ROLA ODWODNIENIA W STREFACH ZAGROŻENIA OSUWISKOWEGO · 2017. 9. 3. · W dziale V Rozporządzenia...

ROLA ODWODNIENIA W STREFACH ZAGROŻENIA 

OSUWISKOWEGO

dr inż. Elżbieta Pilecka prof. PKmgr inż. Tomasz Manterys

PLAN PREZENTACJI

1. Obieg wody w przyrodzie2. Rodzaje ruchów masowych3. Czynniki powodujące osuwiska4. Występowanie osuwisk w Polsce 5. Przykłady osuwisk6. Wymagania dotyczące współczynnika bezpieczeństwa7. Błędy w projektowaniu8. Rola i sposoby odwadniania skarp i zboczy

INŻYNIER SZUKA SPOSOBÓW ZABEZPIECZENIA BUDOWLI PRZED ODDZIAŁYWANIEM WODY

Wody w przyrodzie:• Atmosferyczne• Powierzchniowe – morza, oceany, rzeki i jeziora• Podziemne – w skałach

Wody w przyrodzie:• Atmosferyczne• Powierzchniowe –morza, oceany, rzeki i jeziora• Podziemne – w skałach

POWIERZCHNIOWE RUCHY MASOWE

Powierzchniowymi ruchamimasowymi nazywa sięwszelkie procesy zachodzącena zboczach, w wynikuktórych materiał masskalnych przemieszcza się zwyższych partii zbocza doniższych pod wypływem siłyciężkości.

KLASYFIKACJA RUCHÓW MASOWYCH

Kleczkowski 1955

CZYNNIKI WYWOŁUJĄCE OSUWISKO 

Pasywne Aktywne

Budowa geologiczna Wody opadowe

Nachylenie warstw Wody podziemne

Uskoki Zmiany temperatury

Spękania Zmiany nachylenia zbocza

Podcięcie stoku przy budowie dróg

Statyczne i dynamiczne obciążenia

Utrata stateczności skarp i zboczy, będąca przyczyną

osuwania się mas ziemnych, następuje w wyniku przekroczenia

wytrzymałości gruntu na ścinanie wzdłuż dowolnej (ale ciągłej) powierzchni

zwanej powierzchnią poślizgu.

OSUWISKA

Wytrzymałóść gruntu na ścinanie określa uzgodniony wzór Coulomba:

Kąt tarcia wewnętrznego jest miarą oporu gruntu przeciw poślizgowi dwu części względem siebie

Spójność gruntu (kohezja) jest to opór gruntu stawiany siłom zewnętrznym wywołany wzajemnym przyciąganiem się cząstek składowych gruntu (siłami molekularnymi przyciągania). Spójność ta jest spowodowana ścisłym, wzajemnym przyleganiem ziarn i cząstek gruntu, częściowym ich zlepieniem przez cząstki koloidalne oraz napięciem błonek wody, które je otaczają.

W Polsce najwięcej osuwisk jest w Karpatach, które zbudowane są z fliszu karpackiego:

piaskowce, łupki

źródło http://pl.wikipedia.org/w/index.php?title=Plik:Carpathian_flysch_cm01.jpg&filetimestamp=20050902140407

Rozmieszczenie obszarów zagrożonych ruchami masowymi ziemi w Polsce. Opracowanie według wyników rejestracji z lat 1968‐1970 dla Polski pozakarpackiej oraz materiałów Oddziału Karpackiego PIG.

Lokalizacja osuwisk na terenie Polski południowej na tle sieci drogowej

Statystycznie: 1 osuwisko na 5 km dróg publicznychStan z 2005 r.

Zestawienie ilości osuwisk występujących na poszczególnych drogach krajowych w obrębie 

Oddziału Krakowskiego GDDKiA

źródło http://edroga.pl/drogi-i-mosty/inne/512-zagrozenia-drog-malopolski-osuwiskami-cz-i

0

5

10

15

20

Chr

zanó

w -K

rakó

w (w

ęzeł

Wie

licka

)

Zato

r - W

adow

ice

- Now

y Są

cz -

Gor

lice

Chr

zanó

w -

Krak

ów -

Tarn

ów

Ośw

ięci

m -

Zato

r - S

kaw

ina

- Kra

ków

Rabk

a - N

owy

Targ

- Za

kopa

ne

Now

y Ta

rg -

Jurg

ów -

Gra

nica

Pańs

twa

Biel

sko

Biała

- Gło

gocz

ów

Jęd

rzej

ów -

Krak

ów -

Rabk

a - C

hyżn

e -

Gra

nica

Pań

stw

a

Mos

t na

Wiśl

e - S

zczu

cin

- Dąb

row

aTa

rnow

ska

- Tar

nów

Bran

ice

- (D

K7()

- N

iepo

łom

ice

- (D

K4) -

Brze

sko

- Now

y Są

cz -

Kryn

ica

Chr

zanó

w -

Krak

ów -

Now

e Br

zesk

o -

Kosz

yce

Now

y Są

cz -

Piw

nicz

na -

Bran

ica

Pańs

twa

A4 DK28 DK4 DK44 DK47 DK49 DK52 DK7 DK73 DK75 DK79 DK87

5

20

15

2 31

6

20

0

6

1

12

Aktywne

Mało aktywne

Ustabilizowane

Razem

źródło http://krakow.gazeta.pl/krakow/1,35798,7945811,Osuwiska__Lupek__cichy_sprawca_tragedii.html

Straty spowodowane osuwiskami Gmina Laskowa (czerwiec 2010)

źródło: http://www.limanowa.in/wydarzenia/news,1867.html

Straty spowodowane osuwiskami Kurów – Droga Wojewódzka nr 975nad jeziorem Rożnowskim (2010 r.)

źródło: http://www.youtube.com/watch?v=qq3IBoG7XRM

Straty spowodowane osuwiskami Wola Kurowska ‐ Droga Wojewódzka nr 975                 

między Nowym Sączem a Gródkiem nad Dunajcem (2010 r.)

źródło: http://www.youtube.com/watch?v=qq3IBoG7XRM

źródło: http://sadeczanin.info/aktualnosci-gospodarka/art/7826

Straty spowodowane osuwiskami Piwniczna Zdrój – Mnisek nad Popradem 

źródło: http://polskalokalna.pl/galerie/galeria/osuwisko-blokowalo-droge/zdjecie/duze,1059115

Straty spowodowane osuwiskami Mogilany ‐ skarpa przy DK7

Fot.T. Manterys

F<1 – zbocze lub skarpa niestateczneF=1 – zbocze lub skarpa w chwilowej statecznościF>1 – zbocze lub skarpa stateczne

Nadwyżka wskaźnika F=1 określa zapas bezpieczeństwa.

W zależności od wartości współczynnika stateczności F możemy jednoznacznie określić, czy poddane analizie zbocze lub skarpa znajdują się w stanie równowagi ogólnej:

W dziale V Rozporządzenia Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z dnia 2 marca 1999 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać drogi publiczne i ich usytuowanie (Dz. U. 1999 nr 43 poz.

430), dotyczącym nośności i stateczności drogowych budowli ziemnych wskaźniki stateczności skarp i zboczy

nie powinny być mniejsze od F=1,5.

Przykładowa skarpa nasypu drogowego przygotowana do robót wykończeniowych (obwodnica Wrocławia A8)

http://www.obwodnica-wroclawia.pl/post/zad1/1004.html

CZĘSTY BŁĄD W PROJEKTOWANIU!!!!!

Dokumentacja Geologiczno - Inżynierska

CZĘSTY BŁĄD W PROJEKTOWANIU!!!!!

Do obliczeń stateczności przyjmowane są wartości parametrów gruntówz dokumentacji geologiczno-inżynierskiej lub badań geotechnicznych, któresą otrzymane w danym czasie i prawdopodobnie nie uwzględniają wartościgruntów mokrych (np. po ulewnych deszczach lub powodzi).Woda zmienia parametry gruntów szczególnie kohezję i kąt tarciawewnętrznego co wpływa zasadniczo na współczynnik stateczność skarpylub zbocza.

Wpływ wody w programach obliczeniowych można też uwzględnić poprzez:- zadanie różnych parametrów gruntu do obliczeń,- zawodnienie jakieś warstwy,- podniesienie poziomu wód gruntowych.

Brak dobrze działającego odwodnieniana osuwisku JUSTUszkodzenia na drodze DK 75 w km 52+350 – 52+381

http://www.4cad.info/aplikacja.php?id=285

Przekrój geologiczno – inżynierski IV – IV Źródło: Dokumentacji geologiczno – inżynierskiej dla opracowania systemu zabezpieczeń strefy osuwiskowej JUST

T. Manterys, obliczenia dla drogi na osuwisku JUST, Dla wariantu bez wody F= 1,79Wariant nawodniony F=0,84

Nawodniona warstwa w strefie poślizgu

Parametry gruntu zadane na podstawie programuKalkulator parametrów geotechnicznych metodą B

Pakiet SPECBUDW1 – parametry z dokumentacji geologiczno‐inżynierskiej 

K.Kubasik, promotor: E.Pilecka

Model zbocza – Flack Slope 5.0

K.Kubasik, promotor: E.Pilecka

Wynik obliczeń F = 2,25 grunty mało wilgotneotrzymane wyniki znacznie przekraczają wymaganą wartość 

FoS ‐W1 ‐ Itasca ‐ FLAC/Slope2,25

K.Kubasik, promotor: E.Pilecka

Wynik obliczeń F = 1,84  Grunty wilgotneotrzymane wyniki jeszcze przekraczają wymaganą wartość 

FoS – W2 ‐ Itasca ‐ FLAC/Slope1,84

K.Kubasik,promotor: E.Pilecka

Wynik obliczeń F = 1,46  Grunty mokreotrzymane wyniki nie spełniają wymaganej wartość 

FoS – W3 ‐ Itasca ‐ FLAC/Slope1,46

K.Kubasik, promotor: E.Pilecka

ANALIZA STATECZNOŚCI POKRYW STOKOWYCH NAPRZYKŁADZIE ZBOCZA Z OKOLIC SIAR K. GORLIC

http://www.infraeco.pl/pl/art/a_17276.htm?plik=1535

Tymoteusz Zydroń, Mariusz CholewaUniwersytet Rolniczy im. Hugona Kołłątaja w Krakowie

Wykres zależności współczynnika stateczności skarpy od czasu trwania opadów

http://www.infraeco.pl/pl/art/a_17276.htm?plik=1535

Tymoteusz Zydroń, Mariusz CholewaUniwersytet Rolniczy im. Hugona Kołłątaja w Krakowie

M. Białek, promotor E.Pilecka, obliczenia dla skarpy drogi Sułoszowa,Dla wariantu bez wody F= 0.8Dla wariantu z wodą F=0.7Skarpa niestateczna

Podniesienie poziomu zawodnienia

Ideą zabezpieczenia skarp i zboczy z infrastrukturą drogową lub kolejową jest w pierwszej kolejności dobre odwodnienie.Jakiekolwiek działania wzmacniające skarpę bez właściwego odwodnienia nie mają sensu

Odwodnienie musi być wykonane w pierwszej kolejności!!!!!

Skarpa bezpieczna to skarpa nienawodniona. Rolą projektanta jest dobranie właściwych rozwiązań w zakresie odwodnienia skarp i zboczy.

Ogólnie można metody odwadniania podzielić na:1. powierzchniowe2. wgłębne.Projekt odwodnienia może być kombinacją kilku metod z zastosowaniem np. geosyntetyków. 

Rów umocniony brukiem na DW 781 m. Kocierz R

Rola odwodnienia 

Przykłady odwodnieni skarp drogowych

Rów umocniony brukiem na DW 781 m. Kocierz R

Wykorzystanie gabionów do wzmocnienia zbocza wykopu na drodze DK 52 w m. Bielsko-Biała. Nieumocniona część zbocza uległa osunięciu

Zbocze o nachyleniu 1:0,7 zabezpieczone powierzchniowo płytami urowymi, przy drodze S1 w m. Cieszyn-Krasna b) Przykładowa płyta ażurowa

b

www.ekobudex.pl

Dren francuski

naż skarpowy płytki (źródło: Zarządzenie PKP Id3)

http://www.izolacje.com.pl/artykul/id1011,geosyntetyki‐w‐inzynierii‐ladow

Przykłady odwodnienia skarp za pomocą torkretu i gwoździ gruntowych TITAN i filtru wiertniczego

System zabezpieczeń

Kropla drąży skałę nie siłą lecz ciągłym kapaniem

Dziękuję za uwagę