MASARYKOVA UNIVERZITA V BRNĚ. Petr BARÁK

Transkript

1 MASARYKOVA UNIVERZITA V BRNĚ Přírodovědecká fakulta Ústav geologických věd Petr BARÁK Rešerše k diplomové práci Rizika skalních řícení v Moravském krasu a možnosti jejich sanací Vedoucí: doc. RNDr. Rostislav Melichar, Dr. Konzultant: RNDr. Ivan Poul, Ph.D. Brno, 2012

2 Obsah 1 Úvod 2 2 Provedené výzkumy Propadání Bílé vody Punkevní jeskyně a propast Macocha Kateřinská jeskyně Sloupsko-šošůvské jeskyně Literatura 6 1

3 Kapitola 1 Úvod Moravský kras je nejvyvinutější krasovou oblastí v České republice, která je situována sv. od Brna. Jedná se o provrásněný relikt, původně mnohem rozlehlejší, karbonátové plošiny o staří střední devon spodní karbon. Její příkrovou stavbu, porušenou vertikálními zlomy výrazně ovlivnily variské a posléze částečně i alpinské horotvorné procesy např. Kettner (1970). Současné povrchové rozšíření vápenců je omezeno na tektonickou šupinu o délce 25 km a šířce pohybující se mezi 3 6 km. Většina území, zejména část s., stř. i částečně j., je tvořena mocnými, chemicky velmi čistými a masivními vápenci macošského souvrství. Vlivem procesu krasovění v kombinaci s tektonickým postižením dochází na některých povrchových výchozech k projevům nestability skalních stěn, které v minulosti vedlo k opadávání výrazných bloků horniny. Převážně j. část oblasti je tvořena líšeňským souvrstvím, které je v přirozených skalních výchozech výrazně méně rozšířené, což je dáno zejména jeho předflyšovým charakterem, a tím i výraznější predispozicí k sesuvům a skalním řícením. Rešerše k diplomové práci předkládá sumarizaci provedených výzkumů a průzkumů na území Moravského krasu dokumentujících skalní řícení a věnujících se problematice stability skalních stěn s důrazem na turisticky frekventované lokality ve vápencích macošského souvrství, kde mohou být ohroženy lidské životy a majetek. 2

4 Kapitola 2 Provedené výzkumy 2.1 Propadání Bílé vody Lokalita je situována v sv. části Moravského krasu u obce Holštejn v blízkosti hranice vápenců s kulmskými horninami. Ponor Bílé vody resp. vchod jeskyně Nová Rasovna leží v úseku o délce cca 20 m přímo pod silnicí III. třídy č Jedná se o území dlouhodobě postižené sesuvy a řícením, ke kterým dochází především vlivem erozní činnosti ponorného aktivního toku, který zvláště za povodňových stavů rozvolňuje nestabilní stěnu. Z těchto důvodů bylo na sledovaném místě v zimě vybudováno provizorní přemostění typu Bailey bridge (Paseka et al., 2003). Problematiku projevů nestability skalního masivu řešili nad ponorem Bílé vody nedaleko obce Holštejn pracovníci FAST VUT Brno, kteří měli navrhnout dlouhodobé a úspornější geotechnické řešení tohoto problému než byl původní finančně nákladný a k přírodě CHKO Moravský kras nešetrný záměr Ředitleství silnic a dálnic ČR, tj. vybudování silničního obchvatu v délce 2,5 km. Prováděli také monitoring geodynamických jevů a jejich dopad na celkovou stabilitu tohoto úseku (Paseka et al., 2003). V rámci inženýrskogeologického průzkumu zde v letech (Paseka et al., 2003, 2006, 2009) proběhlo geofyzikální měření měrných odporů (Pícha, 2003) poukazující na intenzitu rozpukání masivu (mapa izolinií vykazuje rozpětí měrných odporů hornin na Ωm, kdy autor interpretoval tyto intervaly: Ωm jako vápence zkrasovělé, rozpukané, a 320 Ωm jako vápence masivní). Dále byl proveden vrtný průzkum, geodetické zaměření a s ním spojené přesné sledování svislých pohybů nestabilních stěn (Hanzl, 2006), laboratorní vyhodnocení mechanických a fyzikálních vlastností zemin a hornin. V případě vápenců se jednalo o horniny, které byly dle ČSN zařazeny do tříd R3 (s pevností v prostém tlaku MPa a RQD 58 90) a R4 (16 22 MPa a 0 27). V závěru posudku (Paseka et al., 2003) byly navrhnuty možná opatření, a to přemostění údolí, zbudovaní ocelového mostu na opřených vrtaných pilotách, vybudování štěrkového až kamenitého přísypu, zbudování estakády na širokoprofilových pilotách, přeložení silnice mimo prostor propadání. 2.2 Punkevní jeskyně a propast Macocha Tento karsologický systém leží v s. části Moravského krasu. Vchod do Punkevních jeskyní je situován v kaňonu s názvem Pustý žleb. Jeskyně jsou podzemními chodbami a štolami propojeny s propastí Macochou, která je součástí turistické návštěvní trasy. 3

5 2.3. KATEŘINSKÁ JESKYNĚ 4 Hloubka suché části propasti, jeskyní a Pustého žlebu pod náhorní macošskou plošinou dosahuje cca 140 m. V případě Pustého žlebu a propasti Macocha je tato hloubka rovna i přímé výšce skalních stěn, jedná se tedy o významné výchozy přímo vystavené účinkům zvětrávání. V minulosti zde došlo k projevům nestability a skalnímu řícení. Z tohoto důvodu probíhá na vybraných úsecích lokalit geotechnický monitoring a revize skalních stěn. Skalní stěna nad vstupem do Punkevních jeskyní je každoročně sledována odborníky z oboru geotechniky (Aldorf a Kořínek, 2010). Proběhlo sledování posunu stabilizovaných bodů tyčovými konvergometry, kdy v posledních obdobích nedošlo k výraznějším změnám. Skalní plotny nad vstupem do Punkevních jeskyní jsou kotveny do masivní skály tyčovými ocelovými svorníky. Nad samotnou stěnou jsou nataženy provizorní záchytné ploty, zde je také kotven nestabilní portál skalního mostu. Bohužel odsud nebyl k dispozici žádný posudek nebo zpráva (Hebelka, ústní sdělení). Stěna bývá pravidelně kontrolována za použití jednolanové techniky (Koutecký, ). Pravidelně probíhalo řízené shození volných kamenů hrozících pádem. Nad vývěrem Punkvy je natažena záchytná sít zabraňující dopadu volných kamenů do prostoru přístavu na konci vodní plavby. Dlouhodobě je sledována situace v jv. části propasti Macocha v tzv. Pekelném jícnu, Pasovského jeskyni a nad návštěvní plošinou (Koutecký, 2005 a 2010a; Geršl a Koutecký, 2005, 2006 a 2010 ). Lokality Pasovského jeskyně a Pekelný jícen z dlouhodobého hlediska vykazují projevy nestability, z toho důvodu byla na okraji návštěvní plošiny vyhotovena mechanická zábrana, která má za úkol vychýlit padající materiál návštěvní trasa neleží v trajektorii potencionálního řícení, je však ohrožena odrážejícími se úlomky. V březnu 2010 došlo ke kolapsu velkého množství kalcitové syntektonické výplně Pekelného jícnu, autoři uvádějí množství cca m 3, materiálu však bylo zřejmě více. 2.3 Kateřinská jeskyně Lokalita leží v Suchém žlebu 2200 m jv. od Punkevních jeskyní. Samotný vstup do jeskyně je situován v zářezu s. okraje údolí a je ohraničen třemi stěnami s., v. a severozápadní. V listopadu 1996 došlo k havárii části v. stěny, z níž vypadl blok o hmotnosti cca 7000 kg a zdemoloval střešní konstrukci správní budovy. Rekonstrukci tohoto kolapsu, posouzení stability a návrh sanačních opatření provedl Geotest Brno (Pavlík, 1997). V rámci výzkumu proběhla fotodokumentace stěn a získání jejích výškových údajů, byl sledován charakter smykových ploch, resp. ploch odlučnosti, jejich orientace, průběžnost, rozevření a vlastnosti výplní. Bylo zjištěno, že blok vypadl ze stěny o výšce až 30 m ze soustavy široce rozevřených spár místy s hlinitou výplní cca 15 m nad patou výchozu. Podrobnější průzkum stěny ukázal, že zde opadů v minulosti bylo více. Rekonstrukcí stupně stability bylo zjištěno, že blok bylo možné zhodnotit jako stabilní. Jako rozhodující pasivní síla zabraňující pohybu byla označena přilnavost hlinité výplně, při předpokládané soudržnosti 10 kpa působící zhruba na třetině styčné plochy vycházela celková síla fixující blok 16 kn. Z toho důvodu nebylo možné blok odstranit při pravidelném monitoringu, resp. revizi. Důvodem kolapsu byly enormní srážky v noci z 6. na 7. listopadu, vlivem infiltrace vody do masivu, zaplnění spáry vodou, jejímu pravděpodobnému částečnému ucpání a vymílání výplně, došlo k výraznému zvýšení vodorovného bočního tlaku. Ve výsledku zřejmě došlo k rotačnímu smyku. Stěna s. byla na základě výpočtů posouzena jako stabilní, stav stěny sz. nezaručuje dlouhodobou sta-

6 2.4. SLOUPSKO-ŠOŠŮVSKÉ JESKYNĚ 5 bilitu. Jako potenciální sanace byly navrženy: zmenšení sklonu stěny nebo zabezpečení bloků kotvenými sítěmi, přemístění budovy a vybudování zatravněného pasu o šířce 5 m u paty stěny související s odstraněním volných balvanů z hřebene stěny, odkrytý povrch stěny překrýt slabou vrstvou betonu opatřit ho humózní vrstvou a zatravnit. Tyto stěny jsou nadále monitorovány (Aldorf a Kořínek, 2010). Stěna v posledním období nevykazuje projevy nestability. Svou funkci plní záchytné ploty na její horní hraně. V samotné jeskyni, Koncertním sále, jsou sledovány skleněné terčíky, které jsou neporušené. 2.4 Sloupsko-šošůvské jeskyně Lokality jsou situovány j. od obce Sloup v s. části Moravského krasu. Vstupní portály těchto jeskyní, tvořící společnou prohlídkovou trasu jsou dlouhodobě revidovány a monitorovány. Zde jsou některá potencionální nestabilní místa opatřena svorníkovými kotvami a ocelovými lany, v posledním období nevykazovala projevy skalního řícení (Koutecký, ). Distance stabilizovaných bodů nepotvrdily žádné významné změny (Aldorf a Kořínek, 2010). V roce 1998 proběhl v j. části Sloupsko-šošůvských jeskyní mezi chodbou U stříbrné skály a Černou propastí geofyzikální průzkum pro ražbu štoly (Dostál et al., 1998). Byla použita metoda dipólového elektromagnetického sondováni, velmi dlouhých vln, vertikální elektrické sondování a georadar. Hlavním úkolem geofyzikální prospekce na povrchu i v podzemí bylo zjištění směrů, resp. intenzity porušení a zkrasovění vápenců v okolí projektované štoly a sledování mocností jeskynních sedimentů. Použití metod bylo stanoveno pro získání podkladů k realizaci předvrtů, jejich ekonomickému zefektivnění a zjištění fyzikálních vlastností vápenců, které doposud v Moravském krasu nebyly z tohoto hlediska systematicky zkoumány. Podobně jako v případě geofyzikálního průzkumu na lokalitě Nová Rasovna (Paseka et al., 2003) byly vymezeny 4 typy vápence v závislosti na intenzitě tektonického postižení a zkrasovění (silně zkrasovělý s měrným odporem Ωm, zkrasovělý a rozpukaný Ωm, nezkrasovělý a rozpukaný Ωm, slabě rozpukaný až pevný 2500 Ωm). Cenným výstupem byla mapa projektované štoly se zakreslenými průběhy poruchových zón a staničeními. Byl určen jejich převažující směr SSV JJZ směr a úklony převážně zsz. a sz., méně vjv. a jv. Závěrem byly doporučeny předvrty a průběžná dokumentace čeleb. Tato dokumentace však bohužel nebyla k dispozici (Kakáč, ústní sdělení).

7 Literatura Aldorf, J., Kořínek, R. (2010): Geotechnické posouzení skalních stěn ve vstupních areálech Sloupsko-šošůvských jeskyní, jeskyně Kůlna, Punkevních jeskyní, Kateřinské jeskyně a stability stropu v Kateřinské jeskyni. MS, posudek. Ostrava. Dostál, P., Hašek, V., Tomešek, J. (1998): Geofyzikální průzkum na akci Sloupskošošůvské jeskyně - štola. MS, Archeologický ústav AV ČR a Geodrill s.r.o. Brno. Geršl, M., Koutecký, B. (2005): Revize kleneb v propasti Macocha NPR Vývěry Punkvy - Punkevní jeskyně. MS, revizní zpráva, I. etapa. Brno. Geršl, M., Koutecký, B. (2006): Revize kleneb v propasti Macocha NPR Vývěry Punkvy - Punkevní jeskyně. MS, revizní zpráva, II. etapa. Brno. Geršl, M., Koutecký, B. (2010): Revize Pekelného jícnu v propasti Macocha NPR Vývěry Punkvy - Punkevní jeskyně. MS, revizní zpráva, II. etapa. Brno. Hanzl, V. (2006): Posuny skalních bloků v propadání Bílé vody. Speleofórum, 25, Praha. Kettner, R. (1970): Geologický a geomorfologický vývoj Moravského krasu a jeho okolí. In: K. Absolon: Moravský kras II, Academia. Praha. Koutecký, B. (2005): Znalecký posudek o stavu skalních stěn v oblasti Pekelného jícnu a Pasovského jeskyně v propasti Macocha. MS, posudek. Brno. Koutecký, B. (2008): Znalecký posudek o stavu skalních stěn nad vchody do Punkevních jeskyní, Sloupsko-šošůvských jeskyní a Kateřinské jeskyně. MS, posudek. Brno. Koutecký, B. (2009): Znalecký posudek o stavu skalních stěn nad vchody do Punkevních jeskyní, Sloupsko-šošůvských jeskyní a Kateřinské jeskyně. MS, posudek. Brno. Koutecký, B. (2010a): Znalecký posudek o stavu Pekelného jícnu v propasti Macocha po pádu velkého objemu horniny. MS, posudek. Brno. Koutecký, B. (2010b): Znalecký posudek o stavu skalních stěn nad vchody do Punkevních jeskyní, Sloupsko-šošůvských jeskyní, jeskyně Kůlny a Kateřinské jeskyně a stabilitě stromů ve vstupních areálech těchto jeskyní MS, posudek. Brno. Koutecký, B. (2011): Znalecký posudek o stavu skalních stěn nad vchody do Punkevních jeskyní, Sloupsko-šošůvských jeskyní, jeskyně Kůlny a Kateřinské jeskyně a stabilitě stromů ve vstupních areálech těchto jeskyní MS, posudek. Brno. 6

8 LITERATURA 7 Paseka, A., Šamalíková, M., Horák, V., Hanzl, V., Pospíšil, P., Šváb, T., Janků, H., Kovářová, M. (2003): Závěrečná zpráva o inženýrskogeologickém průzkumu silnice III. třídy v prostoru Holštejna-Nové Rasovny nad propadáním potoka Bílá voda. MS, Ústav geotechniky, Fakulta stavební, Vysoké učení technické. Brno. Paseka, A., Šamalíková, M., Hanzl, V. (2006): Holštejn-Nová Rasovna: Historie, vývoj a současný stav skalní stěny nad propadáním potoka Bílá voda. MS, Ústav geotechniky, Fakulta stavební, Vysoké učení technické. Brno. Paseka, A., Šamalíková, M., Hanzl, V. (2009): Stabilita území v okolí ponoru Bílé vody v Moravském krasu. CERM, 44p. Brno. Pavlík, J. (1997): Geotechnické posouzení stability skalních stěn vstupní prostory Kateřinské jeskyně v Moravském krasu. Geotechnika, 0, Praha. Pícha, B. (2003): Geofyzikální měření pro účely inženýrsko-geologického a geotechnického průzkumu silnice III. třídy v okolí Nové Rasovny. Obec Holštejn. Souhrnná zpráva. MS, GF Instruments, s.r.o. Brno.