Kompleksowe badania osuwisk w dolinie Brdy w Koronowie k. Bydgoszczy

Kompleksowe badania osuwisk w dolinie Brdy w Koronowie k. Bydgoszczy

Les³aw Zabuski

, Teresa Mrozek

, Waldemar Œwidziñski

,

Marek Kulczykowski

, Izabela Laskowicz

Complex investigations of landslides in the Brda river valley in Koronowo near Bydgoszcz. Prz. Geol., 62: 472–480.

A b s t r a c t. In the recent years intensified landsliding was observed in the surroundings and in the town of Koronowo near Bydgoszcz. (Krajeñskie Lake District). The gently undulated moraine upland, a wide valley of the Brda river, its relatively steep valleysides and incised valleys of tributaries are morphologic features related to modeling by North Polish Glaciation. Quaternary tills alternated with fluvioglacial sands and gravels are underalined by Miocene clay and mud with brown coal intercalations. Due to such morphologic and geologic setting the study area is prone to slope instability. Failure apt soil massifs were assigned to 4 groups. Out of 32 identified landslides, 9 were selected for detailed examination. To register a nature and rate of failures a complex monitoring system was installed on slopes where the selected landslides resulted in severe damages to municipal infrastructure. The system was facilitated with inclinometers and piezometers, supported by a network of GPS-RTK geodetic benchmarks as well as with a recording weather station. The performed examination revealed that the most unfavourable arrangement of the layers is, when under a non-cohesive soil (e.g. sand, gravel) lies a cohesive impermeable layer (e.g. clay, loam). The landslides are rather shallow ones (except 2 incidents) with slow rate of displacement of an order of few mm/year. The landslide triggering factor is water originating from precipitation and snow melting. Influence of water was especially significant in early Spring 2011, due to the combined effect of snow melting and infiltration of thawing water originating from the former, exceptionally high rainfalls. The influence of hydrologic conditions on slope deforma-tions is complex. There is a significant time-lag between a movement initiation and unfavourable hydrometeorological condideforma-tions. That is exemplified with the landslide that was initiated in February-March 2011 in consequence of atmospheric conditions of Novem-ber-December 2010. The obtained results formed the background for inventing engineering treatment measures aiming at current remedial stabilization of slopes and mitigation of possible landsliding in the future.

Keywords: landslides, monitoring,, Brda river valley in Koronowo

W ostatnich kilkunastu latach w Polsce powsta³o lub odnowi³o siê wiele osuwisk, powoduj¹c straty lub zagro¿e-nia natury gospodarczej i spo³ecznej (m.in. Biedrowski & Troæ, 1997, Poprawa & R¹czkowski, 1999: Grabowski. i in., 2005; R¹czkowski, 2007; Marciniec i in., 2011; Maœlanka, 2012). Chocia¿ znacz¹ca wiêkszoœæ osuwisk (ponad 90%) znajduje siê w Karpatach (Mrozek i in., 2000; Poprawa & R¹czkowski, 2003; Chowaniec & Wójcik, 2012), to wiele wystêpuje równie¿ na terenach nizinnych (np. Ilcewicz--Stefaniuk i in., 2006; Tyszkowski, 2008, 2009). Przyk³a-dem s¹ odcinki klifowe wybrze¿a Ba³tyku (Subotowicz, 2001, 2002; Tejchman i in., 1995), a tak¿e zbocza dolin wiêkszych rzek, zw³aszcza skarpy wiœlane w P³ocku, Wyszogrodzie oraz Dobrzyniu nad Wis³¹ (Bijak, 2007; Ilcewicz-Stefaniuk i in., 2007) lub sk³on terasy Warty w odcinku prze³omowym w Poznaniu (Biedrowski & Troæ, 1997).

Procesy osuwiskowe s¹ zazwyczaj z³o¿one i zale¿¹ od czynników geologicznych, geomorfologicznych, klima-tycznych, hydrologicznych, hydrodynamicznych i od

spo-sobu u¿ytkowania terenu. Stanowi¹ one powa¿ny problem natury gospodarczej, zw³aszcza na terenach poddanych antropopresji, zwi¹zanej z now¹ zabudow¹, formowaniem nasypów, pozyskiwaniem kruszywa, wykopami itp.

Osuwiska w okolicach Koronowa reprezentuj¹ formy rozwiniête na styku falistej wysoczyzny morenowej oraz zboczy doliny Brdy, powsta³ej w wyniku erozyjnych pro-cesów fluwioglacjalnych, a tak¿e na zboczach mniejszych cieków o analogicznej genezie (Listkowska, 1988; Kon-dracki, 2009).

Poniewa¿ osuwiska powodowa³y g³ównie zniszczenia infrastruktury miejskiej lub stanowi¹ dla niej zagro¿enie, zw³aszcza w dolinie Brdy w granicach administracyjnych Koronowa, obszar ten objêto badaniami, wykonywanymi przez Instytut Budownictwa Wodnego PAN w Gdañsku w ramach projektu badawczo-rozwojowego (Zabuski i in., 2012). Celem projektu by³o m.in. zbadanie wspó³czesnych procesów deformacji osuwiskowych oraz okreœlenie zale¿-noœci przyczynowo-skutkowych, tj. ocena wp³ywu czynni-ków biernych i aktywnych (przyczyny) na rozwój osuwisk

L. Zabuski T. Mrozek

1

Instytut Budownictwa Wodnego, Polska Akademia Nauk, ul. Koœcierska 7, 80-328 Gdañsk; lechu@ibwpan.gda.pl, waldek@ ibwpan.gda.pl, marek@ibwpan.gda.pl.

2

Pañstwowy Instytut Geologiczny – Pañstwowy Instytut Badawczy, ul. Skrzatów 1, 31-560 Kraków; tmro@pgi.gov.pl; izabela. laskowicz@pgi.gov.pl.

(skutek). Do realizacji tak zakreœlonych zadañ utworzony zosta³ kompleksowy system pomiarowy, monitoruj¹cy zja-wiska i procesy, a tak¿e pozwalaj¹cy (niekiedy) na bezpoœ-rednie przeciwdzia³anie ich skutkom.

W tym artykule scharakteryzowano zastosowany sys-tem oraz przedstawiono wybrane wyniki pomiarów prze-mieszczeñ osuwiskowych, istotne z poznawczego, meto-dycznego i utylitarnego punktu widzenia, z uwzglêdnie-niem zwi¹zków pomiêdzy czynnikami wp³ywaj¹cymi na ruchy osuwiskowe a rejestrowanymi przemieszczeniami. Na tym tle s¹ te¿ opracowane zalecenia dotycz¹ce rozwi¹zañ in¿ynierskich, s³u¿¹cych stabilizowaniu zboczy, z uwzglê-dnieniem analizy kosztów oraz korzyœci wynikaj¹cych ze stabilizacji (Swidziñski i in., 2012). Zalecenia te daj¹ admi-nistracji terenowej, a w szczególnoœci w³adzom Korono-wa, podstawê do dzia³añ s³u¿¹cych ustabilizowaniu zboczy i unikniêciu wyst¹pienia w przysz³oœci katastrofalnych zja-wisk osuzja-wiskowych.

CHARAKTERYSTYKA TERENU BADAÑ

Obszar badañ, obejmuj¹cy po czêœci Koronowo oraz czêœciowo jego najbli¿sze okolice, znajduje siê w obrêbie makroregionu Pojezierza Po³udniowo-Pomorskiego i le¿y w strefie granicznej pomiêdzy Wysoczyzn¹ Krajeñsk¹ a Dolin¹ Brdy (Kondracki, 2009). W ukszta³towaniu terenu tych mezoregionów wyró¿nia siê falist¹ wysoczyznê more-now¹, doœæ strome zbocze doliny Brdy oraz jej dno wraz z tarasem nadzalewowym. W topografii zaznacza siê to jako próg morfologiczny. Najwy¿sze wzniesienia wysoczyzny przekraczaj¹ 100 m n.p.m., co w porównaniu z po³o¿eniem dna doliny Brdy tworzy deniwelacje rzêdu 40 m.

Pod wzglêdem geologicznym obszar badañ znajduje siê w strefie szwu transeuropejskiego, wype³nionego pociêtymi uskokami utworami od syluru po czerwony sp¹gowiec oraz mi¹¿szami i sfa³dowanymi osadami od cechsztynu po kredê. Tworz¹ one antyklinorium œródpol-skie, a omawiany obszar znajduje siê w jego pó³nocno-za-chodniej czêœci, w segmencie pomorskim (¯elaŸniewicz i in., 2011). Najstarszymi utworami nawierconymi w tym rejonie s¹ mu³owce, i³owce, piaski i piaskowce kredy dol-nej (Listkowska, 1986, 1988). S¹ one przykryte przez oli-goceñskie mu³owcowo-i³owcowe warstwy czempiñskie i piaszczyste warstwy mosiñskie górne. Powy¿ej wystêpuje warstwa piasków, i³ów i mu³ków z przewarstwieniami wêgla brunatnego miocenu górnego. Starsze utwory przy-kryte s¹ ci¹g³¹ w zasadzie warstw¹ osadów czwartorzêdo-wych, których mi¹¿szoœæ jest zmienna, przy czym najm-niejsza w dolinie Brdy. Na wysoczyŸnie wystêpuj¹ gliny zwa³owe oraz piaski wodnolodowcowe zlodowacenia pó³nocnopolskiego, o mi¹¿szoœci 20–50 m i wiêkszej. Tyl-ko lokalnie wystêpuj¹ porwaki i³ów trzeciorzêdowych z przewarstwieniami mu³ków i wêgli brunatnych wieku plio-ceñskiego. Ich mi¹¿szoœæ waha siê w granicach 2–30 m, co stwierdzono w kilku otworach g³êbszych (Listkowska, 1988) oraz p³ytszych (w³asnych), wykonanych w ramach prowadzonych badañ. Na zboczach doliny wystêpuj¹ czê-sto koluwia osuwiskowe o zró¿nicowanej mi¹¿szoœci.

Taras nadzalewowy Brdy buduj¹ g³ównie piaski rzeczne o zmiennym uziarnieniu.

Koronowo znajduje siê w tzw. nadnoteckiej dzielnicy rolniczo-klimatycznej, charakteryzuj¹cej siê opadami 500–600 mm i wiêcej w ci¹gu roku3. Œrednia wieloletnia temperatura roczna wynosi 7,6o

C. Najzimniejszym miesi¹cem jest styczeñ, ze œredni¹ temperatur¹ –2,8o

C, najcieplejszym lipiec z temperatur¹ 17,8o

C. W ostatnich latach wzros³a wysokoœæ opadów. Przyk³adowo w latach 1955–1981 wy-nosi³a ona 554 mm, zaœ w latach 2004–2011 – 727 mm3.

Na podstawie przeprowadzonej analizy zdjêæ lotniczych i szczegó³owego kartowania terenowego zidentyfikowano w rejonie Koronowa 32 osuwiska o œredniej powierzchni oko³o 0,14 ha i ³¹cznej oko³o 59 ha, przy czym w dwudzie-stu przypadkach powierzchnia œrednia jest mniejsza od 0,1 ha. Do szczegó³owych badañ i monitorowania wybrano 9 osu-wisk i wykonano na nich otwory badawcze oraz zainstalo-wano aparaturê pomiarow¹. G³ównym kryterium wyboru by³o zagro¿enie dla infrastruktury miejskiej, wywo³ane przez aktualny b¹dŸ potencjalny ruch osuwiskowy.

Mapê z zaznaczonymi osuwiskami „testowymi” wraz z ich oznaczeniami literowymi przedstawiono na rycinie 1. W wiêkszoœci znajduj¹ siê one na zachodnim zboczu doli-ny Brdy.

METODYKA BADAÑ I MONITOROWANIA OSUWISK

W celu rozpoznania w³aœciwoœci masywu gruntowego na osuwiskach testowych wykonano 36 otworów badaw-czych i w czêœci z nich zainstalowano aparaturê pomia-row¹. Tworzy ona kompleksowy system pomiarowy monitoruj¹cy zjawiska i procesy, a tak¿e pozwalaj¹cy (nie-kiedy) na bezpoœrednie przeciwdzia³anie ich skutkom.

Opady atmosferyczne i temperatura

W rejonie badañ zainstalowano stacjê pomiarow¹, reje-struj¹c¹ w sposób ci¹g³y wysokoœæ opadu oraz temperaturê powietrza. Dziêki pomiarom temperatury mo¿na okreœliæ rodzaj opadu (deszcz, œnieg). Do pomiarów opadów œniegu urz¹dzenie zaopatrzone jest w zestaw podgrzewaj¹cy.

Dane dotycz¹ce wysokoœci opadów w latach 1955– 1981 oraz 2004–2011 uzyskano z posterunku opadowego IMGW znajduj¹cego siê w Koronowie.

Zwierciad³o wody podziemnej (ZWP)

W otworach badawczych na osuwiskach zainstalowano 13 piezometrów otwartych. Pomiary piezometryczne wy-konywano w dwóch etapach. Pocz¹tkowo, w okresie oko³o 7 miesiêcy prowadzono je „rêcznie” (œwistawk¹ hydrogeo-logiczn¹), œrednio raz w miesi¹cu. W tym czasie stwierdzo-no, i¿ swobodne ZWP wystêpuje jedynie w czêœci otwo-rów. W konsekwencji wytypowano 5 otworów (1 na osu-wisku O, 3 na osuosu-wisku T i 1 na osuosu-wisku SZ) i zainstalo-wano w nich piezometry automatyczne, mierz¹ce ZWP w interwa³ach dwugodzinnych.

3

Przemieszczenia grawitacyjne w obrêbie zboczy

Zainstalowane na osuwiskach otwory inklinometrycz-ne oraz sieæ reperów geodezyjnych pos³u¿y³y do pomiarów przemieszczeñ wg³êbnych i powierzchniowych. W pierw-szym przypadku stosowano metodê inklinometryczn¹, umo¿liwiaj¹c¹ pomiary zarówno wielkoœci, jak i kierunku przemieszczenia, a tak¿e okreœlenie g³êbokoœci powierzch-ni poœlizgu (Green & Mikkelsen, 1986,1988; Stark & Choi, 2008; Domañska & Wichur, 2007; Zabuski, 2013). Pomia-ry inklinometPomia-ryczne wykonywano w 23 otworach, roz-mieszczonych w 8 osuwiskach (z wyj¹tkiem osuwiska B) w taki sposób, aby mo¿liwe by³o okreœlenie przemieszczeñ w górnej, œrodkowej i dolnej czêœci osuwiska4. G³êbokoœæ otworów wynosi³a od 6 m do 18 m, zale¿nie od ich lokali-zacji i geometrii zbocza. Najg³êbsze by³y otwory w górnej czêœci zboczy, tj. zlokalizowane w rejonie g³ównych skarp osuwiskowych, najp³ytsze w czêœci dolnej, w rejonie czo³a.

Otwory inklinometryczne i piezometryczne umiesz-czono „parami”, obok siebie (ryc. 2). Dziêki temu istnia³a mo¿liwoœæ okreœlania zwi¹zków pomiêdzy przemieszcze-niem, a po³o¿eniem zwierciad³a wody podziemnej w miej-scu pomiarów.

Pomiary inklinometryczne uzupe³niono pomiarami prze-mieszczeñ powierzchniowych, wykonywanych metod¹ geodezyjn¹. Na osuwiskach zastabilizowano 25 punktów pomiarowych (reperów). Ponadto mierzono po³o¿enie g³o-wic otworów inklinometrycznych, zatem ³¹cznie wykony-wano pomiary po³o¿enia 48 punktów. Badania wykonywa-no metod¹ GPS – RTK (Real Time Kinematics), (Hu i in., 2003; Bogusz i in., 2000) oraz tachymetryczn¹.. Traktowa-no je jako pomocnicze, gdy¿ ich ograniczona dok³adTraktowa-noœæ w sytuacji, gdy przemieszczenia s¹ ma³e – np. rzêdu kilku milimetrów – nie daje podstaw do jednoznacznej oceny rzeczywistego przemieszczenia5. Wyniki pomiarów geo-dezyjnych s¹ stosunkowo wiarygodne jedynie wówczas, gdy przemieszczenie jest du¿e, rzêdu kilkunastu centyme-trów lub wiêcej. Zalet¹ jest natomiast mo¿liwoœæ wykony-wania pomiarów w du¿ej liczbie punktów, dziêki czemu mo¿na porównywaæ wielkoœci przemieszczenia w ró¿nych czêœciach danego osuwiska oraz na poszczególnych osuwi-skach. Mo¿na wiêc ustaliæ, nawet wówczas gdy nie dyspo-nuje siê wynikami pomiarów inklinometrycznych, jak deformuje siê dane zbocze lub jego czêœæ w porównaniu z innymi.

PRZYK£ADOWE WYNIKI BADAÑ I MONITOROWANIA

Uwzglêdniaj¹c cechy litologiczne gruntów i po³o¿enie zwierciad³a wód gruntowych, wprowadzono nastêpuj¹c¹ typologiê masywów gruntowych, które na potrzeby niniej-szej pracy okreœlono jako „struktury” (ryc. 3).

Struktura pierwsza (1): do g³êbokoœci kilkunastu

metrów i wiêcej zalegaj¹ piaski fluwioglacjalne o zró¿ni-cowanym uziarnieniu i zmiennej mi¹¿szoœci (osuwiska C i B, po³udniowa czêœæ osuwiska G). Nie stwierdza siê obecno-œci ci¹g³ego zwierciad³a wody podziemnej.

Struktura druga (2): do g³êbokoœci kilku metrów pod

powierzchni¹ terenu wystêpuj¹ grunty spoiste, najczêœciej gliny, niekiedy z domieszkami ¿wiru, zaœ pod nimi piaski (osuwiska P, SZ, W, K, centralna czêœæ osuwiska G). Woda podziemna wystêpuje na osuwisku SZ.

Struktura trzecia (3): w podpowierzchniowej strefie

koluwiów zalegaj¹ piaski lub utwory nasypowe niekontro-lowane, niekiedy tak¿e grunty spoiste, przemieszane z nie-spoistymi, pod nimi miêkkoplastyczne i³y (pó³nocna czêœæ osuwiska G, rejon niszy osuwiska O, czêœciowo osuwisko W). Woda podziemna wystêpuje na osuwiskach O i W.

Struktura czwarta (4): do g³êbokoœci kilku metrów

pod powierzchni¹ terenu wystêpuj¹ gliny, py³y, torfy i wêgle brunatne; powierzchnia poœlizgu przebiega w cien-kiej warstwie wêgla brunatnego z domieszk¹ i³u. G³êbo-koœæ zwierciad³a wody podziemnej jest ma³a, najczêœciej

4

Taki uk³ad otworów umo¿liwia równie¿ opracowanie modeli zboczy do analiz statecznoœci i procesów deformacji, z okreœleniem granicy miêdzy koluwium osuwiskowym i pod³o¿em in situ.

5

Przy sprzyjaj¹cych warunkach i dostatecznie d³ugim czasie wykonywania obserwacji na punkcie pomiarowym mo¿liwe jest uzy-skanie dok³adnoœci wyznaczenia pozycji poziomej, równej +/– 10mm i pionowej +/– 20mm.

Ryc. 1. Lokalizacja rejonu badañ oraz rozmieszczenie badanych i monitorowanych osuwisk

Fig.1. Location of the test site and the distribution of investigated and monitored landslides

mniejsza od 1 m. Struktura ta wystêpuje jedynie w osuwi-sku T.

Warunki hydrogeologiczne w rejonie osuwisk s¹ korzystne, co oznacza, ¿e w obrêbie wiêkszoœci utworów buduj¹cych zbocza nie stwierdzono wystêpowania zwier-ciad³a wody podziemnej (ZWP). Poza wysokim poziomem wody na osuwisku T, ZWP stwierdzono na g³êbokoœci 1–2 m w górnych partiach osuwiska O i na g³êbokoœci oko³o 5 m w pobli¿u skarpy g³ównej osuwiska SZ. Amplituda wahañ ZWP nie przekracza 1 m.

Rozwojowi deformacji osuwiskowych sprzyja litolo-gia zboczy ze struktury trzeciej i czwartej. Grunt niespoisty, przepuszczalny, zalegaj¹cy bezpoœrednio pod powierzch-ni¹ terenu umo¿liwia swobodn¹ i szybk¹ infiltracjê wody opadowej lub roztopowej w g³¹b zbocza. Woda zatrzymuje siê w warstwach stropowych gruntów nieprzepuszczal-nych, co powoduje ich os³abienie i w konsekwencji poœli-zgi. W okresie od lipca 2009 r. do lipca 2012 r. procesy takie mia³y miejsce na osuwiskach O i W.

W warunkach geologiczno-in¿ynierskich i topograficz-nych w rejonie Koronowa budowa geologiczna masywów zboczowych obok nachylenia zboczy jest istotnym czyn-nikiem biernym, sprzyjaj¹cym, b¹dŸ nie, ruchom osuwi-skowym. W przypadku czynników aktywnych nie stwier-dzono skutków erozyjnego oddzia³ywania Brdy, w której prêdkoœæ przep³ywu jest bliska zeru, jak równie¿ wp³ywu wspó³czesnej antropopresji.

Monitorowanie osuwisk objê³o dwa pe³ne sezony pomiarowe (cztery pory roku) – lata 2010 i 2011. Wyso-koœæ opadów atmosferycznych w roku 2010, równa 976 mm, przewy¿sza³a o oko³o 34% œredni¹ z wielolecia (727 mm), natomiast w roku 2011 wynios³a ona 647 mm, a wiêc by³a ni¿sza od œredniej o oko³o 12% (ryc. 4).

Z punktu widzenia badañ ró¿nica ta jest korzystna, gdy¿ umo¿liwia ocenê reakcji zboczy na warunki nieko-rzystne oraz „œrednie”, tj. bliskie œrednim z wielolecia. Wyj¹tkowy z punktu widzenia warunków atmosferycz-nych by³ okres listopad–grudzieñ 2010 r. Opady w ci¹gu

Ryc. 2. Mapa osuwiska T z zaznaczonymi otworami do pomiarów inklinometrycznych i piezometrycznych Fig. 2. Map of the landslide T with marked positions of the inclinometric and piezometric boreholes

tych dwóch miesiêcy znacznie przewy¿sza³y analogiczne opady w poprzednich latach, tj. by³y wiêksze o ponad 150% od œrednich, wynosz¹cych 93 mm. Taki nierówno-mierny rozk³ad opadów mia³ wp³yw na obserwowany prze-bieg procesów osuwiskowych. Procesy te mo¿na podzieliæ na trzy grupy.

Grupa 1. Nale¿¹ do niej dwa osuwiska – O i W, które w

lutym i marcu 2011 r. uleg³y kilku-kilkunastometrowym przemieszczeniom. Utworzy³y siê lub pog³êbi³y skarpy osuwiskowe, zniszczone zosta³y otwory inklinometryczne i repery geodezyjne (ryc. 5).

Gwa³towny rozwój tych osuwisk mo¿na wyjaœniæ, uwzglêdniaj¹c i analizuj¹c szczegó³owo wczeœniejsze warunki atmosferyczne, pocz¹wszy od listopada 2010 r. Na rycinie 6 przedstawiono krzywe opadu skumulowanego i temperatury w okresie 11.2010–03.2011. W listopadzie, przy dodatnich temperaturach, wystêpowa³y opady desz-czu o bardzo du¿ej wysokoœci, a wobec braku ewapotran-spiracji woda infiltrowa³a w g³¹b zboczy. Z kolei wysokie grudniowe opady œniegu spowodowa³y utworzenie siê pokrywy œnie¿nej o znacznej gruboœci. Równie¿ przez wiê-ksz¹ czêœæ stycznia temperatura by³a ujemna. W pocz¹tko-wych dniach lutego nast¹pi³ wzrost temperatury powy¿ej zera, zatem nastêpowa³o tajanie œniegu i jednoczeœnie „uwolnienie” listopadowej wody. Taka kombinacja wy-tworzy³a wyj¹tkowo niekorzystne warunki hydrogeolo-giczne w zboczach i spowodowa³a uruchomienie osuwisk. Dalszy wzrost temperatury wywo³a³ rozmarzanie gruntu i ich propagacjê, aczkolwiek opady w póŸniejszym okresie by³y niskie. Powy¿sze zmiany w nawodnieniu zboczy ilu-struj¹ krzywe, obrazuj¹ce wyniki 1,5-rocznych pomiarów g³êbokoœci zwierciad³a wody podziemnej w dwóch otwo-rach na osuwisku T, wykonywane przy zastosowaniu pie-zometrów automatycznych (ryc. 7).

Na osuwisku W pierwsze oznaki deformacji w postaci szczelin pod mostem, przy którym powsta³o to osuwisko,

pojawi³y siê ju¿ w roku 2010 r., powoduj¹c zniszczenie zainstalowanego tam otworu inklinometrycznego. Szczeli-nê na koronie nasypu przy przyczó³ku mostu zaobserwo-wano w po³owie lutego 2011 r. (Zabuski i in., 2011). Na osuwisku O kilkumetrowe przemieszczenia zachodzi³y ju¿ wczesn¹ wiosn¹ w 2005 r., a ruchy z prze³omu lat 2010/ 2011 stanowi³y ich reaktywacjê.

Grupa 2. S¹ to osuwiska T, G i SZ, które litologicznie

nale¿¹ do struktur trzeciej i czwartej. Mierzone przemiesz-czenia zachodzi³y powoli, z prêdkoœci¹ kilkunastu milime-trów na rok, a zauwa¿alny wzrost prêdkoœci przemiesz-czenia nast¹pi³ w okresie od jesieni 2010 do wiosny 2011 r., a wiêc w tym samym czasie, w którym wystapi³y ruchy osuwiska z grupy pierwszej.

Grupa 3. Obejmuje osuwiska C, P, K, B oraz

po³u-dniow¹ czêœæ osuwiska G, które z punktu widzenia litologii zaliczane s¹ do struktury pierwszej i drugiej, na których w okresie monitorowania nie rejestrowano przemieszczeñ.

G³êbokoœæ osuwisk jest generalnie niewielka – od 1,5– 2,5 m do oko³o 5 m. Wyj¹tkiem jest osuwisko T. W jego najwy¿szej czêœci zarejestrowano poœlizg na g³êbokoœci 7,5 m i ruch o mniejszej intensywnoœci na g³êbokoœci 15,7 m. P³ytszy zsuw mo¿e mieæ charakter wtórny, zaœ g³êbsza powierzchnia poœlizgu mo¿e œwiadczyæ o istnieniu starego osuwiska „pierwotnego”. Tak¿e w otworze w œrodkowej czêœci osuwiska powierzchnia poœlizgu przebiega stosun-kowo g³êboko, tj. na g³êbokoœci 13 m (ryc. 8). Jedynie w rejonie czo³a g³êbokoœæ powierzchni poœlizgu zmniejsza do oko³o 6 m.

PODSUMOWANIE I WNIOSKI

W celu rozpoznania procesów deformacji zboczy zbu-dowano system pomiarowy, w ramach którego mierzono wielkoœci stanowi¹ce przyczynê ruchów („przyczynowe”), tj. opady atmosferyczne i warunki wodne (ZWP) w

zbo-Ryc. 3. Typowe struktury litologiczne masywu gruntowego zboczy w Koronowie wraz z lokalizacj¹ Fig. 3. Typical lithologic structures of the soil massif of the slopes in Koronowo with localization

Ryc. 4. Wysokoœci opadów rocznych i w miesi¹cach listopad–grudzieñ w latach 1955–1981 oraz 2004–2011 Fig. 4. Annual and November–December precipitation in the years 1955–1981 and 2004–2011

Ryc. 5. Widok osuwiska O po wyst¹pieniu deformacji w okresie wczesnowiosennym 2011 r. Fot. L. Zabuski Fig. 5. View o landslide O after deformations occurrence in early-spring season 2011. Photo by L. Zabuski

czach osuwiskowych (czynniki aktywne), oraz wielkoœci bêd¹ce skutkiem ich oddzia³ywania („skutkowe”), tj. prze-mieszczenia zboczy.

Pierwotn¹ przyczyn¹ (czynnikiem biernym) ruchów masowych na terenie Koronowa jest specyficzna budowa geologiczna masywu gruntowego buduj¹cego zbocza doliny

Ryc. 6. Krzywe opadu skumulowanego i temperatury w okresie od listopada 2010 do kwietnia 2011 r. Fig. 6. Curves of cumulative precipitation and temperature from November 2010 to March 2011

Ryc. 7. Krzywe zwierciad³a wody podziemnej w otworach na osuwisku T Fig. 7. Curves of groundwater level depth in the boreholes on T landslide

Brdy. W wyniku 2,5-letnich badañ i pomiarów okreœlono rodzaj masywu gruntowego, najbardziej podatny na rozwój ruchów masowych. Z punktu widzenia litologii najbardziej korzystny dla tworzenia siê osuwisk jest uk³ad, w którym pod warstwami gruntów przepuszczalnych, niespoistych (np. pod piaskami, ¿wirami) zalegaj¹ grunty spoiste (np. i³y, gliny). Na zboczach zbudowanych w ca³oœci z gruntów niespoistych (struktura pierwsza – utwory sandrowe) nie obserwowano g³êbszych ruchów masowych. Powstaj¹ tam niekiedy bardzo p³ytkie (1–2 m) zsuwy o ma³ej powierzch-ni, np. osuwisko C.

Jak wykaza³y badania, jedynym czynnikiem aktyw-nym, generuj¹cym ruchy osuwiskowe w Koronowie, jest woda pochodz¹ca z opadów i z topniej¹cego œniegu. Wp³yw warunków wodnych by³ szczególnie wyraŸny w okresie wczesnowiosennym 2011 r., gdy wyst¹pi³ ³¹czny efekt topnienia œniegu i nawodnienia zboczy w wyniku infiltracji wody opadowej, pochodz¹cej z wczeœniejszych, ponadnormatywnych opadów deszczu.

W artykule wykazano, i¿ wp³yw warunków wodnych na deformacje zboczy ma charakter z³o¿ony i inicjacja zsu-wu mo¿e nast¹piæ ze znacznym opóŸnieniem w stosunku do okresu, w którym wystêpuj¹ niekorzystne warunki atmosferyczne. Przyk³adem jest osuwisko W, które pow-sta³o w lutym i marcu 2011 r., tj. po oko³o 2–3 miesi¹cach w stosunku do okresu listopad–grudzieñ 2010 r., kiedy zaistnia³y warunki atmosferyczne, wp³ywaj¹ce na jego ini-cjacjê i rozwój. Wniosek ten mo¿na uznaæ za „pesymi-styczny”, gdy¿ wskazuje on, ¿e okreœlanie zwi¹zków przy-czynowo-skutkowych jest zadaniem trudnym.

Wed³ug zmodyfikowanej klasyfikacji osuwisk (Dikau i in., 1993; Cruden & Varnes 1996; Margielewski 2004, 2009) monitorowane i omówione tu osuwiska s¹ to osuwi-ska z³o¿one, rotacyjno-translacyjne. Wosuwi-skazuj¹ na to formy morfologiczne terenu, ods³oniêcia naturalne oraz wyniki pomiarów inklinometrycznych. W partiach najwy¿szych tworz¹ siê nisze o kszta³cie ko³owym (rotacja), zaœ w czêœ-ciach centralnej i czo³owej powierzchnie poœlizgu maj¹ kszta³t zbli¿ony do prostoliniowego (translacja). Nie mo¿na jednoznacznie okreœliæ miejsca inicjacji procesu, jednak z du¿ym prawdopodobieñstwem mo¿na stwierdziæ, i¿ ruchy maj¹ charakter progresywny – od góry do do³u, a wiêc

ini-cjacja nastêpuje w najwy¿szych partiach zboczy. Powstaj¹ tam szczeliny, a wp³ywaj¹ca do nich woda os³abia grunt, wywieraj¹c jednoczeœnie ciœnienie na ich œcianki. Mi¹¿szoœæ koluwiów wynosi 2–5 m. W wyj¹tkowych przy-padkach, na osuwiskach stosunkowo rozleg³ych, wystê-puj¹ zsuwy na wiêkszych g³êbokoœciach (osuwisko T).

Utworzony system monitorowania umo¿liwia pomiary wielkoœci „przyczynowych” (preparatory factors) Dikau i in. (1973) w sposób ci¹g³y – przez piezometry automatycz-ne i stacjê opadow¹, natomiast pomiary przemieszczenia wykonywano œrednio raz w miesi¹cu. Uniemo¿liwia to zbadanie czasu i intensywnoœci reakcji zboczy na chwi-lowe zmiany wielkoœci „przyczynowych”. Dlatego wskazane by³oby zainstalowanie w przysz³oœci w otworach badaw-czych inklinometrów sta³ych, mierz¹cych przemieszczenia w sposób ci¹g³y.

Trzeba podkreœliæ, ¿e tylko dwa osuwiska (W i O) na badanym obszarze przemieszcza³y siê z du¿¹ prêdkoœci¹ – kilka metrów na dobê – przy zarejestrowanych ekstremal-nie ekstremal-niekorzystnych warunkach atmosferycznych, po czym w krótkim czasie znalaz³y siê w równowadze z otoczeiem. Procesy osuwiskowe na zboczach by³y w wiêkszoœci powolne (por. Cruden & Varnes, 1996) i d³ugotrwa³e, o czym mo¿na tak¿e wnosiæ na podstawie analizy zdjêæ lot-niczych, obejmuj¹cych teren badañ. Dlatego dopiero po wieloletnim okresie badañ i pomiarów mo¿liwe by³oby zgromadzenie danych nie obarczonych przypadkowoœci¹ i wiarygodne wnioskowanie.

Wyniki uzyskane z monitorowania wielkoœci prze-mieszczeñ, wahañ ZWP oraz po³o¿enia p³aszczyzny poœli-zgu s¹ jednak istotne nie tylko z metodycznego i poz-nawczego punktu widzenia, lecz maj¹ tak¿e znaczenie uty-litarne. Na ich podstawie zosta³y opracowane zalecenia, dotycz¹ce rozwi¹zañ in¿ynierskich, s³u¿¹cych stabilizo-waniu zboczy, z uwzglêdnieniem analizy kosztów oraz korzyœci wynikaj¹cych ze stabilizacji (Swidziñski i in., 2012). Zalecenia te daj¹ administracji terenowej, a w szcze-gólnoœci w³adzom Koronowa, podstawê do dzia³añ, s³u¿¹cych ustabilizowaniu zboczy i unikniêciu wyst¹pienia w przysz³oœci katastrofalnych zjawisk osuwiskowych.

Ryc. 8. Krzywe przemieszczenia otworów T-1/2 i T-1/3 na osuwisku T, z zaznaczonymi powierzchniami poœlizgu Fig. 8. Inclinometric displacements of T-1/2 and T-1/3 boreholes (landslide T)

Prace by³y realizowane w ramach projektu NCBiR Nr14-0008-06 pt. "Opracowanie koncepcji ustabilizowania osu-wisk w dolinie Brdy w Koronowie z uwzglêdnieniem mechani-zmów deformacji zboczy i ocen¹ ryzyka osuwiskowego" (07.2009–07.2012). Autorzy sk³adaj¹ podziêkowania w³adzom Koronowa za wspó³pracê i cenne wsparcie w realizacji projektu.

Autorzy dziêkuj¹ Recenzentom za konstruktywne uwagi i pomoc w pracach nad ostateczn¹ wersj¹ tekstu.

LITERATURA

BIEDROWSKI Z. & TROÆ M. 1997 –Awaria budynków posadowio-nych na zboczu osuwiskowym doliny Warty w Poznaniu. XVIII Konfe-rencja Naukowo-Techniaczna „Awarie Budowlane”, Szczecin– Miêdzy-zdroje, maj 1997 r.

BIJAK G. 2007 – Ruchy masowe na skarpie wiœlanej w Dobrzyniu nad Wis³¹, Czasopismo Forum Geologicznego, 4 (1): 1–8.

BOGUSZ J., KUJAWA L., KURKA W., ROGOWSKI J., SZO£UCHA M, KORCZ M & LESZCZYÑSKI W. 2000 – Studies on different application of real-time kinematic GPS, Report on Geodesy, 6/52: 173–179.

CHOWANIEC J. & WÓJCIK A. (red.) 2012 – Osuwiska w Wojewódz-twie Ma³opolskim. Atlas-Przewodnik, Pañstw. Inst. Geol., Oddzia³ Karpacki, Kraków: 144.

CRUDEN D.M & VARNES D.J. 1996 – Landslide Types and Proces-ses. [W: ] Turner A.K, Schuster E. (red.) Landslide Investigations and Mitigation, Transportation Research Board, NRC Washington D.C., Special Report, 247: 36–75.

DIKAU R., BRUNDSEN D., SCHROTT L. & IBSEN L.M. (red.) 1996 – Landslide Recognition: Identification, Movement and Causes, J.Wiley & Sons, s. 251.

DOMAÑSKA D. & WICHUR A. 2007 – Mo¿liwoœci wykorzystania pomiarów inklinometrycznych do oceny statecznoœci skarp, Górnictwo i Geoin¿ynieria, AGH, Kraków 31 (3): 97–103.

GRABOWSKI D., GRANICZNY M. & R¥CZKOWSKI W. 2005 – SOPO – osuwiska pod kontrol¹, strona Pañstw. Inst.Geol.

http://148.81.254.67/pl/instytut-geologiczny-badania/bezpieczna-infra-struktura/ 2005-sopo-osuwiska-pod-kontrolp.html.

GREEN G.E. & MIKKELSEN P.E. 1986 – Measurement of ground movement with inclinometers, Proc.4th Int. Geotechnical Seminar on Field Instrumentation and In Situ Measurements, Singapore: 235–246. GREEN G.E. & MIKKELSEN P.E. 1988 – Deformation measurements with inclinometers, Transportation Research Record 1169, TRB Was-hington: 1–15.

HU G.R., KHOO H.S., GOH P.C., LAW C.L. 2003 – Development and Assessment of GPS Virtual Reference Stations for RTK Positioning. J. Geodesy, 77: 292–302.

ILCEWICZ-STEFANIUK D., CZERWIÑSKI T., KORYCZAN A., TARGOSZ P. & STEFANIUK M. 2006 – Landslides survey in the nor-theastern Poland, Proc. Conf. Mass Movements Hazard in Varius Envi-ronments, Kraków, PGI, Spec. Papers, 20: 67–73.

ILCEWICZ-STEFANIUK D. & STEFANIUK M. 2007 – Procesy osuwiskowe w dolinie Wis³y, III Symp. WPGIwP, Puszczykowo k. Poznania: 393–399.

LISTKOWSKA H. 1986 – Szczegó³owa mapa geologiczna Polski w skali 1 : 50 000, arkusz Koronowo. Wyd. Pañstw. Inst. Geol., Warszawa. LISTKOWSKA H. 1988 – Objaœnienia do Szczegó³owej mapy geolo-gicznej Polski w skali 1 : 50 000, arkusz Koronowo., Wyd. Pañstw. Inst. Geol., Warszawa.

KONDRACKI J. (red.) 2009 – Geografia regionalna Polski, PWN, Warszawa, s. 441.

MARCINIEC P., MROZEK T., NESCIERUK P., R¥CZKOWSKI W., WARMUZ B., WÓJCIK A. & ZIMNAL Z. 2011 – Uaktywnienie osu-wisk w polskich karpatach fliszowych w 2010 roku. Posiedzenie PIG-2011, 67(19): 26–27.

MARGIELEWSKI W. 2004 – Typy przemieszczeñ grawitacyjnych mas skalnych w obrêbie form osuwiskowych polskich Karpat fliszowych, Prz. Geol., 52 (7): 603–614.

MARGIELEWSKI W. 2009 – Problematyka osuwisk strukturalnych w Karpatach fliszowych w œwietle zunifikowanych kryteriów klasyfikacji ruchów masowych – przegl¹d krytyczny. Prz.Geol., 57: 905–917. MAŒLANKA K. 2012 – Osuwisko w K³odnem, Aura, 6: 8–10. MROZEK T., R¥CZKOWSKI W. & LIMANÓWKA D. 2000 – Recent landslides and triggering climatic conditions in Laskowa and Pleœna regions, Polish Carpathians, Studia Geomorphologica Carpahto-Balca-nica, 34: 89–112.

POPRAWA D.& R¥CZKOWSKI W. 1999 – Geologiczne skutki powo-dzi w 1997 roku na przyk³apowo-dzie osuwisk województwa nowos¹deckie-go. [W:] Starkel L., Grela J. (red.) PowódŸ w dorzeczu górnej Wis³y w lipcu 1997 r., Wydawnictwa Oddzia³u PAN, Kraków: 119–132. POPRAWA D. & R¥CZKOWSKI W. 2003 – Osuwiska Karpat. Prz. Geol., 51: 685–692.

R¥CZKOWSKI W. 2007 – Landslide hazard in the Polish Flysch Car-pathians, Stud. Geomorphol. Carpatho-Balcanica, 41: 61–75. STARK T.D. & CHOI H. 2008 – Slope inclinometers for landslides, Landslides, 5: 339–350.

SUBOTOWICZ W. 2001 – Litodynamika brzegów klifowych Wybrze¿a Polski, GTN-Gdañsk, Ossolineum.

SUBOTOWICZ W. 2002 – Osuwisko na klifie w Jastrzêbiej Górze w rejonie by³ego O.W. Horyzont, V Konferencja Geologia i Geomorfolo-gia Pobrze¿a Po³udniowego Ba³tyku, S³upsk–Rowy, 6–8.06.2002, S³upsk, Pomorska Akademia Pedagogiczna, s.62.

ŒWIDZIÑSKI W., ZABUSKI L. & KULCZYKOWSKI M. 2012 – Opracowanie koncepcji ustabilizowania osuwisk w dolinie Brdy w Koronowie z uwzglêdnieniem mechanizmów deformacji zboczy i ocen¹ ryzyka osuwiskowego (sprawozdanie z wykonania projektu badawczo-rozwojowego NCBiR, nr R14 0008 06), IBW PAN, Gdañsk, opracowanie wewnêtrzne.

TEJCHMAN A., GWIZDA£A K., ŒWIDZIÑSKI W., BRZOZOWSKI T. & KRASIÑSKI A. 1995 – Statecznoœæ i ochrona klifów polskiego Wybrze¿a, Politechnika Gdañska, Gdañsk, s. 152.

TYSZKOWSKI S. 2008 – Badania rozwoju osuwisk w rejonie Œwie-cia, na podstawie materia³ów fotogrametrycznych. Landform Analysis, 9: 385–389.

TYSZKOWSKI S. 2009 – Zjawiska i formy osuwiskowe w w¹wozie Czerwonej Wody (Wysoczyzna Œwiecka) – wybrane problemy. Funk-cjonowanie œrodowiska przyrodniczego w okresie przemian gospodar-czych w Polsce. Biuletyn Monitoringu Œrodowiska, Szymbark: 316–321.

ZABUSKI L. 2013 – Ocena procesów osuwiskowych na podstawie wyników pomiarów inklinometrycznych, Prz. Geol., 61 (4): 248–256. ZABUSKI L., WÓJCIK A., GIL E., MROZEK T. & R¥CZKOWSKI W. 2009 – Landslide processes in flysch massif – case study of the Kawiory landslide, Beskid Niski Mts. (Carpathians, Poland). Geol. Quart., 53 (3): 317–332.

ZABUSKI L., ŒWIDZIÑSKI W. & KULCZYKOWSKI M. 2011 – Ekspertyza geotechniczna dotycz¹ca przyczyn powstania osuwiska nasypu kolejowego, wp³ywu osuwiska na statecznoœæ prawobrze¿nego przyczó³ka mostu kolejki w¹skotorowej w Koronowie oraz koncepcji jego zabezpieczenia, IBW PAN, Gdañsk.

ZABUSKI L., ŒWIDZIÑSKI W. & KULCZYKOWSKI M. 2012 – Identyfikacja i monitorowanie procesów osuwiskowych w dolinie Brdy w Koronowie k. Bydgoszczy, In¿ynieria Morska i Geotechnika, 6: 691–700.

¯ELANIEWICZ A., ALEKSANDROWSKI P., BU£A Z., KARN-KOWSKi P. H., KONON A., OSZCZYPKO N., ŒL¥CZKA A., ¯ABA J. & ¯YTKO K. 2011 – Regionalizacja tektoniczna Polski. Komitet Nauk Geologicznych PAN, Warszawa, 2011.

Praca wp³ynê³a do redakcji 9.02.2013 r. Akceptowano do druku 21.05.2014 r.