A Siroki vár sziklafalainak állékonyság vizsgálata: a térinformatika és mérnökgeológia együttes alkalmazása

Mérnökgeológia-Kőzetmechanika 2016 (Szerk: Török Á., Görög P. & Vásárhelyi B.) 353-366

A Siroki vár sziklafalainak állékonyság vizsgálata: a térinformatika és mérnökgeológia együttes alkalmazása Cliff Stability Analyses at Sirok Castle: Geoinformatics and Engineering Geology Török Ákos, Bögöly Gyula, Czinder Balázs, Görög Péter, Kleb Béla, Muskovics Marianna, Pálinkás Bálint, Rozgonyi-Boissinot Nikoletta, Vásárhelyi Balázs BME, Geotechnika és Mérnökgeológia Tanszék, [email protected]

Lovas Tamás, Somogyi Árpád, Molnár Bence, Barsi Árpád BME, Fotogrammetria és Térinformatika Tanszék, [email protected]

ÖSSZEFOGLALÁS: A Siroki várhegyet alkotó riolittufa állékonysági vizsgálatát mutatja be a cikk, kiemelve a térinformatika és a mérnökgeológia együttes alkalmazását. A sziklalejtő felmérésére az erősen tagolt domborzat miatt és a nehéz megközelíthetőség miatt GNSS támogatású földi lézerszkennelés és drónos légifényképezést alkalmaztunk. Az így kapott térinformatikai adatok alapján a sziklafal 3D-s képét lehetett előállítani. Ezt a modellt felhasználva, a helyszíni geológia mérések és a laboratóriumi vizsgálatokból nyert kőzetfizikai paraméterek segítségével lehetett meghatározni a sziklafalak állékonyságát. A globális állékonyságvizsgálatok során a sziklafal jellemző szelvényeit ellenőriztük a Rocscience programcsalád Phase2 programjának segítségével. Az egyes tagoltságokat megvizsgálva a csúszólapok ellenőrzésére a Rocscience RocPlane 3.0. nevű programot, míg az ékek stabilitásának vizsgálatához a Rocscience Swegde 6.0 nevű programot alkalmaztuk. Kulcsszavak: lézerszkenner, drón, riolittufa, sziklafal állékonyság ABSTRACT: The stability analysis of steep, and hardly accessible jointed rhyolite tuff cliff faces of Sirok Castle (Hungary) is explained in this paper. The hardly accessible cliff faces did not allow the use of traditional field survey, therefore the 3D morphology was obtained by using GNSS supported terrestrial laser scanner and UAV. The onsite engineering geological analyses of joint-systems, the rock mechanical laboratory tests provided the input data for stability analysis. The global cliff face stability was calculated by using the obtained slope geometries and applying Rocscience Phase2 software. The stability of smaller sections of cliff faces was evaluated according to joint system data obtained in the field and calculated by Dips software. The potential slip faces were evaluated with the help of Rocscience RocPlane 3.0, while wedge failure was modelled by applying Rocscience Swegde 6.0 software. keywords: terrestrial laser scanner, UAV, rhyolite tuff, cliff stability 1 BEVEZETÉS A siroki vár az egyik legkiemelkedőbb látványossága Heves-megyének. A vár a meredek sziklafalakkal szegélyezett Vár-hegy tetején található, Sirok településen. Az ún. felsővár alatt elhelyezkedő sziklafalak állapota kritikussá vált, ezért a vár biztonságos látogatási feltételeinek megalapozására szükségessé vált azok állapotának ellenőrzése és az eseteleges megerősítési módszerek áttekintése. A várhegy lejtőjét alkotó sziklafal részben növényzet által kitakart, részben nehezen megközelíthető, valamint felszíne tagolt, egyenetlen. Mindezek miatt a felméréshez földi lézerszkennelés és drónos felvételek kombinációja adott hathatós segítséget: a lézerszkenner által nem látható területeket légifelvételek segítségével mértük fel. Spreafico et al. (2015) földi lézerszkenneléssel és közelfotogrammetriával figyelt meg földcsuszamlás-veszélyes területeket; a térbeli felszínmodell segítségével kerestek töredezett területeket és végeztek kinematikus vizsgálatokat. Westoby et at. (2012) az SFM (Structure from motion – szerkezet/alak mozgásból) technológia alkalmazhatóságát vizsgálta különböző terepformák, köztük sziklafalak felmérése során. Danzi et al. (2013) drónnal készült felvételeket használt sziklaomlások stabilitás vizsgálatához. A jelen cikk hazai példán át mutatja be ezknek a technikáknak az alkalmazhatóságát a sziklafalak állékonyság vizsgálatában. A domborzati és terep-

Török et al. modell alapul szolgált a szilfalak állékonysági számításához, amelyhez a további paramétereket a sziklafalat alkotó kőzetek helyszíni és laboratóriumi vizsgálatával kombináltan kaptuk meg. 2 A VÁR ELHELYEZKEDÉSE, TÖRTÉNELME A vár Sirok település központjától északra, közel 1 km-re a 294 m magas meredek falu, jórészt kopár oldalú riolittufa vonulat tetején helyezkedik el (1. ábra). A vár építői részben a sziklaperem természetes morfológiáját használták ki, részben levésték (2. ábra).

1. ábra. A siroki vár a meredek riolittufa sziklafalakon (Sirok castle on the top of steep cliffs)

2. ábra. A természetes tufa sziklafal kibukkanása a vár DNY-i sarkánál (Exposed tuff at the SW corner of Sirok castle) A mai várról a körülötte lassanként kiépülő faluról az első írásos adatok 1267-ből, ill. 1302-ből származnak (Kovács 1975). A XIII. században épült vár a levéltári adatok szerint 1320-ig az Aba nemzetbeli család birtokában volt. 1324-ben Károly Róbert királyi várrá meg nem tette. Viharos évszázadot és változó tulajdonjogokat követően (zálogba vételezések, adományozások, öröklések, végrendelkezések, és pereskedések) 1475-ben Mátyás király Országh Mihály nádort erősíti meg birtokaiban. Újabb fordulópontot jelentett az 1555. részleges gönci országgyűlés, amikor az elsősorban magánföldesúri vár törökkel szembeni megerősítését rendelik el. Országh Kristóf, a vár akkori ura megerősítteti mind a felső- és alsó vár falait, megépítteti a három ó-olasz rendszerű bástyát, felemeli az őrség létszámát, hogy így 1561-ben beépülhessen a végvárrendszerbe. A vár főbb átépítési fázisairól ismert, hogy 1373-ben az Aba nemzetbeli Domoszlai Miklós kijavítatta a várat. Ezt követően már 1555-ben a gönci országgyűlés elrendelte a vár megerősítését. Néhány évvel később 1561-ben Országh Kristóf sarokbástyákkal erősítette meg, s feleségével, Zrínyi Ilonával költözött ide. Néhány éve után állapota leromlott, amit 1588-ban készült a Kamarai jelentés is igazol. 1596-1686 török hódoltság alatt a szomszédos települések lakosait kirendelték a vár építkezéséhez. Az ÉNY-i, DNY-i bástyák kötőgátjának külső oldali kövei között számos míves faragású kőelem látható. Ezek a másodlagosan felhasznált kövek a vidék lepusztult románkori templomából származhatnak (3. ábra). A törökök a várat ostrom nélkül fog354

Siroki vár lalták el és így is hagyták el, majd a vár pusztulásnak indult, lakhatatlanná vált. A II. világháború után a várrom feltárását 1965-ben, az egri Dobó István Múzeum és az Országos Műemléki Felügyelősége munkatársai kezdték meg. A munka kezdetén a külső vár területének feltárását és a földalatti folyosók, termek törmeléktől való megtisztítását végezték el. A felső vár feltárása csak a részleges helyreállítás után kezdődhetett meg. A helyreállítás első fázisában 2010-es évek elején a felső vár területén a falak egy részének megerősítése és egy kiállító épület építése készült el 2012 őszére.

3. ábra. Faragott másodlagosan beépített középkori kőelemek a várfalban (kép közepénél) (Medieval carved stone elements in the wall of Sirok castle – in centre of the image ) 3 VIZSGÁLATI MÓDSZEREK 3.1 Geodézia, térinformatika A sziklafal állékonysági számításokhoz a terület terepmodelljét kellett megalkotni. A meredek és nehezen hozzáférhető sziklafalak miatt és az erősen tagolt domborzat miatt GNSS támogatású földi lézerszkennelés és drónos légifényképezés, mint adatnyerési eljárások alkalmazása volt célszerű. A szkennelést két szkennerrel, egy Z+F Imager 5010C és egy Faro Focus 3D 120 (4. ábra) segítségével párhuzamosan lehetett elkészíteni. A Focus 3D kisméretű, könnyű szkenner, könnyű mozgatni és felállítani, ezért ezt az eszközt alkalmaztuk a nehezebben megközelíthető területeken és meredek lejtőkön. Mindkét szkenner gyári kapcsolójeleit használtuk; tárcsákat a Z+F és gömböket a Faro esetén. Ezen kívül számos, a levegőből is látható terepi illesztőpontot helyeztünk el a felmérési területen, melyek koordinátáit RTK GNSS vevővel mértük meg. Az utófeldolgozás során ezen illesztőpontok segítségével kapcsoltuk össze a drónos felvételeket a lézerszkennelt pontfelhővel, valamint transzformáltuk az állományt geodéziai koordinátarendszerbe. Az 1. táblázat mutatja a felmérés során alkalmazott szkennelési paramétereket.

4. ábra. Faro Focus 3D lézer szkenner a felmérés közben (Faro Focus laser scanner in the field)

355

Török et al. 1. táblázat. Lézerszkennelési paraméterek (Parameters of laser scanning) Szkenner Álláspontok száma Felbontás Távmérési pontosság Színek alkalmazása Kötőpontok

Z+F Imager 5010C 10 3 mm/10 m 4 mm Igen Tárcsák

Faro Focus 3D 120 29 3 mm/10 m 2 mm Igen Gömbök

A Z+F szkennerrel 10 álláspontból, a Faro-val 29 álláspontból végeztünk felmérést 3 mm/10 m-es pontsűrűséggel; minden álláspontból panoráma felvételeket készítettünk, így lehetővé téve a pontfelhő későbbi, valós színezését. A georeferáláshoz a levegőből és a szkennerek számára is jól látható jeleket kellett használni, amelyek középpontját GNSS vevő segítségével lehetett bemérni. A drónos felméréshez tiszta, napos idő volt a legalkalmasabb. A repülést egy DJI Phantom típusú, GoPro Hero 3+ akciókamerával ellátott quadrokopterrel (5 ábra) végeztük, a kezelőszemélyzet és a drón közötti folyamatos vizuális kapcsolattal. A szeles időjárás miatt a drón biztonságos távolságból mérte fel a várat és környezetét. A felvételezést élőképes földi monitorozás segítette. A 39 álláspont színes pontfelhőit (6. ábra) és a drón által készített 1043 képet 8 óra alatt mértük fel, a látogatók és a vár személyzetének zavarása nélkül.

5. ábra. DJI Phnatom típusú drón repülés közben (DJI Phnatom UAV in the field) Az előfeldolgozás során a kapcsolópontok segítségével összeillesztettük a különböző álláspontokból készült pontfelhőket, a különböző időpontokban készült állományok helyes összeillesztésére ICP (Iterative Closest Points – legközelebbi pontok iterációs módszere) algoritmust alkalmaztunk, majd leválogattuk a felmérés számára érdekes pontokat, azaz lehatároltuk a területet. Így előállt egy egységes, színes, térben forgatható, bejárható, a nagy pontsűrűségnek köszönhetően plasztikus pontfelhő (6. ábra).

6. ábra. Az egyesített, színes, lézerszkennelt pontfelhő felülnézet (Jointed point clouds, top view) A drónos felmérés elsődleges terméke a drónra szerelt kamera felvétele volt, melyek meghatározott képkészítési frekvenciával készített állófelvételek vagy videófelvételek (7. ábra). Hasonló, sok képes modellezési célú alkalmazások során elterjedt technológia a fotogrammetriai pontfelhő generálás (dense3D technológia). A pontfelhő előállítása során célszoftverek automatikusan keresnek kapcsoló-

356

Siroki vár pontokat a képpárok között, majd meghatározzák ezek térbeli helyét. A végtermék egy pontfelhő, illetve egy szabálytalan háromszögháló modell (TIN modell), felszínmodell (8. ábra)

7. ábra. Drónról készített felvétel a várról (Image of the castle taken from the UAV)

8. ábra. Drónos felvételekből előállított felszínmodell (Point cloud derived from UAV measurements) A lézerszkennelést jobban hátráltatta a növényzet és a tagolt terepfelszín okozta kitakarások, de a tiszta rálátással bíró területekről nagyfelbontású, nagy pontosságú pontfelhő állt elő. A szkennelt és képekből levezetett pontfelhők összevetéséből kitűnik, hogy a terület nagy részén a különbség 1-2 cm-en belül marad és csak a növényzettel borított területeken haladja meg a 4 cm-t (9. ábra).

9. ábra. Lézerszkennelésből és légifelvételekből levezetett pontfelhők összehasonlítása (Comparison of point clouds derived from UAV and TLS measurements) Az előállított pontfelhők és TIN modellekből közvetlenül CAD-ben feldolgozható nézetek, alaprajzok és metszetek/szelvények készültek. Ez szolgált alapul a várhegy szintvonalas térképének elkészítéséhez is (10. ábra). A 3D-s szintvonalas térkép alapján lehetett elkészíteni azokat a szelvényeket, amelyek mentén az állékonyság számításokat el lehetett végezni.

357

Török et al.

10. ábra. A siroki várhegy szintvonalas felszín modellje (Topographic model of Sirok castle hill) 3.2 Mérnökgeológia A sziklafalak felületének kőanyagát az MSZ EN 12407:2007 „Természetes építőkövek vizsgálati módszerei - Kőzettani vizsgálat” c. szabvány alapján határoztuk meg. A sziklafalak irányát azok lejtését, a sziklafalakon található repedések, tagoló felületek irányát hordozható kompasszal mértük meg. A szikla felületeken felületi szilárdságmérést végeztünk Schmidt kalapáccsal. Minden egyes mérési felületen tíz mérést végeztünk, a mérési adatokat átlagoltuk, kiszámítottuk azok szórását, minimum és maximum értékeit. A laboratóriumi vizsgálatokat a helyszínről származó kőzettömbökön végeztük el. A tömbökből gyémánttal bevont vágófelületű koronás fúróval magmintákat fúrtunk ki. A szilárdsági vizsgálatokhoz kialakított próbatestek testsűrűségét az MSZ EN 1936:2000 szabvány szerint határoztuk meg. A próbatesteken az ultrahang terjedési sebességet „A hangterjedés sebességének meghatározása” (MSZ EN 14579:2005) c. szabvány szerint mértük meg. Ezt követően a mintákat részmintacsoportokra bontottuk a „Próbatestek és próbahalmazok előállítása és előkészítése vizsgálatra” c. MSZ 18282/4-78 szabvány szerint. A vízzel kapcsolatos tulajdonságokat a „A testsűrűség és a vízfelvétel meghatározása” (MSZ EN 1097-6:2000/A1) szabvány szerint mértük meg, ezzel párhuzamosan meghatároztuk a kőzettípusok kapilláris-vízfelszívási tényezőjét is. A szilárdsági paraméterek közül a hengeres próbatestek egyirányú nyomószilárdságát mértük meg. A terhelési folyamat során a CATMAN program segítségével 0,02 másodpercenként rögzítésre került a pillanatnyi terhelő erő és a hosszirányú alakváltozás. Az alakváltozás mérése függőleges helyzetű elmozdulásmérőkkel történt. A σ-ε diagram törés előtti, lineáris szakasza alapján meghatározhatuk a minták rugalmassági modulusát (E). Az 1:1 (átmérő:magasság arányú) kőzetminták húzószilárdságát az ún. „Brazil-vizsgálat” révén határoztuk meg. A vizsgálatot a „Közvetett húzóvizsgálat” (MSZ EN 18285/2:1989) szabvány szerint végeztük el. A Várhegy sziklafalainak állékonyságának igazolására numerikus modelleket építettünk fel. Vizsgáltuk a sziklafalak globális állékonyságát és kiválasztott szelvények mentén a sziklafal lokális állékonyságát. A számítógépes állékonyság modellezéséhez bemenő paraméterként a lejtő és sziklafal morfológiáját és metszeteit (geodéziai felmérésből), a kőzetek helyszíni vizsgálatának eredményeit, a tagoltságokat, törési vonalak irányát és a laboratóriumban meghatározott kőzetfizikai paramétereket használtuk. A vizsgálatok során a sziklafalak globális állékonyságát lehet számítani, a lokális tönkremenetelek egyéb módszerekkel ellenőrizhetőek, ezeket a következő fejezetben taglaljuk. A terepi tagoltság és repedés mérési adatokat a Rocscience szoftvercsalád Dip szoftverével dolgoztuk fel. Ennek segítségével készültek a repedés irány sűrűséget bemutató ábrák is. 4 EREDMÉNYEK 4.1 Geológia A Bükkalján DK-re, DNY-ÉK-i csapásirányban mintegy 40-45 km hosszban és 4-8 km széles sávban miocén vulkáni tufaösszlet (piroklasztikum) jelentkezik a felszínen vagy vékony negyedkori fedő alatt (11. ábra). Mérnökgeológiai szempontból kiemelt jelentősége van ezeknek a képződményeknek Eger térségében (Kleb 1976). A piroklasztikumokat három szintbe sorolták az ún. alsó, középső és felső rio-

358

Siroki vár littufára. Ezek képződési kora 21 és 13,3 millió év közötti időszakot ölel fel. A háromosztatú formáción belül léteznek tagozatok. Pelikán és Budai (2005) földtani térképezés eredményeként a Bükkalja NY-i részén Felnémeti Riolittufa Formáció néven írt le egy új formációt, megjegyezték, hogy később ez összevonható lehet a Harsányi Riolittufa Formációval. A legújabb litosztratigráfiai besorolás szerint az alábbi litosztratigráfiai egységek különíthetők el: Harsányi Riolittufa Formáció bádeni-alsó-pannon; Galgavölgyi Riolittufa Formáció szarmata; Felnémeti Riolittufa Formáció kárpáti; Tari Dácittufa Formáció kárpáti; Gyulakeszi Riolittufa Formáció ottnangi. Az egyes tufaszintek között sok a hasonlóság, mindegyik világosszürke, sárgásszürke színű, nagy horzsakő tartalmú, sötét színű riolit vagy andezit lapillit tartalmaz, általában rétegzetlen szárazföldi kifejlődésű. Tagozatként jelentkezhetnek izzófelhős kitöréssel keletkezett összesült tufák, vagy „ignimbritek”, melyek átmenetet képeznek a lávakőzetek és a tufa között, így a tufáknál keményebbek, nagyobb szilárdságúak. Sirok térségében a korai földtani térképeken is megjelenik a riolittufa. Ez a térképeken jelentős elterjedésben felszínre kerül, s a középső tufa szinttel azonosítottak, ún. plagioklászos riolittufaként írtak le Schréter 1942, Balogh 1963) (12. ábra).

11. ábra. A Bükkalján vulkáni terület miocén piroklasztit képződményeinek elterjedése. Balogh (1963), Szakács et. al. (1998), Less et. al. (2002) térképei alapján Lukács et. al. (2010) (Occurrence of Miocene pyroclastic rocks at the foothills of Bükk Mts.)

12. ábra. Sirok térségének kéziratos földtani térképe, a riolittufa a település központjában és annak környékén jelenik meg (Schréter Z. 1942) (Geological map of Sirok area, showing the occurrence of rhyolite tuff in the village and in the surrounding area)

359

Török et al. Pelikán és Pentelényi fiatalabb, felső riolittufa szintként azonosította ezeket a képződményeket, s így a Felnémeti Riolittufa Formációba sorolta be. Helyszíni vizsgálataink alapján, amelyet a szakirodalmi adatok is alátámasztanak a vár alatti szikla savanyú vulkáni tufából, riolitufából áll. Összetételét tekintve helyenként riodácitos jellegű, savanyú piroklasztikus keletkezésű kőzet. Nem homogén megjelenésű, hanem több kőzetváltozatát sikerült azonosítani. Az összes terepen látott változatra jellemző, hogy világos sárgásszürke színűek és tufás szövetűek. A fő elkülönítő bélyeg a szemcseméret és az alapanyag aránya. Ezek figyelembe vételével a következő három főbb típust lehetett megfigyelni a siroki várhegyen: • rétegzett portufa (13. ábra), • apró horzsakő lapillis riolittufa (14. ábra), • durva horzsaköves breccsás riolittufa (15. ábra).

13. ábra. Jól rétegzett portufa (Well-bedded fine tuff)

14. ábra. Apró horzsakő lapillis riolittufa (Lapilli tuff with small pumice clasts)

15. ábra. Durva horzsaköves breccsás riolittufa nagy horzsakő darabokkal (Brecciated lapilli tuff with large pumice clasts) 360

Siroki vár A méréseink alapján a siroki felső vár déli része alatt található sziklaperemen az uralkodó kőzetváltozat az apró horzsakő lapillis riolittufa. A sziklaperemen a kissé mállott kőfelületen mért Schmidt kalapács visszapattanási átlag értékei 23-36 között változnak. A felújított falazatot alkotó világos riodácittufán a hasított felületen 37, a vágott felületen 43 átlagos Schmidt kalapács visszapattanási értéket mértünk. A mállott világos riodácittufán mért átlagos Schmidt kalapács visszapattanási érték 32 (szórás: 2,7). A pince rendszer falazatában 23-25 között változott az átlagos Schmidt kalapács visszapattanási érték (szórás: 1,7-1,8). 4.2 Sziklaperem állékonysága A sziklarézsű nagyon részletes geológiai felmérésére és modellezésére a mérnökgeológiai vizsgálatokhoz szükséges nagyon pontos és részletes geodéziai felmérési rajzok hiányában nem volt lehetőség, de az előzetes állapotfelmérés miatt néhány kiválasztott jellegzetes szelvényben méréseket végeztünk. A lejtő a mérések szerint uralkodóan délies dőlésű. Az egyes sziklafalak lejtése azonban eltér, a fő mért sziklaperem lejtések DDNY-i irányúak (200-220°), illetve a sziklaperem keleti vége felé már inkább DDK-i irányúak (160-170°). A lejtő meredeksége változó, de a felvett szelvényekben a sziklaperem hozzáférhető alsóbb részein a lejtő dőlésszöge 42° és 66° között változott. A sziklalejtő a legtöbb helyen nem egyenletes morfológiájú. Részben a felülete sem egyenletes (16. ábra) részben mállás hatásra kavernás üreges formák alakultak ki benne (17. ábra), vagy lekerekített formák jöttek létre. Ezek mellett tagoló felületek és repedések jelennek meg benne, amelyek mentén leválhatnak tömbök (18. ábra).

16. ábra. Tagolt felületű sziklalejtő (NY-i rész) (Steep cliff face with joints, Western-part)

17. ábra. Oldott felületű sziklalejtő (K-i rész) (Weathered rounded cliff face, Eastern-part) 361

Török et al.

18. ábra. Töréses nyílt repedéses zóna, amely mentén kisebb tömb levált (Open fracture along which a smaller block displaced) Összesen több mint 72 tagoló felületet, repedést mértünk meg a sziklafalon. Ezek közül az ÉK-DNy-i irány lett e meghatározó (19. ábra).

19. ábra. A főbb repedés irányok rózsa diagramja (ÉK-DNY-i irány az uralkodó) (Rose diagramm of major joints with preveiling NE-SW orientations) A laboratóriumi vizsgálatokból kapott értékekből az állékonyság számításnál az 2. táblázatban megadott paramétereket lehetett alkalmazni. A repedés és tagoltsági rendszer alapján meg lehetett határozni a Várhegy sziklaperemeire alkalmazható GSI értékeket is (20. ábra). 2. táblázat. A laboratóriumi kőzetfizikai vizsgálatokból kapott, a sziklafal állékonyság számításnál alkalmazott paraméterek (Laboratory test results – used in the cliff stability calculations) Testsűrűség (density) Egyirányú nyomószilárdság (UCS) Rugalmassági modulus (Modulus of elasticity)

362

(ρ)

1815

(σc)

8,02

(E)

0,97

Siroki vár

20. ábra. A siroki Várhegyen meghatározott GSI érték (GSI values of cliff faces at Sirok Castle hill) A globális állékonyságvizsgálatok során a sziklafal jellemző szelvényeit ellenőriztük (21. ábra). A szelvények geometriáját a helyszíni geodéziai felmérések alapján készítettük el. A globális állékonyságvizsgálatokat a Rocscience programcsalád Phase2 8.024 programjának segítségével hajtottuk végre. A vizsgálat a vár és az ösvény közt elhelyezkedő sziklafal ellenőrzésére terjedt ki, azonban a modell lefutásához nagyobb modelltér biztosítása szükséges. A sziklarézsű vár felőli oldalán 10 kPa-os felszíni terhet alkalmaztunk. A várfalat egy megnövelt teherrel vettük figyelembe, melynek értéke 100 kPa. A modell felépítése során két építési lépcsőt alkalmaztunk: 1. kezdeti állapot; 2. felszíni teher aktiválása. A biztonság értéke minden elemzett szelvény esetében meghaladta a minimális 1,35-ös értéket (22. ábra).

21. ábra. A siroki Várhegyen részletesen vizsgált sziklafelületek elhelyezkedése (Studied cliff faces at Sirok Castle hill) A globális állékonyság vizsgálatok rámutattak, hogy a sziklarézsű állékonysága biztosított, a sziklarézsű anyagának (riolittufa) tönkremenetele nem következik be. A sziklarézsű állapotának pontosabb megismeréséhez lokális számítógépes és helyszíni vizsgálatokat kellett végrehajtani. Kinematikai ana-

363

Török et al. lízissel meghatároztuk, hogy az egyes sziklarézsűknél az adott tagoltsági rendszer mellett kialakulhat-e sík mentén történő tönkremenetel, vagy kicsúszó ékek veszélyeztetik-e a sziklarézsű állékonyságát. A lokális vizsgálatok során figyelembe vettük a kőzettest tagoltsági tulajdonságait és ezt elemeztük a lejtőirányokat és a domborzatot is figyelembe véve. Az elemzést követően meghatároztuk minden egyes falszakaszra nézve a kívánatos beavatkozásokat, megerősítési módokat. Ezek eredményét a sziklafalakat bemutató fényképeken dokumentáltuk, beavatkozási tervek formájában.

22. ábra. A teljes elmozdulások ábrája egy vizsgált szelvényben (Displacements in a studied cliff profile) Kinematikai analízissel meghatároztuk, hogy az egyes sziklarézsűknél az adott tagoltsági rendszer mellett kialakulhat-e sík mentén történő tönkremenetel. Ezeken a tagoltság akkor veszélyes a sziklarézsűre nézve, ha a tagoltságot reprezentáló ponthalmaz a rózsaszínnel jelölt területre esik. A vizsgált esetekben csupán egy-egy független tagoltság esik a kritikus zónákba, ezeket külön-külön leellenőrizve megállapítható volt, hogy az adott tagoltságok a valóságban nem fordulnak elő a vizsgált lejtőszakaszokon, így nem jelentenek valósan kialakuló lecsúszó részeket. Egyedül a 75/75 irányú és dőlésű, keletre néző lejtő esetén esik a 4-es és 5-ös tagoltsági csoport néhány eleme a kritikus zónába (23. ábra). Az egyes tagoltságokat megvizsgálva kiderül, hogy ezekből 1 db tagoltság (65/70) esetén valóban fennállhat a csúszólap kialakulása. Ennek ellenőrzésére a Rocscience RocPlane 3.0. nevű programot használtuk (24. ábra). A vizsgálat azt mutatja, hogy ugyan az esetlegesen kialakulható lecsúszó rész biztonsága (1,15) a stabilitási feltételeket kielégíti, a hosszú távon való stabilitás feltételeinek viszont semmiképp nem tesz eleget.

23. ábra. A mértékadó sziklafalak ellenőrzése sík lap menti tönkremenetelre 75/75 irányú tagoltságra vonatkozóan (Rock failure analyis: plane surfaces orientation:75/75)

364

Siroki vár

24. ábra. Az adott tagoltság (65/70) menti tönkremenetel vizsgálata a 75/75 irányú sziklarézsűn (Rock failure analyi along planes; cliff face orientation: 75/75, joint orientation:65/70,) A kimetszett ékek stabilitásának vizsgálatát a Rocscience Swegde 6.0 nevű programjával végeztük el. Ezen számítások és modellezések egyik eredménye látható a 25. ábrán. Az ékek stabilitása minden vizsgált esetben 1,35 feletti, így a stabilitásvesztés kockázata egyik elemzett esetben sem áll fenn.

25. ábra. A kimetsződött ék stabilitásának ellenőrzése a 215/63 irányú lejtő esetén az 1-es és a 6-os tagoltságokra (Rock failure analyis of wedge failure; slope orientation: 215/63, two joints) 5 ÖSSZEGZÁS A siroki várhegyet alkotó savanyú vulkáni tufa (riolittufa-riodácittufa) több változatát és megjelenési formáját is azonosítottuk a felső vár alatti sziklaperemnél. A geológus-mérnök szakértői felméréshez részletes geodéziai térinformatikai modell készült a déli sziklafalról. A geodéziai felméréskehez a hegy morfológiáját (meredek kevésbé belátható lejtők) és a pince rendszer sajátosságait is figyelembe véve a hagyományos geodéziai módszerek helyett a legkorszerűbb technikákat alkalmaztuk: GNSS támogatású földi lézerszkenner és drónos légi fényképezés. A D-i tufa fal meredek, uralkodóan délnyugati dőlésű, de erősen tagolt sziklalejtőt alkot, amelynek a felülete sem egységes. A sziklalejtőn és felmértük a tagoltságokat, repedéseket. A repedések, törések jelentős része meredekdőlésű (75-90°) és a sziklaperemre merőleges, de ezek mellett a sziklaperemmel közel párhuzamos, szintén meredek repedések is mérhetők. A sziklafalak állékonyságát a tufa kőztek laboratóriumi kőzetfizikai vizsgálatának eredményei, a geodéziával felmért lejtő morfológia és a tagoló felületek, repedések alapján modelleztük Phase2 program és Swedge program segítségével. Az előbbivel a csúszólapok menti az utóbbival a kibillenő ékek menti elmozdulásokat elemeztük. Jellemző tönkremeneteli formák közül a mállás és a kipergés gyakori, de a turisztikai hasznosítás és biztonság szempontjából azonban nem a kipergések okozhatják a legnagyobb problémát, hanem a nagyobb sziklatömbök kiborulása. Ez a lejtő irányát is figyelembe véve az arra merőleges és párhuzamos repedések megnyílásakor következhet be. 365

Török et al. IRODALMI HIVATKOZÁSOK: Balogh K. 1963. A Bükk-hegység és környékének földtani térképe. 1:100 000 Földtani Intézet kiadványa, Budapest Balogh K. 1964. A Bükk-hegység földtani képződményei. Földtani Intézet Évkönyve 48 (2) 719p. Danzi, M. Di Crescenzo, G. Ramondini, M. Santo A. 2013. Use of unmanned aerial vehicles (UAVs) for photogrammetric surveys in rockfall instability studies, Rend. Online Soc. Geol. It., Vol. XX. (doi: 10.3301/Rol.2012.xx) Kleb B. 1976. Észlelési magyarázó Eger 1:10000-es építésföldtani térképsorozatához. Közlekedési Dokumentációs Vállalat, Budapest. 757 p. Kovács B. 1975. Sirok (Heves megye). in Gerő L (szerk).: Várépítészetünk. Műszaki kiadó Budapest, 250-254 Less Gy., Gulácsi Z., Kovács S. et. al. 2002. A Bükk-hegység földtani térképe 1:50 000 Földtani Intézet kiadványa, Budapest Lukács R., Harangi Sz., Radócz Gy. et.al. 2010. A Miskolc-7, Miskolc-8 és Nyékládháza-1 fúrások miocén vulkáni kőzetei és párhuzamosításuk a Bükkalja képződményeivel. Földtani Közlöny, 140/1 31-48 Pelikán P, Budai T. 2005, A Bükk-hegység földtana. Földtani Intézet kiadványa, Budapest, 284p. Schréter Z. 1942. A Bükk földtani térképe. (kézirat) Spreafico, M. C. Perotti, L. Cervi, F. Bacenetti, M. Bitelli, G. Girelli, V. A. Mandanici, E., Tini M. A. Borgatti L. 2015. Terrestrial Remote Sensing techniques to complement conventional geomechanical surveys for the assessment of landslide hazard: The San Leo case study (Italy). European Journal of Remote Sensing, 48, 639-660. Szakács A., Zelenka T., Márton E. et. al. 1998. Miocene acidic explosive vulcanism in the Bükk Foreland Hungary: Identifying eruptive sequence and scearching for source location. Acta Geologica Hungarica, 41/4 413-435 Westoby, M.J. Brasington, J. Glasser, N.F. Hambrey, M.J.. Reynolds J.M 2012. Structure-fromMotion’ photogrammetry: A low-cost, effective tool for geoscience applications, Geomorphology, 179, 300–314.

366