3. Inženýrskogeologický průzkum

Úkolem průzkumu je získat a vyhodnotit potřebné informace o zájmové části geologického prostředí, podat doporučení k jejich optimálnímu využití pro realizaci inženýrského záměru i varovat před nevhodnými zásahy a postupy.

Rozsah, způsob provedení, časová posloupnost průzkumných prací a prezentace výsledků jsou stanoveny projektem, který vychází ze zhodnocení stávající prozkoumanosti daného území, účelu průzkumu, technických, časových a finančních možností i platných zákonů a směrnic (Vyhláška Ministerstva životního prostředí ze dne 4. června 2001 o osvědčení o odborné způsobilosti projektovat, provádět a vyhodnocovat geologické práce č.206/2001 Sb., Vyhláška Ministerstva životního prostředí ze dne 17. července 2001 o evidenci geologických prací č. 282/2001 Sb., zákon č. 66/2001 Sb. o geologických pracích (úplné znění zákona č. 62/1988 Sb., o geologických pracích, jak vyplývá ze změn provedených zákonem č. 543/1991 Sb. a zákonem č. 366/2000 Sb.), Zákon České národní rady ze dne 15. dubna 1992 o posuzování vlivů na životní prostředí č. 244/1992 Sb., Zákon č. 83/1998 Sb. ze dne 18. března 1998, kterým se mění a doplňuje zákon č. 50/1976 Sb., o územním plánování a stavebním řádu - stavební zákon).

Prioritní zásadou geologického průzkumu obecně je princip efektivnosti, komplexnosti a hospodárnosti, kterému musí být podřízena metodologie i metodika projektování, provádění a vyhodnocování průzkumných prací.

Metodologie průzkumu podává systémový návrh na nejoptimálnější výběr průzkumných metod, jejich logickou a časovou návaznost .

Metodika průzkumu zahrnuje aplikaci metod, pracovní postupy, způsob získání optimálního počtu a kvality potřebných informací, způsob interpretace a prezentace výsledků průzkumných prací. Systémový přístup je schematicky znázorněn na obr. 3.1.

Rozhodující pro inženýrskogeologický průzkum je účel, složitost geologického prostředí, náročnost a význam inženýrského díla a fáze projektové přípravy, pro kterou je průzkum požadován. Z obecně platného hlediska by průzkum měl poskytnout :

· pro uzemní plánování – plošné inženýrskogeologické posouzení zájmového území ve vhodném měřítku (inženýrskogeologické mapy),

· pro projektovou přípravu stavby – výsledky stavebně geologického průzkumu v rozsahu úměrném technické náročnosti stavby, složitosti geologických poměrů a stupni projekční přípravy.

Pro náročná inženýrská díla (např. přehrady, podzemní stavby) a obtížné podmínky výstavby, je projektován průzkum v etapách:

· orientační průzkum, který musí poskytnout základní údaje o inženýrsko-geologických poměrech pro posouzení, zda uvažované dílo lze v zájmovém prostoru realizovat. Hlavními metodami je studium archivních a publikovaných materiálů, mapovací práce, případně méně náročné nepřímé (např. geofyzikální) a technické práce (mělké vrty, sondy). Výsledky jsou podkladem pro územně-plánovací dokumentaci a pro zadání stavby.

· předběžného průzkumu, ve které se upřesňují a doplňují informace o inženýrsko-geologických poměrech v takovém rozsahu, aby projektant mohl rozhodnout o podmínkách realizace objektu. Používají se laboratorní, polní metody a technická díla takového charakteru a rozsahu, aby bylo možné zpracovat reálný inženýrskogeologický model geologického prostředí, který umožní výběr nejvhodnějšího místa pro stavbu, hloubku založení objektu, zdůvodní potřebu provedení nutných ochranných a sanačních opatření např. v sesuvných svazích a objektivně zhodnotí charakter a míru interakce geologického prostředí s objektem a jeho okolím.

· podrobného průzkumu, ve které se systematicky upřesňují předchozí informace inženýrskogeologického a geotechnického charakteru. Výsledkem je geotechnický model geologického prostředí, který rozhoduje o způsobu výstavby a výběru vhodného typu stavebních materiálů a konstrukcí.

Protože ani nejpodrobnější průzkum nemůže vystihnout geologické poměry do všech detailů, mohou se v průběhu odkryvných prací objevit skutečnosti, které ovlivní stavební podmínky nebo dojde z různých důvodů k dílčím změnám projektu. V takovém případě se provádí tzv. sledování výstavby a závažné dílčí problémy se řeší doplňkovým průzkumem. U staveb, které mohou významně ovlivnit životní prostředí a v případě havárií představují obecné ohrožení se provádí inženýrsko-geologické a geotechnické sledování díla (monitoring). Týká se to např. přehrad, významných sanačních a stabilizačních opatření ap.

V odůvodněných případech se etapy slučují nebo naopak rozčleňují do dílčích podetap.

3.1 Metody inženýrskogeologického průzkumu

Metody inženýrskogeologického i geotechnického průzkumu uvedené v tabulce tab.3.1.1 jsou nástrojem pro dosažení cílů projektovaného inženýrskogeologického průzkumu.

Přípravnou fází inženýrskogeologického průzkumu je studium archivních materiálů a jejich zhodnocení pro daný účel (tzv.stav prozkoumanosti). Hlavním zdrojem informací o provedeném průzkumu a publikacích z dané oblasti je Česká geologická služba - Geofond (www stránka - http://www.geofond.cz/) v Praze, kde jsou k dispozici dokumentografické (publikace, zprávy) a faktografické fondy: vrtů a dalších geologicky dokumentovaných objektů (obr.3.1.1), hydrogeologických objektů (obr.3.1.2), hydrogeologické prozkoumanosti (obr.3.1.3), geochemické prozkoumanosti, radiometrických anomálií (obr.3.1.4), sesuvů a jiných svahových deformací (obr.3.1.5), poddolovaných území (obr.3.1.6), starých důlních děl. Postupně se vytváří další databáze např. úložišť odpadů ap.

Pro zpracovatele inženýrskogeologického posudku je vhodné si opatřit i další materiály z archívů jiných institucí a zabránit duplicitě při provádění zejména nákladných průzkumných prací.

Tab.3.1.1 Přehled metod používaných v inženýrskogeologickém průzkumu

1. Mapování

Metody	Princip	Získané údaje a použití	Poznámky
mapování	hodnocení a zaznačování tvarů reliéfu, odkryvů, projevů zvodnění a geodynamických jevů	základní poznatky o rozšíření a charakteru hornin, podzemních vod, geodynamických jevů,	video 3.1.1 vyžaduje odbornou erudici,

2. Metody dálkového průzkumu

Metody	Princip	Získané údaje a použití	Poznámky
pozemní fotografie, černobílá, barevná	fotogrammetrické snímky horizontální a mírně skloněné M 1:500 stereopáry pro fotogrammetrickou interpretaci	podrobné informace o snímaných objektech, stavu hornin, pohybu sesuvů, abrazi; fotodokumentace báňských děl, odkryvů, vzorků; pro podrobné mapování, průzkum staveniště	např. obr.3.1.7
letecké, družicové černobílé a barevné snímky	fotografické snímky ve viditelném pásmu elektromagnetického spektra, vertikální M 1 : 500, družicové M 1 : 1 000 000	interpretační data o reliéfu, druhu a rozhraní hornin, tektonických strukturách, geodynamických procesech, hydrografické síti; pro regionální výzkum a mapování, fotogrammetrické mapy	letecké, družicové černobílé (obr.3.1.8a) a barevné snímky (obr.3.1.8b, 3.1.8c)
infračervené snímky černobílé a spektrozonální (ve falešných barvách)	snímky v blízkém infračerveném záření poskytují odlišný obraz různých objektů v nepřirozených, ale výrazných barvách	indikují zvodnění, vzájemný vztah podzemních a povrchových vod, kvalitu (znečištění) povrchových vod, stav vegetace ap.; uplatnění v územním plánování, vodním hospodářství, ochraně životního prostředí	infračervené snímky černobílé - např. (obr.3.1.9a) a spektrozonální (ve falešných barvách) - např. (obr.3.1.9b)
infračervené tepelné snímky (termografie, termovize)	zachycují tepelné záření objektů a rozdílnost intenzity záření	lokalizace teplotních zdrojů, výpar odlišení pokryvných útvarů a skalního podloží, vodní proudění, dutiny; vhodné zejména pro hydrogeologický výzkum a mapování	např. (obr.3.1.10) využívá se i v pozemní variantě - termoelement umístěný na nárazníku auta
multispektrální snímky	několikačlenný soubor snímků, z nichž každý snímek zaznamenává předem vymezené pásmo spektra, včetně infračerveného	kombinací černobílých snímků a barevných filtrů lze odlišovat horninové typy; používají se hlavně pro studie o životním prostředí	např. (obr.3.1.11a), (obr.3.1.11b), (obr.3.1.11c) snímky mohou dát doplňující identifikační údaje, v IG málo využívané
radarové snímky (radiolokace)	zachytávání a měření odrazu mikrovln; intenzita odrazu závisí na délce vlny l a velikosti nerovností; předměty velikosti l /2 nemohou vyvolat odraz; nejvýhodnější je boční radarové snímkování, prováděné ve dvou paralelních pruzích po straně letadla	boční radarové snímkování se osvědčilo pro sledování tektonických poruch, vrásových struktur, reliéfu; pro IG vhodný povrchový průzkum - snímek zasahující do hloubky 1 až 8 m zobrazuje rozhraní mezi prostředím s různým měrným odporem a permitivitou; lze sledovat průběh hladiny podzemní vody, litologická i tektonická rozhraní, vyhledávat dutiny, potrubí	např. (obr.3.1.12a), (obr.3.1.12b)
letecká magnetometrie	měří se totální vektor zemského magnetického pole a gradienty	lze vymezit styk litologicky odlišných jednotek, zejména bazických těles	např. (obr.3.1.13)
letecká radiometrie	měření celkového expozičního příkonu přirozeného gama záření, stanovení koncentrace U, Th, K gama spektrometrií	litologická rozhraní, monitorování radioaktivity z jaderných zdrojů	např. (obr.3.1.14)

3. Povrchové a podpovrchové geofyzikální metody (Mareš et al.,1983)

Metody	Princip	Získané údaje a použití	Poznámky
geoelektrické	měření zdánlivého měrného odporu, elektrochemické aktivity, složek elektromagnetických polí	interpretace litologicky odlišných vertikálních a horizontálních rozhraní, hloubka zóny zvětrávání, diskontinuálnost, hydrodynamické a filtrační parametry, agresivita půd, průběh smykových ploch a zón	např. (video 3.1.2a - větší rozlišení) (video 3.1.2b - větší rozlišení)
seizmické a akustické	šíření vln horninovým prostředím	interpretace rozhraní, relativní posouzení napěťo-přetvárného stavu, pružnostní parametry, stupeň porušování, aktivita svahových pohybů, stupeň seizmického ohrožení	např. (video 3.1.3 - větší rozlišení)
radionuklidové	přirozená gama aktivita, interakce umělých zdrojů s horninovým prostředím	vymezení litologicky odlišných jednotek, stanovení objemové hmotnosti, vlhkosti, pórovitosti, jílovitosti in situ, směr a rychlost proudění podzemní vody	např. (video 3.1.4 - větší rozlišení)
kontaktní termické	měření teploty horninového prostředí	lokalizace zdrojů tepla, vymezení dutin, geotermický gradient, dynamika vody - infiltrace, skryté výrony
magnetometrické	dtto letecká magnetometrie, zdánlivá magnetická susceptibilita	vymezení diskontinuit a litologických změn	např. (video 3.1.5 - větší rozlišení)
Gravimetrické	měření tíhového zrychlení a gradientu	vymezení významných tektonických poruch, dutin, zkrasovění, mocnost výplně sedimentárních pánví

4. Technická průzkumná díla

Dílo	Charakteristika	Účel, použití	Poznámky
kopané sondy	obdélníkový tvar 1,8x1,2 m do hloubky 6 m, 2x1,5 při větších hloubkách; nutnost pažení v zeminách při hloubce větší než 1,5 m;	přímá geologická dokumentace, odběr vzorků, polní zkoušky	např. (obr.3.1.15)
rýhy	hloubí se strojně, v šířce 0,8 až 1,5 m; šikmé stěny se nemusí pažit; dno je skloněno pro odtok vody	souvislá geologická dokumentace profilu ve složitějších podmínkách, ověřování hloubky skalního podkladu, odběr vzorků, polní zkoušky	nebezpečí ohrožení stability svahu
šachtice	obdobné jako kopané sondy, ale dosahují do větších hloubek (n.10 m); hloubené jsou strojně - drapáky, frézováním i širokoprůměrovým vrtáním	dtto ve vertikálním směru; používají se u náročných staveb v kombinaci s vrty nebo štolami
průzkumné štoly	rozměr cca 2x2 m, podle potřeby pažené	jen pro náročná inženýrská díla - hydrotechnické, dopravní, podzemní stavby; umožňují vymezení kvazihomogenních celků na základě interpretace výsledků všech použitých metod; napěťo-přetvárné charakteristiky, technické vlastnosti masivu
zarážené sondy	do hloubky 1 až 4 m (ruční), s průměrem 2 až 1,5 cm	v nezpevněných sedimentech bez větších zrn (úlomků) lze získat orientační petrografický profil, posoudit granulometrii, vlhkost aj.
penetrační sondy	dynamické - zjišťuje se počet úderů potřebných pro vniknutí hrotu do konstantní hloubky; statické - hloubka vniknutí hrotu do zeminy při konstantním zatížení	DP pro písčité a soudržné zeminy s obsahem drobného štěrku, SP pro kypré, středně ulehlé a soudržné zeminy; vedle litologických rozhraní se zjišťuje objemová hmotnost, konzistence, ulehlost, úhel vnitřního tření aj. na základě korelačních vztahů penetračních parametrů a vlastností hornin	např. (obr.3.1.16a), (obr.3.1.16b) nachází stále širší uplatnění, částečná náhrada za neporušené vzorky
vibrační sondy	vibrační zarážení jádrovnice dlouhé 2 až 3 m, průměru 75 až 146 mm, s podélnými výřezy, upevněné na soutyčí; vhodná do hloubky 20 až 30 m; vibrační zarážení sondovacích trubek s podélným výřezem po celé délce jednotlivých dílů dlouhých 2,5 m; pro menší hloubky	použitelné v zeminách mimo tvrdých jílů a hrubých štěrků; vhodné pro stanovení litologických rozhraní a jejich korelaci (doplňují jádrové vrty); vzorky jsou vibrací zhutněny
maloprůměrové vrty	soupravy, ruční i s pohonnou jednotkou	nevhodné do skalních hornin, štěrků a sutí; ve zvodněných a suchých píscích dochází k zavalování; v IG málo použitelné
jádrové vrty	rotační vrtání s jádrovnicí do hloubek až n . 100m	získání souvislého litologického profilu, možnost odběru neporušených vzorků	např. (obr.3.1.17)

5. Karotážní metody – geofyzikální měření ve vrtech

Metody	Princip	Využití
Elektrické: odporová	měření odporových poměrů	litologická rozhraní, pórovitost,
mikrokarotáž	a elektrochemické aktivity	jílovitost, mineralizace vrstevní vody,
laterolog		posouzení propustnosti
spontánní polarizace
Radionuklidové: gama karotáž	měření přirozené gama aktivity, interakce gama a neutronového záření s horninovým prostředím	litologické členění v zapažených vrtech, jílovitost, objemová hmotnost, vlhkost, pórovitost
gama-gama karotáž
neutron karotáž
Akustická	šíření elastických vln podél stěny vrtu	porušenost, pórovitost, kontrola injektáže a cementace
Magnetická	měření zdánlivé magnetické susceptibility	vymezení magneticky aktivních poloh, porušenost
Měření vlastností kapalin ve vrtu:
rezistivimetrie	sledování změn kapaliny (výplachu)	přítoky vody do vrtu a její pohyb vrtem,
termometrie	označené solí, barvivem, izotopy,	filtrační vlastnosti, vydatnost
fotometrie	teplotou v interakci s vrstevní vodou
gamametrie
Inklinometrie	měření geometrie vrtu	využití pro geologickou dokumentaci
Kavernometrie		zejména plnoprofilových vrtů
Speciální měření ve vrtech včetně karotážních
Geoakustická	měření emise přirozených impulzů a jejich časových změn	identifikace procesu porušování, především lokalizace aktivních smykových zón
Přesná inklinometrie např. (video 3.1.6)	změny směru a úklonu vrtu v čase	aktivita gravitačních pohybů
Optická karotáž	snímání obrazu stěn fotokamerou, televizní kamerou, periskopem	geologická dokumentace stěn vrtu
Prostorové seizmické prozařování	rychlostní charakteristika horninového prostředí mezi průzkumnými díly, v kombinaci s povrchovými metodami	vymezení kvazihomogenních celků, vymezení zón různé relativní napjatosti, průběh tektonických poruch
Metoda nabitého tělesa	měření potenciálu a jeho časových změn elektrického pole buzeného ve vrtu aktivací vody solí	směr a rychlost proudění podzemní vody

6. Polní geomechanické zkoušky

Metody	Získané parametry	Využití
a) deformační
zatěžovací zkoušky tuhými deskami	statický modul pružnosti a přetvárnosti odvozený od tlaku na desku a příslušné deformace	výpočet sedání a deformace objektů
zkoušky plochými lisy	statický modul pružnosti a přetvárnosti odvozený od tlaku na desku a příslušné deformace	výpočet sedání a deformace objektů, reziduální napětí v masivu při umístění lisu v zářezu
zkoušky radiálními lisy (TIWAG) ve štolách	modul pružnosti a přetvárnosti v různých směrech po obvodě štoly	používá se i pro kontrolu injektáže štol a tunelů, spolupůsobení masivu a obezdívky vysokotlakých přivaděčů
vodní tlakové zkoušky	dtto ve štolách, ve vrtech měření ztráty vody - zóny zvýšené propustnosti	dtto ve štolách, ve vrtech pro určení injekční clony pod přehradami aj.
presiometrické zkoušky ve vrtech	modul přetvárnosti odvozený od změn průměru vrtu vlivem radiálního zatěžování stěn	v korelaci s jinými metodami lze odvodit odvodněnou únosnost základové půdy, napjatost masivu
b) pevnostní
zkoušky smykové pevnosti na blocích	úhel pevnosti ve smyku	zjišťování smykové pevnosti zejména pod přehradami a ve svazích
zatěžovací zkoušky	pevnost, úhel pevnosti ve smyku, soudržnost - odvozeno z tlaku, velikosti plochy, případně průběhu smykových ploch vzniklých při zatěžování	používá se v zeminách a poloskalních horninách