Svahové pohyby

Ant oní nPaseka, HynekJanků, Al exandr aEr benová, Hel enaBr dečková, Fr ant i šekHubat ka, JosefFr ol ka

SVAHOVÉPOHYBY

SVAHOVÉ POHYBY doc. Ing. Antonín Paseka, CSc., Ing. Hynek Janků, Ph.D., Mgr. Alexandra Erbenová, Ph.D., Ing. Helena Brdečková Mgr. František Hubatka, RNDr. Josef Frolka Text neprošel odbornou ani jazykovou úpravou.

Za původnost a správnost odpovídají autoři.

Vydal: Ing. Vladislav Pokorný-LITERA BRNO, Tábor 43a, 612 00 Brno Sazba a grafická úprava: Ing. Vladislav Pokorný-LITERA BRNO Počet stránek: 76 První vydání, Brno 2014 ISBN 978-80-214-4954-1

Fakulta stavební Vysokého učení technického v Brně zahájila 1. 6. 2012 řešení projektu „OKTAEDR – partnerství a sítě stavebnictví“. Projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky a je zaměřen na tvorbu a udržování partnerské sítě. Tato síť bude vzájemně propojovat Fakultu stavební Vysokého učení technického v Brně, významná výzkumná a vývojová pracoviště, partnery z oblasti podnikatelského sektoru i oborová sdružení. Cílem sítě je umožnit rozšíření vzájemné spolupráce, vytvoření nových podmínek pro přenos teoretických i praktických znalostí a zkušeností mezi výzkumem a stavební praxí.

Partnery projektu „OKTAEDR – partnerství a sítě stavebnictví“ jsou:       

MOTRAN Research, s. r. o., Českomoravský cement, a.s.

Centrum dopravního výzkumu, v. v. i., OHL ŽS, a.s., Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava, ESOX, spol. s r.o., Svaz vodního hospodářství ČR.

Registrační číslo projektu: Název projektu: Realizace:

CZ.1.07/2.4.00/31.0012 OKTAEDR – partnerství a sítě stavebnictví 1. 6. 2012 – 31. 5. 2014

Obsah 1. Úvod

7

2. Hospodářské důsledky svahových pohybů

7

3. Faktory, které porušují stabilitu svahu

9

4. Rozdělení svahových pohybů

11

Svahové pohyby pokryvných útvarů

25

4.1.1.

Slézání suti a hákování vrstev 4.1.2.

Plošné sesuvy svahových sutí a zvětralin 4.1.3.

Sesuvy proudové 4.1.4.

Suťové proudy, mury 4.2. Sesuvy v pelitických horninách

26 26 28 31 33

4.2.1.

Sesuvy podél válcových smykových ploch 4.2.2.

Sesuvy podél složených smykových ploch 4.2.3.

Svahové pohyby vzniklé vytlačováním měkkých hornin 4.3. Sesouvání pevných hornin skalního podkladu

33 34 35 36

4.3.1.

Sesuvy po předurčených plochách 4.3.2.

Dlouhodobé deformace horských svahů 4.3.3.

Skalní zřícení 4.4. Zvláštní případy svahových pohybů

36 38 38 39

4.1.

4.4.1.

4.4.2.

4.4.3.

Soliflukce (půdotok) Sesouvání senzitivních jílů Subakvatické skluzy

39 39 40

5. Regionální riziko

41

6. Nejdůležitější sesuvné struktury v ČR

41

6.1.

Oblast karpatského flyše

41

6.2.

Oblast Českého středohoří

42

6.3.

Oblast České křídové tabule

42

6.4.

Oblast karpatské předhlubně

43

6.5.

Oblast jihočeských pánví

43

7. Postupné kroky investora při řešení sesuvu

43

7.1.

Obvyklý postup

43

7.2.

Postup při havárii:

44

8. Průzkum oblasti sesuvu

44

8.1.

Prvotní rekognoskace

45

8.2.

Inženýrskogeologický, hydrogeologický a geotechnický průzkum

45

8.3.

Předběžný průzkum.

46

8.4.

Podrobný průzkum

46

8.5.

Doplňkový průzkum

48

8.6.

Jednoetapový průzkum

48

9. Monitoring – geotechnický monitoring (GTM) 9.1.

Nejběžnější prvky monitoringu

49 49

9.1.1.

Měřická přímka 9.1.2.

Měření povrchových bodů 9.1.3.

Extenzometrická měření 9.1.4.

Opakované mapování 9.1.5.

Sledování hladiny podzemní vody 9.1.6.

Sledování pórového tlaku vody 9.1.7.

Sledování pohybů na smykové ploše 9.2. Sledování sanačních prvků

49 49 50 50 50 51 51 53

9.2.1.

Sledování výtoků z odvodňovacích prvků 9.2.2.

Sledování tlaků na opěrné konstrukce 9.3. Orientační ceník monitoringu

53 54 55

10. Projekt sanace

56

10.1. Běžné prvky sanace

56

10.1.1. Odvodnění 10.2. Silové prvky

56 59

10.2.1. Změna geometrie svahu 10.2.2. Opěrná stěna 10.2.3. Stěna z velkoprůměrových pilot 10.2.4. Mikropiloty 10.2.5. Kotvy 10.2.6. Injektáž 10.3. Orientační ceník sanačních opatření

59 60 60 61 63 63 66

10.4. Životnost a údržba sanačních prvků

66

10.5. Etapovost sanace

67

5

11. Statické řešení

67

11.1. Stabilitní poměry

68

12. Vyhodnocení účinnosti sanačních opatření

69

12.1. Vyhodnocení účinnosti sanace na základě stabilitních výpočtů

69

12.1.1.

12.1.2.

12.1.3.

Výpočty pomocí klasických metod mezní rovnováhy (MMR) na smykové ploše 70 Výpočty pomocí metody konečných prvků (MKP) 70 Vyhodnocení účinnosti sanace na základě měření monitorovacího systému 71

13. Vlastní sanační práce

72

13.1. Výběr zhotovitele

72

13.2. Smlouva o dílo

72

13.3. Technický dozor investora

73

13.4. Dlouhodobý dohled

73

Vysvětlivky některých odborných výrazů použitých v textu

74

Literatura

75

6

1. Úvod Svahy u zářezů nebo násypů provádíme ve sklonu, aby byly stabilní. Nejsou-li stabilní, potom dojde k sesouvání. Sesouvání je jev, při němž se v půdě porušila rovnováha z různých příčin. Část zeminy se dá do pohybu a zaujme novou polohu, v níž je po sesutí nový rovnovážný stav. Řešení stability svahů je další praktickou aplikací v mechanice zemin, v níž používáme pevnostní nebo deformační charakteristiky zemin.

Sesuvy jsou v některých oblastech naší republiky velmi hojným jevem a způsobují veliké hospodářské škody, zejména tehdy, když z neznalosti jich nedbáme při jakýchkoliv stavebních pracích. Význam sesuvů pro naše národní hospodářství vyplývá z několika čísel. Při výzkumu sesuvných území v ČSSR v roce 1962 – 1963 bylo registrováno 9 164 sesuvů v celkové ploše téměř 60 000 hektarů. Přitom řada sesuvů nebezpečně ohrožuje četná sídliště, silnice, železnice, kanály, různá dálková vedení a inženýrské sítě (obr.1).

Svahovými pohyby v širším slova smyslu rozumíme přemisťování hornin z vyšších poloh svahů do nižších, podmíněné účinkem zemské tíže. Z geologického hlediska není žádný svah trvale stabilní. Údolní svahy podléhají trvalému vývoji vlivem různých procesů, které formují jejich tvar. Pro všechny inženýrské práce jsou důležité svahové pohyby vzniklé porušením stability svahu přírodními faktory nebo činností člověka.

Svahové pohyby jsou nejrůznější povahy, podle druhu a počtu faktorů, které je způsobují, a podle jejich vzájemného působení.

2. Hospodářské důsledky svahových pohybů Svahové pohyby jsou z ekonomického hlediska závažným problémem, neboť v některých oblastech způsobují velké přímé i nepřímé škody. Jsou známy četné případy sesouvání a skalních zřícení, které pobořily celá města a zahubily sta lidí. Sesuvy vyřazují velké plochy zemědělské a lesní půdy z normálního využití, ohrožují všechny stavební práce, zejména komunikace. Železnice a silnice vedené na svazích náchylných k sesouvání jsou často ohroženy tím, že stabilita svahu bývá porušena stavebními pracemi. V některých případech byla trať, trvale poškozená sesouváním a vyžadující nákladné udržování, opuštěna. Velké obtíže mohou způsobit svahové pohyby také při stavbách tunelů a přehrad. Sesuvy ztěžují a ohrožují práci v lomech a naopak nesprávně založené a neodpovědně provozované lomy mohou porušit stabilitu celého svahu.

Svahové pohyby mohou vyvolat i nepřímo velké škody tím, když např. sesutý materiál zahradí říční údolí, takže se vytvoří dočasné jezero. Protržení takové přírodní hráze znamená pak katastrofální záplavy údolí pod hrází. Velmi nebezpečné nepřímé účinky mají náhlé sesuvy a skalní zřícení na mořských pobřežích nebo do umělých nádrží.

V norských fjordech způsobují skalní sesuvy vlny až několik desítek metrů vysoké, které těžce poškozují obydlená pobřeží.

7

Obr. 1 Sesuvná území bývalé ČSR a některé významné sesuvy

8

Ohromný skalní sesuv do nádrže Vaiont v Itálii v roce 1963 způsobil téměř 100 m vysokou vlnu, která se přelila přes hráz a zpustošila území pod hrází (obr. 2 a 3). Zahynulo cca 3 000 lidí.

Z tohoto krátkého přehledu je patrný velký ekonomický význam studia sesuvů, jejich prevence a zabezpečení pro všechny stavební a inženýrské práce, pro sestavování územních a zastavovacích plánů, pro trasování komunikací i pro vodohospodářské stavby.

Základním dílem o sesuvech v českém jazyce je učebnice Q. Záruba, V. Mencl Sesuvy a zabezpečování svahů [1], kde je možné o tomto geodynamickém fenoménu získat podrobnější informace.

3. Faktory, které porušují stabilitu svahu Pro inženýra je důležité, aby rozpoznal podmínky, které způsobují náchylnost území k sesouvání a činitele, které pohyb bezprostředně vyvolaly. Pro poznání rozmanitosti svahových pohybů uvedeme faktory, které mohou porušit stabilitu svahu. 

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, která zmenšují smykovou pevnost. Přitížení je tím nebezpečnější, čím je rychlejší.



Otřesy a vibrace. Zemětřesením vznikají v horninách kmity různé frekvence; podobně působí výbuchy velkých náloží trhavin i otřesy strojů. V každé hornině vznikají tak 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 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 pevnost ve smyku.



Někteří autoři zjistili měřením rozdíl elektrického potenciálu mezi dvěma vrstvami. Na jejich styku vznikla smyková plocha.



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.



Působení podzemní vody. o Proudící podzemní voda působí tlakem na částice zeminy, takže se zhoršuje stabilita svahu. Rychlé změny vodní hladiny např. na březích umělých vodních 9

nádrží způsobují vzrůst vodního tlaku v pórech, což se může projevit ztekucením písčitých zemin. o Podzemní voda může vyplavit rozpustný tmel, tím se zeslabuje intergranulární vazba a zmenšuje pevnost ve smyku. o Proudící podzemní voda v jemném písku a siltu vyplavuje částice zeminy ze svahu. o Napjatá hladina podzemní vody působí na nepropustné vrstvy v nadloží jako vztlak. 

Činnost mrazu. Mrznutím se zvětšuje objem vody v trhlinách, rozšiřují staré trhliny a tvoří se nové. V rozpukaných horninách je pak menší soudržnost. V jílovitých a jílovitopísčitých zeminách 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 porostu. 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.

Obr. 2 Schematický profil sesuvem do nádrže Vaiont v r. 1963. 1 – lavicové vápence (digger), 2 – tence deskovité vápence s jílovitými polohami (malm), 3 – lavicovité vápence s rohovci (křída), 5 – zbytek starého sesuvu, 6 – smyková plocha, 7 – zavalení údolí sesuvem (Selli, Trevisan et al. 1964 in Q. Záruba – V. Mencl, 1974)

10

Obr. 3 Obrovský sesuv jurských vápenců zavalil nádrž Vaiont v italských Alpách a způsobil katastrofální záplavu v údolí řeky Piave v r. 1963. 1 – Odkrytá smyková plocha, 2 – sesuté hmoty, 3 – klenbová hráz, 4 – přívalovou vlnou erodované vápence (V. Mencl in Q. Záruba – V. Mencl, 1974)

4. Rozdělení svahových pohybů Velká různost sesuvných jevů na svazích poskytuje mnoho kritérií pro jejich klasifikaci. Z inženýrskogeologického hlediska bylo účelné rozdělení, které navrhl K. Terzaghi (1925) se zřetelem na fyzikální vlastnosti postižených hornin.

Dělení podle F.P. Savarenského přihlíží k průběhu smykových ploch. Sesuvy dělí na asekventní, konsekventní a insekventní. Asekventní sesuvy vznikají ve stejnorodých soudržných zeminách a k pohybu dochází po válcových smykových plochách. Ke konsekventním patří pohyby po plochách vrstevnatosti nebo jiných predisponovaných plochách ukloněných po svahu. Insekventní sesuvy probíhají napříč vrstvami, jsou zpravidla velkých rozměrů a smykové plochy zasahují hluboko do svahu.

U nás se zabývali zpřesněním terminologie a dělením svahových pohybů Nemčok, Pašek a Rybář (1972, 1973), kteří navrhují dělit svahové pohyby podle mechanismu a rychlosti pohybu na čtyři hlavní skupiny: ploužení, stékání, sesouvání a řícení: 

Ploužení má charakter pomalého tečení tuhé látky. Z geologického hlediska jde o dlouhodobý a zpravidla se nezrychlující pohyb horninových hmot. Rozhraní mezi pohybující se hmotou a jejím podložím je málo zřetelné.

11

Tab.1 Klasifikace svahových pohybů typu ploužení (upraveno podle Nemčoka, Paška, Rybáře,1974 a Malgota, Klepsatele, Trávníčka, 1992) Zákl. skupiny

Základní typy svahových pohybů

tahové rozvolňování

gravitační roztrhání

podpovrchové

ploužení

gravitační shrnutí (zvrásnění)

Příklady nejrozšířenějších typů svahových pohybů Příklad a jejich charakteristika

Název výsledné svahové deformace

rozvolňování skalního svahu vznikem puklin, které lemují tvary a dna erozního údolí

narušené svahy napětím

rozvolňování svahu otevíráním tahových trhlin v jeho horní části

narušené svahy tahovými trhlinami

roztrhání vysokých horských masivů s hrásťovými poklesy jejich svahů a roztrháním jejich hřebenů

rozpadlé svahy, potrhané svahy, svahy s roztrhanými hřebeny

shrnutí vysokých horských masivů zvrásněním jejich vrstev a se stupňovitými poklesy

shrnuté svahy se zohýbanými vrstvami

shrnování vrstev podél okrajů pánví

gravitační vrásy

vytláčení málo únosných a měkkých hornin na dně údolí

údolní antiklinály, vytláčení vrstev pode dnem údolí (bulging)

rotační vytláčení plastického podloží při blokových pohybech

bloková pootočení, bloková pole, cambering

laterální vytláčení při blokových pohybech po předurčené ploše

blokové posuny, blokové rozpadliny, bloková pole

rozvolně né svahy

vytláčení

12

povrchové

ploužení



dlouhodobé plazivé přetváření povrchových vrstev svahů v zóně vlivu sezónních klimatických změn

slézání suti a svahových hlín, povrchové ohýbání vrstev, vyvlečení a hákování vrstev, kamenná moře, kamenné ledovce

Sesouvání je relativně rychlý, krátkodobý klouzavý pohyb horninových hmot na svahu podél jedné nebo více průběžných smykových ploch. Výslednou formou sesuvného pohybu je „sesuv“. Charakteristické je, že část hmot se nasune na původní terén v předpolí.

Tab. 2 Klasifikace svahových pohybů typu sesouvaní (upraveno podle Nemčoka, Paška, Rybáře,1974, Fussgängera, 1986 a Malgota, Klepsatele, Trávníčka, 1992) Zákl. typy

Příklady nejrozšířenějších typů svahových pohybů a jejich charakteristika

klouzání zemin podél rotační smykové plochy

klouzání zemin podél rovinné smykové plochy

vytláčení

sesouvání

klouzání (smýkání)

klouzání skalních hornin podél rovinné smykové plochy

Příklad

Název výsledné svahové deformace rotační sesuvy, sesuvy podél rotační smykové plochy, insekventní sesuvy planární sesuvy, sesuvy podél rovinné smykové plochy, konsekventní sesuvy, skalní sesuvy po předurčené smykové ploše sklouzávání skalních hornin

klouzání podél složené, zakřivené a rovinné smykové plochy

rotačně-planární sesuvy sesuvy podél složené smykové plochy

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

laterální sesuvy translační sesuvy laterální sesuvy s vytláčením

13

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

sesuvy v důsledku vytláčení

prosedání

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

sesuvy při prosedání nebo vyluhování

vyplavování

sesunutí v důsledku porušení struktury vrstvy stejnozrnných písčitoprachovitých a písčitých zemin při hydrodynamickém působení podzemních vod

sufózní sesuvy, sesuvy hydrodynamického vyplavování

Obr. 4 Příklad sesuvu – Jižní Kyrgyzstán (PU, 1996)

14

Obr. 5 Laterální sesouvání rozvolněného montmorillonitového horizontu podloží křídové sekvence – Liard River, Britské Kolumbie (UBC, 2001)

Obr. 6 Sesuv mořských sedimentů – La Conchita, Kalifornie (Schuster, 1995 in USGS, 2003)

15

Obr. 7 Rotační sesuv křídových jílovců v nadloží pískovců Liard River, Britské Kolumbie (UBC, 2001)

Obr. 8 Translační sesuv – vápencový blok před sesunutím podél strmě orientovaných puklin – kaňon Chaco, Nové Mexiko (UBC, 2001)

16



Stékání je rychlý krátkodobý pohyb horninových hmot ve viskózním stavu. Podstatná část hmot vyteče z odlučné jámy a přemístí se po povrchu terénu na velkou vzdálenost. Stékající hmoty jsou ostře odděleny od neporušeného podloží.

Ve srovnání s „pomalým tečením“ při ploužení jde v tomto případě o „rychlé“ tečení.

Výslednou formou pohybu je „proud“.

TAb. 3 Klasifikace svahových pohybů typu stékání (upraveno podle Nemčoka, Paška, Rybáře,1974 a Malgota, Klepsatele, Trávníčka, 1992)

stékání

Příklady nejrozšířenějších typů Zákl. svahových pohybů a jejich typy charakteristika

Příklad

Název svahových poruch

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

strže

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

zemní proudy v citlivých jílech, bahenní proudy, subakvální proudy

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

zemní proudy, rozbahněné proudy

stékání hlinitých a kamenitohlinitých svahových uloženin působením přívalových vod

hlinité přívalové proudy, kamenitohlinité přívalové proudy mury

17

Obr. 9 Suťový proud – Glenwood Springs, Colorado (USGS, 1994)

Obr. 10 Kamenitý proud – McAuley Creek, Britský Kolumbie 2003

18



Řícení je náhlý krátkodobý pohyb horninových hmot na strmých svazích, přičemž se postižené hmoty rozvolní a ztrácejí krátkodobě kontakt s podložím. Při pohybu se uplatňuje volný pád, ale současně i ostatní druhy pohybu. Dříve než hmoty ztratí kontakt s podložím, může docházet k plouživým i sesuvným pohybům. Také po dopadu k patě svahu se zřícené hmoty dále pohybují formou stékání a sesouvání.

Vzdálenost přemístění hmot je vzhledem k prostorovým rozměrům zříceného masívu mnohonásobně větší.

Tab.4 Klasifikace svahových pohybů typu řícení (upraveno podle Nemčoka, Paška, Rybáře,1974 a Malgota, Klepsatele, Trávníčka, 1992)

odvalování sklouznutím

říceni

odvalování překlopením

opadávání

sesypávání

Zákl. typy

Příklady nejrozšířenějších typů svahových pohybů a jejich charakteristika

Příklad

Název výsledné svahové deformace

přemísťování drobných úlomků hornin kutálením, valením a poskakováním

sesypy

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

opadové kužely, suťové kužely, haldy, padání kamenů

náhlé přemísťování bloků a stěn skalních hornin především volným pádem

odvalová řícení překlopením, skalní řícení, skalní odtržení

náhlé přemísťování zemin především volným pádem

odvaly zemních stěn

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

planární skalní řícení skalní řícení kombinované se sklouznutím odvalové řícení sklouznutím

vydrolení

19

Obr. 11 Suťový kužel vzniklý skalním řícením – údolí Similkameen, Britská Kolumbie (UBC, 2001)

Obr. 12 Odvalové řícení – kaňon Chaco, Nové Mexiko (UBC, 2001)

20

Tab. 5 Klasifikace svahových pohybů podle rychlosti (Varnec, 1958)

Tab. 6 Modifikovaná stupnice rychlostí svahových pohybů (Varnec, 1958)

21

Pro naše území pokládáme za účelné takové roztřídění svahových pohybů, které přihlíží k regionálním poměrům. 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 (Záruba, Mencl, 1969). 

Svahové pohyby pokryvných útvarů (svahových sutí, hlín a zvětralin). Vznikají hlavně působením povětrnostních činitelů: o slézání suti, podmiňuje zároveň hákování vrstev; o plošné povrchové sesuvy; o proudové sesuvy; o suťové proudy, mury, vyplavování písků.



Sesuvy v pelitických horninách (jílech, slínech, jílovcích, jílovitých břidlicích apod.): o podél válcových smykových ploch; o podél složených smykových ploch; o svahové pohyby vzniklé vytlačováním měkkých hornin.



Svahové pohyby pevných skalních hornin: o po předurčených plochách (plochách vrstevnatosti, břidličnatosti, puklinách nebo dislokacích); o dlouhodobé deformace horských svahů; o skalní zřícení.



Zvláštní případy svahových pohybů, které se v našich geografických podmínkách nevyskytují, ale v některých oblastech jsou důležitým geologickým jevem: o soliflukce; o sesouvání citlivých jílů; o subakvatické skluzy.

Geologicko-morfologický vývoj sesuvů Při vzniku a vývoji svahových pohybů je důležitá funkce času. Podle vývoje můžeme rozlišovat svahové pohyby v počátečním, pokročilém a závěrečném stadiu.

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.

22

Obr. 13 Borový les porušený sesouváním (Q. Záruba in Q. Záruba – V. Mencl, 1974)

Obr. 14 Napjaté kořeny v trhlinách ukazují na aktivní sesuv (Q. Záruba in Q. Záruba – V. Mencl, 1974)

23

Obr. 15 Porušená cesta, příčně dislokovaná podél trhliny, prozrazuje nový pohyb (Q. Záruba in Q. Záruba – V. Mencl, 1974)

Pro technickou praxi je důležité rozdělení svahových pohybů podle stupně stabilizace na živé (aktivní), dočasně uklidněné (potenciální) a trvale uklidněné (stabilizované). Živé (aktivní) sesuvy se poznají podle vnějšího vzhledu, neboť 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 (obr.13 a 14); cesty, meze a stromořadí, vedoucí přes sesuvné území, jsou přerušené, stavení pobořená (obr. 15 a 16).

Sesuvy dočasně uklidněné (potenciální) bývají zarostlé nebo porušené erozí, takže stopy posledních pohybů bývají málo znatelné. Příčiny vzniku dosud trvají, takže pohyb se může znovu obnovit.

Trvale uklidněné (stabilizované) sesuvy vznikly za morfologických a klimatických podmínek, které se nemohou v současné době opakovat.

Podle půdorysného tvaru sesuvu rozlišujeme sesuvy plošné (areální), proudové a čelní (frontální, lineární) – obr. 17.

24

Obr. 16 Podle posunutých mezí stromořadí lze stanovit velikost pohybu. p – posunutí meze (Q. Záruba – V. Mencl, 1974)

Obr. 17 Sesuvy podle půdorysného tvaru (R. Ondrášik – J. Rybář, 1991)

4.1.

Svahové pohyby pokryvných útvarů

vznikají v povrchových vrstvách a jsou podmíněny povahou svahových uloženin, morfologií svahu a hlavně působením povětrnostních činitelů.

25

4.1.1.

Slézání suti a hákování vrstev

Slézání suti je výsledek různých drobných pochodů, které vedou k pomalému plíživému pohybu suti po svahu. V zimě je to nakypření suťových úlomků a zdvižení povrchových vrstev mrazem; při jarním tání se nevrátí na původní místo, nýbrž jednotlivé úlomky se působením zemské tíže po svahu posunou.

Povrchové vrstvy jílovitých sutí a zvětralin se posunují po svahu účinkem pomalého plastického přetváření, které má charakter ploužení (creep). Při těchto pohybech se zpravidla nevytváří zřetelná smyková plocha, ale širší zóna, v níž dochází k mnoha dílčím posunům.

Posouváním povrchových vrstev sutí vzniká hákování vrstev. Mezi pohybující se vrstvou suti a povrchem skalního podkladu působí tření, které způsobuje postupné ohýbání vrstev. Jde většinou o fosilní formy vzniklé za periglaciálního podnebí v pleistocénu.

Hákování vrstev je u nás velmi rozšířeno (obr. 18).

S hákováním vrstev se setkáváme při různých výkopech; v tom případě je třeba pamatovat na to, že na povrchu vyvlečených zvětralých hornin se vytvořily staré smykové plochy, na nichž se projevuje náchylnost k sesouvání.

Obr. 18 Hákování vrstev ve stavební jámě nemocnice v Motole. 1 – spraš, 2 – vyvlečené cenomanské jíly, 3 – zvětralé břidlice bohdalecké (Q. Záruba – V. Mencl, 1974)

4.1.2.

Plošné sesuvy svahových sutí a zvětralin

Suťové sesuvy mohou dosáhnout velkých plošných rozměrů, ale mocnost porušeného svahového pokryvu je obvykle malá, jen několik metrů. Na svazích můžeme pozorovat různá stádia porušení, od počátečního potrhání povrchové vrstvy až po pokročilé formy, kdy několik generací sesutého materiálu je navršeno na sobě. V době sucha bývají plošné sesuvy většinou v klidu, ale k novým pohybům dochází za deštivých období a za jarního tání, zejména po dlouhotrvajícím mrazivém období.

Jako příklad uvádíme sesuv na východním svahu Petřína, kterým bylo v roce 1965 porušeno těleso lanové dráhy (obr. 19). Sesouváním byly postiženy svahové suti a zvětraliny křídových pískovců a jílovců vyplňující depresi, která vznikla v místě význačné tektonické linie tzv. pražského zlomu, podél něhož jsou ordovické břidlice 26

značně porušeny. Smyková plocha probíhá částečně na vyvlečených křídových jílovcích, částečně na povrchu zvětralých břidlic.

Sesuv je asi 200 m dlouhý, v horní části 130 m široký, 4-8 m hluboký. Odlučná oblast se vytvořila pod pramenní linií, kde vyvěrá řada pramenů odvodňujících horizont podzemní vody zadržené na křídových jílovcích (obr. 20). Podnětem k porušení stability svahu byly jednak zvýšené dešťové srážky v letech 1964-1965, jednak zvýšená vydatnost všech pramenů v horní části svahu v souvislosti s netěsností vodovodních a kanalizačních potrubí na strahovské pláni.

Pro zabezpečení území byly nejprve zachyceny povrchové prameny a odvedeny potrubím mimo sesuv; pak bylo těleso sesuvu a jeho podloží odvodněno několika šikmými vrty podle návrhu V. Mencla. Pro definitivní zajištění území byla zřízena odvodňovací štola, do které byla svedena podzemní voda z povrchu jílovců, jež zásobovala prameny ve svahu.

Obr. 19 Situace plošného sesuvu křídových zvětralin a sutí na svahu Petřína. 1 – šárecké vrstvy, 1a – bohdalecké vrstvy, 2 – cenomanské jílovce, 3 – cenomanské pískovce, 4 – svahová suť, 5 – pravděpodobný průběh pražského zlomu, a – odvodňovací vrty, b – těleso lanové dráhy (podle A. Absolona in Q. Záruba – V. Mencl, 1974)

27

Obr. 20 Profil sesuvem na svahu Petřína (viz obr. 19)

4.1.3.

Sesuvy proudové

Sesuvy podél zakřivených smykových ploch i sesuvy plošné mohou za určitých podmínek přecházet do sesuvů proudových, jestliže se sesuvné hmoty hromadí v erozní rýze potoka a při dostatečném provlhčení se pohybují k údolí jako úzký proud na značnou vzdálenost. Mluvíme pak o suťových, zemních nebo bahenních proudech – podle druhu materiálu a jeho konsistence.

Pohyb je obvykle vyvolán nadměrnými srážkami. Proudové sesuvy mají proti plošným zpravidla rychlejší průběh.

Typický proudový sesuv vznikl v červnu 1962 ve slovenských Beskydech u obce Riečnica (obr. 21). Území tvoří paleogenní horniny magurského flyše, převážně slínité a jílovité břidlice s polohami glaukonitických pískovců. Břidlice rychle zvětrávají a na svazích vznikají mohutné jílovito-písčité suti náchylné k sesouvání. Nový proudový sesuv se vytvořil ve sběrné kotlině malého potoka v horní části svahu, kde se nahromadily starými sesuvy svahové suti o mocnosti až 15 m. První deformace se objevily po vydatných deštích koncem května 1962 na domcích osady Lieskové, která leží z větší části v odlučné oblasti sesuvu. Několik dní po prvních náznacích pohybu se v údolí potoka vytvořil úzký proud rozbředlé suti, který během dvou dnů odtekl do údolí a během dalších několika dnů se uklidnil. Největší rychlost byla naměřena uprostřed proudu 5.června – až 25 m za 1 hodinu. Průběh rychlosti je znázorněn na obr. 22.

Délka sesuvu měří 950 m a objem sesouvajících se hmot se odhaduje na 900 000 m3.

Jílovito-písčité suti byly prohnětené, silně zvodnělé a kašovité konzistence, takže sesuvný proud byl v prvních dnech úplně nepřístupný. Osada Lieskové byla zcela zničena a další dvě osady na dně údolí značně pobořeny. Zemní proud zavalil staré koryto říčky Riečnica a vzdutá voda v údolí ohrožovala další obce.

28

Obr. 21 Situace proudového sesuvu u Riečnice z r. 1962. 1 – stará odlučná oblast, 2 – nová odlučná oblast, 3 – hrazené jezero, 4 – původní poloha domů v osadě Lieskové, poloha domů po sesutí, 6 – místo měření rychlosti proudu (podle L. Řepky in Q. Záruba – V. Mencl, 1974)

Obr. 22 Průběh naměřené rychlosti ve střední části proudového sesuvu u Riečnice (Q. Záruba – V. Mencl, 1974)

29

Katastrofální průběh sesuvu byl způsoben mimořádně vydatnými vodními srážkami na jaře 1962, které dosahovaly podle záznamu místních dešťoměrných stanic až 237 % padesátiletého průměru. Spolupůsobily ovšem i další podmínky příznivé pro vznik proudového sesuvu, především nahromadění jílovito-písčitých sutí, jejich snadná rozbřídavost a vhodný morfologický tvar svahu.

Obr. 23 Stavební jáma zničená sesouváním u Handlové v r. 1961(J. Pašek in Q. Záruba – V. Mencl, 1974)

Jeden z největších proudových sesuvů vznikl koncem roku 1960 v Handlové na Slovensku. Sesuvem bylo zničeno 150 domů, státní silnice, přívodný řád městského vodovodu, různá dálková vedení a byla ohrožena i železniční trať. Odlučná oblast se vytvořila vysoko na svahu při úpatí andezitových příkrovů v neogenních písčitých jílech a tufitech. Uvolněné zvětraliny a andezitové sutí se sesouvaly ve tvaru úzkého proudu k údolí říčky Handlovka, která byla na několika místech sesutými hmotami zahrazena a vzduta. Celková délka sesuvu byla 1800 m a sesuté hmoty měly objem více než 20 mil. m3 (obr. 23, 24 a 25).

Proudové sesuvy na horských svazích s vysoko položenou odlučnou oblastí zaplněnou uvolněnou sutí jsou vážnou překážkou všech komunikačních staveb, neboť jejich sanace je velmi obtížná a nákladná.

30

Obr. 24 Situace proudových sesuvů u Handlové z r. 1960-61. 1 – pohyb měřených bodů od 1.1.do 31.5. 1961, 2 – kamenné stupně zřízené v korytě Handlovky pro omezení zpětné eroze, 3 – rozbořená stavení, 4 – HG vrty, z nichž byla čerpána voda, 5 – Význačné prameny v odlučné oblasti (Q. Záruba – V. Mencl, 1969)

4.1.4.

Suťové proudy, mury

Jako suťové proudy označujeme rychlé pohyby (stékání) svahových sutí při náhlých vodních přívalech. Suťové proudy vznikají v sypkých, málo soudržných horninách, do nichž se voda rychle vsakuje. Horské kamenité suťové proudy jsou nazývány podle místního alpského názvu mury, někde suťové laviny. Materiál suťových proudů je netříděný, skládá se z velkých balvanů i drobné písčité suti. Přívalové suťové proudy mají velkou rychlost. Suťové proudy mohou vzniknout i neopatrným zásahem

31

Obr. 25Zaměřené příčné profily sesuvem č. 1u Handlové. a – nejvyšší úroveň sesuvného proudu, b – vytlačené postranní valy, c – andezitové bloky, d – jezírka na povrchu sesuvného proudu, e – původní povrch terénu

na svazích zakrytých volnými sutěmi, např. vykácením lesního porostu nebo na svazích hlubokých zářezů komunikačních staveb, není-li včas postaráno o jejich řádné ohumusování a osázení.

Do této skupiny svahových pohybů můžeme zařadit poruchy svahů způsobené vyplavením (ztekucením) písků. Tento případ může nastat např. při náhlém snížení hladiny ve vodní nádrži nebo při proražení nepropustného pokryvu zvodnělých písčitých vrstev.

Poruchy tohoto druhu se u přirozených svahů vyskytují dosti vzácně.

K ztekucení kyprých písků, které mají velkou pórovitost, může dojít i vnějším podnětem. Např. při otřesu se zrna přeskupují, hmota zhutňuje a pórovitost se zmenšuje.

Přebytečná voda se přitom ze zeminy vytlačuje. Poněvadž však nemůže uniknout naráz, zvětšuje se tlak vody v pórech, který zmenšuje tření mezi zrny, a zemina se dostane na 32

krátkou dobu do tekutého stavu. Časté jsou sesuvy umělých svahů, jako jsou např. nedostatečně zhutněné písčité náspy komunikací podél vodních nádrží nebo návodní svahy zemních hrází.

4.2.

4.2.1.

Sesuvy v pelitických horninách Sesuvy podél válcových smykových ploch

V pelitických horninách nezpevněných nebo částečně zpevněných (v jílech a slínech, jílovcích, jílovitých břidlicích) vznikají na svazích překročením pevnosti ve smyku hluboké sesuvy podél nově vytvořených zakřivených smykových ploch.

Sesuvy podél zakřivených smykových ploch mají charakteristickou formu (obr. 26 a 27). Poněvadž smyková plocha je zakřivena, dochází při sesouvání k rotaci a povrch sesutých hmot se obvykle naklání proti svahu. Odlučná oblast má typický konkávní tvar a sesuté hmoty se hromadí u paty svahu; na sesuvu vznikají příčné trhliny,v nichž se hromadí voda, která zhoršuje rovnovážné podmínky svahu. Často bývá sesutá hornina nasycena vodou, že splaz má charakter zemního proudu.

Obr. 26 Hlavní část sesuvu v detailu (J. Pašek, M. Matula a kol., 1995)

Rozsah sesuvu se může postupně zvětšovat tak, že odlučná oblast sesuvu při úpatí svahu se postupně rozšiřuje proti svahu. Zatrhávání se děje obvykle podle dílčích válcových ploch a celé sesuvné území bývá nepravidelně zvlněné; výsledná smyková plocha nemívá pak tvar válcový.

33

Obr. 27 Části sesuvu v detailu (J. Pašek, M. Matula a kol., 1995)

4.2.2.

Sesuvy podél složených smykových ploch

Rozsáhlé sesuvy v pelitických horninách mají zpravidla v horní části nově vytvořené smykové plochy, kdežto v dolní části se sesuvné hmoty pohybují po některé vrstvě o menší pevnosti, která má vzhledem k ohybu vhodnou polohu. Jde pak o sesuvy se složenou smykovou plochou, které tvoří přechod k sesuvům po předurčených plochách.

Obr. 28 Profil hlubokým sesuvem se složenou smykovou plochou v neogenních uloženinách u Sučan na úpatí Malé Fatry. 1 – neogenní jíly a písčité slínovce, 2 – písčité štěrky, neogén, 3 – prohnětené polohy, 4 – žulové suti, 5 – dílčí smykové plochy, 6 – původní povrch, 7 – napjatá h. p. v. v neogenních štěrcích (Q. Záruba – V. Mencl, 1958)

Jako příklad uvedeme sesuvné území v prostoru stavby vodního díla na Váhu u Sučan. Řeka Váh, tekoucí při jižním úpatí pohoří Malá Fatra, si vytvořila široké údolí 34

v neogenních sedimentech, vyplňujících turčianskou pánev. Neogenní sedimenty se skládají ze slínů a slínitých siltů s vložkami rozpadavých pískovců a slepenců (obr. 28 a 29).

Obr. 29 Profil čelem sesuvu u Sučan. 1 – neogenní jíly v původní vodorovné poloze, 2 – písčité štěrky údolní nivy váhu, 3 – prohnětená zónavytlačená nad údolní nivu, 4 – vyzdvižené neogenní slíny v čele sesuvu, částečně erodované Váhem, 5 – dílčí smykové plochy (Q. Záruba – V. Mencl, 1958)

4.2.3.

Svahové pohyby vzniklé vytlačováním měkkých hornin

Vytlačováním měkkých jílovitých hornin z podloží vznikají různé druhy svahových pohybů, jejichž forma záleží na místních geologických a morfologických podmínkách. Náležejí sem kerné sesuvy, vytlačování měkkých pelitických hornin na dně erozních údolí nebo umělých zářezů a některé poruchy náspů, založených na neúnosném podloží.

Vytlačování měkkých vrstev je v přírodě všeobecně rozšířeným jevem, který si dobře neuvědomujeme, protože proces probíhá velmi pomalu. Nestabilnost svahu se projevuje teprve během delšího časového období, kdy plynulé drobné deformace nabývají měřitelných hodnot.

Vytlačování měkkých hornin na dně údolí (bulging) bylo dobře odkryto a poprvé popsáno ve velkých lomech na železnou rudu v okolí Northamptonu ve střední Anglii.

U nás jsme se s tímto jevem setkali při zakládání přehrady na řece Lučina u Žermanic na Ostravsku. Profil na obr. 30 ukazuje, že údolí bylo vyhloubeno ve slínitých břidlicích spodní křídy, kterými prostupují mohutná ložní tělesa těšínitu. Těšínit je rozlámán soustavou zlomů zhruba rovnoběžných na několik ker, které jsou od sebe odděleny širokými trhlinami. Těžké těšínitové bloky se postupně zabořovaly do měkkých břidlic, které se pomalu vytlačovaly na dně údolí, kde byly vodním tokem odnášeny.

Těšínitové kry se současně se zabořováním pomalu sunuly k úpatí svahu. Naklonění jednotlivých ker těšínitu je patrno podle zbytků kontaktně přeměněných břidlic v nadloží a podloží těšínitových ker. Hlavní deformace nastaly v mladším pleistocénu, neboť stupně mezi krami jsou zaplněny svahovou sutí a zakryty sprašovými hlínami.

35

Tyto povrchové deformace hornin a jejich průvodní jevy vyžadují velkou pozornost při inženýrských stavbách. Obdobné jevy mohou nastat i při hloubení umělých zářezů, přijde-li se ve výkopu pod pevnými horninami na měkké vrstvy.

Obr. 30 Vytlačování slínitých břidlic ve dně údolí řeky Lučiny u Ostravy. a – slínité břidlice (spodní křída), b – těšínit, c – kontaktně přeměněné břidlice, d – rozměklé břidlice na dně údolí (Q. Záruba – V. Mencl, 1974)

Kerné (blokové) sesuvy vznikají na svazích, kde rozpukané pevné horniny vytvářejí kry se strmými stěnami, spočívající na měkkých jílovitých vrstvách. Okrajové kry pevných hornin se zabořují postupně do měkkého podloží. Plastické horniny se vytlačují po svahu a unášejí s sebou kry pevných nadložních hornin (obr. 31).

Obr. 31 Kerný sesuv na levém břehu Angary v oblasti VD Bratsk na Sibiři. 1 – jílovce (svrchní kambrium), 2 – pískovce (ordovik). 3 – zabořené bloky pískovců, 4 – zvětralé jílovce postižené plastickými deformacemi, 5 – terasové štěrky (Palšin et al. 1963 in Q. Záruba – V. Mencl, 1974)

4.3.

4.3.1.

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 36

svazích. Pohyb sesutých hmot dosahuje pak zrychlení, dosahující 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 (obr. 32).

Sesouvání po vrstevních plochách bývá způsobeno také zásahem do přirozených poměrů svahu buď stavebními pracemi, nebo při těžení nerostných surovin.

Obr. 32 Sesuv po vrstevní ploše. 1 – pískovce a jílovce godulských vrstev, 2 – pravděpodobný tvar údolí před sesutím (upraveno podle S. Novosada in Q. Záruba – V. Mencl, 1974)

Obr. 33 Sesuv na svahu průkopu návrším Bohdalec v Praze. a – původní povrch území, b – upravený svah zářezu, c – sesuv králodvorských břidlic po vrstevných polohách (Q. Záruba in Q. Záruba – V. Mencl, 1958)

37

4.3.2.

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, břidličnatosti, foliace) bez vytvoření průběžné smykové plochy (obr.34). Tyto jevy jsou známé např. na svazích tvořených fylity, svory, pararulami, chloritickými břidlicemi apod.

Dlouhodobé rozvolňování a posouvání hornin po vrstveních plochách vzniká např. při mírném sklonu vrstev postupným otvíráním puklin vlivem povětrnosti (hlavně mrznutím vody v puklinách) nebo uvolňováním reziduálního napětí v horninách po vyhloubení údolí.

Obr. 34 Profil gravitační deformací horského svahu Ráztoky v Západních Tatrách. 1 – biotitické ruly, 2 – migmatity, 3 –granity, 4 – glacifluviální a svahové uloženiny (A. Němčok, 1972 in Q. Záruba – V. Mencl, 1974)

Deformace horských svahů třeba pečlivě registrovat, protože jsou i u nás častější, než se většina inženýrů domnívá. Mnohé strmé svahy jsou takto rozvolněny a mladší svahové pokryvy zcela zakrývají porušený skalní podklad. Včasné rozpoznání těchto jevů má velký význam při zakládání přehrad, zejména pak při projektování přečerpávacích elektráren s akumulačními nádržemi ve vysokých horských polohách.

4.3.3.

Skalní zřícení

Jako skalní zřícení označujeme náhlé řítivé pohyby uvolněných bloků nebo komplexů hornin ze strmých skalních stěn nebo ze stropů jeskyní.

Kameny a bloky se hromadí na úpatí svahů jako suťové kužely, které mohou splývat v rozsáhlé osypy. Svahy suťových kuželů mají úhel sklonu 25-40º, podle tvaru

38

a velikosti úlomků. Dojde-li k zřícení velkých skalních mas uvolněných vysoko na horské stěně, může pohyb dosáhnout rychlosti až 200 km za hodinu.

Skalní zřícení jsou nebezpečná pro rychlý průběh a proto, že je lze nesnadno předvídat. Zabezpečování skalních stěn hrozících zřícením je obtížná a nákladná práce.

Dnes se provádí kotvením předpjatými ocelovými táhly.

4.4.

Zvláštní případy svahových pohybů

Do této skupiny zařazujeme svahové pohyby, které se v našich krajinách za dnešních klimatických podmínek nevyskytují. V některých oblastech však náležejí k důležitým geologickým jevům.

4.4.1.

Soliflukce (půdotok)

Jako soliflukci označujeme odtékání rozmrzlé povrchové vrstvy po zmrzlém podkladu. Soliflukční jevy jsou známy hlavně ze subarktických a vysokohorských oblastí.

Povrchové vrstvy jsou zde hluboko promrzlé a za krátkého letního tání rozmrzají jen do malé hloubky (asi 0,5 m). I v našich klimatických poměrech dochází někdy k soliflukci na horských svazích za zvlášť nepříznivých podmínek při náhlém jarním tání, ovšem jen v menším měřítku a zasahuje do malé hloubky.

4.4.2.

Sesouvání senzitivních jílů

K rychlým svahovým pohybům charakteru tečení náležejí jevy vzniklé ztekucením senzitivních jílů. Jsou to jílovité sedimenty mořského původu, které po regresi moře tvoří plochá území ležící i několik set metrů nad hladinou moře, hlavně ve Skandinávii a v Kanadě. V Norsku tyto jíly byly označovány jako „quick clays“ a název je nyní všeobecně užíván pro vysoce senzitivní jíly. Pevnost těchto sedimentů v dnešní poloze se během staletí postupně zmenšuje. Příčinou je postupné zmenšování obsahu solí ve vodě obsažené v pórech zeminy.

Mimo zmenšování pevnosti se zmenšuje i mez tekutosti a vzrůstá senzitivnost jílů, tj. náchylnost k velké ztrátě pevnosti při prohnětení.

Znakem tohoto procesu je, že se vlhkost zeminy při něm nemění. Ztráta pevnosti vede k sesuvům, přičemž se prohnětená zemina chová jako viskózní tekutina. Sesuv se rozrůstá do délky i šířky a ohrožuje zastavění i komunikace. Záludným znakem těchto sesuvů je, že postihují zcela plochá území., se sklonem dokonce menším než 5°, a že mají zpravidla velmi rychlý průběh.

Na obr. 35 je znázorněn sesuv v citlivých jílech, ke kterému došlo roku 1962 u Skjelstadmarku, severně od Trondheimu v Norsku. Podnětem k sesuvu byla erozní činnost potoka, která vyvolala nejprve malý břehový sesuv. Tím se odkryla vrstva jílů vysoké sensitivity; jíly rychle odtekly a zaplnily starou údolní brázdu na výšku 10 m.

39

Sesuv je dlouhý 2,8 km, odlučná oblast je 12-15 m hluboká a do pohybu se dostalo asi 2,1 miliónu m3 jílu.

Náhlé ztekucení senzitivních jílů může být způsobeno také otřesy.

Obr. 35 Letecký snímek sesuvu v senzitivních jílech u Skjelstadmarku v Norsku r. 1962. (Foto NGI in Q. Záruba – V. Mencl, 1974)

Obr. 36 Blokmdiagram translačního sesuvu vzniklého ztekucením senzitivních jílů při zemětřesení na Aljašce r. 1964. 1 – senzitivní mořské jíly, 2 – tuhé jíly, 3 – písky a štěrky, 4 – příkopová propadlina v odlučné oblasti, 5 – vytlačené jíly (Hansen, 1969 in Q. Záruba – V. Mencl, 1974)

4.4.3.

Subakvatické skluzy

Subakvatické skluzy vznikají posouváním nezpevněných sedimentů po ukloněném dnu pod hladinou vody, hlavně jílovitých nebo siltových a vápnitých kalů, někdy i jemně písčitých náplavů.

Subakvatické skluzy se tvoří v jezerech i na mořském pobřeží. Podnětem k pohybu mohou být i seismické a jiné otřesy. Přitom se mohou sesouvat a sklouzávat povrchové, právě usazené vrstvy nebo dochází k vytlačování podložních měkkých pelitických hornin, přičemž se dostávají do pohybu i mladší vrstvy v nadloží.

40

5. Regionální riziko Sesuvy patří spolu s ploužením, skalními říceními a stékáním do rodiny "svahových deformací", t.j. pohybů nadložních zemin a hornin způsobených gravitací. Klasifikaci těchto sesuvů u nás vytvořil Němčok, Pašek a Rybář. (lit. 2).

Aby mohlo k sesuvnému pohybu dojít, musí být splněny morfologické, geologické, hydrogeologické a klimatické předpoklady. Ne každé geologické podloží představuje vhodný podklad pro sesuv – oblasti s vhodnými geologickými předpoklady nazýváme "sesuvné struktury". Významným zdrojem ohrožení jsou i nevhodné lidské zásahy.

Obr. 37 Výskyt registrovaných sesuvů na území ČR (Geofond)

6. Nejdůležitější sesuvné struktury v ČR 6.1.

Oblast karpatského flyše

Pod jménem "flyš" se rozumí souvrství, charakterizované jednotvárným opakováním stejných hornin. Na počátku každého rytmu se usazovaly nejhrubší usazeniny, často jako slepence a hrubé pískovce, výše písčité jíly a nejvýše tmavé jíly. Toto se střídá tolikrát, že vzájemné propojení jednotlivých poloh jednoho odkryvu s polohami odkryvu třeba jen málo vzdáleného se obvykle nedá provést. Možno odlišovat flyšové komplexy s množstvím často se opakujících rytmů s komplexy a rytmy méně často se opakujícími.

Vliv geologie flyše na sesouvání

41

Zkušenosti se sesuvy v tomto regionu jsou velmi dlouhodobé, mimořádný počet se jich ovšem objevil po katastrofálních srážkách v červenci 1997. Sesuvy v této oblasti se v zásadě dají rozdělit do dvou skupin.

1) Sesuvy "mělké", t.j. sesuvy, které se vyvinuly ve zvětralinovém plášti. Jílovce a pískovce flyšového komplexu zvětrávají na písčitou hlínu, která má menší pevnost a potom postačuje zvýšený srážkový úhrn na to, aby došlo ke ztrátě stability a vzniku sesuvu. Tyto sesuvy se vyskytují, jakmile strmost svahu dosáhne cca 15° – 17° a jsou vždy po spádnici.

2) Sesuvy "hluboké", t.j. sesuvy zasahující do navětralého až relativně zdravého horninového komplexu. Těchto sesuvů je podstatně méně než sesuvů prvního typu, ale jsou nebezpečnější, protože se do pohybu dostávají velké masy horniny.

Oba výše zmíněné typy sesuvů se nevylučují, poměrně běžně dochází k situaci, kdy mělké sesuvy zvětralinového pláště pokrývají sesuv po hlubokých smykových zónách.

6.2.

Oblast Českého středohoří

České středohoří je relativně mladé vulkanické pohoří, kdy sopečné horniny typu trachytů, bazaltů a podobných výlevných vyvřelin prorážejí jílové sedimenty severočeských pánví. Zvětralé vyvřelé horniny a sutě jsou propustné, obvykle zvodnělé a tvoří vrstvy a čočky v jílech, dotují je vodou a to vytváří vhodné podmínky k vzniku sesuvů. Sesuvy v jílech jsou relativně pomalé, ale pohyby přetrvávají dlouhou dobu, řádově několik let.

Zvláštním případem jsou poruchy stability spojené s důlní činností v severočeském hnědouhelném revíru. Jedná se buď o stabilitu svahů povrchových dolů, nebo o stabilitu svahů výsypek. Zvláštním případem jsou důlní propady po hlubinné těžbě, které mohou vyvolat sesuvy okolních svahů.

6.3.

Oblast České křídové tabule

Česká křídová tabule zabírá rozsáhlou část severních a východních Čech a zasahuje až na severní Moravu. Sesuvy zde nejsou natolik časté jako v oblasti karpatského flyše nebo Českého středohoří. Klasické rotační sesuvy se vyskytují ve zvětralých křídových jílovcích. Kromě klasických sesuvů se zde vyskytují také blokové deformace, kdy bloky pískovců sjíždí do údolí po podložních jílovcích.

42

6.4.

Oblast karpatské předhlubně

V prostoru mezi Karpaty a Českým masivem sedimentovaly měkké a málo pevné jíly.

Oblast je charakteristická sesuvy na svazích o velmi malém úklonu (7° – 10°), které se jenom obtížně stabilizují.

6.5.

Oblast jihočeských pánví

V oblasti jižních Čech sedimentovaly měkké jíly a písky. Přírodní sesuvné svahy se díky ploché krajině téměř nevyskytují. Jakékoliv zemní práce a zásah do reliéfu krajiny jsou ovšem spojeny s rizikem sufoze (vyplavování jemných čásitc) a sesouvání.

7. Postupné kroky investora při řešení sesuvu V této kapitole jsou přehledně popsány jednotlivé kroky investora při řešení sesuvu.

Detailně jsou jednotlivé činnosti rozvedeny v kapitolách 2 – 8 textu.

7.1.

Obvyklý postup

1) Na základě informace o potřebě řešit problém se vyvolá místní šetření za účasti dotčených stran, během tohoto šetření se provede prvotní rekognoskace. Závěrem prvotní rekognoskace je jeden ze tří možných způsobů řešení: a) Záležitost je jednoduchá a byla vyřešena na místě. b) Pravděpodobně se jedná o sesuv, který ohrožuje obecný zájem. Je potřeba podniknout další kroky. c) Záležitost je havarijní a hrozí nebezpečí z prodlení. Nadále se postupuje jako při havárii.

2) Pokud byl závěr prvotní rekognoskace ad b) kontaktuje se oblastní geolog Českého geologického ústavu, který zajistí prvotní mapování a registraci v ČGS (Geofondu).

3) Ve spolupráci s oblastním geologem se vyberou kvalifikované průzkumné firmy a formou výzvy více zájemcům se zadá veřejná zakázka na inženýrskogeologický, hydrogeologický a geotechnický průzkum a na instalaci monitorovacího zařízení na sesuvu. Projekt průzkumných prací buď zpracuje externí specialista, anebo nabídnuté projekty musí být specialistou oponovány. Je potřeba dodržovat zásady etapizace.

4) Zpracuje se projekt sanačních opatření. Projekt musí vypracovat kvalifikovaný a zkušený řešitel, autorizovaný geotechnik. Projekt by měl nabídnout několik variant řešení a tyto varianty by měly být rozděleny do etap. Výběr metod a etap by měl být na základě observační metody. Projekt je potřeba nechat oponovat.

43

5) Na základě výběrového řízení bude vybrán zhotovitel, se kterým se uzavře smlouva o dílo. Činnost zhotovitele bude kontrolována technickým dozorem investora a projektantem.

6) O jednotlivých etapách bude rozhodováno průběžně na základě měření monitorovacího systému (observační metoda).

7) Na základě výpočtů a měření monitorovacího systému bude vyhodnocena účinnost sanace.

8) Po ukončení sanace bude upřesněna frekvence měření monitorovacího systému a frekvence kontroly a údržby jednotlivých sanačních prvků.

9) Sesuv se bude dlouhodobě sledovat.

10) Všechny kroky a činnosti probíhající na sesuvu je potřeba fotograficky dokumentovat a archivovat.

7.2.

Postup při havárii:

Pokud závěrem prvotní rekognoskace je ad c), tedy jedná se o havárii a hrozí nebezpečí z prodlení, je potřeba neprodleně: 

Zjistit, zda přes ohrožené území vede plynovod nebo produktovod, pokud ano, odpojit jej.



Za pomoci místních stavebních kapacit a hasičského sboru zahájit práce k bezprostřední záchraně osob a majetku.



Kontaktovat oblastního geologa ČGS, spojit se s odbornou firmou a specialistou – geotechnikem. Na základě výzvy jednomu zájemci zadat sanační opatření odborné firmě – o jednotlivých krocích bude rozhodovat přímo na místě zápisy do stavebního denníku komise složená ze zástupce zhotovitele, specialisty a zástupce investora.

Sanační práce se budou vyhodnocovat zároveň jako průzkumná díla.



Po částečné stabilizaci sesuvu odvolat havarijní stav a nadále postupovat dle zásad 1 – 10 obvyklého postupu (doplní se průzkum, monitorovací systém, rozhodne se o případných dalších etapách, kdy zhotovitel bude vybrán na základě řádné soutěže, sesuv se bude dlouhodobě sledovat).

8. Průzkum oblasti sesuvu Základním podkladem pro jakékoliv rozhodování či projektovou činnost v oblasti postižené sesuvy jsou inženýrskogeologický, hydrogeologický a geotechnický průzkum.

Rozsah průzkumu závisí na rozsahu ohrožené nebo předpokládané investice či sesuvem ohrožené nemovitosti a stupni zpracovávané projektové dokumentace. V zásadě je potřeba postupovat následujícím způsobem.

44

8.1.

Prvotní rekognoskace

Prvotní rekognoskace se obvykle nezúčastňuje odborník geolog nebo geotechnik.

Jedná se o místní šetření za účasti dotčených orgánů státní správy, majitelů nemovitosti a podobně. Úkolem prvotní rekognoskace je zjistit, zda existuje reálné riziko svahové deformace, která by ohrožovala obecný zájem (život a zdraví osob, jejich majetek, stávající nebo připravované investice, kabelovody, produktovody, plynovody, silniční a železniční komunikace apod.). Při prvotní rekognoskaci se zjišťují následující skutečnosti.

1) Zda terén vykazuje známky pohybů – otevřené trhliny, poklesy, bezodtoké deprese, zamokřené oblasti, nové pramenné vývěry, vytlačování valů.

2) Zda nejsou nakloněny přirozeně svislé prvky – sloupy, stromy, poškozené rostlinstvo.

3) Zda nejsou poškozeny stávající stavební objekty – trhliny ve zděných domech a v podezdívkách, trhliny v povrchu asfaltových komunikací, poškozené přípojky do objektů (plyn, voda, kanalizace), deformovány železniční nebo tramvajové koleje.

V případě, že závěrem prvotní rekognoskace je zjištění, že je zde podezření na sesuv, je potřeba neprodleně přijmout následující opatření: 1) Kontaktovat oblastního geologa Českého geologického ústavu (ČGS).

2) Zjistit, zda rizikovou oblast nekřižuje plynové potrubí nebo produktovod, pokud ano, kontaktovat správce a zvážit odpojení, aby při případném poškození potrubí nemohlo dojít k výbuchu nebo ekologické havárii.

3) Je potřeba posoudit možnost pokračování ve stavebních pracích, pokud probíhají.

Zvláště je potřeba dbát na to, aby výkopem pro stavební jámu nedošlo k podkopání svahu, aby zatížením od objektu nemohlo dojít k usmyknutí svahu pod objektem a aby nedocházelo k dotování podzemní vody ze špatně navržených nebo provedených okapů, vodovodních přípojek, kanalizace, septiku anebo z neodvodněné stavební jámy.

4) Je potřeba se vyhnout odtěžování čela sesuvu, pokud toto probíhajícími pohyby aktuálně neohrožuje důležitý objekt. V tomto případě je třeba přijmout další opatření.

5) Pokud je zemní masa v pohybu a je zde nebezpečí z prodlení, lze jako okamžité opatření vyčerpat vodu z povrchových zdrží (jezírka, louže) a vyčerpat vodu ze studní.

Tyto práce obvykle mohou neprodleně zajistit hasiči svou technikou.

8.2.

Inženýrskogeologický, hydrogeologický a geotechnický průzkum

Úkolem průzkumu je zjistit základní informace pro projekt sanačních opatření.

Rozsah průzkumu je závislý na velikosti investice anebo ceně ohrožených objektů, na velikosti a komplikovanosti struktury vlastního sesuvu a na jeho aktivitě. Průzkum lze rozdělit do několika etap:

45

8.3.

Předběžný průzkum.

V této etapě obvykle lokalitu navštíví specialista, zkontroluje závěry komise z prvotní rekognoskace, sesuv klasifikuje (dle klasifikace Němčok, Pašek, Rybář viz. lit. 2) a provede jednoduché vymapování do zvětšeniny nejpodrobnější situace, jaká je k dispozici. Dále se provede kamerální studie, kdy se z Geofondu a z dostupných geologických archivů komerčních firem získají veškeré dosažitelné podklady o lokalitě a o sesuvu, pokud byl již v minulosti registrován. V této etapě se obvykle nepoužívají technické práce (sondy, laboratorní zkoušky, geofyzika) ani stabilitní výpočty. Výjimkou jsou ovšem zdůvodněné případy, kdy bez těchto prací nelze učinit základní rozhodnutí o rozsahu, typu a struktuře sesuvu a o hloubce smykové plochy a hladině podzemní vody.

8.4.

Podrobný průzkum

Podrobný průzkum je základním podkladem pro projekt sanace. V rámci této etapy průzkumu se provádí následující práce: 1) podrobné výškové a polohové zaměření sesuvu a jeho okolí (výsledkem je vrstevnicová situace) 2) detailní mapování sesuvu (podrobná mapa sesuvu obsahuje situaci sesuvu s vyznačenými vnějšími obrysy, trhlinami se změřenou šířkou, výškovým rozdílem – poklesem terénu na trhlinách, veškeré údaje o povrchové a podzemní vodě, změřenou hloubku a úroveň vody ve studních na sesuvu a v jeho okolí, údaje o rostlinstvu a pokrytí drnem, místa infiltrace povrchové vody do sesuvu, zamokření, měření úklonu vrstev na odkryvech a pod.)

3) vrtané a kopané průzkumné sondy s kontinuálním odběrem jádra a s odběrem porušených, poloporušených a neporušených vzorků zemin a vzorků vody (vzhledem k tomu, že sondování je nákladné, je vhodné také použít sondy z průzkumu pro osazení prvků monitorovacího systému – viz kap. 3) 4) geofyzikální práce viz obr. 38 (na rozdíl od sondovacích prací nejsou bodové a proto se s nimi vhodně doplňují) 5) laboratorní zkoušky (vzorky zemin a hornin odebrané ze sond se zpracovávají v laboratoři mechaniky zemin a zjišťují se u nich indexové vlastnosti t.j. vlhkost, plasticita, objemová hmotnost a pevnostní charakteristiky, t.j. koheze a úhel vnitřního tření, u vzorků vody se zjišťuje chemické složení ve vztahu k agresivitě na betonové a ocelové konstrukce)

46

Obr. 38 Příklady geologicko-geofyzikálních řezů

6) údaje o srážkách a klimatu za poslední období (obvykle se jedná o výstupy z nejbližších srážkoměrných stanic a údaje ČHMÚ) 7) stabilitní výpočty (model v řezu po spádnici, kdy se matematicky metodami mezní rovnováhy ověřuje správnost představy geologa o průběhu smykové plochy ověřené průzkumem, o pevnosti zemin a o hladině podzemní vody respektive jejím tlaku na smykové ploše – pokud je geologický model správný, vypočítaný stupeň stability FS uklidněného sesuvu bez výrazných pohybů je blízký 1,0; u pohybujícího sesuvu se pohybuje kolem 0,92 – 0,98; u svahů bez známek porušení přesahuje 1,15; výpočty se obvykle provádějí metodami mezní rovnováhy dle Bishopa, Pettersona anebo Spencera po kruhové, lomené nebo složené smykové ploše, existují však i jiné metody např.

MKP) Výsledkem průzkumů je závěrečná zpráva, která obsahuje všechny zjištěné výsledky a jejich interpretaci a obvykle také doporučení způsobu sanace na základě zkušeností (t.j. bez podložení statickým výpočtem). Zpráva musí obsahovat kromě mapy také geologické řezy ověřené stabilitním výpočtem a podrobné údaje o koloběhu podzemní vody, jednotlivých kolektorech, případných tlakových zvodních a očekávaný průběh tlaku vody na smykové ploše.

47

Obr. 39 Příklady výstupů geofyzikálního průzkumu sesuvné oblasti (P. Bláha, Geotest Brno)

8.5.

Doplňkový průzkum

Doplňkový průzkum se provádí (pokud je potřeba) zároveň s projektem sanace.

Doplňuje informace, které zpracovatel PD potřebuje a které nebyly vyřešeny v etapě podrobného průzkumu (kdy zpracovatel průzkumu neznal koncepci projektanta). V této etapě zpracovatel průzkumu spolupracuje přímo se zpracovatelem PD a výběr metod závisí přímo na řešeném problému.

8.6.

Jednoetapový průzkum

Při řešení problematiky sesuvů běžně dochází k situaci, kdy se jedná o havárii a v časové tísni nelze postupovat dle zásady etapovitosti. V tomto případě se připouští řešení jako havárie, kdy průzkum je prováděn jednoetapově a často je spojen přímo se sanací. V takovémto případě geotechnik a projektant rozhodují ze zkušeností a na místě o nutných pracích. Lze spojit průzkum se sanací, kdy sanační prvky (obvykle piloty a horizontální odvodňovací vrty) jsou navrženy bez průzkumu a první z nich jsou vyhodnoceny jako průzkumná díla (jsou například hloubena jádrově, při jejich hloubení je přítomen geotechnik) a na základě jejich výsledků se upravuje návrh dalších opatření.

V každém případě je potřeba, aby zpracovatel průzkumu měl zkušenosti s prováděním průzkumu na sesuvech. Zadávaní průzkumných prací je vhodné provádět formou výzvy více zájemcům, kde se investor bude předem informovat o kvalifikaci jednotlivých uchazečů a bude vyžadovat reference z řešení obdobných problémů.

Odpovědní řešitelé úkolu musí mít oprávnění pro provádění inženýrskogeologických průzkumů a hydrogeologických průzkumů, které vydává Ministerstvo životního prostředí a pro geotechnickou část je potřeba, aby ji zpracoval autorizovaný inženýr pro geotechniku. Laboratoř mechaniky zemin a hornin, která zpracuje odebrané vzorky, by měla mít akreditaci pro příslušné zkoušky a metody.

48

9. Monitoring – geotechnický monitoring (GTM) Monitoring (česky kontrolní sledování) reprezentuje jednu ze základních činností, které se na sesuvu provádějí. Úkolem monitoringu je sledovat chování sesuvu v čase – zvláště změny rychlosti pohybu, změny režimu podzemní vody, změny geometrie sesuvu a změny fyzikálních a mechanických vlastností v zóně sesouvání materiálu. Dále se sleduje funkčnost sanačních prvků (pokud byl již sesuv v minulosti sanován) a případná nutnost jejich údržby. Návrh monitorovacího systému musí být proveden kvalifikovanou odbornou firmou (návrh a instalace systému je obvykle spojena s průzkumem a realizuje jej stejná firma jako průzkum – monitorování je ovšem dlouhodobá záležitost, takže zatímco průzkum trvá týdny až maximálně měsíce, monitorování sesuvu může trvat několik let až desítky let).

Nejběžnější prvky monitoringu

9.1.

9.1.1.

Měřická přímka

Jedná se o velmi jednoduchou metodu, která se aplikuje obvykle jako první. Výhodou je, že pro její instalaci nejsou potřeba speciální pomůcky ani nástroje. V zásadě se jedná o řadu bodů (obvykle kolíků), které jsou zaraženy do země po vrstevnici přes sesuv. Kolíky jsou srovnány tak, aby při pohledu okem byly při instalaci v jedné řadě. Při pohybu sesuvu se kolíky odchylují z jedné řady a lze velmi hrubě odhadnout rychlost a velikost posuvu.

Obr. 40 Měřící aparatura GPS (www.geotest.cz)

9.1.2.

Měření povrchových bodů

Na povrchu sesuvu se instalují pevné body, jejich poloha a výška se proměřují geodetickými metodami nebo speciálním extenzometrickým pásmem. Výstupem je měřičský protokol, ve kterém jsou vyneseny vektory pohybu jednotlivých bodů. Dnes např. i pomocí systému lehce přenosného systém GPS (viz obr. 40).

49

9.1.3.

Extenzometrická měření

Na sesuvu se do vrtů nebo rýh osadí pevné body propojené tyčovým systémem (extenzometr), obvykle po spádnici. Vzdálenosti mezi jednotlivými body se měří speciálně upraveným pásmem. Výstupem měření je vývoj vzdáleností mezi body (zda dochází ke zkracování dráhy (oblast tlaků – obvykle v čele) anebo k prodlužování dráhy (oblast tahů, obvykle odlučná oblast).

9.1.4.

Opakované mapování

Zpracovatel mapy z průzkumu opakovaně navštěvuje lokalitu a zjišťuje viditelné změny geometrie sesuvu, tento vývoj zanáší do mapy.

9.1.5.

Sledování hladiny podzemní vody

Na povrchu sesuvu a v jeho okolí jsou instalovány pozorovací vrty a studny vystrojené výpažnicí a zhlavím pro dlouhodobé sledování hladiny podzemní vody.

Vzhledem k vysoké ceně vrtání a relativně nízké ceně PVC výpažnic se často z ekonomických důvodů pro toto sledování vystrojují průzkumné vrty. Sledují se i domovní studny, prameny, zamokřená místa (fluoristické indikátory) viz. obr. 41 a obr. 42 a všechny ostatní dokumentační body koloběhu podzemní vody.

Geospol Uhřínov, 2002

Ústředna automatický snímač Geokon CAMBEL SCIENTIFIC 500

Studna K-6

Obr. 41 Měřící aparatury pro měření a sledování HPV (Geotest, a. s. Brno)

a) Přeslička obrovská (Equisetum maximum) b) Podběl lékařský (Tussilago farfara)

Obr. 42 Floristické indikátory zvýšené vlhkosti půdy

50

9.1.6.

Sledování pórového tlaku vody

V jílovitých zeminách s malou propustností se může při sesuvném pohybu vytvářet vysoký přetlak vody v pórech zeminy, který nelze zjistit z pozorovacích vrtů. Proto se do vytypovaných míst (obvykle vrtů) osazují speciální měřidla pórových tlaků. Při instalaci měřidel pórových tlaků je potřeba zvláště dbát výběru zhotovitele, protože nekvalitně osazené měřidlo může být zdrojem významných chyb a rizik. Pórové tlaky je možno měřit také při penetračním sondování - Marchettiho dilatometr DMT viz obr. 43.

Obr. 43 Marchettiho dilatometr DMT (Geotest, a. s. Brno)

9.1.7.

Sledování pohybů na smykové ploše

Pro sledování pohybů zeminy v hloubce se nejčastěji používá inklinometrických měření ve vrtech viz obr. 44 a 45. Vrt, který je dostatečně hluboký, aby bezpečně sahal (alespoň 3 m) pod nejhlubší smykovou plochu, se vystrojí speciální inklinometrickou výpažnicí, která má drážky pro pohyb inklinometru – přístroje, který velmi přesně měří úhly. Opakovaným měřením se zjistí místa, kde se pohybem zemin výpažnice deformuje.

Z tohoto měření se dá zjistit hloubka smykové plochy a pohyb (velikost a rychlost deformace) i při pomalu se pohybujících sesuvech. Pro rychle se pohybující sesuvy (t.j. v cm za měsíc a rychlejších) se tato metoda nepoužívá, protože při velké deformaci se výpažnice stává pro inklinometr neprůchozí a vrt je zničen.

51

Obr. 44 Příklad výstupů z inklinometrického měření stability předportálového zářezu během výstavby tunelu Klimkovice

52

Obr. 45 Inklinometrické měření stability předportálového zářezu během výstavby tunelu Klimkovice

Obr. 46 Sledování povrchu pomocí laserového scanneru ILRIS kanadské společnosti OPTECH.

9.2.

Sledování sanačních prvků

V rámci sledování hotové sanace se měří některé prvky sesuvu ve vztahu k vybudovaným sanačním prvkům.

9.2.1.

Sledování výtoků z odvodňovacích prvků

Většina větších sesuvů se sanuje buď jenom odvodněním, anebo odvodněním v kombinaci se silovými prvky. V rámci monitorování se sleduje účinnost jednotlivých odvodňovacích prvků sledováním kolísání hladiny podzemní vody a pórových tlaků, jak bylo popsáno výše, tak i sledováním výtoků z těchto prvků. Za tímto účelem jsou vybudovány kontrolní a měřící šachtice jak u ústí horizontálních odvodňovacích vrtů, tak 53

i u paty odvodňovacích žeber a drenáží. U hloubkového odvodnění je potřeba počítat se skutečností, že výtoky budou v čase klesat, až se ustálí a budou kolísat ve vztahu ke srážkám. Tento vývoj je přirozený a souvisí s vypouštěním statické zásoby podzemní vody, nesvědčí o snižování účinnosti odvodnění.

9.2.2.

Sledování tlaků na opěrné konstrukce

Na rubovou stranu opěrných zdí lze instalovat tlakové podušky a skutečně naměřený tlak se srovnává s předpokladem projektu a se statickým výpočtem.

Obr. 47 Instalace tlakoměrných buněk (tlakových podušek) pro měření tlaku na stěny ropných zásobníků během hutnění zpětného zásypu na lokalitě Loukov.

U kotvených prvků lze na vybrané kotvy instalovat dynamometry a měřit sílu, kterou jsou zatíženy jednotlivé kotvy. Tyto síly se srovnávají se statickým výpočtem, ověřenou únosností kotvy a s předpoklady projektu.

Obr. 48 Schéma dynamometru

54

Výše uvedené prvky jsou nejběžněji používanými prvky monitorování sesuvů. Kromě výše jmenovaných existuje ještě celá řada méně používaných prvků, které jsou příliš specializované, než aby zde mohly být jmenovány.

Instalovaný a měřený monitorovací systém má nejen funkci kontrolní, ale je základním předpokladem sanace sesuvu takzvanou observační metodou (neboli metodou postupných kroků za současného sledování). Pokud se sanace provádí jednoetapově, obvykle bývá sice účinná, ale mnohdy také nákladnější.

Existuje-li možnost rozložit použití prostředků na sanaci do delšího časového období, doporučuje se nejdříve realizovat pouze ucelenou část projektu (například pouze odvodnění bez pilot) a na základě sledování monitorovacího systému vyhodnotit účinnost těchto prací. Pokud se částečně provedená sanace projeví jako plně účinná, může dojít k úspoře prostředků, pokud se další etapa či etapy nerealizují buď vůbec, nebo pouze částečně.

9.3.

Orientační ceník monitoringu

Cenová úroveň v roce 1999 v Kč Extenzometrická měření Instalace profilu o deseti sledovaných bodech v oblasti sesuvu 35 000,Sledování profilu v průběhu prvního roku (4 měření) 12 000,Sledování hladiny podzemní vody Instalace 20 m dlouhého pozorovacího vrtu v oblasti sesuvu 25 000,Sledování systému 5 vrtů v průběhu prvního roku (4 měření) 15 000,Sledování pórového tlaku vody Dodávka 1 ks měřidla pórového tlaku Glötzl 14 000,Odvrtání a instalace měřidla do 20 m dlouhého vrtu v oblasti sesuvu 25 000,Sledování systému 5 měřidel v průběhu prvního roku (4 měření) 25 000,Sledování pohybů na smykové ploše Instalace 20 m dlouhého inklinometrického vrtu v oblasti sesuvu 45 000,Sledování 1 vrtu v průběhu prvního roku (4 měření) 20 000,Sledování tlaků na opěrné konstrukce Instalace a dodávka 1 ks dynamometru Glötzl pro měření kotevních sil 18 000,Instalace a dodávka 1 ks tlakové podušky Glötzl pro měření zem. tlaku 18 000,Sledování systému 5 dynamometrů či tlak. podušek první rok (4 měření) 25 000,-

55

Životnost jednotlivých prvků monitoringu je závislá na jejich citlivosti (přesnosti) měření ve vztahu k velikosti posuvu sesuvu, korozí materiálu a běžné je i úmyslné zničení.

Průměrně lze počítat s tím, že jednotlivé prvky bude možné měřit cca 3 – 7 let, známe ovšem i případy desítek let kontinuálních měření. Četnost měření systému závisí na rychlosti pohybu, velikosti a komplikovanosti struktury a na ohroženém objektu. Obvykle se pohybují v prvním roce 1 x za 2 – 3 měsíce, v dalších letech postačuje cca 2 x ročně na jaře a na podzim, mimořádná měření po extrémních srážkách.

Cena systému závisí od jeho rozsahu. Orientační ceník jednotlivých prvků v cenové hladině 1999 pro představu uvádíme výše.

Navržený projekt monitorovacího systému je vhodné nechat oponovat nezávislým expertem, zvláště s ohledem na jeho možné předimenzování či poddimenzování či vhodnost navržení jednotlivých metod či umístění jednotlivých prvků.

10. Projekt sanace Projekt sanace představuje návrh takových sanačních opatření, které zvýší dlouhodobou stabilitu území nebo sesuvu. Zpracovatel projektové dokumentace musí mít dlouhodobé zkušenosti s řešením této problematiky. U odpovědného projektanta se jako kvalifikační předpoklad vyžaduje autorizace u komory stavebních inženýrů pro obor geotechnika.

Sanační projekt se může navrhnout jako jednoetapový a jednovariantní (pokud se řeší jednoduchý a malý sesuv a nejvýhodnější řešení je zřejmé), ve složitějších případech se návrh sanace zpracuje v několika ucelených celcích, které se budují po jednotlivých etapách na základě průběžného vyhodnocování výsledků monitorovacího systému. Není-li nejvýhodnější způsob sanace zřejmý, doporučuje se zpracovat projekt ve více variantách.

Tyto varianty se vyhodnotí a vybere se nejvýhodnější pro realizaci. (Vyhodnocování variant je především na základě nákladů na jednotlivé varianty, je však nutno zohlednit také hledisko ekologické – zásah do krajiny, střet zájmů s majiteli a správci dotčených nemovitostí, možnosti zhotovitelů, životnost jednotlivých prvků a nutnost jejich dlouhodobé údržby.) Všechny varianty musí být podloženy stabilitními a statickými výpočty a musí být vyhodnocena jejich účinnost (viz dále).

10.1. Běžné prvky sanace 10.1.1.

Odvodnění

Odvodnění je nejdůležitějším prvkem sanace. Odvodněním se zmenšuje tlak vody na smykové ploše a tím se snižují aktivní síly (t.j. síly posouvající sesuv). Při stabilizaci

56

rozsáhlých sesuvů, kdy jsou v pohybu řádově 100 m3 zeminy a horniny, se jedná o jedinou použitelnou metodu. Při stabilizaci menších sesuvů odvodnění doplňuje silové prvky.

10.1.1.1.

Povrchové odvodnění

Úkolem povrchového odvodnění je urychleně odvést srážkovou vodu a povrchovou vodu přitékající z vyšších částí svahu tak, aby se zabránilo její infiltraci do těla sesuvu.

Jako okamžité sanační opatření se obvykle budují prosté rýhy po spádnici, které odvádějí vodu. Po částečné stabilizaci a uklidnění pohybů se navrhuje definitivní povrchové odvodnění. V místech, kde nehrozí obnovení pohybů (povrchové odvodnění se navrhuje i mimo vlastní sesuv, aby stáhlo povrchovou vodu stékající ze svahu před tím, než dosáhne vlastního sesuvu – povrch sesuvu bývá rozrušen trhlinami a je poškozen či zcela zničen drn, takže je zde zvýšená možnost infiltrace) lze použít klasické povrchové odvodnění žlabovkami obdobně jako např. při podélném odvodnění komunikací. Povrchové odvodnění na vlastním sesuvu musí být odolné proti menším deformacím a zachovat těsnost. S úspěchem se používají rýhy vystlané nepropustnou fólií s položenou flexibilní drenáží a vyplněné štěrkem. Povrchové odvodnění musí být zaústěno do povrchové vodoteče, otevřených příkopů anebo dostatečně kapacitní stávající kanalizace. Současně je nutné tato zařízení pravidelně kontrolovat a opravovat.

10.1.1.2.

Hloubkové odvodnění

Úkolem hloubkového odvodnění je SNÍŽIT VZTLAK VODY NA SMYKOVÉ PLOŠE, OMEZIT PŮSOBENÍ VODNÍHO A URYCHLIT ROZPTÝLENÍ PÓROVÉHO TLAKU. Jako okamžité opatření lze použít čerpání vody ze svislých odvodňovacích prvků – stávajících i nově vybudovaných studní. Z dlouhodobého hlediska jsou náklady na čerpání vysoké a tato metoda se pro dlouhodobou sanaci nepoužívá. Jako definitivní sanace se nejčastěji používají: 10.1.1.3.

Horizontální odvodňovací vrty (HOV)

Jedná se o technologii, kdy se ve svahu vrtá maloprofilový vrt ( cca 150 mm) v mírně dovrchním úklonu (obvykle 2 – 4°, ve zdůvodněných případech projektant může předepsat i víc), vrt se vystrojí perforovanou výpažnicí. Výpažnice bývají obvykle ocelové a v průběhu vrtání fungují jako pracovní pažení, lze ale použít i dodatečné vystrojení PVC nebo polyetylenovou výpažnicí – tyto jsou levnější a odolnější proti korozi, ale méně odolné proti zničení pohybující se masou sesuvu a technologicky je lze použít pouze u kratších vrtů. Perforace je obvykle vrtaná – otvory průměru 3 – 5 mm cca 10 – 15% plochy po celém obvodu pažnice. V některých případech se používá štěrbinová perforace o délce štěrbiny cca 50 – 100 mm a šířce cca 1 – 2 mm. Použití filtrů se nedoporučuje, protože filtry se rychle utěsní jemnými zrny zemin a vrt přestane fungovat jako drenážní prvek. Perforace se doporučuje po celém obvodu vrtu, v místech, kde by mohlo docházet 57

ke zpětnému vsakování vody z vrtu a u ústí vrtu nad hladinou podzemní vody, jsou pažnice neperforovány. Poloviční perforace pouze u obvodu paţnice se nedoporučuje, protože je technologicky nemožné (zvláště u dlouhých vrtů), aby byla pažnice osazena ve vrtu tak, aby perforace byla v horní polovině obvodu. Zhlaví HOV musí být zabudována do šachtice, případně jinak ošetřena proti zamrznutí, a musí být konstrukčně navržena tak, aby je v budoucnu bylo možno čistit a aby bylo možno v rámci monitoringu měřit množství vytékající vody.

Běžné chyby při návrhu HOV 

HOV jsou navrženy nad hladinou podzemní vody



HOV jsou navrženy tak, že stahují vodu mimo sesuv do tělesa sesuvu



není řešeno bezpečné odvedení vody vytékající z HOV mimo sesuv



není chráněno zhlaví HOV (proti zamrznutí a poškození)



HOV jsou navrženy pouze v sesuvu, nejsou navrženy tak, aby stahovaly podzemní vodu před infiltrací do sesuvu



HOV jsou navrženy příliš krátké, nezasahují pod smykovou plochu



není bezpečně zlikvidována a odvodněna startovací šachta pro vrtání HOV V případě, že na sesuvu není jistota dostatečné propustnosti ve svislém směru a hrozí nebezpečí, že HOV odvodní pouze hlubší partie a nad HOV zůstanou zvodnělé vrstvy, lze účinnost vrtů zvýšit vybudováním svislých propustných prvků. Jedná se o štěrkové piloty (t.j. vrt realizovaný pilotážní soupravou, který místo betonem je vyplněn propustným materiálem – štěrkem, kamenivem a pod.) nebo podzemní stěny vyplněné štěrkem (obvykle budované jako překrývající se štěrkové piloty). Zde je potřeba ovšem důsledně dbát na to, aby takovýto prvek byl odvodněn při bázi (například pomocí HOV), tedy aby nemohlo dojít k vybudování zvodnělých propustných neodvodněných zón, které by dlouhodobě dotovaly tělo sesuvu vodou.

Obr. 49 Odvodňovací žebra

58

10.1.1.4.

Drenážní žebra

Drenážní žebra reprezentují další účinnou metodu sanace svahů a sesuvů.

Zjednodušeně řečeno jedná se o rýhu vykopanou po spádnici, která je vyplněna štěrkem viz obr. 49. Proti kolmataci může být chráněna geotextilií a na jejím dně může být jedno nebo několik drenážních potrubí.

Funkce žebra může být buď pouze drenážní (tedy snižuje hladinu podzemní vody a tedy i vztlak a pórový tlak na smykové ploše) anebo (pokud zasahuje pod smykovou plochu) kombinovaný drenážní se zvýšením odporu na smykové ploše. Vzdálenost žeber od sebe se navrhuje podle stabilitního výpočtu a podle požadovaného drenážního účinku, obvyklá vzdálenost je 6 m. Hloubka žeber závisí na použité technologii, při běžně používané těžbě bagrem závisí na dosahu bagru (obvyklé hloubky cca 3 – 5 m) a na nutnosti použít pažení (stěny výkopu v sesuvu bývají obvykle i krátkodobě málo stabilní).

Při potřebě dosáhnout velkých hloubek (řádově desítky metrů) lze použít technologii budování podzemních stěn pomocí drapáků s pažením těžkou biodegradační suspenzí.

Takové řešení je sice velmi účinné, ale mimořádně finančně náročné.

10.1.1.5.

Odvodňovací štoly

Odvoďnovací štoly se u nás používají pouze zcela výjimečně (Mikšová, Handlová) a obvykle v kombinaci s odvodňovacími vrty různých úklonů.

Při návrhu sanace odvodněním je potřeba počítat se střety zájmů, např. v obydlené oblasti, kdy místní obyvatele mohou ztratit vodu z domovních studní. Projekt by s touto situací měl počítat, případně zajistit náhradní zdroj.

ODVODNĚNÍ SESUVU MŮŽE BÝT AŽ 10 X LEVNĚJŠÍ NEŽ NÁSLEDUJÍCÍ „SILOVÁ“ ŘEŠENÍ.

10.2. Silové prvky Instalací silových prvků se stavebními objekty buduje síla vzdorující aktivním silám v sesuvu. Tyto prvky lze použít při sanaci relativně menších sesuvů (cca do 100 m3) po mělkých smykových plochách (cca 3 – 5m) a obvykle se kombinuje s odvodněním.

10.2.1.

Změna geometrie svahu

Nejjednodušší a nejdéle používaná metoda je přitížení paty svahu nebo násypu kontrabanketem (přitěžovací lavicí). Pata sesuvu se přitíží násypem a tím dojde ke zvýšení stability. S tím je spojeno i případné zmírnění sklonu svahu, vybudování laviček a podobně. Výhodou této metody je jednoduchost provedení a nenáročnost na speciální strojní vybavení, jakož i nulové nároky na údržbu a prakticky nekonečná životnost.

Nevýhodou je velký přesun hmot a značný půdorysný zábor terénu. Při návrhu je potřeba dbát na vhodnost materiálu do násypu, drenážní vrstvu na bázi kontrabanketu a požadavek 59

na řádné zhutnění materiálu. Zvýšení stability se dokladuje měřením monitorovacího systému a výpočtem stability.

10.2.2.

Opěrná stěna

Opěrná stěna se buduje před čelem sesuvu, kdy obvykle bezprostředně chrání komunikaci nebo stavební objekt. Stěna se dimenzuje na podkladě stabilitního a statického výpočtu. Opěrná stěna může být navržená jako prostá gravitační, nebo založena na pilotách a případně i kotvená. Jako materiál se obvykle používá beton, v současné době se ve velké míře přechází na gabionové konstrukce a konstrukce z vyztužené zeminy, které jsou levnější, ekologicky přijatelnější a estetičtější. Gabionové konstrukce (viz obr. 50) jsou navíc samy o sobě propustné, takže na rozdíl od betonových se zde nemusí budovat podélná a příčná drenáž, pouze se musí důsledně dbát na odvodnění základové spáry.

Obr. 50 Opěrná stěna tvořená gabiony

10.2.3.

Stěna z velkoprůměrových pilot

Stěny z velkoprůměrových pilot (viz obr. 51) se obvykle budují jako ochrana významných komunikací nebo objektů. Jedná se o vrty průměru obvykle většího než 600 mm, které jsou armovány a vyplněny betonovou směsí. Piloty jsou dimenzovány tak, aby byly ukotveny dostatečně hluboko pod smykovou plochu a obvykle jsou spojeny trámcem a kotveny.

Takto navržená stěna musí být vždy odvodněna, protože pilotová stěna tvoří hráz přirozenému proudění podzemní vody. Piloty se navrhují a budují ve smyslu ČSN 73 1002, pokud je pilotová stěna součástí komunikace musí návrh a konstrukce splňovat technické a kvalitativní podmínky staveb pozemních komunikací. Vzhledem k tomu, že tyto podmínky jsou dobře a podrobně zpracované, doporučujeme navrhovat podle nich i pilotové konstrukce, které nejsou součástí pozemních komunikací. Výhodou velkoprůměrových pilot je jejich značná pevnost proti ohybu, lze tedy ve výjimečných 60

případech sanovat i sesuvy se smykovou plochou hlubší než 10 m. Nevýhodou je nutnost nasazení velké a těžké soupravy (obvykle 30 – 60 tun) s nutností budovat dočasné zpevněné komunikace. Metodu lze s úspěchem použít na rozsáhlých sanacích, kdy očekávané náklady na sanaci přesáhnou cca 5 – 10 mil. Kč a vyšší náklady na vybudování staveniště a dopravu kompenzují vyšší účinnost a použití levnějších materiálů (betonu).

a – výstavba opěrné stěny, b – vrtání kotev, c – detail vrtání kotev, d – detail napínání kotev, d – hotová kotvená stěna

Obr. 51 Fáze budování kotvené opěrné stěny

10.2.4.

Mikropiloty

Mikropiloty (viz obr. 52 a 53) jsou stavební prvky, kdy se do maloprofilového vrtu (150 – 250 mm) vloží ocelová trubka (obvykle se používá ocelová trubka profilu 70/12, 89/10, 108/16 mm), kořen mikropiloty (spodní část) se zainjektuje cementovým mlékem (v některých případech se kořen neinjektuje, mikropilota se pouze do cementové zálivky vkládá). Výhodou této metody je, že mikropiloty se budují malou vrtnou soupravou, často použitelnou i ve stísněných prostorách a sklepích, s malými náklady na dopravu a zřízení staveniště. Nevýhodou je vysoká cena a spotřeba oceli a malá tuhost takovýchto prvků.

Mikropiloty lze doporučit pouze pro malý rozsah prací, anebo pro práce ve stísněném prostoru a pro sesuvy s mělkou smykovou plochou – běžné mikropiloty obvykle nevyhoví na ohyb při hloubce smykové plochy větší než cca 3 – 4 m pod terénem. Obdobou mikropilot jsou mikrozápory, kdy se pouze do vrtu místo ocelové trubky vkládá I profil, 61

který se injektuje podobně jako mikropilota, nebo se zalije betonem. Z mikropilot nebo mikrozápor lze dělat podzemní stěny obdobně jako z velkoprofilových pilot, kdy hlavy mikropilot se spojí betonovým trámcem a přikotví se. Pokud je potřeba zvýšit tuhost stěny, lze navrhnout mikropilotovou stěnu jako dvojitou.

Obr. 52 Výstavba mikroplotové stěny (VAN-ELLE, 2003)

Obr. 53 Výstavba kotvené mikropilotové stěny s ukončením odvodňovacích vrtů (Nauš, 2003)

62

10.2.5.

Kotvy

Kotva je stavební objekt umožňující přenášet sílu do horniny. Při stabilizaci sesuvů se obvykle kotví opěrné nebo pilotové stěny (viz obr. 58). Vlastní kotva se provádí maloprofilovým (obvykle profil cca 150 mm) ukloněným (obvykle cca 40° – 90° od svislice) vrtem, do kterého se vloží táhlo (ocelové lano, svazek kabelů, ocelová tyč anebo mikropilota) a kořen (t.j. úsek v hornině dlouhý obvykle cca 6 m) se zainjektuje.

Hlavice kotvy (t.j. část vycházející na povrch) se předepne (t.j. hydraulickými lisy se natáhne silou předepsanou projektem) a pevně spojí s konstrukcí.

Tyčové kotvy – svorníky v kombinaci se sítěmi mají mimořádný význam při stabilizaci svahů a stěn ve skalních a poloskalních horninách (viz. obr. 56). Výhodou může být tzv. „suchá montáž“ (aktivace pomocí hydraulického systému viz obr. 55, na principu hmoždinky či spojení s horninovým prostředím umělými pryskyřicemi viz obr. 54 b) a c)) bez použití injektáže.

a) osazený v cementové zálivce pryskyřici

b) typ hmoždinka

c) osazený v umělé

Obr. 54 Svorníky

10.2.6.

Injektáž

Injektáž je tlakové vhánění cementačních směsí do vrtu a perforací ve vrtu do pórů a puklin v hornině. Obvyklou injekční směsí je cementové mléko (směs cementu a vody obvykle v poměru c:v=2:1, dnes již vzácně se používají chemické prostředky - v tom případě je ovšem nutný certifikát ekologické nezávadnosti). Injektáž se sama o sobě v minulosti používala jako sanační opatření, kdy se injektovala smyková plocha a injektáží se zvyšovala pevnost hornin. Dnes se tato metoda již používá zřídka, protože injekční tlaky v blízkosti smykové plochy zvyšují pórové tlaky a v kombinaci s dosud nezatuhlým cementem krátkodobě způsobuje významné zhoršení stabilitních poměrů. Injektáž se dnes používá v kombinaci s jinými prvky - injektují se kořeny mikropilot a kořeny kotev.

63

Obr. 55 Princip hydraulické aktivace svorníku. Po zavedení svorníku se nafoukne vodou. Dojde tím k vytvoření kontaktu se zeminou

Obr. 58 Kotvený svah s ukončením HOV

64

Obr. 56 Skalní stěna kotvená svorníky (VAN-ELLE, 2003)

1 – podloží, 2 – jílovce, 3, 4 – pískovce, 5 – slíny, 6 – původní terén, 7 – kotvy, 8 – výplňový beton

Obr. 57 Stabilizace skalní stěny – Praha Střešovice (Malgot 1992, podle Záruby, Mencla, 1972)

65

10.3. Orientační ceník sanačních opatření Cenová úroveň v roce 1999 v Kč bez DPH 5% 1 bm povrchového odvodnění – žlabovky 900,1 bm HOV ocelová perforovaná výstroj 2500,1 bm mikropiloty prof. 89/10 2300,1 bm velkoprofilové piloty prof. 800 mm 5000,kotva délky 18 m včetně předepětí a injektáže kořene 60000,1 m3 betonu opěrné stěny nebo převázky pilot. stěny 3000,1 m3 gabionu 2500,1 m3 zpracované zeminy do kontrabanketu vč. hutnění 400,Orientační cena sanace středně velkého sesuvu ohrožujícího silnici a rodinný dům sanováno 1998 – 1999 1. etapa (realizace 1998) – gabionová stěna zpevňující břeh potoka a čelo sesuvu 1 800 000 Kč 2. etapa (realizace 1999) –7 ks horizontálních odvodňovacích vrtů a 40 m + pilotová stěna z 40 ks mikropilot profilu 255/10 mm, osová vzdálenost 2 000 mm, hloubka 15 m, 5 900 000 Kč

10.4. Životnost a údržba sanačních prvků Při návrhu sanace je nutno kromě účinnosti a ceny jednotlivých prvků zvážit také jejich životnost a případnou nutnost údržby. Jednotlivé prvky lze rozdělit na: 

sanační prvky se životností, která přesahuje nebo je srovnatelná se životností staveb, které chrání (t.j. cca 100 let), a kde není potřeba údržba. Jedná se o kontrabankety a ostatní úpravy geometrie svahu, velkoprůměrové betonové piloty, štěrková žebra zasahující pod smykovou plochu, opěrné stěny a některé odvodňovací štoly.



sanační prvky se životností desítek let, které vyžadují po uplynutí jejich životnosti kontrolu a případnou opravu či nahrazení – jedná se o prvky, které korodují – mikropiloty, kotvy, HOV. Součástí projektu by měl být odhad životnosti těchto stavebních objektů. (Toto se však obvykle nečiní a v sanační praxi i u těchto prvků se "předpokládá" nekonečná životnost).



sanační prvky vyžadující údržbu – jedná se o veškeré povrchové i podpovrchové odvodnění, které je potřeba v pravidelných intervalech kontrolovat a případně čistit.

Návrh kontroly a údržby by měl být součástí projektu.

66

10.5. Etapovost sanace V rámci úspory prostředků se často sanace navrhuje v ucelených celcích a realizuje po etapách. Po realizaci první etapy sanace (obvykle odvodnění) se sesuv sleduje pomocí instalovaného monitorovacího systému a k dalším etapám se přistoupí až na základě výsledků měření. Může dojít k situaci, kdy další etapy nebude nutno realizovat buď vůbec nebo pouze částečně. Tento postup se označuje jako observační metoda.

11. Statické řešení Pokud je to možné, pokusíme se o statické řešení. Výstižné statické řešení je výborným pomocníkem, neboť ukáže, jak změna faktorů, předpokládaná při úpravě svahu nebo stabilizaci sesuvu, zlepší jeho stav.

Dosavadní statická řešení mají povahu stabilitního řešení. Jeho podstata u sesuvů spočívá v tom, že se hledá součinitel bezpečnosti, tj. číslo rovné poměru souhrnu sil S, odporujících sesouvání (obr. 59), k souhrnu sil T, tj. tangenciálních složek tíhy W, které vyvolávají sesuvný pohyb. Odpor S je dán pevností horniny, která se zvětšuje s rostoucím normálným napětím. proto se v statickém řešení objevuje i normálná složka N tíhy W. Pod hladinou podzemní vody nebo při tlaku vody v pórech se složka N zmenšuje o vztlak U. Lze také říci, že součinitel bezpečnosti F ukazuje (svou převratnou hodnotou), jaký podíl pevnosti horniny je třeba k udržení svahu.

Další rozvedení výpočtu je dnes předmětem mnoha úvah a předpokládá podrobné znalosti mechaniky zemin a skalních hornin. Pro první orientaci postačí diagram podle Lobasova (obr. 60), který platí pro F = 1 a jen pro U = 0. Poněvadž musíme zavést určité F (např. asi 1,7 pro svahy v jílovitých zeminách), je třeba hodnoty koheze c a úhlu tření  zmenšit.

Obr. 59 Schematické znázornění sil působících na existující nebo předvídané smykové ploše ve svahu (Q. Záruba – V. Mencl, 1974)

67

11.1. Stabilitní poměry Správné a výstižné posouzení stability svahů je velmi důležité. Nelze ho však vykonat bez poznání vhodnosti a korektnosti základních metod stabilitních výpočtů, používaných v běžné inženýrské praxi.

V současnosti existuje pro posouzení stability svahů množství metod, využívající i moderní výpočetní techniku, které je však v zásadě možné rozdělit do tří skupin: a) Metody, kterými se vyšetřuje statická rovnováha na mezi porušení masívu svahu, tj. stav mezní rovnováhy (MMR). V běžné praxi se označují také jako klasické metody. b) Zjišťování stability svahu na základě celkové analýzy jeho napjatostnědeformačního stavu. Odpovídají matematicko-analytickým metodám diferenčním a variačním, z nichž v současnosti je nejrozvinutější metoda konečných prvků (MKP). c) Zvláštní metody vyšetřování stability svahů na fyzikálních a fyzikálněmatematických modelech.

Obr. 60 Diagram pro určení stabilního sklonu svahu podle Lobasova (Q. Záruba – V. Mencl, 1974)

68

Vzhledem k tomu, že metody stabilitního řešení svahů napjatostně-deformační analýzou i při aplikaci metody konečných prvků jsou značně složité, nejčastějšími metodami používanými v současné praxi jsou metody mezní rovnováhy (MMR). Z nich se nejvíce uplatňují proužkové metody (např. Petterson, Maslov, Borowic, Bishop, Janbu, Morngenstern-Price, Spencer, Woldt Monweillera další).

Jednoduché proužkové metody dosahují výsledky, které jsou oproti přesným metodám nižší o 3 až 15 % (v průměru o 8 %). Přitom metody, které vyhovují podmínce silové rovnováhy, poskytují při planárním tvaru kluzné plochy naopak vyšší hodnoty stupně stability až o 7 %. Metody mezní rovnováhy a hlavné proužkové metody stabilitních výpočtů pro svou poměrnou jednoduchost, názornost a operativnost budou mít i nadále optimální uplatnění v geotechnické praxi.

Klasické metody stabilitních výpočtů jsou v mnoha případech užitečné a použitelné, např. jde-li o ocenění účinku stabilizačních opatření, kde se chyby při srovnávacích výpočtech do značné míry vyloučí.

Mimo posouzení svahů z prekonsolidovaných zemin, vypočtené hodnoty stupně stability F metodami mezní rovnováhy v převážné míře nebývají příliš vzdáleny od správných výsledků a dobře odpovídají představě o dynamice sesuvů (Wright et al., 1977; Skempton, 1977; Rivard-Lu, 1978).

Doporučuje se zpětnou analýzou výpočtu stability zjistit na průzkumem ověřené smykové ploše parametry horniny (např. reziduální pevnost ...). S těmito odvozenými parametry se provede návrh stabilizačních opatření. Pak postačí stupeň stability F=1,1-1,3 (Záruba Q., Mencl V., 1974).

12. Vyhodnocení účinnosti sanačních opatření 12.1. Vyhodnocení účinnosti sanace na základě stabilitních výpočtů Vyhodnocení účinnosti sanace na základě stabilitních a statických výpočtů se provádí jako součást projektu a může být provedeno i po ukončené sanaci na základě přepočtu skutečnosti z výsledků monitorovacího systému. Základem pro výpočet je geologický a geotechnický profil sesuvem po spádnici. Průběh smykové plochy, pevnosti mobilizované na smykové ploše, odhad hladiny podzemní vody v okamžiku sesouvání a průběh pórových napětí na smykové ploše spolu se stabilitním výpočtem by měl obsahovat podrobný průzkum. V rámci zpracování projektové dokumentace se tyto výpočty zkontrolují a do tohoto modelu se započítá účinek sanačních opatření – zvýšení stupně stability na základě odhadu poklesu hladiny podzemní vody respektive pórových napětí na smykové ploše z důvodu odvodnění, započítají se síly vnesené silovými prvky (kotvy, piloty), změna geometrie svahu (kontrabanket). Obvykle se očekává, že stupeň stability vzroste nad 1,3 – nemusí to však být pravidlo pokud se postupuje observační 69

metodou. Po realizaci sanace se může provést nový výpočet na základě srovnání očekávaných a monitoringem naměřených hodnot kolísání hladiny podzemní vody, kolísání pórových napětí, sil v kotvách a podobně.

12.1.1.

Výpočty pomocí klasických metod mezní rovnováhy (MMR) na smykové ploše

Základním principem MMR je řešení silové resp. momentové rovnováhy svahového tělesa nad zvolenou smykovou plochou. Jsou odvozeny za předpokladu takového stavu napjatosti prostředí, při němž je v celé zasažené oblasti mobilizována využitelná smyková pevnost zeminy a hledá se taková plocha, po níž by nejsnáze mohlo dojít k usmyknutí (kritická smyková plocha).

Metody mezní rovnováhy nezohledňují přetvárné parametry horninového prostředí.

Výsledkem řešení je stupeň stability, udávající podíl mezi pasívními silami (síly přispívající ke stabilitě svahu) a silami aktivními (síly přispívající k nestabilitě svahu).

Tyto metody neumožňují získat informaci o průběhu napětí a deformací ve svahovém tělese. Smykové plochy mohou mít v závislosti na typu zeminy různý tvar (rovinný u nesoudržných zemin; zakřivený – nejčastěji kruhový – u soudržných zemin). Z řady MMR jsou pro řešení stability svahového tělesa ze soudržných zemin nejčastěji používané proužkové (švédské) metody (např. Pettersonova a Bishopova metoda).

Obr. 61 Ukázka výstupu klasických metod MMR

12.1.2.

Výpočty pomocí metody konečných prvků (MKP)

Metoda konečných prvků je numerická metoda, která je nejčastěji používaná pro modelování rovinných i prostorových úloh mechaniky zemních těles. Patří mezi metody variační, vycházející z minimalizace energetického potenciálu. Podstatou metody je diskretizace zkoumané oblasti na rovinné nebo prostorové prvky konečných rozměrů 70

(tzv. generace sítě), které jsou mezi sebou spojeny pouze konečným počtem uzlových bodů. Nejčastěji používaným typem konečných prvků v rovině jsou trojúhelníky.

Zkoumané těleso je pak zatíženo silami působícími ve vrcholech (uzlech) konečných prvků, které jsou ekvivalentní původnímu zatížení. Na každém konečném prvku se volí vhodná aproximační funkce přesného řešení, která jednoznačně definuje stav posunutí uvnitř tohoto prvku pomocí posunutí jeho uzlů. Na základě této aproximace se pak s využitím podmínek pro minimalizaci energetického potenciálu odvodí pro každý uzel rovnice rovnováhy ve všech uzlových bodech sítě. Řešením takto získané soustavy algebraických rovnic, představujících podmínky rovnováhy ve všech uzlových bodech, jsou hodnoty posunů v těchto uzlových bodech. Tyto posuny pak společně s přetvárnými charakteristikami materiálu a zvoleným konstitutivním vztahem mezi napětím a přetvořením definují napěťový stav jak uvnitř prvku, tak i na jeho hranicích. MKP umožňuje řešit úlohy se složitými okrajovými podmínkami, se složitou geometrií, umožňuje zohlednit chování materiálů charakterizované různými konstitučními vztahy, přičemž každý prvek může mít odlišné vlastnosti.

12.1.3.

Vyhodnocení účinnosti sanace na základě měření monitorovacího systému

Měření monitorovacího systému nám dává přímé informace o chování sesuvu a jeho reakci na probíhající sanaci. Dojde-li k významnému poklesu hladin podzemní vody a ustálení pohybů v přímém spojení se sanací, lze tuto prohlásit za úspěšnou. Vždy je však potřeba, aby vyhodnocení na základě měření bylo doloženo stabilitním výpočtem.

Obr. 62 Příklad výstupu výpočtu pomocí MKP

71

13. Vlastní sanační práce 13.1. Výběr zhotovitele Při výběru zhotovitele je potřeba dbát na dodržování zákona o zadávání veřejných zakázek. Vzhledem k tomu, že sanační práce na sesuvech mají svá specifika a obecně je lze považovat za náročná co do speciálních technologií i vzhledem k obvykle obtížnému přístupu a pohybu po staveništi, je potřeba klást zvláštní důraz na kvalifikaci zhotovitele.

Způsob výběrového řízení lze doporučit formou výzvy více zájemcům, kde se investor předem přesvědčí o kvalifikaci jednotlivých zhotovitelů a jejich zkušenostech s řešením obdobné problematiky. Doporučuje se umožnit jednotlivým účastníkům přístup ke všem dosažitelným podkladům a umožnit zhotovitelům nabídnout variantní řešení. Mnoho zhotovitelů má svá projekční střediska a rozsáhlé zkušenosti a know-how, které jim umožňuje nabízet ekonomičtější a účinnější řešení, než je v soutěžním projektu. Tato variantní řešení musí ovšem být oponována specialistou stejně jako soutěžní projekt.

S tímto je ovšem spojena potřeba dát dostatečně dlouhou zadávací lhůtu (pokud ovšem nehrozí nebezpečí z prodlení).

13.2. Smlouva o dílo S vybraným zhotovitelem se uzavírá smlouva o dílo. Kromě obvyklých bodů vyžadovaných zákonem doporučujeme do smlouvy doplnit následující body: 

Dodržování všech norem a předpisů, u speciálních technologií (mikropiloty, kotvy, piloty, zemní práce) vyžadovat dodržování požadavků dle TKP pozemních komunikací, u technologií, které nejsou upraveny normou, žádat technologický předpis zhotovitele a ten si nechat oponovat od odborníka.



Určitý podíl fakturace (obvykle 10%) vázat na předání díla bez vad a nedodělků.



Zakotvit možnost víceprací a méněprací.



Nedoporučuje se platit zálohy, fakturace dle skutečně provedených prací.



Přesně stanovit, co cena obsahuje (přístupové komunikace, dopravní náklady, správní poplatky apod.).



Možnost odstoupení od smlouvy – (např. z důvodu technologické nekázně), co bude uhrazeno (pouze skutečně provedené práce, nikoliv např. nakoupený materiál).



Požadovat ekologická maziva do techniky.



Stanovit přesně požadované podklady pro přejímku.



Stanovit práva a povinnosti objednatele a zhotovitele – vytyčení, sítě apod.

72



Do ceny prací zahrnout rozpočtovou rezervu.



Penále za prodlení předání stavby.



Zakotvit, že za prodlení platby způsobené peněžním ústavem neodpovídá objednatel a není důvodem k penalizaci.

13.3. Technický dozor investora Je vhodné, aby si investor, (pokud nemá dostatečně odborně způsobilého zaměstnance) najal specialistu nebo specializovanou firmu pro vykonávání investorského dozoru. Technický dozor investora (dále TDI) doplňuje autorský dozor zpracovatele projektové dokumentace. TDI přebírá průběžně jednotlivé objekty, provádí namátkové kontroly a řeší běžné problémy na stavbě. Vážnější technické problémy a úpravy projektu se řeší za spolupráce zhotovitele, projektanta a TDI. Hotové objekty se protokolárně přejímají (obvykle zápisem do stavebního denníku). Jednotlivé stavební prvky (piloty, kotvy, HOV) se předávají formou protokolů, které podepisuje zástupce zhotovitele a TDI. Délka HOV se přebírá buď přítomností TDI při vytahování vrtných tyčí, nebo vložením měřících tyčí do vrtu. Zvláště upozorňujeme na nutnost kontroly zabudovávané oceli.

Vzhledem k tomu, že tento materiál je drahý a reprezentuje podstatnou část ceny díla, někteří zhotovitelé se pokoušejí "nahradit" například mikropiloty mnohem levnějšími vodovodními trubkami, které ovšem nemají ty statické parametry, které předpokládá projekt.

13.4. Dlouhodobý dohled Území, kde se v minulosti vyskytly stabilitní problémy, vyžaduje trvalý dohled a to zvláště v případech, kdy potenciální sesuv znamená významné ohrožení obecného zájmu.

Je vhodné udržovat kontakty s místními orgány státní správy a samosprávy, jako i s obyvatelstvem žijícím v ohroženém území a mít vyzkoušené mechanizmy řešení očekávaných problémů. V pravidelných intervalech (vysoce ohrožené oblasti cca 2 x ročně, méně ohrožené oblasti 1 x rok až několik let) je potřeba lokality navštívit, zkontrolovat, zda nedošlo k poškození, vzniku trhlin a zamokřených míst. Tyto řádné návštěvy se doplní mimořádnými návštěvami po extrémních srážkách anebo výrazném tání sněhu, popřípadě pokud jsou místním obyvatelstvem, správci objektů nebo místními orgány nahlášeny nějaké změny situace.

U sanovaných sesuvů je potřeba v rámci kontrolních návštěv prověřit funkčnost odvodnění (výtoky z drenáží, výtoky z HOV, úroveň hladiny vody ve studních), stav a případné poruchy betonových a zděných konstrukcí.

Pokud je na sesuvu instalován monitorovací systém, je potřeba jej udržovat a v předepsaných intervalech měřit. Toto obvykle provádí odborná firma.

73

Vysvětlivky některých odborných výrazů použitých v textu průzkumná sonda – vrt nebo kopaná šachtice, ze které se odebírají vzorky zeminy výpažnice – trubka ve vrtu zajišťující stěny vrtu proti zapadání vrtné jádro – zemina nebo hornina průběžně těžená z jádrového vrtu (jádro má tvar válce). Pokud se vrtá bezjádrově (neboli na plnou čelbu), z vrtu vychází pouze vrtná drť.

Jádrové vrtání přináší mnohem více informací o geologii, je však podstatně nákladnější.

Proto se jádrové vrty obvykle používají pro průzkum a bezjádrové jako stavební prvky (vrty pro kotvy, mikropiloty, HOV) vzorek zeminy – část vytěžené zeminy nebo horniny, která se odváží ke zpracování do laboratoře nebo se dokumentuje. Vzorky se odebírají jako neporušené (t.j. se zachovanou pevností, stlačitelností a vlhkostí – zjišťují se pevnostní a přetvárné charakteristiky), dále poloporušené (t.j. s porušenou strukturou, ale se zachováním vlhkosti) a porušené (t.j. pouze odebraná zemina a hornina) pórový tlak – tlak vody v určitém bodě v masivu (tento může a nemusí odpovídat naměřené hladině podzemní vody) statická zásoba podzemní vody – je objem podzemní vody v m3, který lze z masivu vypustit a který se neobnovuje dynamická zásoba podzemní vody – přítok vody do masivu v m3/hod – obnovitelná zásoba dynamometr – měřící přístroj umožňující měřit tahovou sílu (předpětí v kotvách) filtr – písek nebo geotextilie zabraňující vyplavování jemných zrn zeminy perforace – otvory v drenážních prvcích umožňující vtok vody kolmatace – utěsnění (znepropustnění či zanešení) filtru nebo drenáže jemnými zrny zeminy gabion – drátěný koš naplněný kamenivem armatura betonu – výztuž – obvykle ocelové tyče vložené do betonu pro zvýšení pevnosti v tahu oponentura – expertní činnost, kdy specialista posuzuje výsledky průzkumu nebo projekt ČGS (Geofond) – instituce se sídlem v Praze archivující geologické údaje, zásoby surovin, podzemní vody a dokumentaci průzkumných děl

74

Literatura [1]

Záruba, Q., Mencl, V.: Sesuvy a zabezpečování svahů, Academia, 1987.

[2]

Němčok, A., Pašek, J., Rybář, J.: Dělení svahových pohybů, Sborník geologických věd hydrogeologie a inženýrské geologie, 1974, str. 77-91.

[3]

Nešvara P.,. Sekyra Z.: Nebezpečí svahových pohybů v údolí Labe okresu Děčín, výzkumná zpráva , 163 stran, 2000.

[4]

http://geologie.vsb.cz/svadef/

[5]

Hoek, E., Bray, J.: Rock slopevengeneering, SPON PRESS, 2008.

[6]

Hobst, L., Zajíc, J.: Kotvení do hornin, SNTL ALFA, 1972.

[7]

Malgot, J., Klepsatel, F., Trávníček, I.: Mechanika hornín a inžinierska geológia, ALFA, 1992.

[8]

Záruba, Q., Mencl, V.: Inženýrská geologie, Academia, 1974.

[9]

Janků, H.: Znalecké posouzení poruch rodinného domu Myslínova 47 v Brně Králově Poli, 2014.

[10] Horák, V., Paseka, A., Pospíšil, P.: Inženýrská geologie a mechanika hornin, 2004.

[11] Falz, Z.: Sesuvy a projev nestability svahů jako následek extrémních dešťových srážek a povodní v březnu 2000.

[12] Ondrašík, R., Rybář J.: Dynamická inženierska geológia, Slovenské pedagogické nakladatelstvo, Bratislava, 1990 [13]

Záruba, Q., Mencl, V.: Inženýrská geologie, 1958.

75

76

Aut oř i : Ant oní nPaseka, HynekJanků, Al exandr aEr benová, Hel enaBr dečková Fr ant i šekHubat ka, JosefFr ol ka Květ en2014 I SBN9788021449541