Analýza deformací

Příklady využití

1. Sledování pohybů území v předpolí velkolomu Čs. armády v Komořanech v Krušných horách
2. Sledování pohybů v poddolovaném území v Ostravsko-karvinské uhelné pánvi
3. Egypt - Asuánské jezero, zlom Kalabsha

Sledování pohybů území v předpolí velkolomu Československé armády v Komořanech v Krušných horách

     Pro účely sledování pohybů bylo během 70. a 80. let 20. století v této lokalitě spolu s inklinometry a dalšími geofyzikálními pozorováními vytvořeno několik speciálních sledovacích geodetických sítí. Geodetické sítě se opakovaně proměřovaly vždy podle jejich charakteru jednou či dvakrát ročně, některé mikrosítě ve zvláště exponovaných lokalitách i 4 až 6 x ročně.
     Pro ukázku výpočtu byla zvolena mikrosíť "Jezeří" z oblasti pod zámkem Jezeří, kde byla těžba hnědého uhlí těsně na úpatí Krušných hor. Z tohoto důvodu docházelo k občasným skluzům vrchní zeminy na svazích hor nad velkolomem směrem do vlastního velkolomu a hrozilo, že dojde i ke skluzům většího rázu, které by mohly ohrozit bezpečnost provozu velkolomu. Taktéž i stabilita ostrohu s vlastním zámkem Jezeří mohla být ohrožena.
     Do výpočtu tedy vstupují výsledky zpracování dvou etap polohové geodetické sítě Jezeří, konkrétně jde o etapy "jezeri_05" z února 1994 a "jezeri_06" z května 1994. Vstupem jsou dva soubory se souřadnicemi daných bodů, kde v prvním sloupci je číslo bodu, následuje jeho typ a souřadnice Y a X:

Po zadání dat je možnost volby zobrazit si textový protokol s vypočtenými hodnotami, nebo přejít přímo ke grafickému zobrazení výsledků. Textový protokol si může samozřejmě uložit na disk svého počítače. Přejde-li ke grafickému zobrazení výsledků, otevře se nové okno s interaktivním zobrazením výsledků. Uživatel má poté možnost navolit si všechny potřebné parametry pro grafické zobrazení jako jsou měřítka sítě, posunů a deformací, text nadpisu, poměr velikosti hlavičky šipek znázorňujících posuny a deformace, zda zobrazovat hodnoty označené během interpolace za nespolehlivé, zda zobrazovat čísla bodů, posuny na daných bodech, interpolací určené posuny a deformace. Taktéž má možnost vložit do obrázků podkladovou mapu.

Výsledné obrázky si poté může uložit na disk svého počítače jak ve formě rastrového obrázku (pro tisk), tak i ve formách GML, SVG a ESRI Shapefile (SHP). Neustálým překreslováním je možné vyrobit nespočet variací na základě různých hodnot vstupních parametrů.

Ve zde uvedeném konkrétním příkladě byl pro topografický podklad použit WMS server IDC ÚHÚL OPRL s rastrem SMO5 a výškopisem. Na obrázku s polem posunů jsou červeně uvedeny posuny na daných bodech geodetické sítě a modře z nich vyinterpolované posuny do čtvercové sítě znázorňující pole posunů. Na dalším obrázku s tenzory deformací jsou opět pro ilustraci uvedeny červeně posuny na daných bodech, dále pak ve čtvercové síti znázorněny hlavní a vedlejší poloosy tenzorů deformací, přičemž zeleně jsou znázorněny extenze a modře komprese.

Pokusíme-li se velmi zjednodušeně komentovat dosažené výsledky zpracování tak vidíme, že znázorněné pole posunů jasně charakterizuje k jakým posunům v daném území za pouhé tři měsíce došlo. Průběh vrstevnic z podkladové SMO5 ukazuje směr svahu se kterým posuny korespondují (posuny se dějí přibližně po spádnici), přitom zářez ve vrstevnicích ukazuje, kde nejspíše dochází k častým skluzům (úbytkům) zeminy, která se poté hromadí níže po spádnici, kde naopak vzniká výběžek taktéž zachycený vrstevnicemi. Směr daných a tudíž i vyinterpolovaných posunů v horní (severozápadní) části lokality však směřuje proti směru svahu. To může být způsobeno buď odlehčením po provedeném skluzu kdy došlo k ústupu zeminy zpět proti směru svahu (málo pravděpodobné), nebo metodikou zpracování geodetických měření, kdy pro vyrovnání geodetické sítě byla použita helmertova transformace k umístění volné sítě do souřadnicového systému a po ztotožnění těžiště identických bodů a minimalizaci odchylek na nich může dojít k tomuto efektu. Dokazuje to, že použití posunů pro charakterizaci geodynamických jevů územních lokalit je velmi sporné vzhledem k jejich závislosti na zvoleném souřadnicovém systému. Naproti tomu na obrázku č. 10 s tenzory deformací je vidět kde a v jakých směrech skutečně dochází k extenzím, tedy kde a jak se skutečně zemina "napíná" až dojde ke skluzu. Po přesunu zeminy pak dochází k jejímu hromadění ve spodní (jihovýchodní) části, kde tudíž dochází k jejím kompresím. Znázorněné pole deformací tak objektivně popisuje geodynamiku dané lokality bez jakýchkoliv závislostí na souřadnicových systémech.

Sledování pohybů v Ostravko-karvinské uhelné pánvi

      V letech 1974 a 1980 probíhala obnova trigonometrické sítě v oblasti Ostravska a Karvinska. Pokusme se tudíž použít výsledků této obnovy k odhadnutí k jakým pohybům v daném území mohlo docházet. I když přesnost zaměření trigonometrické sítě v rámci její obnovy není nijak zvlášť vysoká v porovnání s přesnostmi speciálních geodynamických sítí, lze usuzovat, že v této poddolované lokalitě bude docházet k tak velkým pohybům, že budou i tehdejšími klasickými technikami identifikovatelné. V tomto případě je vstupem pouze jeden soubor dat obsahující již hodnoty posunů spolu s přibližnými souřadnicemi a čísly bodů (celkem 114 vstupních bodů):

ostrava.dxy

1 1095807.2 457110.1 61.337 -25.489
2 1096814.2 452215.3 77.890 35.507
3 1099383.9 456244.8 202.424 11.451
4 1092448.9 466404.8 -2.501 47.996
5 1094314.9 468486.5 484.608 126.315
6 1094423.3 466603.7 93.523 28.647
7 1094392.7 464592.4 59.036 -20.413
8 1096501.4 467656.4 97.808 -192.003
9 1097682.3 466359.0 67.790 81.754
10 1097747.6 464504.7 -181.339 10.887
.
.
.
111 1119376.3 462465.6 -106.586 76.272
112 1118125.9 467878.6 -87.450 26.198
113 1110275.1 459758.3 -54.270 116.045
114 1110541.9 457957.4 -60.971 41.124
Txt v souřadnicovém s. S-JTSK  Txt v souřadnicovém s. S-42
XML v souřadnicovém s. S-JTKS  Xml v souřadnicovém s. S-42

Při pokusu o zjednodušenou interpretaci výsledků pak na výsledcích vidíme jasně identifikovatelné oblasti do kterých se zbíhají dané a tudíž i interpolované posuny a jim odpovídající oblasti s vysokými hodnotami kompresí či extenzí. Velikosti posunů (i více jak 0,5m) a jim odpovídajících deformací jsou skutečně značné a právě to umožňuje spolehlivě tyto oblasti určit.
Pro zobrazení podkladové mapy použit server TopoHelp ČR s vybráním vrstev státní hranice, sídla a silnice.

Egypt - Asuánské jezero, zlom Kalabsha

Na konci roku 1981 nastalo v Egypte, na západním brehu Asuanské přehrady, na zlomu Kalabsha, zemětřesení. Vzniklo asi 100 km jizne od Asuánu na západním břehu Asuánské přehrady. Toto zemětřesení vyvolalo obavy, ze v případe jeho možného neočekávaného opakování by mohla být poškozena High Dam - Vysoká prehrada na Nilu. Protržení hráze 400 km dlouhého jezera, které zadržuje miliardy kubických metru vody, by znamenalo ohrožení celé obydlené úrodné cásti Egypta.

Ústav NRIAG v Helwanu v Egypte zintenzivnil svá seismická pozorování a pozádal o pomoc i zahranicní vědecké organizace pri monitorování zemětřesení a s ním souvisejících jevů. V USA byl zakoupen systém telemetrických seismických stanic a Mezinárodní centrum pro recentní pohyby (ICRCM) se sídlem ve VÚGTK ve Zdibech bylo pozádáno o geodetické zabezpecení akce. Za podpory UNESCO bylo navrženo a postupně uskutečňováno budování vnitřních lokálních sítí, které měly být zahrnuty do regionální vnějsí sítě, zasahující na oba břehy jezera.

Podstatou celé práce byl ověrený predpoklad, ze seismickému jevu předcházejí deformace zemské kůry a povrchu. V daném případe měly být předmětem sledování vodorovné pohyby a náklony - svislé pohyby v zájmovém prostoru.

Nejprve byla vybudována lokální sít Kalabsha, jejíž body byly osazeny speciálním druhem betonových stabilizací pro vodorovnou i svislou slozku pohybu tvaru kvádru, splývajících svou horní plochou s povrchem terénu. Bylo totiž nutno uvážit možné ohrožení stabilizací lidmi, neboť v blízkosti byla karavanní cesta ze Sudánu do Alexandrie. Úkol VÚGTK-ICRCM spočíval nejen v návrhu koncepce dalších sítí a měrických prací, ale také ve výcviku pracovníku egyptského ústavu, kterí meli vzdelání geofyzik-seismolog. Odborná pomoc VÚGTK-ICRCM sestávala ze dvou az třítýdenních pobytu Dr. Vyskocila a skupiny našich geodetů v Egypte u Asuanu a stejně dlouhých pobytů vybraných pracovníku z Egypta NRIAG ve Zdibech.

Prvního měření na lokální síti Kalabsha se zúcastnil rovněž doc. Ing. Ant. Zeman, DrSc., výšky - nivelace a na délkovém a úhlovém merení Ing. L. Zajícek CSc, pracovník tehdejsího GKP Praha. V dalších etapách měřické práce prováděli již sami pracovníci NRIAG a rozbory pak probíhaly za jejich přítomnosti ve Zdibech s pomocí Ing. M. Talicha, Ph.D., Ing. P. Dubisara a Mgr. L. Livory. Pro analýzy měrení byl nynějsím profesorem CVUT Prof. Ing. J. Kosteleckým, DrSc., a Ing. M. Talichem, Ph.D., vypracován program pro odvození pole deformace ve čtvercové síti.

Soubor vstupních dat v txt (1), (2).
Soubor vstupních dat v xml (1), (2).

Další možnosti

Zobrazit Úplnou dilataci jako podkladovou vrstvu