Metody wgłębne

 

Monitoring wgłębny prowadzony jest w oparciu o pary otworów badawczo-pomiarowych piezometrycznych i inklinometrycznych. Wyniki pomiarów inklinometrycznych, pozwalają nam na stwierdzenie dynamiki wgłębnej osuwiska oraz określenie rzeczywistej głębokości i wielkości przemieszczeń.

Lokalizacja monitorowanych osuwisk

Kolumny inklinometryczne instaluje się w otworach wiertniczych o średnicy 132 mm lub 194 mm. Głębokość otworu jest tak dobrana, aby dno kolumny inklinometru znajdowało się poniżej rzeczywistej powierzchni poślizgu (co najmniej 4 m). Kolumny inklinometryczne są montowane w otworach z pełnym uzyskiem rdzenia tak, aby możliwe było odniesienie przyszłych deformacji otworu do właściwości geologicznej ośrodka. Do utworzenia kolumny pomiarowej stosuje się rury inklinometryczne z PCV o średnicach od 70 do 85 mm. Kolumna inklinometryczna jest zorientowana w taki sposób, aby jedna z płaszczyzn rowków pomiarowych odpowiadała azymutowi spodziewanego kierunku przemieszczenia utworów koluwialnych (A0 – A180), a druga - osi do niej prostopadłej (B0–B180). Pomiar odniesienia, określany także jako „zerowy” wykonuje się najwcześniej po dwóch, trzech tygodniach od przygotowania otworów. Służy to ustabilizowaniu początkowych warunków pomiarowych w tym kształtu i orientacji poszczególnych kolumn inklinometrycznych. Do tej pozycji początkowej odnoszone są wyniki wszystkich następnych sesji pomiarowych. Zasada pomiaru polega na dokonaniu i zarejestrowaniu odczytów nachylenia sondy w stosunku do pionu.

Przykładowa para otworów badawczo-pomiarowych

Sondę opuszcza się do dna otworu i wykonuje się pierwszy odczyt jej nachylenia. Następnie podnosi się ją o jednostkowy odcinek pomiarowy (najczęściej jest to 0,5 m) i wykonuje następny odczyt.

Sprzęt pomiarowy a- sonda inklinometryczna; b- piezometr.

Procedurę tę powtarza się aż do chwili, gdy sonda znajdzie się na poziomie powierzchni terenu. Sposób obliczania przyrostów przemieszczeń (incremental displacement) na jednostkowych odcinkach pomiarowych oraz przemieszczenia kumulacyjnego (cumulativ displacement) całego otworu przedstawiono na poniższej rycinie.

Schemat montażu kolumny inklinometrycznej i prowadzenia pomiarów.

Przemieszczenia poziome z-tego odcinka o długości 0.5 m - Duzy , oblicza się ze wzoru:

               Duzy  = 500 mm x (sin Q zy - sin Q zo)

gdzie:

Q zy – kąt nachylenia sondy zmierzony na z-tym odcinku w y pomiarze,

Q zo  – kąt nachylenia sondy zmierzony na z-tym odcinku w pomiarze zerowym.

Sumowanie Duzy od dołu, tj. od dna otworu do jego szczytu pozwala na obliczenie przemieszczenia kumulacyjnego  SDuzy.

Dla przykładu, obliczenie SDuzy  odcinka o numerze k- tym (liczone od dołu otworu) polega na sumowaniu przemieszczeń  Duzy  odcinków od pierwszego (najgłębszego) do k-tego. Przemieszczenie kumulacyjne całego otworu oblicza się sumując Duzy - kolejno dla wszystkich odcinków, czyli:

        SDuzy = = S [500 mm x (sin Q zy - sin Q zo)]

Proces uzyskiwania końcowych wyników pomiarowych zarówno w formie danych cyfrowych jak i graficznej, wspomagany jest najczęściej przez oprogramowanie dostarczane wraz sondą pomiarowa.

Monitoring wgłębny oparto głownie na cyklicznych pomiarach inklinometrycznych wykonywanych w otworach badawczych. Częstotliwość sesje pomiarowych uzależniona jest od stopnia aktywności badanych obiektów i średnio wynosi 3 pomiary rocznie w cyklu wiosennym, letnim i jesiennym. Dodatkowo wykonuje się pomiary na osuwiskach po dłuższych okresach opadowych. Na wybrany osuwiskach o znacznym stopniu aktywności badania prowadzone są w odstępach miesięcznych.

Pomiary inklinometryczne umożliwiają śledzenie zmian z bardzo dużą dokładnością na wszystkich występujących w osuwisku powierzchniach przemieszczeń (fig. 5A). Pozwalają także na określenie dynamiki przemieszczeń w poszczególnych interwałach czasowych, jak również wyznaczenie wektorów ruchu materiału koluwialnego.

Przykład krzywych przemieszczeń inklinometrycznych dla osuwiska w Szymbarku – Huciskach.Kierunki głównych przemieszczeń dla osuwiska w Szymbarku – Huciskach.

System obserwacji hydrogeologicznej badanego osuwiska prowadzi się poprzez ciągły pomiar zwierciadła wody w otworach wykonanych w bezpośrednim sąsiedztwie otworów inklinometrycznych. W otworach piezometrycznych zamontowano elektroniczne limnimetry, które pozwalają na pomiar i zapis danych w systemie 1 godzinnym.

Przykładowe zestawieni danych opadowych i piezometrycznych.

Aktywność większości osuwisk uzależniona jest od stosunków wodnych panujących w ich obrębie. W związku z tym dla korelacji wyników hydrologicznych na osuwisku niezbędna jest informacja o wartościach opadów atmosferycznych. Odległości pomiędzy stacjami posterunków meteorologicznych a monitorowanymi obiektami skłaniają do instalacji niezależnych urządzeń mierzących opad atmosferyczny. Podczas prowadzonych prac monitoringowych na większości osuwisk z powodzeniem zastosowano proste deszczomierze rejestrujące. Pozwalają one na rejestrację wielkości opadów także w systemie 1 godzinnym co ułatwia korelację z wynikami pomiarów piezometrycznych. W razie konieczności informacje opadowe można uzupełnić danymi uzyskanymi z IMGW, np. o czasie zalegania i grubości pokrywy śnieżnej.

 

 

Zestawienie wyników przemieszczeń i wielkości opadów miesięcznych.