Návrh řešení sanace svahu po sesuvu ve vybraných lokalitách

MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ FAKULTA LESNICKÁ A DŘEVAŘSKÁ ÚSTAV TVORBY A OCHRANY KRAJINY

Návrh řešení sanace svahu po sesuvu ve vybraných lokalitách Diplomová práce

2009/2010

Bc. Kristýna Bláhová

Prohlašuji, že jsem Diplomovou práci na téma: Návrh řešení sanace svahu po sesuvu ve vybraných lokalitách zpracovala sama a uvedla jsem všechny použité prameny. Souhlasím, aby moje diplomová práce byla zveřejněna v souladu s § 47b Zákona č. 111/1998 Sb., o vysokých školách a uložena v knihovně Mendelovy univerzity v Brně, zpřístupněna ke studijním účelům ve shodě s Vyhláškou rektora MZLU o archivaci elektronické podoby závěrečných prací. Autor kvalifikační práce se dále zavazuje, že před sepsáním licenční smlouvy o využití autorských práv díla s jinou osobou (subjektem) si vyžádá písemné stanovisko univerzity o tom, že předmětná licenční smlouva není v rozporu s oprávněnými zájmy univerzity a zavazuje se uhradit případný příspěvek na úhradu nákladů spojených se vznikem díla dle řádné kalkulace.

V Brně, dne: ........................................

PODĚKOVÁNÍ Především chci poděkovat panu doc. Ing. Antonínu Pasekovi, CSc. za jeho obětavou pomoc při řešení diplomové práce, bez které by tato nemohla vzniknout. Mé další poděkování patří Ing. Lence Ševelové za pomoc při laboratorních šetřeních a organizaci práce. V neposlední řadě děkuji všem, kteří mi umožnili pracovat, a to zejména tím, že se starali o moji dceru.

ABSTRAKT Jméno: Bc. Kristýna Bláhová Název diplomové práce: Návrh řešení sanace svahu po sesuvu ve vybraných lokalitách Abstrakt V této diplomové práci je popsána problematika stability svahů, faktory které ji ovlivňují a metody sanace svahů po sesuvu. Jsou uvedeny dva případy sesuvu svahů. První část práce se zabývá sesuvem v Kyjově. Autorka uvádí návrhy řešení kvalifikovaných firem a jejich zhodnocení. Po vlastním průzkumu terénu, odebrání vzorků a laboratorních zkouškách je po konzultaci s doc. Ing. Antonínem Pasekou, CSc. navrženo vlastní řešení. Druhá část práce se zabývá sesuvem svahu u Lipníku nad Bečvou, který je již dnes stabilizován. Jsou zde stručně uvedeny přírodní podmínky a okolnosti sesuvu. Díky znalosti mechanických vlastností zemin po sesuvu, lze pomocí Petterssonovy metody zjistit vliv použité sanace svahu na stupeň bezpečnosti svahu.

Klíčová slova: stabilita svahu, sesuv, sanace svahu, stupeň bezpečnosti svahu, Petterssonova metoda

Name: Bc. Kristýna Bláhová Title: Concept of a hillside sanitation after a landslide in selected locations Abstract This diploma thesis describes the problems of hillside stability, the factors that influence it and methods, that are being used to sanitate the hillside after landslide. The first part of this thesis deals with landslide in Kyjov. The author states and appraises stabilization concepts of qualified companies. The eigen solution is suggested after field research, lab work and consultation with Mr. doc. Ing. Antonín Paseka, CSc. Second part of this thesis deals with landslide near the town of Lipník nad Bečvou, which has already been stabilized. Brief description of natural conditions and terms of the landslide are stated. The knowledge of mechanical characteristics of the soil enables the author to find out the influence of the used sanitation on the safety level of the hillside by the Pettersson´s method.

Key words: hillside stability,

landslide,

safety factor,

Pettersson´s

method

OBSAH OBSAH ............................................................................................................................ 1 1. ÚVOD........................................................................................................................... 3 2. CÍL ............................................................................................................................... 4 3. MOTIV ........................................................................................................................ 4 4. TEORETICKÝ PŘEHLED ŘEŠENÉ PROBLEMATIKY.................................... 5 4.1. STABILITA SVAHU .................................................................................................... 5 4.2. FAKTORY ZPŮSOBUJÍCÍ PORUŠENÍ STABILITY SVAHU ............................................... 6 4.3. ŘEŠENÍ STABILITY SVAHŮ ........................................................................................ 8 4.4. KLASIFIKACE SESUVNÝCH JEVŮ ............................................................................ 14 4.4.1. Ploužení ................................................................................................................................... 16 4.4.2. Sesouvání ................................................................................................................................. 17 4.4.3. Stékání...................................................................................................................................... 18 4.4.4. Řícení ....................................................................................................................................... 19 4.4.5. Klasifikace vhodná pro Českou republiku ............................................................................... 20 4.5. METODY OCHRANNÝCH A SANAČNÍCH OPATŘENÍ .................................................. 27 4.5.1. Průzkum ................................................................................................................................... 27 4.5.2. Stabilizační opatření ................................................................................................................ 27

5. SESUTÍ SVAHU KYJOV-NĚTČICKÁ ULICE.................................................... 33 5.1. PŘÍRODNÍ PODMÍNKY ............................................................................................. 33 5.1.1. Biogeografické poměry ............................................................................................................ 33 5.1.2. Geologické a hydrogeologické poměry.................................................................................... 33 5.1.3. Pedologické poměry................................................................................................................. 34 5.1.4. Klimatické poměry ................................................................................................................... 34 5.1.5. Biota......................................................................................................................................... 34 5.1.6. Flóra ........................................................................................................................................ 35 5.2. SOUČASNÝ STAV .................................................................................................... 35 5.2.1. Závěrečná zpráva–Posouzení stability území postižené sesuvem při ulici Nětčické v Kyjově. GEOtest Brno a.s., září 2008 ............................................................................................................. 35 5.2.2. Vyjádření k závěrečné zprávě GEOtest Brno a.s., září 2008 ................................................... 36 5.2.3. Závěrečná zpráva-Stanovení příčin poruchy svahu při ulici Nětčická v Kyjově. GEOTEST Brno a.s., březen 2009 ....................................................................................................................... 37 5.2.4. Vyjádření k závěrečné zprávě GEOtest Brno a.s., březen 2009............................................... 38 5.2.5. Návrh trvalé pažící konstrukce. PROXIMA projekt s.r.o., listopad 2008 ................................ 38 5.2.6. Vyjádření k návrhu pažící konstrukce PROXIMA Projekt s.r.o., listopad 2008 ...................... 39 5.2.7. Dokumentace pro stavební povolení a provedení stavby, PROXIMA ...................................... 39 Projekt, s.r.o. Brno, březen 2009 ....................................................................................................... 39 5.2.8. Alternativa zajištění svahu, vyjádření Ing. Pavel Marek, PhD. duben 2009 ........................... 39 5.2.9. Vyjádření k návrhu Pavla Marka, duben 2009 ........................................................................ 40 5.2.10. Sanace sesuvu-GEOSTAV, spol. s.r.o. Otrokovice, duben 2009............................................ 40 5.2.11. Vyjádření k návrhu GEOSTAV, spol. s.r.o. Otrokovice, duben 2009..................................... 40 5.3. SHRNUTÍ A ZÁVĚREČNÁ DOPORUČENÍ .................................................................... 40 5.4. NÁVRH VLASTNÍHO ŘEŠENÍ STABILIZACE SVAHU................................................... 41

6. SESUTÍ SVAHU NA TRASE DÁLNICE D47 U LIPNÍKU NAD BEČVOU ..... 43 6.1. PŘÍRODNÍ PODMÍNKY ............................................................................................. 43 6.1.1. Biogeografické podmínky......................................................................................................... 43 6.1.2. Geologické a hydrogeologické podmínky ................................................................................ 43 6.1.3. Pedologické podmínky ............................................................................................................. 43 6.1.4. Klimatické podmínky................................................................................................................ 44

1

6.1.5. Biota......................................................................................................................................... 44 6.1.6. Flóra ........................................................................................................................................ 44 6.2. SOUČASNÝ STAV .................................................................................................... 45 6.3. VLIV PROVEDENÉ SANACE SVAHU NA STUPEŇ BEZPEČNOSTI .................................. 46 6.3.1. Výpočet reziduální pevnosti (ϕres) ............................................................................................ 46 6.3.2. Výpočet stupně bezpečnosti (F)................................................................................................ 47

7. METODIKA.............................................................................................................. 48 7.1. METODIKA PROVEDENÝCH ZKOUŠEK ZEMIN .......................................................... 48 7.1.1. Vlhkost w (%)........................................................................................................................... 48 7.1.2. Zrnitost..................................................................................................................................... 48 7.1.3. Konzistenční meze.................................................................................................................... 49 7.1.4. Objemová hmotnost ρ (kg.m3) vlhké zeminy ............................................................................ 49 7.1.5. Objemová hmotnost ρ (kg.m3) suché zeminy............................................................................ 49 7.1.6. Krabicová smyková zkouška .................................................................................................... 49 7.2. PETTERSSONOVA METODA ..................................................................................... 50

8. DISKUSE................................................................................................................... 52 9. ZÁVĚR ...................................................................................................................... 53 10. SUMMARY ............................................................................................................. 53 11. SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY................................................................... 53 12. SEZNAM PŘÍLOH................................................................................................. 53 13. PŘÍLOHY................................................................................................................ 53 SEZNAM OBRÁZKŮ Obr. 1. Příčiny ovlivňující stabilitu svahu……………………………………………………….7 Obr. 2. Schématické znázornění sil působících na existující nebo předvídané smykové ploše….8 Obr. 3. Řešení stability svahu, pokud svahem neprosakuje voda………………………………..9 Obr. 4. Řešení stability svahu pokud do svahu prosakuje voda………………………………...10 Obr. 5. Řešení stability svahu pokud voda prosakuje rovnoběžně se svahem………………….10 Obr. 6. Grafické znázornění Petterssonovy metody…………………………………………….12 Obr. 7. Grafické znázornění Petterssonovy metody…………………………………………….12 Obr. 8. Ploužení……………………………………………………………………….………...16 Obr. 9. Sesouvání……………………………………………………………………………….17 Obr. 10. Stékání……………………………………………………………………….………...18 Obr. 11. Řícení………………………………………………………………………………….19 Obr. 12. Základní morfologické prvky proudového sesuvu…………………………………….22 Obr. 13. Bulging………………………………………………………………………………...23 Obr. 14. Příklady pohybu bloků rigidního komplexu po plastickém podkladu………………...24 Obr. 15. Skalní zřícení na svahu ve Švýcarsku……………………………………….………...25 Obr. 16. Petterssonova metoda………………………………………………………………….51

2

1. ÚVOD Svahové pohyby a sesuvy vzbuzují vždy veliký zájem široké veřejnosti, stejně jako další přírodní katastrofy. Sesuvy bezprostředně ohrožují lidské životy a jejich sídla a člověk je nemůže stoprocentně ovládat. V některých oblastech dochází k sesuvům zřídka a v jiných zase velmi často, v každém případě však mají vždy velké ekologické a ekonomické následky. Na některých územích jsou sesuvné jevy tak markantní, že se přímo podílí na přetváření vzhledu krajiny. Nemčok společně s Paškem a Rybářem (1974) definovali sesuv, jako gravitační pohyb horninových hmot po svahu. Nezahrnují sem ale transport hornin sněhem, ledem, vodou a větrem. Podobně pojmenovali svahové pohyby Záruba a Mencl (1987) a jako sesuv označili v užším slova smyslu náhlý pohyb horniny, při kterém je hmota oddělena od pevného podloží smykovou plochou. Stejní autoři upozorňují na důležitost studia sesuvů zejména proto, že zjištění příčin, charakteru a vývoje sesuvů umožňuje zjistit velikost nebezpečí a navrhnout správné řešení zabezpečení. Problematická je výstavba silnic a lesních cest ve svazích náchylných k sesuvu. Neméně důležitou roli hraje stabilita svahu při výstavbě přehrad a tunelů. Časté je sesutí velkých ploch zemědělských a lesních pozemků, kdy jejich opětovné hospodářské využití je problematické, většinou však nemožné. Sesuvy stěžují a ohrožují práci v lomech a naopak špatně založený lom může ohrozit stabilitu celého okolí. Katastrofální handlovský sesuv v roce 1961, při němž bylo zničeno 260 domů a vážně byl ohrožen provoz železniční trati, představoval významný mezník v rozvoji výzkumu svahových pohybů v tehdejší ČSSR. Celosvětový význam v tomto oboru pak přinesl sesuv přehrady Vaiont v Itálii v roce 1963. Sesuv

v

Handlové odhalil

chybějící

potřebu

monitoringu

sesuvů

v

Československé republice a proto v letech 1962-1963 proběhl výzkum sesuvů, který zaznamenal 9164 sesuvů o celkové ploše bezmála 60.000 hektarů. V současné době je v celonárodní databázi 6622 sesuvů, zaznamenaných plošně, pokud alespoň jeden rozměr přesahuje 100 metrů, ostatní jsou vedeny, jako bodové sesuvy. Výskyt registrovaných sesuvů v ČR v roce 2003 je uveden v příloze č. 1.

3

2. CÍL Cílem této diplomové práce je zevrubný popis problematiky svahových pohybů a jejich sanace, zhodnocení a návrh řešení konkrétních sesuvů. V případě prvního sesuvu svahu v Kyjově si autorka klade za cíl nastínit přístup kvalifikovaných firem ke konkrétnímu sesuvu a po konzultaci s fundovaným odborníkem doc.Ing. Antonínem Pasekou, CSc. navrhnout vlastní řešení, které je založeno na vlastních laboratorních zkouškách a průzkumu v terénu. Ve druhém případě, sesuvu na trati D47 u Lipníku nad Bečvou, jde o svah dnes již stabilní. Cílem práce je v tomto případě stručně charakterizovat okolnosti sesuvu a zjistit zpětným výpočtem stability při F=1,0 a F=0,9 Petterssonovou metodou reziduální pevnost na smykové ploše. Dále pak po navrženém sanačním opatření vypočíst, jak se stupeň bezpečnosti zvýší.

3. MOTIV Motivem k realizaci této diplomové práce, byl zájem o problematiku mechaniky zemin a sesuvu svahů, který ve mně vzbudil předmět „Mechanika zemin a zakládání staveb“ na Mendelově univerzitě, vedený Ing. Lenkou Ševelovou. V průběhu práce mě zaujala možnost propojení vědomostí získaných při studiu s praxí.

.

4

4. TEORETICKÝ PŘEHLED ŘEŠENÉ PROBLEMATIKY 4.1. STABILITA SVAHU Svahovými pohyby v širším slova smyslu rozumíme přemisťování hornin z vyšších poloh svahu do poloh nižších, vlivem účinku gravitace. Z geologického hlediska není žádný svah stabilní. Svahy podléhají neustálým vlivům různých procesů, které mají vliv na jejich tvar a stabilitu. Svahy v zářezech a násypech musíme provádět v takovém sklonu, aby byly stabilní. Pokud stabilní nejsou, dojde k sesutí. Sesutí je jev, při kterém se v půdě naruší rovnováha působením různých faktorů. Část zeminy se dá do pohybu a zaujme novou polohu, ve které je po sesutí opět rovnovážný stav. (Horák, Paseka, Pospíšil, 2005) Stabilitu svahu posuzujeme pomocí stupně bezpečnosti (F), který můžeme definovat, jako poměr sil pasivních, které brání usmýknutí (tření a koheze) ku silám aktivním, které tento pohyb vyvolávají (síly tangenciální). Hulla, Šimek a Turček (1991) uvádí dále definice stupně bezpečnosti, jako poměr mezního zatížení a deformací k navrhovanému zatížení a deformacím, nebo také jako součinitel, kterým je nutno redukovat parametry smykové pevnosti, aby na posuzované smykové ploše bylo dosaženo stavu mezní rovnováhy. Stupeň bezpečnosti závisí na druhu zeminy a také na tom, jestli může zemina konsolidovat. Pro zářezy v nesoudržných zeminách uvažujeme jako přípustný stupeň bezpečnosti F= 1,4. U soudržných zemin je přípustný stupeň bezpečnosti F= 2,2. V případě, že známe bezpečně polohu smykové plochy a její tvar (např. po sesutí) stačí stupeň bezpečnosti F= 1,1-1,3. U násypů soudržných zemin jde o rychlé přitížení, protože během krátké doby jeho budování nemůže zemina konsolidovat. Stupeň stability F volíme kolem 2,3. Zvlášť pečlivě se musí vyšetřit případ měkkého podloží, kde může dojít k bulgingu. (Horák, Paseka, Pospíšil, 2005)

5

4.2. FAKTORY ZPŮSOBUJÍCÍ PORUŠENÍ STABILITY SVAHU Pro stanovení příčin pohybu svahu, je nutné především rozpoznat podmínky, které způsobují náchylnost území k sesouvání a činitele, které pohyb bezprostředně vyvolaly. Vliv některých faktorů na stabilitu svahu je graficky znázorněn na obr. 1. Mezi faktory, které způsobují porušení stability svahu patří zejména následující: - Změna sklonu svahu. Vzrůst sklonu svahu způsobuje v horninách změnu napětí. Rovnováha bývá porušena vzrůstem napětí ve smyku. - Přitížení násypy. Způsobuje vzrůst smykových napětí a zvětšení napětí vody v pórech jílovitých zemin se zmenšením jejich smykové pevnosti. Přitížení je tím nebezpečnější, čím je rychlejší. - Otřesy a vibrace. Zemětřesením vznikají v horninách kmity různé frekvence; podobně působí výbuchy velkých náloží trhavin a otřesy strojů. V každé hornině tak vznikají dočasné změny napětí, které mohou porušit rovnováhu svahu. U spraší a málo zpevněných písků může dojít otřesy k porušení intergranulární vazby, a tím ke zmenšení soudržnosti. U zvodnělého jemného písku a citlivých písčitých jílů mohou dát otřesy popud k přemístění nebo pootočení zrn; může to pak vyvolat náhlé ztekucení zeminy. - Změny obsahu vody. Dešťová voda a voda z tajícího sněhu se dostává do puklin v nichž vzniká hydrostatický tlak. V zeminách vzrůstá tlak v pórech a tím klesá jejich smyková pevnost. - Činnost mrazu. Mrznutím se zvětšuje objem vody v trhlinách, rozšiřují se staré trhliny a tvoří se nové. V rozpukaných horninách je pak menší soudržnost. V jílovitých a jílovitopísčitých horninách se tvoří ledové vrstvičky. Při jejich tání se zvětšuje obsah vody v povrchové vrstvě, která rozbřídá. - Zvětrávání hornin. Mechanické i chemické zvětrávání porušuje postupně soudržnost hornin. - Změny ve vegetačním pokryvu. Kořeny stromů udržují stabilitu svahu mechanickým působením a přispívají k vysušení svahu tím, že část podzemní vody spotřebují (tzv. transpirace). Odlesněním svahu se mění vodní režim v podpovrchových vrstvách - Působení podzemní vody. Proudící podzemní voda působí tlakem na částice zeminy, takže se zhoršuje stabilita svahu. Rychlé změny hladiny vody např. na březích umělých vodních nádrží způsobují vzrůst vodního tlaku v pórech. Proudící voda může vyplavit rozpustný tmel, tím se zeslabuje intergranulární vazba a zmenšuje smyková

6

pevnost. V jemném písku a siltu vyplavuje částice zeminy ze svahu. Napjatá hladina podzemní vody působí na nepropustné vrstvy jako vztlak. - Sucho. V období sucha jílovité zeminy vysychají a smršťují se. Vznikají v nich hluboké trhliny, které zmenšují soudržnost hornin na svazích a umožňují vnikání vody do jílovitých hornin. -

Elektrický potenciál. Někteří autoři zjistili měřením rozdíl elektrického potenciálu mezi dvěma vrstvami. Na jejich styku pak byla smyková plocha. (Záruba, Mencl, 1987)

Obr. 1. Příčiny ovlivňující stabilitu svahu a- vliv průsaků srážkové povrchové vody, b- vliv hladiny vody, c- vliv průsaků srážkové vody, d- vliv proudového tlaku podzemní vody, e- vliv propustné vrstvy, fvliv oslabení paty svahu, g- přitížení koruny svahu, h- vliv dopravy, i- vliv nepropustné vrstvy (Záruba, Mencl, 1987)

7

4.3. ŘEŠENÍ STABILITY SVAHŮ Řešení stability svahů je jednou z praktických aplikací mechaniky zemin, v níž využíváme pevnostní nebo deformační charakteristiky zemin (Hulla, Šimek, Turček, 1991). Z hlediska obecné mechaniky je gravitační porušení stability svahu aplikací fyzikální úlohy stability tělesa na nakloněné rovině. Účinkům aktivních smykových sil, vzniklých zejména působením gravitační síly, brání pasivní smykové síly, dané pevností horniny (viz obr.2). Způsob

jakým

se aktivní a pasivní síly

zapojují

do

daného

mechanismu je

velmi

a

složitý

k

jeho

uspokojivému řešení

nestačí

jednoduché zákony stability. Ve většině případů spolupůsobí i

přetvoření

Obr. 2. Schématické znázornění sil působících na existující nebo předvídané smykové ploše ve svahu. T- síla tangenciální, aktivní, N- síla normálová, pasivní, Wtíha proužku, U- vztlak, S- odpor, je dán pevností zeminy (Záruba, Mencl, 1987)

a úloha se tak stává staticky neurčitou. Prakticky se to projevuje jednak tím, že se vnitřní síly různým způsobem přemisťují (redistribuce sil), jednak tím, že se pasivní síly nemobilizují současně, nýbrž postupně (postupné, progresívní rozrušení). Představě progresivního rozrušení napovídá i fakt, že z vyvíjející se smykové plochy na počátku rozrušení se může vyvinout konečná kluzová plocha, která tedy nemusí být nejnebezpečnější smykovou plochou získanou při běžném stabilitním řešení. Proto je účelné studovat postupný vývoj poruch svahů, a to dvěma způsoby: Studiem počátku vývoje poruch in situ a studiem na modelech. (Q.Záruba,V.Mencl, 1987) Z inženýrského hlediska stabilitnímu výpočtu nejlépe vyhovují metody mezní rovnováhy. Jsou odvozeny za předpokladu existence takového stavu napjatosti prostředí, při němž je v celé zasažené oblasti mobilizována využitelná smyková pevnost 8

zeminy a hledá se taková kinematicky možná plocha, po níž by nejsnáze mohlo dojít k usmýknutí. Pokud je to možné vycházíme ze statického řešení stability svahu. Podstatou je zjištění poměru sil, které odporují sesouvání (pasivní síly) ku souhrnu sil, které sesouvání vyvolávají (aktivní síly). Vzniklá hodnota se označuje jako součinitel bezpečnosti (F). Převrácená hodnota F pak ukazuje, jaký podíl pevnosti horniny je třeba k udržení svahu. (Záruba, Mencl, 1987) Při stabilitních řešeních se používá poznatků odpozorovaných z terénu, z modelových zkoušek a z teoretických úvah numerického řešení. (Hulla, Šimek, Turček, 1991). Pro výpočet stability je důležité znát pevnost zeminy, nejčastěji v efektivních parametrech (zářezy), případně v totálních parametrech (násypy). U sypkých zemin se vytvoří smyková plocha rovinná a přibližně rovnoběžná s povrchem svahu. Sklon svahu, pokud jím neproudí voda, se rovná úhlu přirozené sklonitosti, též označovaný jako úhel vnitřního tření (ϕ). U soudržných zemin se vzrůstající kohezí dochází k usmýknutí podél zakřivených ploch. Nejčastěji předpokládáme smykovou plochu válcovou a tedy při příčném průřezu svahu uvažujeme smykovou plochu jako kruhový oblouk. Na smykové ploše klade zemina proti pohybu odpor, který je dán pevností zeminy (kohezí). Při řešení stability svahů nesoudržných zemin můžeme rozlišovat čtyři případy, a to: svahem neprosakuje voda (obr. 3.), voda prosakuje do svahu (obr. 4), voda prosakuje rovnoběžně se svahem (obr. 5.) a nebo voda prosakuje pod obecným úhlem β.

Obr. 3. Řešení stability svahu, pokud svahem neprosakuje voda γ- objemová tíha, α- úhel sklonu svahu, ϕ- úhel vnitřního tření zeminy (Hulla, Šimek, Turček, 1991)

9

Obr. 4. Řešení stability svahu pokud do svahu prosakuje voda γ- objemová tíha, α- úhel sklonu svahu, ϕ- úhel vnitřního tření zeminy (Hulla, Šimek, Turček, 1991)

Obr. 5. Řešení stability svahu pokud voda prosakuje rovnoběžně se svahem γ- objemová tíha, α- úhel sklonu svahu, ϕ- úhel vnitřního tření zeminy, h- výška svahu, H- výška posuzovaného tělesa (Hulla, Šimek, Turček, 1991)

10

Rozbor stability svahu v soudržných zeminách lze provést třemi základními způsoby: -

řešení v totálních parametrech smykové pevnosti

-

řešení v efektivních parametrech smykové pevnosti zemin s použitím proudového tlaku

-

řešení v efektivních parametrech smykové pevnosti s použitím pórového tlaku podzemní vody. (Hulla, Šimek, Turček, 1991) Při řešení v totálních parametrech se vychází z totálního zatížení na smykové

ploše a vliv tlaku vody v pórech se zanedbává, nebo se předpokládá, že je zahrnut do smykových parametrů. Výpočet je nejjednodušší, ovšem přesnost závisí na hodnověrnosti zaváděných parametrů pevnosti. Vychází se tedy ze smykových parametrů získaných rychlou zkouškou. Při řešení v efektivních parametrech s použitím pórového tlaku se vychází z pomalých zkoušek a získaných hodnot ϕef a cef. Při řešení se stanoví totální zatížení na smykové ploše, zmenšené o napětí v pórech zeminy u. Při řešení v efektivních parametrech za použití proudového tlaku se oproti postupu s použitím s pórového tlaku určuje na smykové ploše přímo efektivní zatížení, které je dáno efektivní tíhou zeminy a proudovým tlakem. (Hulla, Šimek, Turček, 1991) Obecně lze shrnout, že správnost stabilitního řešení v soudržných zeminách závisí na správném určení smykové pevnosti zemin speciálně u smykové plochy, vhodné volbě metody řešení stability a vyhledání nejnebezpečnější smykové plochy a tím i minimálního stupně stability. (Hulla, Šimek, Turček, 1991) Metody můžeme rozdělit v podstatě do tří skupin: metody klasické (např. Petterssonova), zlepšené klasické metody (např. Bishopova) a metody využívající matematické modely (např. metoda konečných prvků). V současné době je několik uznávaných klasických postupů stabilitní analýzy, které aplikují metodu mezní rovnováhy. Většina z nich používá techniku svislých proužků. Jsou to metody Petterssonova (1936), Felleniusova (1936), BishopMorgensternova (1955), Kennyho (1956), Janbuova (1957), Morgenstern-Princeova (1965), Spencerova (1967), Skempton-Hutchinsonova (1969) a Sarmy (1973). Petterssonova metoda je metodou klasickou. Je pro svoji rychlou a snadnou proveditelnost nejběžněji používanou metodou. Neuvažuje vliv tření jednotlivých proužků navzájem a je vhodná pokud na svah působí pouze svislé síly od vlastní váhy svahu. Tato metoda je též nazývána metodou svislých pruhů (Hulla, Turček, Šimek, 1991). Předpoklady Petterssonovy metody se blíží skutečnosti pouze je-li zakřivení kluzové plochy malé. Užití této metody je vhodné při plošných sesuvech o malých 11

sklonech, tvořených homogenními horninami. Při větším zakřivení kluzné plochy není Petterssonova metoda přesná. Grafické znázornění Petterssonovy metody je uvedeno na obr. 6 a 7. (Záruba, Mencl, 1987)

Obr. 6. Grafické znázornění Petterssonovy metody O- střed kružnice, F- stupně bezpečnosti (Weiglová, Glisníková, Masopust, 2003)

Obr. 7. Grafické znázornění Petterssonovy metody O- střed kružnice, b- šířka proužku, h- výška proužku, r- poloměr kružnice, ∆l- délka oblouku (Weiglová, Glisníková, Masopust, 2003)

12

Bishopova metoda je zlepšenou klasickou metodou. Oproti Petterssonově metodě uvažuje vliv tření jednotlivých proužků o sebe navzájem (vodorovné složky) a vychází z kruhové smykové plochy. Vodorovné složky zvětšují normálovou sílu na bázi proužků. Proto je výsledný klasický součinitel bezpečnosti větší o 10% a více, než při Petterssonově metodě. (Záruba, Mencl, 1987) Mezi novější metody, které využívají matematické modely patří metoda konečných prvků (MKP), která se začala plně využívat až s nástupem výkonné výpočetní techniky, přestože její princip byl znám již delší dobu. Tato metoda umožňuje porovnávat přímo výsledky klasických řešení s výsledky MKP, takže se vyloučí nedostatky způsobené nedokonalostí při měření pevnosti hornin. Její princip spočívá v diskretizaci spojitého kontinua do určitého (konečného) počtu prvků, přičemž zjišťované parametry jsou určovány v jednotlivých uzlových bodech. Metoda konečných prvků dovoluje i nepřímo posoudit, jaký je celkový součinitel bezpečnosti svahu. (Záruba, Mencl, 1987) Klasická a zlepšená klasická řešení stability zavádějí (nebo by ve smyslu nauky o mezních stavech měla zavádět) do řešení takové síly, které by působily, kdyby se těleso nacházelo na hranici mezní rovnováhy. Naproti tomu metoda konečných prvků řeší stav tělesa jak skutečně existuje, s jeho skutečnými vnějšími i vnitřními silami a přetvořeními. Proto také nelze řešení MKP pokládat za určitý zvolený mezní stav, nýbrž za výpočetní stav. (Záruba, Mencl, 1987)

13

4.4. KLASIFIKACE SESUVNÝCH JEVŮ Klasifikace sesuvných jevů je velmi obtížná hlavně proto, že jsou to komplexní procesy s projevy různých druhů a rychlostí pohybů. Již starší geologická literatura přináší zprávy o různých svahových pohybech. Zabýval se jimi například Hoff (1834) a Collin (1846). Avšak teprve počátkem 80. let 19. století se začínají svahové pohyby chápat jako důležitý geologický činitel. K významným badatelům té doby patří Tiefenbacher (1880), Reyer (1881), Heim (1882), Blanckenhorn (1896), později pak Braun (1908, 1912), Stiny (1910), Salomon (1917) a Penck (1924). (Marschalko, Mullerová, Ides, 2010) U nás se touto problematikou zabývali Q.Záruba a V.Mencl. Jedním z možných pohledů je rozdělení vytvořené Karlem von Terzaghi v roce 1925, založené na fyzikálních vlastnostech zemin. Řada autorů (např. Terzaghi, Heim, Braun, Penck, Pollack) se pokoušela přesně systematicky svahové pohyby rozdělit. Uvedení autoři vymezili dvě skupiny. V první skupině dochází k pohybu „za sucha“ a vznikající tření je statické. U druhé skupiny se děje pohyb vždy za součinnosti vody, která se stává aktivním činitelem, a tření je hydrodynamické. (Marschalko, Mullerová, Ides, 2010) V roce 1938 se objevuje klasifikace dle Sharpeho, která zohledňuje materiál sesuvu a rychlost pohybu. Stejskal rozděluje svahové pohyby do pěti skupin dle petrografické a geologické povahy svážných hmot. Tyto skupiny jsou: -

Pohyby nerozbředavých hmot (skalní řícení, skalní sjíždění, mury)

-

Pohyby rozbředavých hmot (bahenní proudy, svážení rozbředavých hmot)

-

Pohyby svahových sedimentů (slézání drnové pokrývky v horách, slézání svahové suti, svážení svahové suti)

-

Pohyby způsobené rušivým zásahem moře a velkých řek (pobřežní řícení a svážení)

-

Svahové pohyby v cihelnách, železničních zářezech a průplavech (svážení v umělých zářezech). Do speciální technické kategorie zařadil ještě svahové pohyby v umělých náspech, pohyby způsobené malou únosností podkladu, tekoucími písky a poddolováním. (Marschalko, Mullerová, Ides, 2010) Dělení podle Savarenského (1939) zohledňuje jako rozhodující kriterium průběh

smykové plochy. Vymezuje sesuvy asekventní, které vznikají ve stejnorodých zeminách a u nichž je smyková plocha zakřivena přibližně do tvaru válce, konsekventní, kde k pohybu dojde po vrstevních plochách, po puklinách nebo plochách břidličnatosti,

14

a insekventní, které probíhají napříč vrstvami, dosahují velkých rozměrů a jejich smyková plocha zasahuje hluboko do svahu. Při vzniku a vývoji svahových pohybů je důležitá funkce času. Podle vývoje můžeme rozlišovat svahové pohyby v počátečním, pokročilém a závěrečném stádiu. Podle stáří se rozeznávají svahové pohyby současné (recentní) a staré, z nichž ty, které se za dnešních klimatických a morfologických podmínek nemohou opakovat se nazývají fosilní. Je-li takový sesuv zavát sprašovými hlínami, nebo přikryt jinými mladými uloženinami, mluvíme o sesuvu pohřbeném. Pro technickou praxi je důležité rozdělení svahových pohybů podle stupně stabilizace na živé (aktivní), dočasně uklidněné (potenciální) a trvale uklidněné (stabilizované). Živé sesuvy se poznají podle vnějšího vzhledu, protože povrchové tvary jsou čerstvé, výrazné, dosud neporušené ronem a erozí. Stromy jsou různě vychýlené z původní polohy, povrch území je roztrhán, v trhlinách jsou kořeny napjaté; cesty, meze a stromořadí, vedoucí přes sesuvné území, jsou porušené, stavení pobořená. Sesuvy dočasně uklidněné bývají zarostlé nebo porušené erozí, takže stopy posledních pohybů bývají málo znatelné. Příčiny vzniku dosud trvají, takže pohyb se může znovu obnovit. Podle půdorysného tvaru sesuvu rozlišujeme sesuvy plošné (areální), proudové a čelní (frontální). Podle směru narůstání rozlišujeme sesuvy progresivní (kdy oblast sesuvu se rozšiřuje ve směru pohybu po svahu) a regresivní (s oblastí sesuvu rozšiřující se proti směru pohybu tj. proti svahu). Popov (1951) uvažuje jako důležité kriterium pro hodnocení sesuvů místní poměry. Od této myšlenky se odvíjí také klasifikace sestavená Hutchinsonem v roce 1968, která vymezuje tři skupiny: ploužení, jevy vyvolané trvale zamrzlou půdou a sesouvání. (Marschalko, Mullerová, Ides, 2010) K jednomu z nejlepších a pravděpodobně nejbližších skutečnosti řadíme dělení dle Paška, Rybáře a Nemčoka (1972,1973), které rozčleňuje sesuvy na čtyři hlavní skupiny: ploužení, sesouvání, stékání a řícení. Základem hlavních kriterií je mechanismus pohybu a rychlost pohybu. K vedlejším kriteriím patří věk, stupeň aktivity, geneze, vývojové stadium, opakovatelnost, směr narůstání pohybu, půdorys a výraznost morfologie.

15

4.4.1. Ploužení Má charakter velmi pomalého až pomalého tečení tuhé látky. Z geologického hlediska jde o dlouhodobý a zpravidla nezrychlující se pohyb horninových hmot. Rozhraní mezi pohybující se hmotou a jejím podložím je málo zřetelné. Ploužením začíná každý svahový pohyb. K nejčastějším typům svahových pohybů při ploužení patří : -

rozvolňování skalního svahu vznikem puklin lemujících tvary a dna erozního údolí,

-

rozvolňování svahu otevíráním tahových trhlin v jeho horní části

-

roztrhání vysokých

horských

masivů

s hrásťovými

poklesy jejich

svahů

a roztrháním jejich hřebenů -

shrnutí vysokých horských masivů zvrásněním jejich vrstev a se stupňovitými poklesy

-

shrnování vrstev podél okrajů pánví

-

vytláčení málo únosných a měkkých hornin na dně údolí

-

rotační vytláčení plastického podloží při blokových pohybech

-

laterální vytláčení při blokových pohybech po předurčené ploše

-

dlouhodobé plazivé přetváření povrchových vrstev svahů v zóně vlivu sezónních klimatických změn, jako jediný pohyb se děje na povrch

Obr. 8. Ploužení. (Záruba, Mencl, 1987) 16

4.4.2. Sesouvání Je to relativně rychlý krátkodobý klouzavý pohyb horninových hmot po svahu podle jedné nebo více smykových ploch. Charakteristické je, že část hmot se nasune na původní terén předpolí. Výslednou formou sesuvného pohybu je sesuv. Mezi nejrozšířenější typy svahových pohybů při sesouvání patří: -

klouzání zemin podél rotační smykové plochy

-

klouzání skalních hornin podél rovinné smykové plochy

-

klouzání podél složené, zakřivené a rovinné smykové plochy

-

klouzání po převážně horizontální nebo mírně ukloněné smykové ploše, často spojované s vytláčením vrstev na úpatí

-

sesouvání podél zakřivené smykové plochy v důsledku vytláčení méně únosných podkladových zemin

-

sesunutí v důsledku náhlého rozrušení původní struktury vrstvy prachovitých (spraš) a citlivých disperzních zemin převlhčením, vyluhováním nebo seizmickými otřesy

-

sesunutí v důsledku porušení struktury vrstvy stejnozrnných písčito-prachovitých a písčitých zemin při hydrodynamickém působení podzemní vody

Obr. 9. Sesouvání. (Záruba, Mencl, 1987)

17

4.4.3. Stékání Je to katastroficky rychlý krátkodobý pohyb horninových hmot ve viskózním stavu . Podstatná část hmot vyteče z odlučné deprese (jámy) a přemístí se poměrně daleko. Stékající horniny jsou od podloží odděleny ostrou hranicí. Výslednou formou stékání je proud. Běžně se uplatňuje voda (u svahového pohybu by měl být její podíl menší než podíl horninových hmot). Může se však jednat i o pohyb úlomkovitých hornin bez vody (suché mury v Alpách, skalní laviny v Kordillérách). K nejrozšířenějším typům svahových pohybů při stékání řadíme: -

stékání povrchových částí pokryvných zemin při jejich velkém převlhčení a nasycení v období intenzivních srážek nebo jarního tání a rozmrzání

-

stékání svahových neulehlých písčitoprachovitých zemin a mořských a jezerních disperzních zemin při náhlém rozrušení jejich struktury spojené s jejich ztekucením

-

stékání svahových jílovitopísčitých a hlinitých zemin při jejich výrazném přesycení povrchovými i podzemními vodami

-

stékání hlinitých a kamenitohlinitých svahových uloženin působením přívalových vod

Obr. 10. Stékání (Záruba, Mencl, 1987)

18

4.4.4. Řícení Je to náhlý katastrofický rychlý krátkodobý pohyb horninových hmot na strmých svazích, kdy ztrácejí kontakt s podložím. Uplatňuje se volný pád současně s ostatními druhy pohybu. V počátcích může docházet k plazení či sesouvání. Vzdálenosti přemístění hmot jsou značné. Při řícení dochází nejčastěji k těmto typům svahových pohybů: -

přemisťování drobných úlomků hornin kutálením, válením a poskakováním

-

náhlé přemisťování úlomků hornin volným pádem (v počáteční části dráhy padajících mas)

-

náhlé přemisťování bloků a stěn skalních hornin především volným pádem

-

náhlé přemisťování zemin především volným pádem

-

náhlé přemisťování skalních bloků, při kterém se kombinuje klouzání po předurčené ploše s volným pádem

Obr. 11. Řícení (Záruba, Mencl, 1987)

19

4.4.5. Klasifikace vhodná pro Českou republiku Pro Českou republiku je účelné rozdělit svahové pohyby podle regionálních podmínek. Převážná část sesuvů u nás se týká kvartérních pokryvných uloženin, které proto zařazujeme do samostatné skupiny. Sesuvy v horninách předkvartérního podkladu rozlišujeme podle charakteru postižených hornin a podle typu pohybu. Rozdělení převzato z Horák, Paseka a Pospíšil (2005). 1. Svahové pohyby pokryvných útvarů (svahových sutí, hlín a zvětralin). Vznikají hlavně působením povětrnostních činitelů -

slézání suti, podmiňuje zároveň hákování vrstev

-

plošné povrchové sesuvy

-

proudové sesuvy

-

suťové proudy, mury, vyplavování písků

2. Sesuvy v pelitických horninách (jílech, slínech, jílovcích, jílovitých břidlicích apod.) -

podél válcových smykových ploch

-

podél složených smykových ploch

-

svahové pohyby vzniklé vytlačováním měkkých hornin

3. Svahové pohyby pevných skalních hornin -

po předurčených plochách

-

dlouhodobé deformace horských svahů

-

skalní zřícení

4. Zvláštní případy svahových pohybů, které se v našich geografických podmínkách nevyskytují ale v některých oblastech jsou důležitým geologickým jevem -

soliflukce

-

sesouvání citlivých jílů

-

subakvatické skluzy

20

ad 1) Svahové pohyby pokryvných útvarů -

Slézání suti a hákování vrstev Vzniká působením různých drobnějších pochodů, které vedou k tomu, že se suť

začne pohybovat po svahu. V zimě se mezi úlomky dostává voda, která po zamrznutí způsobuje, že se suťové úlomky nakypří a povrchové vrstvy se nadzdvihnou. Na jaře potom dochází k posunu těchto vyzdvižených částic dolů po svahu vlivem gravitace. Při těchto pohybech, majících charakter ploužení, se většinou nevytváří zřetelná smyková plocha, ale širší zóna, ve které dochází k několika dílčím pohybům. Mezi pohybující se vrstvou suti a sklaním podkladem vzniká tření, které postupně jednotlivé vrstvy ohýbá. Tento proces se nazývá hákování vrstev a je u nás velmi rozšířen. Z hlediska bezpečnosti je nutné si uvědomit, že na povrchu vyvlečených zvětralých hornin se vytvořily staré smykové plochy, na nichž se projevuje náchylnost k sesouvání. Suťové sesuvy mohou dosahovat velkých plošných rozměrů. Mocnost těchto sesuvů však není veliká jen několik metrů. V období sucha jsou plošné sesuvy většinou v klidu, do pohybu je uvádí deště, nebo voda z jarního tání.

-

Proudové sesuvy K proudovým sesuvům dochází, pokud se sesuvné hmoty hromadí v erozní rýze

potoka a při dostatečném provlhčení se pohybují k údolí v úzkém proudu na značnou vzdálenost. Většinou jsou vyvolány nadměrnými srážkami a oproti plošným sesuvům mají zpravidla rychlejší průběh. Podle druhu materiálu a konzistence je rozlišujeme na proudy suťové, zemní a bahenní. Základní morfologické prvky proudového sesuvu lze vidět na obr.12.

-

Suťové proudy, mury, vyplavování písků Suťové proudy jsou rychlé proudy netříděného materiálu (velké balvany i drobné

písčité suti) a dochází k nim při náhlých přívalech vody. V Alpách jsou označovány jako mury nebo suťové laviny. Mohou vzniknout i při špatném managementu krajiny, například při vykácení lesního porostu na svazích s volnými sutěmi.

21

Mezi svahové pohyby pokryvných útvarů patří také vyplavení (ztekucení) písků. Dochází k němu např. při náhlém poklesu hladiny v nádrži nebo při proražení nepropustného pokryvu zvodnělých písčitých vrstev. U přirozených svahů se vyskytují velmi vzácně. Ke ztekucení může dojít i vlivem působení vnějšího podnětu, např. při otřesech. Tento druh sesuvů se vyskytuje nejčastěji na písčitých násypech komunikací podél vodních nádrží, nebo na návodních stranách zemních hrází.

Obr. 12. Základní morfologické prvky proudového sesuvu. (Pašek, Matula, 1995)

ad 2) Sesuvy v pelitických horninách V pelitických horninách dochází k sesuvům s velkou hloubkou zářezu podél nově vytvořených smykových ploch. Protože smyková plocha je zakřivená dochází k rotaci sesutých hmot a ty se potom naklání proti svahu. Na sesuvu vznikají příčné trhliny, ve kterých se hromadí voda. Voda akumulovaná v těchto trhlinách ještě zhoršuje stabilitu svahu a pokud je hornina nasycena může mít charakter zemního proudu. Zatrhávání se děje obvykle podél dílčích válcových ploch a celé sesuvné území je různě zvlněné. Výsledná smyková plocha pak už válcový tvar nemá. V horní části sesuvného území jsou zpravidla vytvořené nové smykové plochy, za to v dolní části už se sesutý materiál pohybuje po vrstvách s menší pevností, podle toho která má vzhledem k ohybu vhodnou polohu. Tak vznikají sesuvy se složenou smykovou plochou, které představují přechod k sesuvům po předurčených plochách.

22

-

Svahové pohyby vzniklé vytlačováním měkkých hornin

Svahové pohyby, které vznikají vytlačováním měkkých jílů na povrch mají různou formu, odvislou od morfologických a geologických podmínek lokality. Patří sem kerné sesuvy, vytlačování měkkých pelitických hornin na dně erozních údolí, nebo umělých zářezů a některé poruchy náspů založených na neúnosném podloží. Proces vytlačování měkkých hornin probíhá velmi pomalu a proto je také velmi těžké ho zpozorovat. Teprve až dílčí drobné deformace nabudou měřitelných hodnot, je možné pozorovat zhoršenou stabilitu svahu. Vytlačování hornin na dně údolí se také nazývá bulging (viz obr. 13) a bylo poprvé popsáno v okolí Northamptonu ve střední Anglii.

Obr. 13. Bulging. 1- slinité jílovce, 2- těšinity, 3- rozmočené jílovce na dně údolí, 4- kontaktně metamorfované jílovce (Záruba, Mencl, 1987) ad 3) Sesouvání pevných hornin skalního podkladu

-

Sesuvy po předurčených plochách K sesouvání po vrstevních spárách, puklinách nebo dislokacích obvykle dochází

tehdy, jsou li vrstvy nebo jiné plochy dělitelnosti ukloněny po svahu a je-li porušena jejich souvislost při úpatí svahu. Skalní sesuvy podél vrstevních ploch nebo jiných ploch diskontinuity mohou nabýt katastrofálního měřítka, jde-li o velké kubatury a velké výškové rozdíly na horských svazích. Pohyb sesutých hmot dosahuje pak zrychlení, které dosahuje téměř rychlosti řícení. Příznivé podmínky pro vznik skalních sesuvů jsou zejména v mladých pohořích, protože toky se strmou spádovou křivkou se tak rychle zařezávají do podloží, že svahy se nestačí přizpůsobit novým podmínkám. Jsou-li vrstvy ukloněny k údolí, nastávají příznivé podmínky pro vznik sesuvů po vrstevních plochách (viz obr. 14).

23

Obr. 14. Příklady pohybu bloků rigidního komplexu po plastickém podkladu (upraveno dle Nemčoka, 1982)

-

Dlouhodobé deformace horských svahů Vedle náhlých sesuvů po předurčených plochách byly zjištěny pomalé

dlouhodobé pohyby hornin na horských svazích, které mají charakter ploužení. Označují se jako gravitační vrásnění nebo gravitační posuny. Vyskytují se v horninách, které jsou schopné plastického přetváření dílčími posuny podél elementárních ploch dělitelnosti (vrstevních ploch, ploch břidličnatosti, foliace) bez vytvoření průběžné smykové plochy. Tyto jevy jsou známé například na svazích tvořených fylity, svory, pararulami, chloritickými břidlicemi apod. dlouhodobé rozvolňování a posouvání hornin po vrstevních plochách vzniká například při mírném sklonu vrstev postupným otvíráním puklin vlivem povětrnosti (hlavně mrznutím vody v puklinách) nebo uvolňováním reziduálního napětí v horninách po vhloubeném údolí.

-

Skalní zřícení Jako skalní řícení (viz obr. 15) označujeme náhlé řítivé pohyby uvolněných

bloků nebo komplexů hornin ze strmých skalních stěn nebo ze stropů jeskynní. Kameny a bloky se hromadí na úpatí svahů jako suťové kužely, které mohou splývat v rozsáhlé osypy. Svahy suťových kuželů mají úhel sklonu 25 až 40°, podle tvaru a velikosti úlomků. Dojde-li ke zřícení velkých skalních mas uvolněných vysoko na horské stěně, může pohyb dosáhnout rychlosti až 200 km/hod. Skalní zřícení jsou nebezpečná pro svůj rychlý průběh a proto, že je nelze předvídat. Zabezpečování skalních stěn hrozících zřícením je obtížné a velmi nákladné.

24

Obr. 15. Skalní zřícení na svahu ve Švýcarsku 1- jurské vápence, 2- slinité vápence a pískovce (spodní křída), 3- odlučná oblast, 4zřícená bloková suť původně z jurských vápenců (Záruba, Mencl, 1987)

ad 4) Zvláštní případy svahových pohybů Tato skupina zahrnuje svahové pohyby, které se u nás nevyskytují, ale v některých lokalitách mohou působit jako důležité geologické jevy.

-

Soliflukce (půdotok) Jako soliflukci označujeme odtékáni rozmrzlé povrchové vrstvy po zmrzlém

podkladu. Tento jev je znám především ze subarktických a vysokohorských oblastí, kde je půda trvale zmrzlá do velkých hloubek a za krátkého letního tání rozmrzá pouze do hloubky cca 0,5 metru. V našich podmínkách dochází k soliflukci pouze v malém měřítku, na horách při jarním tání.

-

Sesouvání senzitivních jílů Jako senzitivní jíly označujeme jílovité sedimenty mořského původu, které

zaujímají po regresi moří velké plochy i daleko nad hladinou moře. Postupem času se zmenšuje jejich pevnost v důsledku ztráty solí v pórech naplněných vodou. Kromě pevnosti se zmenšuje také mez tekutosti a vzrůstá náchylnost k velké ztrátě pevnosti při prohnětení. Nebezpečnost těchto sesuvů spočívá v tom, že postihují zcela plochá území, dokonce i se sklonem menším než 5% a jsou velmi rychlé. V Norsku byly tyto jíly označovány jako „quick clays“ a tento název je nyní všeobecně využíván pro vysoce senzitivní jíly.

25

-

Subakvatické skluzy K subakvatickým skluzům dochází při posunu nezpevněných sedimentů (hlavně

jílovitých nebo siltovitých a vápnitých kalů, nebo písčitých náplavů) po ukloněném dnu pod hladinou vody. Tvoří se v mořích i v jezerech. Mohou se sesouvat povrchové vrstvy, nebo může docházet k vytláčení pelitických hornin na povrch, přičemž se dostávají do pohybu mladší nadložní vrstvy. Podnětem k pohybu mohou být i seismické otřesy.

26

4.5. METODY OCHRANNÝCH A SANAČNÍCH OPATŘENÍ Nejlepším opatřením proti sesuvu území je se takovému území vyhnout, to ale lze jen někdy, proto je hlavní pozornost věnována tomu, jak vzniku sesuvů zabránit případně tam, kde již k sesuvu došlo, jak svah stabilizovat. Nejdůležitějším podkladem pro pozdější rozhodování je kvalitní a podrobný geologický průzkum oblasti, zjištění příčiny sesuvu a její následné odstranění. (Horák, Paseka, Pospíšil, 2005)

4.5.1. Průzkum V rámci průzkumu je nutné zjistit zejména všechny plochy oslabení pevnosti horniny. U již vzniklých sesuvů je třeba zjistit polohu smykové plochy nebo zóny. Na hloubku sesuvu je možné usuzovat ze svislého a vodorovného posunutí pevných měřičských bodů za určitou periodu. Je třeba podrobně sledovat odlučnou oblast sesuvu a hledat kudy do svahu proudí voda podzemní nebo povrchová. K tomu jsou vhodné pozorovací trubice, rozmístěné v různých hloubkách. Dále je nutné měřit napětí v různých místech sesuvu a při určování mechanických vlastností je třeba změřit parametry reziduálního odporu proti usmýknutí. Při rozhodování o použití některé ze sanačních metod je kladen důraz zejména na typ svahové deformace, její hloubkový i plošný rozsah, objekt, který je svahovými pohyby ohrožen, příčina vzniku nebo skutečnost, zda k pohybům dochází ve skalním nebo zemním masivu. Z finančního hlediska hraje významnou roli důležitost objektu. (Záruba, Mencl, 1987)

4.5.2. Stabilizační opatření Metody sanace porušených svahů lze podle principu realizace rozdělit do několika skupin. Jedná se o úpravu tvaru svahu, odvodnění svahu, ochranu svahu před zvětráváním a erozí, zpevňování hornin, technická stabilizační opatření a zvláštní opatření. (Baliak in Hulla, Turček, 2002)

4.5.2.1. Úprava tvaru svahu Jedná se o jeden z nejběžnějších, nejlevnějších a nejjednodušších způsobů stabilizace svahu. Obecně platí, že stabilita svahu se zlepší při zmenšení objemu zemního tělesa ve vyšších aktivních polohách svahu a nebo naopak při zvětšení jeho

27

dolní části. V případě provedení přitěžovacích násypů u paty svahu je vhodné umístit do podloží drenáž. Lze také provádět odlehčovací zářezy v horní části, zmírnit sklon svahu a materiál přesunout z horní části k patě svahu. (Záruba, Mencl, 1987)

4.5.2.2. Odvodnění svahu Odvodnění svahu patří k jednomu z nejdůležitějších sanačních opatření, protože při zmenšení tlaku vody v pórech na smykové ploše dochází ke snížení intenzity sil, které vyvolávají usmýknutí. Pokud je svah špatně odvodněn dochází k zachytávání vody např. v trhlinách a k pronikání hlouběji do masivu, tím se zhoršuje stabilita svahu. Pro akutní krátkodobé odvodnění se využívají prosté rýhy po spádnici. Stabilizované nebo uklidněné sesuvy se odvodňují systémem vodotěsných dlážděných příkopů, rigolů a drenáží (viz příloha č. 2), utěsňují se trhliny, svah se překrývá fólií, vytváří se nepropustný bitumenový pokryv. Pro správnou funkci odvodňovacího systému je nutná pravidelná kontrola a údržba. K hloubkovému odvodnění slouží systémy odvodňovacích vrtů. Správnou funkci vertikálních a šikmých vrtů zajistí jejich dosah, a to až do propustné vrstvy v podloží smykové

plochy.

Účinnost

vrtů

lze

zvýšit

vybudováním

štěrkových

pilot

nebo podzemních stěn vyplněných štěrkem. Do drenážních studní se voda z okolního masivu stahuje systémem horizontálních vějířovitých vrtů. Ze studny se voda následně odvádí do povrchového toku např. dalším horizontálním vrtem, žebry, kanalizací atd. K odvodňování se využívají drenážní trubky, jejichž výhodou může být, jsou-li ve své horní části perforované. Je lepší, aby spodní část děrovaná nebyla, protože po ní voda odtéká. Kanalizační trubky perforování nemají, jejich funkcí je pouze odvod vody. Méně častým způsobem hloubkového odvodnění je elektroosmóza a to například v málo propustných, zvodněných zeminách (jílovité hlíny, hlíny, prachovité zeminy). Pokud se do takových zemin zavede stejnosměrný proud, začne se uvolňovat velké množství vázané vody, která se může následně ze zeminy čerpat. (Hulla, Turček, 1998) Pro mělkou drenáž se používají drenážní žebra v rýhách 1–2 metry hlubokých, vykopaných po spádnici a často také vybavených geotextilií a drenážním potrubím. Spolu s hlouběji uloženými žebry zlepšují také odpor proti usmýknutí. Zcela ojedinělý drenážní prvek představují ražené odvodňovací štoly, které se obvykle kombinují s drenážními vrty. (Hulla, Turček, 1998)

28

4.5.2.3. Ochrana svahu před zvětráváním a erozí Způsob ochrany svahu před zvětráváním a erozí se volí zejména s ohledem na skutečnost, zda je svah tvořen zeminami nebo skalním masivem. Zhoršení mechanických vlastností zeminového prostředí je možné zabránit výsadbou trav a dřevin, jejichž kořeny prorůstají zeminou, a tak jí zpevňují. Kromě toho také odsávají z podloží vodu. Pro tento účel jsou vhodné listnaté dřeviny s hlubokým kořenovým systémem a velkou spotřebou vody. Pomoc při zmírňování účinků zvětrávání a eroze poskytují vlnolamy, případně kamenné dlažby pro zpevnění břehů vodních toků a také geomříže (viz příloha č. 3). Odlišné postupy se používají u sklaních stěn. Osvědčily se pláště ze stříkaného betonu, torkretové omítky, kotvené obkladové stěny, geomříže. (Hulla, Turček, 1998)

4.5.2.4. Opadové stěny a galerie Ke klasickým technickým opatřením se řadí opadové stěny nebo galerie, sloužící k zabezpečení provozu stavebního díla pod svahem. Opadové stěny stabilitu svahu sice nezvyšují, zachycují však padající úlomky hornin. Sekundárním stabilizačním faktorem je přitížení a podepření paty svahu. Podmínkou správné funkce je pravidelné čištění akumulačního prostoru za opadovou stěnou. Galériemi se chrání především liniové dopravní stavby a potrubní vedení na exponovaných svazích v horském terénu. Galérie částečně podepírá svah a částečně překrývá komunikaci. (Hulla, Turček, 1998)

4.5.2.5. Zpevnění povrchu svahu Rozprostřením drátěného pletiva lze zabránit vypadávání úlomků horniny. Pletiva se upevňují krátkými kotvami do horniny. Tento způsob je vhodný v suchých a teplých oblastech, kde nedochází k rychlému zvětrávání holých skalních stěn vlivem mrazu a srážek. Často se ke zpevňování povrchových vrstev svahů násypů a zářezů v zeminách využívají geotextilie – tkaniny a rohože ze syntetických vláken. Jsou odolné vůči klimatickým vlivům a mají dobré pevnostní a deformační vlastnosti. (Hulla, Turček, 1998) Pro zpevnění povrchu svahu je možné využít vhodného vegetačního pokryvu. Zalesňování sesuvných území je zpravidla posledním sanačním opatřením a děje se až po uklidnění sesuvu. Sanace sesuvů pomocí vegetace je ovšem účinná pouze u mělkých sesuvů. Pro vysazování na sesuvných územích jsou nejvhodnější stromy s velkou spotřebou vody a velkým výparem, jako například olše, topol, vrba, jasan 29

a bříza. Nejméně vhodnou dřevinou je smrk, který má mělké kořeny a tak navíc svah ještě přitěžuje. Je samozřejmě nutné dbát na vhodnost stanoviště pro konkrétní druhy a také na vliv jednotlivých dřevin na strukturu půdy. (Záruba, Mencl 1987) Sýkora (1981) doporučuje při stabilizaci sesuvných území nejdříve plochu osít vhodnými travinami a bylinami se záplety a živými ploty a pak vysazovat ty dřeviny, které jsou vhodné pro porostní typ pařeziny s nepravidelnou omezenou těžbou. Z jeho výzkumů vyplývá, že hlavním lesním typem na našich sesuvných územích je doubrava s příměsí lužních stromů. Jako hlavní dřevinu doporučuje vysazovat ve středních polohách duby s příměsí habrů, jasanů, olší s mokřadními topoly, vrbami a osikami. V polohách nad 900 m pak klen, jeřáb, břízy, olše a borovici. Udává, že podle zkušenosti je vhodné, aby byl na sesuvech udržován trvale smíšený les a porost se obnovoval postupně.

4.5.2.6. Opěrné zdi Opěrnými zdmi (viz příloha č. 4) se zabezpečuje čelo sesuvu a svahy zářezů nad komunikacemi a zástavbou tehdy, není-li možné upravit je do stabilních sklonů. Zatímco dříve se jednalo o masivní konstrukce, v současné době se přistupuje k tenkostěnným zdem, které mohou být založeny na pilotách nebo se kotví do horninového masivu. Používají se k tomu prutové nebo lanové kotvy. Prefabrikované kotvené stěny se umísťují tam, kde nelze postavit holé vysoké opěrné zdi. Prvky, montované s odskokem, se po dokončení výstavby naplní zeminou a osadí vegetací. Stále rozšířenější jsou gabionové stěny (viz příloha č. 5), drátěné koše plněné kamenivem. Střídavě se na sebe kladou a vytvářejí opěrnou konstrukci, která se časem může zanést zeminou a zarůst vegetací. Gabiony lze snadno přizpůsobit nepravidelnému povrchu, kladou vysoký odpor tlakovému i tahovému namáhání, jsou propustné a při jejich aplikaci lze případně využít místní materiál (Hulla, Turček, 1998).

30

4.5.2.7. Kotvení skalních stěn Je-li skalní stěna narušena průběžnými plochami diskontinuit, které jsou orientovány na směr vytvářené skalní stěny, využívá se jako hlavního stabilizačního prvku kotev, které umožňují přenášet sílu do horniny. Při navrhování stabilizace kotvami je potřeba brát v úvahu délku kotev a spolehlivý přenos sil z hlav kotev na okolní horninu. Příklad kotvení skalní stěny je uveden v příloze č. 6. (Hulla, Turček, 1998) 4.5.2.8. Injektáž Při injektáži se vrty a perforací vhání pod tlakem do pórů a puklin v hornině cementační směsi. Vytvoří se tak „nové těleso“, které musí proniknout smykovou plochou a zároveň nesmí způsobit vzdouvání hladiny podzemní vody. (Hulla, Turček, 1998)

4.5.2.9. Pilotové stěny Ochranu významných komunikací zajišťují velkoprůměrové pilotové stěny. Zhotovují se nejčastěji vrtáním s následným vložením armatury a vyplněním betonovou směsí. Spojují se trámcem a mohou být ukotveny hluboko pod smykovou plochu. Pilotová stěna nesmí tvořit hráz přirozenému proudění podzemní vody, musí být dokonale odvodněna. Pro sesuvy s mělkou smykovou plochou (max. 3 – 4 m) se využívají mikropiloty. Do maloprofilového vrtu se vloží ocelová trubka a kořen mikropiloty se zainjektuje. Podobně se budují mikrozápory, kdy se do vrtu vkládá místo ocelové trubky I-profil.(Hulla,Turček, 1998)

4.5.2.10. Kombinace stabilizačních prvků Nejčastěji používanou kombinací je kotvení spolu s plošným zpevňováním. Nedílnou součástí bývá odvodnění aktivní zóny, zachycení a odvod povrchových vod. Nevhodné je vyvedení vrtů přímo na povrch. V zimním období může voda ve vrtech zamrzat a způsobit vzdutí hladiny podzemní vody. Vhodnější je proto zavést vyústění vrtů do zakryté studny. (Hulla, Turček, 1998)

31

4.5.2.11. Zvláštní opatření Pokud by sanace ve fázi přípravy stavby představovala výrazné navýšení nákladů na výstavbu, přistupuje se k opatřením vedoucím ke změně lokality výstavby nebo trasy, svahová porucha se přemosťuje, případně se překonává tunelem. Provizorní skládací most se používá pro přemostění nestabilních úseků na komunikacích. Například v krasových oblastech, kde dochází k tvorbě krasových dutin pod povrchem, které svými erozivními účinky ohrožují bezpečný průjezd motorových vozidel. (viz příloha č. 7)

32

5. SESUTÍ SVAHU KYJOV-NĚTČICKÁ ULICE

5.1. PŘÍRODNÍ PODMÍNKY 5.1.1. Biogeografické poměry Zájmové území nalezneme v Hustopečském bioregionu s číselným označením 4. 3. Bioregion leží dle Culka (1996) ve středu jižní Moravy. Hustopečský bioregion reprezentují

severní

okraj

Dolnomoravského

úvalu

dále

pak

jižní

část

geomorfologických celků Ždánický les a z části také Kyjovská pahorkatina. Plocha tohoto bioregionu je udávána 1045 km2. Území je utvářeno pahorkatinou na vápnitém flyši a spraších. V celém tomto území charakteristicky dochází k míšení prvků panonských, a to převážně mimo les a prvků karpatských, převážně v lese. Jeho biotu můžeme zařadit do druhého buko-dubového vegetačního stupně a na jižních svazích se vyskytuje i první dubový vegetační stupeň. Z toho vyplývá potencionální přirozená vegetace v podobě dubohabrových hájů s výskytem ostrůvků s šípákovými doubravami. Severní okrajové chladnější části bioregionu můžeme označit jako netypické, pro takřka úplnou absenci šípákových doubrav, kde jsou plně nahrazeny dubohabrovými háji. (Culek, 1996) Dnes jsou zde tedy typické výše zmíněné teplomilné doubravy a dubohabřiny s možným výskytem kulturních borů. Mimo les je charakteristický výskyt polních kultur spolu s vinicemi a sady. (Culek, 1996) 5.1.2. Geologické a hydrogeologické poměry Střed oblasti je budován méně odolnými flyšovými horninami ždánické jednotky. Pro tento flyš je typické střídání pískovců a jílovců a uplatnění slínitých vrstev na západě. Zajímavým prvkem je výskyt menilitových vrstev. Na jihovýchodě oblasti vystupují vápnité jíly, písky až štěrky mořského z části i brakického neogénu. Výrazné pokryvy v celém bioregionu vytváří spraše. Předkvartérní podklad v zájmovém území tvoří sedimenty terciéru-neogénu, panonu. Vývoj panonu Vídeňské pánve je litofaciálně jak vertikálně tak horizontálně velmi proměnlivý. Hlavními horninami jsou pelity různé barvy, písčitosti i vápnitosti s převahou písčitých (prachových) vápnitých pelitů nad jíly a písky převážně jemného zrna (prachové písky-prašnice). Prachovité písky jemně až středně zrnité, šedožluté vystupují ve studovaném svahu až k povrchu území. (Paseka, 2009)

33

Při bázi prachovitých písků je 0,5-0,8 metrů mocná vrstva jílu prachově písčitého vápnitého šedožlutého, který nasedá na vrstvu uhelného jílu převážně černé barvy. Její mocnost je 1,7- 3,2 metrů. Níže pak následuje opět jíl zelenošedý s písčitou laminou. Jeho mocnost ve vrtu J2 je 1,8 metrů. V tomto vrtu je pak níže opět vrstva 2,1 metrů mocná uhelného jílu s několika písčitými laminami. Barva je černá. V hloubce 9,1 metrů je vrstva písku jemně až středně zrnitého zelenošedého. (Paseka, 2009) Hladina podzemní vody byla ověřena vrtem J2 v hloubce 4,2 metrů. Je napjatá a po naražení vystoupila o 1,3 metru. Podle chemických analýz (GEOtest Brno, a.s.) je vysoce agresivní obsahem síranů. (Paseka, 2009) Reliéf je převážně pahorkatinný s výškovou členitostí 75–150 m. Místy i v podobě ploché až členité vrchoviny s výškovou členitostí 150–210 m. Typická výška biregionu se pohybuje v rozmezí 170–360 metrů. (Culek, 1996)

5.1.3. Pedologické poměry Převážná část území je v oblasti černozemí. Černozemní spraše jsou občas zastoupeny lehkými arenickými černozeměmi a zahliněnými písky. Maloplošně i pararendziny. (AOPK ČR, 2010)

5.1.4. Klimatické poměry Dle Quita leží bioregion z velké části v nejteplejší oblasti T4, pouze severní výše položené oblasti pak leží v T2. Podnebí je zde velmi teplé a poměrně suché. Pro Kyjov udává Culek (1996) teplotu 9,2°C. Díky značné členitosti je zde množství chráněných částí území, jak teplých a výsušných, tak i inverzních kotlin. V globálním měřítku zůstává klima značně xerotermní, což způsobuje blízkost návětrného svahu Karpat.

5.1.5. Biota Bioregion leží v termofytiku ve fytogeografickém podokrese 20b. Hustopečská pahorkatina (kromě severozápadního a severovýchodního cípu a výše položených míst při hranicích se Ždánickým lesem) a v jihozápadní části fytogeografického podokresu 20a. Bučovická pahorkatina. (Culek, 1996)

34

5.1.6. Flóra Potenciální vegetaci tvoří z větší části panonské dubohabřiny (Primulo verisCarpinetum). Časté jsou rovněž teplomilné doubravy. Na extrémnějších konvexních jižních svazích jsou typické šípákové doubravy (Quercion pubescenti-petraeae, především asociace Corno-Quercetum).

5.2. SOUČASNÝ STAV Po sesutí svahu při ulici Nětčické v Kyjově v roce 2008 vyvstala akutní potřeba tento sesuv stabilizovat. Projekt sanace svahu mezi ulicemi Nětčická a Pod Zvonicí vypracovali pro městský úřad Kyjov dva zpracovatelé. Jedná se o firmy GEOtest Brno, a.s. a PROXIMA projekt, s.r.o. Pro doplňující posudky byly přizváni Pavel Marek a společnost GEOSTAV, spol. s.r.o. Otrokovice. Z ekonomických důvodů nebylo možné financovat tyto projekty, a proto požádal městský úřad v Kyjově pana doc. Ing. Antonína Paseku, CSc. o vyjádření k těmto návrhům. V průběhu řešení návrhu sanace svahu byla přizvána autorka diplomové práce ke spolupráci. Bližší analýza návrhů řešení poukázala na zásadní nedostatky v postupu řešení sanace svahu výše zmíněnými firmami a vedla k vypracování vlastního řešení sanace svahu, které bude realizováno v dubnu 2010. Před vypracováním vlastního návrhu bylo nutné prostudovat a zhodnotit návrhy výše zmíněných firem. Následující kapitoly se zabývají zhodnocením návrhů sanace svahu na ulici Nětčické v Kyjově.

5.2.1. Závěrečná zpráva–Posouzení stability území postižené sesuvem při ulici Nětčické v Kyjově. GEOtest Brno a.s., září 2008 Městský úřad Kyjov dne 6.3.2008 objednal u GEOtestu Brno a.s. geotechnické posouzení a návrh sanace narušeného svahu na ulici Nětčické v Kyjově. V kapitole 2 se uvádí, že svah při ulici Nětčické se porušil v důsledku demolice starého objektu zasahujícího do svahu a zajišťující jeho stabilitu. Svah vysoký necelých 6 m byl postižen sesuvem o délce 8 m. Smyková plocha vychází těsně pod hranicí svahu a projevuje se zátrhy šířky až 20 cm, při výšce stupňů 20-30 cm. Spodní výchoz smykové plochy nebyl ověřen. Do svahu jsou umístěny dva sklepy. Zemní těleso je budováno pelitickými horninami (jílovitými hlínami a jíly) náležejícími k neogénu

35

Vídeňské pánve. Podle ČSN 73 1001 se jedná o jílovitou hlínu s nízkou plasticitou tř. F5 ML. Stabilitní řešení uvedené v kapitole 3 mělo za úkol zjistit současnou míru stability vyšetřovaného svahu a posoudit účelnost doporučených sanačních opatření. Stabilitní výpočty byly provedeny ve dvou profilech. Zemní těleso bylo uvažováno jako homogenní, jehož parametry byly převzaty z průzkumné zprávy GEOTESTu Brno a.s. z roku 1970 (ulice Urbanova). Geometrie řešeného tělesa byla odvozena ze situačního a výškového zaměření. Pro stabilitní výpočty byl použit program STSV21 využívající pro stanovení stupně bezpečnosti vlastní metodu vycházející z momentových podmínek rovnováhy s vyhledáním nejnepříznivější smykové plochy opakováním dílčích řešení. Uvedené výpočty byly provedeny ve dvou profilech s dosaženým stupněm bezpečnosti F= 0,98- 0,99. Jako doporučená sanační opatření se uvádí zmenšení sklonu svahu, gravitační zárubní zeď a kotvení. Zmenšením sklonu svahu na sklon 1:2 se stupeň bezpečnosti zvýší na F= 1,34, což není dlouhodobě přípustné. Gravitační zárubní zeď lze provést monolitickou z betonu nebo kamenného zdiva, případně je možno použít gabiony. Kotvení svahu se jeví jako nejvhodnější způsob sanace svahu. V závěru se konstatuje, že stabilitní řešení ukázalo současný nestabilní stav a možnost rozšíření svahových poruch blíže k zástavbě v prostoru za hranou svahu. Jako nejvýhodnější sanační opatření stabilizace svahu se ukázalo zabezpečení svahu předpjatými kotvami.

5.2.2. Vyjádření k závěrečné zprávě GEOtest Brno a.s., září 2008 Výše popsaná a doporučená řešení nejsou příliš výstižná a to zejména z těchto důvodů: -

Studovaný svah poškozený sesuvem je budovaný podle geologické mapy horninami terciéru–neogénu, pannonu, který je zde zastoupen převažujícími písky s vložkami jílů. GEOTEST Brno však v kapitole 2 uvádí, že jde o neogenní jílovité hlíny a jíly!

-

Pro stabilitní výpočty nebyly geodeticky zaměřeny řešené profily svahu. Nebyla ověřena konkrétní geologická a hydrogeologická stavba svahu. Měly být provedeny alespoň dva průzkumné vrty s odběrem vzorků. Na odebraných vzorcích zemin by byly zjištěny konkrétní geotechnické vlastnosti v prostoru sesuvu.

-

Při vlastním řešení stability mohl být zvolen jiný postup tj. ověření průběhu smykové plochy a pak zpětným výpočtem stability při při stupni bezpečnosti F=1 36

vypočítat pevnost na smykové ploše. Při této pevnosti a navržené sanaci svahu zjistit, jak se stupeň bezpečnosti zvýší. -

Chybí zde podrobné zjištění příčin sesuvu

-

Doporučená sanační opatření bez inženýrsko- geologického průzkumu jsou předčasná a zavádějící.

-

Zárubní zeď zabezpečuje pouze stabilní svah před vlivem vnějších faktorů, ale nemá statickou funkci! Statickou funkci má pouze zeď opěrná.

5.2.3. Závěrečná zpráva-Stanovení příčin poruchy svahu při ulici Nětčická v Kyjově. GEOTEST Brno a.s., březen 2009 Městský úřad Kyjov objednal dne 24.3.2009 u GEOTESTu Brno a.s. stanovení příčin deformací svahu mezi ulicemi Nětčická a Pod Zvonicí. Kapitola 2 uvádí, že ke svahové poruše za současného poklesu území mezi hranou svahu a zátrhy došlo po zahájení demolice objektu č.p. 2101/6 na ulici Pod Zvonicí, především obvodové zdi přilehlé ke svahu, který se o tuto zeď opíral. Zemní těleso je tvořeno hlínami třídy F5 se symboly ML, resp. MI, na nichž jsou uloženy nesoudržné navážky, které mají charakter stavebního rumu smíšeného s hlínami. Při prohlídce ze dne 6.8.2008 bylo zjištěno, že svah není po sesuvu stabilizován a že by se svahová porucha mohla dále propagovat. Dům, který je postaven nad hranou svahu, by svahovými pohyby neměl být postižen. Při prohlídce dne 2.3.2009 bylo zjištěno, že těleso sesuvu dále pokleslo, čímž došlo ke zřícení klenby kratšího sklepa a ke vzniku trhlin na zídce terasovité zahrádky příslušné k domu č.p. 2026/57. Jako příčiny vzniku sesuvu se uvádí ,že v době výstavby domů č.p. 2100/4 a 2101/6 měl terén pod ulicí Nětčickou jiný tvar. Na pozemcích na ulici Nětčické stály dva domy, které byly zbourány v souvislosti s rekonstrukcí ulice Nětčické v 90. letech minulého století. Tyto domy byly dle vyjádření pamětníků postaveny na plošině o cca 2 metry níže než původní terén. Pro výstavbu zdí domů v ulici Pod Zvonicí bylo nutno svah částečně odkopat, přičemž výška stěny výkopu mohla dosahovat cca 2,5 metru. V projektu rekonstrukce vozovky na ulici Nětčické, nebyly uvažovány změny ve výškovém uspořádání vozovky- pouze s minimálním přesypem pro rozšíření vozovky.

37

Prostor za hranou svahu byl přitížen násypem o mocnosti 2 až 2,5 metru. Toto přitížení vedlo ke zvýšenému bočnímu tlaku na obvodové zdi domů na ulici Pod Zvonicí. Demolice zdí pak vedla k poklesu stability natolik, že se svah sesul. Hlavní příčinou svahové poruchy je tedy úprava terénu po demolici domů na ulici Nětčické do dnešního rovinného tvaru, která v projektu rekonstrukce silnice nebyla uvažovaná. Doporučením pro další postup je zabezpečení svahu, které je nutno provést v celém rozsahu ne etapovitě, neboť nelze zaručit další rozšíření svahových pohybů mimo zabezpečovanou část svahu. Demolice objektů při ulici Pod Zvonicí je třeba provádět s vytvářením opěrné kotvené stěny. Při realizaci sanace svahu je nutný geotechnický sled.

5.2.4. Vyjádření k závěrečné zprávě GEOtest Brno a.s., březen 2009 Stanovení příčin sesuvu mělo předcházet posuzování jeho stability. Návrh sanačních opatření je tak jako u předchozí zprávy bez inženýrsko-geologického a hydrogeologického průzkumu předčasný. V projektu jsou uváděny především předpoklady namísto konkrétních zjištění in situ.

5.2.5. Návrh trvalé pažící konstrukce. PROXIMA projekt s.r.o., listopad 2008 Městský úřad Kyjov zadal firmě PROXIMA projekt s.r.o. vypracování projektové dokumentace na zabezpečení svahu mezi ulicí Nětčickou a Pod zvonicí. V technické zprávě je popis sesuvu převzat ze zprávy GEOTESTu. Výška navážek byla odhadnuta na 3,5 metru, dále následují souvrství jílovitých hlín, které více do hloubky byly modelovány jako hlíny písčité vzhledem k ohledání v okolí sesuvu. Hladina podzemní vody byla odhadnuta do hloubky 8 metrů. Firma PROXIMA Projekt navrhuje jako vhodnou sanaci svahu použití pažící konstrukce, která je navržena jako železobetonová ze stříkaného betonu v tloušťce 200 mm. Konstrukce samotná sestává ze svislých zápor, torkretového betonu a třech řad předpínaných kotev. Nedílnou součástí stěny je i její odvodnění. Zhotovitelem

bude

zajištěn

pasport

před započetím stavebních prací.

38

porušení

okolních

objektů

ještě

5.2.6. Vyjádření k návrhu pažící konstrukce PROXIMA Projekt s.r.o., listopad 2008 PROXIMA projekt s.r.o. Brno vypracovala projekt na podkladě zprávy GEOTESTu, která jak je uvedeno dříve je nedostačující a málo výstižná. V místě sesuvu neprovedli podrobný inženýrsko-geologický a hydrogeologický průzkum. Vycházejí z archivních hodnot z ulice Urbanova. Je tedy zřejmé, že projekt zpracovaný na podkladě předpokladů na místo konkrétních zjištění, není možné doporučit k realizaci.

5.2.7. Dokumentace pro stavební povolení a provedení stavby, PROXIMA Projekt, s.r.o. Brno, březen 2009 Městský úřad Kyjov objednal u firmy PROXIMA Projekt, s.r.o. vypracování dokumentace pro stavební povolení a pro provedení stavby. V kapitole 1.6 se uvádí, že lokalita byla zevrubně prozkoumána i s ohledem na konzultace s pamětníky. Charakteristika sesuvu je převzata ze zprávy GEOtestu. GEOtest hodnotí projekt firmy PROXIMA jako vhodný. V souhrnné technické zprávě jsou převzaty zásadní geotechnické údaje ze zprávy GEOtestu. V technické zprávě je popis sesuvu převzat ze zprávy GEOtestu. Výška navážek byla odhadnuta na 3,5 m. Hladina podzemní vody byla modelovaná v hloubce 8 m. Při jednání na místě stavby bylo zjištěno, že již delší dobu v minulosti byl porušen vodovodní řad nad severovýchodním rohem stěny objektu stojícího na svahu. Tato porucha je již rok opravená. Trhliny na této části stěny jsou spojeny tedy i s dotací vody z porušeného řadu do zemního masivu. Vyjádření k dokumentaci pro stavební povolení a provedení stavby, zpracované firmou PROXIMA Projekt s.r.o. v březnu 2009 je shodné s konstatováním v kapitole 5.2.6.

5.2.8. Alternativa zajištění svahu, vyjádření Ing. Pavel Marek, PhD. duben 2009 Městský úřad v Kyjově zapůjčil k prostudování materiály panu Ing. Pavlu Markovi, PhD., ten navrhuje variantu kotvené záporové stěny. Dále uvádí, že pilíři tryskové injektáže by bylo možné podchytit i část oplocení domu na parcele č. 42/4, bez nutnosti jeho celkové opravy. Před zpracováním finálního posudku návrhu pažení Pavel Marek uvádí, že je nutné geodetické zaměření aktuální podoby sesuvu, tj. vyhotovení příčných řezů 39

s nynějším stavem. Dále je nutné zpracování studie objektu č.42/4 a realizace doplňkového geologického průzkumu. Jako poslední uvádí že je vhodné provést rekognoskaci terénu s odbornou firmou v provádění pilířů tryskové injektáže ohledně doplňujících požadavků.

5.2.9. Vyjádření k návrhu Pavla Marka, duben 2009 Se závěry pana Marka lze souhlasit. Sanační opatření, která uvádí jsou ale opět předčasná a nepodložená.

5.2.10. Sanace sesuvu-GEOSTAV, spol. s.r.o. Otrokovice, duben 2009 Městský úřad Kyjov přizval firmu GEOSTAV Otrokovice k místnímu šetření ohledně posouzení alternativního řešení zajištění svahu na výše uvedené lokalitě. Dne 17.4.2009 ve svém vyjádření uvádí předpokládanou finanční náročnost. Současně uvažují provést doplňkový geologický průzkum.

5.2.11. Vyjádření k návrhu GEOSTAV, spol. s.r.o. Otrokovice, duben 2009 Lze souhlasit s návrhem doplňkového geologického průzkumu, finanční kalkulace jsou ovšem opět předčasné a zavádějící.

5.3. SHRNUTÍ A ZÁVĚREČNÁ DOPORUČENÍ Na podkladě provedeného šetření na postižené lokalitě a po prostudování podkladů zpracovatelů projektu, lze říci, že navrhovaná řešení sanace svahu nejsou vhodná a to zejména z těchto důvodů: -

Nebyl proveden inženýrsko-geologický a hydrogeologický průzkum v místě sesuvu, za účelem ověření geologické stavby území.

-

Poškozený svah nebyl geodeticky zaměřen.

-

Z výše uvedeného vyplývá, že stabilitní výpočty byly provedeny na podkladě předpokladů a ne konkrétních zjištění a jsou tedy nevěrohodné.

-

Zjištění příčin sesuvu mělo být provedeno před tím, než byly modelovány stabilitní výpočty

-

Projekty sanace svahu zpracované firmou PROXIMA Projekt, s.r.o. Brno a firmou GEOSTAV spol. s.r.o. Otrokovice jsou založené na předpokladech namísto konkrétních zjištění, a proto není možné doporučit je k realizaci.

40

Důrazně se upozorňuje že vzniklý sesuv je v havarijním stavu a je proto nutné, co nejdříve realizovat níže uvedená doporučení.

Před návrhem sanačních opatření se musí: -

Provést podrobný inženýrsko- geologický a hydrogeologický průzkum.

-

Provést geodetické zaměření svahu.

-

Provést pasportizace budov sousedících s postiženým svahem.

-

Průběžně sledovat další průběh sesuvu.

-

Firma, která bude sanaci provádět musí spolupracovat s řešitelem IG a HG průzkumu a geotechnickým dozorem

5.4. NÁVRH VLASTNÍHO ŘEŠENÍ STABILIZACE SVAHU Firma GEOCOMP s.r.o. Brno provedla geodetické zaměření zájmového území (viz příloha č. 9) a současně zaměřila charakteristický řez svahem (příloha č. 10) a průzkumné vrty J1 a J2 (viz příloha č. 13-17). Tyto průzkumné vrty byly vyhloubeny vrtnou četou firmy HS geo, s.r.o. Brno do hloubky 10 metrů a v průběhu hloubení vrtů byly odebírány porušené vzorky zemin a vzorek vody. Laboratorní zkoušky byly provedeny v laboratoři mechaniky zemin Ústavu geotechniky VUT v Brně. Výsledky laboratorních zkoušek (viz příloha č. 18, 19 a 20). Na základě dostupných podkladů a provedených šetření lze prohlásit, že k sesutí svahu mezi ulicemi Nětčická a Pod Zvonicí v Kyjově došlo v souvislosti se započetím demolice budovy č.p. 2101/6. Rodinné domy č.p. 2100/4 a 2101/6 v ulici Pod Zvonicí jsou založeny tak, že zasahují do svahu na šířku cca 8 m od silnice a tím odřezávají patu svahu na výšku 2,5 metru. Dalším faktorem, který přispěl ke zhoršení stability svahu byla rekonstrukce vozovky na ulici Nětčická v devadesátých letech. V průběhu prací byla koruna svahu přitížena navážkou, z části pocházející právě z demolice rodinných domků, o celkové mocnosti 3,7 m. Z provedeného inženýrsko-geologického průzkumu vyplývá, že svah je tvořen shora navážkou, která je položena na panonském vápnitém prachovitém písku, jemně až středně zrnitém. Podzemní voda byla zjištěna v ulici Pod Zvonicí (J2) v hloubce 4,2 metrů, po naražení vystoupila do hloubky 2,9 metrů. Svah postižený sesouváním má sklon 35°. 41

Průběh smykové plochy nemohl být ověřen, protože svah není dostatečně přístupný. Pravděpodobný tvar smykové plochy v písčitých zeminách je rovinný téměř rovnoběžný s povrchem.

Ve spolupráci s doc. Ing. Antonínem Pasekou, Csc. bylo navrženo následující sanační opatření: 1. Etapově odstraňovat budovy č.p. 2100 a 2101 v ulici Pod Zvonicí po úsecích 3 až 5 metrů. 2. Neprodleně poté odstraněné zdivo nahradit přitěžovacím přísypem na výšku minimálně 2 metry a sklonu svahu 1:2 3. Po vybudování přitěžovacího přísypu při patě svahu je možné otevřít další úsek opět široký 3 až 5 metrů a postupovat jako v bodu 2. 4. Po vybudování přitěžovací lavice v místě budov č.p. 2100 a 2101 je možné svah nad lavicí upravit až k jeho koruně do sklonu 1:2, přičemž úprava sklonu svahu bude mít počátek 1,5 metrů od dřevěného plotu. 5. Takto upravený svah je třeba ohumusovat a oset 6. Při provádění navrhovaných prací je nutný monitoring svahu. 7. Stupeň bezpečnosti takto upraveného svahu se zvýší na F= 1,4

Výše uvedená sanační opatření je třeba považovat za orientační, v průběhu prací bude docházet k jejich upřesnění. Z toho důvodu je třeba zajistit stálý dozor, který bude průběh prací sledovat. Grafické znázornění návrhu řešení je uvedeno v příloze č. 21. V době odevzdání této diplomové práce se čeká na realizaci uvedeného návrhu sanace svahu.

42

6. SESUTÍ SVAHU NA TRASE DÁLNICE D47 U LIPNÍKU NAD BEČVOU

6.1. PŘÍRODNÍ PODMÍNKY 6.1.1. Biogeografické podmínky Zkoumané území se nachází dle Culka (1996) v Provincii Středoevropské, v Západokarpatské subprovincii a v Hranickém bioregionu č. 3.4. Plocha bioregionu je 2

997 km . Bioregion je tvořen pahorkatinou na měkkých sedimentech s vystupujícími kulmovými kopci, které tvoří přechod ke Kojetínskému bioregionu. Netypické je i ploché úpatí Nízkého Jeseníku, kam ještě sestupují některé demontánní druhy. V současnosti převažuje orná půda, v lesích kromě kulturních jehličnanů je velké zastoupení dubohabřin, na kulmu s fragmenty bučin. Vegetační stupňovitost začíná 1. dubovým (resp. planárním) vegetačním stupněm, 2. bukovo-dubový stupeň bývá málo vyvinut. Široké vertikální rozmezí má naopak 3. dubovo-bukový (suprakolinní) vegetační stupeň a především 4. bukový (submontánní) vegetační stupeň, který zasahuje o 100 až 200 metrů výše než v české části hercynské podprovincie. V ČR je vegetační stupňovitost západokarpatské podprovincie zakončena 7. smrkovým (supramontánním) vegetačním stupněm. (AOPK ČR, 2010)

6.1.2. Geologické a hydrogeologické podmínky Bioregion zabírá západní část geomorfologických celků Moravská brána, Podbeskydská pahorkatina, výběžek Nízkého Jeseníku, Hornomoravského úvalu i Vizovické vrchoviny. Charakteristická geologická skladba a reliéf Karpat je vázaný na mocné usazeniny flyše, v nichž se střídají pískovce, jílovce a nesouvislý řetězec bradlových vápenců. (AOPK ČR, 2010) Na zkoumané lokalitě je hladina podzemní vody v hloubce 1,50 metrů, na jaře může vystoupit i výše. Lokalita náleží do povodí 4-11-02. (Paseka, 2009)

6.1.3. Pedologické podmínky V nadloží terciérních hornin se vyskytují fluviální písčité a štěrkovité sedimenty hlavních a vysokých teras řeky Bečvy. Nejrozšířenějším pokryvem jsou jílovité a jílovitoprachovité hlíny. (AOPK ČR, 2010)

43

6.1.4. Klimatické podmínky Podnebí má kontinentálnější rysy než v hercynské podprovincii, ale díky členitosti reliéfu se projevují lokální rozdíly v závislosti na nadmořské výšce a odlišnosti návětrných a závětrných svahů hor. (AOPK ČR, 2010)

6.1.5. Biota Biota této podprovincie je ovlivněna charakteristickou geologickou stavbou. Je zde daleko větší druhová diverzita bioregionů než v hercynské podprovincii. Typická je téměř úplná absence rašelinišť. Dominuje biota 3. dubovo-bukového, při západním okraji 2. bukovo-dubového stupně. Převažují dubohabrové háje, na kulmu jsou zastoupeny ostrůvky květnatých bučin, bikových bučin a acidofilních doubrav. (AOPK ČR, 2010)

6.1.6. Flóra Typickým jevem jsou poměrně velká převýšení, která umožňují plynulé vyznívání teplomilné flóry vysoko do pohoří a naopak sestup horských druhů do inverzních poloh. Ve flóře i fauně dochází ke styku a prolínání prvků karpatského a hercynského podhůří. Biota je poměrně bohatá, se zastoupením subtermofilních druhů (vápence). Charakteristická je absence většiny horských druhů. Netypická část je tvořena širokými nivami s luhy a olšinami. (AOPK ČR, 2010)

44

6.2. SOUČASNÝ STAV Sesuv svahu zářezu na km 102.820 vlevo na trase dálnice D47 v úseku Lipník nad Bečvou-Bělotín, se začal projevovat 27.3.2009. Přehledná situace s geologickým řezem 13-13´je uvedena v příloze č. 22. V závěrečné zprávě doc. Ing. Paseky, CSc. z roku 2001 se v projektu uvádí, že po otevření zářezu a výskytu podzemní vody se vybudují odvodňovací žebra. Zářez však byl prováděn v sušším období (v roce 2007), a tak nebyla ověřena hladina podzemní vody. Z tohoto důvodu se k vybudování odvodňovacích žeber nepřistoupilo. Do 27.3.2009 bylo těleso zářezu v klidu. V letech 2007 a 2008 byla mírná zima, na rozdíl od počátku roku 2009, kdy pata svahu zářezu, tvořená neogenním jílem, promrzla. V důsledku vlivu mrazu a zvýšenému přísunu vody ze srážek a jarního tání se svah začal sesouvat. Jako sanační opatření bylo navrženo vybudování odvodňovacích žeber, ale projevy sesuvu, které byly monitorovány vedly k tomu, že bylo rozhodnuto, že se celá sesutá hmota odtěží až cca 1 metr pod vzniklou smykovou plochu a nahradí se lomovým kamenem na výšku 2 až 3 metry. Vrstva lomového kamene se napojila na hloubkovou drenáž. Svah byl dosypán, ohumusován a oset. Požadovaný stupeň bezpečnosti pro svahy zářezu byl F=1,50. V závěrečné zprávě doc. Paseky (2009) se uvádí posouzení chování svahů zářezu pomocí programového vybavení PLAXIS (metoda konečných prvků), kterou se při navržené sanaci získal stupeň bezpečnosti F=1,65. Doporučená sanace tedy byla shledána jako dostačující a přistoupilo se k její realizaci. Poloha smykové plochy byla ověřena v roce 2009 a je použita k výpočtům v další kapitole. V současné době je uvedený svah zářezu stabilní, ale doporučuje se ho i nadále sledovat. Fotografická dokumentace je v příloze č. 23-30.

45

6.3. VLIV PROVEDENÉ SANACE SVAHU NA STUPEŇ BEZPEČNOSTI Zvýšení stupně bezpečnosti po provedení navržené sanace svahu bylo vypočítáno pomocí Petterssonovy metody. Tato metoda byla zvolena jednak proto, že je jednou z nejpoužívanějších, ale také proto, že je vhodná a dostupná pro srovnávací výpočty. Nejprve byla spočítána reziduální pevnost na smykové ploše při stupni bezpečnosti F=0,9 a F=1 a po té díky znalosti mechanických vlastností lomového kamene se zpětně dle úhlu vnitřního tření zjistí, jak se stupeň bezpečnosti zvýšil. Reziduální pevnost horniny, je taková hodnota, na které se pevnost zeminy ustálí po sesuvu. Z výsledku lze usuzovat na vhodnost provedeného sanačního opatření. 6.3.1. Výpočet reziduální pevnosti (ϕres) Při výpočtu reziduální pevnosti na smykové ploše vycházíme ze vzorce pro stupeň bezpečnosti (F), kdy si za hodnotu F dosadíme postupně 0,9 a 1. Vliv soudržnosti se neuvažuje. V příčném profilu svahu se vyskytují dva geotechnické typy zemin. Jedná se o typ 4A (deluviální hlinité sedimenty) a 6A (neogenní zvětralý jíl). Pro výpočet je nutné znát objemové hmotnosti těchto zemin. Objemová hmotnost (γ) pro geotechnický typ 4A je rovna 2057 kg.m-3. Objemová hmotnost pro geotechnický typ 6A je rovna 1973 kg.m-3. ΣT a ΣN se pak získá, jako součet sil v jednotlivých geotechnických typech vynásobený příslušnou objemovou hmotností zeminy.

F=

γ*Σ (N-U)*tgϕ + c*Σ∆l*0,8

[1]

γ*ΣT

Po úpravě dostaneme rovnost:

tgϕres =

ΣT ΣN

ϕres = 20,2° při F=1 ϕres = 18,3° při F=0,9

Reziduální pevnost na smykové ploše při stupni bezpečnosti F=1 byla vypočítána na 20,2° a při stupni bezpečnosti F= 0,9 vyšla 18,3°.

46

6.3.2. Výpočet stupně bezpečnosti (F) Při výpočtu stupně bezpečnosti vycházíme ze vzorce [1]:

γ*Σ (N-U)*tgϕ + c*∆l*0,8 F=

γ*ΣT

Protože při sanaci svahu byla zemina nahrazena lomovým kamenem, jehož úhel vnitřního tření (ϕ) známe, dosadíme do vzorce za ϕ hodnotu 35°. Po úpravě dostáváme rovnost: F= Σ N*tgϕ /ΣT F= (147,8 * TG 35°) / 54,3 F= 1,9

Stupeň stability po nahrazení zeminy lomovým kamenem je 1,9. Výsledek získaný metodou konečných prvků udává hodnotu 1,65. Petterssonova metoda tedy udává výsledek podstatně vyšší a tím provedenou sanaci určuje, jako velmi bezpečnou. Grafické znázornění výpočtu reziduální pevnosti a stupně bezpečnosti je uvedeno v příloze č. 31.

47

7. METODIKA Prvním krokem při řešení vzniklého sesuvu je studium zpracovaných materiálů. Po důkladném seznámení se s problematikou sesuvů je nutné provést průzkum v terénu a odebrání vzorků zemin. V případě sesuvu v Kyjově šlo o 27 vzorků, které byly odebírány porušené v průběhu hloubení vrtů J1 a J2. Firma GEOCOMP geodeticky zaměřila zájmové území a vypracovala účelovou mapu v měřítku 1:200. Současně zaměřila charakteristický řez svahem a provedené vrty J1 a J2 . Následně byly provedeny laboratorní zkoušky a na základě jejich výsledků a průzkumu na místě sesuvu bylo navrženo vlastní řešení svahu. Výsledky laboratorních šetření a graficky zpracovaný návrh vlastního řešení jsou uvedeny v příloze. V případě sesuvu u Lipníku nad Bečvou bylo nutné prostudovat materiály a provedená laboratorní šetření. Po té byla vypočítána reziduální pevnost na smykové ploše a následně bylo možné ověřit zpětně účinnost navrženého sanačního opatření na zvýšení stupně bezpečnosti dle metody Petterssona. Výsledky byly porovnány s výpočty dle metody konečných prvků (PLAXIS).

7.1. METODIKA PROVEDENÝCH ZKOUŠEK ZEMIN

7.1.1. Vlhkost w (%) Vlhkost byla stanovena dle ČSN CEN ISO/TS 17892-4 Geotechnický průzkum a zkoušení – laboratorní zkoušky zemin- část 1: Stanovení vlhkosti zemin jako aritmetický průměr ze dvou stanovení vysušením při 105°C do stálé hmotnosti.

7.1.2. Zrnitost Zrnitost zeminy byla stanovena dle ČSN CEN ISO/TS 17892-4 Geotechnický průzkum a zkoušení – laboratorní zkoušky zemin- část 4: Stanovení zrnitosti zemin kombinovanou zkouškou aerometrické analýzy a sítového rozboru. Podíl zrn nad 0,063 mm se stanovil proséváním přes normovou sadu sít. Velikost zrn pod 0,063 mm byla zjištěna nepřímo na základě proměnlivé rychlosti jejich sedimentace v suspenzi tzv. aerometrickou metodou podle Casagrandeho. Granulometrické složení je dokumentováno křivkou zrnitosti a jejím číselným vyjádřením, protokolem udávajícím namrzavost zemin dle Scheibleho kritéria pro jednotlivé křivky zrnitosti, protokolem „ Granulometrický rozbor“, udávajícím

48

podklady pro klasifikaci zeminy dle ČSN 73 1001 „Základová půda pod plošnými základy“ a dle normy EN ISO 14688 a charakteristiky, vyplývající z křivky zrnitosti, číslem nestejnozrnitosti Cu , číslem křivosti Cc , součinitel filtrace k dle Jákyho a protokolem „Plasticita zemin“. Zrnitost zeminy byla stanovena sítovým rozborem s promýváním. Podíl zrn nad 0,063 mm se stanovil proséváním přes normovou sadu sít a stanovením hmotnosti nadsítného podílu každého síta.

7.1.3. Konzistenční meze -

Mez tekutosti wL (%) a mez plasticity wP (%) byla stanovena dle ČSN

CEN ISO/TS 17892-12 Geotechnický průzkum a zkoušení–laboratorní zkoušky zemin- část 12: Stanovení konzistenčních mezí. -

Index plasticity IP byl určen dle vztahu IP = wL - wP

-

Konzistenční stav byl vyjádřen pomocí stupně konzistence IC

IC= (wL - w) / IP Kde w je původní vlhkost zeminy. Podle hodnot stupně konzistence byly rozlišeny konzistenční stavy pro jednotlivé zeminy. 7.1.4. Objemová hmotnost ρ (kg.m3) vlhké zeminy Stanovena

dle

ČSN

CEN

ISO/TS

17892-12

Geotechnický

průzkum

a zkoušení–laboratorní zkoušky zemin- část 2: Stanovení objemové hmotnosti jemnozrnných zemin. Byla provedena dvě stanovení jako podíl hmotnosti zeminy k objemu původně vlhké zeminy. 7.1.5. Objemová hmotnost ρ (kg.m3) suché zeminy Byla stanovena výpočtem na základě znalosti původní vlhkosti a původní objemové hmotnosti. ρD=ρ/(1+0,01w) 7.1.6. Krabicová smyková zkouška Byla stanovena dle ČSN CEN ISO/TS 17892-4 Geotechnický průzkum a zkoušení–laboratorní zkoušky zemin- část 10: Krabicová smyková zkouška.

49

Zkouška se provádí jako konsolidovaná, odvodněná, typ CD a pevnost je vyjádřena v efektivních parametrech cef , ϕef , případně cres, ϕres . Smyková pevnost byla stanovena na zkušebních vzorcích průměru 100 mm, výšky 20 mm pro čtyři různá normálová napětí, kdy první stupeň odpovídal geostatickému napětí podle hloubky odběru vzorku. Po konsolidaci vzorků zemin probíhalo vlastní smýkání konstantní rychlostí 0,010 mm/min.

7.2. PETTERSSONOVA METODA Při této metodě nahrazujeme smykovou plochu kruhovým obloukem o poloměru R opsaným ze středu O. Nejnebezpečnější smykovou plochu hledáme zkusmo, postupnou volbou středů otáčení a poloměrů smykové plochy. Řešíme pro pruh svahu o šířce 1metr (obr. 16.). Při vyhledávání středů otáčení postupujeme tak, že středy hledáme na dvou přímkách k sobě kolmých a ke každému středu se vynese příslušný stupeň stability, který získáme uvedeným postupem podle Petterssona. Nejdříve vyšetříme stupně stability pro středy zvolené na svislici procházející patou svahu. Postupujeme tím směrem, kde se stupeň stability zmenšuje. Vynesené hodnoty F se spojí parabolou a najde se minimální stupeň stability F. V místě minima vedeme vodorovnou přímku, na níž volíme další středy kružnice. Obdobným způsobem určíme i zde minimální hodnotu F. Průsečík přímek minimálních stupňů bezpečnosti určí střed smykové plochy, která dává nejmenší stupeň bezpečnosti. Stupeň stability získáme tak, že plochu nad smykovou kružnicí rozdělíme na svislé pruhy o šířce 1 cm= 1 metr ve skutečnosti (1:100). Střednice proužků je zároveň jeho objemem. Po té vedeme svislici pod smykovou plochou ze středu pruhu, o délce střednice pruhu, která představuje objem pruhu Q a graficky nalezneme normálové síly N a tangenciální síly T, do kterých jsou rozloženy síly Q. Tření podél smykové plochy je dáno součinem sil ΣN*tgϕ, kde ϕ je úhel vnitřního tření zeminy. Podél smykové plochy navíc působí koheze c*Σ∆l, kde l je délka oblouku smykové plochy jednotlivých proužků. Protože byly síly Q vynášeny jako objem je nutné je vynásobit objemovou tíhou zeminy γ. Koeficient 0,8 znamená, že koheze se uplatňuje jen asi z 80% délky smykové plochy.

50

Stupeň bezpečnosti (F) se vypočítá ze vztahu [1]:

F=

γ*Σ (N-U)*tgϕ + c*Σ ∆l*0,8

[1]

γ*ΣT

γ…………objemová hmotnost zeminy N…………normálové síly T…………tangenciální síly U…………vztlak vody v zemině

ϕ…………úhel vnitřního tření c…………koheze

∆l…………délka oblouku smykové plochy jednotlivých proužků

B

Obr. 16. Petterssonova metoda b- šířka proužku, h- výška svahu, T- tangenciální síly, Anormálové síly, l- délka oblouku smykové plochy příslušného proužku, B- šířka pruhu svahu, (Weiglová, Glisníková, Masopust, 2003)

51

8. DISKUSE V současnosti existuje pro posouzení stability svahů velké množství metod. Tyto metody můžeme rozdělit v podstatě do tří skupin: klasické metody, zlepšené klasické metody a metody využívající matematické modelování. Klasické metody, založené na principu zkoumání stability tělesa na nakloněné rovině, jsou oprávněné a to i bez různých zdokonalení, jedná-li se o ploché svahy s nebezpečím spíše plošných sesuvů a stejně tak při stabilizaci již vzniklých sesuvů. (Mencl, 1997) Jsou v mnohých případech užitečné a použitelné např. jde-li o zhodnocení účinku stabilizačních opatření, kde se chyby při výpočtech do značné míry vyloučí a dobře odpovídají představě o dynamice sesuvů. Petterssonova metoda má také nezastupitelnou roli při nutnosti srovnávání výsledků. Zlepšené klasické metody (Bishop), jejichž podkladem je to, že se různým způsobem respektují i síly mezi proužky, dávájí v průměru součinitele bezpečnosti větší o 10 až 20 %. (Mencl, 1997) Novější přístup k této problematice spočívá v použití metody konečných prvků (MKP), při které je možné zohlednění faktu, že sesuvy svahů jsou progresívní procesy, které nelze pouze napodobit klasickými metodami. Proto dává tato metoda menší součinitele bezpečnosti než klasické metody. Metodu konečných prvků však nelze z časových a ekonomických důvodů použít vždy. Vzniká zde tedy paradox, kdy nová přesnější řešení (MKP) ukazují, že součinitele bezpečnosti jsou v mnohých případech menší, než výsledek získaný klasickou metodou (Pettersson), ale přitom vzniká tendence dokázat zlepšenými klasickými řešeními (Bishop), že jsou větší. Bylo by přínosné věnovat tomuto faktu pozornost ve formě výzkumu.

52

9. ZÁVĚR Problematika řešení sanace sesuvů je složitá zejména proto, že příčin, které vedou k sesutí zeminy je vždy několik. Nejdůležitějším předpokladem ke správnému řešení sanace sesuvu svahu je odhalení příčin sesuvu kvalitním inženýrsko-geologickým a hydrogeologickým průzkumem. Sesuv v Kyjově a přístup firem k návrhům jeho sanace jednoznačně ukázal, že pokud se při řešení sanace svahu nevychází z konkrétních zjištění, výsledný návrh není možné realizovat, zejména pokud zadavatel projektu nemá potřebné finance. Řešení které nabízeli firmy PROXIMA Projekt, a.s., Brno a GEOSTAV spol. s.r.o., Otrokovice vyžadovalo investici zhruba pěti miliónů korun, zatímco návrh zpracovaný autorkou diplomové práce a doc. Ing. Pasekou, CSc. bude realizován za 20% ceny tzn. za jeden milión korun. Byl navržen vlastní návrh řešení, bez použití kotvení a opěrné zdi. Návrh spočívá v postupném odtěžování zeminy a současném dosypávání paty svahu novou zeminou tak, aby výsledný sklon svahu byl 1:2 a byla tak zajištěna dostatečná stabilita svahu. Návrh sanace sesuvu na trati D47 u Lipníku nad Bečvou byl shledán jako dostatečný, protože však v době realizace návrhu byly výrazně suché klimatické podmínky došlo k tomu, že se nerealizovala výstavba odvodňovacích žeber, jak bylo původně plánováno. V následujícím roce pak vlivem promrznutí paty svahu z jílovité zeminy, která nebyla chráněna, dotací vody do zemního tělesa ze srážek a vody z jarního tání došlo k sesutí svahu zářezu v km 102.820. Bylo nutné přistoupit k dalším sanačním opatřením. Byly zbudovány odvodňovací žebra a sesutá zemina nahrazena lomovým kamenem. Výpočtem reziduální pevnosti při stupni bezpečnosti F=1 a zpětným výpočtem stupně bezpečnosti při použití lomového kamene, byl zjištěn vliv provedené sanace na zvýšení stupně bezpečnosti svahu. Reziduální pevnost zeminy při stupni bezpečnosti F=1 byla zjištěna na 20,2° a při stupni bezpečnosti F= 0,9 vyšla 18,3°. Stupeň bezpečnosti se podle metody MKP zvýšil na 1,65 dle Petterssona se zvýšil na hodnotu 1,9. Provedená sanace je tedy velmi bezpečná.

53

10.SUMMARY The question, how to sanitate a hillside after a landslide is complicated, especially because there is always more than one cause of it. A high-quality geological and hydrogeological survey is the most important condition, that leads to discovery of the causes of the landslide and correct solution of it. The landslide in town of Kyjov and the attitude of the companies towards its sanitation shown unequivocally, that if the sanitation proposal is not based on a concrete research, it is not possible for that kind of proposal to be implemented, more especially if the investor does not posses the necessary finances to pay for it. The proposals, which were offered by the companies PROXIMA Projekt, a.s., Brno and GEOSTAV spol. s.r.o., Otrokovice required investment of about five million crowns, while the proposal assesed by the author of this thesis and doc. Ing. Antonín Paseka, CSc.is going to be realized for one fifth of the price approx. one million crowns. The eigen solution is based on a gradual mining of the ground and immediate refill with new ground in a way that the hillside gains declination of 1:2. No anchoring or abutment wall were recommended, because the declination itself ensures sufficient stability of the hillside. The project of a sanitation of a landslide on the highway D47 near the town of Lipník nad Bečvou was found sufficient, but the fact that it was being realized during extraordinary dry climate conditons, caused that the proposed dewatering drains were not built. During the next year the heel slope, that was not protected, freezed through and due to precipitation and the water from the spring thaw the set off in the kilometer num. 102.820 slided. It was necessary to implement another sanitation precautions. The dewatering drains were built and the ground was replaced by rubble stones. The influence of the implemented sanitation was discovered by calculation of a residual consistence at a safety level F=1 and then reverse calculation of a safety level using the characteristics of the rubble stones. The rezidual consistence was at safety level F=1 calculated at 20,2° and at safety level F=0,9 was the consistence calculated at 18,3°. Safety level by the Pettersson´s method increased to 1,9. The implemented sanitation is therefore very safe.

54

11. SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY CULEK, M. a kol., 1996: Biogeografické členění České republiky. Vydavatelství. 347 str. Praha FUSSGANGER, E., 1986: Klasifikácia a geomechanické posudzovanie rôzných typov svahových porúch. Kandidátska a dizertačná práca, Slovenská vysoká škola technická Bratislava. GEOSTAR s.r.o., 1994: Kyjov- ulice Nětčická ulice-závěrečná zpráva IG průzkumu pro rekonstrukci vozovky. GEOSTAV spol. s.r.o. Otrokovice, 2009: Alternativa zajištění sesuvu GEOTEST Brno, as., 2008: Kyjov-Nětčická ulice, sesuv. Závěrečná zpráva-Posouzení stability území postižené sesuvem při ulici Nětčické v Kyjově. GEOTEST Brno, as., 2009: Kyjov- Nětčická ulice, příčiny svahových poruch . Závěrečná zpráva- Stanovení příčin poruchy svahu při ulici Nětčické v Kyjově. HANÁK, K., 2002: Zpřístupnění lesa –vybrané statě II. MZLU. 100str. Brno HANÁK, K., 2001: Mechanika zemin se zakládáním staveb- cvičení. MZLU. 115str. Brno HORÁK, V., Paseka A., Pospíšil P., 2005: Svahové pohyby, sesuvy. FAST VUT. Brno. upraveno dle Q. Záruby a V. Mencla (1987) HULLA, J., ŠIMEK, J., TURČEK, P., 1991: Mechanika zemín a zakladanie stavieb. ALFA. 336 str. Bratislava HULLA, J., TURČEK, P., 1998: Zakládanie stavieb. Jaga Group v.o.s..Bratislava. MALGOT, J., BALIAK, R., BARTÓK, J., BARTOŠ, P., CABALA, D., GREGOR,V., KUSÝ,P., SATINA, J., VLČKO, J., 1992: Spišský hrad – inžinierskogeologický prieskum a geotechnické opatrenia. Manuskript. Archív KIG PRIF UK, Bratislava. MAREK, P., 2009: Alternativa zajištění sesuvu. Sanace sesuvu Kyjov–ulice Nětčická;. MARSCHALKO, M., MULLEROVÁ, J., IDES, D.: Výukové texty. Institut geologického inženýrství.VSB Ostrava [online] citováno 10.dubna 2010. Dostupné na World Wide Web:. MENCL, V., 1997: Súbor vybraných prednášok. IGHP-INGEO. 286 str. Žilina NEŠVARA, P., 1998: Vyhodnocení účinnosti sanace odvodněním na vybraných sesuvech ve flyši. Sborník příspěvků 27. konference zakládání staveb Brno, Brno, Akademické nakladatelství CERM s. r.o.,1999, s. 20-25. PASEKA, A., 2009: Kyjov- Nětčická ulice- sesuv, Geotechnický posudek I.etapa,

55

PASEKA, A., 2001: Podrobný geotechnický průzkum dálnice D47, stavba 4704 Lipník nad Bečvou-Bělotín. Brno PASEKA, A., 2009: Závěrečná zpráva o geotechnickém dozoru výstavby D47, stavby 4704 v úseku Lipník nad Bečvou-Bělotín v km 90.766-106.153. VUT. 56str. Brno. PASEKA, A., ŠAMALÍKOVÁ, M., HANZL, V., 2009: Stabilita území v okolí ponoru Bílé vody v Moravském krasu. CERM. 43 str. Brno PASEKA, A., ŠAMALÍKOVÁ, M., HANZL, V., 2006: Holštejn-Nová Rasovna. CERM. 61 str. Brno PAŠEK, J., MATULA, M., et al., 1995: Inženýrská geologie I., II.: Praha, Česká matice technická. 610 s. PROXIMA projekt s.r.o. Brno, 2008: Kyjov- Nětčická ulice, sanace sesuvu. Návrh trvalé pažící konstrukce PROXIMA Projekt s.r.o. Brno, 2009: Sanace svahu Kyjov-ulice Nětčická. Dokumentace pro stavební povolení a provedení stavby. Sanace sesuvu Kyjov-ulice Nětčická; SÝKORA,

L.,

1981:

Fytoindikace

sesuvných

území

ČSSR.

Nakladatelství

Čs.Akademie. Praha WEIGLOVÁ, K., 1998: Mechanika zemin: Cvičení.VUT. 122 str. Brno WEIGLOVÁ, K., GLISNÍKOVÁ, V., MASOPUST, J., 2003: Mechanika zemin a zakládání staveb pro kombinované studium. CERM. 157 str. Brno ZÁRUBA, Q., MENCL, V., 1974: Inženýrská geologie. NČAV. 512 str. Praha ZÁRUBA, Q., MENCL, V., 1987: Sesuvy a zabezpečování svahů. NČAV. 340 str. Praha ČSN CEN ISO/TS 17892-4 Geotechnický průzkum a zkoušení – laboratorní zkoušky zemin ČSN 73 1001 „Základová půda pod plošnými základy“ Geologická mapa ČSSR, mapa předčtvrtohorního podkladu M 1:200 000, list M-33XXX Gottwaldov, včetně vysvětlivek Geologická mapa ČR M 1:50 000, list 34-22 Hodonín Norma EN ISO 14688

56

12. SEZNAM PŘÍLOH Příloha č. 1. Výskyt registrovaných sesuvů na území ČR v roce 2003 Příloha č. 2. Odvodňovací drén se separační geotextilií a drenážní studna Příloha č. 3. Překrytí geomříže stříkaným betonem a příklad pletené geotextilie BASETEX Příloha č. 4. Opěrná zeď Příloha č. 5. Gabionová stěna Příloha č. 6. Kotvená skalní stěna a stabilizace skalní stěny Příloha č. 7. Provizorní skládací most Holštejn-Nová Rasovna Příloha č. 8. Výsek geologické mapy ČR M 1:50 000, mapový list 34-22 Hodonín Příloha č. 9. Situace s řezem A-A´, Geocomp spol. s.r.o. Příloha č. 10. Řez A-A´ Příloha č. 11. Stav svahu po sesuvu, září 2009 Příloha č. 12. Trhliny ve zdi domu na horní hraně svahu, září 2009 Příloha č. 13. Fotografická dokumentace vrtu J1, červen 2009 Příloha č. 14. Fotografická dokumentace vrtu J1, červen 2009 Příloha č. 15. Fotografická dokumentace vrtu J1, červen 2009 Příloha č. 16. Fotografická dokumentace vrtu J2, červen 2009 Příloha č. 17. Fotografická dokumentace vrtu J2, červen 2009 Příloha č. 18-20. Výsledky laboratorních zkoušek zemin Příloha č. 21. Grafické řešení vlastního návrhu sanace svahu v Kyjově Příloha č. 22. Přehledná situace svahu s řezem 13-13´ u Lipníka nad Bečvou Příloha č. 23. Stav sesuvu svahu zářezu 31.3.2009 Příloha č. 24. Detail Příloha č. 25. Pohled na sesuv svahu 7.4.2009 Příloha č. 26. Detail Příloha č. 27. Odtěžené zeminy pod smykovou plochou a postupné nahrazování lomovým kamenem 4.4.2009 Příloha č. 28. Dokumentace smykové plochy Příloha č. 29. Dokumentace smykové plochy Příloha č. 30. Zatravněný sanovaný svah 24.6.2009 Příloha č. 31. Grafické znázornění výpočtu reziduální pevnosti a stupně bezpečnosti Petterssonovou metodou

57

13. PŘÍLOHY

58