A slope stability analysis of an open-pit mine to evaluate its suitability as a site for the intersection of the S-7 and S-52 expressways

Dariusz Szwarkowski,

Jakub Zięba

Abstrakt

W artykule przedstawiono kompleksowe podejście do modelowania numerycznego zagadnień geotechnicznych, które dotyczą stateczności skarp dawnej kopalni odkrywkowej. Kopalnia zlokalizowana jest w pewnej odległości od planowanego przebiegu trasy S-7 i północnej obwodnicy Krakowa, konieczne jest zatem przeanalizowanie, czy projekt może mieć znaczący wpływ na otaczający obszar, planowane i istniejące obiekty budowlane oraz stateczność stoków byłej kopalni odkrywkowej. Metoda elementów skończonych (MES) została zastosowana do analizy numerycznej, przede wszystkim w celu dokonania oceny ryzyka ruchów masowych gruntów stoków nieczynnej kopalni odkrywkowej. Prace terenowe i analizy numeryczne zostały przeprowadzone w odniesieniu do planów rekultywacji obszaru kopalni odkrywkowej iłów mioceńskich zapadliska przedkarpackiego. Modelowanie numeryczne uwzględniło planowany obszar. Jest on wyznaczony na podstawie naziemnego skanera laserowego. Wykonany został również przestrzenny rozkład i identyfikacja parametrów warstw gruntów. Model numeryczny gruntu, bazujący na teorii Coulomba–Mohra, został również uwzględniony w analizie. Metoda redukcji wytrzymałości gruntu na ścinanie (SRM) została zastosowana w celu określenia stateczności skarp. Obszary zagrożone ruchami masowymi zidentyfikowano na podstawie współczynnika stateczności.

Słowa kluczowe: modelowanie numeryczne, powierzchnia zniszczenia, stateczność zboczy, naziemny skaning laserowy
References

[1] Decyzja o środowiskowych uwarunkowaniach dla odcinka S7 o przebiegu Moczydło – Szczepanowice – Widoma – Zastów – Kraków (Ptaszyckiego/Igołomska) została wydana przez Regionalnego Dyrektora Ochrony Środowiska w Krakowie 15 stycznia 2015 r.

[2] Griffiths D.V., Lane P.A., Slope stability analysis by finite elements, Geotechnique, Vol. 49 (3), 1999, 387-403.

[3] Wysokiński L., Rekultywacja terenów kopalni odkrywkowych i ich wykorzystanie budowlane, Przegląd Geologiczny, t. 58, nr 9/2, 2010.

[4] MIDAS GTS NX, Manual specifications, 2016.

[5] Ministerstwo Budownictwa i Przemysłu, Dokumentacja geologiczna złoża surowców ceramiki budowlanej „Zesławice” w kat. B+C1+C2, Zakład Projektów i Dokumentacji Geologicznych w Katowicach – oddział w Krakowie, Kraków 1979.

[6] Obwieszczenie Marszałka Sejmu Rzeczypospolitej Polskiej z dnia 2 kwietnia 2004 r. (Dz.U. 2004, Nr 121, poz. 1266 z późn. zm.).

[7] Olesiak S., Wykorzystanie sondy wkręcanej WST w badaniach mioceńskich iłów krakowieckich, Górnictwo i Geoinżynieria, z. 1, 2009, 467-473.

[8] Pilecka E., Bazarnik M., Application of terrestrial laser scanner for monitoring the railway infrastructure threatened by landslides, Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, Kraków 2015, 171-190.

[9] Pilecka E., Szwarkowski D., Wykorzystanie skanera laserowego RIEGL VZ-400 do badania deformacji na terenach górniczych GZW, Budownictwo Górnicze i Tunelowe, R. 21, Nr 4, Katowice 2015.

[10] Pilecka E., Szwarkowski D., Manterys T., Wpływ drgań drogowych na propagację deformacji wzdłuż czynnej powierzchni poślizg i stateczność nasypów na terenach osuwiskowych, Autobusy: Bezpieczeństwo i Ekologia, nr 6/2016, Radom 2016.

[11] Polska Norma PN-EN-1997-2 Eurokod 7. Projektowanie geotechniczne. Część 2: Rozpoznanie i badanie podłoża gruntowego.

[12] RIEGL LMS, Oprogramowanie Systemowe i Przetwarzania Danych RiSCAN PRO dla skanerów laserowych 3D firmy RIEGL LMS, Austria 2009.

[13] Takahashi M., Hight D.W., Vaughan P.R., Effective stress changes observed during undrained cyclic triaxial tests on clay, Proceedings of the International Symposium on Soils under Cyclic and Transient Loading, Vol. 1, Swansea 1980, 201-209.

[14] Wiłun Z., Zarys Geotechniki, Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa 2010.

[15] Wrana B., Lectures on soil mechanics, Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, Kraków 2014.

[16] Zasady oceny przydatności gruntów spoistych Polski do budowy mineralnych barier izolacyjnych, Instytut Techniki Budowlanej, Warszawa 2007.