Vědecko-výzkumné Projekty

Analýza vzájemného vztahu inženýrskogeologické stavby horninových masivů, sklonu svahů a koeficientu hydraulické vodivosti.

SP2021/59

Klasifikace horninového masivu ve vztahu k inženýrskogeologické stavbě je důležitým kritériem, který je při budování inženýrských objektů nezbytný. Jeho význam značně narůstá s rostoucí složitostí a náročností staveb, a to jak u pozemních, liniových, podzemních a dalších staveb. Dalším parametrem, který s problematikou zakládání staveb bezprostředně souvisí, je sklon a stabilita svahu. Stabilitu svahu je nutné řešit jak v přírodních, tak v uměle vytvořených svazích. Pokud dojde k porušení jejich stability, vznikají sesuvy (Záruba, Mencl, 1989). Jejich následky se mohou stát velkým ekonomickým nebo technickým problémem. Je tedy nutné věnovat této problematice velkou pozornost. Cílem posouzení stability svahu je optimální návrh sklonu svahu, a to nejen z hlediska bezpečnosti, ale také z hlediska záboru půdy a úspor v přesunu zeminy jako stavebního materiálu (Weiglová, 2007). Neméně důležitým parametrem souvisejícím se zakládáním staveb je koeficient hydraulické vodivosti. Pro studie zjištění okrajových podmínek realizace určitých stavebních záměrů jsou nutné informace o hydraulických vlastnostech pevných hornin, ve kterých se příslušná stavba bude nacházet. Zároveň studie koeficientu hydraulické vodivosti souvisí se sklonem svahu a s jeho stabilitou, protože změna geologického prostředí z propustného na nepropustné je častým iniciátorem aktivace svahových pohybů. Navrhovaný projekt s názvem: „Analýza vzájemného vztahu inženýrskogeologické stavby horninových masivů, sklonu svahů a koeficientu hydraulické vodivosti“ si klade za cíl přispět ke zlepšení vědeckých informací v této problematice. Řešení projektů se bude skládat ze dvou samostatných studií. První studie bude mít za cíl vzájemnou analýzu inženýrskogeologických prostředí reprezentovaných inženýrskogeologickými rajóny vůči sklonům svahů. Bude se jednat o tzv. „Small-scale GIS analysis”, kde bude provedena překryvná analýza inženýrskogeologických rajónu České republiky ve vztahu ke sklonům svahů. Inženýrskogeologické prostředí České republiky je tvořeno následujícími inženýrskogeologickými rajóny, které se dělí do dvou skupin. První skupina jsou předkvartérní inženýrskogeologické rajóny (nízkometamorfované horniny, vysokometamorfované hodniny, intruzivní horniny, efuzivní horniny, vulkanické horniny, pískovcové a slepencové horniny, jílovcové a prachovcové horniny, flyšoidní horniny, vápencové a dolomitické horniny, střídající se písčité a štěrkovité sedimenty). Druhá skupina je tvořena kvartérními inženýrskogeologickými rajóny (glacigenní sedimenty, pleistocenní říční sedimenty, spraše a sprašové hlíny, váté písky, koluviální a polygenetické deluviofluviální sedimenty, náplavy nížinných toků, organogenní a organické zeminy, antropogenní uloženiny). Sklony svahů budou řešeny pomocí digitálního modelu České republiky za pomocí co možná nejpřesnějších dat, které budou získány od externích subjektů, ale také vektorizaci s tím, že uvedená mapa bude citována. Cílem je zjistit okrajové podmínky výskytu rozsahu sklonu svahů v určitých inženýrskogeologických rajónech. Uvedený vztah je jeden z fundamentálních vztahů inženýrské geologie, protože ovlivňuje geodynamické procesy, zejména svahové deformace, ale také budování všech inženýrských objektů. Práce v GIS je pouze pomocným nástrojem uvedeného problému. Základem řešení této problematiky není překryvná analýza, ale je to pouze nástroj, kterým budou získána určitá data, která budou analyzována pomocí empirických studií, které byly v rámci České republiky realizovány. Takovouto empirickou studii je v zásadě každý inženýrskogeologický rajón. Co však není provedeno je vztah této inženýrskogeologické stavby a poměrů ke sklonům svahů. Každý inženýrskogeologický rajón a podrajón má v sobě integrovanou inženýrskogeologickou stavbu s třídami základových půd, třídami těžitelnosti a dalšími empirickými znalostmi, které jsou uvedeny v poznámkách k rajónům. Není však zhodnocen vzájemný vztah tohoto typu inženýrskogeologické stavby ke sklonům svahu. Tato věc bude provedena pouze orientačně v rámci tzv. small-scale analysis, což školitel odpovědného řešitele projektu prof. Marschalko dělal v jiných souvislostech v článku ve spolupráci s Českou geologickou službou: „Marschalko, M., Yilmaz, I., Krčmář, D., Cheng, X., Kubáč, J., Kycl, P. A small-scale map analysis of the engineering-geological zone and landscape element dependencies for the land-use planning purposes in the Czech Republic. Environmental Earth Sciences, 2019, 78(1), 29“. Zde tato zjištěna problematika bude dána do vztahu ke sklonům svahu a řešitelský tým provede základní zhodnocení zjištěného stavu. Je logické, že ovlivnění bude souviset s typem digitálních modelu terénu. Uvedené typy dat jsou sice zkreslené a nejsou všespasné, ale budou odpovídat small-scale analysis, což je korektní z pohledu vědy. Small-scale analysis je vědecká studie, která odpovídá velkým měřítkům, a tudíž již v názvu má určitou chybu, která je uvedená již v názvu článku. Tyto studie jsou však velmi žádané, protože přináší určitý přehled z pohledu státu. Využití této části projektu je polyfunkční, ale můžeme zmínit příklady. Jedná se například o auta záchranných systému nebo policejní auta v tom smyslu, že sjízdnost v terénu bez asfaltových a zpevněných cest je daná kombinací sklonu svahu a charakteru povrchové geologické stavby ve smyslu fyzikálně-mechanických vlastnosti. To znamená, že například pokud máme pole tvořené sprašovými sedimenty, které představují jemnozrnné základové půdy, tak sjízdnost je závislá od konzistenčního stavu v kombinaci se sklonem svahu. Čím horší stav z pohledu konzistenčního stavu (kašovitá, měkká konzistence), tím horší sjízdnost v souvislosti se sklonem svahu. Samozřejmě to má další okrajové podmínky, kterými jsou například hmotnost stroje, výkon stroje nebo charakter pneumatik. Pokud však tuto okrajovou podmínku zafixujeme a použijeme pouze jeden stroj s jednou váhou, jedním výkonem a jedním typem pneumatik, tak získáváme právo tuto věc srovnávat. Je potřeba si uvědomit, že tato studie není o optimálním sklonu svahu, ale jde o to, jaká je realita. Ve skutečném terénu si nemůžeme vybírat sklon svahu, který je předem určen Je však důležité poznat skutečnost, jaké jsou min a max sklonu svahu v určitém genetickém typu ve vztahu k inženýrskému geologickému rajonu a ve vztahu k typu základové půdy, která je vázaná na určitý typ podrajónu nebo rajónu v rámci tohoto genetického typu. Tento typ základové půdy je zcela fundamentální pro pojezdy zemědělské, jiné techniky (policie, hasiči) mimo asfaltových silnic. Existují další praktické konsekvence, které s tím souvisí, a to je vedení nebo způsob praktického využívání pozemků v souvislosti se sklonem svahu. Můžeme uvést následující příklad. Pokud máme málo skloněný terén v jemnozrnných zeminách, tak dešťové srážky okamžitě představují problém z pohledu fyzikálně-mechanických vlastnosti pozemků za tohoto stavu. Pokud zde máme štěrkovité zeminy, tak tento problém je minimální, protože jsou propustné a voda zásadně nemění jejich fyzikálně-mechanické vlastnosti. Pokud je však sklon svahu jiný než rovinný, tak nastávají úplně jiné praktické konsekvence uvedeného stavu atd. Druhá samostatná studie se bude dotýkat také fundamentální problematiky inženýrské geologie, což je vztah propustnosti horninového prostředí vůči charakteru základových půd. Voda v prostředí základových půd mění fyzikálně-mechanické vlastnosti zeminových masivu. Studie bude zaměřena na analýzu rozdílnosti určování koeficientu hydraulické vodivosti v rámci rozdílných typů základových půd. Správné určení koeficientu hydraulické vodivosti u určitých inženýrských objektů je základní okrajovou podmínkou správného určení propustnosti zeminových masívů, a tudíž také správné kalibrace dalších charakteristik zakládání staveb. V rámci studie budou využity jak rozdílné metody zjišťování koeficientu hydraulické vodivosti, tak různý charakter základových půd. Zjištěné výsledky budou navzájem srovnány a analyzovány ve prospěch lepšího porozumění této inženýrskogeologické problematiky. Co se týče základových půd, tak se bude jednat zejména o jemnozrnné zeminy o různém granulometrickém složení. Jednotlivé vzorky budou odebrány v rámci Moravskoslezského kraje a příhraniční oblasti Polské republiky, přičemž stanovení koeficientu hydraulické vodivosti bude prováděno na základě spolupráce s „Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu“, kde koeficienty hydraulické vodivosti budou stanoveny na základě mikroskopických metod v kombinaci s empirickými vzorci. Všechny metody budou navzájem srovnány a bude provedena analýza výhod a nevýhod jednotlivých metod proto, aby určování koeficientu hydraulické vodivosti v rámci inženýrské geologie bylo vnímáno na základě přístupu k těmto vybraným metodám. Budou použity mikroskopické metody Kozlovského a modifikovaná Kozlovského metoda, laboratorní metody constant head test, falling head test a empirické výpočty Carman-Kožený, Slichter, Seelheim. Historické působení v SGS za poslední 4 roky: Zaměstnanci: Marian Marschalko SP2020/49 Analýza inženýrskogeologického prostředí u vybraných kanalizačních staveb a skládek vápenatého odpadu, 450 000 Kč, školitel, 1 D: NIEMIEC, D., MARSCHALKO, M., YILMAZ, I., SOMBATHY, E., YANG, S., KUBÁČ, J., MATUSZKOVÁ, B., DURAJ, M., MENDES, E. Specific problems of engineering geological survey of sewer constructions. In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. London : Institute of Physics, 2020, s. nestránkováno. SP2019/131 Analýza výzkumu aplikované geologie na lokalitách v České republice a Polsku, 593 000 Kč, školitel, 1 Jimp: POPIELARCZYK, D., MARSCHALKO, M., TEMPLIN, T., NIEMIEC, D., YILMAZ, I., MATUSZKOVÁ, B. Bathymetric Monitoring of Alluvial River Bottom Changes for Purposes of Stability of Water Power Plant Structure with a New Methodology for River Bottom Hazard Mapping (Wloclawek, Poland). Sensors, 2020, roč. 20, č. 17, s. nestránkováno. 1 D: NIEMIEC, D., MARSCHALKO, M., YILMAZ, I., SOMBATHY, E., YANG, S., KUBÁČ, J., MATUSZKOVÁ, B., DURAJ, M., MENDES, E. Specific problems of engineering geological survey of sewer constructions. In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. London : Institute of Physics, 2020, s. nestránkováno. SP2018/33 Řešení vybraných geologických otázek středoevropského prostoru, 1 500 000 Kč, školitel, 3 Jimp: KRČMÁŘ, D., MARSCHALKO, M., YILMAZ, I., MALÍK, P., ČERNÁK, R., ŠVASTA, J., KULLMAN, E., RUSNÁKOVÁ, D., POPIELARCZYK, D., YANG, S. Mapping the low-enthalpy geothermal potential of Quaternary alluvial aquifers in Slovakia. Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 2019, roč. 79, č. 3, s. nestránkováno. MARSCHALKO, M., PUTIŠKA, R., YILMAZ, I., NIEMIEC, D., VYBÍRAL, V., POPIELARCZYK, D., MATUSZKOVÁ, B. Investigation of a hazardous uncontrolled dumpsite in an oxbow lake of the Nitra River for pollution potential: a case study. Environmental Monitoring and Assessment, 2020, roč. 192, č. 1, s. nestránkováno. MARSCHALKO, M., VICHEREK, P., VICHERKOVÁ, M., YILMAZ, I., KUBÁČ, J., POPIELARCZYK, D., KEMPA, T., YANG, S. Soil contamination by tar in the alluvial sediments: case study of the brownfield remediation project in the Czech Republic.. Environmental Earth Sciences, 2020, roč. 79, č. 2, s. 52. 1 D: KUBÁČ, J., MARSCHALKO, M., NIEMIEC, D., YILMAZ, I., CHENG, X., DURAJ, M. Quantification of the Quaternary Geological Structure Using Geological Cross-Sections in a Selected Part of the Moravian-Silesian Region for Geotechnical Purposes. In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. Volume 471. Bristol : IOP Publishing, 2019, s. nestránkováno. SP2017/22 Řešení vybraných geologických otázek v České republice - II. část, 1 015 251 Kč, školitel, 4 Jimp, 1 Jsc Dominik Niemiec SP2020/49 Analýza inženýrskogeologického prostředí u vybraných kanalizačních staveb a skládek vápenatého odpadu, 450 000 Kč, spoluřešitel, 1 D: NIEMIEC, D., MARSCHALKO, M., YILMAZ, I., SOMBATHY, E., YANG, S., KUBÁČ, J., MATUSZKOVÁ, B., DURAJ, M., MENDES, E. Specific problems of engineering geological survey of sewer constructions. In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. London : Institute of Physics, 2020, s. nestránkováno. SP2019/131 Analýza výzkumu aplikované geologie na lokalitách v České republice a Polsku, 593 000 Kč, spoluřešitel, 1 Jimp: POPIELARCZYK, D., MARSCHALKO, M., TEMPLIN, T., NIEMIEC, D., YILMAZ, I., MATUSZKOVÁ, B. Bathymetric Monitoring of Alluvial River Bottom Changes for Purposes of Stability of Water Power Plant Structure with a New Methodology for River Bottom Hazard Mapping (Wloclawek, Poland). Sensors, 2020, roč. 20, č. 17, s. nestránkováno. 1 D: NIEMIEC, D., MARSCHALKO, M., YILMAZ, I., SOMBATHY, E., YANG, S., KUBÁČ, J., MATUSZKOVÁ, B., DURAJ, M., MENDES, E. Specific problems of engineering geological survey of sewer constructions. In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. London : Institute of Physics, 2020, s. nestránkováno. SP2018/33 Řešení vybraných geologických otázek středoevropského prostoru, 1 500 000 Kč, spoluřešitel, 1 Jimp: MARSCHALKO, M., PUTIŠKA, R., YILMAZ, I., NIEMIEC, D., VYBÍRAL, V., POPIELARCZYK, D., MATUSZKOVÁ, B. Investigation of a hazardous uncontrolled dumpsite in an oxbow lake of the Nitra River for pollution potential: a case study. Environmental Monitoring and Assessment, 2020, roč. 192, č. 1, s. nestránkováno. 3 D: KUBÁČ, J., MARSCHALKO, M., NIEMIEC, D., YILMAZ, I., CHENG, X., DURAJ, M. Quantification of the Quaternary Geological Structure Using Geological Cross-Sections in a Selected Part of the Moravian-Silesian Region for Geotechnical Purposes. In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. Volume 471. Bristol : IOP Publishing, 2019, s. nestránkováno. DURAJ, M., NIEMIEC, D., YANG, S., CHENG, X., KUBÁČ, J., ARENCIBIA MONTERO, O. Several Primacies of Jáchymov Town and Their Significance for Geotourism. In IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. Volume 221. Bristol : IOP Publishing, 2019, s. 012150. DURAJ, M., NIEMIEC, D., KUBÁČ, J., YANG, S., XIANFENG, Ch., ARENCIBIA MONTERO, O. Extending Offer of Options for Tourism in Orava Region with Geotourism Localities. In IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. Volume 221. Bristol : IOP Publishing, 2019, s. 012149. Studenti: Jan Kubáč SP2020/49 Analýza inženýrskogeologického prostředí u vybraných kanalizačních staveb a skládek vápenatého odpadu, 450 000 Kč, hlavní řešitel, 1 D: NIEMIEC, D., MARSCHALKO, M., YILMAZ, I., SOMBATHY, E., YANG, S., KUBÁČ, J., MATUSZKOVÁ, B., DURAJ, M., MENDES, E. Specific problems of engineering geological survey of sewer constructions. In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. London : Institute of Physics, 2020, s. nestránkováno. SP2019/131 Analýza výzkumu aplikované geologie na lokalitách v České republice a Polsku, 593 000 Kč, hlavní řešitel, 1 D: NIEMIEC, D., MARSCHALKO, M., YILMAZ, I., SOMBATHY, E., YANG, S., KUBÁČ, J., MATUSZKOVÁ, B., DURAJ, M., MENDES, E. Specific problems of engineering geological survey of sewer constructions. In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. London : Institute of Physics, 2020, s. nestránkováno. SP2018/33 Řešení vybraných geologických otázek středoevropského prostoru, 1 500 000 Kč, student, 1 Jimp: MARSCHALKO, M., VICHEREK, P., VICHERKOVÁ, M., YILMAZ, I., KUBÁČ, J., POPIELARCZYK, D., KEMPA, T., YANG, S. Soil contamination by tar in the alluvial sediments: case study of the brownfield remediation project in the Czech Republic.. Environmental Earth Sciences, 2020, roč. 79, č. 2, s. 52. 3 D: KUBÁČ, J., MARSCHALKO, M., NIEMIEC, D., YILMAZ, I., CHENG, X., DURAJ, M. Quantification of the Quaternary Geological Structure Using Geological Cross-Sections in a Selected Part of the Moravian-Silesian Region for Geotechnical Purposes. In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. Volume 471. Bristol : IOP Publishing, 2019, s. nestránkováno. DURAJ, M., NIEMIEC, D., YANG, S., CHENG, X., KUBÁČ, J., ARENCIBIA MONTERO, O. Several Primacies of Jáchymov Town and Their Significance for Geotourism. In IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. Volume 221. Bristol : IOP Publishing, 2019, s. 012150. DURAJ, M., NIEMIEC, D., KUBÁČ, J., YANG, S., XIANFENG, Ch., ARENCIBIA MONTERO, O. Extending Offer of Options for Tourism in Orava Region with Geotourism Localities. In IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. Volume 221. Bristol : IOP Publishing, 2019, s. 012149 Barbara Matuszková SP2020/49 Analýza inženýrskogeologického prostředí u vybraných kanalizačních staveb a skládek vápenatého odpadu, 450 000 Kč, student, 1 D: NIEMIEC, D., MARSCHALKO, M., YILMAZ, I., SOMBATHY, E., YANG, S., KUBÁČ, J., MATUSZKOVÁ, B., DURAJ, M., MENDES, E. Specific problems of engineering geological survey of sewer constructions. In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. London : Institute of Physics, 2020, s. nestránkováno. SP2019/131 Analýza výzkumu aplikované geologie na lokalitách v České republice a Polsku, 593 000 Kč, 1 Jimp: POPIELARCZYK, D., MARSCHALKO, M., TEMPLIN, T., NIEMIEC, D., YILMAZ, I., MATUSZKOVÁ, B. Bathymetric Monitoring of Alluvial River Bottom Changes for Purposes of Stability of Water Power Plant Structure with a New Methodology for River Bottom Hazard Mapping (Wloclawek, Poland). Sensors, 2020, roč. 20, č. 17, s. nestránkováno. 1 D: NIEMIEC, D., MARSCHALKO, M., YILMAZ, I., SOMBATHY, E., YANG, S., KUBÁČ, J., MATUSZKOVÁ, B., DURAJ, M., MENDES, E. Specific problems of engineering geological survey of sewer constructions. In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. London : Institute of Physics, 2020, s. nestránkováno. Shuran Yang SP2020/49 Analýza inženýrskogeologického prostředí u vybraných kanalizačních staveb a skládek vápenatého odpadu, 450 000 Kč, student, 1 D: NIEMIEC, D., MARSCHALKO, M., YILMAZ, I., SOMBATHY, E., YANG, S., KUBÁČ, J., MATUSZKOVÁ, B., DURAJ, M., MENDES, E. Specific problems of engineering geological survey of sewer constructions. In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. London : Institute of Physics, 2020, s. nestránkováno. SP2019/131 Analýza výzkumu aplikované geologie na lokalitách v České republice a Polsku, 593 000 Kč, student, 1 D: NIEMIEC, D., MARSCHALKO, M., YILMAZ, I., SOMBATHY, E., YANG, S., KUBÁČ, J., MATUSZKOVÁ, B., DURAJ, M., MENDES, E. Specific problems of engineering geological survey of sewer constructions. In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. London : Institute of Physics, 2020, s. nestránkováno. SP2018/33 Řešení vybraných geologických otázek středoevropského prostoru, 1 500 000 Kč, student, 2 Jimp: KRČMÁŘ, D., MARSCHALKO, M., YILMAZ, I., MALÍK, P., ČERNÁK, R., ŠVASTA, J., KULLMAN, E., RUSNÁKOVÁ, D., POPIELARCZYK, D., YANG, S. Mapping the low-enthalpy geothermal potential of Quaternary alluvial aquifers in Slovakia. Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 2019, roč. 79, č. 3, s. nestránkováno. MARSCHALKO, M., VICHEREK, P., VICHERKOVÁ, M., YILMAZ, I., KUBÁČ, J., POPIELARCZYK, D., KEMPA, T., YANG, S. Soil contamination by tar in the alluvial sediments: case study of the brownfield remediation project in the Czech Republic.. Environmental Earth Sciences, 2020, roč. 79, č. 2, s. 52. 2 D: DURAJ, M., NIEMIEC, D., YANG, S., CHENG, X., KUBÁČ, J., ARENCIBIA MONTERO, O. Several Primacies of Jáchymov Town and Their Significance for Geotourism. In IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. Volume 221. Bristol : IOP Publishing, 2019, s. 012150. DURAJ, M., NIEMIEC, D., KUBÁČ, J., YANG, S., XIANFENG, Ch., ARENCIBIA MONTERO, O. Extending Offer of Options for Tourism in Orava Region with Geotourism Localities. In IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. Volume 221. Bristol : IOP Publishing, 2019, s. 012149. Estevao Mendes SP2020/49 Analýza inženýrskogeologického prostředí u vybraných kanalizačních staveb a skládek vápenatého odpadu, 450 000 Kč, student, 1 D: NIEMIEC, D., MARSCHALKO, M., YILMAZ, I., SOMBATHY, E., YANG, S., KUBÁČ, J., MATUSZKOVÁ, B., DURAJ, M., MENDES, E. Specific problems of engineering geological survey of sewer constructions. In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. London : Institute of Physics, 2020, s. nestránkováno.

2021

2021

Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy

SGS

Specifický výzkum VŠB-TUO

Neuman David Ing.