ŠLJUNCI I KONGLOMERATI NA PODRUČJU GRADA MOSTARA - INŽENJERSKOGEOLOŠKE I GEOTEHNIČKE ZNAČAJKE I SPECIFIČNOSTI

Transcription

1 ŠLJUNCI I KONGLOMERATI NA PODRUČJU GRADA MOSTARA - INŽENJERSKOGEOLOŠKE I GEOTEHNIČKE ZNAČAJKE I SPECIFIČNOSTI Prof. dr. sc. Maja Prskalo, dipl. inž. građ., Građevinski fakultet Sveučilišta u Mostaru Josip Marinčić, dip. inž. geol., JP Elektroprivreda HZHB d.d. Mostar Irena Leko, dipl. inž. građ., Institut IGH - Mostar Sažetak: Naglašena heterogenost i nepravilna izmjena šljunaka i konglomerata unutar serije kvartarnog pokrivača, uvelike usložavaju kako pristup istraživanju tako i geotehničke uvjete izgradnje objekata. Ova specifičnost aluvijalnih naslaga je naročito izražena intenzivnom gradnjom objekata sa značajnijim iskopima odnosno izgradnjom podzemnih etaža. U radu prikazane inženjerskogeološke i geotehničke značajke šljunaka i konglomerata, su rezultat analiza izvršenih istražnih radova na više lokaliteta unutar užeg područja Grada Mostara. Temeljem raspoloživih podloga su definirane okvirne konture rasprostiranja i moćnost ovih naslaga te njihove inženjerskogeološke i geotehničke osobine. Geotehničke specifičnostu su promatrane kroz problematiku istraživanja, temeljenja objekata, iskopa, kao i zaštite odnosno sanacije obala r. Neretve. Ključne riječi: šljunak, konglomerat, litologija, geotehničke specifičnosti GRAVELS AND CONGLOMERATES IN THE AREA OF THE CITY OF MOSTAR - ENGINEERING GEOLOGICAL AND GEOTECHNICAL CHARACTERISTICS AND SPECIFICS Abstract: Marked heterogeneity and irregular alternation of gravels and conglomerates within the Quaternary cover series make the approach to research as well as geotechnical conditions for construction significantly more complex. This specificity of alluvial deposits is especially strongly manifested with intense construction of buildings with major excavations or construction of underground floors. Engineering geological and geotechnical characteristics of gravels and conglomerates, presented in the paper, are the result of analyses of investigations carried out at several sites within the inner area of the City of Mostar. Approximate contours of strike and thickness of these deposits and their engineering geological and geotechnical characteristics are defined on the basis of available maps. Geotechnical specifics are considered in terms of investigations, structural foundation engineering, excavations, as well as protection and rehabilitation of banks of the Neretva River. Key words: gravel, conglomerate, lithology, geotechnical specifics 76

2 1. UVOD Kvartarne naslage na području Grada Mostara predstavljaju geološki najmlađe sedimente na promatranom području. Značajno ulogu i rasprostranjenost imaju šljunci i konglomerati, koji su po genetskom tipu kvartarnih formacija svrstavaju u aluvijalne i fluvioglacijalne sedimente. Ove naslage, kao najmlađe geološke tvorevine predstavljaju najčešće radne sredine za temeljenje i izgradnju građevinskih objekata. U radu su obrađeni rezultati kako istraživanja tako i iskopa te gradnje sa više lokaliteta na užem području grada Mostara (Rudnik,Most i cesta na produžetku avenije, Zgrade kod Želj st., Zgrade: Orca Mepas Mall, Mljekara, Piramida, Merkator, Kanjon r. Neretve, Franjevačka crkva, Stari most, zgrada Suda ). Obrađeni su neki rubni lokaliteti na kojima nisu izdvojene ove naslage, a u svrhu definiranja njihove rasprostranjenosti. Litološku građu čine šljunci različite granulacije, pijesci, leće gline, te ploče i proslojci dobro cementiranog konglomerata. Sve ovo predstavlja materijal koji je Neretva kroz razdoblje diluvijuma taložila i kroz koje je kasnije usjekla svoje korito. Šljunci i konglomerati su izgrađeni pretežno od valutica vapnenca. U manjoj mjeri mogu se pronaći valutice magmatskih i metamorfnih stijena. Postdiluvijalna tektonika utjecala je u određenoj mjeri na diluvijalne konglomerate tako da mjestimično postoje zone sa pukotinama i prslinama raznih pravaca. Osim ovih naslaga, na promatranom području se još izdvajaju deluvijalne naslage koje izgrađuju uglavnom pripadinske dijelove i predstavljene su glinovito-drobinskim materijalom porijekla od sedimenata koji izgrađuju bočne padine, te siparišne naslage koje izgrađuju nešto više padinske dijelove terena a dominiraju na padinama istočnih rubova odnosno podnožja neposrednog planinskog masiva Veleža. U okviru njih mogu se izdvojiti siparišni materijali vezani glinovito karbonatnom i karbonatnom materijom, i nevezani siparišni sedimenti. Značajan dio kvartarnih naslaga u zaravnjenim i nižim reljefnim dijelovima prekriven tankim raspadnutim pokrivačem humusom koji čini plodno tlo. Neposrednu podinu šljuncima i konglomeratima na promatranom području uglavnom izgrađuju neogenske naslage, odnosno različiti varijeteti lapora a ponegdje u ugljeni. Na istočnim rubnim dijelovima iznimno, šljunci i konglomerati leže na karbonatnim stijenama osnovnog gorja. Naslage šljunka u sklopu terena predstavljaju hidrogeološki kolektor sa razvijenom intergranularnom poroznošću. Vodopropusnost odnosno filtracija im je uvjetovana sa stupnjem zbijenosti, udjelom sitnozrnih (glinovitih) čestica, odnosno udjelom konglomerata i njihovom stupnju cementacije. Podinu šljuncima čine slabo vodopropusni lapori i oni predstavljaju podinski izolator. 2. RASPROSTRANJENOST I MOĆNOST Šljunci i konglomerati na užem području Grada Mostara dominantno izgrađuju područje uz tok rijeke Neretve. Prosječna širina rasprostiranja ovih naslaga je od metara. Korito r. Neretve ne dijeli ovu cjelinu simetrično, već se u uzvodnijem toku šire prostiru u istočnom dijelu (područje Sjevernog logora), dok se u središnjem toku šire prostiru u zapadnom dijelu. U nizvodnom toku (Stari most i nizvodno) širina rasprostiranje se znatno reducira na cca. 200 metara. Rasprostranjenost ovih naslaga je prikazana na pojednostavljenoj geološkoj karti (Slika 1.) Moćnost, odnosno debljina ovih naslaga je naglašeno promjenjiva što je posljedica oblika paleoreljefa. Najveća debljina ovih naslaga je utvrđena u središnjem dijelu gdje su nabušene naslage šljunka i konglomerata debljine oko metara (područje Sportske dvorane odnosno Mepas Malla). Debljina ovih naslaga uz korito je također u ovim granicama. Na području produžetka avenije i istočnog dijela Rudnika, debljina ovih naslaga je od metara. Na području Starog mosta debljina ovih naslaga je oko 10 metara, a slične debljine su i na području Općinskog suda. Debljina ovih naslaga se smanjuje prema rubnim dijelovima, tako da su na području tržnih centara Merkator i Piramida gotovo reducirani. 77

3 Slika 1. Pojednostavljena geološka karta užeg područja Grada Mostara 78

4 3. LITOLOŠKE I FIZIČKO-MEHANIČKE ZNAČAJKE Šljunak i konglomerat je pojednostavljeni opis promatranih sedimenata koji u zbilji zapravo sugeriraju na cijeli niz, odnosno raspon sedimenata. Prema genetskom porijeklu, a obzirom na granulometrijske značajke to su sedimenti izgrađeni od šljunaka (> 50%) s različitim udjelom pijeska (5-30 %), sitnozrnastih čestica praha i gline (0-15 %), kao i većih valutaka (0-15 %). Slika 2. Karakteristična granulometrijska krivulja šljunaka Prema AC klasifikaciji ove naslage se klasificirane najčešće kao dobrograduirani šljunci (GW) a rjeđe šljunci s prekomjerno praha odnosno gline (GF i GFc). Rijetki su slučajevi jednoličnog šljunka (GU) ili slabograduiranog šljunka (GP), pogotovo značajnijih dimenzija i udjela u seriji. Slika 3. Detalj šljunka u jezgri istražne bušotine (Sportska dvorana Mostar) 79

5 U litološkom pogledu u šljuncima prevladavaju karbonatne valutice sa oko 90%, a zatim valutice magmatskih stijena sa oko 3%, te glinoviti materijal. Porijeklo valutica je od vapnenaca različite starosti (jura, kreda, eocen) sa bojama od svijetlosive, sive i rumenkaste. Valutice su najčešće nerastrošene ili slaborastošene. Pored vapnenaca javljaju se rjeđe i valutice od dolomitičnih vapnenaca, pješčenjaka i rožnaca. Rijetke valutice magmatskih stijena vode porijeklo od dijabaza i gabra. Slika 4. Karakteristični zasjek u šljunku s detaljom valutice trošnog pješčenjaka Obzirom na fizičko-mehaničke odnosno inženjersko geološke značajke, ove naslage imaju raspon od šljunaka kao nevezanih sedimenata do čvrstih bankovitih konglomerata koji se odlikuju velikom čvrstoćom i kompaktnošću te se ponašaju kao krute stijenske mase. Između ova dva ekstrema je cijeli niz prijelaznih varijeteta ovisno o stupnju cementacije konglomerata i njihovoj debljini. Konglomerati na istraživanim terenima, zadržavaju granulometrijske karakteristike te sastav i oblik zrna kao i šljunci okruženja, koji su sekundarnom cementacijom sa kalcij-karbonatnim vezivom, uz kompakciju i sabijanje, očvrsli u konglomerate različite čvrstoće, debljine slojeva i bočnog rasprostranjenja. Tekstura konglomerata je slojevita, a ovisno o stupnju cementacije nalazimo na slojeve cm pa do bankova debljine i do 5 metara. 80

6 Slika 5. Presjek temeljnog tla sa čvrstim konglomeratima, Stari most, prema (T. Ivanković, Z. Langof, V. Sigmund, ) Unutar izdvojenog područja Grada Mostara, konglomerati dominiraju bliže i uz korito r.neretve, gdje su vidljivi na otvorenim profilima pa cijeloj visini usjeka korita, kao i na istražnim bušotinama u blizini. Slika 6. Prikaz donjeg krovinskog dijela riječnog bloka 81

7 Slika 7. Detalj jezgre iz istražne bušotine u konglomeratima (kod Želj.stanice) Slika 8. Detalj jezgre iz istražne bušotine u konglomeratima (Most Avenija) Ove se naslage nazivaju i riječnim terasama, a lokalno i pećinama zbog pojave pećina uslijed ispiranja slabo vezanih konglomerata i šljunaka. Između dva bloka riječne terase je zona kontakta s pretežito nepovezanim zrnima. Kako se podzemne vode usmjeravaju kontaktnim zonama riječnih terasa, nepovezana zrna šljunka i pijeska budu isprana te se formiraju specifični prazni prostori sve do razvijenih speleoloških objekata pećina. Unutar ovakvih serija čvrstoća konglomerata je velika, konglomerat ima značajke kao čvrsta stijena. Tako se pri istražnom bušenju mora bušiti sa krunama za stijenu uz korištenje isplake. Jednosna tlačna čvrstoća im se kreće u okviru MPa. Na terenima udaljenijim od r. Neretve, udio konglomerata u pravilu opada, kao i debljina slojeva te čvrstoća. Zapravo se na ovakvim terenima vidi sva složenost i problematika, jer različiti stupanj cementacije, te vertikalne i lataralne promjenjivosti svojstava ovih naslaga odnosno izmjena konglomerata i šljunaka ukazuju na nehomogenost prostora, a istražnim radovima je teško okonturiti i ocijeniti njihovo prostiranje. Ipak i bez obzira na naglašenu nehomogenost, u pravilu udio konglomerata raste sa dubinom. Ovakve serije se generalno opisuju kao šljunci sa slojevima ili lećama slabovezanog do srednje vezanog konglomerata. Ovakve leće ili proslojci su relativno male debljine 5-30 cm, male do srednje postojanosti. Obzirom na male debljine kao i manju čvrstoću, praktično nije moguće uzeti uzorak ili kern za ispitivanje jednosne tlačne čvrstoće. Ovakvi konglomerati se tijekom bušenja razlome u krhotine i komade koji često imaju i pločasti oblik. 82

8 Slika 9. Detalj jezgre slabovezanih konglomerata u bušotini Obzirom da nije moguće dobiti uzoraka stijene s omjer visine i promjera između 2 i 2,5, odnosno uzorak koji bi zadovoljavao standard, ovakva ispitivanja se rijetko obavljaju ili se jednoosna čvrstoća preračunava iz vrijednosti dobivene slomom kerna, a po formuli C = C a / ( *b), gdje je C - izračunata tlačna čvrstoća ekvivalenta uzorka C a - izmjerena tlačna čvrstoća ispitanog uzorka b - promjer uzorka h - visina uzorka. Temeljem dostupnih rezultata jednosne tlačne čvrstoće ovakvih konglomerata se kreću od 2-10 MPa. 4. GEOTEHNIČKE SPECIFIČNOSTI Geotehnička specifičnost ovih naslaga proizlazi iz gore navedenih litoloških i fizičko-mehaničkih značajki, a ona se ponajprije ogleda u naglašenoj promjenjivosti svojstava u rasponu od šljunaka kao nevezane stijene do čvrsto vezanih konglomerata, odnosno čvrste stijene. Šljunak ovisno o granulomertijskom sastavu i prema rezultatima SPP-a je najčešće dobrozbijen i dobrograduiran sa sljedećim vrijednostima: Zapreminska težina: γ (kn/m 3 ) = Kohezija: c (kpa) = 0 Kut unutr. trenja: φ ( )= Modul stišljivosti: M S (MPa)= Čvrsto vezani konglomerati kao čvrsta stijene se najispravnije klasificira prema nekoj od klasifikacija za stijenu, npr. RMR klasifikacija, uvažavajući kriterije jednosne tlačne čvrstoće, RQD-a, stanja i orijentacije pukotinskih sustava te stanja podzemne vode. Prosječne vrijednosti za čvrsto vezane konglomerate se kreću u sljedećim vrijednostima: Jednoaksijalna čvrstoća (MPa) = RQD = Odnosno: Zapreminska težina: γ (kn/m 3 ) = Kohezija: c (kpa) = Kut unutr. trenja: φ ( )= >35 Modul stišljivosti: praktično nestišljivo 83

9 Prijelazne naslage između isključivo šljunka kao nevezanog sedimenta i konglomerata kao čvrste stijene se najčešće opisuju kao šljunci sa proslojcima konglomerata ili konglomerati sa proslojcima šljunka i ovakvi tereni su česti i predstavljaju zapravo nehomogene sredine ovisno o veličini promatranog prostora. Svaka nehomogenost zapravo zahtjeva poseban pristup pri projektiranju odnosno težnju homogenizaciji. Tako se kod temelja većih dimenzija prakticira jednostavno ujednačavanje podtla prekopom i zamjenom te uvaljavanjem do kote temeljenja. Zbog najčešće dobro zbijenih šljunaka u izmjeni s konglomeratima, problem ove nehomogenosti je manje naglašen u pogledu proračuna dopuštene nosivosti i slijeganja ili općenito temeljenja. Nehomogenost posebno dolazi do izražaja u kontekstu iskopa građevne jame, bilo u pogledu procjene kategorije iskopa ili projektiranja i zaštite pokosa građevne jame. Rijetki su tereni tako povoljni za gradnju pogotovo objekata s podzemnim etažama kao naslage šljunka i konglomerata u Gradu Mostaru, a to se prvenstveno odnosi na dijelove terena izgrađenih od šljunaka s proslojcima konglomerata zbog sljedećih razloga: ovakve serije imaju povoljan omjer kategorija iskopa: C (šljunci sa izravnim kopanjem) i B ( konglomerati sa potrebnim djelomičnim rastresanjem hidrauličkim čekićima), zbog dobre zbijenosti šljunaka i proslojaka čvrsto vezanih konglomerata pokosi građevnih jama su uglavnom stabilni a zaštita pokosa ne traži značajnije zahvate i investicije, dobra vodopropusnost ovih naslaga te niska razina podzemne vode (korelira s vodostajem r. Neretve) na većem dijelu promatranog područja omogućava iskope praktično u svim hidrološkim uvjetima bez značajnijih troškova crpljenja vode, iskopani materijal je u većoj mjeri iskoristiv kao građevni materijal, Slika 10. Iskop u šljuncima s proslojcima konglomerata U dijelovima terena s dominantno čvrstim konglomeratima ili sa slabo zbijenim šljuncima, uvjeti i gore navedeni razlozi se mogu značajno promijeniti. 84

10 Slika 11. Iskop u konglomeratima Slika 12. Detalj iskopa čvrstih konglomerata Udio konglomerata i njegova čvrstoća je od presudne važnosti za korektnu procjenu i projektno rješenje iskopa i zaštite pokosa građevne jame. Kategorizacija se može provesti uz dovoljan obim istražnih radova - bušotina sa insitu i laboratorijskim testovima, u svrhu definiranja litoloških i inženjerskogeoloških značajki kao i kvantitativnih i kvalitativnih procjena fizičko-mehaničkih svojstava. I dok pokosi u iskopima građevnih jama imaju privremeni karakter, pokosi uz obalu r. Neretve su trajno izloženi i podložni utjecaju vode, valova, sunca, kiše, a vjerojatno rjeđe i mraza. Prema Crnkoviću i Rokiću (1981) naizmjeničnim zagrijavanjem i sušenjem vodozasićenog kamena slabi intergranularna veza i nastaju fizičke promjene u pornom prostoru kamena. Ove se promjene tumače stezanjem i rastezanjem kalcita pri zagrijavanju. Ovako veliki pritisci mogući su vjerojatno samo u površinskom dijelu kamena a koji je intenzivnije izložen toplotnom zagrijavanju. Stoga ovakvi utjecaji mogu imati snažno destruktivno djelovanje u razaranju obalnih stijena. Obzirom na ove procese, geotehnički problem i zahtjevi za sanaciju obala su naglašeni, kao i oprez od ovakvih procesa pri temeljenju konstrukcija uz obali r. Neretve. Slika 12. Odlomni blok riječne terase u koritu rijeke Slika 13.Podlokani sloj konglomerata sklon obrušavanju 5. ZAKLJUČAK Geotehnička specifičnost šljunaka i konglomerata unutar serije kvartarnog pokrivača, opisana je na više lokaliteta na užem području grada Mostara. Pri tomu, temeljem raspoloživih podataka, može se konstatirati da na terenima udaljenijim od r. Neretve, udio konglomerata u pravilu opada, kao i debljina slojeva te čvrstoća. Problematika vezana za prostorne izmjene dobro zbijenih šljunaka s konglomeratima manje je naglašena u pogledu proračuna graničnog stanja nosivosti a više u pogledu većih diferencijalnih slijeganja kao i kod procjene kategorije iskopa ili projektiranja i zaštite pokosa građevne jame. 85

11 LITERATURA [1] M. Mojičević, M.Laušević (1973): Osnovna geološka karta SFRJ M 1: , List Mostar s Tumačem., Sav.geol.zavod, Beograd. [2] V.Raić, J.Papeš, (1977): Osnovna geološka karta SFRJ, Tumač za list Metković, M 1: , Sav.geol.zavod, 43, Beograd. [3] ROO HE na Neretvi (1977): Elaborat o geološkim i geomehaničkim osobinama tla na području predviđenom za izgradnju stambeno-poslovnih objekata ''Vrapčići-Luke'' [4] Energoinvest; RO Energoinžinjering; OOUR Higrainžinjering, (1979): HE Mostar Geološki izvještaj, Srednja Neretva projekt [5] Energoinvest; RO Energoinžinjering; OOUR Higrainžinjering (1979): Investiciono tehnička dokumentacija HE Mostar idejni projekat, knjiga 2.1. geološke podloge [6] Energoinvest; RO Energoinžinjering; OOUR Higrainžinjering (1985); HE Mostar, Geološki dio glavnog projekta o zaobalju [7] Zavod za geotehniku i fundiranje Građ.fak. Sarajevo, RO HE na Neretvi, OOUR Institut za studijsko-razvojne poslove,mostar (1985): Elaborat Geomehanički istražni radovi HE Mostar 1.faza Knjiga 1 [8] T. Ivanković, I. Antunović (1989): Istražni i probno sanacioni radovi na području temelja Starog mosta u Mostaru, Zbornik radova Građevinskog fakulteta Mostar, [9] T. Ivanković, Z. Langof, V. Sigmund, Geotehnički problemi obnove Starog mosta u Mostaru, Zbornik radova Građevinskog fakulteta Mostar, [10] I.Tomašić,V. Andročec (1991): Utjecaj strukturno-petrografskih, hidrodinamičkih i ostalih čimbenika na trošenje stijena u temelju dubrovačkih zidina, Rudarsko-geološko-naftni zbornik, Zagreb, [11] CONEX-mo d.o.o. Mostar (2007): Geomehanički elaborat o karakteristikama temeljnog tla na postojećoj lokaciji Sportske dvorane u Mostaru [12] JP Elektroprivreda HZ HB d.d. Mostar, (2006): Uređenje lijeve obale rijeke Neretve nizvodno od postrojenja HE Mostar [13] Građevinski fakultet Sveučilišta u Mostaru, Mostar, (2008): Geotehnički projekt temeljenja mosta na prelasku Ul. Kralja Tomislava preko rijeke Neretve u Mostaru nizvodno od postrojenja HE Mostar [14] Geomarić-Mostar d.o.o. Mostar (2012): Izvješće o izradi bunara SB-2 na lokaciji poslovnog objekta - Stara bolnica u Mostaru [15] Građevinski fakultet Sveučilišta u Mostaru, Mostar, (2013): Geotehničko izvješće o stanju obala rijeke Neretve (lokacija Bunur) kroz grad Mostar s prijedlogom mjera sanacije i projektnim zadatkom [16] Građevinski fakultet Sveučilišta u Mostaru, Mostar, (2014): Geotehnički projekt stambeno-poslovne zgrade Babić ul. M.Tita kod Želj.stanice Mostar 86