Wydz. Geol. Geofizyki i Ochr. Środ. Katedra Geofizyki 15.07.2010 Kraków

1. Tytuł prezentacji:Zastosowanie metod geoelektrycznych w rozpoznaniu osuwiska w kopalni Diabazu „Niedźwiedzia Góra” koło Krzeszowic Jerzy Mościcki, Janusz Antoniuk Wydz. Geol. Geofizyki i Ochr. Środ.Katedra Geofizyki15.07.2010 Kraków

2. Zastosowanie metod geofizycznych w badaniu osuwisk Rola geofizyki polega na dostarczeniu informacji, które umożliwią konstrukcję/weryfikację modeli osuwiska. Nie jest to możliwe bez ścisłej współpracy z geologiem i znajomości lokalnych uwarunkowań geologicznych. Wybór metod geofizycznych zależy od postawionych celów badawczych – pożądanych informacji o osuwisku, które należy uzyskać. I tak można oczekiwać od: Sejsmiki – danych na temat morfologii zwięzłego podłoża, oszacowania właściwości mechanicznych ośrodka Georadaru – charakterystyki strukturalnej, rozwarstwienie ośrodka, wyznaczenie powierzchni poślizgu Geoelektryki – oceny miąższości materiału zwietrzelinio- wego, oszacowanie dominującej litologii, ocenę stosunków wodnych

3. Zastosowanie metod geoelektrycznych w badaniu osuwisk Możliwość zastosowania metod geoelektrycznych jest uwarunko- wana lokalną sytuacją topograficzną i dostępnością terenu. Niezbędna jest wizja lokalna przed podjęciem badań. Tak więc lokalizacja badań nie może być narzucona w sposób sztywny przez „biuro projektowe”, które na ogół nie zna specyfiki badań geofizycznych. Istotne znaczenie mają badania geoelektryczne na przedpolu osuwisk (tutaj przedstawiono) Podstawową trudnością w stosowaniu metod geo- elektrycznych jest skomplikowana powierzchnia i dostępność terenu osuwiskowego.

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

5. Zastosowanie metod geoelektrycznych w badaniu osuwisk 2. Sondowania elektrooporowe. W wariancie trójelektrodowych sondowań azymutalnych mogą dostarczyć informacji o lokalnej, kierunkowej zmienności ośrodka. Wynikiem interpretacji są uogólnione głębokościowe profile opornościowo-litologiczne. W wariancie sondowań elektrooporowych 4-elektrodowym układem Schlumbergera (tutaj zastosowano). Wyniki ilościowej interpretacji krzywych sondowań, przedstawiane w postaci „słupków” składających się z warstw o wyinterptetowa- nych opornościach i miąższościach. Warstwom geoelektrycznym wyodrębnionym w profilu, na podsta- wie ich oporności, można przypisać przybliżony charakter litolo- giczny, a także cechy hydrogeologiczne (zawodnienie). Tak więc z rozkładu oporności można wnioskować o stosunkach wodnych.

6. Zastosowanie metod geoelektrycznych w badaniu osuwisk 3. Tomografia elektrooporowa (resistivity imaging, obrazowanie elektrooporowe) (tutaj zastosowano). Umożliwia określenie 2D rozkładu oporności w ośrodku. Może on być wówczas interpretowany w kategoriach geologicznych/geotechnicznych. Utrudnieniem efektywnego wykorzystania bezpośrednio na osuwiskach może być skomplikowana powierzchnia terenu, trudności w wyznaczaniu prostoliniowego profilu. Ponadto prawidłowa interpretacja wymaga geo- dezyjnego wyznaczenia położenia elektrod na profilu, co wpływa w istotny sposób na koszt badań. Pomiary wykonano układem Wennera z krokiem pomiarowym 1 m. Interpretację przeprowadzono przy użyciu programu RES2DINV Firmy Geotomo Software. Zastosowano w końcowym etapie badań, na 100-metrowym fragmencie profilu P1. Wycinek ten został wybrany na podstawie wyników profilowań indukcyjnych i sondowań elektrooporowych.

7. Zastosowanie metod geoelektrycznych w badaniu przedpola osuwiska w kopalni Diabazu„Niedźwiedzia Góra” koło Krzeszowic Osuwisko uaktywniło się w południowej części kopalni. Bezpośrednią przyczyną procesów osuwiskowych było wystąpienie długotrwałych obfitych opadów deszczu. Badania geoelektryczne przeprowadzone zostały na południowym przedpolu osuwiska celem określenia prawdopodobnych stref zasilania wycieków wody obserwowanych w obrębie i w otoczeniu czaszy osuwiska i mających podstawowe znaczenie dla stabilności skarpy wyrobiska.

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

9. Zastosowanie metod geoelektrycznych w badaniu przedpola osuwiska w kopalni Diabazu„Niedźwiedzia Góra” koło Krzeszowic Charakterystyka geologiczna miejsca badań: 2 kompleksy utworów czwartorzędowych – górny zbudowany z kilku warstw piasku o zmiennej miąższości, środkowy zbudowany z mułków podścielonych iłami warwowymi. Najniższa rozpatrywana warstwa to złoże diabazu o nierównym stropie. Kompleks górny miejscami zalega bezpośrednio na złożach diabazu albo na mułkach wykazując miejscami wzrost miąższości (zagłębienie w stopie mułków). Rynnowa forma wypełniona piaskami jest głównym źródłem wycieków wody (jeśli wypełniana jest dodatkową wodą z opadów atmosferycznych).

10. Zastosowanie metod geoelektrycznych w badaniu przedpola osuwiska w kopalni Diabazu„Niedźwiedzia Góra” koło Krzeszowic Charakterystyka opornościowa występujących w południowym otoczeniu osuwiska utworów czwartorzędowych: - piaski (w strefie aeracji) – 1000 i więcej omometrów - piaski zawodnione lub wilgotne – od 100 do kilkuset omometrów - iły, mułki (gliny) – 10 – 30 (60) omometrów - diabazy, wapienie – od kilkuset do tysięcy omometrów

11. Zastosowanie metod geoelektrycznych w badaniu przedpola osuwiska w kopalni Diabazu„Niedźwiedzia Góra” koło Krzeszowic Badania geoelektryczne: 1. Profilowania indukcyjne (wykonane wzdłuż trzech profili P1, P2 i P3 trzema układami o różnych zasięgach) Widać, że występują strefy o małych N1 i N2 (<10 mS/m) i dużych (30-45 mS/m) W1 wartościach przewodności pozornej Jest to związane z grubością piasków. Tak więc strefa W1 odpowiada zagłębieniu w stropie mułków, które wypełnione jest grubą warstwą piasków skąd mogą pochodzić wycieki wody.

12. Zastosowanie metod geoelektrycznych w badaniu przedpola osuwiska w kopalni Diabazu„Niedźwiedzia Góra” koło Krzeszowic Badania geoelektryczne: 2. Sondowania elektrooporowe Wykonano ciąg sondowań wzdłuż profilu P1. W wyniku ilościowej interpretacji dla każdego sondowania uzyskano głębokościowy profil geo- elektryczny. W formie przykładu, obok, przedstawiony jest wynik int. sondowania s03 zlokalizo- wanego w strefie W1. Wyodrębniono utwory identyfikowane z kompleksami czwarto- rzędowymi (górny – piaszczysty i środkowy – mułki, iły) oraz podłoże podczwartorzędowe.

13. Zastosowanie metod geoelektrycznych w badaniu przedpola osuwiska w kopalni Diabazu„Niedźwiedzia Góra” koło Krzeszowic Badania geoelektryczne: profilowanie indukcyjne P1 i zestawienie wyników interpretacji sondowań wzdłuż profilu P1.

14. Zastosowanie metod geoelektrycznych w badaniu przedpola osuwiska w kopalni Diabazu„Niedźwiedzia Góra” koło Krzeszowic 3. Tomografia elektrooporowa Badania wykonane na fragmencie profilu P1 związanym ze strefą W1. Struktura rynnowa, którą mogą płynąć wody zasilające wycieki na osuwisku, ma szerokość 30 – 35 metrów. W swojej środkowej części może mieć charakter pogłębionego koryta o stromej wschodniej krawędzi.

15. Zastosowanie metod geoelektrycznych w badaniu przedpola osuwiska w kopalni Diabazu„Niedźwiedzia Góra” koło Krzeszowic PODSUMOWANIE Osuwisko wraz z towarzyszą- cymi mu wypływami wody powstało na przedłużeniu formy geologicznej mającej charakter rynny o przebiegu SW-NE (rysunek obok). Opisywana struktura w N części przechodzi w formę bardziej rozbudowaną skąd następuje doprowadzenie wód w rejon osuwiska co warunkuje dalsze zachowanie się osuwiska. Należy podkreślić, że badania geoelektryczne należy prowadzić w różnych warunkach atmo- sferycznych a więc prowadzić monitoring opisywanych zjawisk.