GEOLOGIJA 5711, 063-070, Ljubljana 2014 doi:10.5474/geologija.2014.007 Bočno razširjanje kot posebna oblika gibanja tal na območju Doline v občini Puconci Lateral spread as a special form of soil movement in Dolina area in municipality Puconci Magda ČARMAN Geološki zavod Slovenije, Dimičeva ul. 14, SI-1000 Ljubljana, Slovenija; e-mail: magda.carman@geo-zs.si Prejeto / Received 17. 4. 2014; Sprejeto / Accepted 14. 6. 2014 Ključne besede: bočno razširjanje, glina, pesek, Murska formacija, Dolina, Puconci, Slovenija Key words: lateral spread, clay, sand, Mura formation, Dolina, Puconci, Slovenia Izvle~ek V prispevku je predstavljena posebna oblika nestabilnosti tal, ki je v Sloveniji redkeje zabeležena. Gre za bočno razširjanje tal v osrednjem delu Doline v občini Puconci. Teren je zgrajen predvsem iz glinastih in peščenih sedimentov Panonskega morja, pretežno pliocenske starosti. Pred nekaj leti je v Dolini pričelo prihajati do znatnih poškodb objektov. Glede na podatke opravljenih raziskav sklepamo, da je ravninsko območje razpadlo na posamezne bloke, ki se gibljejo v različnih smereh, zaradi česar so nastale tako obsežne poškodbe objektov. Možni vzrok za nastanek je lahko erozija Dolinskega potoka ob vzhodnem robu obravnavanega terena ali seizmi~ne raziskave (razstreljevanje, vibracije), ki so se izvajale tod pred približno 20 leti. Določitev točnega vzroka nastanka bočnega razširjanja tal, njegovega obsega in dinamike ostajajo izziv za prihodnost. Abstract The paper presents a particular form of soil instability, which is rarely observed in Slovenia. This is a lateral spread of the soil, which appeared some years ago in the central part of Dolina area in the municipality of Puconci. The area is mainly build up from clay and sandy sediments of the Pannonian Sea, predominantly Pliocene age. A significant damage of building has begun several years ago. According to data from research carried out, we suggest that the flat area is disintegrated into individual blocks, moving in different directions. These led to such extensive damage to buildings. Possible cause could be erosion of Dolinski stream at the eastern edge of the area or seismic survey (blasting, vibrations), which were carried out here about 20 years ago. Determination the exact cause of the formation of the soil lateral spread, its extent and dynamics, remain a challenge for the future. Uvod V okviru pilotnega projekta ocenjevanja plazljivosti, ki ga je v letih 2011 in 2012 Geološki zavod s podizvajalci izvajal za Ministrstvo za kmetijstvo in okolje je bila v preglednem merilu, namenjenem uporabi na nivoju ob~in, obdelana tudi občina Puconci. Metodološko je bil projekt usmerjen v oceno plazljivosti na pobočjih. Pri pregledu Doline pa smo naleteli na primere, kjer se kljub blagim, prakti~no minimalnim nagibom terena pogosto sre~ujejo s pojavi nestabilnosti tal, ki ustrezajo bočnemu razširjanju tal. Ker krovni projekt metodološko ni bil ustrezen za ocenjevanje tovrstnega pojava, smo Dolino dodatno inženirsko-geološko pregledali in ovrednotili zabeleženo gibanje tal. Geomorfolo{ke in geolo{ke zna~ilnosti {ir{e lokacije Geomorfološki opis ozemlja Obravnavano ozemlje se nahaja severovzhodno od Puconcev, na Goričkem, ki je del Prekmurja. Za Gori~ko je zna~ilno menjavanje gri~evja in vmesnih ravnin, pri ~emer nadmorske vi{ine redko presežejo 400 m (Bavec et al, 2012). To je ve~inoma z gozdom porasel svet, ki ga imenujejo Gorički bregi. Zaselek Dolina delno leži na zelo položnem, skoraj ravninskem delu ob Dolinskem potoku, delno pa na obrobnem gričevju. Litološke razmere Najstarej{e kamnine v ob~ini Puconci so sedi-menti, ki predstavljajo ekvivalent plasti Rhomboi-dea v sladkovodnem razvoju. Na osnovni geološki karti, list OGK Goricko, so označene kot pontske (Plj) (Pleničar, 1970), na redefinirani geološki karti severovzhodne Slovenije 1: 100.000, pa so te plasti uvrščene v Mursko formacijo (Jelen & Rife-lj, 2011), ki jo uvrščata v obdobje od zg. dela sp. panonija do zgornjega pontija (^M, - 2M8). Izdan-jajo le v spodnjih delih pobočij grebenov v severozahodnem delu občine. Plasti Murske formacije so zastopane z menjavanjem peska, meljastega in prodnatega peska, glinastega melja, meljne gline, prodnatega in peščenega melja, vložkov premoga in fragmentov dreves. Plasti ležijo skoraj vodoravno, njihova debelina pa znaša od 600 do 800 m. Na plasteh Murske formacije ležijo spodnje-pal-udinske plasti v razvoju rečnih prodov oz. sedi-menti srednjega (Pl2) in zgornjega (Pl3) pliocena. Glede na redefinirano formacijsko geološko karto merila 1 : 100.000, katere izhodišče je prav tako rokopisna geološka karta 1 : 25.000, uvrščamo te sedimente v Ptujsko-Grajsko formacijo, ki po novem obsega zg. del zg. panonija ali morda zg. pontij do pliocena. Sedimenti Ptujsko-Grajske formacije izdan-jajo na celotnem gričevnatem delu občine severno od Šalamencev. Po Pleničarju (1970) gre za sedimente, ki so za razliko od svoje podlage popolnoma brez fosilov, zaradi česar je njihova natančnejša stratigrafska opredelitev problematična. V spodnjem delu te litološke enote je menjavanje peska, prodnatega peska, peščene in meljaste gline, glinastega ter peščenega proda, v zgornjem delu pa prevladuje peščen in meljast prod. V teh plasteh so pri Pečarovcih prisotni tudi centimetrski do decimetrski vložki lignita. Opisani litološki različki med seboj niso ločeni zaradi premajhne debeline posameznih plasti in pokritosti terena. Med holocenske naplavine uvrščamo dolinske nanose potokov in hudournikov ter najmlajše nanose Mure v Murski ravnini. V potočnih dolinah med goricami je navadno rumena in rjava peščena glina oziroma ilovica, medtem, ko je vzdolž strug potokov v glavnem drobnozrnat kremenov pesek. Bočno razširjanje tal v osrednjem delu Doline Na ravninskem delu Doline nastopa posebna oblika gibanja tal, v Sloveniji redkeje zabeležena, ki se imenuje bočno razširjanje tal. Značilno se pojavlja na ravnih ali zelo položnih terenih. Nagibi terena v tem delu Doline znašajo od 2° do 5°, najpogosteje 3°- 4°. Osnovni način gibanja zemeljskih mas je bočno razmikanje blokov, zaradi česar nastajajo strižne ali natezne razpoke. Pogosto je vzrok porušitve rotacijski zdrs ob vznožju pobočja, lahko pa se premiki pojavijo tudi brez jasnega vzroka (Martin, 1999) ali pa je nastanek porušitve povezan z likvefakcijo. To je proces, pri katerem se zaradi delovanja zunanjega vzroka začne saturiran sediment (običajno pesek ali melj) obnašati kot tekočina. V primeru, da sediment, v katerem se prične likvefakcija, prekriva koherenten sediment, se v njem pričnejo pojavljati razpoke, ki teren razdelijo na različno velike bloke (Internet 1). Ti bloki se nato premikajo na različne načine - se posedajo, rotirajo, bočno premikajo, razpadajo, idr. (sl. 1). Bočno razširjanje v drobnozrnatih sedimentih na zelo položnih pobočjih je večinoma progresivno. Porušitev nastopi nenadno, na majhni površini in se nato progresivno širi. Zelo občutljiva območja za pričetek porušitve predstavljajo obrečna pobočja ali pa so porušitve vezane na paleostruge, ki so zapolnjene z drobnozrnatimi usedlinami. Inženirskogeološke razmere na ozemlju Doline Dolina se nahaja med Mačkovskim in Dolinskim potokom, ki potekata v smeri sever - jug in drenirata južni del Goričkega proti jugu. Severozahodni del Doline leži na gričevju z blagim nagibom pobočij. Pobočja gradijo puste rjave gline, ki so ponekod svetlo sive barve. Glede na podatke geomehanskih vrtin iz poročila prevladujejo plasti peščene gline (CL) in peščenega melja (ML). Ritmično se menjavajo s tanjšimi plastmi mastne gline (CH) in visoko plastičnega melja (MH). Gline so težkognetne konsistence, v območju vode pa prehajajo v srednjegnetno konsistenčno stanje. Gline in melji v povprečni debelini okoli 8 m so pogosto odloženi na plasti enakomerno zrnatega drobnega peska (SU) z vložki peščenega melja. Peski so običajno v srednje gostem gostotnem stanju, njihova debelina znaša od 0,2 do 2,2 m. V tem sloju se okoli 6 - 10 m pod nivojem terena pojavi voda, ki je ponekod pod tlakom (Štern et al., 2007). Ponekod so peski odloženi na lapornato podlago, drugje jim sledi ponovni cikel glinastih zemljin. Pesek se pojavlja tudi med laporjem, takrat je bolj zbit in vlažen. Sl. 1. Shematski prikaz bočnega razširjanja tal. Fig. 1. Shematic presentation of soil lateral spread. glina pesek z vodo glina Poškodbe na objektih Na osrednjem delu Doline kljub velikim poškodbam objektov ne moremo govoriti o klasičnem zemeljskem plazenju. Na območju, velikem cca 30 ha, med krajevno asfaltirano cesto, Žilavcovim Varašam na jugu in Dolinskim potokom na vzhodu so prisotne obsežne poškodbe objektov. Največje deformacije se pojavljajo v osrednjem delu. Poškodovanih je več objektov, in sicer do te mere, da so predvideni za rušenje. Poškodbe na posameznih objektih se odražajo kot vertikalne, horizontalne in poševne razpoke, razmikanje, rotacije in premiki celih objektov ter deformacije Sl. 2. Ortofoto posnetek terena s fotografijami poškodb objektov (povzeto iz ŠTERN in sod. 2007). Fig. 2. Orthophoto of area with photos of damaged objects (after Štern et al., 2007). Sl. 3. Poškodbe na hiši iz centralnega dela Doline (poleg vrtine Dl-5). Fig. 3. Damage on the house in the central part of Dolina (near borehole Dl-5). Sl. 4. Poškodbe na objektu na zahodnem delu Doline (poleg vrtine Dl-11). Fig. 4. Damage on the object in the western part of Dolina (near borehole Dl-11). Sl. 5. Premik objektov na zahodnem delu Doline (poleg vrtine Dl-11). Fig. 5. Buildings displacement in the western part of Dolina (near borehole Dl-11). Sl. 6. Lokacije seizmičnih profilov in lokacije plazov oz. nestabilnosti tal. Fig. 6. The location of seismic profiles and the landslides locations. na cestiščih (sl. 2, 3, 4 in 5). S časom se razpoke večajo, dva objekta sta že podrta, najmanj trije so še predvideni za rušenje in nadomestno gradnjo. Premikanje terena ogroža tudi gospodarske objekte in komunalno infrastrukturo. Domačini navajajo, da je do poškodb objektov začelo prihajati nekaj let po izvajanju obsežnih geofizikalnih raziskav v bližnji in širši okolici. Ravno tako navajajo, da naj bi se od takrat pojavl- jale tudi težave z vodo. Navedb nismo mogli zadovoljivo preveriti, vendar sklepamo, da geofizikalne raziskave najverjetneje ne morejo biti vzrok za nastanek poškodb na objektih nekaj let kasneje. Če bi prišlo do poškodb v času izvedbe, bi bila verjetnost vpliva raziskav visoka. Geofizikalne raziskave so se izvajale v 90. letih prejšnjega stoletja. Z njimi so želeli ugotoviti primernost globinskih struktur za podzemno skladiščenje plina (Gosar, 1995). Lo- kacije merskih profilov so prikazane na sliki 6. Drugi podatki glede geofizikalnih raziskav nam niso bili dostopni. Dolina je označena z rdečim krogom na sliki 6. Zeleni krogi predstavljajo lokacije zemeljskih plazov iz baze GIS_UJMA, modri poligoni so lokacije zemeljskih plazov, ki jih je posredovala občina Puconci leta 2012 in rdeči kvadratki so podatki o zemeljskih plazovih od URSZR iz leta 2011. S prekrivanjem lokacij seizmičnih profilov s podatki o znanih plazovih, ne moremo niti potrditi niti ovreči vpliva seizmičnih raziskav na pojavljanja plazov. Ob nekaterih seizmičnih profilih se plazovi pojavljajo, ob drugih ne. Za potrditev možnosti, da so vzrok plazenju oz. nestabilnostim tal seizmične raziskave, bi bilo potrebno izvesti detajlno kartiranje terena in plazov ter detajlno preučiti podatke o seizmičnih raziskavah. Geotehnicne raziskave Za potrebe sanacije so se v Dolini izvajale obsežne geotehnične raziskave. V letih 2006 (november - nulta meritev) in 2007 (maj - prva meritev) (ŠTERN et al., 2007) so potekale inklinometrske meritve. Izmerjeni pomiki so znašali od 1,6 mm do 22,4 mm v šestih mesecih. Na podlagi izmerjenih podatkov lahko ocenimo letni premik, ki znaša od 3,2 mm/leto (izjemno počasno gibanje - lezenje) do 4,5 cm/leto (zelo počasno gibanje). Najmanjši premiki so bili izmerjeni na strmejših pobočjih na severozahodnem delu, največji pa v osrednjem, skoraj ravninskem delu Doline. Iz skopih podatkov inklinometrskih meritev sklepamo, da je teren razpadel na posamezne bloke, ki se gibljejo v različnih smereh (sl. 7). Smeri in velikosti premikov so na sliki 7 označene z rdečimi puščicami. Premiki se pojavljajo na različnih globinah (med 2 m in 9 m), najgloblje se pojavljajo v osrednjem delu. V tem delu so bili izmerjeni tudi največji premiki. Premiki so običajno vezani na omočeno peščeno plast, vendar so bili zabeleženi premiki tudi znotraj glinastih zemljin. Za določevanje točnejše dinamike premikanja oz. bočnega razširjanja, bi bile smiselne redne inklinometrske meritve v daljšem obdobju. Tako bi natančneje opredelili gibanje terena, ki je razdeljeno na posamezne bloke ter območja z nateznimi in tlačnimi deformacijami. Glede na smer in globino gibanja posameznih delov terena bi bilo možno določiti okvirno velikost posameznih premikajočih se blokov. Dodatno bi bilo smiselno opazovati tudi nihanje gladine podzemne vode oz. spreminjanje tlakov vode v peskih v daljšem obdobju ter podatke korelirati s podatki inklinometrskih meritev. Možni vzrok nastanka bočnega razširjanja tal v Dolini V strokovni literaturi nastanek bočnega širjenja tal najpogosteje pripisujejo likvefakciji. Pri likvefakciji se v zemljini zgodijo procesi, ki so vezani na porušitev strukture v rahli zemljini, ki teži k zgoščanju. Termin likvefakcija se uporablja za opisovanje procesa in ne lastnosti materiala, pri katerem z vodo zasičene zemljine zaradi zunanje obtežbe izgubijo svojo strižno trdnost in se utekočinijo (Petkovšek, 2001). Likvefakcija lahko Sl. 7. Izmerjeni premiki v inklinometrih (povzeto iz Štern et al., 2007). Fig. 7. Measured movements from inclinometers (after Štern et al., 2007). nastopi pri katerem koli rahlem, z vodo zasičenim materialu. Katastrofalne posledice, ki jih likvefakcija pusti na objektih, so običajno vezane na dogajanja v plasteh iz rahlih, z vodo zasičenih peskov, ki jih sproži potres. Najpogostejši vzrok je potres (nenaden hiter premik tal), lahko pa so vzroki tudi miniranje ali hitra izpraznitev vode v zemeljskem vodnem zadrževalniku. Pogosti so pojavi likvefakcije tal pod starimi železniškimi progami, po katerih začnejo voziti novi, težji in hitrejši vlaki. £ C ^ N 'M OJ (U ■a 100 80 60 öi 40 20 0,01 Melj Pesek Prod - n^ ^--- -A-> - - / ! R j - / ^ ^ / 0,1 1,0 velikost zrn (mm) 10 Sl. 8. Zrnavosti zemljin, občutljivih na likvefakcijo (območji A in B) in granulometrična sestava peskov iz Doline (črno šrafirano območje). Fig. 8. Grading of soils, susceptible to liquefaction (areas A and B) and granulometric composition of sands from the Dolina (black hatched area). Sl. 9. Primerjava sejalnih krivulj za različne zemljine (Lenart et al., 2012) z dodano granulometrično sestavo zemljin iz Doline (črno šrafirano območje). Fig. 9. Comparison of the gradation of different soil samples (Lenart et al., 2012) with added granulometric composition of soils from the Dolina (black hatched area). V našem primeru so lahko možen vzrok seizmične raziskave (razstreljevanje, vibracije) ali erozija Dolinskega potoka ob vzhodnem robu oz. vznožju obravnavanega terena. Prej zaprta peščena plast s podtalnico pod tlakom je zaradi erozije lahko postala odprta in zato utrpela padec tlaka. Padec tlaka v sloju peska, saturiranem z vodo, lahko povzroči obraten pojav likvefakciji in sicer se tlak iz vode prenese na medzrnske tlake. Zaradi tega pride do zgo{~evanja peska in posledi~no posedanja površine nad njim. Zaradi diferencialnih posedkov tal teren razpade na različno velike bloke. Pri izdelavi vrtin za seizmične raziskave, ki so običajno globoke cca 10-20 m, so bile zanesljivo navrtane peščene plasti z vodo pod tlakom. Ce se je razstreljevalo ravno v območju med glinastimi in pe{~enimi sedimenti, bi lahko pri{lo do sprememb v režimu podtalnice, vendar podatkov o globinah vrtin in o razstreljevanju nimamo in je tak{na ocena za enkrat le hipotetična. Dodatno smo ocenili likvefakcijski potencial zemljin v Dolini. Na sliki 8 so prikazana območja zrnavosti zemljin, ki so zelo občutljiva na likvefakcijo. Območje A predstavlja območje najbolj občutljivih zemljin, območje B pa območje potencialno občutljivih zemljin (Kramer, 1996). Dodatno je na sliki 8 prikazana zrnavost peskov iz Doline s črno šrafiranim območjem. Iz slike je razvidno, da so melji in peski iz Doline ob~utljivi do zelo ob~utljivi za likvefakcijo, za več informacij pa bi bile potrebne dinamične preiskave peskov v geomehanskem laboratoriju. Tako pridobljene podatke bi lahko primerjali s podatki dinamičnih analiz za jezersko kredo (ŽLENDER & Lenart, 2005) in sedimentov iz reke Save iz okolice Boštanja in Brežic (Smolar & Maček, 2011; Smolar et al., 2012) Za primerjavo podajamo izsledke Lenarta in sodelavcev (2012), ki so med seboj primerjali sejalne krivulje slovenskih materialov in krivulje peskov z okolice reke Tone na Japonskem (sl. 9), kjer so se tla utekočinila pri potresu leta 2011. Dodali smo zrnavosti zemljin z območja Doline. Zrnavost zemljin iz Doline se dobro ujema z zrnavostmi meljnega peska iz Boštanja in zrnavostmi vzorcev peska iz mesta Fusa, v katerih je ob potresu pri{lo do nastanka pe{~enih »vulkanov«. Zaklju~ek Zaselek Dolina v ob~ini Puconci je kljub blagim nagibom terena podvržen nastanku različnih masnih premikov. Za obrobna pobočja z nagibi okoli 8° je značilno lezenje zemljin. Na ravninskem delu Doline pa gre za posebno obliko gibanja tal, ki je v Sloveniji redko zabeleženo. To je bo~no raz{irjanje tal, ki se zna~ilno pojavlja na zelo položnih terenih z nagibi do 5° ob ustrezni geomehanski sestavi tal (zaprta peščena plast z vodo pod tlakom med dvema glinastima plastema). Zaradi različnih vzrokov je pri{lo do dezintegracije terena na razli~no velike bloke, ki se gibljejo na različne načine. Njihovo gibanje vpliva na nastanek obsežnih poškodb na objektih. Za natančnejšo opredelitev vzrokov nastanka, obsega in dinamike bo~nega raz{irjanja tal, bi bile potrebne sistematične in redne inklinometrske meritve ter spremljanje nihanja nivoja podzemne vode oz. tlakov vode v peskih v daljšem obdobju, dinamične preiskave peskov v geomehanskem laboratoriju ter po potrebi detajlnejša študija opravljenih seizmičnih raziskav. Viri in literatura BavEc, M., Rižnar, I., Čarman, M., Jež, J., Krivic, M., Kumelj, Š., Požar, M., Šinigoj, J., JuRKovŠEK, B., Trajanova, M., Poljak, M., Celarc, b., Dem{ar, m., Milanič, B., Mahne, M., otrin, j., Čertalič, S. & Štih, J. 2012: Izdelava prostorske baze podatkov in spletnega informacijskega sistema geološko pogojenih nevarnosti zaradi procesov pobočnega premikanja, erozijskih kart ter kart snežnih plazov. Občina Puconci. Poročilo, 66 str. Arhiv GeoZS, Ljubljana. Gosar, a. 1995: Modeliranje refleksijsikih seizmičnih podatkov za podzemno skladiščenje plina v strukturah Pečarovci in Dankovci -Murska depresija. Geologija, 37/38: 483-549, doi:10.5474/geologija.1995.019. Jelen, b. & Rifelj, h. 2011: Površinska litostratigraf-ska in tektonska strukturna karta severovzhodne Slovenije (območje projekta T-JAM) v merilu 1 : 100.000. Geološki zavod Slovenije. Kramer, S. 1996: Geotechnical Earthquake Engineering. Prentice Hall: 653 p. Lenart, S., Koseki, J. & Miyashita, Y. 2012: Soil liquefaction in the Tone river basin during the 2011 eartquake off the Pacific coast of Tohoku. Acta geotechnica slovenica, 9/1: 4-15. Martin, G.R. & Lew, M. (eds.) 1999: Guidelines for analyzing and mitigating ligeufaction hazards in California. University of Southern California: 63 p. Petkovšek, a. 2001: Geološko geotehnične raziskave plazu Stože. Ujma, 109-117. Pleničar, m. 1970: Tolmač za list Goričko in Leibnitz, OGK 1:100.000. Zvezni geološki zavod Beograd: 39 p. Smolar, J. & Maček, M. 2011: Investigation of liquefaction potential of sands from the locationof the hydropower plant Brežice. In: Barends, F.B.J. (ed.): Geotechnical Engineering New Horizons: Proceedings of the 21st European Young Geotechnical Engineers Conference Rotterdam. IOS Press: Millpress, Amsterdam: 1161-1166. Smolar, J., Maček, M. & Petkovšek, A. 2012: Raziskave občutljivosti peskov na Krškem polju na likvefakcijo = Investigation of liquefaction potential of sands from Krško polje. V: Petkovšek, A. & Klopčič, J. (ur.): Razprave, Slovensko geotehniško društvo, 133-148. ŠTERN, K. et al., 2007: Geološko-geotehnično poročilo o sestavi tal in postavitvi tehničnega monitoringa za pripravo ukrepov sanacije plazu Dolina. 18 str. + priloge. Geoinženiring Ljubljana, enota Maribor. ŽLENDER, B. & Lenart, S. 2005: Cyclic liquefaction potencial of lacustrine carbonate from Julian Alps. Acta geotecnica Slovenica, 1/2: 22-31. Internet 1: http://scholar.lib.vt.edu/theses/ available/etd-219182249741411/unrestricted/ Chp03.pdf (6. 6. 2014)