5 Vs Vp 6 7 8 0 50 100 150 200 250 300 350 Prędkość fali P (m/sec) Rys. 3.1. Zmiana prędkości fal P i S (odpowiednio Vp i Vs) ze wzrostem głębokości w nieskonsolidowanym piasku (Bachrach i in. 1998) Fig 3.1. Changes of P wave and S wave velocity with depth increase in unconsolidated sand (Bachrach et al. 1998) W warunkach rozwoju procesu niszczenia prowadzącego do utworzenia się powierzchni poślizgu i w efekcie utraty stateczności układu podłoże obwałowanie, charakterystyczne zmiany właściwości gruntu zachodzą nie tylko w korpusie obwałowania, lecz również w podłożu. Proces niszczenia jest bardziej intensywny w przypadku podłoża przepuszczalnego. Badania sejsmiczne pozwalają na lokalizację takich stref osłabienia w podłożu, które można identyfikować z efektami procesu niszczenia. Należy podkreślić, że wynik interpretacji sejsmicznej oraz innych metod geofizycznych ma charakter wieloznaczny. Anomalne zmiany parametrów sejsmicznych mogą wynikać z różnych przyczyn. Na przykład strefa obniżonej prędkości fali refrakcyjnej typu P może być efektem zmian w litologii, lub większej porowatości materiału, albo rozwiniętej strefy zniszczenia ośrodka. Wyniki badań sejsmicznych wymagają korelacji, najkorzystniej z danymi z otworów badawczych, lub z inną odpowiednio dobraną do warunków metodą geofizyczną lub geotechniczną. Dla zilustrowania charakteru informacji uzyskiwanej z badań sejsmicznych, w dalszej części pracy opisano przykład pomiarów sejsmicznych w podłożu obwałowania przeciwpowodziowego. 673

Z. PILECKI Rozpoznanie metoda sejsmiczną stanu podłoża obwałowań... 4. Przykład badania stanu podłoża obwałowania za pomocą metody sejsmicznej 4.1. Wprowadzenie Badania sejsmiczne miały na celu rozpoznanie stanu mechanicznego podłoża w strefie aeracji oraz rozpoznania granic sejsmicznych w części przypowierzchniowej ośrodka. Badania te zostały wykonane na wybranych odcinkach obwałowań przeciwpowodziowych wzdłuż ich podstawy, na rzekach Dunajec, Raba i Wisła (Dokumentacja... 2004). Pomiary przeprowadzono w miesiącach listopadzie i grudniu 2003 roku. W pracy przedstawiono jedynie dwa przykłady z kilkudziesięciu pomiarów wykonanych wzdłuż obwałowań o łącznej długości profili sejsmicznych około 4400 m. Dane sejsmiczne przetworzono i analizowano pod kątem zmian refrakcyjnej prędkości fali P oraz zmian współczynników tłumienia maksymalnej amplitudy fali bezpośredniej i refrakcyjnej typu P w strefie aeracji. Wynikiem interpretacji był model ośrodka z zaznaczonymi zmianami prędkości fali refrakcyjnej oraz zmianami współczynnika tłumienia. Na podstawie zmian współczynnika tłumienia skonstruowano sejsmiczną skalę jakości gruntu. Wprowadzono również jakościowy opis charakteru zmian warunków wodnych i właściwości mechanicznych ośrodka. 4.2. Metodyka badań Pomiary sejsmiczne zostały przeprowadzone za pomocą techniki profilowania refrakcyjnego. Profile sejsmiczne położone były wzdłuż linii podstawy obwałowania z jego obu stron międzywala (od strony rzeki) i zawala. Przyjęto następujące podstawowe parametry pomiaru: długość rozstawu:115 m, odstęp między czujnikami: 5 m, próbkowanie sygnału 0,125 ms, czas rejestracji 0,512 sek., wzbudzanie fali sejsmicznej uderzenie 6 kg młotem w płytkę, składanie pionowe 5-8 krotne. Pomiary przeprowadzono za pomocą 24. kanałowej aparatury sejsmicznej Geode produkcji USA. Aparatura ta charakteryzuje się dynamiką 144 db i rozdzielczością 24 bitów. Do pomiarów wykorzystano geofony o częstotliwości własnej 14 Hz produkcji Geospace, USA. System pomiarowy był obsługiwany za pomocą oprogramowania MGOS v8.15 (ang. Multiple Geode Operation System) firmy Geometrics Inc. produkcji USA. Wstępne przetwarzanie danych refrakcyjnych profilowań sejsmicznych wykonano przy pomocy programu PickWin95 (prod. OYO). Przetwarzanie to polegało na sortowaniu tras, składaniu, filtracji częstotliwościowej 20 Hz 140 Hz, (20 db/oct), filtracji prędkościowej, wyznaczeniu czasów wejścia fali bezpośredniej i pierwszych wejść fali refrakcyjnej. Wstępnie opracowane pliki zostały w kolejnym etapie przetworzone w programie interpretacyjnym Plotrefa (prod. OYO). W programie tym dane sejsmiczne uzupełniono opisem ukształtowania terenu wzdłuż profili sejsmicznych, współrzędnymi położenia czujników i punktów wzbudzania fali, a następnie obliczono model prędkościowy i głębokościowy za pomocą uogólnionej metody czasu wzajemnego GRM (ang. Generalized Reciprocal Method). Korekty modelu dokonano metodą analizy odwrotnej. Zmieniając położenie granic modelu głębokościowego dopasowano hodografy obliczone do obserwowanych w taki sposób, aby średni błąd kwadratowy był minimalny. Tłumienie fal sejsmicznych analizowano pod kątem zaniku z odległością od źródła maksymalnych amplitud bezpośredniej fali P w pierwszej warstwie i refrakcyjnej fali P z drugiej warstwy w strefie aeracji. Obliczenia współczynnika tłumienia maksymalnej 674

amplitudy fali P przeprowadzono w następujących etapach: a) wyznaczono maksymalne wartości amplitudy fal P, w I i II warstwie modelu sejsmicznego ośrodka na rejestracjach dla poszczególnych geofonów w polu dalekim, b) znormalizowano maksymalne amplitudy, c) obliczono współczynniki tłumienia z aproksymacji liniowej danych pomiarowych w układzie logarytmicznym. 4.3. Wyniki pomiarów sejsmicznych i ich analiza Ze względu na charakter hodografów, na etapie przetwarzania i interpretacji danych sejsmicznych refrakcyjnych przyjęto trzywarstwowy model ośrodka. Dwie pierwsze warstwy znajdowały się w strefie aeracji, a warstwa trzecia była zawodniona (strefa saturacji). Na podstawie doświadczeń z badań sejsmicznych prowadzonych w podłożu obwałowań rzek Wisły, Dunajca i Raby, zakres zmian współczynników tłumienia został podzielony na 8 klas. Interpretacja tego podziału została przedstawiona na rysunku 4.1. Opracowana skala pozwoliła wyróżnić strefy anomalne stanu mechanicznego w ośrodku. W tych strefach zaproponowano miejsca do odwiercenia otworów badawczych w celu potwierdzenia wskazań metody sejsmicznej. SKALA ZMIAN WSP. TŁUMIENIA wyjątkowo słaba niezwykle słaba bardzo słaba słaba średnia średnio dobra dobra bardzo dobra Rys. 4.1. Skala współczynnika tłumienia Fig. 4.1. A scale of attenuation coefficient Przykład I pomiar sejsmiczny w Wietrzychowicach na odcinku obwałowań rzeki Dunajec Wyniki badań przedstawiono na przykładzie profilu sejsmicznego AA od strony zawala na rysunku 4.2 i profilu sejsmicznego BB od strony międzywala na rysunku 4.3. Prędkości V P w warstwie pierwszej zmieniają się od 140 m/s m/s do 210 m/s. Grubość tej warstwy zmienia się od 1,2 m do 2,1 m. Warstwę tą można korelować z warstwami gleby i gliny. W drugiej warstwie prędkości refrakcyjne V P zmieniają się od 416 m/s do 460. Grubość warstwy drugiej zmienia się od 3,0 m do 6,5 m. Warstwę tą można korelować z warstwami gliny zapiaszczonej. W warstwie trzeciej prędkość fali refrakcyjnej typu P zmienia się od 1827 m/s do 1839 m/s. Głębokość zalegania warstwy trzeciej zmienia się od 4,5 m do 8,5 m. Prawdopodobnie warstwę tą tworzy zawodniona pospółka. 675 0,250 0,235 0,220 0,205 0,190 0,175 0,160 0,145 0,130

Z. PILECKI Rozpoznanie metoda sejsmiczną stanu podłoża obwałowań... Rys. 4.2. Refrakcyjny przekrój sejsmiczny od strony zawala; a) model ośrodka z zaznaczonymi zmianami prędkości refrakcyjnych; b) model ośrodka z zaznaczonymi zmianami współczynnika tłumienia [4] Fig. 4.2. Seismic refraction cross-section from leeward, a) model of medium with indicated changes of refraction velocities, b) model of medium with indicated changes of attenuation coefficient [4] Rys. 4.3. Refrakcyjny przekrój sejsmiczny od strony międzywala; a) model ośrodka z zaznaczonymi zmianami prędkości refrakcyjnych; b) model ośrodka z zaznaczonymi zmianami współczynnika tłumienia [4] Fig. 4.3. Seismic refraction cross-section from riverward, a) model of medium with indicated changes of refraction velocities, b) model of medium with indicated changes of attenuation coefficient [4] 676

Z badań wynika, że warunki wodne są średnio zmienne, a strefy anomalne słabo się zaznaczają. Współczynnik tłumienia w strefie aeracji po stronie międzywala zmienia się od 0,152 do 0,196 natomiast po stronie zawala zmienia się od 0,156 do 0,175. Zmienność tego współczynnika wskazuje na klasę gruntu od słabej do średniej. Przykład II pomiar sejsmiczny w Bogucicach na odcinku obwałowania rzeki Raby Wyniki badań przedstawiono na przykładzie profilu sejsmicznego AA od strony zawala na rysunku 4.4 i profilu sejsmicznego BB od strony międzywala na rysunku 4.5. Interpretacja litologiczna dla tego profilu jest podobna jak w przykładzie I, przy czym warstwy druga i trzecia prawdopodobnie zawierają mniej materiału ilastego. Prędkości fali P w warstwie pierwszej zmieniają się od 140 m/s do 220 m/s. Grubość tej warstwy zmienia się od 1,5 m do 3,0 m. W drugiej warstwie prędkości refrakcyjne V P zmieniają się od 500 m/s do 600 m/s. Grubość warstwy drugiej zmienia się od 4,4 m do 6,4 m. W warstwie trzeciej prędkość fali refrakcyjnej typu P zmienia się od 1800 m/s do 1900 m/s. Głębokość zalegania warstwy trzeciej zmienia się od 6,0 m do 9,2 m. Z pomiarów wynika, że warunki wodne są silnie zmienne, a strefy anomalne wyraźnie się zaznaczają. Współczynnik tłumienia po stronie międzywala zmienia się od 0,179 do 0,194 natomiast po stronie zawala zmienia się od 0,177 do 0,197. Współczynnik tłumienia w strefie aeracji po stronie międzywala zmienia się od 0,152 do 0,196 natomiast po stronie zawala zmienia się od 0,156 do 0,175. Zmienność tego współczynnika wskazuje na klasę gruntu od słabej do dobrej. Rys. 4.4. Refrakcyjny przekrój sejsmiczny od strony zawala, a) model ośrodka z zaznaczonymi zmianami prędkości refrakcyjnych, b) model ośrodka z zaznaczonymi zmianami współczynnika tłumienia [4] Fig. 4.4. Seismic refraction cross-section from leeward, a) model of medium with indicated changes of refraction velocities, b) model of medium with indicated changes of attenuation coefficient [4] 677

Z. PILECKI Rozpoznanie metoda sejsmiczną stanu podłoża obwałowań... Rys. 4.5. Refrakcyjny przekrój sejsmiczny od strony międzywala a) model ośrodka z zaznaczonymi zmianami prędkości refrakcyjnych, b) model ośrodka z zaznaczonymi zmianami współczynnika tłumienia [4] Fig. 4.5. Seismic refraction cross-section from riverward, a) model of medium with indicated changes of refraction velocities, b) model of medium with indicated changes of attenuation coefficient [4] Generalnie na badanych odcinkach obwałowań występują liczne strefy anomalne, które mają wpływ na stateczność obwałowań. Strefy te należy interpretować w sposób wieloznaczny jako odcinki podłoża o słabszych właściwościach mechanicznych lub silniejszych w porównaniu do otaczającego ośrodka. Wydzielenie strefy było związane z wyraźnymi zmianami położenia zwierciadła wody, które mogą sugerować wyraźne zmiany litologii lub wskazywać na drogi filtracji wody. 5. Podsumowanie W warunkach rozwoju procesu niszczenia prowadzącego do utworzenia się powierzchni poślizgu i w efekcie utraty stateczności układu podłoże obwałowanie, charakterystyczne zmiany właściwości gruntu zachodzą nie tylko w korpusie obwałowania, lecz również w podłożu. W pracy pokazano ten efekt na przykładzie modelowania numerycznego. Badania sejsmiczne pozwalają na lokalizację takich stref osłabienia w podłożu, które można identyfikować z efektami procesu niszczenia. Efektywność tych badań zależy od stopnia rozwoju procesu niszczenia i właściwości ośrodka. Należy podkreślić, że wyniki badań geofizycznych procesu niszczenia wykonanych w korpusie obwałowania oraz w podłożu mogą się zasadniczo różnić. W przedstawionych przykładach badań sejsmicznych przyjęto metodykę profilowania refrakcyjnego, która pozwala na standaryzację pomiaru współczynnika tłumienia w strefie aeracji podłoża. Na podstawie kilkudziesięciu pomiarów w różnych warunkach opracowano skalę współczynnika tłumienia do oceny stanu gruntu w podłożu obwałowania przeciwpowodziowego. Skala ta wymaga dalszej weryfikacji, a zwłaszcza korelacji z parametrami geotechnicznymi gruntów. Istotną informację geofizyczną dostarczają również zmiany prędkości fal refrakcyjnych. W badaniach stanu podłoża obwałowań należałoby wyznaczać oba parametry prędkość fali i współczynnik tłumienia. 678

Literatura [1] Bachrach R., Dvorkin J., Nur A. 1998: High resolution shallow seismic experiments in sand. Highresolution shallow-seismic experiments in sand, Part II: Velocities in shallow unconsolidated sand. Geophysics, vol. 63, issue 4, 1234 1240. [2] Considerations EM 1110-2-1908, 1995: Behavior of embankments and abutments. [3] Dokumentacja 2000: Wykonanie pomiaru testującego mozliwośc zastoswania techniki georadarowej dla oceny warunków strukturalnych I jednorodności korpusu obwałowań przeciwpowodziowych. Bylica K. i in., Geopartner Sp z o.o., Kraków, (praca niepublikowana). [4] Dokumentacja 2004: Wyniki pomiarów sejsmicznych na wybranych odcinkach wałów przeciwpowodziowych w województwie małopolskim. Pilecki Z. i in., IGSMiE PAN, Kraków, (praca niepublikowana). [5] Gilvear D. J., Davies J. R., Winterbottom S. J. 1994: Mechanism of floodbank failure during large flood events on the rivers Tay and Earn, Scotland. Quaterly Journal of Engineering Geology 27, 319 332. [6] Larsson i Mattsson 2003: Settlements and shear strength increase below embankments. Report no 63 Swedish Geotechnical Institute, Linkoping. [7] Madej J. 1992: Badanie zapór ziemnych metodą grawimetryczną. Zeszyty Naukowe AGH, Geofizyka stosowana z. 12, Kraków. [8] Mościcki J. 1992: Badanie zapór ziemnych na przykładzie zapory Chańcza. Zeszyty Naukowe AGH, Geofizyka stosowana z. 12, Kraków. [9] Poradnik projektowania obwałowań rzecznych, red. Ludwiczyńska A. 1999, Wrocław. [10] Ślusarczyk R. 1992: Badanie zapór ziemnych, betonowych metodami sejsmiki powierzchniowej i otworowej. Zeszyty Naukowe AGH, Geofizyka stosowana z. 12, Kraków. Seismic recognition of soil basement state of embankments In the paper, technique and examples of seismic investigations on recognition of state and structure of embankment soil basement have been described. The basic determined seismic parameters are refraction P-wave velocity and attenuation coefficient. Seismic technique was especially designed to determine attenuation of soil medium in aerial zone. A scale of attenuation coefficient has been worked out on the basis of some tens of measurements. Effectivity of seismic investigations in the context of failure conditions has been described. Two examples of recognition of soil basement state and its structure along Dunajec and Raba rivers embankments have been presented. Przekazano: 28 marca 2004 r. 679