RAPORTUL STIINTIFIC SI TEHNIC (RST) PROIECT 52-1 EU/2009

Transcription

1 AUTORITATEA NATIONALA PENTRU CERCETARE STIINTIFICA INSTITUTUL GEOLOGIC AL ROMANIEI GEOLOGICAL SURVEY OF ROMANIA Fondat: 1906 Institut National de Cercetare-Dezvoltare in domeniul Geologiei, Geofizicii, Geochimiei si Teledetectiei RAPORTUL STIINTIFIC SI TEHNIC (RST) PROIECT 52-1 EU/2009 Sistem integrat de tehnologii de colectare a datelor in scopul estimarii gradului de degradare a solului datorita fenomenelor de instabilitate a terenului ETAPA DE EXECUTIE NR. III CU TITLUL: Performanta tehnologiilor Autori: Director General, Conf.Dr. Ing.Stefan Grigorescu Director Stiintific, Dr. Ing. Gavril Sabau CS II Raluca Maftei CS I Valeriu Manj CS III Ovidiu Avram CSIII Dumitras Delia CS Radu Farnoaga Director de proiect CS II Raluca Maftei AC Ioan Scutelnicu AC Antonio Ulmeanu AC Constantina Filipciuc AC Nicolae Calin BUCURESTI 2011

2 C U P R I N S 1.INTRODUCERE REZUMATUL ETAPEI EVALUAREA PERFORMANTELOR PENTRU FIECARE METODOLOGIE FOLOSITA Metoda tehnologiei seismice de refractie Metoda rezistivitatilor Metoda geoelectrica Calibrarea pe teren in conditii controlabile Premisele interpretarii Interpretarea datelor PROCESE GEOLOGICE DINAMICE ACTUALE CERCETAREA PENETROMETRICA ANALIZE MINERALOGICE PENTRU MINERALE ARGILOASE Metodologia de probare Metode analitice utilizate Analize difractometrice de raze X in pulberi CONCLUZII B I B L I O G R A F I E

3 1.INTRODUCERE Proiectul Sistem integrat de tehnologii de colectare a datelor in scopul estimarii gradului de degradare a solului datorita fenomenelor de instabilitate a terenului, coordonat de Institutul Geologic al Romaniei, care este partener in cadrul proiectului Integrated system of imaging technologies for collecting and mapping soil threats -DIGISOIL din Programul Cadru 7 de cercetare, dezvoltare si activitati demonstrative al Uniunii Europene, ce are coordonator BRGM, Franta, are o durata de realizare de 1 an 11 luni. Valoarea proiectului 52 EU/2009 ( lei) reprezinta 25 % din valoarea atribuita IGR in cadrul proiectului DIGISOIL ( Euro). Obiectivele generale ale LANDSOIL sunt: - Sinteza datelor geologice, geotehnice si geofizice privind sectiunea de mica adancime din zona propusa a fi studiata (Telega, jud.prahova). - Evaluarea interactiunii dintre structurile geologice diferite care caracterizeaza zonele cercetate. De asemenea, acest proiect poate fi vazut ca un ghid al tehnicilor operationale folosite in implementarea politicii si legislatiei de mediu existente la nivel european, cu adaptare la politica si legislatia din Romania. Identificarea cauzelor fizice ce induc deplasarile de teren reprezinta principala problematica abordata de acest proiect. Metoda de studiu propusa consta in determinarea si masurarea unor parametri fizici de suprafata in aria versantilor studiati si in imprejurimile lor. Informatiile obtinute vor fi sistematizate in baze de date din care vor rezulta diagnosticuri si prognoze. 3

4 2. REZUMATUL ETAPEI 3 Cercetarile efectuate in cadrul acestei etape se incadreaza in WP4 si WP6 ale proiectului FP7 DIGISOIL, workpackage-uri in care care urmareste: performanta tehnologiilor, evaluarea tehnologiilorr si a impactului fenomenelor de instabilitate a terenului asupra societatii, realizarea paginii web a proiectului, precum si diseminarea rezultatelor in cadrul unor manifestari stiintifice de profil. Obiectivele acestei etape se refera la: - Evaluarea performantelor pentru fiecare metodologie folosita - Evaluarea cu referire asupra utilizatorilor terenurilor - Sinteza rezultatelor - Realizarea paginii web a proiectului Inca din 2002, Comisia Europeana a considerat solul ca o resursa neregenerabila amenintata de hazarde naturale si de activitatea umana (COM179/2002). Eroziunea, scaderea continutului in materie organica, compactarea, salinizarea, inundatiile si alunecarile de teren au fost identificati ca fiind principalii factori de amenintare. Implementarea Soil Thematic Strategy (COM232/2006) implica faptul ca statele membre sa individualizeze ariile de risc privind eroziunea, scaderea continutului in materie organica, salinizare, inundatii si alunecari de teren. In ceea ce priveste delimitarea ariei de risc (COM232/2006; Eckelman et al., 2006), solul si parametrii legati de sol (ne referim la date auxiliare oferite de proiectarea structurii matriciale a fiecarei comunitati- DSM comunity) ar trebui luati in calcul la redactarea modelului hartii. Acesti parametri joaca, de asemenea, un rol important in determinarea unor functii ale solului, precum si in caracterizarea starii actuale de degradare a solului. In acest context, pentru stabilirea potentialului si a probabilitatii ca intr-o anume zona sa se produca fenomene de instabilitate a terenului (cauzate de factori naturali si antropici), conform COM232/2006, capitolul 2, sectiunea 1, articolul 6, primul pas ce trebuie facut il reprezinta identificarea si clasificarea ariilor de risc din zona studiata, acestea urmand sa fie verificate la fiecare 10 ani, iar programul de masuri de prevenire si combatere urmeaza sa fie facut public si revazut odata la 5 ani. Terenurile afectate de alunecari de teren isi pot pierde urmatoarele functiuni (COM232/2006, capitolul 1, articolul 1): 4

5 Functii ale solului Alunecari de teren Productia de biomasa Acumulare, filtrare si transformare Biodiversitate Mediu fizic si cultural Materii prime Carbon x x x x x x x Mediul geologic si mostenirea arheologica 3. EVALUAREA PERFORMANTELOR PENTRU FIECARE METODOLOGIE FOLOSITA 3.1 Metoda tehnologiei seismice de refractie Investigatiile seismometrice in zone cu alunecari de teren ofera informatii asupra configuratiei limitelor lito-stratigrafice ale sectiunii de mica adancime, date a caror interpretare geologica conduce la consideratii privind mecanismul formarii si dinamica procesului local de instabilitate a versantilor. Ca urmare, data fiind importanta alunecarii de teren din comuna Telega, situata pe versantul stang al paraului cu aceleasi nume, in imediata vecinatate a cursului acestuia si a drumului comunal spre localitatea Melicesti, in cadrul cercetarilor multidisciplinare intreprinse in perimetru, au fost efectuate si lucrari seismice. Tehnologia de achizitie a datelor pe teren Aplicatiile au la baza tehnica profilarii de refractie, fiind adoptata tehnologia de achizitie pe sisteme de observatie complete (hodografi reciproci), de detaliu (cu puncte de generare a undelor seismice la extremitatile dispozitivului cu geofoni, in centrul acestuia si doua locatii in afara lui, pe fiecare laterala, la offset de 25m si 50-55m). Echidistanta seismomreceptorilor fiind predominant 2,5m, lungimea unui panou de observatie a fost de 55m, folosind 24 canale de masura si suprapunerea cu doua intervale dintre receptori la juxtaalinierea dispozitivelor de-a lungul profilului ( compus din 4-6 panouri cu geofoni). Sursa seismica a fost de tip impact, undele elastice generandu-se prin lovirea cu ciocan de 10kg a unei placi metalice, pozitionate pe sol. 5

6 A fost utilizata o statie seismica digitala, portabila, cu insumarea semnalelor in timp real, folosind rate de esantionare a oscilatiilor de 1ms si 2ms, ceea ce a asigurat reproducerea cu acuratete a frecventelor de pana la 25o H in primul caz, si 125 Hz pentru cealalata optiune. Tehnologia a fost aplicata pe o retea de profile (fig.1), din care unul longitudinal, Pr.L, in raport cu directia preferentiala de deplasare a masei deluviale, profil cu lungime de 256m, si alte patru aliniamente cvasi- transversale, cu lungimi cuprinse intre 275m si 330m ( profilele Pr.T 1,2,3,4 ). Fig. 1 Schita cu amplasarea profilelor seismice Prin urmare s-au efectuat inregistrari pe cca 1,5 km profil seismic, folosind cca 150 locatii de generare a undelor seismice (inclusiv cele utilizate pentru inregistrari de completare). Au fost redate de pe memoria solida a statiei seismice cca 700 seismograme, pentru care au fost realizate cca de determinari ale timpilor undelor din prime sosiri si transpuneri ale acestora pe grafice distanta timp. Rezultate Respectand caracteristicile sistemului de observatie (distanta dintre geofoni si poztiile punctelor de generare a undelor elastice), se construiesc aceste 6

7 dependente de-a lungul fiecarui profil,, reprezentari cunoscute in limbajul de specialitate sub denumirea de hodografi. Pentru exemplificare, se redau hodografii centralizati, interpretati din punct de vedere a naturii undelor seismice, pe profilele Pr.L, longitudinal in raport cu directia principala a dislocarilor de teren (fig. 2a), Pr.T 1 si Pr.T 4, transversale fata de aceeasi linie de referinta (fig. 3a si 4a), situate in partea extrema de aval, respectiv in apropierea liniei principale a desprinderilor de formatiuni superficiale. Pe fondul acestor ilustrari, se fac urmatoarele consideratii sintetice asupra caracteristicilor cinematice ale tablourilor de unda din perimetrul Telega : - unda directa ( t dir ) se propaga prin depozitele deluviale, intens degradate, caracteristica dedusa din vitezele seismice ce au valori dintre cele mai reduse, m/s; - unda refractata t 1 la suprafata primei secvente de formatiuni mai compacte, din cuprinsul zonei de viteze mici, avand viteze de limita de m/s, cele mai mici valori ( m/) fiind obtinute frecvent pe profilul longitudinal (fig. 1). Pe I acest profil, pe segmentul 20m +10m se mai identifica si unda t 1, care prin viteza de limita 1000m/s, desemneaza un compartiment mai compact, subiacent celui corespunzator undei t 1 (individualizata pe acest segment prin V = 700m/s) ; - unda refractata t 2 evidentiaza o gama relativ extinsa de viteze de propagare, de la 1100m/s pana la 2200m/s, valorile reduse fiind de asemenea semnalate pe sectorul cu dinamica cea mai accentuata a depozitelor deluviale (profilul L, fig. 2). Nivelul litologic de la care provine unda t 2 este considerat ca reprezina suprafata de alunecare principala. Sectiunile seismice de mica adancime arata prezenta complexului superficial pana la adancimi de 1-2,5m si dezvoltarea in profunzime a zonei de degradare accentuata a formatiunilor pe un interval mediu de 10 m. Pe acest fond, se remarca grosimi mai mari ale acestui complex in zona intens degradata, cele mai accentuate adancimi (ce depasesc 20m) fiind pe profilul L, in partea sa de NV, intre reperele 15-50m ( fig. 2b). In acest sector, coroborand existenta celor mai mari valori de viteza la nivelul litologic adanc de pe sectiunea seismica (2000 si 2500m/s) cu diminuarea evidenta a grosimii depozitelor deluviale, se poate deduce ca prezenta, in baza alunecarii a unei formatiuni relativ compacte si a suprafetei ei relativ orizontale constituie factorii principali de limitare a avansarii dislocarilor de teren. In acest sens, sectiunea seismica analizata ofera 7

8 timp (ms) timp (ms) posibilitatea efectuarii unui model de calcul a coeficientului de siguranta, privind stabilitatea terenului, adoptand metoda Maslov Berer a t2 t2 t2 t2 t2 t2 t2 t2 PI 250m t2 PI -40m t2 t 1 t 1 t 1 l t 1 t 1 t t o t 1 t 1 t1 t 1 t t dir t dir t dir t dir t dir t dir t dir t dir Distanta (m) 0m 20m 40m 60m NV Pr. T4 SE 470 b Pr. T1 350 m/s 700 m/s 250 m/s 650 m/s 1100 m/s V o = 200 m/s 1300 m/s 700 m/s V = 600 m/s m/s V 2 = 1800 m/s 2500 m/s 2000 m/s 600 m/s Distanta (m) Fig. 2 Profilul seismic L Telega a.hodograful undelor inregistrate; b- sectiune seismica cu detalierea vitezelor de propagare a undelor elastice Depozite deluviale: 1- superficiale, 2- masa principala a acumulatului, 3- roca de baza Acelasi profil L, prin viteza redusa de 1100m/s in baza alunecarii, pe sectorul din amonte ( incepand de la pichetul 110m) indica prezenta unor depozite slab consolidate, susceptibile de a favoriza avansarea in profunzime a degradarii exogene, deci a accentuarii instabilitatii versantului. Informatiile sectiunii profilului T 1 ( fig. 3) sunt convergente cu cele de mai sus, remarcand : - confirmarea grosimii celei mai mari a acumulatului de alunecare in sectorul de intersectie cu Pr. L ; - regasirea valorilor reduse ale vitezei de limita pe acelasi interval; - aparitia unor valori V L mari, 3600m/s si 3700 m/s, in partile de SV si NE ale profilului, desemnand cu probabilitate ridicata prezenta suprafetei acumularilor de sare, formatiune cartata la zi in aval, la cca 100m distanta; - viteze de strat mai mari pentru depozitele intermediare, 1700m/s, in sectoarele cu limita sarii aflata la adancimi mici, comparativ cu spatiile adiacente, 8

9 Elevatie (m) timp (ms) timp (ms) ceea ce conduce la concluzia unei activizari a deplasarilor de teren pe arealele din urma. Acest efect este conseciunta probabila a unei evacuari mai rapide a apelor de infiltratie pe spinarea sarii prin procese de levigare a evaporitului si a compactitatii relativ ridicate a acestuia, in antiteza cu rolul ecran al depozitelor argilo- marnoase, conjugat cu decompactarea mai pronuntata a depozitelor nisipoase, depozite superficiale evidentaite de cartarea geologica m/s 3600 m/s 3700 m/s 1700 m/s 2000 m/s 3000 m/s 2300 m/s 2660 m/s m/s 2700 m/s a t 2 t 2 t dir t2 ( PI -30m) t 1 t 1 t t 1 1 t dir t dir t 2 t 2 t 1 t 2 t 2 t 2 t 1 t 1 t 1 t 1 t dir t dir tdir t dir t dir t dir t 2 (PI 340m ) t 2 t 2 t2 t dir t 1 t t dir Distanta (m) Distanta (m) Distanta (m) SV Pr. L NE b m/s m/s m/s 770m/s 1000m/s 750m/s 1000m/s m/s 2000m/s 2700m/s m/s 2300m/s 2000m/s 3600m/s 1700m/s Distanta (m) Fig. 3 Profilul transversal T1 Telega a. hodograful centralizat pe aliniamentul integral, cu ilustrarea hodografilor diferentiali ai undei t3 (graficul superior) b. sectiunea de mica adancime, cu precizarea regimului vitezelor undelor seismice (intervalul pichetilor 10m, -240m) Depozite deluviale: 1- superficiale, 2- masa principala a acumulatului, 3- roca de baza Pe profilul T 4 s-au obtinut hodograful centralizat cu aceeasi componenta a tabloului de unda, precum si informatii similare privind ordinul de adancime al limitelor seismice (fig.4). Suplimentar, regimul vitezelor seismice (fig.4a) permite reliefarea unor particularitati privind extinderea subparalela a sectorului cu dislocari, precum si evaluari asupra stadiului de evolutie a zonei. Astfel, in sectorul cvasicentral al sectiunii (fig. 4b) se individualizeaza dezvoltarea alunecarii principale (intre reperele m), zona in care acumulatul are valorile V cele mai mici ( 600m/s) si repauzeaza pe un complex posibil afectat, la randul sau, de degradari exogene (V = 1200m/s). Limitrof, pe sectoarele de SV 9

10 timp (ms) timp (ms) si NE, viteze de 1000m/s m/s stabilizate. denota formatiuni slab consolidate, dar PI 150m 80 t 2 80 t 2 a t 2 t 2 PI -30m t 2 t 2 t 2 t 2 t 2 t 2 PI 250m t 2 t 2 t t t 1 1 t t 1 t 1 1 t t t 1 1 dir 20 t t dir t 20 dir t dir t t dir dir t t t o dir dir dir Distanta (m) SV Pr. L NE b m/s V o = 300 m/s 250 m/s 1000m/s 350 m/s 470 V 1 =1100 m/s 1300m/s 600m/s 1800m/s 1200m/s 460 V =2000/2200 m/s 1600m/s m/s Distanta (m) Fig. 4 Profilul seismic T4 Telega 0m 20m 40m 60m a.hodograful undelor inregistrate; b- sectiune seismica cu detalierea vitezelor de propagare a undelor elastice Integrarea datelor de mai sus cu cele de pe profilele transversale complementare a permis constituirea a doua schite de harta cu izolinii avand ca referinta suprafata principala de alunecare, si anume, cu izohipse (curbe de nivel) si izopahite (egala grosime), imagini edificatoare privind dispozitia materialului acumulat, in suprafata, cat si in profunzime. Interpolarile si grafica sunt realizate prin aportul unor rutine ale programului profesional Surfer. Prima imagine (fig.5), prin evidentierea unei forme depresionare extinse, mai accentuata in amonte ( extremitatea de SE a profilului Pr L ), explica, din punct de vedere a reliefului bazei zonei de viteze mici, conditiile favorizante de aparitie si evolutie a starii de instabilitate a pantei. Se mai remarca tendinta de temperareredresare a acestui nivel spre NV ( pichetul 0 m de pe Pr L si partea centrala a primului aliniament seismic transversal, Pr.T 1 ). Se mai subliniaza relevarea unei tendinte de ridicare in zona de vest a hartii, mai bine conturata in extremitatea corepunzatoare a Pr T 1, unde sectiunea seismica indica prezenta sarii la adancime mica. 10

11 m Pr. L Pr. T1 150 Pr. T Pr. T Pr. T m 20m 40m Fig. 5 Harta cu izohipse la nivelul suprafetei principale de alunecare a terenului (curbe de nivel exprimate in m) Date congruente pot fi detasate si din celalalta schita- harta (fig.6), elementul remarcabil fiind prezenta unui sector cu dezvoltare mai mare a grosimii deluviului glisat (valoare maxima cca 20 m), cu forma usor elipsoidala, axa mare fiind, logic, in lungul directiei principale a dinamicii terenului. Zone similare, insa mult mai restranse ca dezvoltare in special in suprafata, se reliefeaza in partea de nord-centrala si cea de vest ale perimetrului cercetat. Amplitudinile dezvoltarii acumulatului in sectoarele particulare semnalate, dispunerea lor pe relieful rocii din baza sunt elemente care indica actuala lor stabilizare. Desigur ca in timp, acumularea de noi mase de deluviu provenite din amonte, acolo unde procesul de degradare prin infiltrarea apelor este evolutiv, va induce destabilizarea terenului si in aval. Remarca sugereaza oportunitatea reluarii la interval de 2-3 ani a observatiilor seismometrice de detaliu, astfel incat monitorizarea sa permita eventuala detasare a tendintelor de etapa a deplasarii depozitelor superficiale, implicit de activizare a unuia sau a altuia dintre sectoarele componenete ale versantului degradat. 11

12 Pr. T Pr. T Pr. T3 Pr. L Pr. T m 20m 40m Fig. 6 Harta cu izopahite la nivelul suprafetei principale de alunecare a terenului (curbe de nivel exprimate in m) In timp, pericolul il constituie eventuala dislocarea a volumului semnificativ de roca din partea de NV a perimetrului, si blocarea astfel a unei parti a albiei paraului Telega sau chiar a drumului comunal, ce bordeaza versantul drept al vaii. Implicit, in aceste avarii vor fi incluse si amenajarile strandului cu ape sarate din vecinatate Metoda rezistivitatilor Metodologia de cercetare a unei zone afectate de fenomene de instabilitate sau cu risc de instabilitate trebuie sa cuprinda obligatoriu si un studiu geofizic. Dintre metodele geofizice, metoda rezistivitatilor in varianta sondajelor electrice verticale furnizeaza cele mai multe informatii indirecte de detaliu privind conturarea alunecarilor de teren in suprafata si in adancime, mecanismul de producere, estimarea riscului si a evolutiei in timp si spatiu a fenomenului. Metoda rezistivitatilor se bazeaza pe interdependenta dintre proprietatile electrice (rezistivitatea electrica ρ) si parametrii geotehnici ai terenului sau ai infiltratiilor de ape subterane, pe contrastele de rezistivitate dintre diferitele roci si formatiuni ce participa la alcatuirea geologica a unei zone. Rezistivitatea electrica ρ diferentiaza cel mai bine rocile si mineralele in functie de compozitie, structura, textura, nivel de compactizare, grad de saturatie cu apa. Intr-un teren cu alunecari de teren sau cu predispozitie la diferite fenomene de instabilitate, fenomene ce apar de regula in roci sedimentare, pe pantele 12

13 versantilor, se inregistreaza efecte geoelectrice semnificative in volumul de roci dizlocat si in relieful preexistent. De asemenea, pe limita dintre roca de baza si pachetul de roci deplasate (suprafata de alunecare) apar contraste de proprietati fizice datorita fenomenelor de frecare interna si coeziune, efecte amplificate de excesul de fluide (ce cresc greutatea volumetrica a rocilor si le modifica proprietatile fizice) si de circulatia lor subterana. Rezistivitatea principalelor tipuri de roci intalnite in zonele cu alunecari de teren variaza in urmatoarele limite: Roca ρ masurata pe esantioane in laborator ρ stabilita prin SEV sau carotaj electric pe: roca saturata cu roca saturata cu apa nemineralizata apa sarata argila gresie poroasa gresie compacta conglomerat marna In cele mai multe cazuri, pe sectiunea geoelectrica de rezistivitate corespunzatoare unei alunecari de teren se individualizeaza cateva orizonturi electrice caracteristice. Sub un orizont superficial rezistiv sau conductor ce reprezinta solul uscat ori saturat cu apa meteorica sau de infiltratie, nemineralizata sau mineralizata, se contureaza masa alunecatoare, formata dintr-un strat nisipos argilos, caracterizat insa printr-o rezistivitate medie, datorita permeabilitatii si prezentei la partea ei inferioara a nivelului hidrostatic. Urmeaza formatiunea impermeabila, preponderent argiloasa, conductoare, care favorizeaza alunecarea. In fine, la partea inferioara a sectiunii se afla roca de baza, compacta, deci rezistiva, pe care are loc deplasarea formatiunilor superioare. Prezenta sau apropierea sarii, a breciei sarii sau a apelor sarate poate complica aceasta imagine. In perimetrul Telega - La Butoi am utilizat un dispozitiv de masura SEV de tip Schlumberger cu linia de emisie AB cuprinsa intre 3 si 80 m si linia de receptie MN de 2 m. Finetea investigatiei este data de numarul si amplasarea sondajelor electrice verticale, cat si de desimea mare a punctelor de masura pe un sondaj (AB/2 = m). Precizia determinarii valorilor rezistivitatilor a fost asigurata prin efectuarea masuratorilor cu 2 aparaturi performante statia canadiana de 13

14 polarizatie indusa si rezistivitate Scintrex Mark VIII cu transmitator de 250 w si receptor IPR-8, respectiv rezistivimetrul suedez ABEM de mare sensibilitate. Reteaua punctelor de masura, formata dintr-un profil longitudinal L si 4 profile transversale T, a acoperit partea superioara si mediana a alunecarii existente. Distanta pe profil dintre locatiile SEV a fost intre 5 si 20 m. Rezistivitatea aparenta ρ a a fost calculata dupa formula clasica ρ a =K*ΔV/I, unde ΔV este diferenta de potential dintre electrozii de receptie M si N, I este intensitatea curentului electric introdus in sol prin linia de curent AB, iar K este un parametru ce depinde de configuratia geometrica a dispozitivului de masura. Curentul electric injectat in sol se distribuie in tot volumul de roci aflat in semispatiul inferior. Marimea masurata intre electrozii de receptie este asadar o medie ponderata a rezistivitatilor mediului dintre acestia (rezistivitate aparenta ), ponderea principala avand-o rezistivitatea pachetului de roci aflat la o adancime proportionala cu distanta dintre electrozii de curent. Marind progresiv aceasta distanta, creste adancimea de patrundere a curentului electric in subsol, deci si adancimea pe verticala de la care vine informatia cu ponderea cea mai mare (adancimea sau raza de investigatie). Acesta este principiul sondajului electric vertical. Rezistivitatea reala s-a obtinut in urma interpretarii cantitative a curbelor de rezistivitate aparenta cu abacele de 2 strate, rezultand o succesiune de orizonturi electrice, fiecare cu grosimea si rezistivitatea sa. Sectiunile ρ r corespunzatoare fiecarui profil au fost construite prin corelarea orizonturilor cu rezistivitati apropiate. Rezultatele obtinute sunt reprezentate pentru fiecare profil sub forma de sectiuni geoelectrice de rezistivitati aparente si de rezistivitati reale. Au fost de asemenea construite harti ρ a la diferite niveluri de adancime, precum si o harta a reliefului rocii de baza, asa cum rezulta din interpretarea geologica a datelor geofizice. 3.4 Metoda geoelectrica Solutia simpla, bine fundamentata fizic, relativ ieftina si care nu afecteaza in nici un fel mediul, aflata la indemana pentru rezolvarea problemei expuse, este utilizarea metodelor neconventionale, indirecte de cercetare, a metodelor geofizice, dintre care cea mai eficienta s-a dovedit a fi metoda geoelectrica in varianta sondajelor electrice verticale de rezistivitate in curent continuu. Prin utilizarea unor echipamente portabile si a unor metode rapide de prelucrare a datelor si de 14

15 interpretare a rezultatelor, creste eficienta lucrarilor, in paralel cu posibilitatea monitorizarii evolutiei fenomenelor de instabilitate. Contributia cercetarii geoelectrice la studiul unei zone afectate de instabilitate sau predispusa la astfel de fenomene consta in completarea imaginii structurii ascunse a sectiunii de mica adancime si, tinand seama de toate celelalte informatii disponibile, in descifrarea mecanismelor de producere a alunecarilor de teren, cu implicatiile socio-economice corespunzatoare. Modul de masurare a rezistivitatii pe teren a fost diferit in anul 2010 fata de anii anteriori, avand in vedere scopurile urmarite si mijloacele avute la dispozitie, asa incat un scurt istoric al masuratorilor in perimetru se impune. In figura 7 sunt reprezentate toate profilele geoelectrice din perimetrul Telega. Primele masuratori, cu caracter informativ, s-au executat in octombrie 2000, prin metoda sondajelor electrice verticale clasice cu statia manuala Scintrex, pe un profil transversal si pe un segment al profilului longitudinal situat la deal de acesta. A fost utilizat un dispozitiv de masura Schlumberger cu lungimea AB/2 maxima de 30 m, scopul urmarit fiind de a se stabili existenta contrastelor de rezistivitate intre diferitele compartimente ale alunecarii si modul de reflectare a acestora pe sectiunile geoelectrice. Urmare a rezultatelor pozitive obtinute, a stabilirii aplicabilitatii metodei SEV pe tipul respectiv de structura, in aprilie 2004 s-a trecut la investigarea sistematica a intregii arii de dezvoltare a alunecarii prin metodologia stabilita, scopul fiind de data aceasta conturarea in adancime si in suprafata a elementelor componente ale alunecarii. Reteaua de masura a cuprins un profil longitudinal extins intre a doua treapta majora a alunecarii si piciorul acesteia si 4 profile transversale echidistantate la 60 m ce au acoperit partea mediana si inferioara a alunecarii, dispozitivul utilizat AB/2 maxim fiind marit la 40 m. Sectiunile geoelectrice de rezistivitate corespunzatoare profilelor masurate sunt in mare asemanatoare, oferind informatii asupra succesiunii orizonturilor electrice in subsol. La partea lor superioara se inregistreaza de regula rezistivitatile cele mai mari, fapt explicabil prin prezenta multor goluri si a unui sol afanat. Valorile rezistivitatii scad apoi progresiv pana la o anumita adancime, aici manifestandu-se influenta cumulata a formatiunii nisipoase argiloase ce constituie pachetul de roci alunecate gravitational, a rocilor argiloase a caror prezenta a provocat alunecarea si a formatiunilor din acoperisul sarii. La partea inferioara a sectiunilor se constata o 15

16 crestere sau o tendinta de crestere a rezistivitatii, pusa pe seama prezentei rocii de baza. In sectoarele unde aceasta tendinta de crestere nu se inregistreaza, roca de baza se afla la o adancime prea mare in raport cu raza de investigatie a dispozitivului de masura utilizat. Prin coroborarea rezultatelor obtinute pe profilul longitudinal si pe cele 4 profile transversale, au fost construite primele harti de rezistivitate aparenta la diferite niveluri, care au reliefat caracterul asimetric al structurii de adancime, imposibil de determinat prin observatii de suprafata. Devierea axului alunecarii spre vest si rezistivitatea mai mare a compartimentului estic arata un grad mai mare de stabilitate al compartimentului estic si o predispozitie mai mare la instabilitate a compartimentului vestic. In 2008, pe langa statia de rezistivitate Scintrex IPR8, a fost achizitionat un nou tip de aparatura, sistemul automat generator de imagini de rezistivitate si polarizatie indusa SuperSting R8/IP+64 cu softurile aferente, cu care se vor realiza toate masuratorile ulterioare prin metoda rezistivitatilor. Ca urmare, a aparut necesitatea compatibilizarii datelor obtinute cu cele doua sisteme de inregistrare, prin masuratori in paralel cu ambele aparaturi, pe aceleasi profile, cu acelasi tip de dispozitiv. Acest lucru s-a realizat in 2008 pe toate profilele care acopera alunecarea de teren de la Telega. Corelarea celor doua tipuri de sectiuni geoelectrice, una obtinuta prin masuratori clasice, interpretata cantitativ manual, cu abace, si reprezentata in Surfer, iar cealalta obtinuta, reprezentata si interpretata automat cu EarthImager, a aratat ca rezultatele sunt asemanatoare, obtinandu-se totodata, in lipsa datelor de foraj, indicii privind adancimea de investigatie a dispozitivului de tip Schlumberger folosit. In etapa urmatoare (octombrie 2009), pe toate profilele (unul longitudinal in lungul axului alunecarii si cinci transversale) au fost efectuate teste cu mai multe tipuri de dispozitive (Schlumberger, Wenner, dipol-dipol) si parametri, la o spatiere de 5 m intre electrozi, scopul fiind de a determina sectiunea care ofera imaginea cea mai sugestiva a structurii subsolului si posibilitatile cele mai mari de prelucrare a datelor. Rezultatele comparative obtinute in urma testelor au impus drept cel mai potrivit pentru investigarea structurilor geologice foarte complicate, cum sunt majoritatea alunecarilor de teren, dispozitivul Schlumberger cu o singura linie de receptie care, desi implica un timp de masura relativ lung, produce imagini clare, 16

17 sugestive, ale structurii subsolului, cu erori mici, in plus oferind si posibilitatea prelucrarii fiecarui sondaj in 1D. Fig.7. Schema profilelor geoelectrice executate in perimetrul Telega In etapa anterioara a cercetarilor geoelectrice de teren din perimetru Telega (mai 2010), s-au realizat masuratori de teren prin metoda imaginilor de rezistivitate 17

18 pe 13 profile transversale lungi de 126 m fiecare, echidistantate la 10 metri, situate intre profilele transversale T1 si T3, la vest de profilul longitudinal L. Scopul acestei investigatii a fost validarea relatiilor stabilite intre metodologia geoelectrica utilizata pe de o parte si structura si proprietatile subsolului pe de alta parte. In paralel, s-a urmarit detalierea structurii partii superioare a subsolului si indesirea retelei punctelor de masura intre una din limitele laterale ale alunecarii si axul central al acesteia, pentru a se explica fenomenele care determina procesele dinamice de instabilitate a terenului. Masuratorile s-au executat cu sistemul automat generator de imagini de rezistivitate SuperSting R8+64 cu cabluri pasive multielectrod. Fisierul de comanda elaborat utilizeaza sondaje electrice verticale cu dispozitiv Schlumberger avand o singura linie de receptie MN de 2 m si linia de emisie AB cuprinsa intre 6 si 38 m. Spatierea de 2 m dintre electrozi si echidistanta de 10 m dintre profile asigura o explorare de mare detaliu a subsolului pana la adancimea de 7-8 m si acopera pierderea datorata erorilor introduse de softul de inversie EarthImager in zonele cu relief accidentat. Prelucrarea rezultatelor masuratorilor de teren, realizata cu softurile EarthImager, cuprinde mai multe etape. Prima consta in inversia pseudosectiunilor de rezistivitate aparenta corespunzatoare profilelor masurate, rezultand sectiunile transversale T10 - T30. A doua, in fiecare punct de masura a fost extras sondajul electric vertical corespunzator, contruindu-se cu aceste date profilele L19 L109, paralele cu profilul longitudinal L. De notat ca aceste sectiuni de rezistivitate, desi aparent artificiale, sunt mai apropiate de situatia reala de pe teren, deoarece conditiile ideale de realizare a unei sectiuni geoelectrice implica pozitionarea liniilor de curent si de masura perpendicular pe directia profilului, paralel cu directia structurii. In continuare, sondajele pot fi interpretate cantitativ in mod separat, rezultand o succesiune de orizonturi electrice, caracterizate fiecare printr-o grosime si o valoare a rezistivitatii. In final, cu aceste date, modulul Survey Planner permite, printr-o combinatie repetata de modelari directe si inverse, construirea unui model structural al subsolului. 18

19 T T S05 S20 S13 S S06 S12 T S04 S19 S18 T3 T10 S14 S T11 T12 T13 T14 T15 T20 T21 T22 T23 T24 T25 T30 L109 L99 L89 L79 L69 L59 L49 L39 L29 L19 S15 S09 S10 S08 S07 S16 T L S17 Fig. 8. Pozitia profilelor geoelectrice si a sondajelor penetrometrice executate in anul 2010 Rezultatele investgatiilor geoelectrice executate in aceasta faza ar trebui discutate atat comparativ cu sectiunile geoelectrice anterioare, executate cu dispozitive cu raza mare de adancime (T1, T2, T3 si L), cat si in paralel cu sondajele penetrometrice executate de colegii francezi. Adancimea mica de penetrare a acestora (intre 2 si 4 m) nu a strabatut insa intreaga formatiune alunecata, suprafata principala de alunecare ramanand in adancime, asa incat rezultatele lor nu ajuta la interpretarea sectiunilor geoelectrice. Pozitionarea sondajelor penetrometrice este figurata in figura 8. 19

20 Profilul T10 porneste de la intersectia profilului longitudinal L cu profilul transversal T1 masurat anterior si se continua spre sud-vest pe un traseu usor diferit de acesta din urma, de unde si diferenta dintre suprafetele topografice ale lor. Sunt unele diferente intre imaginea sectiunii T10 si cea a sectiunii T1 (figura 9). Pe verticala, sectiunea de rezistivitate inversata T10 nu depaseste orizontul conductor situat deasupra masivului de sare. In cadrul orizontului rezistiv situat deasupra suprafetei de alunecare, rezistivitatea prezinta variatii datorate neomogenitatii acestui compartiment. Si aici, suprafata de alunecare se continua la adancime dincolo de limita vestica a alunecarii observata la suprafata, ceea ce inseamna ca stabilitatea acestei zone este doar relativa, de suprafata, fundamentul fiind afectat, probabil, de o suprafata de alunecare veche, profunda, actualmente stabilizata. In sfarsit, in apropierea axului alunecarii (pichetul 10), suprafata de alunecare se afunda brusc, determinand ingrosarea compartimentului alunecator dincolo de raza de investigatie a dispozitivului. Pe flancul estic al alunecarii, la 2 m adancime se contureaza o noua limita de separatie intre doua orizonturi cu rezistivitati diferite, care poate reprezenta o suprafata de alunecare secundara, superficiala. In conditii de precipitatii abundente, aceasta se va activa cu prioritate. Profilul T20 porneste de la intersectia profilului longitudinal L cu profilul transversal T2 masurat anterior si se continua spre vest dincolo de capatul acestuia (figura 10). Deja influenta masivului de sare nu se mai manifesta pe sectiunea de adancime T1, din cauza indepartarii de aceasta. Pe sectiunea de mica adancime T20 se diferentiaza o suprafata de alunecare la 2-3 m de la suprafata, cu o afundare incepand de la pichetul 11, simultan cu o crestere a valorilor rezistivitatii in compartimentul superior. In figura 11 sunt reprezentate toate profilele transversale intermediare dintre T10 (T1) si T20 (T2). Se observa ca in acest sector imaginile rezistivitatii nu sunt fundamental diferite. Suprafata de alunecare conturata pe imagini separa un orizont electric mai rezistent (peste 10 ohmmetri) la partea superioara a sectiunilor de unul mai conductor (2-4 ohmmetri) spre adancime. Aceasta limita de separatie se gaseste la 2-3 m de suprafata pe flancul vestic al alunecarii, pentru ca in apropierea axului acesteia (pichetul 10) sa se afunde brusc. In zona centrala, ingrosata, a compartimentului alunecator astfel conturat, se mai evidentiaza o suprafata de alunecare superficiala, la 1-2 m de suprafata, pe fondul unor rezistivitati mici, sub 8 ohmmetri. Aceasta suprafata de alunecare, date fiind 20

21 pozitionarea amintita, adancimea mica si rezistivitatea redusa, reprezinta portiunea cea mai sensibila la actiunea factorilor de instabilitate. Profilul T30 porneste de la intersectia profilului longitudinal L cu profilul transversal T3 masurat anterior si se continua spre vest dincolo de capatul acestuia (figura 12). Imaginea distributiei rezistivitatii pe sectiunile inversate de rezistivitate este net diferita de cea corespunzatoare profilului T20, dovada faptului ca se trece in alt regim structural. Sectorul vestic al sectiunii este dominat de rezistivitati mari, indicand o stabilitate a terenului atat la suprafata, cat si in adancime. In zona centrala, suprafata de alunecare coboara treptat spre axul alunecarii, unde masa alunecatoare atinge grosimea maxima, peste adancimea de investigatie a dispozitivului utilizat (8 m), simultan cu o relativa omogenizare pe orizontala si pe verticala. In figura 13 sunt reprezentate toate profilele transversale intermediare dintre T20 (T2) si T30 (T3). Din punctul de vedere al flancului vestic al structurii, se observa o diferenta neta intre profilele nordice, dinspre vale, asemanatoare ca aspect cu T10 (T20-T23), si cele sudice, dinspre deal, asemanatoare cu T30 (T25- T30) - la acestea din urma, zona limitrofa alunecarii fiind efectiv stabila. In ceea ce priveste compartimentul alunecator, acesta este relativ omogen din punct de vedere rezistivimetric, dar rezistivitatea mica ii confera un caracter de instabilitate. In continuare sunt prezentate cateva sectiuni longitudinale artificiale (nemasurate), construite prin prelucrarea datelor obtinute pe profilele transversale T10 - T30. Cu softul EarthImager 1D, la metrii 19, 29, 39, 49, 59, 69, 79, 89, 99 si 109 de pe fiecare profil transversal au fost extrase (separate) sondajele electrice verticale 1D respective. Apoi, fisierele corespunzatoare distantelor amintite au fost combinate cu softul EarthImager 2D pentru a se obtine fisiere combinate care, inversate in 2D, au condus la imaginile din figurile 14 si 15. Pe aceste imagini se observa ca suprafata de alunecare, interpretata ca fiind limita dintre compartimentul superior rezistiv si cel inferior conductor, are o forma foarte ondulata, osciland intre 0 si 7 m adancime, relevand astfel extrema neomogenitate a masei alunecate pe directia alunecarii. In figura 16 sunt reprezentate in paralel imaginile distributiei rezistivitatii in sectiune verticala pe profilul L masurat cu dispozitivul cu raza mare de investigatie si pe profilul 109 construit din masuratorile executate cu dispozitiv mai scurt. Pe aceasta sectiune se observa cel mai bine cum spatierea mai mare dintre electrozi 21

22 (5 m) niveleaza izoohmele, in timp ce o spatiere mai mica (2 m) reliefeaza sau accentueaza micile neomogenitati locale. In figura 17 am reprezentat comparativ, la aceeasi scara, sectiunile geoelectrice pe profilul T10 obtinute din aceleasi date de teren, inregistrate cu sistemul automat SuperSting, in doua moduri. Imaginea de sus reprezinta sectiunea inversata de rezistivitate prelucrata direct din datele de teren, automat, cu softul EarthImager 2D, iar imaginea de jos - sectiunea de rezistivitati reale construita in Surfer prin interpretarea manuala, cu abace, a sondajelor electrice verticale extrase din fisierele de date brute. Exista o diferenta in reflectarea elementelor structurale intre cele doua imagini, relativ la adancimea suprafetei de alunecare, mai mare in cazul interpretarii manuale, diferenta reiesita din alegerea izoohmei in primul caz, respectiv subiectivitatea interpretarii cantitative a fiecarui sondaj in parte in al doilea caz. In ambele cazuri insa, succesiunea orizonturilor electrice sub stratul de sol rezistiv este aceeasi. In zona alunecata, intre masa alunecata (3-4 ohmmetri) si formatiunea conductoare (1,3-2 ohmmetri) se contureaza suprafata de alunecare, incepand exact din dreptul limitei vizibile in teren si a carei forma este neregulata, cu o ingrosare accentuata in apropierea axului alunecarii. In exterior, orizontul rezistiv are o grosime mult mai mare, conferind acestui compartiment o aparenta de stabilitate, infirmata insa in adancime, unde la limita cu formatiunea conductoare se individualizeaza o posibila suprafata de alunecare, mai veche, in prezent stabilizata. Odata stabilita aceasta succesiune a orizonturilor electrice pe verticala, in cuprinsul alunecarii actuale si in exteriorul acesteia, s-a trecut la faza finala de prelucrare a datelor - rularea unei prospectiuni virtuale pe un model sintetic construit pe baza datelor masurate in teren sau prezumate de user. 22

23 Fig. 9. Sectiuni geoelectrice transversale pe profilele T1 si T10 Fig.10. Sectiuni geoelectrice transversale pe profilele T2 si T20 23

24 Fig.11. Sectiuni geoelectrice transversale intre profilele T1 si T2 24

25 Fig. 12. Sectiuni geoelectrice transversale pe profilele T3 si T30 25

26 Fig. 13. Sectiuni geoelectrice transversale intre profilele T2 si T3 26

27 NV SE Fig. 14. Sectiuni geoelectrice longitudinale prin flancul stang al alunecarii (1) 27

28 Fig. 15. Sectiuni geoelectrice longitudinale prin flancul stang al alunecarii (2) 28

29 Fig. 16. Sectiuni geoelectrice longitudinale pe profilele L si L109 29

30 Sectiune de rezistivitati reale (ohmmetri) Pr. L SEV Sol Zona stabila Compartiment alunecator Suprafata de alunecare Formatiunea argiloasa Fig. 17. Sectiuni geoelectrice pe profilul T10 Sus: Interpretare automata cu softul EarthImager. Jos: Interpretare manuala cu abace si reprezentare in Surfer 30

31 Simulatorul de prospectiune este o combinatie de simulare directa si inversa. Mai intai e realizata o prospectiune virtuala prin modelare directa pentru a genera un set de date sintetice. Apoi, setul de date sintetice e inversat pentru a reconstrui modelul subsolului, care e comparat cu modelul sintetic. Aceste procese se realizeaza automat, prin iteratii succesive, de catre modulul Survey Planner din softul EarthImager 2D. Rezultatele acestei simulari, pe o structura care modeleaza un fragment din alunecarea de teren evidentiata pe sectiunea geoelectrica corespunzatoare profilului T10, sunt reprezentate in figura 18. Rezistivitatile si grosimile orizonturilor electrice ale modelului sintetic sunt cele determinate prin interpretarea cantitativa a sondajelor electrice verticale. Limitele trasate pe sectiunea de rezistivitate inversata corespund celor din modelul sintetic. Aceasta simulare arata unde trebuie trasate limitele dintre orizonturile electrice pe sectiunile geoelectrice masurate in teren. Fig. 18. Simulare de prospectiune pe o alunecare de teren Calibrarea pe teren in conditii controlabile Masuratorile de calibrare a aparaturii si metodologiei de investigare in teren in perimetrul Telega-La Butoi au fost executate pe profilele longitudinal L si transversal T2 (fig. 19). A fost aplicat un dispozitiv Schlumberger cu spatierea dintre electrozi de 2,5 si 5 m. Fisierul de comanda a avut urmatorii parametri: 64 electrozi, valoarea maxima AB/MN=20 si factorul de expansiune 6, care a asigurat o adancime de investigare de 15 m pentru spatierea de 2,5 m si 30 m pentru spatierea de 5 m.

32 L L28 64 T L T T2 L20 49 L16 33 salcie L2 L12 17 X(2000,5000,200) 2100 L L4 49 L0 33 L L-4 17 L Fig.19 Plan cu profilele L si T2 Profilul longitudinal L, in lungime de 315 m, a inceput la 15 m aval de prima suprafata de desprindere si a urmarit directia axului principal al alunecarii. In fig. 8 este reprezentata sectiunea geoelectrica verticala intre pichetii -8 si +8, masurata cu distanta de 5 m intre electrozi. Cu linie intrerupta sunt figurate suprafetele de alunecare determinate pe baza datelor de rezistivitate, ca limita dintre pachetul de roci rezistive reprezentand compartimentul alunecator si argilele conductoare pe care acestea stau. Se observa corelarea foarte buna dintre fruntea alunecarii determinata pe baza datelor geoelectrice si suprafetele de desprindere cartate pe teren. 32

33 Fig.20 In fig. 20, aceeasi lungime de profil, impartita in doua sectiuni - cea sudica, in amonte si cea nordica, in aval - si masurata cu spatierea de 2,5 m, detaliaza sectiunea verticala de rezistivitate. Profilul transversal T2 este situat la pichetul 22 de pe profilul longitudinal L, la 300 m aval de fruntea alunecarii. Pe sectiunea verticala de rezistivitate cu spatierea de 2,5 m (fig. 21), suprafata de alunecare apare la adancimea de 5-8 m, incepand de la marginea laterala de la pichetul 6. In schimb, pe sectiunea masurata cu spatierea de 5 m, in adancime se contureaza fragmente ale unei alte suprafete de alunecare, profunde, probabil stabilizate. Unul din fragmente apare chiar sub creasta de la pichetul 4, ceea ce arata ca aceasta zona nu este stabila, asa cum apare la suprafata, ci poate deveni instabila odata cu reactivarea alunecarii din profunzime. 33

34 In etapa (mai 2011) scopul urmarit a constat in depistarea modificarilor survenite in distributia rezistivitatii partii superioare a subsolului prin masuratori executate la interval de un an, in conditii de masura similare, astfel: - aceeasi aparatura geofizica: sistemul automat generator de imagini de rezistivitate SuperSting R8+64, cu cabluri pasive multielectrod si cutie de distributie incorporata pentru 64 de electrozi; - acelasi dispozitiv de masura, de tip Schlumberger cu linia de receptie MN de 2 m si linia de emisie AB cuprinsa intre 6 si 38 m; - acelasi fisier de comanda, care asigura investigarea subsolului pana la adancimi de 7-8 m prin sondaje electrice verticale cu o singura linie de receptie, care permite interpretarea fiecarui SEV in parte cu softul EarthImager 1D; - aceeasi perioada a anului, mai; - aceleasi conditii meteo-climatice, constand in ploi scurte, dar zilnice, alternand cu vreme senina; - acelasi mod de prelucrare a datelor primare, constand in inversia pseudosectiunii de rezistivitate aparenta corespunzatoare fiecarui profil cu programul EarthImager 2D; - acelasi mod de prezentare a rezultatelor, sub forma de sectiuni inversate de rezistivitate cu trasarea elementelor componente ale alunecarii. Singura deosebire fata de 2010 consta in imposibilitatea pastrarii acelorasi trasee ale profilelor, din cauza miscarii maselor de roci, si a imposibilitatii plasarii electrozilor exact in aceleasi pozitii. Astfel se explica si diferentele de cote dintre cele doua serii de masuratori. Aceste diferente, pe directia axului principal al alunecarii (profilul L), sunt aratate in tabelul de mai jos si sub forma de grafic. Se observa o ridicare neuniforma a terenului in amonte produsa de acumularea de material in compartimentul alunecator si o coborare a suprafetei terenului in aval. Este dovada masurata ca alunecarea este activa, alte indicii in acest sens fiind modificarile vizibile in Fig.21 34

35 morfologia compartimentului alunecator, aparitia de numeroase fisuri noi pe toata suprafata versantului, variatia nivelului lacului de la baza alunecarii si aparitia unor goluri adanci legate de ivirile masivului de sare.. Topo pr L Diferenta T T T T T T T T T T T T T In ceea ce priveste masuratorile geoelectrice de teren executate in aceasta faza a cercetarii alunecarii de teren de la Telega - La Butoi, rezultatele obtinute arata modificari nesemnificative produse in distributia rezistivitatii in partea superioara a subsolului in perioada mai iunie Toate perechile de sectiuni ale rezistivitatii inversate sunt asemanatoare atat ca aspect al distributiei rezistivitatii, cat si ca valoarea acesteia. Diferentele existente se datoreaza mai mult factorilor tehnici (conditii de prizare, diferente in pozitiile electrozilor, umiditate diferita) decat caracteristicilor geologice si se incadreaza in limitele normale pentru rocile componente. 35

36 In figura 22 sunt reprezentate perechile de profile transversale intermediare dintre T10 si T30 efectuate in anii

37 37

38 Fig. 22. Sectiuni geoelectrice transversale intre profilele T1 si T3 ( ) 38

39 Suplimentar fata de remasurarea acelorasi profile in aceleasi conditii, am realizat acum cateva experimente inedite in studiul alunecarilor de teren. 1. Daca in faza anterioara am prezentat comparativ sectiunile inversate de rezistivitate realizate cu acelasi tip de dispozitiv (Schlumberger), dar cu caracteristici geometrice (spatierea electrozilor, adancimea de investigatie, rezolutia) diferite, in aceasta faza a cercetarii am realizat, pe 6 profile situate intre T1 si T2, cate doua seturi de masuratori cu dispozitive diferite (Schlumberger si dipol-dipol), avand insa raze de investigare apropiate (8-9 m, ceva mai mare pentru dispozitivul dipol-dipol). Imaginile rezultate sunt echivalente ca aspect, contrast de rezistivitate si eroare RMS, fapt foarte important, deoarece arata ca in practica se poate utiliza oricare din cele doua dispozitive, in functie de scopul urmarit. Avantajul utilizarii dispozitivului dipol-dipol este durata mai mica a masuratorii, in timp ce din masuratorile cu dispozitiv Schlumberger se pot obtine mai multe informatii prin extragerea sondajelor 1D, interpretarea separata a acestora sau rularea unei prospectiuni virtuale pentru a genera o modelare directa s subsolului. 39

40 40

41 Pe profilul T10 am executat si masuratori de polarizatie indusa, parametru care este sensibil la variatia concentratiei de anumite minerale metalice prin asa-numita polarizatie de electrod sau, in cazul nostru, de continutul de minerale argiloase prin fenomenul cunoscut ca polarizatie de membrana. Utilizarea unor electrozi de inox in locul unora impolarizabili la linia de receptie a condus insa la polarizarea acestora, rezultand multe date eronate, in special in cazul diferentelor mici de potential, date eliminate automat de softul EarthImager. In final, imaginile inversiei de IP rezultate au fost puternic distorsionate, cu eroare RMS foarte mare, nefiind utilizabile. In etapa (iulie 2011) se compara interpretarea in termeni geotehnici si hidrogeologici a imaginii tomografice pe profilul longitudinal ales pentru monitorizare in zona la Butoi efectuat in septembrie 2009 cu imaginea obtinuta in iulie Scopul acestui studiu comparativ consta in depistarea modificarilor survenite in distributia rezistivitatii partii superioare a subsolului prin masuratori executate la interval de un andoi, in conditii de masura pe cat posibil similare. Premisele interpretarii Reteaua de masura a cuprins un profil longitudinal extins intre a doua treapta majora a alunecarii si piciorul acesteia. Metodologia si aparatura de achizitie si prelucrare a datelor de teren fost aceeasi O modificare este luna de masurare, dar regimul pluviometric este destul de asemanator. A doua deosebire fata de 2009 consta in imposibilitatea pastrarii acelorasi trasee ale profilelor, din cauza miscarii maselor de roci, si a imposibilitatii plasarii electrozilor exact in aceleasi pozitii. Astfel se explica si diferentele de cote dintre cele doua serii de 41

42 masuratori. Aceste diferente, pe directia axului principal al alunecarii (profilul L), sunt destul de mici (vezi tabelul). Diferenta mare de la cele trei puncte din amont reprezinta evolutia unei noi frunti de alunecare dn afara profilului, sa nu uitam ca panta intreaga este neimpadurita si este supusa alunecarilor. Este dovada masurata ca alunecarea este activa, alte indicii in acest sens fiind modificarile vizibile in morfologia compartimentului alunecator, aparitia de numeroase fisuri noi pe toata suprafata versantului, variatia nivelului lacului de la baza alunecarii si aparitia unor goluri adanci legate de ivirile masivului de sare. Interpretarea datelor Geomorfologic, se observa o ridicare neuniforma a terenului in amonte produsa de acumularea de material in compartimentul alunecator (tarus ) si o coborare a suprafetei terenului in aval (tarus ). Deasemenea o ridicare in zona centrala a profilului (tarus ). Ridicarile presupun o acumulare de material (frunte a unui solz de alunecare). Geoelectric, pe dispozitivul Schlumberger minimul central din 2009 care presupunea o umiditate crescuta a materialului alunecator si a stratului pe care se aluneca s-a diminuat deoarece in perioada ce a trecut (sept 2009-iul 2011) s-a produs o oarecare dizolvare a pintenului de sare de la tarusul aflat la cca. 25 m adancime si o drenare a apei din teren. Imaginea obtinuta cu dispozitivul dipol-dipol, in realitate cu o adancime de investigare mai mica decat dispozitivul Schlumberger (de 1,5 ori), sugereaza o rezistivitate mare a stratului acoperitor (1-3 m) si deci o umiditate mai scazuta ceea ce poate duce la ruperea unor solzi superficiali de alunecare. Imaginea obtinuta cu dispozitivul Schlumberger sugereaza ca pintenul de sare de la cca 25 m adancime s-a erodat, avand un nou relief, mai accentuat retinand in crevase o umiditate mai crescuta. Deoarece acest reliefal sarii (electrod ) este cvasiconform cu morfologia terenului, pe aceasta portiune se asteapta o posibila alunecare mai profunda (solzi de cca 5-8m grosime). Geotehnic, vorbind punctul cheie al interpretarii tomografiei din 2011 este zona de la electrodul unde se remarca un dipol geoelectric maxim-minim (16-0,8 Ohmm) care presupune un gradient mare si deci o posibila initiere a unui fenomen de alunecare. Solzul alunecat va porni de la electrodul , avand fruntea la electrodul

43 Electrod 2009 Cota 2009 Electrod 2011 Cota 2011 Diferenta (dh) Dispozitivele de masura au fost diferite exceptand profilul longitudinal L care a fost masurat folosind aceeasi metoda Schlumberger ca in 2009, la fel si perioada de masurare (iulie 2011 comparativ cu septembrie 2009). Profilele pentru a fi comparate, anume sectiunea transversala T0 (fig. 23) si cea longitudinala L (fig 24). 43

44 Fig. 23 Sectiuni geoelectrice de rezistivitate pe profilul T0 Fig. 24 Sectiuni geoelectrice de rezistivitate pe profilul L 44

45 4. PROCESE GEOLOGICE DINAMICE ACTUALE Avand in vedere intensitatea fenomenelor de degradare a terenurilor din cuprinsul comunei Telega, principalele procese geologice actuale au necesitat un studiu complex, punandu-se, astfel, in evidenta procesele legate de actiunea apelor de suprafata, precum si cele legate de deplasarea maselor de roci pe pante. Procese legate de actiunea apelor de suprafata a. Siroirile se produc pe pantele cu inclinare mai mare si se datoresc scurgerilor superficiale pe versanti a apei de ploaie sau a celei provenite din topirea zapezilor. Se produc eroziuni liniare a caror efecte duc la formarea rigolelor de siroire, care evolutiv ajung la ravenari si in final la ogase. b. Eroziunea apelor curgatoare consta in distrugerea scoartei si transportul produselor rezultate in urma acestei activitati. In acest sens se deosebeste o eroziune de fund (eroziunea pe verticala) ce se produce fie direct, din amonte spre aval, datorandu-se curentului de apa, fie remanent (eroziune regresiva), care actioneaza din aval spre amonte. Aceste tipuri de eroziune sunt caracteristice principalului curs de apa din perimetrul cercetat, valea Telega. Procese legate de deplasare a maselor de roci pe panta Sunt reprezentate prin prabusiri si alunecari de teren. a. Prabusirile se produc in zonele de dezvoltare a orizontului brecios salifer, de varsta badeniana si sunt rezultatul actiunii de dizolvare-levigare a apelor de infiltratie si subterane asupra masivelor de sare. Este un proces lent si perpetuu. In urma acestei activitati se creeaza goluri care in anumite momente sunt obturate in urma antrenarii gravitationale pe verticala a maselor de roci acoperitoare, cand acestea sunt de genul marnelor, argilelor cu intercalatii grezoase si a nisipurilor. Concomitent se presupune si un grad de umiditate si stare plastica in afara celor normale. b. Alunecarile de teren sunt cele mai reprezentative si raspandite procese geologice dinamice legate de deplasarea maselor de roci pe panta. Aparitia, declansarea si dezvoltarea lor se datoreste in general unor cauze naturale (natura litologica a formatiunilor geologice si structura acestora, morfologia terenului, actiunea gravitatiei, actiunea apelor de precipitatie si subterane, variatia si intensitatea factorilor climatici sezonieri etc.) si mai putin artificiale (defrisari pe 45

46 suprafete intinse, extinderea culturilor pe pante, pasunatul intensiv, modificarea pantelor unor versanti si incarcarea taluzelor prin lucrari de constructii etc.). Aceste manifestari au o foarte mare extindere in perimetru, afectand gradul de stabilitate al terenurilor intr-o asa masura incat s-au creat situatii de maxima gravitate la nivelul comunei Telega, ajungandu-se pana la avarii ale cailor de acces si distrugerea completa a numeroase locuinte. In malul stang al vaii Telega, efectele deplasarilor de teren au o mare extindere, pe alocuri fiind catastrofale. Dintre acestea, cele din sectorul numit "La Butoi" prezinta un interes sporit prin distrugerile pe care le poate cauza in evolutia lor bailor Telega, precum si drumului principal comunal si lucrarilor de arta aferente acestuia. In sectorul sus-mentionat, versantul este puternic afectat pe o suprafata de circa 0,4 km 2. Morfologia prezinta numeroase suprafete de desprindere, uneori cu aspect de abrupturi, valuri de diferite amplitudini si suprafete in contrapanta, in care sunt cantonate acumulari de apa sub forma de laculete si malstini, fisuri longitudinale si transversale cu adancimi si latimi variabile etc. Panta terenului este destul de accentuata, in special in apropierea zonei de creastã. Partea superioarã a versantului este ocupatã de livezi si pãsuni ce apartin localnicilor. Rapele de desprindere au forme semicirculare sau neregulate. Alunecãrile de teren ocupa versantul stang al vaii Telega, ajungand panã la culmea dealului pe care se afla drumul spre Bustenari aflandu-se in diverse stadii, incepand cu cele vechi-stabilizate si continuand cu reactivari recente, acestora adãugandu-li-se ravenãri, siroiri si surpãri de maluri (fig. 25). In momentul de fata, considerãm ca alunecarea prezinta 5 trepte. Rapa de desprindere initiala, situata aproape de creasta dealului, are forma de amfiteatru. Se estimeaza inaltimea acesteia ca fiind in jurul valorii de 20 m. In literatura de specialitate, suprafata de alunecare (in acest caz suprafata initiala) este estimata intr-o prima etapã, a se situa la o adancime aproximativ egala cu inaltimea fetei de desprindere. La baza primei trepte se observã un acumulat alcatuit din blocuri de argila nisipoasã. In primavara anului 2000, in urma unor precipitatii destul de importante ca volum, in cadrul treptelor doi si trei s-au produs reactivãri ce au afectat pasunea si cateva garduri care delimitau proprietatile localnicilor. Copacii sunt inclinati sau trantiti la pamant si se prezinta sub aspectul clasic de padure beata. De asemenea, partea inferioara a ultimei trepte se prezinta sub forma de curgere plastica de noroi, afectand malul stang al paraului Telega si stalpii de curent din zona. 46

47 In cadrul masei alunecate pot fi observate frecvente crapaturi longitudinale si transversale, multe zone cu acumulari de apa, portiuni cu vegetatie de balta sau podbal. Crapaturile au dimensiuni variabile: latimi intre 5-30 cm, adancimi de cm. Printr-un efect de subimpingere, aceasta alunecare a afectat si malul drept al paraului. Ca urmare, s-au intreprins lucrari de stabilizare a ambelor maluri, reprezentate prin ziduri de sprijin de beton. Am putut constata si gradul avansat si continuu de degradare a drumului national, ce face legãtura intre Telega si Melicesti, pe aceastã portiune. In afara rocilor acoperitoare cuaternare, deluviale, argiloase, galbui-cenusii, sunt antrenate si roci din baza; in aria de desprindere sunt afectate roci marnoase, cenusiinegricioase, fin stratificate, nisipoase ce alterneaza cu gresii moi, cenusii, atribuite meotianului. Spre aval sunt interceptate si roci ale "orizontului stratelor de Podu Morii", reprezentante ale oligocenului mediu, din argile si marne cenusii in alternanta cu gresii cenusii, slab stratificate. De asemenea sunt afectate si roci ale "orizontului brecios salifer", atribuit badenianului inferior. Predomina marnele cenusii vinetii cu structura brecioasa si lentile de sare alb-cenusie, larg cristalizata. Intreaga stiva de sedimente este prinsa intr-o structura complexa traversata de falia Campina-Cosminele si flancata la NE de falia Martinului. In decursul celor 3 ani de derulare ai proiectului au putut fi observate modificari ale morfologiei suprafetei alunecarii de teren, aceste observatii fiind rezultatul masurarii conturului zonei cu ajutorul GPS (fig. 25). De asemenea, s-a putut lua ca reper o salcie situata exact pe axul alunecarii, aceasta deplasandu-se in decursul a peste 10 ani de observatii, cu circa 10 m. 47

48 Figura 25- Schita alunecãrii de teren La Butoi Declansarea alunecarilor de teren a fost sesizata de foarte multa vreme (ulterior acestea au fost reactivate). Factorii cauzali ce au stat la baza fenomenului au fost: - existenta faciesurilor argiloase si a breciei sarii; - tectonizarea secundara a complexelor litologice; - unghiul de panta; - gradul de acoperire cu vegetatie scazut; - regimul ridicat al precipitatiilor. Efectul combinat al acestor factori a produs deplasari areale cu tronsoane de suprapunere, unele cu viteze mai mari de deplasare a masei active. Alunecãrile au un caracter general detrusiv, in unele zone mixt, insecvent, fiind plastice, pe alocuri plastic curgãtoare, active, de mica adancime pana la profunde, creand un larg camp de 48

49 alunecare. Acestea au dus la distrugerea stabilitatii versantului (afectand terenuri de pasunat, livezi si constructii), aparitia unor izvoare sau obturarea unor lacuri. Fig.26 Modelarea 2D si 3D a bazei alunecarii de teren Volumul de roca deplasata, calculat pe baza hartii topografice si a bazei alunecarii (fig.26), ajunge la m 3. In extremitatea vestica, fenomenul este legat de acela al dizolvarii sarii, care prin crearea unor nise in samburele de sare a atras prabusirea pe verticala a rocilor acoperitoare, marnoase nisipoase-argiloase. Mentionam ca, in general, alunecarea prezinta indicii de stabilitate, dar oricand este susceptibila de o noua reactivare. 49

50 5.CERCETAREA PENETROMETRICA In anul 2010 s-a incercat o corelare a rezultatelor obtinute prin metode geofizice (electrometrie) cu cele de penetrometrie. Colegii francezi au lucrat cu un aparat PANDA (Fig.27). Acesta este un penetrometru dinamic cu con, usor (20kg), ce foloseste energie variabila (transmisa cu ajutorul unui ciocan) si poate fi manevrat de o singura persoana, in aproape orice locatie, pana la o adancime de 6 metri. Aparatul este utilizat in scopul penetrarii rocilor si masoara rezistenta materialului, care poate fi convertita in Mpa, KN, psi, CBR etc. Fig. 27 Penetrometrul PANDA Echipamentul este format din trei componente principale: nicovala, terminalul si unitatea centrala de achizitie. Adancimea mica de penetrare a tijelor (intre 2 si 4 m) nu a strabatut insa intreaga formatiune alunecata, suprafata principala de alunecare ramanand in adancime. Pozitionarea sondajelor penetrometrice este figurata in figura 8. Tranzitia dintre sol si masa alunecata este destul de clara la o adancime de 1-1,5 m. Cu toate acestea este foarte dificil de stabilit o corelare buna intre adancimea suprafetei de alunecare si oprirea semnalului penetrometrului. Ceea ce este interesant este ca semnalul penetrometrului se opreste la mijlocul stratului rezistiv, ceea ce poate fi legat de o zona mai dura a masei alunecate. 50

51 Fig.28 Corelarea profilelor de penetrometrie cu profilul L de rezistivitate Dar adancimea suprafetei de alunecare, dupa interpretarea profilului de rezistivitate, este de doua ori mai adanca (Fig.28). O alta posibilitate a opririi semnalului este explicata prin frictiunea rocii de tija metalica. 6.ANALIZE MINERALOGICE PENTRU MINERALE ARGILOASE 6.1 Metodologia de probare Probele, reprezentand argilite, au fost colectate din carotele rezultate in urma forarii in zona Telega, cu un utilaj Bereta pus la dispozitia noastra, cu amabilitate, de dl. Director GEO SERV, Neata Gheorghe. Forajele au mers pana la o adancime de 3-3,5 m, pe primii 2,5 m intalnind argile vinete si maronii, cu aspect pastos, aspect care dispare dupa primii 2,5 m. La adancimea de 3-3,5 m apare sarea, de culori variabile, de la alb-gri la alb-cenusiu, culori date de continutul de minerale argiloase. Prelevarea probelor s-a facut chiar la baza forajului, fiecare carota fiind injumatatita si probata in functie de aspectul macroscopic: culoare, duritate, textura etc. 6.2 Metode analitice utilizate Desi numarul metodelor de analize mineralogice este destul de mare (se cunosc aproximativ 20 de tipuri fundamentale de metode de analiza, atat fizice cat si chimice, 51

52 si o multitudine de combinatii ale acestora), nu toate pot fi aplicate cu succes in studiul mineralelor argiloase, caracterizate in general prin cristalinitate redusa si talii mici ale particulelor. Diversitatea si complexitatea problematicii care se pune in studiul acestor tipuri de minerale, induce necesitatea folosirii unor metode analitice adecvate, care sa evidentieze caracteristicile fizice si/sau chimice specifice. Deoarece toate esantioanele colectate din carotele extrase din forajele executate in zona respectiva sunt sub forma de argile hidratate, cu aspect pastos, iar mineralele care le compun se prezinta sub forma unor cristale de talie micronica, decelabile doar prin studiul la microscopul electronic, analizelor clasice primare - observatii macroscopice si observatii la lupa binoculara li se vor adauga analizele difractometrice de raze X in pulberi. Pentru o interpretare cat mai exacta a rezultatelor, difractometria de raze X va fi completata cu: analize prin spectrometrie de absorbtie in infrarosu, analize termice si analize la microscopul electronic cu baleiaj prin spectometria dispersiei energiilor (EDS/EDAX); suplimentar se mai pot face analize prin spectrometrie cu plasma cuplata inductiv cu spectrometrie de emisie si analize chimice in medii umede. Anterior analizei difractometrice de raze X, probele au fost supuse unui proces de uscare la temperatura camerei (25 o C) timp de 48 de ore, sitare prin sitele de 0,63mm, 0,5mm, 0,4mm, 0,2mm, spalare atenta cu acetona ( ml de acetona la 5 10 g de proba) in vederea indepartarii urmelor de material organic si a particulelor de dimensiuni coloidale de sesquioxizi de fier, si separare la lupa binoculara pentru sortarea diferitelor faze minerale. S-a evitat spalarea probelor cu apa distilata pentru a se indeparta riscul unei hidratari suplimentare a materialului. Evaporarea solventului organic din materialele extrem de poroase a fost urmarita prin verificare la lampa cu cuart, folosindu-se o lampa UV portabila tip Vetter, cu filtru de 366 nm. Dupa alegerea atenta la lupa binoculara, agregatele granulare obtinute au fost mojarate intr-un mojar de agat, sub acetona, pana s-a obtinut o pulbere cu dimensiunea granulelor de μm. 6.3Analize difractometrice de raze X in pulberi Analizele difractometrice de raze X in pulberi au fost realizate folosindu-se un difractometru tip Briker D8 Advance (fig. 29), aflat in dotarea Laboratorului de mineralogie al Institutului Geologic al Romaniei. Acesta prezinta un goniometru vertical, 52

53 are o configuratie θ - 2θ, focalizare Bragg - Brentano, cu posibilitatea deplasarii independente a tubului si detectorului, tub de radiatii X cu anod de Cu, 2 kw si filtru de Ni. Aparatul poate determina natura fazelor cristaline, avand o baza de date ICDD PDF 2/2007, cu licenta, ce cuprinde difractograme de minerale, 889 difractograme ale unor faze din cimenturi, 6197 difractograme ale unor faze ceramic, difractograme ale unor faze din produsi corozivi, 3453 difractograme ale unor faze cristaline din produse farmaceutice si 2783 difractograme ale unor zeoliti, cu un numar de faze inorganic, faze organice si 3514 faze duale. Softul cuprinde doua programe de interpretare: Diffrac plus Basic (Eva 13) pentru identificarea fazelor cristaline, si Topaz 3 pentru determinarea cantitativa a fazelor cristaline si a dimensiunilor cristalititelor. De asemenea, programul permite si vizualizarea structurilor fazelor minerale analizate. Proba, sub forma de pulbere, a fost fixata pe celula de siliciu si introdusa in suportul aparatului. Montajul aparatului de tip θ - 2θ a permis efectuare masuratorilor in intervalul 4 90 o, pentru a putea prinde toate reflexele principale ale mineralelor argiloase, minerale care difracta la valori ale lui θ foarte mici (sub 7 o ), dar si reflexele principale ale altor minerale care pot sa apara in asociere cu acestea si care difracta la valori mai mari (calcitul, gipsul, etc.). In cazul acestui tip de aparat, radiatia Cu Kα, λ = 1,54056 Ǻ, este monocromatizata prin folosirea unui monocromator curb de grafit. Conditiile de lucru folosite au fost: viteza de scanare 0,01 o (2θ) pe secunda, pentru un timp de 4, secunde pe pas. Toate masuratorile au fost efectuate la un voltaj de 40 Kv, la o intensitate a curentului de 30 ma, un sistem de fante (de intrare, de antidifuzie si de iesire) standard (1-0, 1-1 mm) si o fanta de receptie de 0,6 mm. Ca etaloane interne a fost folosit Si sintetic. Calibrarea aparatului s-a facut folosindu-se tot Si sintetic, obtinandu-se o acuratete a masuratorilor corespunzatoare unei deviatii de 0,01 o 2θ pentru intregul interval masurat. 53

54 Figura 29 Difractometru de raze X in pulberi Bruker D8 Advance In prelucrarea si interpretarea difractogramelor s-a folosit programul Diffrac plus Basic (Eva 13) bazat pe fisele ICDD aflate in baza de date a calculatorului atasat difractometrului. Programul permite o mai buna si mai rapida comparare a difractogramelor inregistrate cu difractogramele din baza de date IDCC. Indexarea reflexelor inregistrate pe difractograme s-a facut in conformitate cu fisele JCPDS ICDD si in acord cu structurile determinate pentru fiecare mineral in parte, stabilite fie pe minerale naturale, fie pe compusi sintetici. De asemenea, s-a avut in vedere sistemul de cristalizare al mineralelor studiate si grupul spatial (pentru stabilirea conditiilor de non-extinctie si eliminarea unora dintre reflexe). Pentru obtinerea unor difractograme clare, care sa permita identificarea exacta a mineralelor, s-a incercat pe cat posibil folosirea unor esantioane cu o puritate ridicata. Radiatia difractata a fost inregistrata cu ajutorul contorului Geiger-Müller care este rotit pe un cerc in centrul caruia se gaseste proba, cu o viteza unghiulara dubla fata cea a preparatului (montaj θ - 2θ). Astfel, conditia de focalizare este permanent indeplinita, iar pentru unghiuri θ caracteristice se vor inregistra linii de difractie specifice. 54