geologia

GEOLOGIA
Katarzyna Kulec
WIL MK III
1. Omów erozję i akumulację lodowcową.
2. Wymień i scharakteryzuj wody gruntowe występujące poniżej zwierciadła swobodnego
wody.
3. Omów less jako skałę (skład mineralny, geneza, występowanie) i jako podłoże
budowlane.
4. Co powinna zawierać dokumentacja geologiczno – inżynierska obiektu budowlanego.
5. Zjawiska krasowe – przyczyny, obszary występowania.
Ad. 1.
W historycznym rozwoju Ziemi było kilka okresów zlodowaceń, w których duże części
kontynentów były pokrywane czaszą lodową grubości dochodzącej do 2000 m. Ostanie
zlodowacenie w Europie nastąpiło na początku plejstocenu. W ciągu trwania plejstocenu
przez ponad milion lat zlodowacenia występowały kilkakrotnie, pokrywając czaszą lodową
obszar północnej Europy po linię Alp i Karpat, która jest najdalszym zasięgiem zlodowaceń
europejskich. Ostanie zlodowacenie ustąpiło 10 – 15 tys. lat temu. Każde zlodowacenie
pozostawiło różnoziarniste osady, które występują w zasięgu całego lądolodu i jego
przedpola. Na obszarze Polski przyjmuje się cztery zlodowacenia z kilkoma stadiałami,
w wyniku których powstały osady pochodzenia lodowcowego, osiągające grubość do 300 m
na Mazurach i Pomorzu.
Nacisk lodowca miał wpływ na podniesienie właściwości geotechnicznych skał podłoża,
po którym się posuwał. Jeżeli było to podłoże zbudowane ze skał okruchowych, ulegały one
dużemu zagęszczeniu. Przyjmuje się, że nacisk lodowca w Polsce wynosił do 10 MPa.
Erozyjna działalność lodowców polega na niszczącym oddziaływaniu na powierzchnię ziemi
przemieszczających się mas śniegu, lodu oraz topniejącego lodu. Gromadzenie się w okresach
zimowych mas śniegu w górach powoduje przy dużych spadkach osuwanie się go w postaci
lawin. W czasie odwilży mokry i ciężki śnieg porywa ze sobą bloki skał powodując erozję
zboczy.
Powyżej granicy wiecznego śniegu nie ulega on na ogół topnieniu, lecz gromadzi się i jego
masy pod wpływem swego ciężaru przeobrażają się w lód lodowcowy. Tworzeniu się
lodowców sprzyja wilgotny i chłodny klimat. Pod wpływem zmian temperatury, przy
zwiększającym się ciśnieniu na skutek wzrostu miąższości mas śniegu następuje zmiana jego
konsystencji. Najpierw tworzy się firn czyli szreń, następnie lód firnowy i lód lodowcowy.
Zależnie od warunków topograficznych masy gromadzącego się lodu tworzą dwa typy
lodowców:
Lodowce górskie tworzą się w górach powyżej granicy wiecznego śniegu. Powstaniu
lodowców górskich sprzyja nadmiar śnieżnych opadów spowodowanych wilgotnym klimatem
oraz kierunek wiatrów, które umożliwiają gromadzenie się dużych mas śniegu. Lodowce
górskie znane są obecnie w obrębie wysokich gór świata – Alp, Himalajów, Andów,
Kordylierów. Są one czynnikami erodującymi i modelującymi powierzchnie wysokich
łańcuchów górskich, w wyniku czego powstają osady gruboziarniste.
Lodowce kontynentalne, zwane lądolodami, pokrywają strefy obu biegunów Ziemi.
Przyczyną powstania lądolodu na znacznych obszarach są zmiany klimatyczne, które
powodują, iż glob ziemski otrzymuje mniej ciepła, wskutek zmiany swego położenia
1
względem Słońca. W historii Ziemi takie zlodowacenia istniały w okresach: proterozoicznym
– kambryjskim i karbońsko – permskim. Zlodowacenie plejstoceńskie jest najmłodszym
zlodowaceniem kontynentalnym. Obecnie pokrywa lodowa występuje w pobliżu bieguna
północnego, w zasięgu którego znajduje się Grenlandia, częściowo Islandia, Spitsbergen
i inne wyspy. Lodowiec pokrywa też strefę bieguna południowego, a więc całą Antarktydę.
W górach obszar gromadzenia się śniegu i lodu lodowcowego, zwany polem firnowym, jest
stosunkowo niewielki. Lód lodowcowy pod wpływem ciężaru przemieszcza się w postaci
jednego lub kilku jęzorów lodowcowych ku miejscom obniżonym, wypełniając sobą górskie
doliny, żłobiąc je i niszcząc.
Główną przyczyną wprawiania lodowca w ruch jest siła ciężkości, która powoduje
ześlizgiwanie się go po podłożu lub wzdłuż płaszczyzn ścinania albo płynięcie plastyczne.
Ruch lodowców odbywa się nawet bez objawów topnienia u ich podstawy. Lodowce płyną
zasadniczo w dół, ale w grubym lodowcu ciężar jego wytwarza warunki ciśnienia
hydrostatycznego, dzięki czemu może się on przesuwać również w górę i pokonywać
nierówności. Lodowiec przesuwając się, odrywa z podłoża bloki i okruchy skał, które wlecze
po dnie. Materiał ten wywołuje działanie kruszące i ścierające na dno oraz na brzegi doliny
lodowcowej, czyli abrazję lodowcową, a wyrywanie i ścieranie skał przez lodowiec powoduje
żłobienie terenu, czyli egzarację lodowcową.
Najbardziej charakterystycznymi formami erozyjnymi dla górskich obszarów lodowcowych
są występujące pod polem firnowym zagłębienia w kształcie nisz, zwane cyrkiem
lodowcowym lub karem, np. takim cyrkiem jest Czarny Staw nad Morskim Okiem. Lodowce
górskie swą pracą erozyjną nadają górom charakterystyczną rzeźbę glacjalną.
Doliny wyżłobione przez zsuwający się lodowiec mają charakterystyczny U-kształtny
przekrój o stromych zboczach i wklęsłym, szerokim dnie. W Tatrach w plejstocenie wszystkie
północne zbocza zajęte były przez lodowce. Tak postały doliny: Chochołowska, Kościeliska,
Miętusia, Małej Łąki, Suchej Wody i inne. Najdłuższy, długości 14 km, lodowiec Białki
powstał z połączenia się kilku lodowców zsuwających się z Doliny Pięciu Stawów.
W procesie erozji lodowcowej duże znaczenie ma erozja wywołana przez wody pochodzące
z topnienia lodowca, które mogą przepływać jak w zamkniętych, powyginanych rurach.
Wody te mogą być śródlodowcowe i podlodowcowe, a będąc pod ciśnieniem
hydrostatycznym, mogą w tych warunkach żłobić głębiej lub wypływać do góry. Erozja
podlodowcowa i krążenie wód w szczelinach powodują, iż na przedpolu topniejącego
lodowca wody deponują w postaci stożka piaszczyste utwory fluwioglacjalne, tzw. sandry.
Strumienie podlodowcowe mogą też wyrzeźbić rynny polodowcowe (np. Pojezierze
Kaszubskie), w których po stopnieniu lodowca powstają jeziora rynnowe. W Polsce takie
jeziora rynnowe są szczególnie rozwinięte na Pomorzu i Mazurach.
W wyniku erozyjnej działalności lodowców powstają niekiedy fiordy, tj. głębokie, wciskające
się w ląd, wąskie zatoki o stromych zboczach. W typowym rozwoju fiordy występują
u wybrzeży Norwegii.
Topnienie lodowców spowodowane ocieplaniem klimatu wywołuje ablację lodowcową
połączoną ze wzmożoną działalnością rzek polodowcowych oraz cofanie się czoła lodowca.
Odsłaniają się wówczas, powstałe w okresie glacjalnym, utwory akumulacji lodowcowej
i fluwioglacjalnej. Po stopionym lodowcu pozostaje gruz skalny i kamienie niesione przez
lodowiec, tworzące tzw. morenę. Gruz skalny złożony wzdłuż brzegów doliny polodowcowej
to morena boczna, pozostawiony na dnie to morena denna. W miejscu połączenia się dwóch
strumieni lodowca powstaje morena środkowa, natomiast u czoła topniejącego lodowca
tworzy się morena czołowa.
Po ustąpieniu lodowca i rozmyciu moreny przez wody pozostaje bruk morenowy,
a w skrajnych przypadkach rozmaitych rozmiarów pojedyncze głazy skalne, zwane eratykami
lub narzutniakami. Rozpoznanie rodzaju eratyków oraz ich wielkości pozwala na określenie
2
kierunku przemieszczania się lądolodu i miejsca jego powstania. Na obszarze zwłaszcza
północnej i środkowej Polski spotyka się eratyki niekiedy znacznych rozmiarów, głównie skał
pochodzących ze Skandynawii (czerwonych granitów rapakiwi, porfirów, piaskowców
i innych). Pośród moren dennych, występujących zwłaszcza w północnej i środkowej Polsce,
pozostały liczne pagórkowate i kopulaste wzniesienia, złożone z różnych skał oraz materiału
drobnego: piasku, mułku i glin. Sunący lodowiec nierzadko pchał przed sobą materiał
morenowy, który łącznie z utworami podłoża, na skutek ogromnego ciężaru masy lodowej,
często podlegał pofałdowaniu i złuskowaniu, dając struktury glacitektonieczne.
Topnieniu lodowców, jak wspomniano wyżej, towarzyszyła silna działalność erozyjna
i akumulacyjna wód pochodzących z tego topnienia. Wynoszone spod lodowca piaski i żwiry
usypywały się na jego przedpolu w postaci stożków sandrowych. Inną formą akumulacji wód
polodowcowych są ozy, tworząc dość niskie wały o długości niekiedy kilkudziesięciu
metrów, złożone z piasków i żwirów często przekątnie uwarstwionych. Podobne do ozów
są kemy złożone z warstwowanych piasków i żwirów, tworzące wały lub pagórki.
Powstawały one w otwartych szczelinach lodowcowych, kiedy lodowiec stagnował. Przy
silnym topnieniu lodowca dolinnego wody osadzały piaski i żwiry po obu stronach tego
lodowca u brzegów doliny, tworząc terasy kemowe.
Wypływając spod lodowca wody łączyły się wodami rzek zatamowanych przez lądolód, które
płynęły wzdłuż jego krawędzi. Powstałe szerokie doliny zwane są pradolinami. Osadzały się
w nich wynoszone z podlodowców utwory fluwioglacjalne, a także utwory rzeczne. W Polsce
w okresie zlodowaceń czwartorzędowych, gdy płynące z południa rzeki zmieniły swe biegi,
wytworzyły się liczne pradoliny o przebiegu wschód – zachód, jak: wrocławsko –
magdeburska, Baryczy, warszawsko – berlińska, toruńsko – eberswaldzka, pomorska, Łeby –
Redy.
U czoła lodowców i przy ich krawędziach tworzyły się nierzadko na większą skalę jeziora
zastoiskowe, w których pozostawały wody z topniejącego lodu. Do tych zastoisk znoszony
był materiał wymywany z topniejącego i cofającego się lodowca, formowany jako podwodne
delty. Tworzyły się tu iły wstęgowe, czyli warstwy, składające się z licznych,
kilkumilimetrowej grubości, charakterystycznych warstewek, na przemian jasnych
i ciemnych, odpowiadających porom roku. Warstewki jasne odpowiadają okresowi lata, zaś
warstewki ciemne odpowiadają porze zimowej. Wówczas jezioro było zamarznięte i tafla
lodowa odcinając dostęp tlenu, stwarzała warunki redukcyjne dla osadów składających się
z najdrobniejszych zawiesin. Przez liczenie ilości warw, glacjologowie obliczyli wiek
utworów lodowcowych, na około 14 tys. lat.
Ad. 2.
Woda znajduje się w skałach, wypełniając próżnie w nich obecne, jak pory i szczeliny.
Występuje ona zarówno w skałach litych, jak luźnych. Nazywa się ją wodą gruntową,
w przeciwieństwie do wód powierzchniowych występujących w rzekach, jeziorach itd.
Wody gruntowe pochodzą głównie z opadów, które wsiąkają w podłoże. Tylko w niektórych
wypadkach wody gruntowe mogą być pochodzenia magmowego, tzn. pochodzą z roztworów
wydobywających się z głębi Ziemi. Wody takiego pochodzenia noszą nazwę wód
juwenilnych; przeciwstawia im się wody pochodzenia atmosferycznego jako wody
meteoryczne albo inaczej wadyczne.
Wody gruntowe są zasilane nie tylko wodami pochodzącymi wprost z opadów. W niektórych
wypadkach rzeki, przepływające przez porowate, lecz nie przepojone wodą utwory tracą
wodę, która wsiąka w podłoże.
3
Część wody gruntowej wsiąkającej w podłoże może w tym podłożu pozostać, tworząc
zbiorniki wody gruntowej. Wody gruntowe zwykle są w ruchu. Zazwyczaj woda gruntowa
po przebyciu pewnej drogi dostaje się na powierzchnię ziemi w postaci źródeł i zasila wody
powierzchniowe albo też wprost wpływa do rzeki, część jej zaś zostaje zatrzymana
w podłożu, czyli ulega retencji.
Woda wsiąkająca w podłoże pod działaniem siły ciężkości dąży w dół tak głęboko, jak
na to pozwala obecność porów i szczelin w skałach. Na pewnej głębokości skały są tak
sprasowane pod ciśnieniem nadkładu, że szczeliny i spękania zostały wyeliminowane,
a porowatość wydatnie zmniejszona. Głębokość ta określana od 2000—3500 m jest dolną
granicą możliwego zasięgu wód gruntowych. Powyżej tej granicy skały, jeżeli
są przepuszczalne, są nasycone wodą, tzn. pory, próżnie i szczeliny w nich występujące
wypełnia woda. Jeśli wody jest dużo, woda gruntowa sięga do powierzchni gruntu.
Najczęściej jednak na niewielkiej głębokości od powierzchni znajduje się górna granica
zasięgu wody gruntowej, czyli zwierciadło wód gruntowych. Strefa między zwierciadłem
a dolną granicą zasięgu wody gruntowej jest strefą saturacji (albo nasycenia).
Jeśli skały są porowate, w strefie saturacji pory są wypełnione wodą, a ponieważ pory takie
łączą się ze sobą, możemy mówić o ciągłej strefie saturacji. W skałach nieporowatych,
ale poprzecinanych szczelinami, nie ma ciągłej strefy saturacji; woda wypełnia tylko
szczeliny sięgając w nich, jeśli się ze sobą komunikują, do tego samego poziomu, na zasadzie
naczyń połączonych.
Zwierciadło wód gruntowych w pobliżu morza leży w jego poziomie, skąd podnosi się
w kierunku lądu. Zwierciadło wód gruntowych jest mniej więcej równoległe do powierzchni
terenu, z tym jednak zastrzeżeniem, że odstęp między nim a powierzchnią terenu jest
mniejszy pod nizinami i dolinami, a większy pod wzgórzami. Jeśli zwierciadło wód
gruntowych zbiega się z powierzchnią terenu, staje się ona wtedy bagnista lub podmokła.
W dolinach zwierciadło wód gruntowych łączy się zazwyczaj z poziomem wód
powierzchniowych (rzeką lub jeziorem).
Wody zaskórne i wody gruntowe bezpośrednio zasilane wodami powierzchniowymi będą
okazywać temperaturę zmienną zależną od temperatury na powierzchni.
Ponieważ wody gruntowe są w ruchu, poziom ich nie jest stały, ale ulega wahaniom. Wahania
te są wywoływane przyczynami naturalnymi, jak opadami lub okresami suszy, albo
też sztucznymi, jak ustawianiem zapór, kopaniem rowów i pompowaniem.
Podniesienie się zwierciadła wód gruntowych wskutek deszczów nie odbywa się od razu,
gdyż przepływ wody w warstwach odbywa się bardzo wolno. Dopiero po pewnym czasie
dopływ wody deszczowej zaznaczy się w zwierciadle wody, tak że podniesienie się poziomu
wody w studniach po okresie obfitszych deszczów obserwuje się z opóźnieniem wynoszącym
kilka tygodni, a nawet i miesięcy.
Wahania zwierciadła wód gruntowych powodują, że niektóre źródła i wypływające z nich
potoki pojawiają się tylko okresowo w czasie największego podniesienia się zwierciadła.
Podobnie niektóre studnie mogą tracić okresowo wodę, bagniska też mogą się w pewnych
porach pojawiać, w innych znikać.
Woda gruntowa pod działaniem siły ciężkości przesącza się z wyższych miejsc na niższe.
Pomijając zjawiska kapilarne, woda może w pewnych warunkach płynąć do góry. Zachodzi
to, jeśli woda jest pod ciśnieniem hydrostatycznym, które powstaje wówczas, gdy woda jest
zamknięta w rurze wygiętej na kształt podkowy, na jednym końcu której poziom wody
znajduje się wyżej niż na drugim. Wtedy woda będzie dążyć do wyrównania poziomów
w obu ramionach naczynia. Jeśli jeden koniec takiej rury zatkamy, tak że woda nie będzie
mogła wyrównać swego poziomu, to woda w zatkanym końcu rury znajduje się pod
ciśnieniem skierowanym ku górze.
4
W przyrodzie albo nieckowate ułożenie warstw, albo też system szczelin może wytworzyć
takie warunki, że woda znajduje się pod ciśnieniem hydrostatycznym. Wody takie są wodami
artezyjskimi.
Jeżeli doprowadzimy otwór do wody gruntowej znajdującej się pod ciśnieniem, to w otworze
woda podniesie się do pewnej wysokości odpowiadającej ciśnieniu hydrostatycznemu.
Poziom przechodzący przez wierzchołek słupa wody w otworze jest poziomem
hydrostatycznym, a powierzchnia przechodząca przez wierzchołki słupów wody w otworach,
które nawierciły wody artezyjskie, jest powierzchnią piezometryczną. Może leżeć ona poniżej
lub powyżej powierzchni ziemi. W pierwszym przypadku mówimy o warunkach
subartezyjskich, w drugim — o warunkach artezyjskich.
Naturalne wypływy wody gruntowej na powierzchnię nazywamy źródłami. Powstają
one wszędzie ram, gdzie zwierciadło wód gruntowych dochodzi do powierzchni.
Wody deszczowe w czasie swej drogi przez atmosferę adsorbują gazy, a wsiąkając przez
glebę, mogą też adsorbować kwasy i sole. W strefie saturacji woda wchodzi w kontakt
z różnymi ziarnami mineralnymi. Kontakt ten jest długotrwały, gdyż woda krąży
w warstwach bardzo powoli. Przez rozpuszczanie w sobie różnych związków, woda staje się
zmineralizowana. Wody gruntowe krążące w szczelinach i w porach skał bardzo słabo
rozpuszczalnych (np. granitach, kwarcytach) zawierają bardzo mało rozpuszczonych w sobie
części mineralnych. Wody takie określa się jako wody „miękkie", w przeciwieństwie
do „twardych", zawierających większe ilości rozpuszczonych węglanów wapnia i magnezu
oraz siarczanu wapnia. Wody twarde wiążą się ze skałami osadowymi, takimi, jak: wapienie,
dolomity, margle, kreda, gipsy, gliny morenowe, piaskowce o spoiwie wapiennym itd.
Ad. 3.
Lessy są drobnoziarnistym produktem akumulacji eolicznej. Powstały, według
niektórych badaczy, przez wywiewanie pyłów w strefie peryglacjalnej lodowca. Jest to utwór
przypominający glinę, barwy żółtawej, łatwo rozcierającej się w palcach. Wymiary ziarn są
przeważnie od 0,05 – 0,002 mm. Less składa się z drobniutkich, słabo obtoczonych ziarn
kwarcu (60 – 70%),10 – 25% z węglanu wapnia oraz w kilku procentach z minerałów
ilastych. Może też zawierać w niewielkiej ilości minerały ciężkie. Węglan wapnia zawarty
w lessach bywa ługowany, a następnie wytrącany; tworzy on konkrecje, tzw. kukiełki
lessowe. Jeżeli less osadzał się na lądzie, utwór nosi nazwę lessu eolicznego. Less osadzony
w środowisku wodnym – płytkim jeziorze lub na miejscach podmokłych jest określany jako
less aluwialny. Przypuszcza się, że podczas burzy pyłowej część lessu osadzała się na lądzie,
a część w środowisku wodnym. Mówi się wtedy o akumulacji syngenetycznej. Less ulega
szybko zmianom geochemicznym pod wpływem wód opadowych. Zmiany te powodują
odwapnienie, przez co less staje się gliniasty, o większej zawartości składników ilastych,
przyjmując brunatną barwę na skutek wzbogacenia się w związki żelaza.
W Polsce lessy występują na znacznych obszarach o powierzchni 19,5 tys. km2. W profilach
geologicznych spotyka się kilka poziomów lessowych, z których każdy związany jest
z odpowiednim glacjałem.
Less w stanie suchym jest dość zwięzły, tworząc nawet pionowe ściany o dużej stateczności,
i długo był uważany za dobre podłoże budowlane. Jednak z uwagi na to, że jest utworem
nieskomprymowanym, o dużej porowatości, łatwo ulega niszczącemu działaniu wody.
Porowatość lessu powiększają przestrzenie po zbutwiałych łodygach roślinnych. W geologii
inżynierskiej i geotechnice cechę tę określa się jako makroporowatość. Małe zagęszczenie
lessów oraz makroporowatość powoduje, że less ulega łatwo działaniu wody, która
przepływając przez kanaliki i pory niszczy jego wewnętrzną strukturę, powodując zjawisko
5
osiadania zapadowego. Zjawisko to można ująć liczbowo. Może też nawet nastąpić całkowite
wymycie, co w morfologii terenu uwidacznia się obecnością licznych form dolinnych,
zwanych parowami.
Charakterystyczne właściwości lessów, polegające na osiadaniu zapadowym, powodują liczne
szkody budowlane, które wzmagają się wtedy, jeżeli podłoże budowlane nie jest
zabezpieczone przed działaniem wód. Szkody takie wystąpiły też w Polsce między innymi
przy budowie niektórych obiektów Nowej Huty oraz miasteczka akademickiego w Lublinie.
Brak natomiast odpowiedniego zabezpieczenia podłoża kilku miast w Polsce spowodował
szkody budowlane zabytkowych obiektów w Lublinie, Jarosławiu i Sandomierzu. Powstały
one przez niszczenie w wyniku działania wód podziemnych nie obudowanych piwnic
i korytarzy, niekiedy wielokondygnacyjnych. Przykłady te wskazują, że warunki budowlane
w obrębie osadów lessowych są bardzo skomplikowane.
Najbardziej podatne na działanie wody są lessy eoliczne osadzone na lądzie, natomiast lessy
aluwialne, tj. osadzone w środowisku wodnym, oraz lessy gliniaste i piaszczyste w znacznie
mniejszym stopniu ulegają działaniu wody.
Ad. 4.
Wykonywanie badań geologicznych i geotechnicznych dla budownictwa regulowane
jest przepisami o projektowaniu obiektów budowlanych zawartymi w uchwale nr 110 rady
Ministrów z 23 czerwca 1969 r. w sprawie projektowania inwestycji (Mon. Pol. Nr 28, poz.
220), badań geologicznych przepisami prawa geologicznego (Ustawa Sejmu PRL z 16
listopada 1960 r., Dziennik Ustaw PRL nr 52, poz. 3030 z 26listopada 1960 r.).
Do najważniejszych aktów prawnych należą:
Zarządzenie Prezesa Rady Ministrów z 10 września 1963 r. w sprawie zasad sporządzania
trybu zatwierdzania i trybu zatwierdzania projektów badań geologicznych. W zarządzeniu
tym podano, że projektowane dla celów budowlanych badania geologiczne uzgadnia się
z biurem projektów, zakres ich podlega zatwierdzeniu. Po zatwierdzeniu przez właściwy
organ projekt stanowi prawną podstawę do wykonywania badań. Wyniki badań
geologicznych zestawia się w formie dokumentacji geologicznej.
Zarządzenie Prezesa Centralnego Urzędu Geologii nr 40 z 11 listopada 1979 r. w sprawie
zasad ustalania przydatności gruntów dla potrzeb budownictwa i zarządzenie nr 51 Ministra
Budownictwa i Przemysłu Materiałów Budowlanych z 13 października 1979 r. w sprawie
zakresu i zasad prowadzenia badań technicznych podłoża podają, w jakich przypadkach
wyniki badań przedstawia się w formie dokumentacji geologicznej, a kiedy przeprowadza się
tylko techniczne badania podłoża.
Z obu tych zarządzeń wynika, że dokumentacje geologiczne sporządza się wtedy, jeżeli
obiekty budowlane zlokalizowane są w obszarach o niekorzystnych warunkach
geologicznych. Do obszarów takich należą tereny osuwiskowe, obszary objęte procesami
krasowymi, erozją spowodowaną różnymi czynnikami, tereny występowania zastoiskowych
gruntów pylastych i gruntów makroporowatych. Poza tym dokumentacje geologiczne
sporządza się dla następujących obiektów budowlanych niezależnie od tego, na jakim
obszarze są zlokalizowane:
- Zbiorników wód powierzchniowych i stopni wodnych, gdy wysokość piętrzenia
przekracza 2 m,
- Siłowni energetycznych o mocy większej niż 50 MW,
- Obiektów budowlanych górnictwa oraz górnictwa odkrywkowego, gdy głębokość
odkrywki przekracza 10 m,
6
- Obiektów komunikacji podziemnej oraz przekopów komunikacyjnych, gdy ich głębokość
jest większa od 10m,
- Wszelkich obiektów budowlanych, gdy mają być posadowione poniżej 10 m
od powierzchni terenu,
- Gdy powierzchnia zabudowy, na której mają być posadowione obiekty budowlane,
przekracza 50 ha.
Badania tych obiektów podlegają przepisom prawa geologicznego, tzn. że mogą one być
wykonywane tylko na podstawie zatwierdzonego projektu badań geologicznych, a ich wyniki
przedstawione w formie dokumentacji geologicznej. Od ustaleń powyższych możliwe
są odstępstwa na wniosek biura projektów w uzgodnieniu z inwestorem. Dla przypadków nie
wymienionych w ustaleniach nie sporządza się dokumentacji geologicznych, tylko techniczne
badania podłoża gruntowego, które nie podlegają przepisom prawa geologicznego
(sporządzanie projektów i dokumentacji). Są to badania geotechniczne, chociaż ich definicja
nie jest zawarta w wymienionych przepisach.
Wyniki badań i obserwacji terenowych oraz badań laboratoryjnych opracowuje się w formie
dokumentacji geologicznej terenu budowlanego. Dokumentację geologiczną możemy określić
jako zbiór dokumentów o treści geologicznej i geotechnicznej, przedstawiających budowę
geologiczną oraz właściwości fizyczne i mechaniczne gruntów oraz skał terenu budowlanego
i jego sąsiedztwa.
Badania te składają się z dwóch etapów:
- projektu wstępnego, w którym dokonuje się szczegółowej analizy obiektu budowlanego na
podstawie przeprowadzonych badań ogólnych oraz map geologicznych i materiałów
archiwalnych,
- projektu technicznego, obejmującego ustalenie warunków geologiczno – inżynierskich
podłoża budowlanego obiektu zlokalizowanego na podstawie badań. Na końcową
dokumentację geologiczno – inżynierską składa się:
1. Część opisowa, w której przedstawił się:
a) Położenie i morfologię terenu,
b) Budowę geologiczną i analizę geomorfologiczną,
c) Stosunki wodne,
d) Własności fizyczne i wytrzymałościowe podłoża budowlanego,
e) Własności chemiczne wody gruntowej i jej agresywności w stosunku do betonu,
f) Określenie głębokości i sposobu posadowienia obiektów inżynierskich,
g) Dopuszczalne naprężenia na podłoże budowlane,
h) Wnioski i zalecenia dla projektanta budowli oraz wykonawcy.
2. Część graficzna, która zawiera:
a) Plan sytuacyjno – wysokościowy terenu przeznaczonego pod zabudowę z usytuowaniem
otworów wiertniczych i innych wyrobisk badawczych, z podaniem ich parametrów
wysokościowych, obrysów projektowanych i istniejących budowli oraz istniejących
budowli oraz istotnych szczegółów zaobserwowanych w czasie badań terenowych,
b) Mapę geologiczno – inżynierską terenu,
c) Zestawienie profili otworów wiertniczych i innych wyrobisk badawczych z opisami
pobranych próbek,
d) Przekroje geologiczno – inżynierskie,
e) Wykresy sondowań,
f) Wykresy badań geofizycznych,
g) Wyniki badań laboratoryjnych utworów podłoża budowlanego.
7
Odwzorowaniem budowy geologicznej są mapy o różnej treści, również takie, których treść
poszerza informacje o budowie geologicznej i problemach geotechnicznych badanego terenu,
jak mapa geomorfologiczna, fotointerpretacyjna, procesów geologiczno – dynamicznych.
Właściwości fizyczne i mechaniczne gruntów i skał zestawia się w tabelach, przy czym
opracowuje się statystycznie każdą cechę i przedstawia jej wartość reprezentatywną dla
każdej warstwy gruntów wydzielonej na przekrojach geotechnicznych.
Należy pamiętać, że dokumentacja powinna jednoznacznie określić warunku posadowienia
obiektu i miarodajne parametry gruntów do obliczenia stateczności gruntu i podłoża.
Opracowywanie poszczególnych elementów składowych dokumentacji musi więc się
odbywać przy ścisłym wzajemnym powiązaniu.
Ad. 5.
Procesy i zjawiska krasowe powstają w wyniku rozpuszczania, zwłaszcza skał
wapiennych, dolomitycznych, marglistych, anhydrytów, chlorków i gipsów oraz lessów przez
wody krążące w ich obrębie. Najczęściej jednak procesy te zachodzą w skałach wapiennych,
a intensywne rozpuszczanie odbywa się w obecności dwutlenku węgla, z którego powstaje
kwaśny węglan wapnia i kwas węglowy według reakcji:
CaCO3 + H20 + CO2 = Ca(HCO3)2
CaCO3 + 2H+ + 2HCO3 →Ca2++2HCO3 + CO2
Powstający kwaśny węglan wapnia przechodzi do roztworu.
Rozpuszczanie odbywa się najintensywniej wzdłuż głównych kierunków przepływu wód,
którymi są spękania i szczeliny. Wskutek tego powstają puste przestrzenie o różnych
kształtach i wymiarach, bądź następuje wymywanie powierzchniowe.
W wyniku krasowienia skał podłoża powstają różne morfologicznie formy krasowe
(powierzchniowe oraz podziemne):
- Korytarze, tunele, jaskinie, pieczary i groty podziemne ciągnące się kilka, a nawet
kilkanaście kilometrów, wykształcone w różny sposób. W pustkach krasowych niezależnie od
kształtu powstają nacieki węglanu wapnia, które wytrącają się z krążących wód. Wytrącenia
węglanu wapnia przejawiają się w różnych formach, powszechnie spotykane na stropach
nazwano stalaktytami, a na dnie – stalagmitami. Połączone stalaktyty i stalagmity tworzą
często kolumny;
- Studnie krasowe rozwinięte są na szczelinach lub wzdłuż spękań ciosowych;
- Leje krasowe powstają przez zawalanie się stropów grot i jaskiń występujących pod
powierzchnią terenu na niewielkiej głębokości. Zwykle mają pochylone ściany, których
średnica dochodzi do kilkunastu metrów;
- Eluwia krasowe gromadzą się w studniach i lejach krasowych i są rozpuszczalnymi
pozostałościami po ługowaniu skał wapiennych lub gipsu;
- Uwały są formą dolinną rozprzestrzeniającą się na kilkaset metrów, powstałą przez
połączenie kilku lejów; których zazwyczaj płaskie dno wyścielone jest eluwiami.
- Ponory – zagłębia będące poszerzonymi przez płynące wody szczelinami w masywie
skalnym. W zagłębieniach tych giną czasem całe rzeki łącząc się z podziemnymi
strumieniami;
- Wywierzyska są to miejsca wydostawania się powierzchnię podziemnych rzek;
8
- Organy krasowe – są to słupowe formy powstałe przez kierunkowe wymywanie stropowej
powierzchni wapieni, zwane też krasem wieżowym.
Rozwój zjawisk krasowych przebiega w sposób bardzo skomplikowany i zależy bezpośrednio
od warunków hydrogeologicznych i hydrograficznych. Często wskutek zmiany tych
warunków proces krasowych zostaje wstrzymany. Mówimy wtedy o krasie uspokojonym
(martwym). Jeśli zostaną przywrócone pierwotne warunku wodne, może rozpocząć się nowy
cykl krasowy. Cykle krasowe może oddzielać bardzo długi okres geologiczny. Na przykład
z terenów krasu polskiego – Wyżyny Krakowsko – Częstochowskiej – znamy cykl krasowy,
który pozostawił organy krasowe i duże jaskinie z nanosami, oraz cykl młodszy –
trzeciorzędowy, w którym rozwinęły się jaskinie małe bez nanosów.
Ogólnie przyjmuje się, że tworzenie się jaskiń jest wynikiem poziomej cyrkulacji wód
podziemnych, natomiast powstanie organów krasowych – cyrkulacji czyli wahań wód
podziemnych uzależnionych od stanu opadów atmosferycznych i lokalnej sieci
hydrograficznej.
W Polsce zjawiska krasowe występują powszechnie w skałach wapiennych okolic
Częstochowy i Krakowa (Wyżyna Krakowsko – Częstochowska), w Tatrach, Górach
Świętokrzyskich koło Starachowic oraz koło Buska – Zdroju w skałach gipsowych. Są to
różne formy zarówno podziemne, jak i powierzchniowe.
Z geologicznego i geotechnicznego punktu widzenia obszary krasowe były zawsze uważane
za tereny nie nadające się pod budowę obiektów ciężkich, zwłaszcza przemysłowych.
Na terenach tych trzeba liczyć się z niebezpieczeństwem nagłych zawałów jaskiń , formy
krasu powierzchniowego charakteryzują się niezwykle zmiennymi własnościami fizycznymi
i wytrzymałościowymi, ponieważ skrasowiałe skały są często przykrawane przez młodsze
utwory eluwialne. Skrajne warunki geologiczno – inżynierskie występują też nad silnie
rozwiniętymi formami krasu podziemnego i mieszanego. Budowla posadowiona częściowo
na skałach masywnych, a częściowo na eluwiach o odmiennych własnościach
geotechnicznych będzie osiadać nierównomiernie. Może więc dojść do przełamania obiektu
i katastrofy budowlanej zwłaszcza na płytko występującym krasie.
Obecnie, dzięki stosowaniu nowoczesnej techniki budowlanej i nowych technologiom
fundamentowania, dotychczas niektóre nie nadające się do zabudowy obszary krasu mogą
zostać zagospodarowane. Nawet kosztowniejsze sposoby posadowienia budowli okazują się
opłacalne. Budowla na krasie będzie wtedy należycie funkcjonować, gdy podłoże jej zostanie
odpowiednio zabezpieczone przed wpływem czynników wzmagających rozwój niszczących
procesów krasowych.
Dla budownictwa na krasie duże znaczenie ma dobre rozpoznanie podłoża pod względem
hydrogeologicznym. Sieć podziemnych strumieni, a często obfitych rzek krasowych
wypływających na powierzchnię w miejscach zwanych wywierzyskami, jak i opisane wyżej
zjawiska przeciwne – zanikania rzek i innych cieków powierzchniowych – wymagają
obserwacji hydrogeologicznych i odpowiednich systemów odwadniających obszarów
krasowych.
9