Význam geofyziky jako podkladu pro geotechnické průzkumy

Bachratý, J. - Glisníková, V.: GEOFYZIKÁLNÍ PRŮZKUM PRO REHABILITACI ZÁMECKÉHO PARKU VRCHOTOVY JANOVICE JAKO PODKLAD PRO PRŮZKUM GEOTECHNICKÝ

Abstract

Součástí průzkumných prací prováděných v rámci projektu “Rehabilitace zámeckého parku Vrchotovy Janovice” byl i průzkum geofyzikální. Ten předcházel podrobnému průzkumu hydrogeologickému a geotechnickému a vytyčil hlavní směry, kterými by se detailní etapy průzkumných prací měly ubírat. Metody užité geofyziky tak ukázaly svoji opodstatněnost při stavebně-historických průzkumech jako předvoj záchranných archeologických výzkumů a následných sanačních stavebních prací.

1. Úvod

Zámecký park ve Vrchotových Janovicích je objektem Národního muzea v Praze. Patří do kategorie přírodně krajinářských parků, nazývaných také podle původního vzoru parky anglickými.

Historie místních umělých úprav přírody sahá do druhé poloviny 16. století. V první polovině 19. století byl položeny základy umělého vodního systému, jehož relikty jsou zachovány dodnes. Do stávající podoby byl park dotvořen rodinou Nádherných z Borutína na přelomu 19. a 20. století. Znárodněn byl roku 1949, od roku 1957 je ve správě Národního muzea. V 90. létech 20. století byl park udržován zejména svými mnohými příznivci a přáteli.

Vzhledem k tomu, že janovický park je vnímán jako významná přírodní a kulturní památka, vznikl projekt jeho rehabilitace. Součástí provádění tohoto projektu byly i základní geofyzikální a geotechnické práce, jejichž úkolem bylo (viz obr.1):

geofyzikální měření a vyhodnocení mocnosti rybničního bahna v sektorech

Zámecký rybník (obr.1-objekt rybník “Za vraty”)

Městečský rybník (obr.1-objekt Zahrada)

Bývalé vodní nádržky (obr.1-objekt 17)

předběžné hodnocení stavu a konstrukce hrází na výše uvedených objektech opět za pomoci geofyzikálních metod

geofyzikální průzkum suché části zámeckého příkopu (obr.1-objekt 2)

odběr 4 vzorků bahna na odběratelem stanovených místech, posouzení ekologického rizika na základě laboratorního stanovení obsahu polutantů (těžké kovy, PCB, nepolarizovatelné uhlovodíky - NEL)

Průzkumné práce byly prováděny v 1. polovině roku 2002.

2. Geomorfologické a hydrologické poměry lokality

Z geomorfologického hlediska patří širší zájmové okolí lokality rozhraní regionů Votické vrchoviny a Dobříšské pahorkatiny podsoustavy Středočeská pahorkatina, soustava Česko-moravská. Geologicky je zkoumaná lokalita budována porfyrickými biotitickými granodiority středočeského plutonu, překrytými většinou eluviálními, svahovými, resp. v údolních nivách aluviálními hlínami a sedimenty.

Zájmové území tvořené areálem zámeckého parku má plochu 16,8 ha. Tvoří jej několik částí, jejichž základní rozdělení vzniklo v polovině 19. století. Zjednodušeně lze jednotlivé části charakterizovat jako přírodně krajinářský park, les a zahradu.

Park disponuje unikátním vodním systémem. Patrně nejstarší známé svědectví o něm přináší katastrální mapa z roku 1840. Systém je tvořen několika umělými nádržemi, z nichž dnes je funkční jen zámecký rybník (dle starších pramenů zvaný “Za vraty”, viz obr.1, 2), napájený potokem z rybníka Musíka. Vodní soustavu vytváří spolu s Janovickým potokem několik potůčků tekoucích přibližně od jihu na sever a od východu západním směrem.

Za zmínku dále stojí soustava čtyř přepadových jezírek, dnes už téměř ztracených v bujném porostu (viz obr.1). Byly zásobovány pramenem dnes už zaniklým, nebo dešťovou vodou (nebeské rybníčky). Voda mezi dvěma z těchto rybníčků protékala kdysi otvorem v hrázi, který má podobu hlavy čarodějnice nebo čerta, sestavené z lomového kamene.

Ze zámeckého rybníka vytéká potok, který těsně pod rybníkem, kousek od tzv. Janova odpočívadla, vytváří malý vodopád a připomíná romantickou horskou bystřinu. Vlévá se do Janovického potoka.

Objektem průzkumných prací byl také bývalý rybník zvaný Městečský (ca 1,5 ha, obr.1 v prostoru “Zahrada”). Ten byl v minulosti napájen stejnou vodotečí jako rybník Zámecký. V současné době je tento potok odkloněn a do prostoru bývalého rybníku ústí jen kanalizační roura při hrázi a dvě malé strouhy. Plocha původního dna je porostlá vzrostlými náletovými dřevinami. Stav, konstrukce a založení poměrně mohutné hráze není znám.

Kolem zámku je vybudován zhruba kruhový vodní příkop o průměru ca 60 m (obr.1, 3, 4). Volná vodní hladina se nachází asi ve 3/5 obvodu příkopu. Ve zbývající části je příkop zjevně částečně zasypán. Hlavní vstup do objektu zámku je veden po kamenném mostě se dvěma oblouky, středový pilíř je umístěn zhruba v ose příkopu (obr.4). V tomto místě zavodnění není a je možné, že ani v minulosti nebylo. V rámci projektu rehabilitace areálu se uvažuje o vytvoření vodní plochy v celém obvodu příkopu.

3. Používané metody geofyzikálních prací pro danou problematiku

Pro stanovení mocnosti násypů, sedimentů, nánosů, resp. identifikaci dutin a nehomogenit se z běžně dostupných metod užité geofyziky v ČR používají v současné době zejména různé aplikace elektromagnetických metod, a to metody dipólového elektromagnetického profilování (DEMP) a metody radiolokační (GPR) a z metod stejnosměrných metoda vertikálního elektrického sondování (VES).

a) metoda dipólového elektromagnetického profilování (DEMP)

Osvědčenou aparaturou pro lokalizaci dutin a jiných nehomogenit je konduktoměr KD-1 a KD-2.

Konduktoměr KD-1 pracuje na kmitočtu vysílacího dipólu 9,8 kHz při pevném rozestupu vysílače a přijímače 3,66 m. Hloubkový dosah v nevodivém prostředí (nezvodnělé navážky nejílového charakteru) se uvádí 5-7 m.

Konduktoměr KD-2 pracuje na kmitočtu 13,3 kHz a vzdálenosti dipólů 1,0 m, z čehož pramení menší hloubkový dosah do 1,5 m. Aparatura se proto hodí zejména k plošnému mapování podpovrchových zbytků zdiva např. základů a hradeb.

Měřeným parametrem je v obou případech zdánlivá vodivost, značená jako sZ. Geofyzikální projev výše zmíněných nehomogenit je indikován zvýšením měřené hodnoty, často s lemem snížených hodnot. Měření probíhají v profilech vzdálených od sebe 1-4 m s krokem měření 1-2 m. Výsledky měření se prezentují ve formě barevných map plošného rozložení hodnot měřeného parametru.

b) metoda radiolokační (GPR)

Používají se zahraniční aparatury (např.RAMAC GPR, PULS-ECCO). Získávají se vysokofrekvenční odrazy elektromagnetických impulsů od rozhraní nehomogenit s různými hodnotami relativní permitivity. Hloubkový dosah při řešení dané problematiky je do 10 m.

Metoda se osvědčila při určení mocnosti kulturních vrstev, zjištění průběhu rozhraní různých materiálů, identifikaci kleneb, stropů sklepů, štol apod.

Měřeným parametrem je frekvence a velikost amplitud odraženého signálu. Měření probíhá po profilu s intervalem vysílání elektromagnetického impulsu 2-5 cm. Výstupem je časový řez podél měřeného profilu.

Možnost aplikace měření na vodní hladině (viz obr.5, měření na Zámeckém rybníku).

c) metoda vertikálního elektrického sondování (VES)

Metoda je založena na přímém měření zdánlivých měrných odporů zemin a hornin. Její hloubkový dosah závisí na rozteči proudových elektrod A, B. Může být i desítky až stovky metrů, obecně činí jednu třetinu až jednu polovinu vzdálenosti proudových elektrod. Postupným vzdalováním těchto elektrod od středu získáme křivku zdánlivých měrných odporů pro daný rozestup A, B. Dle získaných měrných odporů v závislosti na hloubce přisuzujeme těmto hodnotám určitý geologický význam.

Při průzkumných pracích na lokalitě Vrchotovy Janovice byla použita metoda GPR a VES. Výhodou uplatnění geofyzikálních průzkumných metod je kontinuita získaných údajů, finanční úspora, nedestruktivnost a snadná dostupnost v prakticky jakémkoliv terénu. Geofyzikálními pracemi lokalizujeme nehomogenity, které by klasickým sondážním průzkumem nemusely být identifikovány a jejich odhalení až ve fázi prováděných stavebních prací by mohlo způsobit nemalé problémy.

Nevýhodou je její rušení průmyslovými vlivy, inženýrskými sítěmi apod. K ideální interpretaci dosažených dat je nutná realizace několika průzkumných vrtů, určujících daný charakter geologického podloží makroskopickým popisem resp. geotechnickými zkouškami.

4. Dosažené výsledky průzkumných prací na lokalitě Vrchotovy Janovice

Zámecký rybník (Za vraty, obr.6a). Na základě interpretace geofyzikálních dat je jeho jižní část a přítok prakticky zaneseny, v centrální části je hloubka vody maximálně 1,3 m, směrem od břehů do středu byl zaznamenán nárůst bahna z 0,5 m na 1,2 m. Ve střední části je patrný relikt bahnem zaneseného ostrůvku. Na základě vyhodnocení vzorků rybničního bahna odebraného pedologickou sondou byla konstatována místy havarijní koncentrace NEL. Jedná se o prostor vyústění kanalizace z hospodářského objektu.

Hráz je založena na skalním podložím, zřejmě se zděným jádrem. Koruna je přisypaná, nadstav hladiny pravděpodobně způsobuje promáčení vnitřních vrstev.

Městečský rybník. Původní rozsah rybníka (1,5 ha) zjevně působil průsaky, posunutí a následné protržení hráze, která byla založena na hrubších a tím pádem propustných náplavách potoka. Po porušení hráze byl zřejmě potok odveden bokem této oblasti. Mocnost bahna v původní zátopě byla ca 2 m, ve stávající činí 1,2-1,5 m. U sedimentu v místě vyústění kanalizace nebyla zaznamenána kontaminace.

Bývalé vodní nádržky. Soustava kamenných jezírek je oddělena kamennými hrázkami, jejich dna jsou částečně vydlážděná. Jezírka jsou do svahu vymezená sypanou hrázkou se zničenými výpustěmi. Jsou v nefunkčním stavu, zanesená ca 0,3-0,6 m mocnou vrstvou bahna a zeminy z tlejících náletů. Propouští vodu a jejich přítok zanikl nebo prosakuje mimo.

Zámecký příkop (obr.6b). Jedná se o původně celoobvodový hradní příkop, hloubka dna pod dnešním dnem v ose činila 2-3 m. V místě pilíře vstupního mostu se hloubka snižuje, je možný zásyp v historické době ještě před rekonstrukcí mostního tělesa. Sediment potoka v rohu areálu je kontaminován NEL. Původ kontaminace je zřejmě ve splaších z blízké komunikace nebo přímé kontaminace potoka před areálem zámeckého parku.

5. Závěr

Z prováděných průzkumných prací vyplynuly přímá doporučení pro následující podrobné průzkumné práce, zejména geotechnické.

Zámecký rybník (Za vraty). Nutné doplnit chybějící geotechnické parametry hráze, a to konstrukční prvky, stupeň zavodnění, příčné řezy, sondy. Doporučen statický posudek hráze. Stejně tak je nutné zjistit rozsah zamoření NEL směrem k hospodářským stavením a stanovit objem bahna k dekontaminaci.

Městečský rybník. Před rekonstrukcí nutný rovněž statický posudek hráze včetně návrhu zatěsnění a geotechnické posouzení základových zemin. Kontaminace sedimentu v místě vyústění kanalizace odpovídá původu, v současné době nepředstavuje ekologické riziko, avšak nelze vyloučit následnou kontaminaci.

ZDROJ:GEODRILL