Tytuł prezentacji:

Zastosowanie metod geoelektrycznych

w rozpoznaniu osuwiska w kopalni

Diabazu „Niedźwiedzia Góra” koło

Krzeszowic

Wydz. Geol. Geofizyki i Ochr. Środ.Katedra Geofizyki

15.07.2010 Kraków

Jerzy Mościcki, Janusz Antoniuk

Zastosowanie metod geofizycznych w badaniu osuwisk

Rola geofizyki polega na dostarczeniu informacji, które umożliwią konstrukcję/weryfikację modeli osuwiska. Nie jest to możliwe bez ścisłej współpracy z geologiem i znajomości lokalnych uwarunkowań geologicznych. Wybór metod geofizycznych zależy od postawionych celów badawczych – pożądanych informacji o osuwisku, które należy uzyskać.

I tak można oczekiwać od:Sejsmiki – danych na temat morfologii zwięzłego podłoża, oszacowania właściwości mechanicznych ośrodka Georadaru – charakterystyki strukturalnej, rozwarstwienie ośrodka, wyznaczenie powierzchni poślizguGeoelektryki – oceny miąższości materiału zwietrzelinio-wego, oszacowanie dominującej litologii, ocenę stosunków wodnych

Możliwość zastosowania metod geoelektrycznych jest uwarunko-wana lokalną sytuacją topograficzną i dostępnością terenu.Niezbędna jest wizja lokalna przed podjęciem badań.

Tak więc lokalizacja badań nie może być narzucona w sposób sztywny przez „biuro projektowe”, które na ogół nie zna specyfikibadań geofizycznych. Istotne znaczenie mają badania

geoelektryczne na przedpolu osuwisk (tutaj przedstawiono)

Podstawową trudnością w stosowaniu metod geo-elektrycznych jest skomplikowana powierzchnia i dostępność terenu osuwiskowego.

Zastosowanie metod geoelektrycznych w badaniu osuwisk

Proponowany zestaw metod geoelektrycznych obejmuje:1. Dipolowe profilowania indukcyjne (tutaj zastosowano). Aparatura GEONICS EM34-3 umożliwia badania dwoma układami cewek: HD i VD przy zastosowaniu trzech rozstawów S=10, 20 i 30 m. W praktyce wykorzystuje się głównie układ HD (cewki ułożone wtedy pionowo) i wtedy zasięg głębokościowy wynosi odpowiednio 7.5, 15 i 30 m. Są to wartości orientacyjne gdyż wpływ na głębokość penetracji ma również (oprócz wielkości rozstawu) budowa ośrodka i właściwości elektryczne skał. Aparatura ta mierzy przewodność pozorną ośrodka będącą wypadkową przewodnością elektryczną utworów geologicznych znajdujących się w „polu widzenia” układu pomiarowego. Metoda umożliwia wydzielenie w badanym terenie podobszarów o odmiennej przewodności pozornej, które można później interpretować w kategoriach zawodnienia i/lub zailenia ewentualnie w kontekście zmienności litologicznej.

Zastosowanie metod geoelektrycznych w badaniu osuwisk

2. Sondowania elektrooporowe. W wariancie trójelektrodowych sondowań azymutalnych mogą dostarczyć informacji o lokalnej, kierunkowej zmienności ośrodka. Wynikiem interpretacji są uogólnione głębokościowe profile opornościowo-litologiczne. W wariancie sondowań elektrooporowych 4-elektrodowym układem

Schlumbergera (tutaj zastosowano). Wyniki ilościowej interpretacji krzywych sondowań, przedstawiane w postaci „słupków” składających się z warstw o wyinterptetowa- nych opornościach i miąższościach. Warstwom geoelektrycznym wyodrębnionym w profilu, na podsta- wie ich oporności, można przypisać przybliżony charakter litolo- giczny, a także cechy hydrogeologiczne (zawodnienie).

Tak więc z rozkładu oporności można wnioskować o stosunkach wodnych.

Zastosowanie metod geoelektrycznych w badaniu osuwisk

3. Tomografia elektrooporowa (resistivity imaging, obrazowanie elektrooporowe) (tutaj zastosowano).

Umożliwia określenie 2D rozkładu oporności w ośrodku. Może on być wówczas interpretowany w kategoriach

geologicznych/geotechnicznych.

Utrudnieniem efektywnego wykorzystania bezpośrednio na osuwiskachmoże być skomplikowana powierzchnia terenu, trudności w wyznaczaniu prostoliniowego profilu. Ponadto prawidłowa interpretacja wymaga geo-dezyjnego wyznaczenia położenia elektrod na profilu, co wpływa w istotnysposób na koszt badań.

Pomiary wykonano układem Wennera z krokiem pomiarowym 1 m.Interpretację przeprowadzono przy użyciu programu RES2DINV Firmy Geotomo Software. Zastosowano w końcowym etapie badań, na 100-metrowym fragmencie profilu P1. Wycinek ten został wybrany na podstawiewyników profilowań indukcyjnych i sondowań elektrooporowych.

Zastosowanie metod geoelektrycznych w badaniu osuwisk

Osuwisko uaktywniło się w południowej części kopalni. Bezpośrednią przyczyną procesów osuwiskowych było wystąpienie długotrwałychobfitych opadów deszczu. Badania geoelektryczne przeprowadzone zostały na południowym przedpolu osuwiska celem określenia prawdopodobnych stref zasilania wycieków wody obserwowanych w obrębie i w otoczeniu czaszy osuwiska i mających podstawowe znaczenie dla stabilności skarpy wyrobiska.

Zastosowanie metod geoelektrycznych w badaniu przedpola osuwiska w kopalni Diabazu„Niedźwiedzia Góra” koło Krzeszowic

Zastosowanie metod geoelektrycznych w badaniu przedpola osuwiska w kopalni Diabazu„Niedźwiedzia Góra” koło Krzeszowic

Charakterystyka geologiczna miejsca badań:2 kompleksy utworów czwartorzędowych – górny zbudowany z kilku warstw piasku o zmiennej miąższości,środkowy zbudowany z mułków podścielonych iłami warwowymi.Najniższa rozpatrywana warstwa to złoże diabazu o nierównym

stropie.Kompleks górny miejscami zalega bezpośrednio na złożach diabazu

albo na mułkach wykazując miejscami wzrost miąższości (zagłębienie w stopie mułków). Rynnowa forma wypełniona piaskami jest głównym źródłem wycieków wody (jeśli wypełniana jest dodatkową wodą z opadów atmosferycznych).

Zastosowanie metod geoelektrycznych w badaniu przedpola osuwiska w kopalni Diabazu„Niedźwiedzia Góra” koło Krzeszowic

Charakterystyka opornościowa występujących w południowym otoczeniu osuwiska utworów czwartorzędowych:- piaski (w strefie aeracji) – 1000 i więcej omometrów- piaski zawodnione lub wilgotne – od 100 do kilkuset omometrów- iły, mułki (gliny) – 10 – 30 (60) omometrów- diabazy, wapienie – od kilkuset do tysięcy omometrów

Zastosowanie metod geoelektrycznych w badaniu przedpola osuwiska w kopalni Diabazu„Niedźwiedzia Góra” koło Krzeszowic

Badania geoelektryczne:1. Profilowania indukcyjne (wykonane wzdłuż trzech profili P1, P2 i P3 trzema układami o

różnych zasięgach)

Widać, że występująstrefy o małych N1 i N2 (<10 mS/m) i dużych (30-45 mS/m) W1 wartościach przewodności pozornejJest to związane z grubością piasków.Tak więc strefa W1 odpowiadazagłębieniu w stropie mułków, którewypełnione jest grubą warstwą piaskówskąd mogą pochodzić wycieki wody.

Zastosowanie metod geoelektrycznych w badaniu przedpola osuwiska w kopalni Diabazu„Niedźwiedzia Góra” koło Krzeszowic

Zastosowanie metod geoelektrycznych w badaniu przedpola osuwiska w kopalni Diabazu„Niedźwiedzia Góra” koło Krzeszowic

Badania geoelektryczne:2. Sondowania elektrooporowe

Wykonano ciąg sondowań wzdłuż profilu P1. W wyniku ilościowej interpretacji dla każdego sondowania uzyskano głębokościowy profil geo-elektryczny.W formie przykładu, obok, przedstawiony jest wynik int. sondowania s03 zlokalizo-wanego w strefie W1.Wyodrębniono utwory identyfikowanez kompleksami czwarto-rzędowymi (górny – piaszczysty i środkowy – mułki, iły) orazpodłoże podczwartorzędowe.

Badania geoelektryczne: profilowanie indukcyjne P1i zestawienie wynikówinterpretacji sondowańwzdłuż profilu P1.

Zastosowanie metod geoelektrycznych w badaniu przedpola osuwiska w kopalni Diabazu„Niedźwiedzia Góra” koło Krzeszowic

Zastosowanie metod geoelektrycznych w badaniu przedpola osuwiska w kopalni Diabazu„Niedźwiedzia Góra” koło Krzeszowic

3. Tomografia elektrooporowaBadania wykonane na fragmencie profilu P1związanym ze strefą W1.

Struktura rynnowa, którąmogą płynąć wody zasilającewycieki na osuwisku, ma szerokość 30 – 35 metrów.W swojej środkowej częścimoże mieć charakterpogłębionego koryta o stromejwschodniej krawędzi.

Zastosowanie metod geoelektrycznych w badaniu przedpola osuwiska w kopalni Diabazu„Niedźwiedzia Góra” koło Krzeszowic

PODSUMOWANIEOsuwisko wraz z towarzyszą-cymi mu wypływami wodypowstało na przedłużeniuformy geologicznej mającejcharakter rynny o przebieguSW-NE (rysunek obok).Opisywana struktura w N częściprzechodzi w formę bardziej rozbudowaną skąd następujedoprowadzenie wód w rejonosuwiska co warunkuje dalszezachowanie się osuwiska.Należy podkreślić, że badaniageoelektryczne należy prowadzić w różnych warunkach atmo-sferycznych a więc prowadzić monitoring opisywanych zjawisk.