Inženjerskogeološko kartiranje stijenske mase primjenom daljinskih metoda istraživanja

Poslijediplomski studij

Autor: Hrvoje Lukačić, mag.ing.geol., mag.ing.min.

Uspješno provedeni zahvati u stijenskim masama uvelike ovise o kvaliteti i načinu provedbe istraživačkih radova. Fizičko-mehaničkih svojstava stijenske mase ovise od svojstvima intaktne stijene, ali i svojstvima diskontinuiteta (ISRM, 1978.). Iz tog razloga poznavanje geometrijskih značajki diskontinuiteta i definiranje reprezentativnih pukotinskih sustava je od iznimne važnosti za definiranje inženjerskogeološkog modela, te analizu mogućih tipova nestabilnosti. 

Prilikom definiranja pukotinskih sustava potrebno je prikupiti veliki broj podataka o njihovoj orijentaciji. Inženjerski geolozi navedene podatke najčešće prikupljaju ručno na terenu primjenom geološkog kompasa.

slika1-odlagalište_hr.jpg

Slika 1. Stijenska masa s različitim brojem setova diskontinuiteta (Pollak, 2007)

Takav način prikupljanja rezultira limitiranim brojem prikupljenih podataka. Razvojem i implementacijom daljinskih metoda istraživanja (lasersko skeniranje i fotogrametrija) u inženjersku geologiju stvorili su se uvjeti za prikupljanje i analizu velikog broja strukturnih podataka, manualnim i poluautomatskim metodama, čime je moguće definirati objektivan strukturni model stijenske mase (Riquelme, 2015).  Primjena daljinskih metoda istraživanja smanjuje vrijeme potrebno za boravak na terenu i povećava vrijeme dostupno za kartiranje stijenske mase u kabinetu. Upravo osiguravanje dodatnog vremena za kartiranje struktura povećava broj prikupljenih podataka, a  time i veću objektivnost (Buyer, 2018). Do danas je razvijen veliki broj daljinskih metoda za prikupljanje podataka čiji je osnovni cilj dobivanje 3D modela stijenske mase odnosno 3D oblaka točaka (engl. Point Cloud) koji služi kao podloga za inženjerskogeološko kartiranje stijenske mase.

20200515 1

Slika 2. 3D oblak točaka stijenske mase dobiven terestričkim laserskim skeniranjem stijenskog pokosa  (Đikić, 2016)

Upotrebom računalnog softvera CloudCompare i u njemu integriranog alata Compass moguće je simulirati mjerenje geološkim kompasom te očitavanje orijentacije diskontinuiteta na 3D oblaku točaka.

20210618 4

Slika 3 Mjerenje orijentacije plohe diskontinuiteta na 3D oblaku točaka stijenske mase (Lukačić, 2020)

Identičan postupak moguće je provesti i primjenom polu-automatske metode za identifikaciju orijentacija diskontinuiteta sa 3D digitalnog modela koristeći open-source softver Discontinuiy Set Extractor (DSE) razvijen u programskom jeziku Matlab (slika 4). Osnovna namjena ovog softvera je identifikacija ravnina i pripadajućih setova diskontinuiteta, te određivanje njihove orijentacije iz 3D oblaka točaka dobivenog laserskim skeniranjem ili digitalnom fotogrametrijom (Riquelme et al., 2014).

20210701 5

Slika 4 Prikaz identificiranih setova diskontinuiteta na 3D oblaku točaka stijenske mase

Provedene analize su pokazale da primjena daljinskih metoda istraživanja u inženjerskoj geologiji omogućava prikupljanje velikog broja reprezentativnih podataka o geometrijskim značajkama diskontinuiteta. Međutim, algoritmi za polu-automatsku identifikaciju diskontinuiteta nisu na stupnju razvoja da su u potpunosti neovisni te i dalje postoji potreba da inženjerski geolog validira dobivene rezultate i ocijeni da li su odraz pravog stanja na terenu kako ne bi došlo do donošenja pogrešnih zaključaka o stanju stijenske mase.

Reference:

Buyer, A. (2018.): Contributions to Block Failure Analyses using Digital Joint Network Characterization, PhD. Thesis, Institute of Rock Mechanics and Tunnelling, Graz University of Technology, Graz, 123 str.

Đikić, Z. (2016.): Primjena tehnologije oblaka točaka za projektiranje sanacije stijenske kosine Špičunak, diplomski rad, Građevinski fakultet, Rijeka, 105 str.

ISRM (1978.): Commission on standardization of laboratory and field tests Suggested methods for the quantitative description of discontinuities in rock masses. International Journal of Rock Mechanics and Mining Science & Geomechanics Abstracts 15: 319-368.

Lukačić, H. (2020.): Inženjerskogeološko kartiranje stijenske mase na zasjeku Špičunak (Gorski kotar) primjenom daljinskih istraživanja, diplomski rad, Rudarsko-geološko-naftni fakultet, Zagreb, 102 str.

Pollak, D., 2007. Utjecaj trošenja karbonatnih stijenskih masa na njihova inženjerskogeološka svojstva, doktorska disertacija, Rudarsko-geološko-naftni fakultet, Zagreb, 299 str.

Riquelme, A. J., Abellán, A., Tomás, R. i Jaboyedoff, M. (2014): A new approach for semi-automatic rock mass joints recognition from 3D point clouds.  Computers and Geosciences 68: 38–52.


Hrvoje Lukačić, mag. ing. geol., mag. ing. min. je asistent na Zavodu za geologiju i geološko inženjerstvo na Rudarsko-geološko-naftnom fakultetu Sveučilišta u Zagrebu. Član je Hrvatske grupe za klizišta i Međunarodnog društva za mehaniku stijena.

E-portfolio Link

ResearchGate Link

Google Scholar Link

CROSBI Link

Stranice projekta PRI-MJER, LandSlidePLAN