Istrazni Radovi u Stijeni

Predmet:MehanikastijenaMentor:prof.dr.sc.MensurMulabdiNeposrednivoditelj:dr.sc.KrunoslavMinaekStudenti:TomislavZovko,AlenaiMatinibroj:0083201900,0082039044Mjestoidatum:Osijek,svibanj2013.

SVEUILITEUOSIJEKUGRAEVINSKIFAKULTETTOMISLAVZOVKO,ALENAI:

TerenskiistraniradoviustijeniSemestralnirad

SVEUILITEUOSIJEKUGRAEVINSKIFAKULTET

TomislavZovko,Alenai

TERENSKIISTRANIRADOVIUSTIJENISemestralnirad

Osijek,2013.

Terenskiistraniradoviustijeni

ISveuiliteuZagrebu,Graevinskifakultet,FraAndrijeKaiaMioia26,10000Zagreb

SADRAJSADRAJ....................................................................................................................................................I1. UVOD.............................................................................................................................................12.OPENITOOSTIJENSKOJMASI.................................................................................................22.METODEISTRAIVANJAIISPITIVANJAUSTIJENAMA..................................................82.1.PODJELA......................................................................................................................................82.2.PRELIMINARNAISTRAIVANJADALJINSKADETEKCIJA..................................82.2.1.MULTISPEKTRALNADALJINSKADETEKCIJA................................................102.2.2.ELEKTROMAGNETSKARADIJACIJA....................................................................102.2.3.INFRACRVENATERMOGRAFIJA...........................................................................11

2.3.INSITUILABORATORIJSKAISTRAIVANJA...........................................................122.4.ISTRANIRASKOPIIBUOTINE...................................................................................122.4.1.ISTRANIRASKOPI......................................................................................................122.4.2.ISTRANABUOTINA................................................................................................14

2.5.GEOFIZIKAISTRAIVANJA............................................................................................192.5.1.GRAVITACIJSKAMETODA.......................................................................................212.5.2.MAGNETSKAMETODA...............................................................................................212.5.3.RADIOMETRIJSKAMETODA....................................................................................212.5.4.ELEKTROMAGNETSKAMETODA..........................................................................212.5.5.TERMALNAMETODA.................................................................................................212.5.6.SONINAMETODA.......................................................................................................22

2.6.GEOELEKTRINEMETODEISTRAIVANJA.............................................................222.6.1.METODAVLASTITOGELEKTRINOGPOTENCIJALA...................................232.6.2.METODASPECIFINOGELEKTRINOGOTPORA..........................................23


IISveuiliteuZagrebu,Graevinskifakultet,FraAndrijeKaiaMioia26,10000Zagreb

2.7.SEIZMIKEMETODEISTRAIVANJA..........................................................................292.7.1.SEIZMIKAMJERENJA................................................................................................292.7.2.REFRAKCIJSKASEIZMIKAMETODA.................................................................32

3.METODETERENSKIHISPITIVANJASTIJENSKEMASE................................................353.1.POKUSOPTEREENJAPLOOM(PLATELOADINGTESTPLT)...................353.2.POKUSRADIJALNOGOPTEREENJA(RADIALJACKINGTESTRJT)..........393.3.VELIKITLANIJASTUCI(LARGEFLATJACKLFJ)..............................................413.4.FLEKSIBILNIDILATOMETAR(FLEXIBLEDILATOMETER)...............................433.5.KRUTIDILATOMETAR(STIFFDILATOMETER).....................................................44

4.PRESIOMETARSKEMETODE(INSITU).............................................................................474.1. PRESIOMETARTIPAMENARD...............................................................................474.2. SAMOBUAIPRESIOMETAR.....................................................................................48

5. METODEIZRAVNOGMJERENJANAPREZANJA........................................................505.1. HIDRAULIKOFRAKTURIRANJE...............................................................................505.2. OVERCORINGMETODE..............................................................................................525.2.1.USBM(UnitedStatesBureauofMines)torpedo............................................525.2.1.CSIROovercoring......................................................................................................53

6.PRIMJERIIZPRAKSE...................................................................................................................556.1.PRIMJER1,IRAN..................................................................................................................556.2.PRIMJER2,KAMENOLOMGRADINA...........................................................................63

7.ZAKLJUAK......................................................................................................................................678.LITERATURA..................................................................................................................................68


1SveuiliteuOsijeku,Graevinskifakultet

1. UVODUprouavanjustijenskihmasiva,ulogageologije,odnosnoinenjerskegeologijei

hidrogeologije koje koriste discipline kao istrana buenja, geofizika istraivanja,daljinska detekcija, od bitnog su znaaja kod rjeavanja problema vezanih zaprojektiranje,izgradnjuikoritenjepodzemnihgraevina.[1]

Geotehnikim istranim radovima treba osigurati podloge za projektiranje,izvoenjeieksploatacijugraevinskihobjekata.Istraniradoviseizvodepoprethodnoizraenomistranomprojektu.Istraivanjeterenaseizvodiufazama:

preliminarna detaljna dopunskafaza.

Obim istraivanjazavisiovrstiobjekta,njegovogznaaja,namjene, fazeprojektiranja,raspoloivostipredhodniminformacijamaidr. Ciljistranihradovajeutvrivanjevrstamaterijala(identifikacijaiklasifikacija),njihov prostorni odnos, reim podzemnih voda, utvrivanje inenjerskih svojstava(vrstoe, deformabilnosti, vodopropustljivosti, ugradljivosti). Terenski istrani radovisastojeseodnerazarajuihirazarajuihpostupaka.Nerazarajuipostupcisastojeseoddetaljnog inenjerskogeolokog i hidrogeolokog kartiranja, geofizikih i drugihistranih radova uz koritenje GISa. Razarajui postupci su istrana buenja, raskopi,jameipodkopi.Rezultatiistraivanjaseprikazujugeotehnikimelaboratom.

Uovomeraduopisalasuseopenitasvojstvastijenskemase,njenapodjela,svojstvakojaseispitujuustijenskojmasi,tediskontinuitetiikakoistiutjeunastijenu.Usljedeempoglavljunapravljenajeopapodjelaistraivanjaiispitivanjastijenskemase.Istraivanjasupodjeljenauveecjeline,kaotosupreliminarna,geofizika,terenskainsituiostala.Svakoodtihpodjelaimaposebnemetodenakojesedijeli,tesuoneposebnoopisane,svakousvomepoglavlju.Usvakojmetodinaznaenojepoemujeonaposebna,kojesunjeneprednostiimane,kojesuprimjene,tekakosekoristiukombinacijisaostalimmetodama.Takoersuprikazanirezultatidobivenitimistraivanjakakobiseprikazalanjihovacjelovitaslika.Usljedeemdijeluradadatisu



primjeriizprakse,kojiobuhvaajunekeodopisanihmetodauovomeradu,tesuprikazaniiopisanirezultatitihistraivanja.Nakrajuradadatjekratakosvrtautoranacjelokupanraduoblikusaetka.

2.OPENITOOSTIJENSKOJMASIvrstoa prirodnih materijala, stijena i tala, koji izgrauju podzemlje, varira u

irokom rasponu. Npr. granit ima 4000 puta veu vrstou od treseta. Tablica 1prikazujenekevarijacijeuvrstoimaterijalaizmeuvrstihislabihstijena:

Geoloke karakteristike koje utjeu na svojstva stjenovitih masiva su:

kompozicija stijene, pukotine, dijaklaze, rasjedi, alternacije, anizotopija, unutarnjinaponi,faktorvrijeme.Inenjerskogeolokekarakteristikesu:struktura:sastav povrine, ralanjenost geolokog profila (sedimentne stijene slojevitost,metamorfnestijeneslojevitost,magmatskestijeneluenje),unutranjagraageolokihetaa:strukturno mehanike karakteristike: pukotine i povrine odvajanja, kontakt izmeuelementarnihdijelovastijeneitd.[1]

Prilikomprocjeneinenjerskogeolokihuvjetapotrebnojerazlikovati: intaktnu stijenu vrstoa neraspucanog malog bloka stijene, izraava se pomouUCSa

Tablica 1:Varijacijeuvrstoistijena[2]



stijenskamasasvojstvavelikemaseraspucanestijene,izraavasepomoukategorijastijenskemase.UCS(eng.unaxialcompressivestrength),oznaavaneogranienu(ili jednoosnu)tlanuvrstou.Jednoosnatlanavrstoajeoptereenjekojeuzrokujeslomuzorkamaterijalaizmeudvijuravnihploa,abezsilekojapredstavljaboniotpor.

Stijenskumasumoesepromatratikaointaktnustijenurazdijeljenusajednimiliviefamilijakontinuiranihilidiskontinuiranihrazdjelnicakojeinepukotinskesustave.Diskontinuitetiustijenamaukljuujumikroprsline(razmakuglavnom1mmdo1cm),pukotine(razmak1cmdo1m)irasjede(razmak>1m).Takoeripukotineslojevitosti,kliva i kriljavost. Pukotine uzrokuju neelastinu deformaciju i reduciraju vrstoustijenskemaseod1/5do1/10uodnosunavrstouintaktnestijene.Procjenagustoepukotina je subjektivna (osim u sluaju RQDa). RQD (eng. Rock Quality Designation)predstavljakvantifikacijufrakturanajezgribuotine>50mm.Mjeriseduljinakomadajezgre:

RQD=(duljinekomadajezgre>10cm)x100/duljinabuotine.VrijednostRQD>70jeindikacijazdravestijene.[2]

Pukotine su razliitih veliina, a mogu biti i povrinski nevidljive do duinenekoliko kilometara. Takoer imamo otvorene ili zatvorene, a prema obliku i veliini

Slika 1:RQDtest[3]



imaju razne nazive, kao npr: dijaklaze pukotine koje presijecaju po dubini vei brojslojeva.

Slojevi, pukotine i rasjedi, zbog tektonskih pokreta u Zemljinoj kori, mogu bitiblago ili vrlo nagnuti; slojevi raznovrsno izuvijani na kratkom prostoru, a pukotine irasjedi orijentirani u raznim pravcima. S inenjerskog stajalita najvie se panjepridodaje lokalnim poremeajima odnosno pukotinama. Kako bi se u prostoru tonoodredilenjihovekarakteristikepotrebnojepoznavati:

pravacpada pravacpruanja kutpadanja

Podaci terenskog geolokog snimanja i kartiranja pojedinih podruja,

potrebnihzaprojektetehnikogzahvata,prikazujusegrafikikoritenjemekvatorijalneilipolarneprojekcije"poloajne"ili"referentne"lopte.Ugrafikomprikazusnimljenogdiskontinuitetakoristisepoloajnailireferentnapolulopta.

Slika 2:Slojeviipukotinenaterenu [4]

Slika3:Dvadiskontinuitetaupoloajnojpoluloptiiodgovarajuojpolarnojmrei[1]



Kod projektiranja geotehnikih i hidrotehnikih objekata najvie se koristi

polarna mrea u kojoj su tokasto prikazani prodori pola ravnine pada, snimljenihdiskontinuiteta,krozpoloajnupoluloptu.Na tajnaingrafiki jeodreenazimut(v) ipad()ravninediskontinuiteta.[1]

Ispitivanja stijenske mase zasnivaju se na optereivanju odreenog volumena

sijenske mase, te mjerenju deformacija izazvanih poznatim naprezanjem. Omjernaprezanjaideformacijareprezentirakrutost.Nakrutoststijenskemase,osimkrutostistijene,kojasemoeispitatiulaboratoriju,utjeukrutosnasvojstvadiskontinuiteta,kaoinjihovbrojiraspored.

Stijenskamasaneponaaseelastino,torezultirasviemodulaelastinostikojisekoristeuinenjerskojpraksi,odnosnoprikazujukaorezultatispitivanja:

1. poetnimodulelastinosti2. tangentnimodulelastinosti3. modulrastereenja4. sekantnimodulelastinostiilimoduldeformacije.

Slika4:Diskontinuitetupoloajnojpoluloptispolomravninepada(pp),trasomravnineupolarnojmrei,azimutom,padnimkutom(lijevo);Statistikaobradagrupe

diskontinuiteta(desno)[1]



Poetnimodulelastinostipovezanjesazatvaranjemprostoraizmeupovrine

stijenskemaseimehanikihdijelovasustavaprekokojegseprenosioptereenje.Tangentni modul elastinosti raste s poveanjem naprezanja zbog zatvaranja

pukotinaustijenskojmasi,torezultirakruomstijenompriveimnaprezanjima.Sekantni modul elastinosti ili modul deformacije pokazatelj je neelastinog

ponaanja stijenske mase pod optereenjem. U njemu su sadrane i povratne inepovratnedeformacijetijekomispitivanja.

Stijene se odlikuju heterogenou koja je uvjetovana nepravilnim ilineujednaenim mehanikim svojstvima zbog prostornog rasporeda diskontinuiteta,odnosno razlomljenosti. Anizotropija stijenskemase je uvjetovana prije svega njenomrazlomljenou i slojevitou. Za mali volumen koji se ispituje, stijenska masa senajee ponaa kao diskontinuum, i svako novo ispitivanje daje bitno drugaijerezultate zbog razliitog prisustva diskontinuiteta. Nakon poveanja volumena tepostizanja reprezentativnog volumena, stijenska masa se ponaa kao kontinuum,odnosnokvazikontinuum.[3]

Slika5:Naponsko deformacijskakrivulja[3]



Slika6:Reprezentativnivolumenstijenskemase[3]

Slika7:Odnosdimenzijareprezentativnogvolumenastijenskemaseidimenzija

tunelakodterenskihispitivanjakrutosti[3]



2.METODEISTRAIVANJAIISPITIVANJAUSTIJENAMA

2.1.PODJELA

Preliminarnaistraivanjao geodetskepodlogeo prospekcijaterenao daljinskemetodeistraivanja

Geolokestudijeikartiranje Geofizikemetode

o seizmikemetodeo geoelektrinemetodeo georadarskemetodeo geomagnetskemetodeo geotermalnemetodeo gravimetrijskemetode

Istranobuenje Ostaliistraniradovi

o istraniraskopio istranaoknao istranituneli

insitumetodeispitivanjao odreivanjenaprezanjaustijenskojmasio odreivanjedeformabilnostistijenskemaseo postupakdirektnogsmicanjao ostalemetode [3]

2.2.PRELIMINARNAISTRAIVANJADALJINSKADETEKCIJAU najnovije vrijeme primjenjuju se nove metode istraivanja i kontrole

realiziranih geotehnikih objekata. Te su metode metode daljinske detekcije razvijenekoritenjemzrakoplovaisatelita.



Mnogo jenovihznanstvenih spoznajadokojih senebimoglodoibez satelita,koritenjem daljinske detekcije. Kada se izuzmu vojni sateliti (fotoistraivanje,pijunaa, utvrivanje eksplozija nuklearnog oruja, otkrivanje sklonita raketa i sl.),veibrojsatelita,svemirskihlaboratorijaisondisluiumiroljubivesvrhe.Tosu:

znanstvenisatelitizaistraivanjeZemljinabliskogprostora, astronomskisateliti, satelitizageolokaistraivanja, biosateliti(eksperimentisbiljkamaiivotinjama), meteorolokisateliti, satelitizaispitivanjeiprouavanjeZemlje:rudnogblaga, poljoprivrede,vodnihpovrina,zagaivanjaitd., mjernisateliti:monitoringakumulacija,branaitd., satelitizaispitivanjenovihsustava(primijenjenatehnologija), telekomunikacijskisateliti, navigacijskisateliti.

Slika8:Znanstvenisatelitizaistraivanje [5]

Slika9:KonceptdetekcijeLIDARsustavomgdjejepovrinaskeniranaodbijenimlaserskimpulsovima[6]



2.2.1.MULTISPEKTRALNADALJINSKADETEKCIJA

MultispektralnadaljinskadetekcijatemeljisenatomadasvakipredmetnaZemljiimaodreeniintenzitetzraenjauspektralnojskaliinarazliitenaineupija,odraavaiprelamasvjetlost.

Slika10:Snimkamultispektralnomtehnologijom,DolinaSmrti,SAD[6]

2.2.2.ELEKTROMAGNETSKARADIJACIJA

Elektromagnetskaradijacijaomoguujeizlazakizuskihgranicavidljivogspektra(valnaduina=0.40.75m).Svakisnimaksadrioko250tonovaipotrebnisuposebnielektronskiureajizainterpretacijusnimaka.Svakitonpredstavljaodreenugeolokuformaciju ili neku drugu karakteristiku Zemljine kore ili povrine. Osobineelektromagnetskihvalovaoviseonjihovojvalnojduiniifrekvenciji.

Slika11:SnimkaelektromagnetskomradijacijomnadijeluistoneAustralije[6]



2.2.3.INFRACRVENATERMOGRAFIJA

Infracrvena termografijakoristi svojstvoda tijela razliite temperature razliitozrae u infracrvenom dijelu spektra. Tehnika satelitskog snimanja temperaturnogzraenja temelji senaposebnomskenerukoji jeosjetljivnapromjene temperatureodsamo0.20C.

Slika12:SnimkainfracrvenomtermografijominadijeluYellowstoneparkauSADu[6]

Slika13:Vrstesenzoraiprimjenjivost[1]



2.3.INSITUILABORATORIJSKAISTRAIVANJAIstrani radovi zapoinju na terenu, a nastavljaju se u laboratoriju. [7] To su

sastavni dijelovi geotehnikog ispitivanja kojima se odreuju fizikomehanikeznaajke stijena/tala. Za provoenje ovih pokusa i biljeenje rezultata zaduene suspecijalizirane ekipe. U okviru inenjerskogeolokog istraivanja, zadaa inenjergeologa je prouiti zapise rezultata svih provedenih pokusa, jer oni predstavljajudodatniizvorpodatakazainterpretacijuinenjerskogeolokogmodela.[2]

Njegove suprednostipred laboratorijskim ispitivanjimabrojne, od injenicedase stijena ispituje u prirodnoj sredini (u velikoj masi), do mogunosti dobijanjakontinuiranih podataka o stijeni po dubini. Takoer, postupci ispitivanja su brzi,relativnojeftiniinajeejednostavni.[3]

Laboratorijska ispitivanja predstavljaju sve istrane radnje i postupke koji seprovode na uzorcima tla izvaenim iz razliitih dubina i transportiranim do mjestaugradnje.Laboratorijskimistraivanjimaodreujuse:

prirodnavlanost granulometrijskisastavtla granicekonzistencije posmik edometarskipokusi [3]

2.4.ISTRANIRASKOPIIBUOTINE2.4.1.ISTRANIRASKOPI

Dvije su osnovne namjene istranih raskopa: uzimanje uzoraka materijala izpodzemlja i kartiranje podzemnih znaajki i uvjeta. U tablici 2 su prikazani osnovnitipoviistranihraskopa,njihovaosnovnanamjena,prednostiiogranienja.



Istrane jame koriste se za plie zone tla ili u iskopima tijekom graevinskih

radova, kao najpouzdanija metoda za dobivanje uvida u slojevitost tla i vaenjeneporemeenihuzoraka.Bezveihjepotekoamoguepaljivoizrezati,bezznaajnijegporemeenja,velikeuzorkeiuonimtlimakojasuosjetljivanaporemeenja(primjerice,raspucale krute gline). Pomno izrezani uzorci, obino dimenzija oko 30x30x30 cm,zatiujuseodgubitkavlageuranjanjemutekuivosakiliparafin,spremajuseuzatoprireenesanduke, teseodvozeu laboratorijnadaljnja ispitivanja.Oit jenedostatakovogpostupkatosemoeprimijenitisamozamanjedubinetla(45m).

Tablica2:Osnovnitipoviistraivakihraskopa,njihovaupotrebaiznaajke[2]

Slika 14:Raskop[8]



2.4.2.ISTRANABUOTINA

To je zajedniki naziv za cijelu skupinu istranih objekata nainjenih raznimmetodama buenja, a sa svrhom dobivanja uvida u stijene/tla (vaenjem jezgre) iuzimanjauzorakamaterijala.Utablici3sunabrojanemetodebuenjaistranihbuotinaipodrujanjihoveprimjene.

Svrhaistraivanjaivrstapotrebnihinformacijauvjetovatetehnikubuenja,alii

raspored i dubinu buenja. Broj i razmak buotina treba omoguiti praenje bonih ivetikalnihpromjenainenjerskogeolokihuvjeta(rasjeda,bora,pukotinaisl.).Openitepreporuke za rasporeivanje istranih buotina ovisno o vrsti inenjerske graevine.Tehnikabuenja,rasporedbuotinainjihovadubinamorajuosiguratipodatkenaosnovikojih e biti mogue interpretirati geoloki presjek. Iako samo buenje provodespecijaliziraneekipe,kojeistovremenoprateizapisujupromjeneuvrstistijena,zadatakinenjerageologajedeterminacijajezgrebuotine.[2]

Ustijenijenunobuitisvodom.Ukolikosekoristivoda,potrebnojetonaznaitiu zapisniku (dnevniku) buenja. U okrenoj i razlomljenoj stijenskoj masi se moedogoditidaseneprimijeteproslojcisitnozrnogtlauispunipukotina,jerihvodaispere.Dapostojiispunamoeseprimijetitijedinopobojivodekojasetokombuenjavraaizbuotine.Ovakavdetaljmoebitivrlobitanuprocjenimogunostipojavepotencijalnihkliznihplohaunutarraspucalestijenskemase.[7]Istranabuenjasunezamjenjivatehnikaterenskihispitivanjastijenskemasekojomseotvaranizmogunostizarazliitevrsteprouavanjastanjastijenskemase:

Tablica 3:Metodebuenjaistraivakihbuotinainjihovaprimjena[2]



Dobijanje cilindrinih uzoraka ta ispitivanje intaktne stijene idiskontinuiteta u laboratoriju (odreivanja fizikalnih i mehanikihsvojstava)

Unutarbuotinesemoguizvoditipokusizastatikoodreivanjevrstoeideformabilnosti stijenske mase kao i odreivanje stanja primarnihnaprezanja

Mogu posluiti za buotinska geofizika ispitivanja radi odreivanjamehanikihsvojstavastijenskemaseprimalimdeformacijama

Ispitivanjavodopropusnostistijenskemase Ugraivanjeureajaubuotinuzaopaanjapomaka Uvidustanjestijenskemasesnimanjemstijenkibuotine ianaliziranjem

izvaenihjezgri[3]

2.4.2.1.UDARNOBUENJEUdarno buenje je najstarija metoda buenja. Danas se koriste motorizirani

ureajikojisezovuderikdizalicom(slika15).Posebnooblikovanatekabuaaglavapogonskim se strojem podie na odreenu visinu i puta da slobodno pada na dnobuotine.Buaaglavaimaoblikupljegcilindraikoristisezasitnozrnatla,azapijesaki ljunak cilindru se dodaje poklopac na dnu koji sprijeava ispadanje materijalaprilikompodizanjaglave tebuotinu trebazatititizatitnomcijevi (kolonom)kakosene bi uruila. Buotina se ponekad puni vodom radi dodatnog osiguranja stabilnostinjenihstjenki.Postupakjevrlogrub,tekojeuoitifinedetaljeuslojenosti,auzorcitlasuporemeeni.Koristisezbogsvojejednostavnostiiniskecijene.[9]

Slika15:Ureajzaudarnobuenje[9]



2.4.2.2.BUENJEISPIRANJEMBuenjeispiranjemjepostupakkojimseiskopbuotinepomaeispiranjemnjena

dna, obino vodom. Dok se buaa glava utiskuje u dno buotine, kroz uplje buaeipke utiskuje se voda koja odnosi otkinute dijelove tla kroz buotinu prema njenojpovrini, s vanjske strane buae opreme. Ovim postupkom nije mogue uzimanjeuzorakatlateseobinonemoeodreditiniuslojenosttla.[9]

2.4.2.3.SVRDLANJESvrdlanjejepostupakkojikoristielinuplosnatuspiralu(slika16)uvrenuna

buau ipku. ipka sa spiralom strojno se uvre u tlo poput vijka u dasku. Prilikomvaenjaspiralaiznosipregnjeeneuzorketla.Popularnojeisvrdlanjesaupljomcijeviinanjuprivrenomspiralom(slika103).Vanjskipromjerspiraleobinoiznosioko20cm. uplja cijev svrdla tijekom svrdlanja je na dnu zatvorena, a kad se eli izvaditiuzorak tla, svrdlanje se zaustavlja, otvara se ep cijevi kroz koju se sputa cilindar zavaenjeuzoraka.Cilindarseutiskujeutlo,vadiseuzorakazatimsecijevponovozaepiisvrdlanjesenastavljadosljedeegpoloajazavaenjeuzorakatla.[9]

Slika 16:Spiralazasvrdlanje[9]



Prilikomvaenjaipkesaspiralomupijeskuiljunkumoedoidouruavanja

buotine,akodmekeglinedonjenogistiskivanjauotvorbuotine.Iztogserazlogatadakoristi zatita buotine elinom oblonom cijevi (zatitna kolona) kroz koju prolazisvrdloikojaseutiskujerotacijomkroznestabilnezonetla.Umjestozatitnecijevimoese koristiti i isplaka, voda oteana primjesom visoko plastine gline. Poveani tlakisplake osigurava stabilnost stjenke buotine. Postupak svrdlanja je relativnoekonomian i prua mogunost vaenja uzoraka tla. Potekoe su mogue kodkrupnozrnogtla,gdjevelikikomadistijenemoguonemoguitiradsvrdla.Svrdlanjemsebezveihproblemamogudoseidubinebuotinaod60m.[9]

2.4.2.4.ROTACIJSKOBUENJEILIBUENJEJEZGROVANJEMRotacijsko buenje ili buenje jezgrovanjem najee se koristi u stijeni, ali je

mogua njegova primjena i u tlu. Buai alat, koji je privren naniz upljih buaihipki, moe biti puno svrdlo ili uplje svrdlo za jezgrovanje. Alat se strojno rotira ihidraulikiutiskujespovrineterenapomouupljihbuaihipki(slika104).Nadnuipkiprivrenajeposebnasrnacijevnaijemjednuupljabuaaglavaskrunom. Kruna je nazubljeni alat, iji su zubi izraeni od posebno obraenog elika(vidija)iliindustrijskihdijamanatakojisuotporninahabanje.Krozbuaeipkeisrnu

Slika17:upljebuaesvrdlosepomufazisvrdlanja(lijevo)iprilikomutiskivanjauzorkivaazavaenjeuzorakatlaufazimirovanja(desno)[9]



cijevutiskujesevoda,kojahladipriborugrijanodrada,aiznosistrugotineispodkrunekroz buotinu do povrine terena, s vanjske strane buaih ipki. Kao i kod drugihmetoda buenja, buotina se moe zatititi zatitnom cijevi (kolonom) od uruavanjakadaprolazi kroz pijesak ili ljunak, ili od istiskivanja kadaprolazi kroz slojevemekegline.Usrnojcijeviostajejezgratlauoblikusvijee.Dabisesmanjilomogueoteenjejezgre, dokojegdolazi rotacijom srne cijevi i prolaskomvode zahlaenje i ispiranje,razvijenjealatsdvostrukomsrnomcijevi(slika18).Unutarnjasrnacijevslobodnajeodvanjskepapridravajezgruiuglavnomjeoslobaatrenjaodrotacijevanjskecijevi.Tekuina za hlaenje i ispiranje prolazi izmeu vanjske i unutarnje srne cijevi pa jejezgratimedodatnozatiena.[9]

Jezgraizsrnecijeviodlaeseuposebnedrvenesandukeradidaljnjegpregledai

uzimanjauzoraka tlaza ispitivanjeu laboratoriju (slika105).Dobiveniuzorci, ak iusluaju s dvostrukom srnom cijevi, smatraju se poremeenima za potrebe ispitivanjakrutostiivrstoetla,aliakosuodmahpovaenjuiztlazatieniiposlaniulaboratorij,vrlo dobromogu posluiti za izvoenje onih laboratorijskih pokusa koji nisu ovisni opregnjeenju (prirodna vlanost, granice konzistentnih stanja Atterbergove granice,granulometrijskisastav,Proctorovpokusitd.)

Slika18:Rotacijskobuenjeilibuenjesjezgrovanjem;jezgrovanjesjednostrukom(lijevo)idvostrukomsrnomcijevi(desno)[9]



Ovom metodom (istrana ili karota buotina) istraivanja mogu se odrediti:

dubina i prostiranje vodonosnog sloja, njegov kontinuitet, poroznost,vodopropustljivost, stupanj zasienosti, struktura, kemijske karakteristike vode,dimenzijeprirodnihotvorauzdubuotine, itd.Postupcikoji seprimjenjujuukarotabuotini:

elektrinaotpornoststijena, temperaturnigradijent, vlastitielektrinipotencijal, elektrinaprovodljivostvodeubuotini, prirodniintenzitetgamazraenja, soniniimpulsi. induciranaradioaktivnost(neutronigama).

Navedenipostupciopisanisuupoglavlju2.6.

2.5.GEOFIZIKAISTRAIVANJAGeofizike metode same po sebi nisu dovoljne, njihova puna vrijednost i

efikasnostmoe se oekivati samo u kombinaciji sa ostalim istraivakimmetodama.Meutim,bitnojenapomenutidageofizikemetodeugeotehnicipostajuneophodne.

Tenja da se u kratkom vremenu, i uz relativno nisku cijenu, dobiju potrebni idovoljno pouzdani podaci za projektiranje, uvjetovali su izmeu ostaloga, i razvojgeofizikihmetodaistraivanja,teosnivanjenovedisciplineInenjerskegeofizike.

Inenjerskageofizikajegeolokaznanostkojaprouavakarakteristikezemljinekoreitonjenihgornjihhorizonatauvezisinenjerskomdjelatnou.[1]

Slika19:Drvenisandukzaodlaganjejezgreizsrnecijevi[9]



Osimgeofizikihmetoda,postojejoiseizmikeigeoelektrinemetode.Unekimliteraturamaonesenavodekaozasebnegrupe istraivanja,dokseunekimsvrstavajupodgeofizikaistraivanja.

Seizmike metode zasnivaju se na injenici da elastina svojstva stijena/talauvjetuju brzine irenja valova kroz njih (to je vii elastini modul, vea je brzina).Dominantne znaajke stijena koje utjeu na brzine valova su kristalinitet i porozitet.Brzine valova vee suu stijenamakoje imajukristalastu teksturu i niski porozitet, jerone imaju vii modul elastinosti i vie tlane vrstoe. Porozitet tla ovisi ogranulometrijskom sastavu i obliku zrna. Na brzine valova takoer utjee imineralnisastav:npr.prisustvoglineuvapnencimasmanjujebrzineuodnosunaistevapnence.Glavni faktor koji u stijenama smanjuje brzine valova su diskontinuiteti (slojevitost,pukotine, folijacija) i tronost stijenskemase. Utjecaj vode na brzinu irenja valova jerazliit za razliite vrste valova. U inenjerskogeolokoj praksi koriste se metodeseizmikerefrakcijeirefleksije.

Geoelektrinemetodekojesenajeekoristeuinenjerskojgeologijisastojeseodmjerenja(spovrine)otpornostimaterijala.Njihovaupotrebazasnivasenainjenicida je elektrina otpornost materijala posljedica mineralnog sastava, teksture isaturiranosti.Ukupnaotpornostodreenogmaterijalafunkcijajesloenogutjecajasvihovihfaktora.Metodaelektrineotpornostinajeesekoristizaodreivanjedubinedoosnovnestijene,auspjenoseprimjenjujezaodreivanjegranicaklizita.[2]

Tablicom4suprikazanemetodegeofizikogistraivanjaikarakteristikekojesemjere.

METODA KARAKTERISTIKEKOJESEMJEREGravitacijska gravitacijskopoljeMagnetska stalnoiliinduciranomagnetskopoljeSeizmika brzinaseizmikihvalovaRadiometrijska spontanailiizazvanadezintegracijaElektrinogpotencijala razlikaelektrinogpotencijalaSpecifinogel.otpora razlikael.potencijalaijainastrujeElektromagnetska prostiranjeelektromagnetskihvalovaSonina razlikatemperatureTermalna brzinazvunihvalova

Tablica4:Metodegeofizikogistraivanjaikarakteristikekojesemjere[1]



2.5.1.GRAVITACIJSKAMETODA

Gravitacijska metoda temelji se na mjerenju elemenata polja sile tee koji suposljedica odreenog rasporeda podzemnih stjenovitih masa ili geolokih strukturarazliite gustoe , s ciljem otkrivanja veih pukotina i kaverni uslijed deficitamase ustijenskom masivu. Metoda se koristi kod izgradnje derivacijskih hidroenergetskihobjekata s dovodnim tlanim tunelima, u cilju otkrivanja kaverni peina u bliziniiskopanogtunela.[1]

2.5.2.MAGNETSKAMETODA

Magnetskametodakoristisezaotkrivanjemetalnihkonstrukcija,cjevovoda,itd.tenemaveuprimjenuurjeavanjuinenjerskogeolokihihidrogeolokihproblema.

2.5.3.RADIOMETRIJSKAMETODA

Radiometrijskommetodomrazlikujeseprirodniintenzitetgamazraenjakojijeproporcionalan sadraju radioaktivnih elemenata u stijeni, i inducirana radijacija kojazauzimavanomjestouhidrogeolokimistraivanjimaprilikompraenjaioznaavanjapodzemnihvodenihtokovaiveza.Toseizvodiprimjenomradioaktivnihindikatora.Onisumnogopouzdaniji odprimjene i upotrebeboje, soli ili drugih sredstva zapraenje,kojasujakopodlonautjecajudifuzije,tokodradioaktivnihindikatoranijesluaj.

2.5.4.ELEKTROMAGNETSKAMETODA

Elektromagnetska metoda nalazi rijetku primjenu u krkim terenima, gdje sekoristi za otkrivanje veih podzemnih pukotina i kanala ispunjenih vodom, ali usluajevimakadasuonidostablizupovrineterena.

2.5.5.TERMALNAMETODA

Termalna metoda temelji se na mjerenju temperature tla ili temperature uistranojbuotini.Stijene,zavisnoodsvojihnekihsvojstava,kaoiodsvogarasporedauzemljinoj kori, razliito provode toplinu. Prisustvo podzemne vode u nekim vrstamastijena odraava se preko velikih temperaturnih promjena. Ima primjera gdje je



primjenom termalne metode tono utvren poloaj rasjedne zone, zahvaljujui jaojcirkulacijitoplevode.

2.5.6.SONINAMETODA

Treba napomenuti da u suvremenim istraivanjima nalazi primjenu i metoda"Sonic integrity test". Princip ispitivanja takoer se osniva na irenju elastinog vala(koji se izaziva impulsom instrumentiranimekiem),koji sedjelomino ilipotpunoreflektirauirokomfrekvencijskomspektrukadanailazinabilokojufizikuprepreku.

Metodauvjetujekoritenjeveomasnanihraunala.Zasadaveuprimjenuovasonina istraivanja nalaze u kontroli betonskih geotehnikih graevina, kao to subetonske obloge derivacijskih tunela pod tlakom (debljina izvedene obloge, defekati iprekidiuoblozi,nehomogenostidegradacija,kontaktstijenabetonskaobloga,modulelastinosti).Iz tabelarnogprikazametodakojeseprimjenjujuu inenjerskojgeofizici,najopsenijuprimjenuimajuelektrineiseizmikemetodeistraivanja.

2.6.GEOELEKTRINEMETODEISTRAIVANJAElektrina istraivanja predstavljaju jednu od najbitnijih geofizikih metoda u

ciljuprouavanjageolokegraegornjihdijelovaZemljinekore,kaoimnogihfizikalnihosobina stijene i sredine koja se istrauje. Po broju postupaka i irokoj mogunostirjeavanja raznovrsnih problema, elektrina istraivanja ubrajamo meunajuniverzalnijaugeofizici. Imajuirokuprimjenuu geolokomkartiranjupokrivenihpovrina, istraivanju rudnih leita i naftonosnih struktura, a naroito u rjeavanjumnogobrojnihproblemainenjerskegeologijeihidrogeologije.

Primjena elektrinih metoda istraivanja temelji se na razlikama elektrinih idonekle magnetskih osobina stijena. Pored toga, neka geoloka tijela kada se nau uodreenimuvjetimastvarajuvlastitoelektrinopolje.

Elektrinaimagnetskasvojstvasu: elektrinavodljivostinjenaobrnutaveliina



specifiniotpor dielektrina konstanta (svojstva izolatora s obzirom na ponaanje u

elektrinompolju) magnetskapropustljivost[1]

Na temelju izmjerenih i interpretiranihmjerenjanapovriniZemljestvarajuse,

doizvjesnogstupnja,zakljuciogeolokojgraiterena,osobinamastijenaidr.

2.6.1.METODAVLASTITOGELEKTRINOGPOTENCIJALA

Metodavlastitogelektrinogpotencijalakoristiprirodnapotencijalnapolja(tzv.direktna metoda). Karakteristike ovog polja mjere se s povrine terena. Meutim,prirodnoelektrinopoljemorabititakvejainedajemjerljivostandardnimgeofizikiminstrumentima. Metoda se koristi za otkrivanje podzemne vode ispod nanosa, zaotkrivanjeipraenjestarihrijenihkoritaidolina.Ukrkimterenima,akosepodzemnitoknenalazidubokoispodpovrine,moeseodreditipoloajipravactoka.

Mjerenjem vlastitog potencijala du istrane buotinemogu se dobiti podaci ohidrogeolokimkarakteristikama,kaostosumjestaporoznihpropustljivihstijena,kaoimjestadotjecanjaiotjecanjavode.

2.6.2.METODASPECIFINOGELEKTRINOGOTPORA

Metodaspecifinogaelektrinogotporatemeljisenatomedastijeneurazliitomstupnju provode elektrinu struju, to ovisi o veliini specifinog elektrinog otpora.Elektrina otpornost stijena mijenja se u granicama od dijelova 1 ohma do milijunaohma.

Specifiniotpor jenajizraenijakarakteristikastijenatesenajveibrojmetodaistraivanja osniva na mjerenju tog parametra tzv. indirektna metoda istraivanja.Pogodnimrasporedomtransmisijskihnapajajuih(AiB)ipotencijalnihprijemnih(Mi N) elektroda stvara se elektrino polje u trodimenzionalnom poluprostoru ustijenama.[1]



Slika20:Simetrianrasporedelektrodakodmetodespec.elektrinogotpora[1]

IjainastrujekojasepredajeelektrodamaAiB,Velektrinipotencijal,VrazlikapotencijalaizmeuelektrodaMiN.

Pelektrinaotpornosthomogeneizotropnesredine,kojuuprirodnimuvjetimarijetko

nalazimo.Stijenesuobinoheterogeneianizotropne,tejePprividnavrijednostspecifineelektrineotpornosti.

Kkoeficijentkojiovisiorasporeduelektroda.[1]

Slika21:Strujnelinijeutlu,2>1[1]

Slika22:Specifinielektriniotporstijena,SEO[1]



Uokviruovemetoderazvilasusetrisamostalnanainaispitivanjaito:metoda

geoelektrinog sondiranja, metoda geoelektrinog kartiranja (profiliranje) i metodageoelektrinetomografije.

2.6.2.1.GEOELEKTRINOSONDIRANJEMjerenjasevrenanaindaseodaberemjestonaponskihelektroda,amijenjase

razmakmjernih(jakosnih)elektroda.Timesepostepenozahvaasveveadubinatlaupodzemlju,asredinjasetokanepomie.Natajsenaindobijupromjeneotporapodubinizasredinjutokuelektrodnograsporeda.

Udaljenost(AB)/2odreujedubinuistraivanjakaonaprethodnojslici.Rezultat

je utvrivanje pojave sloja razliitog geoelektrinog otpora na odreenojdubinikakojetoprikazanonasljedeojslici.

Slika23:Primjerpoloajaelektrodaidubinedohvataprigeoelektrinomsondiranju[6]

Slika24:Promjenaotporauslijedpojavedrugogslojananekojdubini[6]



Primjenaovemetodeveomajeirokairaznovrsnaumnogimoblastimageolokeproblematike, a posebno u cilju rjeavanja inenjerskogeolokih i hidrogeolokihproblema,kaotosu:

odreivanjepodzemnihbazenaikanala(zapunjenihkvartarnimilitercijarnimvodonosnimsedimentima),

odreivanjepodzemnihstrukturnihbarijerakojeutjeunapodzemnetokoveiraspodjeluvode,

odreivanjerasjedairasjednihzona, odreivanjegraniceizmeuslatkeislanevodeupriobalnimmorskim

podrujima, odreivanjedubineosnovnestijenenamjestimaizgradnjebranaitd. ocjenjivanjeosobinaikarakteristikastijenadutraseprojektiranih

hidrotehnikihtunela, pronalaenjemjestaspogodnimgraevinskimmaterijalomutoblioj

okoliniobjekta(nasutebrane), ispitivanjestabilnostiobala,ponaanjaivodoodrivostiakumulacijskih

bazena,kontrolahidroenergetskihobjekata, odreivanjedubineokrenostistijenaipravcaokrenosti.

Slika25:Dijagramelektrinosondiranja(lijevo),Nekolikokarakteristinih

geolokihprofilasodgovarajuimdijagramimaelekt.sondiranja(desno)[1]



2.6.2.2.GEOELEKTRINOPROFILIRANJEGeoelektrino profiliranje vri se s istim priborom kao i geoelektrino

sondiranje,alitako da se mjerni sklop pomie po profilu s neizmijenjenimrasporedom i razmakom elektroda. Rezultat je podatak o promjeni otpora zaodabranudubinu,duodabranogpravca.

Ova metoda pogodna je za odreivanje promjena po horizontali, a moe se

koristitiza: prouavanjegeolokihstruktura:antiklinala,sinklinala,depresija,bora

itd. otkrivanjeipraenjetektonskihidrugihoteenihzona, determiniranjelitolokogkompleksa, pronalaenjeiograniavanjevodonosnihslojeva, odreivanjemorfologijeilitolokogsastavastarihdolina,krkihpoljaitd.

2.6.2.3.GEOELEKTRINATOMOGRAFIJATo je metoda koja daje bolju sliku tla po dubini. Moe se izvoditi

dvodimenzionalno ili trodimenzionalno, to ovisi o rasporedu naponskihmjernihelektroda.

Slika26:Poloajmjernogsustavaprigeoelektrinomprofiliranju[6]



Vieelektrodno2Di3Dprofiliranjeiligeoelektrinatomografijasezasniva

nauvoenjustrujnogtokaupodzemljepomouveegbrojaelektrodauzemljenihnapovrinisastalnimmeusobnimrazmakomelektroda.

Pritomesestrujauvodiupodzemljepomoudvijestrujneelektrodenapovrini terena, a mjerenje razlike potencijala se obavlja na drugedvije,potencijalne, elektrode. Iz poznatih vrijednosti jakosti struje i geometrijskogfaktora koji ovisi o primijenjenom rasporedu elektroda, te izmjerene razlikepotencijala, izrauna se prividna otpornost za svaku toku mjerenja napostavljenompresjeku.

Mjerenjesedupostavljenogpresjekaobavljazasveuzemljeneelektrode

pri emu se mijenja razmak izmeu elektroda, a time idubinski zahvat.Princip mjerenja, raspored elektroda i rezultat za 2D profiliranjeprikazanisunaprethodnojslici,arezultatmjerenjanasljedeojslici.Radiinterpretacijutrebaprepustitizatoobuenimgeofiziarima.

Slika27:Rasporedelektrodaza2Dmodel[1]



2.7.SEIZMIKEMETODEISTRAIVANJA2.7.1.SEIZMIKAMJERENJA

Ovasemjerenjaosnivajunamjerenjubrzinerasprostiranjaseizmikihvalovakroztlo.Prilikompobudetlabitnesudvijevrstevalova,primarni(P)isekundarni(S). Primarni, uzduni valovi P koji se kreu od izvora u radijalnom smjeru isekundarniSvalovikojisekreuokomitonasmjerirenjaPvalova.NaslicijeprikazanoirenjePvalova.

Slika28:Rezultat2Dgeoelektrinatomografijesrepernimbuotinama[6]

Slika29:Uinakirenjauzdunihvalova[6]



Sustavom geofona biljei se brzina rasprostiranja seizmikih valova.Elastinivalovipobueninapovrinipoinjuseiritibrzinomsvojstvenomzaprvusredine.PratisevalkojinagranicusredinadolazibrzinomV1,podkritinimkutomilikutomtotalnerefrakcije.OnsedaljeiridugranicebrzinomdonjesredineV2ivraanapovrinu,gdjegabiljeepostavljenigeofoni.Izgeometrijerasporedageofona i toaka pobude na povrini terena, te zabiljeenih vremena prvihnailazaka elastinogvala oblikuju se st dijagrami (s udaljenost, tvrijeme), tzv.hodokrone. Primjenom izravnih metoda i metoda inverznog modeliranja izhodokrona se odreuju dubine i prostorni rasporedi sredina razliitih elastinihsvojstava.

Naslici30jeprikazanjednostavnisluajusporedneuslojenosti,kadajedebljina

gornjegslojanairempotezunepromjenjiva.Ovojeuprirodivrlorijetko.Mnogoeepovrinaosnovnestijenenijeusporednaspovrinomterenavejenagnutauodnosunanju.Turezultatovihistraivanjamoezavaratikakojetoprikazanonasljedeojslici(31).

Slika30:Shemaseizmikerefrakcije [6]



Prilikom ovakvog mjerenja geofoni e registrirati odaziv s najmanje

udaljenosti, a ona moe biti bitno razliita od udaljenosti u uspravnom smjeru. Izprethodno prikazane greke kao i iz kvantitativnih rezultata geoelektrikeproizlazidajezaispravnotumaenjerasporedaslojevauprostoru,potrebnoraspolagatisjonekimpodacima.Tajbitnipodatakjerepernageotehnikabuotinaizkojejeizvaenajezgradopotrebnedubine. [6]

Slika31:Mjerenjanakosojpodlozi [6]

Slika32:Geoseizmikiprofiltlasrepernimbuotinama[6]



Povezujui vrstu tla i vlanost iz buotine i dobivene geofizike podatke,dobivasevrlodobaruvidusastavisvojstvatlauistraivanompodruju.

gradivo brzina irenja uzdunih valova

vL (min maks) [km/sek] Zrak ovisno o temperaturi 0,31 - 0,36 povrinski rastroeni slojevi tlaa 0,10 - 0,60 ljunak i pijesak (suh) 0,10 - 1,00 ljunak i pijesak (vlaan) 1,50 - 1,60 pijesak (vlaan) 0,20 - 1,80 prainasta glina 0,30 - 0,90 glina 1,20 - 2,50 les 0,38 - 0,40 voda ovisno o temperaturi 1,45 - 1,59 led 3,10 - 4,20 morska voda 1,46 - 1,53 pjeenjaci, troni 1,50 - 2,50 pjeenjaci, vrsti 1,80 - 4,00 pjeenjaci, (Stoji, 1997.) 2,60 - 5,30 vapnenci, troni 1,60 - 3,50 vapnenci, okreni 2,50 - 6,00 vapnenci, jedri 5,20 - 7,00 dolomiti 5,90 - 6,40 gips 4,50 - 6,50 anhidrit 5,00 - 5,60 kriljci 2,80 - 4,20 serpentin 4,70 granit 4,00 - 6,80 metamorfne stijene 4,50 - 6,80

2.7.2.REFRAKCIJSKASEIZMIKAMETODA

Mnogiseproblemiinenjerskegeologije,geotehnikeihidrotehnikihobjekatamogudjelominoilipotpunorijeitinjenomprimjenom,kaonaprimjer:

Tablica5:Brzineirenjauzdunihseizmikihvalovapremapodacimaizliterature [6]



odreivanjetektonskihporemeaja.rasjeda,okrenihzona,litolokihosobina,nekontrolirano

istjecanjevodeizakumulacija,itd.; otkrivanjeveihpodzemnihupljinaipeina,odreivanjedubinaosnovne

stijene,otkrivanjestarihrijenihkorita,starihjezerskihdolina,itd.;

izbordubinefundiranjanaosnovudinamikihelastinihkarakteristikastijene"insitu"ikontrolatihkarakteristikatijekomizgradnjeeksploatacije;

ispitivanjeikontroladinamikihelastinihkarakteristikabetonaugraevini.

Odreivanjedinamikihelastinihkarakteristikastijenejedanjeodnajvie

primjenjivanihpostupakauizgradnjihidrotehnikihobjekata,naroitobranaitunela.Zautvrivanjetihosobinapostojedvijemetode:dinamikaistatika.Svakaodnjihdijelisenaispitivanja"insitu"iulaboratoriju.

Dinamikalaboratorijskametodaispitivanjaelastinihosobinastijena(ultrazvunametoda)izvodisenauzorcimastijene.Rezultatitihispitivanjanemajunekuirupraktinuprimjenu,osimzausporeivanjeiocjenudegradacijestijene.

Slika33:Shemadirektnogirefraktiranihseizmikihvalovazasluajstri

horizontalnaslojaigeolokiprofil[1]



Prvivalovikojinailazenageofoneblizutokeizvoraenergije(eksplozijailiudar)

su direktni. Oni stiu brze od refraktiranih koji putuju po duim putanjama, ali naodreenojtokirefraktiraniestiibrzezbogveebrzine.



3.METODETERENSKIHISPITIVANJASTIJENSKEMASE1. Pokusoptereenjaploom2. Pokusradijalnogoptereenja3. Ispitivanjavelikimtlanimjastukom4. Fleksibilnidilatometar5. Krutidilatometar

Metode terenskih ispitivanja krutosti zahvaaju razliite volumene stijenskemase koji su u veini sluajeva vei od laboratorijskih uzoraka, i kao takvi mogureprezentiratiponaanjestijenskemase.

3.1.POKUSOPTEREENJAPLOOM (PLATELOADINGTESTPLT)

Zasnivasenaodreivanjumoduladeformacijemjerenjempomakastijenskemaseizazvanih optereivanjem krunom ploom odgovarajueg promjera. Za potrebetemeljenjatekihgraevinanastijeni(brane,mostovi,..)vriseoptereenjeploomnapovriniterena.

Pomacistijenskemasemogusemjeritiucentruploenapovrini,aliipodubinioptereene stijenske mase, kako u centru, tako i izvan centra ploe ugradnjomodgovarajuihekstenzometara.prednostmjerenjapomakapodubini leiutomedasetimeizbjegavaporemeenoststijenskemasenakontaktu,toznatnosmanjujedobivenimoduldeformacije.Promjerploejeod0,51,0m.Veipromjerisuboljijerzahvaajuveivolumenispitivanestijenskemase,alizatoizahtijevajuznatnoveeoptereenjezapostizanje eljenog naprezanja. Opereenje se prenosi hidraulikim preama za kojetrebaosiguratikontrateret,toseupraksinajeepostiesidrenjem.



Usluajutemeljenjaizrazitovelikihgraevina,kodkojihjepotrebnopoznavanje

promjenemoduladeformacijesadubinom,koristese ispitivanjaploomubuotinamavelikog promjera, koja se provodena razliitim dubinama. Za projektiranje takvihgraevina pokus se izvodi u probnim tunelima ili galerijama posebno izvedenim zapotrebe ispitivanja, ilinapoetnimdionicama tunelakoji se izvode.Prednostovakvogispitivanjajemogunostpostizanjavelikihnaprezanja,uzistovremenokoritenjeploavelikih promjera zbog veoma jednostavnog naina razupiranja o suprotne stijenketunela. Pokus se izvodi sa dvije ploe koje optereuju suprotne stijenke tunela.Provoenjemviepokusaurazliitimsmjerovimamoeseodreditistupanjanizotropijestijenskemaseobziromnadeformabilnost.Mjerenjepomakapodubinistijenskemasevri se ugradnjom odgovarajuih ekstenzometara u obje optereivane povrine, dodubinekojajeoko6putaveaodpromjeraploegdjeseoekujedaneebitipomaka.

Slika34:Ispitivanjaploomnapovriniterena;a)mjerenjepomakanapovriniucentruploe;b)mjerenjepomakaucentruploepodubini;c)mjerenjepomakanavie

mjestapodubini[3]



Prije provoenja ispitivanja potrebno je oistiti i pripremiti povrinu promjera

1,52 puta veeg od promjera ploe koja e se koristiti u ispitivanju, te cementiratipovrinu ispodsameploeradiosiguranjakvalitetnogprijenosaoptereenja.Pokusseprovodi inkrementalnim optereivanjem i rastereivanjem ploe do maksimalnognaprezanjakojetrebabiti1,2do1,5putaveeodoekivanognaprezanjaueksploataciji.Trajanjejednoginkrementaoptereenjaje24h,nakonegaslijedirastereenjeuistom

Slika 35:Ispitivanjeploomubuotinivelikogpromjera[3]

Slika36:Ispitivanjeploomutunelima[3]



trajanju.Preporuljivojedostiimaksimalnonaprezanjekroznajmanje5inkremenata,tj.5ciklusaoptereenjairastereenja.

Slika37:Rezultatipokusaoptereenjaploomnapovrini[3]

Slika38:Rezultatipokusaoptereenjaploompodubini[3]



Iako se stjenska masa pod optereenjem ne ponaa linearno elastino, za

izraunavanjemoduladeformacijekoristiseteorijaelastinosti,kojapretpostavljadajestijenskamasalinearnoelastian,homogeniizotropanbeskonaniprostor.Optereenjestijenskemasemoe se izvestiprimjenom fleksibilne ili kruteploe, ovisnookrutostimaterijala koji se ispituje. Kruto prenoenje optereenja ostvaruje se izravnimprijenosom optereenja na stijensku masu preko elinih ploa razliite debljine, afleksibilanprijenos optereenja postie se umetanjem tlanih jastuka izmeu ploe istijenskemase.

Prmjenakruteploeznatno jepovoljnijakadase radio ispitivanju tla ilimekihstijena,fleksibilnihploakodispitivanjakrutihstijena.[3]

3.2.POKUSRADIJALNOGOPTEREENJA(RADIALJACKINGTESTRJT)Zasnivasenaodreivanjumoduladeformacijemjerenjempomakastijenskemase

izazvanih radijalnim optereivanjem stijenskemase. Radijalno optereivanje stijenskemasevrisehidraulikimpreamailipritiskomvode,apomacipodubinistijenskemasemjereseugraenimekstenzometrima.

Slika39:Ispitivanjaradijalnimoptereivanjemutlanojkomori[3]



Primjenjujesezapotrebetemeljenjavelikihbranaidrugihtekihgraevina,gdje

sepokusodvijautestnimkomoramakrunogpoprenogpresjekavelikogradijusa,iliupoetnimdionicamatunela,gdjeseondaispitivanjavodeumjerilu1:1.

Zahvaavelikivolumenstijenskemase,panajboljeodsvihpokusareprezentirastijenskumasusa svimnjenimoslabljenjima idiskontinuitetima,amogue je i ispitatistupanjanizotropije,bezobziranakrutost.

Prije provedbe pokusa potrebno je izvesti tlanu komoru uz to manjeporemeenje stijenske mse, te izvesti betonsku podlogu preko koje e se vritioptereenje. Pokus se provodi radijalnim optereivanjem i rastereivanjem stijenskemaseuuprosjeniinkrementoptereenjairastereenja0,05Mpa/mindopredvienogmakismalnogpritiska.Nakondostizanjamaksimalnogpritiska,pomacisemjeresvedoprestanka deformacija. Preporuljivo je dostizanje max naprezanja kroz najmanje 3ciklusaoptereenjairastereenja.

Prednostiovakvognainaispitivanjamoduladeformacijesuobuhvaanjevelikog

volumenastijenskemase.Glavninedostatak jevisokacijena i trajanje ispitivanja,zbogegaserijetkoizvode.

Slika40:Rezultatipokusaradijalnogoptereenja[3]



3.3.VELIKITLANIJASTUCI(LARGEFLATJACKLFJ)Zasnivasenaodreivanjumoduladeformacijamjerenjempomakastijenskemse

izazvanih poveanjem tlaka u velikim hidraulikim jastucima umetnutim u prethodnoizraenprorezistijenskojmasi.

Tlanijastucisesastojeoddvijeelineploe,debljinemanjeod1mm,zavareneporubu,izmeukojihsenalaziulje.Obliktlanogjastukajekvadratstraniceduljine1mna koji se nastavlja polukrug promjera 1 m. Jastuk ima otvor kojim se dovodi ulje,poveava tlak i mijenja irina jastuka, te drugi otvor za isputanje zraka, i elektrinevodove kojima se izmjereni pomaci stijenskemase prenose do ureaja za oitavanje.Pomaci stijenske mase mjere se okomito na plohu pruanja jastuka sa etiri kratkadeformetrasmjetenaunutartlanogjastuka,iliuzasebnebuotine.

Pokus se primjenjuje kod svih znaajnijih geotehnikih konstrukcija koje se

izvodeu stijenskojmasi. Zahvaa vei volumen stijenskemase odpokusa optereenjaploom, ali manji od pokusa radijalnog opereenja u tunelima. Takoer se njimeodreujeistupanjaanizotropijesobziromnakrutost.

Prije provedbe pokusa potrebno je izvesti prorez u stijenskojmasi proizvoljnedubine, irine 6 mm koritenjem velike dijamantske pile. Zbog zahvaanja veegvolumenamoeseuprorezstavitiveibrojtlanihjstukaujednojravnini.

Slika 41:Velikitlanijastuk[3]



Pokus se provodi kroz najmanje 3 ciklusa optereenja i rastereenja, sve dok

razlika u u kupnim deformacijama kodmaksimalnog iminimalnog optereenja u dvazadnjaciklusaneprijee5%ukupnedeformacije.Pritisakutlanimjastucimanesmijekodrastereenjapasti ispod0,2Mparadiosiguranjastalnogkontaktatlanogjastukaistijenske mse. Maksimalni pritisak treba biti 1,21,5 puta vee od maksimalnognaprezanjakojeseoekujeueksploataciji.

Pokus tlanim jastucima daje vrlo pouzdane rezultate, no njegova sloena

primjena,cijenaitrajanjeispitivanjesmanjilisunjegovuupotrebuuposljednjevrijeme.

Slika42:Nizvelikihtlanihjastukaujednojravnini[3]

Slika43:Rezultatipokusavelikimtlanimjastucima[3]



3.4.FLEKSIBILNIDILATOMETAR(FLEXIBLEDILATOMETER)Ispitivanje krutosti stijenske mase fleksibilnim dilatometrom zasniva se na

mjerenju promjene radijusa buotine izazvanog radijalnim irenjem dilatometarskesondepostavljenenaodreenojdubini.

Radijalno optereivanje stijenki buotine vri se irenjem fleksibilnemembranedilatometra izazvanepoveanjem tlakaudilatometarskoj sondi, hidrauliki,pomoikomprimiranogzraka,uljailivode.Fleksibilnamembranaprenosiravnomjernoraspodjeljenooptereenjenastijenskebuotine.Zamjerenjepromjeraradijusabuotinakoriste sedva tipadilatometarskihsondi.Kodprvog tipasondi registrira sepromjenavolumena buotine iz koje se izraunava promjena radijusa. od drugog tipa sondipomouugraenihmjeraazravnosemjeripromjenaradijusabuotine.

Tim ispitivanjima se relativnobrzomoeprovesti vie ispitivanja unutar jedne

buotine,itimedobitiraspodjeludeformacijskihkarakteristikastijenskemsepodubini.Sobziromdaseispitivanjaprovodeubuotinamapromjera76101mm,zahvaenjevrlo mali volumen stijenske mase, obino manje od 1/3 m3. Takav volumen nikakonemoe reprezentirati stijensku masu, to bitno umanjuje znaaj i iskoristivost ovogpokusa.

Povezivanje modula deformacije dobivenih dilatometarskim pokusima sarezultatima optereenja ploom, ili velikim tlanim jastukom, te povratne numerikeanalize izrezultatamjerenjazavrijemeizvedbeomoguavajuprimjenudilatometranastijensku masu velikog promjera. Dodatni problem Predstavlja injenica da se u

Slika 44:Fleksibilnidilatometar[3]



vertikalnim buotinama ustvari ispituje horizontalna krutost, dok je za npr.temeljenjeznatno vanija vertikalna krutost. Promjer buotine reba biti 0,5 30 mm vei odpromjera dilatometarske sonde prije poetka pokusa. Vea buotina znaajno bismanjilamaksimalnipritisakkojisemoepostiiprilikomispitivanja.

Prije poetka testiranja preporua se specijalnom kamerom provjeriti stijenkebuotine u namjeri da se izbjegne oteenje membrane zbog razlomljenosti stijene ieventualnogprisustvamanjihkaverni.

Pokusseprovodikroznajmanje3ciklusaoptereenjairastereenja.Maksimalnipritisak treba biti to je mogue vei, tako da u deformacijski proces ukljui to jemogueveivolumenstijenskemase,alinesmijeprelazitipritisakkojidoputaopremakojom se ispituje. U svakom novom ciklusu optereenja treba poveavati maksimalnipritisaktakodaseusluajuoteenjamembranemogukoristitirezultatiispitivanjanamanjimpritiscima.[3]

Ovajjepokusjednostavan,brziekonomian.[9]

3.5.KRUTIDILATOMETAR(STIFFDILATOMETER)Ispitivanjekrutosti stijenskemasekrutimdilatometromzasnivasenamjerenju

promjene radijusa buotine izazvanog irenjem krute dilatometarske sondepostavljenenaodreenojdubini.Optereenjenastijenskumasuprenosi seprekodvije

Slika45:Rezultatmjerenjapromjeneradijusadilatometarskesonde(mjerenjapromjeneradijusabuotinena4mjestaunutardilatometarskesonde)[3]



krtezakrivljeneploedilatometraije jemeusobnorazmicanjeizazvanohidraulikimpoveanjem tlakaudilatometarskoj sondipomoukomprimiranogzraka,ulja ili vode.Krute ploe prenose ravnomjerno raspodijeljene pomake du cijelog ispitivanogpodruja.

Krutidilatometarpoznatiji jepodnazivomNXBorehole Jack, iliGoodman Jack.Mogusekoristitizakruteimekestijene.

Relativno brzo se moe provesti vie ispitivanja unutar jedne buotine, i time

dobitiraspodjeladeformacijskihkarakteristikastijenskemasepodubini,tojeznaajnaprednostuodnosunadrugaispitivanja.

Ispitivanja se provode u buotinama promjera 76,2mm ime je zahvaenmalivolumenstijenskemasekojinemoebitireprezentant,toumanjeznaajovogpokusa.Njegovaprednostjemogunostispitivanjausvim,paiuhorizontalnomsmjeru,imesedobijavertikalnakrutost znaajnaza temeljenjeobjekatau stijeni.Takoer jemogueodreditistupanjanizotropijepodubini.

Pokus se zapoinje nametanjem minimalnog pritiska od 0,35 Mpa u ciljupostizanjakontinuitetapomakaizmeustijenkibuotineikrutihdilatometarskihploa.Mjerenjapomakaseprovodesadvamjeraaijarazlikanesmijebitiveaod0,5mm.Maksimalnieljenipritisaktrebabitidostignutkroznajmanje10jednakihinkremenata.Nakon toga stijenke se rastereuju inkrementalnim sputanjem pritisaka na poetnuminimalnu vrijednost. Ako se pojavi histereza izmeu krivulje optereenja irastereenja, nuno je analizirati da li se radi o oteenju zidova buotine prilikomoptereivanjailioneelastinomponaanjustijenskemase.[3]

Slika 46:NXBoreholeJack[3]



Slika47:Rezultatmjerenjakrutimdilatometrom[3]



4.PRESIOMETARSKEMETODE(INSITU)Presiometarjenapravakojomseispitujedeformabilnoststijenskemaseilitlau

buotini.Pokusseprovodiubuotini takodasenanosi tlanooptereenje,amjeresedeformacije.Analizomrezultatamogusedobitipodaciovrstoiideformabilnosti,teoinsitu stanjunaprezanja.Dobiju se vrijednosti tlakamirovanja, presiometarskimodulelastinosti,modulpriponovljenomoptereenju,presiometarskograninooptereenje(plastini slom) i podatci o smicanju.Podacinisu izravnoupotrebljivi zaprojektiranjeve zahtijevaju statistiku obradu (korelacije) da bi se dobili klasini geotehnikiparametrikaotojeYoungovmoduliposminavrstoa.

4.1. PRESIOMETARTIPAMENARDInstrument je sastavljen od 2 dijela: sonde koja ima tri elije ( glavnu

ekspandirajuuusredini,idvijesporedneokonje),teodkomandnogureajakojimjeritlakove.

Srednja je elija napunjena vodom, a sporedna zrakom. Sporedne elijeosiguravajuhomogenepomakepovisinisrednjeelijeizazvanepoveanjemtlakaunjoj.U jednakim inkrementima poveava se tlak zraka i vode i rezultirajua promjenavolumenausrednjoj elijibiljei senakon15,30 i60 (nekad120)sekundidjelovanjainkrementatlaka.

Slika50:PresiometartipaMenard[3]



Pokus je primjenjiv u svim tlima i mekim stijenama. Za tee uvjete koristi se

zatitnaoblogaokomembraneodtankihmetalnihvrpci.Rezultatispitivanjaprikazujeseputemkrivuljapromjenetlakaivolumenanakon

60 sekundi inkrementa tlaka, te promjene volumena izmeu 30 i 60 sekundi trajanjainkrementatlakaipromjenetlaka(krivuljapuzanja).

4.2. SAMOBUAIPRESIOMETARPresiometar kojemu je dodan ureaj za samostalno buenje buotine. Buenje

omoguuju specijalni noevi (krune) postavljeni na vrhu sonde. Izbueni sematerijaliznosiuzpomoisplakenapovrinu.

To je najsavreniji instrument a ispitivanje tla in situ. Nedostaci su mu dazahtijeva vrlo obrazovano osoblje, skup je postupak instaliranja, te je komlpiciranomjerenje.

Slika51:Dijagrampromjenetlaka ivolumena[3]



Rezultatipokusaestoseinterpretirajukoristeiteorijuirenjabuotinekakobi

saznali poetno horizontalno optereenje i odredili naponskodeformacijskekarakteristiketla.[3]

Slika52:SamobuuipresiometariCamcometar[3]

Slika53:Rezultatipokusaupijeskusadvaciklusaoptereenjerastereenje[3]



5. METODEIZRAVNOGMJERENJANAPREZANJATrisumetodeirokoprihvaene,ipreporueneodstraneISRMa:

1.pokustlanimjastucima2.hidraulikofrakturiranje3.overcoringmetode: USBMovercoring

CSIROovercoringMetode odreivanja naprezanja u stijeni se meusobno nadopunjavaju, svaka imaprednostiimaneuodnosunaodreenuprimjenu.[9]

5.1. HIDRAULIKOFRAKTURIRANJEOva metoda omoguuje procjenu naprezanja u stijeni do znaajnih dubina

koritenjembuotinavelikihdubina(ido56km).Prednostovemetodejeuinjenicidase izvodi dovoljno daleko od podruja iskopa, tj. van zone utjecaja promjene stanjanaprezanjaizazvanogiskopomustijeni.[9]

Prvosevodapumpauodreeni,izoliranidiobuotine.Izolacijasevripakerimau

duljini od priblino 1 m. Kako se tlak vode poveava, poetna tlana naprezanja nazidovimabuotinesesmanjujuinakonnekogvremenapostajuvlana.KadanaprezanjedosegnevrijednostT0,dolazidoformiranjapukotina,atlakvodejeutomtrenutkupc1

Slika54:hidraulikofrakturiranje[9]



Akosepumpanjevodenastavi,pukotinaseproiruje, isvremenometlakubuotinipastinavrijednostps

Zacijelovrijemetrajanjapokusamjerisetlakvode,gdjesuodnajveevanosti

vespomenutedvijevrijednostitlaka: BREAKDOWNPRESSUREtlakprikojemudolazidoformiranjapukotine SHUTINPRESSUREtlakkojijepotrebandasepukotinadriotvorenom.

Dabi se interpretiralipodacidobiveni ispitivanjem,uciljudobijanjavrijednostiprimarnihnaprezanja,potrebnojeodreditiorjentacijuhidraulikiinduciranepukotine.

Orjentacijapukotinesemoedobitifotografiranjemilisnimanjemkameromna dubini ispitivanja. Meutim, nakon ispitivanja se esto dogaa da se nakonsmanjivanjatlakapukotinazatvori,tejetekoocijenitinjezinuorjentaciju.Alternativazaodreivanjeorjentacijeilokacijenastalepukotinejekoritenjetzv.impressionpakera,gumenogpakeranakojemostajetragpukotine.Veinarezultatadobivenihhidraulikimfrakturiranjemupuuje na to da je se formira vertikalna pukotina, gdje je to naroitoizraenokod ispitivanja veihod800m.Glavni nedostatakmetode je to senemoguizmjeritisvekomponentetenzoranaprezanja.Dabisedobilesvekomponentetenzoraneprezanja,tj. da bi tenzor naprezanja bio u potpunosti odreen, potrebno je uvestiodreenepretpostavke:

1.pravcidjelovanjaglavnihnaprezanjaparalelnisuiokomitinaosbuotine2.vrijednosttreegglavnognaprezanjasepretpostavi3.vertikalnoglavnonaprezanjejerezultatteinenadsloja

Slika55:Mjerenjetlakazavrijemetrajanjapokusa[9]



Analiza rezultata pokusa je olakana ako se pretpostavi da penetracija vode u porestijenenema(iliimajakomalo)utjecajananaprezanjauokolicibuotine.

5.2. OVERCORINGMETODEOsnovuovercoringmetodapredstavljabuenjebuotinedoodreenepozicije

nakojojseeleodreditinaprezanja.Nadnutakvebuotinese izbui jo jednamanjegpromjera,tzv.pilotbuotinaukojuseumetnesonda.Onaradinajedanodsljedeadvanaina:

a)mjeripromjenupromjerabuotinemanjegpromjera(pilotbuotine)b)mjerideformacijuzidovabuotinemanjegpromjera(pilotbuotine)

Prednostovemetode jeuinjenicidase izvodidovoljnodalekoodpodruja iskop, tj.vanzoneutjecajapromjenestanjanaprezanjaizazvanogiskopomustijeni.Nakontojeizvrenonultomjerenje, kree se spostupkom overcoringa buenjabuotineveegpromjeraodpilotbuotineimesestijenaoslobaautjecajaokolnogmasiva.Naprezanjaustijenskojmasisemogudobitinadvanaina:

a)Nakonovercoringa,izvadisejezgra(upljicilindar),unutarkojesejouvijeknalazisonda.Onasezatimpostavljauureajtenanjuapliciranaprezanje.

Promjena promjera se konstantno biljei. Naprezanja pri kojima se mjerene veliinevratenavrijednostikojesuimaleprijeovercoringasunaprezanjauravniniokomitojnaosbuotineustijenskojmasi.

b)Mjerenjima deformacija stijenske mase,gdje se in situ naprezanja se moguizraunatiizizmjerenihdeformacijauzpoznavanjeelastinihkarakteristikastijene.

5.2.1.USBM(UnitedStatesBureauofMines)torpedo

Tehnologija koja omoguava odreivanje cjelokupnog stanja naprezanja iz trimjerenja promjene promjera buotine ( i to u tri pravca koja se sijeku pod kutemod120).Nakonbuenjabuotinei,zatim,pilotbuotine,unosisesondanakojojsenalazeestmjeraadeformacija.



Nakon izvrenog nultog mjerenja (poetni promjer), vri se overcoring buenje buenjebuotineveegpromjerakoristeitankostijenusrnucijev.

Nakonovercoringa,naprezanjapoplatujezgre(upljegcilindra)padajunanulu.Timedolazidopoveanjapromjera,adeformacijaseregistriramjeraimadeformacije.upljicilindar (sa sondom) se zatimvadi izbuotine i postavljaubiaksijalniureajdabi seodrediomodul elastinosti, na nain da se aplicira naprezanje po platu uz istodobnomjerenje deformacija. iz izraunatih parametara elastinosti i mjerenih deformacija,dobijusenaprezanjauravniniokomitojnaosbuotine.

Da bi se odredile sve komponente naprezanja, potrebno je izvesti najmanje triovakvaispitivanjasrazliitimorjentacijamabuotina.

5.2.1.CSIROovercoring

Postupak ispitivanja je slian USBM metodi, uz razliku da se kod CSIROovercoringasondalijepizastijenkebuotineimjerideformacijezarazliiteorjentacijeilokacijeunutarbuotine.Takvesondesemogukoristitisamojedanput.

Slika56:Sondaimjeraideformacija[9]

Slika 57:Overcoringbuenje[9]



CSIRO overcoringom se jednim mjerenjem mogu odrediti sve komponente

tenzora naprezanja iz razloga jer se na sondi nalaze mjerai deformacija koji supostavljeni u tri rozete od kojih svaka sadri tri ili etiri mjeraa deformacija, te seodjednommoeizmjeriti9ili12deformacija.[9]

Slika58:PresjekkrozCSIROsondusajasnovidljivimljepilomizmeusondeizidabuotine[9]



6.PRIMJERIIZPRAKSE

6.1.PRIMJER1,IRANGeotehnikad.d. izZagreba jeurazdobljuod1991.do1994.obavilaopsenain

situispitivanjastijenskemasenalokacijamatrijuvelikihhidroenergetskihgraevinauIranu.Obavljeno jevieod100dilatometarskih ispitivanja,17pokusavelikim tlanimjastucima(ELFJextralargeflat)i28pokusaploom(PLTplateloadtest)promjera1m.Ispitanajeiposminavrstoakontaktabetonstijenana3serijepo5pokusa(70x70cm). Primarna (prirodna) naprezanja u stijenskojmasi odreena su uporabom CSIRtroosne sonde (35 pokusa) i doorstopper metodom (5 pokusa). Uz istraivanjadeformabilnosti stijenske mase u dovodnom tunelu HC Vinodol koje je profesorNonveillerproveo1949.godine, bila su tonajopsenija in situ ispitivanjakoje je jednahrvatskatvrtkaikadobavila.[10]

Na projektima Karun 1 i GodarELandar HEPP ispitivanja su obavljena za

potrebe projektiranja podzemnih strojarnica, a na projektu Ka



pojava kaverna dimenzija od nekoliko cm do 1 m vrlo esta (prevladavaju kavernemanjihdimenzija).[10]

Dilatometarska ispitivanjaobavljena suuvertikalnim ikosimbuotinamakoje

subueneunutaristranihgalerija.UporabljenajesondanjemaketvrtkeInterfels,tipS/LNECIFsljedeihtehnikihkarakteristika:duljinasonde1050mm,najveipromjersonde D= 76 mm, duljina optereene zone L=470 mm, mjerenja pomaka u 4 pravcapomouLVDTa,najveitlakpmax=200bar,najveadubinaispitivanja200m,promjergumenemembrane70mm,mjerniopsegureajazamjerenjepomaka1mm,rezolucijaureajazamjerenjepomaka1m,tonostmjerenjapomaka3%.

Programomispitivanjabilasupredviena3ciklusaoptereenjairastereenja,stim da najvei tlak u treem ciklusu bude 10 Mpa. Naprezanje je poveavano ismanjivanouinkrementimavodeiraunadasemaksimum,odnosnominimum,ciklusapostigneu46inkremenata.Poveanjeilismanjenjetlakajednoginkrementaobavljalose tijekom jedneminute (runa hidraulina crpka), s timda se dostignuto naprezanjeodravalo stalnim tijekom 5minuta. Oitanje pomaka izvreno je nakon prve, tree ipeteminute.Nakonpeteminuteotereenjesemijenjalobezobziranaprirastpomakauprethodnom vremenskom intervalu. Kriterij za prestanak mjerenja na najveem inajmanjem naprezanju svakog od ciklusa bio je sljedei: tlak se odrava stalnimnajmanje15minuta,stimdaseoitanjepomakaobavljauprvoj,drugoj,etvrtoj,osmojipetnaestojminutiodpostizanjanajveeg,odnosnonajmanjeg,naprezanja.Mjerenje se

Slika60:VremenskitijekdilatometarskogpokusaD4BT3(Karun3)[10]



daljeobavljalouvremenskimintervalimaod300,60,90,180,(ti=2ti1)min,odnosnosvedok promjena svihmjerenih promjera nija bila u posljednjem vremenskom intervalumanjaod3m.

Rezultati ispitivanja odreeni su u skladu sa preporukama ISRM. Moduli suizraunati uz pretpostavku da Poissonov omjer ima vrijednost =0,3. Rezultatiispitivanjaprikazani su tablino i grafiki.Kaoprimjerprikazuju se rezultatipokusa soznakom D4BT3. Slika 60 prikazuje vremenski tijek ispitivanja, a slika 61 krivuljenaprezanjadeformacijazasvemjernepravce.Anizotropijadeformabilnosti izraena jeindeksom anizotropije koji predstavlja omjer najveeg i najmanjeg modula koji suodreenipriistomoptereenju,aliurazliitimpravcima(slika62).Provedeaispitivanjapokazuju visok stupanj anizotropije kod veie obavljenih pokusa. Rezultatidilatometarskih ispitivanja iskoriteni su za odreivanje boja i pozicije velikih in situpokusa i za definiranje inenjerskogeolokog modela prema parametrudeformabilnostistijenskemase.[10]

Moduli iz pokusa velikim tlanim jastucima dobro opisuju deformabilnost

stijenske mase i mogu se usvojiti kao proraunski moduli. Zato je izuzetno vanouspostavljanje korelacija mjerenih veliina iz ovih dvaju pokusa. Ovim se odnosimatreba koristiti pri interpretaciji dilatometarskih ispitivanja u sluajevima kada su tojedinainsituispitivanja.[10]

Slika61:Krivuljenaprezanjadeformacijazaetirimjernapravca(Karun3)[10]



Slika62:PrikazanizotropijedeformabilnostizapokusD4BT3(Karun3)[10]

Slika63:Omjermodulaizpokusavelikimtlanimjastucimaidilatometarskogmodulaufunkcijikvalitetestijenskemase[10]

Tablica6:ModulideformabilnostidilatometarskogpokusaD4BT3(Karun3)[10]



Slika63jasnopokazujekakoomjermodulaizpokusavelikimtlanimjastucimai

dilatometarskog modula opada s opadanjem kvalitete stijenske mase. Pritom serazlikujumodulikojidefinirajudeformabilnostupravcuokomitomnaravninuslojevaodmodulaupravcuparalelnomsaslojevima.Takoersuanaliziranimodulioptereenjairastereenja.

Ako se dilatometarski modul upotrebljava za procjenu proraunskih moduladeformabilnosti,trebavoditiraunaokvalitetiianizotropijistijenskemase.[10]

Provedenaistraivanjapokazujudaukvalitetnojstijenskojmasi(IIkategorijapo

RMR klasifikaciji) proraunski modul u ravnini paralelnoj sa slojevima moe biti 2,5puta vei od dilatometarskog, a u pravcu okomitom na slojeve do 1,5 puta vei. Sopadanjemkvalitetestijenskemaseovajseomjermjenja,pauetvrtojkategorijiRMRklasifikacijeproraunskimodulpadanapolovinudilatometarskogmodulainieakosegovoriomoduluupravcuokomitomnaizraenisustavdiskontinuiteta.

Slika64:Naprezanjapomak,Karun3[10]

Tablica7:OdnosmodulavelikihinsitupokusaidilatometarskogmodulauvapnencimaAsmariformacije(Karun3)[10]



Dilatometarski pokus se pokazao pouzadnim u smislu ponovljivosti mjerenja.Najvei problem tijekom ispitivanja bilo je uestalo pucanje gumenih membrana.Dilatometrislinogtipaobinosudeklariranizanajveenaprezanjeod20Mpa.Steenoiskustvo pokazuje da u stijenskoj masi koja se najee susree u praksinije moguedostii deklarirano najvee optereenje zbog pucanja membrane. Paljivim odabiromlokacije izbjegnuto je pucanje membrane kod najveih tlakovaod 10 Mpa. Pri veimnaprezanjimadolazilojedopucanjamembraneinanajboljimlokacijamaubuotinamaizbuenimu vapnencima.Ukonglomeratima (GodarELandar)postignuto jenajveenaprezanje od 15Mpa. Pucanje gumenemembrane kadto je bilo uzrokom oteenjamjerilapomaka.[10]

Tijekom obavljanja ispitivanja uspostavljen je odnos izmeu ispucanosti

stijenskemaseinajveegtlakaprikojemuglavnomnijedolazilodopucanjamembrane(tablica8).Ispucanoststijenskemasedefniranajerazmakomdiskontinuitetauzduosibuotine.Pokusinisuobavljeninamjestimapojavljivanjaotvorenihdiskontinuitetaakniusluajunajmanjegzijeva.

Uporabudilatometra radi definiranjaproraunskihparametaradeformabilnostiilustrirat emo rezultatima ispitivanja na vie lokacija uHrvatskoj i Sloveniji. Kako seradi o mekanoj stijeni (tvrdom tlu) ili vrlo tektoniziranoj stijenskoj masi, nije bilomogue dobiti kvalitetnu jezgru za laboratorijska ispitivanja. pa su presiometarskaispitivanja jedini nain za procjenu modula deformabilnosti. Na graevinama uHrvatskoj uporabljen je Menardov tip presiometra francuskog proizvoaa ApageoSegelm,auSlovenijipresiometarOYOelastomer2.

Tablica8:Najveenaprezanjetijekompokusauvjetovanostupnjemispucanostistijenskemase[10]



Pri uporabi Menardova presiometra iskoriten je postupak predvienproceduromzauporabuovesonde,stimedasuprisvimispitivanjimanapravljenijedanili dva ciklusa rastereeja i optereenja kako bi se dobio odgovarajui modul. Ve jeobjanjena svrha rastereenja i ponovnog optereenja stijene tijekom ispitivanja.Tipianrezultatispitivanjaprikazanjenaslici65.

U Sloveniji su geotehniki problemi posebno izraeni u permokarbonskimkriljevcima.Radi seo izrazito tektoniziranoj stijenskojmasikoja seestoponaakaotlo.Uovakvojsredininemoguejenapravitibuotinubezporemeenjastijenskemase.estosebuotinazaruisamonekolikominutailisatinakonizvlaenjabuaegpribora.Buenje s isplakom izbjegava se zbog mogueg popunjavanja diskontinuitetabentonitom.Zbognestabilnotibuotiine,usvojenajeproceduradasenaispitnojsekcijiduljine 3 metra, izvre tri ispitivanja. Pritom se idui metar bui tek poto je naprethodnomzavreno ispitivanje.Tipianrezultat ispitivanjaprikazan jenaslici66. [10]

Slika65:TipianrezultatispitivanjaMenardovimpresiometromsjednimciklusomrastereenjaiponovnogoptereenja(CLglinasproslojcimapijeska)[10]



U tablici 9 su prikazani rezultati u tri buotine na autocestama u Hrvatskoj i

Sloveniji. Izraunate su vrijednosti presiometarskih modula, te modula iz ciklusarastereenja i optereenja. Presometarski modul (Menardov E modul) izraunan jepremastandardnojprocedurikoristeiseprogramomproizvoaaopreme.

Usvatrisluajaprimjeenojeopadanjeomjeramodularastereenjaiponovnogoptereenja prema poetnom modulu s dubinom ispitivanja. To se moe pripisati ilizatvaranjudiskontinuitetailipoveanjukrutostimaterijalasdubinom.

Kada se presiometri rabe za odreivanje proraunskih parametaradeformabilnosti, ispitivanje svakako treba obaviti s najmanje jednim ciklusomrastereenja i ponovnogoptereenja. Iskustvopokazujeda sumoduli iz rastereenja iponovnog optereenja puno blie proraunskim modulima od modua dobivenihstalnimporastomoptereenja.

Izpredstavljenogprimjeramoesezakljuitidajepokusdilatometromjediniinsitupokuskoji seuspjenoprimjenjujenavrlo zahtjevnimgeotehnikimgraevinama(lune betonske brane, velike podzemne prostorije, i sl. ), ali isto tako i na manjezahtjevnim (temeljenje, potporni zidovi..). Koreliranjem dilatometarskog modula imodula iz velikih in situ pokusa moe se u kasnijoj faziistraivanja provjeritideformabilnost nekih zona u kojima nisu raena velika in situ ispitivanja. Kodmanjezahtjevnih graevina dilatometar je esto jedini nain za procjenu proraunskihparametaradeformabilnosti.[10]

Slika66:Tipianrezultatispitivanjasvieciklusarastereenjaiponovnogoptereenja(tektoniziranikriljaviglinjak,prahovnjakitankislojeviispucalog

pjeenjaka[10]



6.2.PRIMJER2,KAMENOLOMGRADINAPredsampoetakradovaestojebilonunoodustatiodprojektiranogtipa

objekta.Nasljedeojsliciprikazanasutrikarakteristinapoloajatunela.Uprvom

sluaju(1)moeseoekivatiodvaljivanjeutjemenutunela,audrugomsluaju(2)u

Tablica9:Rezultatipresiometarskihispitivanjananekolikolokacijautvrdimtlimaimekanimstijenama[10]



bokovimatjemenogluka:uobasluajageotehnikiuvjetisunepromjenjividuositunela,alisejavljajutekoeprilikomiskopaprimjenomeksploziva.Utreemsluaju(3)geotehnikiuvjetisupromjenjividuositunela,alisuuvjetistabilnosti(odvalastijenenajmanja),kaoiuvjetiiskopaminiranjempovoljniji.Tojenajidealnijisluaj.etvrtisluajuvjetujeposebnemjereosiguranjaiskopa.[1]

Kodvelikihpodzemnihdvorana,velikiutjecajnastabilnosttjemenogsvodai

bokovatakoerimajukarakteristikepadaipruanjaslojeva(sedimentneimetamorfnestijene)ipukotina,odnosnokarakteristikeispucalostistijenskogmasiva(eruptivnestijenekaotiansustavpukotina).

Posebnotrebaistaknutiutjecajrasjeda irasjednihzonanasigurnost isigurnost

geotehnikihgraevinakojezauzimajuvelikepovrine iduine.Naime,usluaju jakih

Slika67:Utjecajkarakteristikaslojevitostinaiskoptemelja[1]

Slika68:Utjecajslojevitostinapodzemnestrojarnice,slojevispadnimkutom=90iparalelnisuzdunomosi(lijevo);Podzemnastrojarnica,kaotiansustavpukotina(desno)[1]



seizmikih udara du aktivnih ili aktiviranih rasjeda u Zemljinoj kori javljaju se zonevlakaitlaka.Pojavatihzonautjeenaponaanjegeotehnikihgraevina.

Slika 69:Refrakcijskiprofil[6]



Slika 70:DubinskipresjekraspodjelebrzinePtalasa[6]



7.ZAKLJUAK



8.LITERATURA[1] Stoji,P.,(1997.)Hidrotehnikegraevine,knjigaI.[2] RGN,doc.dr.sc.SnjeanaMihali,predavanja,Zagreb[3] GraevinskifakultetZagreb,Prof.dr.sc.Kovaevi,MehoSaa,predavanja[4] http://www.hgicgs.hr/TektonskakartaRepublikeHrvatske.htm[5] http://www.nacional.hr/clanak/100596/osvajanjesvemiramobitelomceseupravljatisatelitomuzemljinojorbiti[6] RojeBonacci,T.,(2007),Mehanikatla[7] https://bib.irb.hr/datoteka/602466.gotovi_tekst_za_tiskaru_.pdf[8]http://www.gradst.hr/LinkClick.aspx?fileticket=n1N2pg6ALeE%3d&tabid=898&mid=2096 [9] GraevinskifakultetZagreb,Prof.dr.sc.SzavitsNossanVlasta,predavanja

Zagreb[10] Graevinar58(2006)3,187197

Documents

Istrazni Radovi u Stijeni