14. 9. 2022

Letošní XVI. hydrogeologický a IV. inženýrskogeologický kongres s tématy Význam podzemní vody v měnícím se světě a Uplatnění inženýrské geologie v praxi proběhl ve dnech 6. – 9. září 2022 v Ústí nad Labem. Po pěti letech se znovu setkali odborníci z celé České republiky, aby prezentovali a diskutovali nad nejnovějšími výsledky a poznatky ze svých oborů. Na kongresu nechyběli ani specialisté SG Geotechniky, kteří představili řadu výzkumných a praktických případových studií

Naši specialisté přiblížili výzkumné projekty pro realizaci hlubinného úložiště radioaktivních odpadů na lokalitách uranového dolu Rožná, v podzemní laboratoři Josef a Podzemním výzkumném pracovišti Bukov. Dále výzkum v oblasti hospodaření s povrchovými vodami a vývoj injekční směsi a model provozu pro geotermální jímání tepla. Z praktických úkolů, naši specialisté popsali vývoj svahových deformací vodního díla Nechranice a aktuálně prováděný geotechnický monitoring zajišťující bezpečnost na lokalitě, představili výsledky komplexních průzkumných prací pro bezpečnou výstavbu nové trasy metra D v Praze a poznatky z geotechnického průzkumu tunelu Dětřichov na připravované stavbě dálnice D35. Bylo popsáno využití geofyzikálních metod s větším hloubkovým dosahem, jejich význam pro průzkum říčního dna, dohledání svislého důlního díla nebo pro zjištění skutečných příčin problémů souvisejících s poklesy hladin vody, které byly ilustrovány mimo jiné na příkladu hnědouhelného lignitového polského dolu Turów. Naši slovenští kolegové ze společnosti GEOFOS popsali geotechnické řešení stabilizace havarijního sesuvu v intravilánu obce Sväty Anton. Nechyběl praktický příklad využití historických dat pro získání kvalitnějších a spolehlivějších informací pro sestavení inženýrskogeologického modelu nebo úvaha o roli inženýrské geologie v klimatickém století. 

Inženýrskogeologické sledování svahových deformací vodního díla Nechranice 

Naši specialisté popsali vývoj svahových deformací na levém břehu vodního díla Nechranice, které se objevily po napuštění, a během více než padesáti let provozu se lokálně průběžně oživují a posouvají tak břehovou linii. Byl přiblížen aktuálně prováděný geotechnický monitoring v současnosti zajišťující bezpečnost na lokalitě bez nutnosti nákladných a technicky vysoce náročných sanačních opatření. Velikostí abraze je lokalita v českých poměrech ojedinělá. K nejvýznamnějšímu sesuvu došlo v roce 1969 během kterého došlo k celkovým horizontálním posuvům až 24 metrů. Jiný typ svahových deformací je vázán na abrazní činnost vln na hladině Nechranické nádrže. V jejich důsledku je velikost posunu břehové hrany odhadována místy až na 30 metrů. Získané zkušenosti z vodního díla Nechranice bylo doporučeno využít při přípravě podobných projektů v geologicky obdobně nepříznivém prostředí pro situování větších vodních děl.  

Doplňkový inženýrskogeologický průzkum pro bezpečnou výstavbu nové trasy metra D v Praze 

Úsek nově budované trasy metra I.D v okolí stanic Pankrác a Olbrachtova představuje nejproblematičtější část projektované trasy metra D vzhledem k velmi náročnému řešení stavby, předpokládaným geotechnickým podmínkám ražby a rizikům spojeným s negativním ovlivněním okolní zástavby i stávajících objektů trasy metra C. Specialisté SG Geotechniky představili výsledky komplexního souboru provedených průzkumných prací, geofyzikálního měření, laboratorních a polních zkoušek, které slouží pro návrh a bezpečnou výstavbu budoucích traťových tunelů a stanic nové trasy metra I.D v úsecích stavby OL1 a VO-OL. 

Poznatky z geotechnického průzkumu tunelu Dětřichov na připravované stavbě dálnice D35 

Budování tunelu Dětřichov na připravované stavbě dálnice D35 v úseku Opatovec–Staré Město představuje náročnou stavbu s mnoha riziky. Tunel situovaný na severovýchodě od obce Svitavy bude procházet Hřebečovským hřbetem, kde se v souvislosti s hlubinnou a zejména povrchovou těžbou vyskytuje velké množství hald a odvalů, které byly identifikovány jako rizikové faktory pro případnou reaktivaci dočasně uklidněných sesuvů při ražbě tunelu. Naši specialisté představili průběh podrobného a doplňkového geotechnického průzkumu, jehož výsledky a realizace doporučení minimalizují rizika výstavby tunelu. 

Záchranné práce v rozsahu výkonu bezodkladných havarijních opatření svahové deformace na lokalitě Sväty Anton 

Naši slovenští kolegové ze společnosti GEOFOS představili geotechnické řešení stabilizace havarijního sesuvu v obci Sväty Anton, který představoval bezprostřední riziko pro komunikaci 1. třídy I/51, její provoz a přilehlé objekty. Stabilizace sesuvného území byla řešena komplexně, od doplňkových průzkumných prací, které upřesnily inženýrskogeologické a hydrogeologické poměry území, přes návrh sanačních opatření, až po jejich realizaci. Záchrannými pracemi v intravilánu obce Sväty Anton byla úspěšně eliminovaná mimořádná situace v relativně krátkém období devíti měsíců. 

Geofyzikální metody s větším hloubkovým dosahem, pro průzkum říčního dna či dohledání svislého důlního díla, a využití optického a akustického skeneru

Specialisté SG Geotechniky aplikují širokou škálu geofyzikálních metod při řešení inženýrských, geologických a hydrogeologických úkolů. Bylo představeno použití geofyzikálních metod s větším hloubkovým dosahem, se kterými se setkáváme v rámci inženýrskogeologického průzkumu pro liniové stavby, kde bývá požadován hloubkový dosah do úrovně nivelety tunelu, která bývá 50 až 100 metrů a více. Naši specialisté detailně popsali metody elektrické odporové tomografie (ERT), mělké reflexní seismiky (RXS) a mělké refrakční seismiky (MRS) na ukázce projektovaného portálu tunelu v jižních Čechách a stavbě D35 v oblasti tunelu přes Mladějovský vrch, kde geofyzikální metody umožnily popsání horninového prostředí do hloubek přibližně 130 metrů. Na příkladech vybraných lokalit Vltavy a Labe byl přiblížen geologický průzkum říčního dna, který sebou přináší specifické problémy, jejichž řešení není vždy jednoduchou záležitostí. Geofyzikální měření metodou ERT na vodní hladině proto bývá jednou z možností, jak získat spojité informace o geologické charakteristice říčního dna mezi vrty a v místech, kde nelze vrtné práce realizovat. Výsledky představených měření metodou ERT a jejich přínos k interpretaci geologického podloží byly použity pro potřeby založení jezového pole, plavební komory či plánovanou stavbu rekreačního přístavu na vybraných lokalitách Vltavy a Labe. Geofyzikální metody využíváme také pro dohledání svislého důlního díla v terénu. Požadavek na dohledání ústi svislých důlních děl – jam vzniká s plánováním výstavby, často v souvislosti s přípravou liniových staveb, stavebními projekty v intravilánu obcí a brownfieldech. Vesměs se jedná o důlní díla, jejichž projev na povrchu není viditelný, provoz byl ukončen v 19. a 20. století, a nezná se způsob jejich likvidace. Pokusy na jejich dohledání nebyly v minulosti často úspěšné. Naši specialisté popsali úspěšné dohledání dolu Masné krámy v centru města Kašperské Hory a příklady jam v brownfieldu v Ostravě a v nezpevněných horninách na lokalitě v jižních Čechách a u Droužkovic. Lokalizace jam byla prováděna pomocí georadaru pro malou časovou náročnost a tím ekonomickou výhodnost, a dipólového elektromagnetického profilování. Mezi popsanými metodami užité geofyziky nechybělo představení optického a akustického skeneru, kdy se zavedením optického skeneru významně rozšířily možnosti karotáže na úkolech inženýrskogeologického průzkumu i výzkumných úkolech. 

Karotáž pro zjištění příčin ovlivnění a poklesů hladin, znehodnocení nebo ztráty zdrojů vody 

V poslední době přibývá případů podezření na ovlivnění a poklesy hladin, znehodnocení nebo ztrátu zdrojů vody, a s tímto trendem přibývá i souvisejících sporů. Metody užitné geofyziky uplatňujeme i při jejich řešení. Karotáž nabízí široké možnosti pro jednoznačné zjištění skutečných příčin problémů souvisejících s poklesy hladin, závěrem je návrh optimálního způsobu nápravy. Někde stačí zatamponovat spodní část vrtu, tedy úsek, kde voda vrt opouští, tím se zamezí přetékání vody vrtem dolů a hladiny v okolí se zpravidla brzy vrátí na původní úroveň. Jinde naopak karotáž jednoznačně vyvrátí podezření na hydraulický zkrat. Náš odborník pojednal mimo jiné o vrtu v obci nedaleko Jablonce nad Nisou, karotážním průzkumu pro malou vodní elektrárnu v Liběchově u Mělníka či medializovaném případu vrtu pro tepelné čerpadlo v Kuksu u Jaroměře pro který naši specialisté vyvinuli extrémně tenkou sondu zcela nové koncepce, v lokalitě zastihli hydraulický zkrat, vrt musel být proto odborně zlikvidován – tlakově zatampován. Důkazem kvalitní tamponáže byly samotné hladiny ve studních v Kuksu, které se brzy po odborné likvidaci vrtu začaly vracet na původní úrovně. K dramatickému poklesu hladin může docházet i v širokém okolí velkých povrchových dolů v důsledku dlouhodobého odčerpávání vody z jejich dna. Nejznámějším případem, který v současnosti zaměstnává řadu odborníků a politiků, je hnědouhelný lignitový polský důl Turów nacházející se v hraničním trojmezí České republiky, Německa a Polska. Poklesy hladin až o desítky metrů v okolí Hrádku nad Nisou jsou již delší dobu dávány do souvislosti s činností dolu, chyběly však dostatečné, statisticky nezpochybnitelné důkazy. V roce 2020 byly vyhloubeny první desítky vrtů, v nichž bylo provedeno karotážní měření. Bylo zjištěno výrazné sestupné proudění vody, které v přírodě není běžné. Přirozená infiltrace bývá řádově pomalejší. Toto zjištění je nesporným důkazem ovlivnění dynamiky podzemních vod v široké oblasti umělým zásahem. 

Výzkumné projekty pro realizaci hlubinného úložiště radioaktivních odpadů 

V rámci výzkumného projektu pro získání unikátních prostorových geologických dat z hloubkové úrovně přibližně 500–1200 metrů pod povrchem bývalého uranového dolu Rožná na Vysočině byl proveden komplex laboratorních i in-situ prací. Byly studovány mechanické vlastnosti metamorfovaných hornin dolu za cílem získání informací o prostorové distribuci geologických, geotechnických, geochemických a transportních vlastností horninového prostředí pro účely lokalizace a hodnocení bezpečnosti lokality hlubinného úložiště. Výsledky komplexního zpracování vlastností hornin byly stanovené v laboratoři SG Geotechnika s výhledem na realizaci hlubinného úložiště radioaktivních odpadů. Laboratorní a in-situ zkoušky v podzemí představili specialisté SG Geotechniky také na projektech realizovaných v podzemní laboratoři Josef a Podzemním výzkumném pracovišti (PVP) Bukov. Cílem monitoringu ve štole Josef je studium přirozeného tlaku podzemní vody, provedení a vyhodnocení vodních tlakových zkoušek a stopovacích zkoušek. Jedním z výstupů projektu bylo zavedení metodiky použití radioaktivních stopovačů v horninovém prostředí jako pilotní experiment tohoto typu v Česku. Projekt v PVP Bukov je zaměřen na výzkumně vývojové práce vedoucí k získání informací o rychlosti a charakteru toku podzemní vody, konektivitě puklinových sítí a v obecné rovině pak na metodiku a zpracování geologických a hydrogeologických DFN modelů. In-situ migrační experimenty slouží k hledání vhodného horninového prostředí pro hlubinné úložiště radioaktivního odpadu. 

Výzkum zvýšení objemu podzemních vod intenzifikací infiltrace čištěných povrchových vod 

Naši specialisté popsali i právě probíhající výzkum v návaznosti na současný stav hospodaření s vodou a na plány, jak zadržovat zvýšené stavy povrchových a srážkových vod v krajině pro období deficitu. Hlavním cílem je ověřit možnost infiltrace povrchových vod do přirozeného horninového prostředí s intenzifikovaným puklinovým systémem. Nedílnou součástí výzkumného projektu je vývoj technologie a konstrukce zařízení k jednoduchému a účinnému čištění povrchových vod tak, aby je bylo možné infiltrovat do vod. V závěru výzkumu v roce 2023 budou naměřená a zpracovaná data vyhodnocena a posouzena z pohledu optimálního způsobu infiltrace srážkových vod z velkých industriálních ploch a odstavných parkovišť za použití jednoduché filtrační technologie. Již nyní je zřejmé, že výzkum přinese zajímavé výsledky nejen v oblasti hydrogeologie puklinových kolektorů a způsobů zasakování srážkových a odpadních vod, ale i v oblasti zvyšování vsakovacích schopností vláčecích vrtů a v oblasti účinné filtrace srážkových vod. 

Vývoj injekční směsi, monitoring a model provozu pro geotermální jímání tepla na výzkumném polygonu v Jihlavě  

Za nejrozšířenější obnovitelný zdroj energie v individuální zástavbě je považována mělká podpovrchová geotermální energie získávaná pomocí tepelných čerpadel. V České republice se zemní výměníky tepla obvykle umisťují podle požadavků zákazníka, aniž by byla ověřena funkčnost, využitelnost nebo stabilita zdroje. Správné vrtání a injektáž výměníků tepla jsou důležité pro jejich funkčnost i ochranu podzemních vod. Projekt byl zaměřen na výzkum vhodné injektáže vrtů s výměníky pro odběr tepla, tedy vývoj materiálu, který by svými vlastnostmi pomohl zvýšit využitelný energetický potenciál území osazených tepelným čerpadlem země-voda. Dalším cílem byla optimalizace a dlouhodobá udržitelnost mělkých geotermálních zdrojů. Bylo využito matematické modelování a stěžejní materiálové vlastnosti, které vstupují do numerických modelů, byly testovány v laboratořích SG Geotechnika. Z vyhodnocených dat bylo stanoveno množství jímaného tepla. Při konečném půlročním experimentu bylo jímáno přes 800 W z jednoho mělkého vrtu. Při stejném dlouhodobém vytížení, bez možnosti regenerace tepla v okolí vrtu (např. letní odstávkou), by množství jímaného tepla pokleslo na 500 W. Při experimentu jímání tepla plošným kolektorem bylo krátkodobě získáváno teplo o výkonu přes 1000 W, ale dle numerického vyhodnocení se dlouhodobě udržitelné zisky pohybují v rozmezí 470 až 530 W z plochy 50 metrů čtverečných. 

Mezi praktickými příklady nechyběl příspěvek o vlivu ukládání vedlejších energetických produktů (stabilizátu) na hladiny podzemní vody v okolí úložiště popelovin elektrárny Chvaletice, kterému se naši odborníci věnují.  Dále příklad využití historických dat pro získání kvalitnějších a spolehlivějších informací pro sestavení inženýrskogeologického modelu staré zavezené pískovny ve středočeské oblasti, kde je ve fázi studie připravován rozsáhlý projekt výstavby bytových a rodinných domů, nebo úvaha o úloze inženýrské geologie v klimatickém století.