Index of /rozprawy2/11119

Pełen tekst

(1)AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA W KRAKOWIE. WYDZIAŁ GEODEZJI GÓRNICZEJ I INŻYNIERII ŚRODOWISKA KATEDRA OCHRONY TERENÓW GÓRNICZYCH, GEOINFORMATYKI I GEODEZJI GÓRNICZEJ. ROZPRAWA DOKTORSKA. GEODEZYJNE BADANIA NATURALNYCH I TECHNOGENNYCH RUCHÓW POWIERZCHNI ZIEMI DLA WYBRANYCH REJONÓW W WIETNAMIE. NGUYEN VIET NGHIA. PROMOTOR Dr hab. inż. Jadwiga Maciaszek, prof . AGH. Kraków 2016.

(2) Oświadczenie autora rozprawy: Oświadczam, świadomy odpowiedzialności karnej za poświadczenie nieprawdy, że niniejszeą pracę doktorską wykonałem osobiście i samodzielnie, i że nie korzy stałem ze źródeł innych niż wymienione w w pracy.. Data, podpis autora 26 Lutego, 2016 r.. Nguyen Viet Nghia. Oświadczenie promotora rozprawy: Niniejsza rozprawa jest gotowa do oceny przez recenzentów. Data, podpis promotora rozprawy. Dr hab. inż. Jadwiga Maciaszek, prof . AGH.

(3) Geodezyjne badania naturalnych i technogennych ruchów powierzchni Ziemi dla wybranych rejonów w Wietnamie. Serdecznie dziękuję Pani Promotor dr hab. inż. Jadwidze Maciaszek, prof. AGH oraz wszystkim Współpracownikom za wszechstronną pomoc w realizacji niniejszej pracy. 1.

(4) Geodezyjne badania naturalnych i technogennych ruchów powierzchni Ziemi dla wybranych rejonów w Wietnamie. Spis treści 1. Wstęp ....................................................................................................................... 6. 2. Metody badań – podstawowe wiadomości i przegląd dotychczasowych wyników badań. ................................................................................................................................... 9. 2.1. Podstawowe wiadomości ...................................................................................... 9. 2.2. Przegląd dotychczasowych wyników badań...................................................... 17. 2.3. Koncepcja metodyczna badania naturalnych i technogennych ruchów powierzchniowych............................................................................................. 22. 3. Geodezyjne badania powierzchniowych tektonicznych ruchów uskoku Rzeki Czerwonej w Wietnamie................................................................................. 34. 3.1. Krótki zarys badań uskoku Rzeki Czerwonej.................................................... 34. 3.2. Geodezyjne badania powierzchniowych tektonicznych ruchów USH w Wietnamu........................................................................................................... 36. 3.2.1. Triangulacyjna sieć Thac Ba...................................................................... 36. 3.2.2. Sieć GPS Thac Ba .................................................................................... 39 3.2.3. GPS sieć Tam Dao - Ba Vi......................................................................... 41. 3.2.4. Wyniki łącznego opracowania wszystkich danych GPS pomiarów w strefie SH i okolicach .............................................................................. 42 3.2.5. Własne opracowanie danych GPS obserwacyjnych dla sieci TDBV........ 47 3.2.5.1. Krótki opis programu Bernese 5.0................................................ 47 3.2.5.2. Opracowanie danych GPS dla sieci TDBV..................................... 49 3.2.5.3. Dyskusja otrzymanych wyników opracowania................................ 58. 3.2.5.4. Podsumowanie................................................................................. 59 4. Pomiar deformacji skarp kopalni odkrywkowej Coc Sau i zwałowiska zewnętrznego Chinh Bac – Quang Ninh................................................................... 61. 4.1. Ogólna charakterystyka geologiczna zagłębia węglowego Quang Ninh.......... 61 4.2. Warunki klimatyczne i hydrogeologiczne......................................................... 63 4.3. Zarys technologii odkrywkowej eksploatacji i zwałowania w rejonie Quang Ninh. 64. 4.3.1. Technologia eksploatacji odkrywkowej..................................................... 64. 4.3.2. Technologia zwałowania............................................................................ 64. 2.

(5) Geodezyjne badania naturalnych i technogennych ruchów powierzchni Ziemi dla wybranych rejonów w Wietnamie. 4.4. Pomiary deformacji skarp KWK Coc Sau z satelitarną technologią GNSS............. 67 4.4.1. Ogólna charakterystyka KWK Coc Sau..................................................... 67. 4.4.2. Sieć obserwacji stateczności skarp na KWK Coc Sau................................. 71. 4.4.3. Analiza wyników pomiarów statecznosci skarp KWK Coc Sau................ 78 4.4.4. Wnioski o stateczności skarp KWK Coc Sau.............................................. 82. 4.5. Pomiary deformacji zwałowiska Chinh Bac-Nui Beo za pomocą technologii GPS. 83. 4.5.1. Charakterystyka obiektu badań.................................................................. 83 4.5.2. Sieć GPS dla monitoringu deformacji zwałowiska Chinh Bac.................. 83. 4.5.3. Analiza danych obserwowanych ze zwałowiska Chinh Bac technologią GNSS ......................................................................................................... 86 4.5.4. Wnioski dotyczące deformacji zwałowiska Chinh Bac .............................. 94. 5. Podsumowanie i wnioski........................................................................................... 96 Literatura ....................................................................................................................... 100. Spis rysunków ....................................................................................................................... 109. Spis tabel ............................................................................................................................... 112. Spis załączników .......................................................................................................... 113. Publikacje Autora ......................................................................................................... 116. 3.

(6) Geodezyjne badania naturalnych i technogennych ruchów powierzchni Ziemi dla wybranych rejonów w Wietnamie. Spis skrótów zastosowanych w pracy APKIM 2000 – (Actual Plate Kinematic and Crustal Deformation Model 2000) – aktualny model płyt kinematycznych i deformacji skorupy Ziemi APRGP – (Asia Pacific Regional Geodetic Project) - regionalny projekt geodezyjny Azja Pacyfik BPE – (Bernese Processing Engine) – progam Bernese CATS – (Central Asian Tectonic Sciences) - tektonika Azji Środkowej CB-TY – uskok Cao Bang – Tien Yen CEGRN – (Central European GPS Geodynamic Reference Network) – środkowoeuropejska Geodynamiczna sieć referencyjna GPS CL-HG – uskok Chi Linh – Hon Gai CNRS – Państwowe Centrum Badań Naukowych DBP – uskok Dien Bien Phu D-InSAR – Differential Interferometry Synthetic Aperture Radar EAP – Euroazjatycka płyta EDM – (Electronic Distance Measurement) - elektroniczny pomiar odległości EOP – Parametry orientacji Ziemi GEODYSSEA – (Geodynamics of South and South-East Asia) – geodynamika południowowschodniej Azji GEOSUD – GEOdynamika SUDetów GNSS – Globalny System Nawigacji Satelitarnej GPS – Globalny System Nawigacji GUGiK – Główny Urząd Geodezji i Kartografii IAP – Indoaustralijska płyta IERS – (International Earth Rotation and Reference Systems Service) - Międzynarodowa Służba ds. obrotu Ziemii i Systemów Referencyjnych IGS – (International GNSS Service) - międzynarodowe globalne nawigacyjne systemy satelitarne ITRF – (The International Terrestrial Reference Frame) – ziemski międzynarodowy 4.

(7) Geodezyjne badania naturalnych i technogennych ruchów powierzchni Ziemi dla wybranych rejonów w Wietnamie. układ odniesienia LIDAR – (Light Detection and Ranging) OUSH – Obszar uskoku rzeki Czerwonej PPP – (Precise Point Positioning) - precyzyjne pozycjonowanie punktowe QIF – Quasi-Ionosphere Free REVEL – (Relative Velocity) - prędkość względna RGPS – (Static Relative GPS) - pomiar GPS metodą statyczną RT-DGPS – Real Time Differential GPS RTK – Real Time Kinematic SD – uskok rzeki Da SH – Rzeki Czerwonej SL – uskok Son La DBP – uskok Dien Bien Phu SLR – (Satellite Laser Ranging) - laserowe obserwacje satelitów SU – Blok Sundaland SUSH – system uskoków SH TBC – Trimble Bussiness Center TGO – Trimble Geomatics Office USC – uskok Song Chay (uskok rzeki Chay) USH – uskok Song Hong (uskok rzeki Czerwonej) USLo – uskok Song Lo (uskok rzeki Lo) VLBI – (Very Long Baseline Interferometry) - Interferometria wielkobazowa WGS84 – (World Geodetic System 1984) – Światowy System Odniesienia na elipsoidzie WGS 1984. 5.

(8) Geodezyjne badania naturalnych i technogennych ruchów powierzchni Ziemi dla wybranych rejonów w Wietnamie. 1. WSTĘP Ruchami skorupy ziemskiej nazywamy zmiany w pierwotnym ułożeniu skał. Współczesne ruchy skorupy ziemskiej dzielą się na: - ruchy endogeniczne spowodowane czynnikami działającymi w głębi Ziemi. Należą do nich gwałtowne ruchy (trzęsienia ziemi) i ruchy powolne lub wiekowe. - ruchy egzogeniczne powstające wskutek działania czynników zewnętrznych (Cacoń. S, 1980); są to ruchy spowodowane zmianami klimatu i warunków atmosferycznych oraz ruchy technogenne związane z działalnością człowieka. Osuwiska, spełzania na kopalniach odkrywkowych i na zwałowiskach należą do tego ostatniego typu. Ruchy skorupy ziemskiej przejawiają się często na powierzchni. Ruchy i deformacje powierzchni Ziemi, niezależnie od ich źródła, są zagrożeniami, często niebezpiecznymi dla życia i działalności człowieka, zatem są przedmiotem nieustannych badań wielu dziedzin naukowych, w tym i geodezji. Geodezja opisuje ruch powierzchni Ziemi, jako ruchy punktów położonych na powierzchni, a dokładniej przez określenie zmian położenia punktów w przestrzeni i w czasie. Zatem, zależnie od celu badania, ruchy punktów powierzchniowych mogą być określane w układzie jednowymiarowym (np. wysokość: osiadania powierzchni spowodowane wpływem górnictwa podziemnego) dwuwymiarowym (np. poziome składowe przemieszczeń. punktów. X,. Y:. prawoprzesuwczy. ruch. tektonicznego. uskoku). i. trójwymiarowym (X,Y,H - np. osuwiska na odkrywkach), a nawet czterowymiarowym dodając wymiar “czas” (np. X,Y,H,T - przebieg w czasie deformacji powierzchni góry przy wybuchu wulkanu). Możliwości i wyniki geodezyjnych badań ruchów powierzchni zależą w dużej mierze od stosowanych instrumentów. Teodolity, dalmierze i tachimetry przez długi okres czasu miały duży udział w tej dziedzinie, ostatnio jednak wskazuje się na poważne ich wady (niedostateczna dokładność, niska wydajność, zależność od środowiska, ograniczenie odległości między punktami pomiarowymi, kąt widzenia), które wpływają ograniczająco na podejmowane projekty badań. Pojawienie się nowoczesnych instrumentów i technologii, takich jak GNSS, w tym GPS i ich szybkie zastosowanie do prac geodezyjnych otworzyły nowy przełomowy etap w 6.

(9) Geodezyjne badania naturalnych i technogennych ruchów powierzchni Ziemi dla wybranych rejonów w Wietnamie. geodezyjnych. badaniach. ruchów. powierzchniowych,. zarówno. naturalnych,. jak. i. technogennych. Terytorium Wietnamu leży we względnie stabilnej tektonicznie części tak zwanego bloku Sunda, który przyjmuje uskok Czerwonej Rzeki za swoją północną granicę z tak zwanym blokiem południowo-wschodnich Chin. Uskok ten jest największy i odgrywa istotną rolę w badaniu tektoniki Wietnamu, jak i regionu południowo-wschodniej Azji. Po pierwszej próbie geodezyjnego badania aktywności uskoku Rzeki Czerwonej metodą powtórnej triangulacji (1963 - 1983), rozpoczęto od 1994 roku monitoring tego uskoku przy wykorzystaniu technologii satelitarnej GPS. Do 2007 roku, założono dwie sieci badawcze GPS w strefie uskoku, które obserwowano co najmniej 2 razy. Otrzymano pierwsze rezultaty badań. Niektóre kwestie wymagają jednak nowego rozważania. Charakteryzujący się specyficzną tektoniką Północny Wietnam jest centrum krajowego górnictwa węglowego. Eksploatacja odkrywkowa odgrywa tu przodującą rolę. Obok dużego wkładu do gospodarki i rozwoju ekonomicznego kraju, stwarza jednak ona poważne zagrożenia środowiskowe. Osuwiska na odkrywkach, osuwanie i spełzanie na zwałowiskach są notowane z coraz większą częstotliwością. Dotychczas geodezyjny monitoring tych zjawisk w praktyce górnictwa Wietnamu nie był stosowany. W prowadzonych w tym zakresie projektach badawczych, wykorzystywano przeważnie mało dokładne instrumenty. Ostatnio miała miejsce pierwsza próba stosowania GPS do obserwacji osuwiska na odkrywce Coc Sau i do badania deformacji na zwałowisku Chinh Bac z udziałem autora niniejszej rozprawy. Wobec chaotycznego prowadzenia robót górniczych stosowanego obecnie na kopalniach, zastosowanie GPS do badania obiektów osuwiskowych na kopalniach, mimo że dostarczało pewne rezultaty, napotykało niemało przeszkód, które należy usunąć. Biorąc powyższe rozważania pod uwagę, autor zdecydował się na podjęcie pracy na temat “Geodezyjne badania naturalnych i technogennych ruchów powierzchni Ziemi dla wybranych rejonów w Wietnamie”. Celem niniejszej pracy było stwierdzenie możliwości oraz zakresu wykorzystania nowoczesnych technik i metod pomiarowych dla określenia ruchów geodynamicznych i technogennych w Wietnamie. Dane pomiarowe GPS zgromadzone dla punktów położonych w strefie uskoku Rzeki Czerwonej zostały autorowi dostarczone przez prof. Tran Dinh To. Opracowanie tych danych 7.

(10) Geodezyjne badania naturalnych i technogennych ruchów powierzchni Ziemi dla wybranych rejonów w Wietnamie. autor wykonał za pomocą programu Bernese 5.0. Różniły się one - w porównaniu z opracowaniem Tran Dinh To (2004) - nie tylko ilością danych pomiarowych ale i metodyką i strategją przetwarzania danych pomiarowych - w moim opracowaniu w poszczególnych latach: 1. Użyto większej ilości danych, obejmującej nowsze dane pozyskane z pomiarów w późniejszych latach, czyli 2006-2007 na sieci TDBV. 2. Włączono stacje sieci IGS do lokalnej sieci, dzięki czemu, można było obliczyć zarówno bez względne jak i względne prędkości ruchu punktów lokalnych. 3. Poza tym wykonano badanie obliczeniowe wpływu długości sesji pomiarowej GPS na dokładność wyznaczania współrzędnych i prędkości ruchu punktów sieci badawczej. Zakres badań przeprowadzonych w tej części pracy ma charakter naukowy. Kolejna część pracy ma wartość utylitarną dla badań obiektów górniczych w wietnamskich kopalniach. Autor pracy bezpośrednio zaprojektował i założył sieci badawcze do monitoringu osuwiska na odkrywce Coc Sau i spełzań na zwałowisku Chinh Bac, wykonując pomiary w warunkach bardzo trudnych. Autor opracował dane pomiarowe z wykorzystaniem następujących programów: arkusz kalkulacyjny Excel, pakiet geodezyjny Trimble Business Center, pakiet geodezyjny Topcon Tool, AutoCAD oraz Google Earth. Zawarte w pracy badania i analizy ich wyników zmierzają do uzasadnienia następujących tez: - ruchy geodynamiczne o charakterze geotektonicznym są możliwe do oceny jedynie przy zastosowaniu nowoczesnych technik pomiarowych, w tym technologii satelitarnej w systemie GPS; - efektywny monitoring osuwisk związanych z tak bezładną działalnością górniczą jaka obecnie panuje na wietnamskich kopalniach odkrywkowych wymaga stosowania nowoczesnych technik pomiarowych, w tym technologii GPS. Praca jest podzielona na 5 rozdziałów. W rozdziale drugim przedstawiono podstawowe wiadomości dotyczące tematu pracy, przegląd dotychczasowych rezultatów oraz koncepcje metodyczne badania powierzchniowych ruchów naturalnych i technogennych. Rozdział 3 zawiera - po krótkiej informacji o systemie uskoków Rzeki Czerwonej i o wcześniej 8.

(11) Geodezyjne badania naturalnych i technogennych ruchów powierzchni Ziemi dla wybranych rejonów w Wietnamie. prowadzonych badaniach nad tym systemem – obszerne przedstawienie wyników opracowania danych GPS na sieci TDBV wykonane przez autora pracy. Rozdział 4 opisuje własne badania osuwiska w kopalni odkrywkowej Coc Sau i na zwałowisku Chinh Bac. Podsumowanie badań zamieszczono w rozdziale 5. 2. METODY BADAŃ – PODSTAWOWE WIADOMOŚCI I PRZEGLĄD DOTYCHCZASOWYCH WYNIKÓW BADAŃ 2.1. Podstawowe wiadomości Ruchy powierzchni ziemi powstają poprzez działanie różnych czynników, ze względu na które rozróżnia się ruchy naturalne i ruchy technogenne. Ruchy naturalne są spowodowane przez czynniki zarówno endogeniczne (mające swe źródło we wnętrzu Ziemi), jak i egzogeniczne (których źródła znajdują się poza skorupą ziemską). Ruchy powierzchniowe typu technogennego powstają na skutek działalności człowieka (eksploatacja złóż, budowa obiektów różnego przeznaczenia, itp.). Osuwiska i spełzania na kopalniach odkrywkowych są przedmiotem przeprowadzonych badań (rozdz. 4). Teoria globalnej tektoniki mówi, że litosfera jest rozbita na fragmenty zwane tektonicznymi płytami, które przemieszczają się względem siebie z prędkością od 1 do 16 cm/ rok, zderzając się i ocierając o siebie w obszarach granicznych. W konsekwencji występują w tych obszarach różne naturalne zdarzenia, takie jak trzęsienia Ziemi, aktywność wulkanów, ruchy górotwórcze, ogólnie mówiąc - działalność tektoniczna. Dlatego obszar graniczny jest określony jako obszar deformacji; z oddaleniem od niego aktywność tektoniczna maleje. Każda płyta składa się z dwóch części: obszaru deformacji i sztywnej intrapłyty. Z kolej teoria intrapłyty stwierdza, że każda intrapłyta składa się z bloków tektonicznych, których granicami są uskoki tektoniczne i części stabilnej. Działalność tektoniczna jest skoncentrowana w strefie uskokowej. Każdy uskok obejmuje 3 elementy, mianowicie: powierzchnia uskokowa (uskok) i dwa skrzydła. Względem ruchu pionowego rozróżnia się uskok normalny i uskok odwrócony (rys. 2.1). Uskok normalny ma swoje miejsce w tym rejonie, gdzie występują naprężenia rozciągające. Uskok odwrócony występuje tam, gdzie istnieje stan naprężeń ściskających. W 9.

(12) Geodezyjne badania naturalnych i technogennych ruchów powierzchni Ziemi dla wybranych rejonów w Wietnamie. rejonie, w którym ujawniają się naprężenia ścinające, występują uskoki wzdłużne, które dzielą się na uskoki prawoprzesuwcze i lewoprzesuwcze (rys. 2.1). Nazwa ta wiąże się z tym, że stojąc na jednym skrzydle i widząc drugie skrzydło przemieszczające się na prawo, mamy uskok prawoprzesuwczy, zaś na lewo - mamy uskok lewoprzesuwczy. Przemieszczenia występujące podczas większości trzęsień Ziemi są kombinacjami poziomych przemieszczeń, związanych z zaburzeniami uskoku wzdłużnego i ruchu pionowego, związanego z zaburzeniem uskoku normalnego lub odwróconego.. Rys. 2.1. Typy uskoku a) uskok normalny, b) uskok odwrócony, c) uskok prawoprzesuwczy, d) uskok lewoprzesuwczy Deformacja w strefie uskokowej jest różna w zależności od typu uskoku. W niniejszej pracy interesują nas pozomie ruchy uskoków tektonicznych. Istnienie uskoku i jego aktywność jest ściśle związana także z zagrożeniami górniczymi, w tym z osuwiskiem. Powstawanie osuwisk jest procesem przemieszczania bloku skalnego wzdłuż powierzchni poślizgu pod wpływem działania siły ciężkości (ruch może być spowodowany np.:. zewnętrznym. obciążeniem,. masą. bloku. 10. skalnego,. działającym. ciśnieniem.

(13) Geodezyjne badania naturalnych i technogennych ruchów powierzchni Ziemi dla wybranych rejonów w Wietnamie. hydrostatycznym, siłą sejsmiczną itp.). Działanie sił zewnętrznych na blok skalny powoduje zaburzenie w równowadze rozkładu sił i zmianę właściwości mechanicznych skał. Przyczyny powstawania osuwisk są bardzo zróżnicowane. Proces ten jest zależny od warunków geologicznych (układ warstw, rodzaj materiału skalnego), geomorfologicznych (rzeźba terenu, kąt nachylenia zbocza), tektonicznych (istnienie uskoków, fałd, szczelin itp.), hydrogeologicznych (poziom wody gruntowej, występowanie cieków, źródeł), meteorologicznych (ilość opadów, wietrzenie fizyczne), oraz antropogenicznych (obciążenie zbocza). Na terenie górniczym można wyróżnić następujące czynniki wpływające na wytrzymałość. powierzchni. eksploatowanej. odkrywki,. przodka. eksploatacyjnego. lub. powierzchni zwałowiska: a) Struktura i litologia skał nadkładu: - Skały magmowe – dzięki swojej jednorodnej strukturze zapewniają dużą stabilność zbocza odkrywkowego. W przypadku występowania jednego rodzaju skały magmowej trwałość ta jest większa. - Skały metamorficzne – charakteryzują się dużą różnorodnością. Są to przeobrażone pod wpływem podwyższonej temperatury, wysokiego ciśnienia i reakcji chemicznych skały magmowe i osadowe. Odznaczają się dużą trwałością, jednakże ich występowanie związane jest ze skomplikowanymi strukturami tektonicznymi (uskoki, fałdy), które mogą przyczynić się do niestabilności zbocza odkrywki. Skały magmowe i metamorficzne często występują w kopalniach rud metali o skomplikowanej budowie tektonicznej. Istnienie uskoków, fałd, pęknięć znacznie osłabia strukturę skalną. Są to miejsca, w których skupione są duże siły ściskające i maksymalne naprężenia, co zwiększa prawdopodobieństwo wystąpienia osuwisk. - Skały osadowe – występują w formie pokładów. Początkowo, warstwowanie charakteryzuje się horyzontalnym ułożeniem, które odkształca się w wyniku deformacji tektonicznych. Warstwy charakteryzuje ich upad, czyli kąt nachylenia warstwy. Upad i kierunek upadu wpływa na stabilność przodka eksploatacyjnego i ociosu. Gdy kierunek upadu jest przeciwny do kąta nachylenia przodka, stabilność ta jest duża. Jeżeli masyw skalny zawiera duży odsetek skał słabych, a kierunek upadu warstw jest zgodny z kierunkiem nachylenia przodka, to może dochodzić do powstawania lawin i osuwisk. b) Właściwości fizykomechaniczne skał: 11.

(14) Geodezyjne badania naturalnych i technogennych ruchów powierzchni Ziemi dla wybranych rejonów w Wietnamie. Właściwości fizykomechaniczne skał mówią o wytrzymałości danej skały na ściskanie, ścinanie, rozciąganie; charakteryzują ją porowatość, nasycenie roztworami, przepuszczalność, gęstość itp. Wytrzymałość na ściskanie waha się od 0 (gleby luźne) do 120 MPa (skały twarde), natomiast ścinanie jest charakteryzowane przez siłę adhezji C i kąt tarcia ρ. Parametry te są wykorzystywane do obliczenia stabilności powierzchni kopalnianej, przodka, ociosu, zwałowiska. System szczelin, ich poziom wykształcenia, oraz rodzaj medium wypełniającego powstałe szczeliny mają wpływ na trwałość struktury skalnej, a co za tym idzie, na stabilność powierzchni odsłonięcia. Działanie wód podziemnych i powierzchniowych może znacznie osłabić stabilność powierzchni kopalni ze względu na zachodzące zjawiska erozji, które mogą doprowadzić do uszkodzenia odsłonięć. Duże nasycenie roztworem wodnym może się również przyczyniać do powstawania osuwisk. Wpływ wód powierzchniowych może przyczynić się do: - obniżenia powierzchni, - denudacji powierzchni, - osuwania się zbocza (zjawisko przesuwania bloku skalnego) c) Warunki topograficzne terenu: Teren górzysty przyczynia się do zmniejszenia stabilności powierzchni odkrywki. Występuje tam inny rozkład sił i naprężeń niż w terenie płaskim. d) Relacja przestrzenna pomiędzy poziomem eksploatacyjnym, a powierzchnią o słabej strukturze: Powierzchnie o słabszej strukturze, np. powierzchnie nieciągłości, powierzchnie poślizgu, granice płyt tektonicznych, rowy tektoniczne, granice pomiędzy kolejnymi poziomami zwałowiska będą się przyczyniały do powstawania osuwisk skalnych na powierzchni kopalni. Kąt nachylenia powierzchni poziomu eksploatacyjnego zależy od kierunku eksploatacji, położenia zwałowiska i ułożenia warstw. e) Rozmiary poziomu eksploatacyjnego, ociosu: Wysoka powierzchnia jest bardzo niestabilna, dlatego w celu jej wzmocnienia należy zmniejszyć kąt nachylenia. Jednakże pociąga to za sobą konieczność zwiększenia szerokości przodka (konieczność wykorzystania większej połaci ziemi), oraz większe nakłady finansowe. f) Obciążenie poziomu eksploatacyjnego, ociosu: 12.

(15) Geodezyjne badania naturalnych i technogennych ruchów powierzchni Ziemi dla wybranych rejonów w Wietnamie. Do obciążeń wpływających na wytrzymałość poziomu eksploatacyjnego można zaliczyć obciążenia statyczne, jak i obciążenia dynamiczne. Obciążeniem statycznym (obciążenie o stałym kierunku i wartości wzrastającej w sposób liniowy) jest np.: zabudowa terenu, odpady skalne i wydobywcze itp. Do obciążeń dynamicznych (obciążenie nie mające stałego kierunku działania i o zmiennej częstotliwości oraz natężeniu) można zaliczyć np.: natężenie ruchu komunikacyjnego. Największy wpływ na powierzchnię mają obciążenia dynamiczne (np.: prawdopodobieństwo osunięcia terenu jest większe przy działaniu obciążeń dynamicznych). g) Praca przy zastosowaniu materiału wybuchowego (roboty strzałowe): Roboty strzałowe są dość powszechne w kopalniach odkrywkowych; są one czynnikiem wpływającym na obciążenie powierzchni terenu górniczego. Powodują one pęknięcia, zniszczenie zwięzłości materiału skalnego, naruszenie stateczności bloku skalnego. h) Efektywność osuszania: Działanie wód powierzchniowych i podziemnych na terenie kopalni odkrywkowej ma duży wpływ na trwałość i stabilność ściany. Aby grunt na ścianie był bardziej wytrzymały stosuje się osuszanie gruntu. Efektywność osuszania zależy od poziomu przeprowadzonego badania hydrogeologicznego. Drenaż próżniowy jest również jednym ze sposobów na osuszenie warstwy powierzchni. Najbardziej efektywnym sposobem na zabezpieczenie gruntu ociosu jest odsunięcie krzywej izobarycznej od terenu wydobycia. j) Wiek ociosu: Odsłonięcie skały wystawia ją na działanie takich czynników, jak: powietrze, woda, temperatura, które odpowiadają za procesy wietrzenia. Proces ten jest przyśpieszony poprzez pęknięcia i system szczelin powstały przy robotach strzałowych. Efektywność wietrzenia rośnie proporcjonalnie z czasem, zwłaszcza dla skał zawierających gliny i siarkę (zwiększenie reakcji chemicznych). Czas jest jednym z podstawowych czynników mających wpływ na stan przodka czy ociosu, szczególnie jeżeli notuje się zwiększoną działalność wód podziemnych lub występowanie uskoków tektonicznych. Należy pamiętać, że wśród wymienionych czynników struktura litologiczna i właściwości fizykomechaniczne skał stanowią najważniejszą wstępną informację dla prowadzonych badań. Natomiast bezpośredni wpływ na wytrzymałość przodka mają czynniki hydrogeologiczne, rozmiary przodka, oraz stosowana technologia wydobycia. 13.

(16) Geodezyjne badania naturalnych i technogennych ruchów powierzchni Ziemi dla wybranych rejonów w Wietnamie. Osuwiska mogą być klasyfikowane na różne sposoby, w zależności od rodzaju ruchu, typu materiału, z jakiego są zbudowane, ze względu na kształt powierzchni poślizgu, na czas występowania, lub ze względu na sposób jego rozwoju. (Sroczyński W., 1994). RUCHY MAS ZIEMNYCH NA POCHYŁOŚCIACH TERENU. Procesy grawitacyjne. Procesy osuwiskowe. Procesy transportu mas. Spełzywania. Osypy Obrywy Zsuwy strukturalne Osuwiska„ze ścięcia” Złaziska. Erozja Sufozja. Spływy szybkie. Spłukiwanie Wywiewanie Nawiewanie. Soliflukcja Segregacja mrozowa. Rys. 2.2. Klasyfikacja ruchów mas ziemnych wg Sroczyńskiego (1994) Jak wiadomo z historii geodezji, sto lat temu stosowano metodę niwelacji geometrycznej do pomiaru ruchu punktu w płaszczyźnie pionowej. Następnie zastosowano metodę triangulacyjną (pomiar kątów pomiędzy sąsiednimi punktami i co najmniej jednego boku w sieci składającej się z trójkątów) w pomiarach przemieszczeń w płaszczyźnie poziomej. W późniejszych latach, gdy pojawiły się urządzenia telemetryczne, pomiary stały się znacznie łatwiejsze i bardziej precyzyjne. Mimo wszystkich ich zalet, okazuje się, że metody te nie są w stanie w pełni sprostać współczesnym wymaganiom. Można wyróżnić kilka ich wad: 1) Niedostateczna dokładność pomiarowa nie pozwala wykryć powolnego ruchu tektonicznego. 2) Prace polowe są zwykle trudne i kosztowne, w szczególności dla dużego obszaru badawczego.. 14.

(17) Geodezyjne badania naturalnych i technogennych ruchów powierzchni Ziemi dla wybranych rejonów w Wietnamie. 3) Prace polowe uzależnione są od warunków klimatycznych i topograficznych terenu, od widoczności pomiędzy sąsiadującymi punktami pomiarowymi, co powoduje ograniczenia w odległości pomiędzy kolejnymi punktami sieci. 4) Należy prowadzić oddzielne pomiary dla ruchu w płaszczyźnie pionowej i poziomej. Użycie Globalnych Systemów Nawigacji Satelitarnej GNSS, przede wszystkim GPS w badaniu ruchu powierzchniowego pozwala rozwiązać wymienione powyżej problemy. (Blewitt G., 1993; Cacoń. S., 1980; Dang Nam Chinh et al., 2011; Góral W. Szewczyk J., 2004; Kontny B., et al., 2009; Segall P., Davis J. L., 1997). Technika GNSS jest łatwa w obsłudze, nie jest ograniczona przez widoczność między punktami, wiąże się to z kolejnymi ułatwieniami w procedurze pomiarów polowych: niekonieczność ustawiania punktów na trudno dostępnych wyniesieniach, czy kosztownego budowania wieży. Co za tym, jest ona elastyczna w realizacji sieci w terenie i w sumie koszty jej stosowania stają się o wiele niższe. Ponadto GNSS umożliwia dokonywanie precyzyjnych pomiarów nawet dla bardzo dużych odległości (błąd względny wynosi ok. 10-9). Dlatego w naszych czasach technologia GNSS stała się podstawową metodą wykorzystywaną przy badaniach geodynamicznych. W zależności od trybu wykonywanych pomiarów w GNSS, można wyróżnić 3 typy sieci (Blewitt G., 1993; Tran Dinh To et al., 2004): - Sieć stałych stacji: antena odbiorcza montowana na stałym punkcie ciągle (24 h na dobę) odbiera sygnały z satelitów. Dzięki uzyskiwanej dużej ilości wyników pomiarowych sieć ta charakteryzuje się bardzo dobrą precyzją pozycjonowania. Pozwala określić prędkość ruchu w płaszczyźnie poziomej z niewielkim błędem - mniejszym niż 1mm/rok. Pomimo wszystkich jej zalet budowa tej sieci wymaga większego nakładu finansowego, dlatego też stosuje się ją głównie do: budowania osnowy odniesienia (globalnej, regionalnej lub krajowej), obserwowania deformacji skorupy ziemskiej w miejscach najbardziej zagrożonych przez trzęsienia, oraz deformacje powierzchni ziemi w krajach wysoko rozwiniętych, w takich jak miejscach jak: San Andreas (Stany Zjednoczone) (Dong, D., 1993; Feigl. K. L, 1991), centrum Japonii (Segall P., Davis J. L., 1997). - Sieć cykliczna: pomiary na punktach w sieci są wykonywane cyklicznie w określonym czasie (np. co 6 miesięcy, 1 rok albo co kilka lat) w zależności od wymagań projektu badawczego. Sieć taka jest mniej precyzyjna, ale tańsza niż sieci stacji ciągłych. Badania mogą być wykonane tak, aby czas pomiędzy pierwszym i ostatnim cyklem był jak najdłuższy (sieć pomiarowa wielo15.

(18) Geodezyjne badania naturalnych i technogennych ruchów powierzchni Ziemi dla wybranych rejonów w Wietnamie. okresowa); wtedy istnieje możliwość uzyskania wyników zbliżonych do wyników dostarczanych przez pomiary siecią stacji stałych. Tą metodą posługuje się wiele krajów na świecie, w tym Polska (Cacoń S. et al., 2009; Kontny B., et al., 2009; Olgierd Jamroz, et al., 2009) oraz Wietnam (Duong Chi Cong, et al., 1994; Duong Chi Cong, et al., 1999; Tapponnier. P., et al., 1990; Tran Dinh To, et al., 2004). - Sieć mieszana: obejmuje pewne punkty stałe i w większej liczbie punkty cyklicznopomiarowe. Dzięki takiej kombinacji połączono zalety dwóch rodzajów sieci. Obecnie sieć ciągła IGS rozprzestrzeniona jest na całym świecie i stanowi podstawową infrastrukturę dla założenia sieci mieszanej. Przy wyżej przedstawionych walorach, GNSS staje się głównym narzędziem do badania ruchów powierzchniowych Ziemi w różnych rozmiarach. Sieci GNSS bowiem mogą być rozpatrywane w trzech skalach (Blewitt G., 1993). - Globalna Sieć GNSS: punkty pomiarowe są rozmieszczone na całym świecie, długość jednego boku wynosi od 1000 ÷ 10 000 km. Stosowana jest w celu badania ruchu głównych płyt tektonicznych, monitorowania zmiany wysokości powierzchni mórz i oceanów, prądów morskich. Do sieci globalnej można zaliczyć sieć IGS, o której wspomniano już wcześniej. - Regionalna sieć GNSS: długość jej boku zawiera się od 100 do 1000 km. Ma ona funkcję tworzenia regionalnego układu odniesienia i badania deformacji strefy przygranicznej pomiędzy płytami tektonicznymi; strefami ryftowymi, strefami subdukcji, oraz na granicach konwergentnych. Niektóre przykłady: sieć APRGP (Asia Pacific Regional Geodetic Project) wprowadzona w 1997 roku, do dzisiaj wykorzystywana w regionie azjatycko – pacyficznym, sieć CATS (Central Asian Tectonic Sciences) - używana w centrum Azji, sieć CEGRN (Central European GPS Geodynamic Reference Network) - wykorzystywana w Europie. - Lokalna sieć GNSS: określa ruch i deformacje w strefie uskoku czy uskoków tektonicznych. Długość boku wynosi 1- 100 km. Najczęściej wykorzystywana jest do badań krajowych. Ten typ sieci jest przedmiotem rozważań w niniejszej pracy. W ostatnich latach pojawiają się nowe techniki pomiarowe bazujące na laserowym skaningu lotniczym, mobilnym czy naziemnym - który, jak wynika z publikowanych pierwszych. rezultatów. próbnych,. jest. obiecującym. narzędziem. dla. monitoringu. powierzchniowych ruchów powierzchni Ziemi (Maciaszek J., Ćwikała P. 2010; Popiołek E.,et al., 2002; Popiołek E., 2006). 16.

(19) Geodezyjne badania naturalnych i technogennych ruchów powierzchni Ziemi dla wybranych rejonów w Wietnamie. 2.2. Przegląd dotychczasowych wyników badań Wprowadzenie GNSS do prac geodezyjnych stworzyło nowy przełomowy etap w badaniach nauk o Ziemi. Obecnie notuje się ogromną ilość publikacji w dziedzinie badania powierzchniowych ruchów naturalnych i technogennych. Poniżej przedstawiono tylko niewielką ich część. Pierwszym osiągnięciem jest stworzenie i udoskonalanie Międzynarodowego Ziemskiego Układu Odniesienia (International Terrestrial Reference Frame - ITRF). Następnym sukcesem było utworzenie globalnego modelu kinematycznego, który opisuje ruchy płyt tektonicznych. Wyznaczanie przemieszczeń płyt tektonicznych jest wyliczone na powierzchni sferycznej, w układzie ITRF, co znaczy, że została wyznaczona prędkość bezwzględna tych przemieszczeń dla całego bloku. Zaś przy małych obszarach, badano głównie ruch wewnętrzny płyt tektonicznych. Zwykle uwzględniamy tutaj ruch obu skrzydeł uskoku, a nie ruch całego bloku. Wobec tego wartość prędkości bezwzględnej jest kilka razy większa niż wartość prędkości względnej. W badaniach określonej prędkości (bezwzględnej lub względnej) między głównymi płytami tektonicznymi, wyróżnia się: . Model REVEL (Relative Velocity) - opisujący ruch poziomy 19 płyt tektonicznych i bloków kontynentalnych. Zbudowany jest on na podstawie danych GPS z lat 1993-2000 (Sella G.F. et al., 2002).. . Model APKIM2000 (Actual Plate Kinematic and Crustal Deformation Model 2000) (Drewes H. et al., 2001) - utworzony na podstawie danych pomiarowych zebranych z 290 punktów obserwacyjnych z całego świata (pomiary wykonywane metodami: VLBI, SLR i GPS). Model APKIM2000 opisuje ruchy 12 płyt tektonicznych, oraz deformacje niektórych obszarów, (np. deformacje w Japonii, okolice nad Morzem Śródziemnym, w Kalifornii i w Andach). W badaniach ruchów tektonicznych regionalnego rozmiaru można wymienić prace. wykonane przez Mc Clusky et al. (2000) na obszarze Morza Śródziemnego, czy Erica Calais et al. (2003), dotyczące pola prędkości współczesnego ruchu płyt tektonicznych obszaru. 17.

(20) Geodezyjne badania naturalnych i technogennych ruchów powierzchni Ziemi dla wybranych rejonów w Wietnamie. obejmującego północ Azji i ciągnącego się wzdłuż strefy ryftu jeziora Bajkał oraz poprzez Mongolię. Coraz bardziej popularne staje się stosowanie nawigacji satelitarnej do badania współczesnych zmian powierzchni ziemi o zasięgu lokalnym. Można stwierdzić, iż w prawie we wszystkich krajach prowadzi się takie badania, dlatego też warto wymienić naukowców z całego świata i ich prace badawcze, które szczególnie zasłużyły się w tej dziedzinie: (Lucinda J. Leonard et al. 2007) - Kanada, (Tregoning P. et al., 1998) - Papua – Nowa Gwinea, (Navarro A. et al., 2003) – wyspa Terceira, (Wdowinski S. et al. 2004) – Izrael. W Europie wykonywano badania zmian powierzchni terenu wykorzystując przede wszystkim technologie GPS: (Śledziński. J. 2007), (Kapłon et al., 2009), (Kontny B. et al., 2009), (O. Jamroz et al., 2009), (Cacoń St. et al., 2009). Poniżej przedstawiono i pokrótce omówiono przykładowe prace badawcze w następujących krajach: W Stanach Zjednoczonych: wykorzystywane są pomiary geodezyjne w celu badania deformacji zachodzących na powierzchni, spowodowanych trzęsieniami ziemi (Segall P. et al., 1997). Dzięki dokonanym w latach 1880, 1920, 1950 pomiarom kątów pomiędzy punktami na powierzchni Ziemi, oraz danymi pomiarowych GPS z lat 1986, 1987, ustalono prędkość deformacji w rejonie Santa Maria oraz na północnym zachodzie rejonu Santa Barbara w Kalifornii, uzyskując niezwykle satysfakcjonującą dokładność wyników (Feigl K.L., 1991). Dzięki zestawieniu danych GPS 1986 ÷ 1992 z danymi VLBI (przypadające na lata 1983 ÷ 1991), a także z danymi pomiaru odległości, określono względną zmianę prędkości deformacji na południu Kalifornii z wysoką dokładnością wynoszącą ± 2÷3 mm/rok (Feigl K.L. et al., 1993). W Polsce na terenie Karpat i Sudetów, a więc w paśmie ciągnącym się wzdłuż południowej granicy Polski, notuje się względnie silną aktywność tektoniczną, dlatego też rejon ten jest obiektem wielu badań prowadzonych przez polskich naukowców (Zuchiewicz W., 2009). Przy pomocy sieci GEOSUD w Sudetach oszacowano w 2009 roku bezwzględne parametry deformacji powierzchni korzystając z technologii PPP (Precise Point Positioning) (Kaplon et al., 2009), podczas gdy w tym samym roku grupa badaczy określiła prędkość tych zmian na podstawie cyklów pomiarowych z różnych lat (B. Kontny et al., 2009). Natomiast Olegierd Jamroz w swojej pracy opisuje współczesny monitoring masywu Śnieżnika oraz. 18.

(21) Geodezyjne badania naturalnych i technogennych ruchów powierzchni Ziemi dla wybranych rejonów w Wietnamie. Krowiarki (O. Jamroz et al., 2009), a (Cacoń St. et al., 2009) przedstawia aktualne procesy geodynamiczne Gór Stołowych na granicy polsko-czeskiej. W Azji osiem krajów należących do ASEAN (w tym Wietnam) przy współpracy z sześcioma krajami europejskimi pracowało nad projektem GEODYSSEA (Wilson P, et al., 1998). Badano w nim (w latach 1994-1998) geodynamikę południowej i południowowschodniej Azji. Finalnie określono ruchy płyty sundajskiej z dokładnością wynoszącą 4÷7 mm/rok (ruch w poziomie), oraz 10 mm/rok (ruch w pionie) (Becker M. et al., 2000). Do 1993 roku zbudowano na całym terytorium Japonii więcej niż 100 stacji GPS (Blewitt G., 1993). W 1994 roku sieć ta objęła 210 stacji GPS stałych, dzięki którym udało się zarejestrować deformacje powstałe po wzmożonej aktywności sejsmicznej na wyspach Kurylskich (Tsuji, H., et al., 1995). Tym samym sposobem określono deformacje powierzchni na Tajwanie, korzystając ze 143 stacji pomiarowych GPS zarówno w południowej, jak i w północnej części kraju, oraz w jego centrum. Ostateczne wyniki uzyskano obliczając pole prędkości (Annemarie G. Bos et al., 2003). W Chinach posługując się technologią VLBI, a także pomiarami GPS ustalono prędkość, z jaką porusza się w kierunku wschodnim północno-wschodni blok Chin. Uzyskana wartość wynosiła 10 mm/rok. Zauważono również zmiany powierzchniowe ziemi oraz ruch przesuwczy wzdłuż systemu uskokowego pomiędzy północno-wschodnim blokiem Chin a południowym blokiem Chin, który osiągał prędkość nie większą niż 1,5 cm/rok (ChamotRooke N. et al., 1998). Niedługo potem ponownie ustalono prędkość południowego bloku Chin południowych (8÷ 10 mm/rok), tym razem za pomocą 553 stacji GPS (Zhang. P. Z. et al., 2004). Warto wspomnieć także o badaniach GPS w strefie USH na obszarze Chin przeprowadzonych w latach 1991, 1993, 1994, 1995. Dzięki nim określono składowe prędkości przemieszczeń poszczególnych punktów geodezyjnych, do których zaliczono również 2 punkty przy granicy z Wietnamem: BSC i KFZ (odpowiadająca im prędkość wyniosła 5±2 mm/rok, 0±2 mm/rok na południe, oraz 4±6 mm/rok i 0±5 mm/rok na zachód) (Robert W. King et al., 1997). Względnie wysoka wartość błędu pomiarowego nie pozwoliła potwierdzić oszacowanych prędkości ruchu przesuwczego USH 2÷5 mm/rok podanych przez C. R. Allen et al. (1984) oraz 1÷4 mm/rok przez Weldon R. et al. (1994). 19.

(22) Geodezyjne badania naturalnych i technogennych ruchów powierzchni Ziemi dla wybranych rejonów w Wietnamie. Również w Wietnamie znane są wyniki badań; niektóre z nich są wymienione w bibliografii tej pracy. Deformacje powierzchniowe spowodowane są również działalnością człowieka np. poprzez eksploatację złóż. Takimi deformacjami zajmują się naukowcy na całym świecie. Eksploatacja górnicza przyczynia się nie tylko do zmian powierzchniowych ziemi, np. osuwiska skalne, powstawanie pęknięć w podłożu skalnym, lecz również w pośredni sposób zagraża bezpieczeństwu ludzi, pracowników na danym terenie, robotom budowlanym przy oraz nad terenem górniczym, okolicznym zabudowaniom i ich mieszkańcom (szkoda społeczno-gospodarcza itp). W krajach wysoko rozwiniętych, jak Stany Zjednoczone, Niemcy, Australia stosuje się omawiane już powyżej nowe technologie (GNSS, LIDAR, InSAR, D-InSar, teledetekcja) do obserwacji odkształceń powierzchni terenu spowodowanych działalnością człowieka, np. ruch powierzchni ziemi, osiadanie powierzchni miasta na skutek działalności górniczej. Przytaczając niektóre prace w tej dziedzinie, nie można zapomnieć o badaniach naukowych wymienionych poniżej. W Federacji Rosyjskiej, naukowcy (A.N. Belolikov, D.A. Kazakowski, D.A. Peregudov, L.E. Rodionov, F.A. Bugajev) w swoich badaniach posługują się również geoinformatyką, dzięki której dokładniej określa się wahania powierzchni skalnej, oraz jej deformacje powstałe po działalności górniczej. Natomiast Uniwersytet Górniczy w Sankt Petersburgu oraz Instytut Mechaniki Górotworu i Geodezji Górniczej od wielu lat prowadzą współpracę z naukowcami z Wietnamu. A. M. Motralov, G.L. Phisenko (ВНИМИ), T.K Pustovoitova stosując tradycyjną metodę pomiarową używaną w Wietnamie, uzyskali kilka parametrów granicznych dla kąta nachylenia skarp (poziomów eksploatacyjnych w odkrywkach) (Pustovoitova T.K. et al., 2003). Polska to kraj europejski, w którym jest dobrze rozwinięty sektor górniczy. Powstające deformacje na powierzchni terenu górniczego i w górotworze są przyczyną wielu zagrożeń. Zwałowiska w kopalniach odkrywkowych, np.: zespół kopalń w Turoszowie, zespół kopalń w Koninie, zespół kopalń w Bełchatowie są nadzorowane przez Wyższy Urząd Górniczy, Główny Instytut Górnictwa, oraz uniwersytety naukowe, które poświęcają dużo uwagi badaniom zachodzących zmian na powierzchni i w górotworze (Kowalczyk Z. 1964), (Szpetkowski S., 1977), (Gustkiewicz J., Trutwin W., 1961), (Knothe S., 1984), (Pielok J., 1980), (Chudek. M., 2000). 20.

(23) Geodezyjne badania naturalnych i technogennych ruchów powierzchni Ziemi dla wybranych rejonów w Wietnamie. Badania te były również prowadzone przy wykorzystaniu zdjęć lotniczych (Vo Chi My, 1987), radarowych SAR (Popiołek E. i in. 1998, 2002, 2008), a w pracach: Góral W., Szewczyk J, (2004) oraz Góral W., Banasik P. Maciaszek. J., Szewczyk J. (2005) i innych, wśród polskich naukowców, znaleźć można zastosowanie w badaniach ruchów Ziemi technologię satelitarną GPS. Republika Federalna Niemiec posiada wiele projektów na temat zastosowania metody pomiarowej GPS w trójwymiarowej przestrzeni przy definiowaniu zmian zachodzących na powierzchni kopalni, przodka i powierzchni zwałowiska, które są rozważane z różnych perspektyw i w różnych przypadkach. (Sroka A. et al., 1997). Australia to następny kraj o wysoko rozwiniętym sektorze górniczym. Australijscy naukowcy odnosili wiele sukcesów w analizowaniu zmian geomechanicznych kopalń i ich zwałowisk. Collier P.A jest jednym z pierwszych specjalistów w Australii, który zastosował przy tych badaniach technologię GPS (Collier P.A., 1993, 1997). W Kanadzie wynikami swoich badań obejmujące obszary górnicze wyróżnił się Donghun Kim (Donghyun Kim et al., 2003). Chiny wydobywają największą ilość surowców mineralnych na świecie. Największe osiągnięcia w swoich badaniach zmian obejmujących tereny górnicze uzyskali Zhang Guozhong oraz Yuanmin Fang posługując się technologią satelitarną GPS (Zhang Guozhong et al., 1998), (Yuanmin Fang et al., 2007). Uniwersytet Górniczy w Pekinie jest centrum badawczym, który od wielu lat poświęca dużo uwagi niniejszym badaniom. W badaniach tych wiedli prym naukowcy: Gao Jingxiang, Guo Guangli, Han Guojian. Z podobną problematyką zmaga się Wietnam. Zjawiska, które towarzyszą eksploatacji górniczej osiągają coraz większy rozmiar i powodują coraz poważniejsze szkody w sektorze społeczno-gospodarczym. Dlatego też coraz większą uwagę poświęca się badaniom, które pozwoliłyby dokładniej określać stopień deformacji powierzchni terenu. Nguyen Dinh Be (1977) jest jedną z pierwszych osób, która zaczęła badać powstające deformacje na powierzchni obszaru górniczego, oraz przemieszczanie się ośrodka skalnego przy pomocy modeli równoważnych, dostarczając pierwsze wartości parametrów deformacji górniczych dla zagłębia węglowego Quang Ninh w Wietnamie. Kieu Kim Truc (1996) badał klasycznymi metodami geodezyjnymi stabilność zbocza na kopalnianych odkrywkowych opracowując prognozę przyszłych możliwych zmian. Vo Chi My, Nguyen Ba Dung prowadził obserwacje 21.

(24) Geodezyjne badania naturalnych i technogennych ruchów powierzchni Ziemi dla wybranych rejonów w Wietnamie. zmian powierzchni zwałowiska wykorzystując klasyczne metody pomiarowe (Vo Chi My, 1989; Vo Chi My, Nguyen Ba Dung, 2007; Nguyen Ba Dung, 2007). Powyższe prace, chociaż wnosiły pewny wartościowy wkład, nie rozwiązały problemu powierzchniowych ruchów technogennych w Wietnamie. Problem jest nadal otwarty i wymaga nowych wysiłków szczególnie w kierunku zastosowania nowoczesnych technik pomiarowych, takich jak np.: GNSS, czy skaner laserowy. 2.3. Koncepcja metodyczna badania naturalnych i technogennych ruchów powierzchniowych W geodezji opisuje się ruch powierzchniowy zmianą w czasie położenia punktów specjalnie zakładanych na badanym terenie, określoną poprzez wykonanie odpowiednich (ilościowo, jakościowo i w interwale czasowym) geodezyjnych pomiarów oraz opracowanie zbieranych danych w wybranym układzie odniesienia. Inaczej mówiąc, ogólna geodezyjna metoda badania ruchów powierzchniowych pewnego obszaru polega na (1) założeniu sieci punktów specjalnie projektowanej sieci według wymagań instrukcyjnych, (2) wykonywaniu kilku (co najmniej dwu) cykli obserwacji na punktach sieci wykorzystując odpowiedni sprzęt pomiarowy, (3) opracowaniu wszystkich danych pomiarowych i (4) wnioskowaniu i interpretacji wyników. Przy wykorzystaniu różnego sprzętu pomiarowego (klasyczne instrumenty, takie jak: niwelatory, teodolity, elektroniczne dalmierze, elektroniczne tachimetry czy satelitarne odbiorniki GPS), mimo że procedura badań jest niemal taka sama, dokładność i inne cechy są zmienne. W poniższej pracy omówione będzie tylko geodezyjne badania ruchów powierzchniowych przy użyciu satelitarnej techniki GPS. Przy zakładaniu lokalnej sieci pomiarowej GNSS należy zwrócić szczególną uwagę na: liczbę stabilizowanych punktów pomiarowych, miejsce ich stabilizacji, możliwości finansowe, oraz budowę geologiczną obszaru badań i strefy uskokowej. Sieć geodezyjną, która służy do obserwacji różnych rodzajów deformacji, można podzielić na 2 rodzaje: sieć absolutną (bezwzględną) i sieć względną (Pelzer H., 1985). Dla monitoringu aktywności uskoku tektonicznego potrzebne jest założenie sieci integralnej (jednorzędowej): wszystkie lokalne punkty są jednakowo traktowane, jednakowo dokładne. Na każdym skrzydle uskoku należy stabilizować co najmniej dwa znaki, osadzone najlepiej w 22.

(25) Geodezyjne badania naturalnych i technogennych ruchów powierzchni Ziemi dla wybranych rejonów w Wietnamie. skałach sztywnych, w odległości od linii uskoku w granicach od 5 ÷ 50 km. Znaki, o odpowiedniej konstrukcji umożliwiającej automatyczne centrowanie anteny odbiornika nad punktem, powinny być pierwszym wyborem konstrukcyjnym. Dla obserwacji osuwiska często założona jest sieć względna, dwurzędowa: punkty spełniające rolę punktów stałych (układu odniesienia) są umieszczane w miejscach stabilnych, oddalonych od obszaru osuwiska; punkty obserwacyjne są lokowane na badanym terenie – na osuwisku, w miejscach charakterystycznych dla dobrego opisu osuwiska. Pomiary na sieciach obydwu typów są wykonywane w trybie cięgłym lub cyklicznym. Wykonywanie obserwacji odgrywa ważną rolę, ponieważ decyduje ona w dużej mierze o jakości wyników badań. Dlatego pomiary muszą być wykonane starannie, według określonych zasad uznanych jako program pomiarowy. Przy badaniu ruchu powierzchniowego terenu metodami geodezyjnymi, głównym celem każdego projektu jest uzyskanie prędkości przemieszczeń w skali roku (lub innego okresu). Prędkość tę określa się na podstawie amplitudy zmian położenia punktów zachodzących w danym punkcie. Amplitudę zmian zaś uzyskuje się ze wszystkich danych z cykli pomiarowych w określonym czasie, zakładając przy tym, iż przemieszczenia te są zgodne z trendem transformacji liniowej w jednostce czasu. Tym samym można obliczyć prędkość ruchu w punktach pomiarowych sieci GNSS w różnych układach odniesienia, dzięki czemu jest możliwe rozpatrywanie przemieszczeń i powstających deformacji z różnych punktów widzenia (układów odniesienia). Dlatego też wykonywanie i przetwarzanie danych pomiarowych sieci GNSS odgrywa ważną rolę przy badaniu współczesnego ruchu powierzchni i bloków tektonicznych. Połączenie danych otrzymanych z pomiarów cyklicznych w sieci lokalnej oraz danych pomiarowych wykonywanych na stacjach sieci IGS pozwala na uzyskanie prędkości ruchu punktów w globalnym układzie ITRF, zwanej prędkością ruchu bezwzględnego. Następnie istnieje możliwość obliczenia prędkości względnej danego obszaru badań odnośnie wybranego bloku tektonicznego na podstawie wektora prędkości ruchu danego bloku. Takie podejście badawcze jest często stosowane przy sieci regionalnej GNSS, można też je zastosować dla sieci lokalnej, jeżeli będzie istniała możliwość precyzyjnej transmisji współrzędnych z odległych punktów IGS, umieszczonych nawet o kilka tysięcy kilometrów dalej.. 23.

(26) Geodezyjne badania naturalnych i technogennych ruchów powierzchni Ziemi dla wybranych rejonów w Wietnamie. Dla sieci lokalnej prędkość ruchu na punktach pomiarowych jest obliczana i porównywana w zdefiniowanym układzie odniesienia (przyjmując jeden lub kilka punktów za stałe). W takim wypadku uzyskuje się obraz ruchu względnego badanego obszaru. Ważną. czynnością. w. omawianych. badaniach. jest. analiza. i. identyfikacja. przemieszczeń. Analiza ta opiera się nie tylko na zbiorze obliczonych odchyleń współrzędnych punktów oraz ich odpowiednich średnich błędach kwadratowych, ale też na wynikach badań z innych metod, jak: geomorfologicznej, geofizycznej, tektonicznej, czy sejsmologicznej na danym obszarze. Prawidłowe wykonanie analizy uzyskanych wyników nie może być wykonane bez zastosowania statystyki matematycznej. Identyfikacja badanego ruchu na punktach jest realizowania z pewnym prawdopodobieństwem, które zazwyczaj wynosi 95%. Jednakże prawidłowa interpretacja wyników badań zależy nie tylko od przyjętego poziomu ufności, ale także od realnej wartości średniego błędu kwadratowego obliczonej prędkości ruchu. W praktyce jednak używane oprogramowanie, nawet takie jak oprogramowanie Bernese, podaje tylko tak zwaną formalną wartość błędu, często mniejszą niż jest w rzeczywistości. Do przetwarzania GNSS danych dla projektów wymagających wysokiej dokładności obecnie używa się filosofistycznego oprogramowania, takiego jak GAMIT/GLOBK, BERNESE. Posiadają one wiele funkcji, które umożliwiają mocne, elastyczne i efektowne przetwarzanie danych pomiarowych poprzez dobranie odpowiedniej procedury i strategii przetwarzania, stosownie do danych pomiarowych i celu badania. Procedura stosowana w pracy obejmuje następującą treść: - Wykorzystanie precyzyjnych produktów podanych przez IGS (takich jak orbity satelitów precyzyjnych, informacje o jonosferze i troposferze oraz parametry ruchu obrotowego Ziemi, itp.); - Nawiązanie lokalnej sieci z wybranymi punktami sieci IGS, które są położone możliwie blisko obszaru badań. - Wybranie odpowiedniego modelu meteorologicznego, który jest jak najbardziej zbliżony do warunków klimatycznych badanego regionu, - Przetwarzaniu podlegają tylko boki niezależne, - Stosowanie odpowiednich opcji w zależności od rozmiaru sieci, ilości i jakości danych pomiarowych. 24.

(27) Geodezyjne badania naturalnych i technogennych ruchów powierzchni Ziemi dla wybranych rejonów w Wietnamie. Firmy produkujące odbiorniki GNSS dostarczają swoje software’y, np: Trimble Bizness Center, które są używane z powodzeniem dla opracowania danych obserwacji w sieciach małego rozmiaru (na kopalniach odkrywkowych, na zwałowiskach i tp.). Metodyka badania deformacji na kopalniach odkrywkowych przedstawiona jest na rys. 2.3. Rys. 2.3 przedstawia metody monitorowania deformacji górotworu. Dla dobrego rozpoznania zmian zachodzących w ośrodku skalnym, przy pomiarach geodezyjnych należy wspomagać się wiedzą geologiczną, geofizyczną, hydrogeologiczną. Natomiast technika pomiarowa powinna być jak najlepiej dostosowana do tematu badawczego, możliwości finansowych, oraz ukształtowania powierzchni terenu. Obecnie metoda geodezyjna jest metodą najbardziej popularną i najczęściej stosowaną. Obejmuje ona monitoring bloku skalnego, zachodzących zmian na powierzchni terenu, powstających deformacji. Pozwala przewidzieć możliwość powstania różnych zagrożeń. Dla dobrego rozpoznania zmian zachodzących w ośrodku skalnym, przy pomiarach geodezyjnych należy wspomagać się wiedzą geologiczną, geofizyczną, hydrogeologiczną. Natomiast technika pomiarowa powinna być jak najlepiej dostosowana do tematu badawczego, możliwości finansowych, oraz ukształtowania powierzchni terenu.. Metody badań deformacji skalnych i przemieszczeń materiału skalnego. Wykonywanie pomiarów. Tworzenie i analiza modeli. Model fizyczny. Model matematyczny. Obserwacje Obserwacje Obserwacje Obserwacje geofizyczne geotechniczne teledetekcjne geodezyjne. Rys. 2.3. Metody monitoringu odkształceń i deformacji powierzchni Ziemi powstałych wskutek działalności człowieka. (wg Kieu Kim Truc, 1996) Obecnie metoda geodezyjna jest metodą najbardziej popularną i najczęściej stosowaną. Obejmuje ona monitoring bloku skalnego, zachodzących zmian na powierzchni terenu, powstających deformacji. Pozwala przewidzieć możliwość powstania różnych zagrożeń. 25.

(28) Geodezyjne badania naturalnych i technogennych ruchów powierzchni Ziemi dla wybranych rejonów w Wietnamie. Geodezja jest również często stosowana w celu obserwacji i określenia zakresu, prędkości, intensywności pionowego i poziomego przesunięcia powierzchni obszaru badań, struktury przestrzennej i czasowej bloku skalnego (Dunnicliff. et al., 1993). Bazuje ona na szybkim i skutecznym pomiarze elementów geometrycznych: kąta, odległości, wysokości, dzięki czemu można rejestrować zmiany geometrii powierzchni.. Witness point. relative measurements. object point. object (slope). absolute measurements. Reference point. Rys. 2.4. Schemat sieci punktów obserwacyjnych w geodezji (według Welsh, W. et al.,2000). Obserwacje terenu. Rys. 2.5. Profile pomiarowe na terenie kopalni. Geodezja wykorzystuje(według różne narzędzia i metody pomiarowe Dang Nam Chinh et al., 2011) (rycina 2.6).. 26.

(29) Geodezyjne badania naturalnych i technogennych ruchów powierzchni Ziemi dla wybranych rejonów w Wietnamie. Obserwacje i pomiary geodezyjne. Pomiar kąta nachylenia otworu wiertniczego. Przy budowie chodników kopalnianych. Wiercenie otworów. Pomiary we wnętrzu Ziemi. Obserwacje powierzchniowe. Pomiary klasycznym sprzętem z mechaniką optyczną. Niwelator. Ustalenie parametrów ruchu bezwzględnego. Ustalenie parametrów ruchu względnego. GNSS Tachimetr Skaner elektroniczny laserowy 3D. Rys. 2.6. Geodezyjna metodyka pomiarowa na kopalniach odkrywkowych. Źródło: opracowanie własne Do obserwacji osuwisk powstających na przodku eksploatacyjnym wykorzystuje się sieć badawczą, nawiązaną do punktów stałych. Podczas zakładania sieci punktów obserwacyjnych dla badania przemieszczeń poziomych należy kierować się następującymi zasadami: -. zgromadzenie danych geodezyjnych i geologicznych z obszaru badawczego. -. wstępne rozpoznanie obszaru badań, na którym będzie zakładana sieć pomiarowa. -. projektowanie sieci punktów obserwacyjnych, tak aby pomiary były wykonane z zadaną, zadowalającą dokładnością. -. umiejscowienie pikiet (na podstawie geologicznych dokumentów terenu badawczego). Do wybrania lokalizacji dla punktów powinno się kierować wiedzą geologiczną i. geomorfologiczną. Pikiety nie powinny być ustawiane w miejscu, na którym występuje np. ryzyko osunięcia materiału skalnego. Kolejność prac jest następująca: -. projektowanie sieci punktów obserwacyjnych, szacowanie dokładności pomiarów,. -. zapewnienie stabilności pomiarów poprzez usytuowanie pikiet,. -. dopasowanie. kształtu,. rozmiaru. i. geomorfologicznymi terenu. 27. liczby. pikiet. zgodnie. z. warunkami.

(30) Geodezyjne badania naturalnych i technogennych ruchów powierzchni Ziemi dla wybranych rejonów w Wietnamie. Podczas wykonywania pomiarów należy brać pod uwagę wymaganą dokładność, wysoką wiarygodność pomiarów, oraz dostosowanie długości cyklu pomiarowego do szybkości zachodzących zmian. Aby móc określić prędkość zachodzących deformacji z odpowiednią dokładnością, przed przystąpieniem do badań, trzeba ustalić wymaganą dokładność pomiarów, oraz określić zastosowanie adekwatnego cyklu pomiarowego. Dokładność pomiarów wyznaczana jest na podstawie największego błędu pomiędzy parą punktów w danej sieci. Wiarygodność reprezentowana jest przez liczbę nadmiarowych pomiarów i dystrybucję liczby nadmiarowych pomiarów w danej sieci. W przypadku sieci tworzonej na terenie kopalni odkrywkowej średnia odległość pomiędzy sąsiadnimi punktami obserwacyjnymi zależy od głębokości eksploatacji i położenia poziomu eksploatacyjnego. Natomiast profile pomiarowe zakłada się prostopadle do jego powierzchni w całym obszarze pomiarowym (w środku i na zewnątrz). W profilach stosuje się punkty obserwacyjne i punkty końcowe. Punkty końcowe są zakładane na zewnątrz przestrzeni pomiarowej (przynajmniej dwa) i zazwyczaj są w odległości dwukrotnej od wysokości pięter w odkrywkach. Punkty obserwacyjne ustawia się na brzegach w zależności od warunków terenowych (można zakładać od 1 do 3 znaków). Odległość między punktami końcowymi jest większa niż 20 metrów, a między punktami środkowymi waha się od 10 do 50 metrów. Prace pomiarowe obejmują: - określenie wysokości początkowej punktów obserwacji (niwelacja), - określenie odległości pomiędzy punktami obserwacji, - rozpoznanie geologiczne (obecność szczelin, osuwisk, określenie upadu i td.) i określenie odchylenia linii profilu (trasy), - wyznaczenie współrzędnych płaskich oraz wysokości od punktu bazowego. Metoda niwelacyjna gwarantuje uzyskanie błędu niwelacyjnego mniejszego niż  15 L. (mm), gdzie L – długość trasy (linii) [km]. Wysokości punktów na trasie są. wyznaczane z błędem mniejszym niż  5 n (mm), gdzie n – liczba stacji roboczych. Współrzędne punktów mierzone są przy wykorzystaniu tachimetru elektronicznego lub metodą GNSS (Dang Nam Chinh et al., 2011).. 28.

(31) Geodezyjne badania naturalnych i technogennych ruchów powierzchni Ziemi dla wybranych rejonów w Wietnamie. - określenie odstępu. czasu pomiędzy cyklami obserwacyjnymi, oraz wymaganej. dokładności dokonywanych obserwacji. Przy użyciu sieci kątowo – liniowej dokładność pomiaru kąta i długości powinna mieścić się w granicach:. 1 m /  "  3 3 mS / S. (2.4). gdzie: mβ : średni błąd pomiaru kąta poziomego mS : średni błąd pomiaru boku poziomego S : długość boku Aby uzyskać lepsze wyniki prowadzonych badań zaleca się połączenie stosowanej metody satelitarnej GPS do obserwacji odkształceń z innymi, klasycznymi metodami geodezyjnymi. Stosowane techniki pomiarów, to: a. Niwelacja geometryczna (określenie odkształceń zachodzących w kierunku pionowym) - to metoda pozwalająca wyznaczyć wysokości określonych punktów terenu, lub też różnice wysokości pomiędzy tymi punktami. Obecnie nowoczesne metody niwelacyjne umożliwiają szybki pomiar z dużą dokładnością wyznaczanych różnic wysokości, która waha się m ∆h = 0.2 ÷ 3.0 mm/km b. Tachimetria - wykonywana tachimetrami elektronicznymi, które mierzą kąty pionowe i poziome, odległość, oraz automatycznie znajdują cel (lustro) i zapisują dane. Przy pomiarach kąta tachimetry elektroniczne charakteryzują się wysoką dokładnością odczytu: od 0,1” do 0,5”. Można również wykonać pomiary fotoelektroniczne (EDM) z dokładnością odczytu równą D = ±(1mm+1x10-6D). Ta klasyczna technika pomiaru odkształceń powierzchni terenu posiada wiele istotnych zalet: dobra dokładność pomiaru, niskie koszty, wysoka automatyzacja (zminimalizowanie błędu wynikającego z czynnika ludzkiego). Dokładność określenia współrzędnych punktu pomiarowego waha się od 5 mm do 2 cm, a w korzystnych warunkach dokładność może osiągnąć nawet 1mm. Tachimetry elektroniczne podczas pomiaru w stacjach stałych są połączone z komputerem, co umożliwia przesyłanie (możliwość przesyłania danych również przez Internet do użytkowników), kontrolę i przechowywanie danych. Dzięki programom można określić współrzędne punktów terenowych w czasie rzeczywistym. Zastosowanie tachimetrów elektronicznych jest bardzo powszechne w kopalniach w Wietnamie, w szczególności służą 29.

(32) Geodezyjne badania naturalnych i technogennych ruchów powierzchni Ziemi dla wybranych rejonów w Wietnamie. one podczas zakładania sieci bazowej do kontroli powierzchni kopalni, oraz sieci kontroli wydobycia w kopalniach odkrywkowych. Przede wszystkim stosowane są do pomiaru odkształceń zachodzących na terenie górniczym. Różne badania przeprowadzone na terenach kopalń wykazały, iż najlepsze wyniki uzyskuje się przy wykorzystaniu tachimetru elektronicznego, ponieważ gwarantuje on dużą dokładność. Zmniejsza się również czas i nakład pracy, jaki jest wymagany przy klasycznych pomiarach geometrycznych. Jednakże wciąż obserwuje się następujące wady: - odległość pomiędzy punktem stałym i pomiarowym jest ograniczona i zależy od wykorzystywanego sprzętu (1÷10 km) i warunków atmosferycznych (widoczność jest mniejsza niż 2 km); a dla wyrobisk górniczych o dużych głębokościach (przykładowo kopalnia Coc Sau ma różnicę wysokości do 500 metrów) duży wpływ na wyniki pomiarowe ma zjawisko refrakcji, - w przypadku prac pomiarowych na terenie stromym, o znacznych różnicach wysokościowych, utrudniona jest widoczność pomiędzy punktami stałymi i punktami obserwacji, - warunki pogodowe mają wpływ na dokładność niektórych narzędzi pomiarowych. c. Naziemny skaning laserowy (Terrestrial Laser Scanning) Skanowanie laserowe jest metodą pomiaru m. in.odkształceń powierzchni terenu, która była już stosowana w górnictwie (Maciaszek J., Ćwiąkała P., 2010). Źródła laserowe dają wiązkę światła o krótkiej fali, która odbija się od obiektów będących na danej przestrzeni. Dzięki temu można obliczyć czas od chwili nadania wiązki światła do chwili jej odbioru. Istnieje możliwość sterowania kątem, pod którym pada dana wiązka. W ciągu jednej sekundy następuje zdalny pomiar setek tysięcy punktów z kilkumilimetrową precyzją. .. Rys. 2.7. Skaner laserowy Ilris (Kanada), Riegl LMS Z309, Leica Źródło: opracowanie własne 30.

(33) Geodezyjne badania naturalnych i technogennych ruchów powierzchni Ziemi dla wybranych rejonów w Wietnamie. Wyniki takich pomiarów dają bardzo szczegółowy obraz 3D, który obejmuje miliony punktów równoodległych, znanych jako „chmura punktów” (point cloud). Dla każdego punktu są zapisywane współrzędne i amplituda sygnału. Metoda ta była już stosowana od końca lat 90-tych. Obecnie naziemne skanery laserowe 3D umożliwiają pomiar o zasięgu do kilkuset metrów (kilka modeli do 2000 metrów) z dokładnością równą 0,6÷15 mm (Ingensand.H., 2006). W porównaniu z innymi tradycyjnymi metodami, skaner laserowy 3D umożliwia szybki i szczegółowy pomiar przedmiotów znajdujących się w przestrzeni geometrycznej 3D, oraz korzystanie z wielu funkcji (Reshetyuk. Y., 2006). Próby zastosowania skanerów laserowych w największej polskiej kopalni odkrywkowej „Bełchatów” (Maciaszek J., Ćwiąkała P., 2010) wykazały dużą dokładność metody skanerowej, pomimo niekorzystnych warunków pogodowych (duża mgła) w trakcie pomiaru. Niestety wciąż wysokie koszty zakupu takiego sprzętu ograniczają użycie tej technologii w wielu pomiarach, w szczególności wykonywanych w Wietnamie. d. Technologia GNSS Technologia GNSS znajduje szerokie zastosowanie do monitorowania osuwisk poziomów eksploatacyjnych i skarp w odkrywkach. W ciągu ostatnich kilku lat nastąpił szybki rozwój pomiarów GNSS, które okazały się skutecznym i niezawodnym narzędziem do pomiaru deformacji i powolnych odkształceń wielkoobszarowych. Pomimo efektywności takich pomiarów (nie tylko na terenach kopalń), GNSS nie znajduje wciąż zastosowania na odkrywkach w Wietnamie ze względu na występowanie skomplikowanych warunków terenowych, oraz niewystarczających nakładów finansowych na rozwój technologiczny. Monitoring i pomiary GNSS mogą być wykonane przy zastosowaniu niektórych pomiarów bezwzględnych i względnych GPS: metoda RGPS (ang. Static Relative GPS), pomiary dyferencjalne GPS czasu rzeczywistego (RT – DGPS – Real Time Differential GPS). Obie metody RGPS I DGPS osiągają dokładność do kilku cm. W zależności od celu, wymagań i strategii pomiaru można wybrać również inne technologie GPS, takie jak: -. Pomiar statyczny: wykorzystywany przy pomiarach dużych odległości. Charakteryzuje się dużą dokładnością, ale wymaga długiego czasu pomiarowego.. -. Szybki pomiar statyczny: wykorzystywany w celu tworzenia sieci lokalnej, czy małej sieci lokalnej, itp. Pomiary wykonywane są z wysoką dokładnością, a maksymalna 31.

(34) Geodezyjne badania naturalnych i technogennych ruchów powierzchni Ziemi dla wybranych rejonów w Wietnamie. odległość pomiędzy punktami może wynosić do 20 km. Pomiary są szybciej wykonywane niż w przypadku pomiarów statycznych. -. Metoda kinematyczna: (RTK – Real_Time Kinematic): pozwala na określenie współrzędnych punktu. Można wyznaczyć pozycję ruchomego odbiornika, a otrzymywana jego pozycja jest podana w czasie rzeczywistym. Na podstawie praktycznych danych pomiarowych, możemy łatwo wyznaczyć kierunek. poślizgu poprzez obliczenie nie tylko wielkości wektora odkształceń, ale i kierunku ruchu. Podczas wykonywania prac monitorowania zachodzących odkształceń wzdłuż kierunku pionowego, czy poziomego należy wykonać odpowiedni plan obserwacji (dziennik prac pomiarowych), który pomoże przy późniejszym określaniu prędkości zachodzących zmian, oraz wartości odkształcenia i innych parametrów tego zjawiska. Należy zwrócić szczególną uwagę na: 1. czas między cyklami obserwacji, 2. dokładność określenia odkształcenia, 3. prędkość zachodzącego odkształcenia. Czas pomiędzy cyklami obserwacyjnymi ma znaczenie ekonomiczne, a dokładność określenia odkształcenia ma znaczenie techniczne. Wszystko zależy od charakteru przesunięcia, jego prędkości, techniki eksploatacyjnej, składowania urobku. Jeżeli przemieszczenia zachodzące w ośrodku skalnym mają powolny charakter, a pomiary wykonywane są z niską dokładnością i z krótkim czasem pomiędzy kolejnymi cyklami pomiarowymi, to zazwyczaj błąd pomiarowy jest na tyle wysoki, że pomiary te nie pozwalają prawidłowo. oszacować. parametrów. zachodzących. zmian.. Jednakże. w. przypadku. następujących szybkich przemieszczeń określenie ich parametrów jest możliwe nawet z niską dokładnością. W rzeczywistości, przed przystąpieniem do pomiarów, zespół badawczy nie zna prędkości zachodzących odkształceń, należy więc wstępnie oszacować tę prędkość, aby móc odpowiednio dobrać metodykę i dokładność pomiarową (Brait. P.I., 1971). W procesie obserwacji trzeba określić prędkość rzeczywistego przemieszczenia, aby móc regulować czas pomiędzy cyklami. Jeśli prędkość deformacji ma trend wzrastający, to należy zmniejszyć czas pomiędzy kolejnymi cyklami obserwacji, w przeciwnym wypadku czas ten należy zwiększyć (im mniejsza prędkość, tym dłuższy czas wykonywanych pomiarów i cyklów pomiarowych i na odwrót). 32.

(35) Geodezyjne badania naturalnych i technogennych ruchów powierzchni Ziemi dla wybranych rejonów w Wietnamie. Uzyskane dane pomiarowe służą do określenia parametrów i zasad postępujących deformacji terenu badawczego. Najpierw prowadzi się wyrównanie danych z każdego cyklu obserwacji, aby otrzymać współrzędne wraz ze średnim błędem punktów sieci, które są następnie wykorzystane dla obliczenia interesujących parametrów badanej deformacji: - wartości przesunięcia poziomego + wartość przesunięcia wzdłuż trasy (linii) obserwacji ΔX = Xi-1 - Xi. (2.6). + wartość przesunięcia w kierunku prostopadłym do trasą (linią) obserwacji: ΔY = Yi-1 - Yi. (2.7). + wartość całkowitego (pełnego) przesunięcia poziomego: P . (2.8). X 2  Y 2. - prędkość przemieszczenia poziomego: V = P / ΔT , (mm/dzień i noc). (2.9). - wartość osiadania (ruch w pionie) (i,i+1) = Hi+1 – Hi, mm, (mm). (2.10). w tym: + Hi-1, Hi – wysokość punktów pomiarowych odnosząca się do poprzedniej (i-1) i kolejnej obserwacji, + (i,i+1) – osiadanie punktu, + Δt – czas między dwoma kolejnymi pomiarami.. 33.

(36) Geodezyjne badania naturalnych i technogennych ruchów powierzchni Ziemi dla wybranych rejonów w Wietnamie. 3.. GEODEZYJNE. BADANIA. POWIERZCHNIOWYCH. TEKTONICZNYCH. RUCHÓW USKOKU RZEKI CZERWONEJ W WIETNAMIE 3.1 Krótki zarys badań uskoku Rzeki Czerwonej Terytorium Wietnamu znajduje się w południowo-wschodniej Azji, rejonie o skomplikowanej tektonice, podlegającej silnej działalności wielkich okrążających płyt tektonicznych, mianowicie: Euroazjatyckiej płyty (EAP) na północy, Indoaustralijskiej płyty (IAP) na zachodzie i południu i Filipinska płyta na wschodzie. Ogólnie biorąc, struktura tego rejonu składa się ze względnie stabilnego bloku zwanego Sundaland (SU) położonego na zachodzie i strefy deformacji na południu (rys. 3.1). SU obejmuje Tajlandię, Laos, Kambodżę, Wietnam, Malezję, Singapur, Filipiny i Indonezję (wg J. Simons et al., 2007). Chociaż kontur tego bloku jeszcze nie został ostatecznie określony, większość badaczy uznaje uskok Czerwonej Rzeki (SH) za północną granicę SU.. Rys. 3.1. Lokalizacja południowo-wschodnej Azji w konwergentnej strefie płyt tektonicznych (Eurazji, Filipin i Indo -Australii) według Simons et al., 2007.. 34.