Contributii Privind Monitorizarea In Timp Real a Deplasarii Terenului In Zone de Alunecari Si Scufundari

TEZĂ DE DOCTORAT

CONTRIBUȚII PRIVIND MONITORIZAREA ÎN TIMP REAL A DEPLASĂRII TERENULUI ÎN ZONE DE ALUNECĂRI ȘI SCUFUNDĂRI

Capitolul I. Introducere

Considerații generale

Sistemul de poziționare globală (GPS) este o tehnologie rapid evolutivă, care schimbă modul în care multe probleme de cercetare și navigație sunt rezolvate. Actualmente, în locul concepțiilor de monitorizare a deformațiilor statice, au fost utilizate din ce în ce mai mult metode de monitorizare a deformărilor continue și dinamice pentru a înțelege fenomenele naturale cum ar fi cutremurele și/sau alunecările de teren, dar și pentru a monitoriza stabilitatea clădirilor, podurilor, barajelor etc.

Definiția foarte generală oferită de Friedrich Robert Helmert (1843-1917) că „Geodezia este știinta măsurării și reprezentării suprafeței Pământului” își păstrează în continuare valabilitatea și a fost completată în 1964 cu sintagma “și a câmpului gravific” de IUGG (International Union of Geodesy and Geophysics).

Geodezia cu sateliți cuprinde tehnicile observaționale și de calcul (numerice) care propun soluții la problemele geodeziei prin măsuratori exacte la, de la sau între sateliții artificiali cei mai apropiați de Pământ.

Folosirea sateliților artificiali în geodezie are câteva premise: o cunoaștere cuprinzătoare a mișcării sateliților sub influența tuturor forțelor care acționează asupra lor și descrierea poziției sateliților și a stațiilor terestre în rețele de referință adecvate.

Datorită vitezei și acurateței acestora, metodele și rezultatele geodeziei cu sateliți sunt folosite pentru determinarea exactă a punctelor geodezice (poziții 3D) globale, regionale și locale și pot fi utilizate într-o multitudine de aplicații de monitorizare a deformaților. Pentru că trăim într-o lume dependentă de timp, pozițiile 3D vor include variații dependente de timp. De asemenea, cu trecerea timpului, cantitatea de date (măsurători) crește foarte repede și trebuie folosite metode adecvate de procesare pentru a obține o estimare cât mai optimă.

Un estimator optim este un algoritm de calcul (numeric) care procesează măsurătorile pentru a deduce o eroare minimă estimată a statutului unui sistem prin utilizarea cunoașterii sistemului și măsurătorilor dinamice, statisticile asumate ale sunetelor sistemului și erorilor de măsurare și informațiile condițiilor inițiale.

Privitor la aplicațiile de monitorizare a deformației, prin utilizarea estimatorilor optimi, cum ar fi filtru Kalman, putem analiza “mișcările” acestor puncte măsurate și chiar să prezicem viitoarea lor poziție.

Justificarea lucrării

Gares P.A. et al (1994) precizează că hazardele geomorfologice pot fi privite ca grupuri de amenințări asupra resurselor umane ce rezultă din instabilitatea formelor suprafeței Pământului. Amenințările derivă din răspunsul proceselor geomorfologice, chiar dacă procesele respective își au originea la mare distanță de zona afectată.

Impactul alunecărilor și scufundărilor de teren asupra societății este caracterizat prin efectele directe, ce vizează în general declanșarea și evoluția fenomenelor, cât și prin urmările indirecte, legate de formele de relief create. Efectele practice directe ale alunecărilor de teren constau în distrugerea construcțiilor, avarierea infrastructurii critice (rutiere și CF, rețele de utilități publice, rețele de telecomunicații, de alimentare cu energie electrică și a magistralelor de transport produse petroliere și gaze naturale).

Deplasările de teren se situează, alături de cutremure și inundații, printre cele mai importante dezastre naturale ale căror consecințe se exprimă prin distrugeri de bunuri materiale și pierderi de vieți omenești, atât la nivel național cât și internațional.

În funcție de modul în care se produce mișcarea, deplasările în masă sunt foarte variate. Dintre acestea, alunecările de teren sunt cele mai importante, ele pot schimba aspectul morfologic al unei regiuni și pot avea efecte majore asupra activității umane. Alunecările de teren sunt cele mai răspândite fenomene de deplasare în masă pe versanți și pot produce mari pagube materiale și pierderi de vieți omenești și se întrunesc într-o gamă largă de forme de manifestare .

Monitorizarea alunecărilor și scufundărilor de teren este o acțiune de o importanță radicală pentru inginerie și societate, deoarece pot preveni eventuale situații catastrofice. Prin această acțiune se obțin date privind starea alunecărilor și scufundărilor de teren și despre eventuale fenomene atipice de comportare a acestora, informații ce permit luarea deciziilor corespunzătoare în timp util, înainte ca acestea să devină periculoase. Monitorizarea acestor fenomene se realiză în general prin două tehnici: geodezice și non-geodezice (geotehnice etc.). În general, tehnicile geodezice constă în efectuarea de măsurători cu stații totale, nivele de precizie sau GNSS și se bazează pe rețele geodezice. Detectarea deplasărilor în acest caz constă de obicei în estimarea parametrilor necunoscuți prin metoda pătratelor minime în fiecare epocă urmată de depistarea eventualelor deformații între epoci. Tehnicile non-geodezice folosesc echipamente speciale (inclinometre). Uneori nu este suficientă doar o monitorizare periodică pentru a putea limita sau evita producerea de pagube sau chiar pierderea de vieți omenești și este nevoie de un sistem de avertizare în timp real, cu senzori care pot prelua automat datele și interpreta rezultatele.

Gradul de noutate al temei de cercetare

Pe plan național, această lucrare introduce, ca noutate în domeniul geodeziei, posibilitatea urmăririi comportării alunecărilor și scufundărilor ale terenurilor, datorită ratei de achiziție a datelor foarte ridicată pe care o prezintă această tehnologie.

Lucrarea propusă este relevantă pentru domeniul geodeziei, în special pentru ramura de monitorizare a deplasărilor și deformațiilor, fiind posibilă obținerea unor rezultate mai bune decât în cazul clasic de măsurare.

Diseminarea rezultatelor obținute se va realiza prin publicarea tezei de doctorat, a unor rapoarte de cercetare și a unor articole științifice.

Rezultatele acestei lucrări vor putea fi folosite imediat în domeniul geodeziei.

Beneficiile acestei lucrări sunt utilizarea tehnologiilor Cyclop, Centaur și Atlas pentru monitorizarea alunecărilor și scufundărilor de teren și va avea numeroase implicații la nivel economic prin prevenirea situațiilor catastrofice. În cazul implementării sistemelor de monitorizare în timp real se va crea posibilitatea luării deciziilor în timp util de către autoritățile competente pentru evitarea unor situații periculoase, contribuind la o mai bună protecție civilă și recomandarea tehnologiei Cyclop, Centaur și Atlas ca o nouă și viabilă modalitate de monitorizare a alunecărilor și scufundărilor ale terenurilor.

Stadiul actual pe plan internațional

Monitorizarea efectelor interactiunii teren – scut la tunelul SR 99 din Seattle, USA

Date privind proiectul

În iulie 2013 a inceput excavarea tunelului SR 99 din Seattle cel mai mare scut cu presiune echilibrată în front din lume (fig.1.1.). Diametrul scutului este de 17.5 m, iar lungimea tunelului este de 3 km. Diametrul interior va fi de 15.8 m.

Figura 1.1. Scutul Bertha inainte de lansare

Tunelul este o infrastructură double-deck, cu patru benzi, care va trece la adâncimi cuprinse între 25 și 60 m pe sub cca 200 de clădiri. Camășuiala definitivă este formată din inele, din bolțari, cu grosimea minimă de 60 cm și un procent minim de armare de 1%. Un total de 1455 de bolțari va fi instalat.

Durata de execuție va fi de 14 luni. Avansul la un ciclu este de cca 2.15 m. La fiecare ciclu se montează 20 tone de beton armat care alcătuiesc inelul.

Profilul longitudinal în lungul tunelului și condițiile geologice sunt prezentate în fig. 1.2. In punctul cel mai ridicat al traseului acoperirea este de 29 m, iar in cel mai de jos de 66 m.

Figura 1.2. Profil longitudinal și condiții geologice

Sunt doua acvifere parțial comunicante. Traseul tunelului se află în marea lui majoritate în primul acvifer. Plecând de la variația sezonală măsurată a suprafeței acviferului, pentru proiect s-a admis că înălțimea maximă de apă peste bolta tunelului este de 6 m, ceea ce revine la o presiune de 5.2 bari la vatra tunelului.

În lungul traseului sunt drumuri și viaducte, clădiri de la unele cu un nivel până la clădiri turn, canalizarea orașului și alte utilități îngropate. În montajul de mai jos sunt prezentate imagini relevante privind construcția tunelului.

Sistemul de monitorizare

Datorită dimensiunilor foarte mari ale tunelului și a condițiilor geologice și în special datorită faptului că tunelul trece pe sub o zonă urbană dens construită promovarea proiectului a fost condiționată de o monitorizare atentă a efectelor pe care execuția tunelului le produce asupra structurilor aflate în zona de influență.

În cadrul proiectului s-a decis ca sistemul de monitorizare să cuprindă:

Echipamente instalate pe 200 de clădiri;

700 de instrumente sub străzi și trotoare pentru a măsura orice deplasare a terenului dintre clădiri;

Volumetria materialului excavat pe măsură ce scutul avansează;

Urmărirea prin satelit pentru depistarea oricăror schimbări ale condițiilor de la sol;

Figura 1.3. Alcătuirea scutului și imagini de la execuție

Datele privitoare la excavarea cu scutul cuprind viteza de avans, presiunea în front, greutatea materialului excavat la un avans, presiunea de injectare, volumul de suspensii injectat. Este inregistrată și evoluția nivelului apei subterane.

O deosebită atenție se acordă urmăriri deplasărilor terenului și ale structurilor de pe traseu – clădiri și utilități. Sistemul instalat permite monitorizarea în timp real a tuturor categoriilor de deplasări și transmiterea acestora pe internet la toți factorii implicați în proiect.

Instrumentele folosite sunt extensometre de foraj, inclinometre și reperi plasați în apropierea suprafeței terenului. În cazul clădirilor sunt montate repere topo-geodezice, deformetre și bolțuri deformatrice la fisurile preexistente ale clădirilor.

Monitorizarea deplasărilor terenului și a clădirilor este asigurată de Soldata Inc. Reperii au fost instalați cu 6 luni înainte de lansarea scutului și datele înregistrate în această perioadă au constituit măsuratoare de “zero”. În afara reperilor tradiționali s-au utilizat și sistemele CYCLOPS si CENTAUR. Pentru tunelul SR 99 s-au instalat 37 sisteme Cyclops. Sistemul Cyclop se poate urmări în fig. 1.4.

Figura 1.4. Sistemul Cyclops instalat in zona centrala a Seattle, USA

CYCLOPS este un sistem total automatizat de monitorizare bazat pe stații totale cu achiziție automată a datelor privind reperii, sub comanda unui computer. Softul atașat permite compensarea deplasărilor proprii ale aparatului, corecții de temperatură și de presiune atmosferică.

Figura 1.5. Monitorizarea stației de lansare a scutului

CENTAUR este un modul complet automatizat cuprinzând o stație de nivelment AMTS sau RTS condusă de calculator. Centaur măsoară în timp real ridicările sau subsidența (tasarea) terenului fără a fi nevoie de reperi.

Pe baza unei analize structurale a efectului tasărilor asupra clădirilor din zona de influență au fost definite doua grupări (A și B) în funcție de vulnerabilitate. 20 de clădiri au fost incluse în categoria A. Limitele tasărilor admisibile au fost stabilite la 12.7 mm pentru clădirile din grupa A și la 25 mm pentru cele din grupa B. Pentru a se putea încadra în aceste limite, dintre cele 20 de clădiri aflate în grupa A a fost necesară consolidarea prin injectare a terenului de sub 10 clădiri și injecții de compactare a terenului pentru alte opt.

Sistemul de monitorizare a cuprins 3000 de reperi instalați pe teren sau pe clădiri. Inregisrarea în timp real a impus și introducerea unui sistem de alarmare în cazul în care deplasările exced valorile limită.

Pe lângă sistemele CYCLOP și CENTAUR monitorizarea include și măsurarea prin satelit (sistemul ATLAS) utilizând interferometria radar (InSAR) dezvoltată în parteneriat cu francezii. Se inregistreaza deplasări absolute cu o precizie de ±3mm la 10 000 de puncte pe km2. De asemenea, s-au montat și 6 reperi de adâncime, la 50 m sub nivelul terenului (martori ancorați în fund de foraj) considerați ca puncte fixe pentru corecția unor eventuale deplasări induse de cutremurele locale.

Stadiul actual pe plan național

Hartă de hazard la alunecări de teren pentru zona falezei municipiului Galați

Metoda de monitorizare satelitară InSAR a devenit în ultimii douăzeci de ani o preocupare intensă pentru specialiști, validarea și calibrarea acesteia reprezentând o prioritate. Acest curent a fost puternic susținut în Europa de Agenția Spațială Europeană ESA, aceasta finanțând o serie întreagă de proiecte de cercetare în această direcție. În România, agenția omoloagă ROSA, Agenția Spațială Română, în colaborare cu ESA, a promovat această metodă prin finanțarea de proiecte.

Rezultatele obținute susțin ideea că această metodă poate fi aplicată în practica inginerească curentă, atunci când zonele ce se doresc a fi monitorizate sunt suficient de mari pentru a face rentabilă această metodă, arealul investigat nu este accesibil ușor sau poate pune în pericol viața echipei de lucru. Misiunile spațiale de monitorizare a Terrei creează o imensă bază de date încă de acum cincisprezece ani prin stocarea de imagini obținute de la senzorii montați pe sateliții comerciali, permițând o analiză pe perioade mai lungi de dinainte de producerea unui eveniment, lucru care poate spori cunoștințele actuale cu privire la fenomenele de instabilitate ale maselor de pământ.

Monitorizarea fenomenelor de instabilitate din municipiul Galați reprezentă trecerea de la o temă de cercetare la o metodă inginerească verificată.

În urma studierii a imaginilor obținute, s-a ajuns la concluzia că un algoritm de pattern – matching a formelor alunecărilor de teren ar putea fi creat și validat prin această metodă, acesta servind la identificarea alunecărilor de teren înainte de momentul declanșării prin recunoașterea formelor geometrice ale pământului ce poate deveni instabil. Algoritmul poate analiza interferogramele SAR și semnaliza potențialul pericol, putându-se lua măsuri înainte de producerea hazardului.

Figura 1.6. Interferogramă SAR pentru zona monitorizată (ILUSTRO)

Zona analizată, piața „La elice” a fost aleasă datorită instabilității confirmate a zonei.

Figura 1.7. Fotografie cu zona instabilă din piața „La elice”, municipiul Galați,

Figura 1.8: Harta de hazard (rezoluție 1mx1m) suprapusă peste ortofotoplan (transparență 50%)

în zona pieței „La elice” din municipiul Galați

Această metodologie se aplică pe pași, pornind de la realizarea hărților de hazard la alunecări de teren conform GT019-98, completată cu realizarea hărții curburilor pantelor, pentru evaluarea zonelor în care masele alunecătoare se pot propaga. Pasul următor, cunoscându-se stohastic zonele cu potențial de alunecare, se pot alege zone a căror deplasări urmează a fi monitorizate cu ajutorul interferometriei satelitare, determinându-se astfel zonele active asupra cărora trebuie intervenit pentru a fi stabilizate.

Capitolul II. Alunecări și scufundări de teren. Date Generale

Alături de cutremure și inundații, alunecările și scufundările de teren se situează în topul dezastrelor naturale ale căror consecințe, uneori se manifestă sub formă de importante distrugeri de bunuri materiale și pierderi de vieți omenești. Există numeroase exemple de alunecări și scufundări de teren care au produs numeroase pierderi de vieți omenești și pagube materiale. Cele mai impresionante alunecări și scufundări de teren se produc în zone geografice cu relief viguros, climă temperată sau tropicală, cu ploi abundente, zone caracterizate prin seismicitate ridicată, prezența unor depozite importante de argile sensitive .

Câteva exemple de alunecări de teren sunt suficiente pentru a susține importanța majoră ce trebuie acordată cercetării acestor fenomene. În anul 1962 în Chile s-au produs mai multe alunecări de teren (fig. 2.1), care au curmat viața a peste 4.000 de persoane. În urma cutremurului din 31.05.1970 din Peru, alunecările de teren au acoperit practic două orașe de la baza unui versant (fig. 2.2).

Figura 2.1. Alunecare de teren în Chile

Figura 2.2. Alunecare de teren în Peru

Alunecarea de teren din zona lacului de acumulare Vajont din Italia produsă în anul 1963 a produs moartea a peste 2000 oameni și importante pagube materiale.

În România sunt cunoscute o serie de alunecări și scufundări de teren care au afectat numeroase și importante obiective economice și sociale în orașele Iași, Suceava, Zalău, Orșova, etc. Importanța care se acordă pe plan internațional cercetării alunecărilor de teren, se reflectă în numeroasele manifestări științifice (conferințe, simpozioane, congrese, etc.) precum și în organizarea unor forme de colaborare menite să direcționeze cercetările în acest domeniu.

Sub egida UNESCO, s-a constituit Uniunea Internațională a Științelor Geologice în cadrul căreia funcționează Grupul pentru Studiul Alunecărilor de Teren (International Union of Geological Sciences – Working Group on Landslides – IUGS – WGL).

Perioada anilor 1990-2000 a fost decretată Decada Internațională de Diminuare a Dezastrelor Naturale, în cadrul căreia a luat ființă Comitetul UNESCO pentru Studiul Alunecărilor de Teren. Principalul obiectiv al acestui comitet îl reprezintă elaborarea strategiei și metodologiilor de inventariere, analiză, prognoză precum și remedierea alunecărilor de teren.

La mijlocul acestei decadei s-a putut constata o preocupare crescândă pentru cercetarea și prevenirea producerii alunecărilor și scufundărilor de teren în fiecare țară precum și perfecționarea sistemului organizatoric și informațional în domeniul alunecărilor și scufundărilor de teren pe plan mondial.

Cele mai valoroase date cu privire la parametrii fizico-mecanici ai rocilor afectate de instabilitate, condiții hidrogeologice și climatice în care se desfășoară fenomenul, mecanismul producerii alunecărilor și scufundărilor de teren s-au obținut în urma cercetărilor efectuate pe alunecări și scufundări de teren deja produse în numeroase zone. Însă, datele care s-au obținut sunt prea puțin folositoare pentru a putea diminua efectele alunecării respective, dar sunt foarte utile pentru cercetarea altor zone predispuse la alunecare.

Cercetările geologice inginerești trebuie să fie orientate cu predilecție în direcția prevenirii alunecărilor, activități în cadrul cărora este necesară o cooperare deplină a specialiștilor în domeniul geologiei inginerești, geotehnicii, geodeziei și tehnicii de calcul.

Sunt numeroase exemple când alunecările de teren se produc pe neașteptate, surprinzând obiective economice și grupuri sociale total nepregătite, pentru a fi protejate în fața acestor fenomene. Pe de altă parte, investirea unor fonduri în programe de protecție a zonelor construite, împotriva alunecărilor, fără a cunoaște riscul de producere a dezechilibrului versanților, constituie o măsură nejustificată.

Derularea unui program rațional de măsuri de protecție a zonelor construite, împotriva alunecărilor de teren, impune microzonarea perimetrelor construite și zonelor adiacente acestora din punct de vedere al potențialului de producere a alunecărilor, prin întocmirea hărților de risc la alunecare a versanților, la scări de detaliu (1:5000 sau chiar mai mari). Această activitate trebuie să se desfășoare la nivelul întregii țări, începând cu zonele construite care sunt amenințate în cel mai înalt grad de producerea alunecărilor de teren .

2.1. Definirea alunecărilor de teren

Noțiunea de alunecare de teren definește atât procesul de deplasare, mișcarea propriu-zisă a rocilor sau depozitelor de pe versanți, cât și forma de relief rezultată. În sens restrâns al noțiunii, alunecările de teren sunt procese gravitaționale, în general rapide (însă pot fi și lente) de modelare a terenurilor în pantă, la care masele sau materialele care se deplasează sunt separate printr-un plan sau sisteme de plane de alunecare de partea stabilă, neantrenată în mișcare.

Alunecările de teren fac parte din categoria proceselor de versant care schimbă geomorfometria majoră a acestuia. Aceste modificări pot fi clasificate astfel:

de amploare ce nu depășește potențialul de modificare al versantului; materialele se deplasează pe versant dintr-un loc în altul, schimbându-i morfografia, iar noul sistem nu contribuie la dezechilibre majore. În plus, raporturile cu rețeaua de râuri sunt indirecte, nu ajung în albia râurilor decât prin intermediul altor procese; dereglându-se echilibrul și ordinea materialelor, acestea pot fi însă ușor reluate de eroziunea hidrică de pe versanți și transportate în albiile râurilor;

de intensitate și dimensiuni care translează praguri ce conduc la dezechilibre și la modificări majore ale morfologiei versantului. În acest caz, alunecările de teren intră în categoria hazardelor naturale, alături de inundații, cutremure etc., producând daune însemnate.

Alunecările de teren sunt procese de versant extrem de complexe, relativ puțin studiate ca astfel de sisteme, procese care necesită multiple cercetări interdisciplinare de mare specializare. Atât pe plan mondial cât și în România există o amplă literatură de specialitate ce vizează în general două mari domenii: geomorfologia și ingineria. Dacă geomorfologii (geografi sau geologi) pun accent pe forma de relief, incluzându-se în mod necesar și fenomenele cauzale, precum și cele evolutive, inginerii studiază alunecările de teren în legătură directă cu efectele procesului asupra diferitelor activități umane (construcții, utilizarea terenurilor etc.) și în consecință, alegerea soluțiilor optime de combatere. Alături de aceste două mari domenii, se impun cercetări pedologice, silvice, precum și măsurători, analize în teren și în laborator, dar și utilizarea GIS. Studiul alunecărilor de teren are o deosebită importanță pentru dinamica versanților atât sub aspect științific fundamental, cât mai ales sub aspect practic-aplicativ.

Noțiunea de alunecare de teren este definită de: procese fizico-mecanice premergătoare alunecării (procesele cauzale anteprag geomorfologic), procesul de alunecare propriu-zis și durata acestuia (translarea pragului), forma de relief (efectul translării pragului).

Primele observații asupra alunecărilor de teren sunt legate de dezastrele produse încă din antichitate.

Descrierea științifică a procesului, rolul și locul său în dinamica versanților a fost în atenția teoreticienilor geomorfologi, atenție specială acordânduli-se în secolul XX. Dată fiind varietatea mare a modului de manifestare a alunecărilor, precum și varietatea formelor rezultate, unele dintre primele preocupări au fost găsirea unor elemente comune de generalizare a caracteristicilor și, implicit, a unor criterii de grupare care să permită clasificarea lor.

Cercetarea cantitativă s-a impus însă datorită necesităților practicii, în special în țări cu asemenea fenomene catastrofale. Astfel, în Suedia, construcțiile pentru căi ferate, șosele și canale îngreunate de alunecări de teren și taluze au dus la înființarea Comisiei Geotehnice Speciale (în 1914), cu studii care au pus bazele mecanicii terenurilor.

Studii remarcabile asupra relațiilor cu substratul geologic, a efectelor asupra construcțiilor civile, asupra clasificării alunecărilor sunt realizate de către geomorfologi (geologi) sau ingineri din Italia. Trebuie spus că una dintre primele clasificări morfologice utilizate și astăzi se datorează lui Roberto Almagia prin monografia „Studi geografici sulle frane în Italia”(1907-1910). Ulterior, aceste studii s-au adâncit, având în principal un scop aplicativ prin cercetări interdisciplinare și inginerești (Guida alla classificazione delle frane ed ai primi interventi, Roma, 1971; Desio, Geologia applicata all'Ingegneria, 1973).

În România există o bogată literatură asupra alunecărilor cu studii teoretice sau regionale din sfera geografilor și a inginerilor. Aproape în toate studiile de geomorfologie regională se realizează o prezentare a alunecărilor de teren după schema menționată. Dacă în prima jumătate a secolului XX, studiile asupra alunecărilor de teren erau destul de sporadice, ele se diversifică cantitativ dar și calitativ începând cu anii 1950. Din prima perioadă menționăm lucrările elaborate de geologi cum ar fi Macovei și Botez (1923), Macarovici (1942), etc., precum și remarcabila lucrare a lui Mihăilescu (1939) asupra alunecărilor de teren și a clasificării acestora.

Cei care studiază în principal forma și care se ocupă de cartarea arealelor cu alunecări sunt geografii, dar și în acest caz nu există o metodologie unanim acceptată și nici o inventariere a acestora pe întreg teritoriul României .

2.2. Stadiul de evoluție și morfologia alunecării de teren

În tratatele de geomorfologie se prezintă elementele clare, bine definite, care se observă în teren în primul stadiu de evoluție a alunecării de teren.

În cazul unor procese clasice, tipice, forma de relief se definește prin: râpa de desprindere, corpul alunecării, fruntea alunecării și suprafața de alunecare (fig. 2.3).

Figura 2.3. Elementele unei alunecări de teren

Râpa sau cornișa de desprindere a alunecării de teren (fig. 2.4) se află în partea de la obârșia arealului alunecat, situată în amonte, pe versant. Micromorfologia râpei depinde de dinamica sa ulterioară, comportându-se ca microversanți cu altitudini și pante variante. La alunecările profunde, râpa poate atinge zeci de metri, formarea acesteia realizându-se deodată, pe toată lungimea, cât și punctual, mișcarea propagându-se pe suprafețe din ce în ce mai mari. În plus, aceasta precede doar parțial deplasarea masei de teren, cele două elemente producându-se aproape concomitent. În funcție de crăpăturile preexistente, de caracteristicile rocii și de evoluția ulterioară, râpa poate avea formă semicirculară, rectilinie, compusă etc. .

Figura 2.4. Tipuri de cornișă de alunecare. a). în semicerc. b).în ghirlandă.

c). rectilinie

Corpul alunecării este reprezentată de suprafața de teren alunecată cu micromorfologie foarte variată și prezintă în general elemente morfometrice haotic dispuse. După elementele predominante de micromorfologie se definesc și tipuri de alunecări cum ar fi în trepte, în brazde, movile, glimee etc., iar între ondulările longitudinale se dispun microdenivelări negative cu exces de umiditate, uneori cu bălți sau mici lacuri, datorită stratului de rocă impermeabilă din patul alunecării .

Fruntea alunecării (frontul) este partea terminală situată în aval pe versant, la diferite altitudini relative. Piciorul alunecării „reprezintă intersecția, din aval, dintre suprafața de alunecare și suprafața morfologică inițială, neafectată de alunecare" .

Suprafața de alunecare sau patul alunecării se observă în secțiunea longitudinală, fiind de dimensiuni aproximativ egale cu ale corpului alunecării; în lungul acesteia se produce deplasarea masei de teren, fiind în general bine delimitată. Sunt situații când patul de alunecare este dat de un pachet de roci de diferite grosimi, cu caracteristici fizico-mecanice care favorizează deplasarea materialelor. În concluzie, ca și râpa de desprindere, suprafața de alunecare trebuie analizată de la caz la caz, în funcție de condițiile terenului. În unele studii, în suprafața de alunecare este inclusă și râpa de desprindere, neacoperită de masa alunecată.

Elemente morfometrice

Datele morfometrice (alături de cele morfografice) ale unei alunecări de teren relevă nu numai dimensiunea acesteia, iar de multe ori ele dau indicii asupra cauzelor acestor alunecări, stadiului evoluției precum și dezvoltării alunecării. În fig. 2.5 se prezentă principalele elemente, semnificative în acest sens, care pot fi cuantificate relativ ușor.

Figura 2.5. Schema principalelor variabile morfometrice

Grosimea masei alunecării se măsoară perpendicular pe versant, fiind grosimea (înălțimea) acumulatului de alunecare (deluviului de alunecare). Pentru grosimea alunecării, se face distincție între situația terenului înainte și după alunecare, deosebind:

grosimea calculată între suprafața versantului și suprafața de alunecare înainte de proces (Di);

grosimea corpului alunecării după deplasarea terenului, după proces (Da).

Lungimea maximă, totală, a alunecării (L) este distanța măsurată între râpa de deprindere și fruntea alunecării. În calculele de detaliu se mai stabilesc:

lungimea între cornișă și picior Lr;

lungimea între cap și frunte Ld.

Lățimea alunecării reprezintă distanța măsurată perpendicular pe lungime, cuprinsă între cele două margini; există lățime maximă, minimă și medie, cea medie rezultând din media lățimilor măsurate. Se iau însă în calcul și lățimea din râpa sau cornișa de desprindere (Wr), precum și lățimea maximă a corpului alunecării (Wd).

Volumul alunecării poate fi determinat cu ajutorul următoarei formule:

(2.1.)

La acești parametri se adaugă alte valori morfometrice, în funcție de scopul cercetării, cum ar fi suprafața, perimetrul și înălțimea cornișei (fig. 2.6) etc. .

Figura 2.6. Indicatorii morfodinamici ai unei alunecări de teren

Indicii morfodinamici

– indicele de clasificare Skempton:

– indicele de dilatație : I

– indicele de curgere

– indicele de deplasare:

– indicele de subțiere:

– indicele de curgere – vărsare:

2.3. Cauzele principale care produc alunecările de teren

Alunecările de teren sunt procese geodinamice de deplasare rapidă sau lentă a unei părți din versant, care au loc în tendința restabilirii echilibrului natural al versantului.

Totalitatea fenomenelor care au loc înaintea translării pragului de alunecare și care reprezintă elementele cauzale ale sistemului de alunecare, obișnuit se împart după cum urmează:

potențiale

pregătitoare

declanșatoare

sau:

naturale

antropice

Trebuie menționat faptul că între factorii pregătitori și cei declanșatori nu există o delimitare exactă, doar de intensitate a acțiunii, primii constituindu-se în factori de declanșare în momentul acumulărilor cantitative. Precipitațiile atmosferice, prin acțiunea îndelungată se înscriu în categoria factorilor pregătitori. Caracterul torențial, după perioadele de uscăciune poate declanșa alunecări de mari proporții.

Factorii potențiali sunt grupați în: caracteristici ale substratului geologic; relieful – panta versantului, stadiul evoluției (dinamica de ansamblu) acestuia și umiditatea. Dintre proprietățile menționate, greutatea volumetrică, coeziunea și unghiul de frecare internă prezintă o importanță deosebită. Determinarea unghiului de frecare internă și a coeziunii se face utilizându-se relația dată de Coulomb:

(2.2)

Terzaghi completează relația lui Coulomb, ținând cont de presiunea apei din pori. Astfel relația Coulomb – Terzaghi este dată de relația:

(2.3)

unde u este presiunea apei în pori:

(2.4)

γa = greutatea specifică a apei;

ha = înălțimea echipotențialei duse în punctul a (de pe suprafața de alunecare) (fig.2.7)

Figura 2.7. Graficul ecuațiilor Couloumb-Terzaghi

Presiunea acesteia depinde de situația rocilor la excavare și de nivelul apei subterane. Sub acțiunea apei din pori cresc forțele de alunecare și implicit se reduce rezistența la forfecare a rocilor. Reducerea rezistenței la forfecare se datorează creșterii umidității în jurul suprafeței de alunecare. Pe suprafața de alunecare se formează o pastă argiloasă cu rol lubrifiant. Grosimea orizontului înmuiat variază între 0.5 și 1 cm la unele argile pliocene și între 1.5 și 2 cm la alte argile. Valorile mici ale ha determină valori reduse și pentru presiunea apei din pori și invers.

Unghiul de frecare internă (fig. 2.8) depinde de conținutul în fracțiunea argiloasă a rocilor moi (d < 2 m). El este în raport invers, în sensul că unghiul de frecare internă se reduce pe măsura creșterii conținutului în fracțiune argiloasă. De exemplu, pentru o creștere de la 20 la 80%, unghiul intern poate să scadă de la 30o la 10°.

Figura 2.8. Determinarea unghiului de frecare internă și a coeziunii pe suprafața de alunecare

În concluzie, rocile poroase, puțin coezive, bogate în coloizi și care au în interiorul lor o serie de crăpături, care favorizează pătrunderea apei, sunt cele mai favorabile alunecărilor. Din această categorie fac parte argilele și marnele. Alternanța acestor roci cu altele determină, de asemenea, un potențial ridicat pentru alunecări.

Relieful, prin declivitatea sa, este o cauză potențială foarte importantă, deplasarea materialelor pe versant fiind determinată de valoarea unghiului de pantă, în strânsă corelare cu alți factori, în special antropici (greutatea construcțiilor, excavarea bazei versantului, defrișări etc.)

Dintre factorii determinanți, declanșatori, cei mai activi sunt cei legați de acțiunea apei sub diferite forme.

Precipitațiile atmosferice, prin acțiunea lor îndelungată, se înscriu în categoria factorilor pregătitori. Caracterul torențial, după perioade de uscăciune, conduce la declanșarea unor alunecări de teren.

Eroziunea apelor curgătoare exercitată asupra bazei versantului duce, de asemenea, la micșorarea forțelor de rezistență prin subminarea punctelor de sprijin a taluzelor.

Cutremurele de mică magnitudine, dar cu frecvență mare conduc la reducerea stării de rezistență a versanților prin apariția fisurilor de diferite dimensiuni; cele de magnitudine mare pot declanșa alunecări, prăbușiri de dimensiuni apreciabile. Seismul din 4 martie 1977 cu magnitudinea 7.2 și epicentrul în Vrancea a reactivat alunecări vechi, dar a și declanșat importante alunecări noi de teren de amploare deosebită la Albești, Slon, Zăbala, Dumitrești. Materialele alunecate au barat cursurile unor râuri. De exemplu, pe Zăbala, în amonte de localitatea Nereju s-a format un lac (temporar) de 2 km lungime și 4 m adâncime. Dinamica versanților a înregistrat paroxisme evidente în relief și înregistrate la scurt timp după seism.

Cauzele temporare și cele permanente reduc stabilitatea versantului exprimată prin coeficientul de siguranță (η) până la pragul limită atunci când starea de dezechilibru duce la declanșarea procesului de alunecare de teren (fig.2.9) .

Figura 2.1. Variația coeficientului de siguranță

Figura 2.9. Cauze permanente și cauze temporare

Alunecările datorate eroziunii bazei versanților se propagă de la baza versanților spre partea superioară fiind combinate de multe ori cu procesele de prăbușire. Aceste alunecări sunt denumite (alunecări delapsive).

Acțiunea apelor subterane generează cele mai frecvente alunecări de teren. Aceasta se manifestă prin: presiunea apei din pori; presiunea de filtrare a apei subterane; sufoziune; modificarea proprietăților fizico-mecanice, reducerea mineralizației apei din pori; ridicarea nivelului apei subterane.

Alunecările de teren sunt pregătite, dar pot fi și declanșate de diferite activități ale omului, grupate în categoria cauzelor antropice, cum sunt despăduririle (fără a fi considerate o cauză absolută, ci numai în relație cu alte cauze), diferite construcții, excavarea bazei versanților, trepidațiile etc.

În concluzie, rămân ca importante pentru alunecările de teren, ca de altfel pentru toate procesele de versant, cauzele datorate substratului geologic și caracteristicilor climatice, accelerate de intervenția omului.

2.4. Stabilitatea versantului afectat de alunecări

Stabilitatea versantului se exprimă prin coeficientul de siguranță (), care reprezintă raportul dintre forțele de alunecare și cele de rezistență.

Forța de rezistență este dată de rezistența la forfecare (t) multiplicată cu mărimea suprafeței de alunecare (s) (fig. 2.10) .

Figura 2.10. Estimarea stabilității unui versant afectat de alunecări: a. schema; b. secțiune printr-o alunecare: 1. Suprafața de alunecare; 2. Zona de comprimare; 3. Zona de cedare progresivă; 4. Galerie; 5. Foraj; v – viteza de alunecare

Teoretic, coeficientul de siguranță este dat de raportul dintre momentul forțelor de rezistență (Mr) și momentul forțelor de alunecare (Ma), după cum urmează:

(2.5)

Unde, Mr și Ma sunt date de:

(2.6)

(2.7)

în care:

Mr – este momentul forțelor de rezistență;

Ma – momentul forțelor de alunecare;

P1 – forța de alunecare;

P2 – forța de rezistență;

τ, s – rezistența la forfecare multiplicată cu mărimea suprafeței de alunecare;

R – raza suprafeței de alunecare;

d1 și d2 – brațele forțelor P1 și P2.

Astfel, rezultă următoarele situații:

Când Mr > Ma atunci η > 1 versantul este în echilibru stabil;

Mr = Ma atunci η = 1, stare de echilibru limită;

Mr < Ma atunci η < 1 versantul își pierde echilibrul.

Principiile generale ale stabilității maselor pe versanți, respectiv a stabilității versanților sunt dependente de înălțimea h și de unghiul de pantă β, în funcție de parametrii c și Φ (fig. 2.11).

Figura 2.11. Stările Rankiene activă și pasivă

Există două moduri în care o masă de pământ poate deveni instabilă, denumite: slope failure (distrugerea versantului însuși) și base failure (distrugerea bazei versantului).

Slope failure presupune că porțiunea care se deplasează (în stare Rankiene activă) poate avea suprafața potențială a deplasării plană (situații mai rare) sau curbată.

În primul caz (fig. 2.12), suprafața potențială a alunecării, înclinată la un unghi, față de orizonatală și condiția de echilibru, greutatea W a mesei alunecate pe unitatea de lățime este dată de formula:

(2.8)

în care: g este accelerația gravitațională și ρ este densitatea.

Figura 2.12. Analiza stabilității unui versant drept

Componenta paralelă a greutății W pentru suprafața alunecată este:

(2.9)

Componenta normală pentru suprafața alunecată este:

(2.10)

Condiția de echilibru este:

(2.11)

Înălțimea critică la care masa devine instabilă este:

(2.12)

Când suprafața alunecării este semicerc, atunci cu datele din figură (fig. 2.13) se obține:

(2.13)

în care la este lungimea arcului.

Figura 2.13. Stabilitatea versantului pe suprafața curbă

Utilizându-se expresiile de mai sus se calculează și coeziunea c necesară menținerii stabilității versantului:

(2.14)

în care: h – înălțimea versantului; β – unghiul de pantă al versantului.

Dacă c este minim, distrugerea versantului apare sub forma:

, când β este fix (2.15)

Înălțimea critică hcr pentru orice valoare a coeziunii și a unghiului de pantă este:

(2.16)

în care: Ng este factorul stabilitate, calculat de Fellenius (fig. 2.14, fig. 2.15) .

Figura 2.14.Variația factorilor de stabilitate N

în funcție de unghiul de pantă al versantului

2.5. Evoluția procesului de alunecare

Procesul de alunecare al unui versant include trei faze distincte (fig. 2.16):

faza pregătitoare, de alunecare lentă, incipiente (procese anteprag);

alunecarea propriu-zisă (trecerea peste pragul geomorfologic);

stabilizarea naturală (echilibrarea, procese postprag).

În cadrul fiecărei faze, durata și viteza de desfășurare a procesului de alunecare sunt diferite.

Figura 2.16. Fazele unei alunecări de teren

Apariția procesului de alunecare în faza lentă, este rezultatul reducerii coeficientului de siguranță de la o valoare supraunitară până la mărimea critică, respectiv η = 1, când se declanșează alunecarea propriu-zisă. Datorită unor cauze interne sau externe au loc modificări progresive chiar în versanți care inițial sunt considerați stabili. Viteza de alunecare din această fază este un criteriu de apreciere a evoluției viitoare a procesului de alunecare fiind în funcție de cauzele care produc alunecarea, precum și de intensitatea acestora. În faza lentă, viteza crește progresiv.

Alunecarea lentă reprezintă procesul incipient de deplasare a materialelor, când începe să se formeze suprafața de alunecare. Alunecarea lentă este dată de segmentul 0a, iar mărimea deplasării prin alunecare de OD1, realizată în timpul t1.

Alunecarea propriu-zisă se desfășoară într-un timp mult mai scurt, respectiv t2 – t1, deplasarea fiind foarte mare D1 – D2, în raport cu deplasarea din faza lentă.

Evoluția în timp este reprezentată de curba ab.

Faza postprag este dată de curba bc. În faza de stabilizare a alunecării se pot produce unele reactivări ale alunecării.

Unele alunecări se declanșează brusc, astfel încât raporturile dintre cele trei faze ale procesului se modifică.

În teren se observă crăpături (mai ales cele de pe versanți cu pante mai mari, dispuse perpendicular pe direcția deplasării), neregularități ale terenului, izvoare, zgomote, acestea fiind elemente ce semnalează iminența unei alunecări.

Declanșarea alunecării de teren, poate avea loc în diferite poziții de pe versanți, în partea superioară a acestuia (fiind favorizată de crăpături) sau spre baza versantului, urmată de desprinderea materialului și din amonte (favorizat de pânza freatică).

2.6. Viteza de alunecare

Viteza de alunecare variază în limite foarte mari de la câțiva milimetri pe an la metri pe secundă. De exemplu, după unele publicații din S.U.A. se admit: v > 0.3 m/s pentru alunecări rapide și v < 1.5 m/an în cazul alunecărilor foarte lente.

Potrivit lui Terzaghi K.(1950) și Grecu F.(2008), alunecările obișnuite au viteze mai mici de 0,3 m/h. Müller L.(1964) apreciază că viteza de alunecare variază între 0,8 și 20 m/s. În general, după viteza medie se admit trei mari categorii de alunecări de teren (lente, repezi și bruște), acestea fiind diferențiate în funcție de pantă, la care structura materialului și viteza sunt neuniforme pe versant.

Pe profilul unui versant, viteza de alunecare variază, de asemenea, de la un punct la altul. În faza alunecării propriu-zise, viteza de deplasare este relativ uniformă în partea superioară a versantului și se reduce cu adâncimea spre baza acestuia, datorită comprimării bazei masei alunecătoare. În secțiunea transversală se constată că viteza de alunecare este neuniformă, cu valori minime pe margini și maxime în partea centrală a alunecării. Observațiile efectuate în areale cu alunecări asupra variațiilor diurne ale alunecărilor de teren arată o sporire a mișcării în timpul zilei și o diminuare a acesteia în timpul nopții.

2.7. Clasificări și tipuri de alunecări de teren

Inginerul francez Alexandre Collin (1808-1880) a făcut o primă clasificare a alunecărilor de teren în anul 1844. El a făcut primele măsurători a formei suprafeței de forfecare de la Canalul Bourgogne și a centralizat toate aceste informații într-un tabel în anul 1846. Ulterior, preocupările s-au diversificat și adâncit, fiind impuse în practică de către mai mulți cercetători.

La sfârșitul anilor 1960 se foloseau deja circa 100 de clasificări. Această mare varietate a tipizărilor se datorează condițiilor extrem de diversificate în care se produc, surprinse în diferite regiuni ale globului .

Cunoașterea incompletă a mecanismului alunecărilor teren, precum și varietatea cauzelor și formelor rezultate, combinarea diferitelor criterii în funcție de scopul propus fac ca stabilirea unor criterii unanime de clasificare să constituie încă un deziderat. Cele mai multe clasificări au ca scop sistematizarea alunecărilor de teren cartate în anumite unități teritoriale, de aceea au o importanță locală, fiind dificil de aplicat în alte zone. Totuși, sistematizarea acestor rezultate este deosebit de importantă, ea constituind material faptic pentru generalizările pe spații extinse.

Clasificarea alunecărilor de teren trebuie să permită, pe de o parte, stabilirea potențialului lor de evoluție, iar pe de altă parte elaborarea măsurilor de stabilizare. De aceea criteriile de clasificare utilizată cel des în practică, ce conduc la găsirea soluțiilor de stabilizare, sunt cele mai utilizate și mai eficiente.

1. Criteriu după adâncimea suprafeței de alunecare și caracteristicile materialelor deplasate

Stabilirea adâncimii suprafeței de alunecare este elementul esențial în găsirea soluțiilor optime pentru stabilizarea terenurilor afectate de asemenea procese. Atunci când suprafața de alunecare este la adâncimi foarte mari, stabilizarea ridică probleme de proiectare, financiare precum și de execuție. De aceea, se iau în considerare alunecările cu suprafața de alunecare situată la câțiva zeci de metri. După Collin A. (1846) asemenea alunecări sunt cele de suprafață și cele adânci.

Savarenski E.F.(1937) precizează adâncimea în metri, astfel:

alunecări de suprafață: < 1 m;

alunecări de mică adâncime: 1 – 5 m;

alunecări adânci: 5 – 20 m;

alunecări foarte adânci: > 20 m.

Utilă practicienilor din organizarea, sistematizarea și utilizarea terenurilor este îmbinarea acestui criteriu cu cel al tipurilor de formațiuni antrenate în mișcare (sol, depozite și rocă)

Alunecările în pătura de sol (fig. 2.17) au aspectul unor ondulări sau mici brazde formate prin ruperea păturii înierbate, datorită umezirii puternice sau dezghețului păturii superioare a solului care se deplasează lent pe un substrat înghețat sau cu alte caracteristici fizico-chimice. În condițiile climatice de la noi din țară prezintă frecvență mare toamna și primăvara.

Figura 2.17. Alunecări în pătura de sol

Solifluxiunile (termen introdus de Anderson în 1906 pentru regiunile polare) (fig. 2.18) sunt alunecările superficiale, produse în pătura de sol, intrate în literatura de specialitate ca procese ce desemnează fie numai procese tipice pentru periglaciar, fie toate procesele de deplasare a materialelor pe versanți în care apa are un rol hotărâtor, sau chiar pentru alunecări în general. "Solifluxiunea este deplasarea care afectează o masă noroioasă dezlipită de un substrat stabil. Ea se referă numai la materiale argiloase susceptibile de a se transforma în noroi prin creșterea conținutului lor în apă lichidă".

Solifluxiunile întră în categoria deplasărilor lente de pe versanții puțin înclinați și se pot produce și pe pante de sub 5 grade.

Figura 2.2. Solifluxiunea

Alunecările în formațiunile superficiale, în pătura de alterări (fig. 2.19) pot afecta total sau parțial profilul depozitului, luând în deplasare și deluvii vechi de alunecare, acestea sunt destul de răspândite și ocupă areale inițial reduse, dar ulterior extinse din ce în ce mai mult, pe pante medii din regiuni colinare. Alunecările în pătura de alterări (în sens restrâns) prezintă o râpă de desprindere de circa 1 – 3 m, corpul fiind secventat de brazde de alunecare, iar fruntea nu este delimitată prin abrupturi. Alunecările în deluviile vechi au morfologii și morfometrii diferite.

Figura 2.3. Alunecări în formațiunile superficiale

Alunecările ce afectează roca în loc (fig. 2.20) se produc fie numai în strate argiloase situate la suprafață, fie în complex de strate care intersectează strate marno-argiloase. De aceea se deosebesc ca fiind alunecările de mai mică adâncime, care au în general forma de limbă, corpul alunecării având aspectul unei curgeri sau de trepte, datorate încălecărilor din amonte; local se numesc și iuți ; alunecările masive de teren caracterizează complexele de strate deplasate.

Figura 2.20. Alunecări care afectează roca în loc

În 1974, Zaruba Q. și Mencl V. au realizat următoarea clasificare pe baza acelorași criterii, pentru a fi cât mai utilă inginerilor, pentru condițiile din Cehoslovacia.

Alunecări de depozite superficiale (luturi de pantă, deluviu), datorate în special agenților de suprafață:

curgeri lente de deluviu sau grohotiș,

alunecări lamelare,

curgeri de pământ,

curgeri torențiale, lichefieri de nisipuri.

Alunecări în roci pelitice neconsolidate sau parțial consolidate (argile, marne, argilite, șisturi pelitice), care se produc în condițiile:

pe suprafețe cilindrice, când rezistența la tăiere este depășită,

pe suprafețe preexistente sau vechi planuri de separație,

prin refularea stratelor moi de dedesubt.

Alunecări de roci stâncoase:

alunecări pe suprafețe preexistente (de strat, de șistuozitate, planuri de contact sau dislocare);

deformații lente de lungă durată ale versanților de munte,

– prăbușiri de roci.

Tipuri speciale de alunecări:

solifluxiune,

alunecări în argile sensitive,

alunecări subacvatice.

Criteriul poziției suprafeței de alunecare față de structura geologică

Clasificarea pe baza acestui criteriu a fost elaborată tot de Savarenski E.F. în anul 1937. Raportate la structura geologică, alunecările de teren sunt:

alunecări consecvente;

alunecări insecvente;

alunecări asecvente.

Alunecările consecvente (fig. 2.21) sunt conforme cu stratificația, dar sunt incluse și alunecările de deluvii pe roca de bază. Când deluviul are doar 2 – 3 m, are loc o alunecare lamelară. În cazul alunecărilor în roci, acestea se formează pe suprafețe de separație care favorizează deplasarea, cum ar fi faliile sau liniile tectonice și suprafețele de stratificație. Forma suprafeței de alunecare este în general în funcție de forma suprafeței de stratificație și forma reliefului de la contactul deluviului cu roca în loc.

Figura 2.214. Alunecări consecvente

Alunecările insecvente (fig. 2.22) se formează în structuri geologice având căderea stratelor spre versant sau în formațiuni orizontale. Suprafața de alunecare interceptează stratele sub diferite unghiuri. Când se produc pe versanți abrupți, se îmbină cu procesul de surpare.

Figura 2.225. Alunecări insecvente

Alunecările asecvente (fig. 2.23) se formează în depozite nestratificate, atât în roci stâncoase cât și în roci moi. În cazul rocilor dure, alunecarea este favorizată de fisurație. Forma suprafeței de alunecare este cilindrică-circulară, deci curbilinie și este condiționată de proprietățile fizico-mecanice ale rocii. Se observă mai ușor în partea superioară a versantului și mai dificil în cea inferioară.

Figura 2.23. Alunecări asecvente

Criteriul vitezei de alunecare

Sharpe și Eckel prezintă următoarele tipuri de alunecări:

extrem de rapide (v > 3 m/s);

foarte rapide (3 m/s – 0.3 m/min);

moderate (1.5 m/zi – 1.5 m/lună);

lentă (1.5 m/lună – 1.5 m/an);

foarte lentă (1.5 m/an – 0.06 m/an).

Curgerile plastice sunt deplasări de teren extrem de lente. Nu au suprafața de alunecare clară; deplasarea se realizează ca deformare plastică într-o masă cu grosimi mari.

Criteriul direcției de evoluție a alunecării pe versant

Stabilirea alunecărilor după modul de propagare a deplasării are o deosebită importanță practică, mai ales pentru măsurile de combatere a eventualelor reactivări.

Alunecările delapsive (regresive) încep la baza versantului și evoluează pe versant într-o direcție opusă celei de deplasare a acumulatului de alunecare; au caracter regresiv și se datorează în special eroziunii bazei versantului.

Alunecările detrusive (progresive sau de împingere) se formează în partea superioară a versantului, evoluează în direcția de deplasare a acumulatului, spre baza versantului; au caracter progresiv. Uneori suprafața de alunecare se găsește sub nivelul topografic al bazei versantului ducând la ridicarea fundului văii prin depozite deluvio-coluviale. Cele mai multe alunecări rămân însă suspendate pe versanți, sub forma deluviilor de alunecare. Comisia Suedeză de Geotehnică a grupat alunecările în funcție de direcția de evoluție a deplasării, în alunecări regresive și alunecări progresive. În Suedia, clasificarea alunecărilor după acest criteriu este folosit și astăzi, pentru că el cuprinde într-o formă limitată și evoluția alunecării, extrem de utilă în special practicienilor, pentru aplicarea lucrărilor oportune de combatere.

Criteriul după caracterul mișcării

Alunecări rotaționale se formează în depozite omogene, alcătuite în special din argile sau șisturi relativ uniforme. Suprafața de alunecare poate fi circulară, caz în care masa alunecată nu este deformată, sau necirculară, când masa alunecată este parțial deformată; au o lungime limitată și se produc pe pante mai abrupte.

Alunecări de translație se dezvoltă pe suprafețe de stratificație sau pe o altă suprafață preexistentă; sunt de obicei lungi și au loc pe pante line.

Criteriul morfologic (forma corpului de alunecare)

Alunecările sunt prezentate după aspectul pe care îl au la suprafață, realizat în urma procesului propriu-zis al deplasării, în special de către geomorfologi. Cu unele mici diferențieri de la autor la autor, după morfologie alunecările de teren se încadrează în următoarele mari tipuri. De cele mai multe ori arealele afectate de alunecări îmbracă morfologii variate, totuși ele pot fi grupate după tipul predominant.

Tipuri elementare

Alunecări în brazde (superficiale) se produc numai în pătura de sol, la sub 1 m adâncime (fig. 2.24); morfografia sunt de „brazde” mici, înguste, înierbate care constituie materialul deplasat; între aceste „brazde” apar suprafețe denudate; se deosebesc de ”cărările de oi” prin caracterul haotic. Favorizează apariția unor alunecări mai profunde prin infiltrarea apei prin arealele fără vegetație (în condiții de substrat propice). În condiții de îngheț-dezgheț, la altitudini sau latitudini superioare se dezvoltă solifluxiunile. Producându-se numai în pătura de sol, nu se datorează caracteristicilor rocii din substrat.

Figura 2.24. Alunecări superficiale

Alunecări lenticulare (lupe de alunecare) (loupes de glissement) se produc în roci impermeabile, cum ar fi argilele. Deplasarea antrenează atât solul cât și roca, până la circa 1 – 5 m, pe pante relativ reduse. Aceste alunecări prezintă elementele clasice ale unei alunecări de teren cum ar fi cornișa sau râpa de desprindere, corpul este dat de valuri scurte, lenticulare, etajate haotic (fig. 2.25).

Figura 2.6. Alunecări lenticulare

Alunecări în monticuli, movile sau glimee sunt alunecări profunde, cunoscute în diferite regiuni ale țării sub denumiri locale, după forma caracteristică a unui element: movilă, țiglaie, colină, monticul, gâlmă, glimee etc., și caracteristice Podișului Transilvaniei. La majoritatea arealelor cu glimee se conservă elementele caracteristice alunecărilor: râpa de desprindere, corpul, fruntea etc., prin evoluția ulterioară a versanților, în unele areale lipsesc sau sunt foarte estompate unele elemente, în special cornișa, astfel încât glimeele se extind până spre interfluviu.

Alunecări în trepte (pseudoterase) (fig. 2.26) sunt alunecări cu suprafața de alunecare la mari adâncimi (5 – 30 m), care se desfășoară pe lungimi considerabile sub formă de trepte, pe pante relativ mari. Se pot confunda cu terasele râurilor, datorită formei caracteristice. Cornișa este bine pusă în evidență, masa alunecată deplasându-se pe o suprafață bine înmuiată, fără să-și deranjeze structura internă. Fiind alunecări profunde, de cele mai multe ori vechi, ele nu prezintă un risc prea mare decât atunci când sunt reactivate, mai ales în partea superioară, spre cornișa de desprindere.

Figura 2.26. Alunecări în trepte

Alunecări curgătoare se produc în formațiuni argiloase – marnoase prin înmuiere puternică, făcând trecerea spre curgerile noroioase. Sunt bine puse în evidență cornișa, corpul și fruntea alunecării (fig. 2.27). Corpul alunecării se detașează printr-un șanț longitudinal pe ambele laturi și prezintă numeroase crăpături, șanțuri transversale, cu denivelări de 1 – 2 m.

Figura 2.27. Schiță alunecare curgătoare O – oglinda alunecării, d – porțiune denudată, F – fruntea alunecării

Alunecările-surpări se produc datorită eroziunii bazei versantului, când are loc ruperea și căderea verticală a stratelor, însoțite de o împingere care favorizează alunecarea pe un plan puternic umectat. Se extind în susul versantului; microrelief cu trepte și crăpături transversale. Sunt provocate și de debleerea sau taluzarea terenurilor. În această categorie intră și alunecările sufozionale cu frecvență mare în depozite loessoide.

Tipuri de alunecări complexe

Versanții de alunecare se caracterizează prin suprafața mare afectată de una sau de mai multe tipuri de alunecări. De asemenea acești versanți prezintă stadii diferite de evoluție, o etajare a alunecărilor; de cele mai multe ori asemenea versanți sunt modelați de un complex de procese actuale, fiind greu de diferențiat rolul fiecăruia în dinamica versantului. În arealele cu glimee însă este evident rolul acestor alunecări care se desfășoară pe sute de hectare în crearea glacisului de alunecare, sau chiar a unor alte forme, cum sunt înșeuările sau interfluviile de alunecare .

Alunecările de vale sunt alunecări complexe care cuprind ambii versanți, inclusiv obârșia râului; formează un organism care se deplasează în lungul văii; la precipitații pot căpăta aspectul curgerii de noroi.

Criteriul vârstei mișcării (alunecării)

Raportate la momentul, timpul, când s-a produs deplasarea, alunecările, existente în prezent ca formă de relief, sunt:

alunecări actuale, contemporane, care sunt în general active;

alunecări vechi, numite și fosile (la zi; acoperite).

Criteriul stabilității

Determinarea stadiului dinamicii alunecării de teren se raportează de obicei la prezent, la momentul cartării pentru că multe alunecări pot fi reactivate. De aceea se trece și anul pe hărți, pe fotografii sau alte materiale grafice și cartografice. După acest criteriu se deosebesc:

alunecări active, nestabilizate;

alunecări inactive, stabilizate, fixate.

Criteriul stadiului dezvoltării

Acest criteriu poate fi combinat cu criteriile ce vizează vârsta și stabilitatea. După acest criteriu alunecările de teren pot fi incipiente, avansate și epuizate.

2.8. Scufundările de teren

Sufoziunea este procesul de îndepărtare a particulelor fine din interiorul rocilor afânate sau poroase de către apa ce circulă prin roci. Termenul de sufoziune semnifică a săpa pe dedesupt, a submina și derivă din latinescul suffodio și a fost introdus de Pavlov în 1898.

În funcție de agentul principal care determină sufoziunea există două tipuri principale:

– sufoziune chimică;

– sufoziune hidrodinamică.

Sufoziunea chimică este procesul de îndepărtare a particulelor fine prin dizolvarea sărurilor depuse pe porii rocilor și transformarea lor în soluție. În spațiile libere are loc migrarea particulelor fine și accentuarea golurilor, apoi tasarea acestora și formarea unor microdenivelări la suprafața terestră.

Sufoziunea hidrodinamică sau sufoziunea mecanică are înțelesul de sufoziune în sens larg și este procesul de antrenare de către apa subterană a celor mai fine particule din masa rocilor nisipoase, atunci când în timpul filtrării se depășește o anumită viteză, numită viteza critică. Este frecventă și în zona săpăturilor pentru construcții, în bazinele de decantare din industria minieră și energetică (fig. 2.28 a,b).

Sufoziunea hidrodinamică lentă are loc în condițiile curgerii subterane naturale, iar cea rapidă și foarte rapidă, în cazul antrenărilor din săpături pentru fundații sau în alte scopuri.

Procesul de sufoziune hidrodinamică apare și evoluează în funcție de caracteristicile rocilor (mărimea granulelor, porozitatea, gradul de îndesire, coeficientul de neuniformitate) de caracterul curgerii subterane rocilor, respectiv de gradientul său hidraulic.

Sufoziunea hidrodinamică are loc în roci nisipoase sau în depozite de nisipuri în amestec cu alte depozite mai grosiere sau mia fine.

Curgerea subterană depinde de viteza de filtrare. Sufoziunea are loc în cazul unei curgeri turbulente a apei subterane și nu în curgerea laminară.

Figura 2.28. Procesul de sufoziune într-un iaz de decantare (a) și formarea pâlniei de prăbușire produsă de sufoziune (b)

Viteza critică de filtrare este viteza care marchează trecerea de la curgerea laminară la cea turbulentă și poate fi determinată prin formula lui Pavlovscki:

(2.17)

în care: este viteza critică de filtrare;

porozitate;

diametrul granulelor;

numărul Reynolds.

– La viteze de filtrare mai mai decât viteza critică are loc curgerea turbulentă în care are loc sufoziunea hidrodinamică.

– La viteze de filtrare mai mici decât curgerea este laminară și nu se produce antrenarea particulelor.

La nisipuri, viteza critică de antrenare a granulelor de nisip se reduce o dată cu micșorarea diametrelor granulelor.

Tabelul 2.1 Valori ale vitezei critice de filtrare, după Maslov

Coeficientul de neuniformitate al nisipurilor și porozitatea influențează direct intensitatea sufoziunii (fig. 2.29).

Figura 2.29. Corelația dintre gradientul hidraulic și coeficientul de neuniformitate

Pentru sufoziunea hidrodinamică pe nisipuri formate din două fracțiuni granulare diferite a arătat că are loc atunci când sunt întrunite următoarele situații:

(2.18)

în care: este diametrul granulelor nisipului grosier;

diametrul granulelor nisipului fin;

diametrul porilor formați de nisipul mare.

Viteza critică de filtrare care conduce la procesul de sufoziune este determinată (pentru un coeficient de filtrare dat al nisipului) de gradientul hidraulic critic al curgerii subterane (fig. 2.30). Antrenarea particulelor fine se face atunci când apare gradientul hidraulic critic.

Figura 2.30. Relația dintre sufoziune, gradientul hidraulic (a) și porozitate (b)

(2.19)

în care: este gradientul hidraulic critic;

densitatea rocii în care se produce sufoziunea (g/cm3);

= densitatea apei;

porozitatea rocii.

Există o serie de alte formule, cu unele din elemente obținute prin experimente cu ajutorul cărora se ajunge în final la calcularea gradientul hidraulic critic generator al sufoziunii hidrodinamice, dependent de diametrul particulelor și de diametrul porilor:

(2.20)

în care: este gradientul hidraulic critic;,

diametrul mediu al granulelor de nisip (mm);

= diametrul porilor (mm).

Cunoașterea mecanismului sufoziunii mecanice are importanță practică deosebită, în special pentru amplasarea construcțiilor.

Tasarea este mișcarea lentă efectuată pe verticală în interiorul stratelor de roci afânate sau clasice, sub forma compresiunii sau îndesării impuse de greutatea proprie sau de o suprasarcină. Termenul este de origine franceză (tasser = a înghesui, a comprima). Există două tipuri de tasare:

– tasare prin consolidare (de consolidare);

– tasare prin subsidență.

Tasarea prin consolidare este cea mai cunoscută și are loc datorită supraîncărcării prin construcții, alunecări, năruiri, când tasarea devine activă. Fenomenul se produce atunci când indicele golurilor raportat la greutatea materialelor pe unitatea de volum crește sau când greutatea se mărește.

Poate fi calculată folosindu-se formula dată de K. Terzaghi:

(2.21)

în care: este tasarea prin consolidare;

presiunea de consolidare pe fața superioară a stratului deformabil;

presiunea de consolidare pe fața inferioară a stratului deformabil;

grosimea stratului deformabil;

modul de compresibilitate.

Tasarea prin subsidență are loc în cazul exploatării apelor subterane, a zăcămintelor de petrol și de gaze, a sărurilor (prin dizolvare în subteran). Calcularea tasării prin subsidență se face folosindu-se aceeași formulă ca în cazul tasării prin consolidare și se consideră că grosimea stratului deformabil este egală cu grosimea zonei asecate h,

la partea superioară a stratului deformabil (a zonei asecate) și

; în acest caz tasarea este dată de formula:

(2.22)

sarcina geologică generatoare a subsidenței daN/cm2.

(2.23)

în care: este greutatea volumetrică în stare saturată (tf/m3);

greutatea volumetrică în stare inundată;

grosimea stratului deformabil din cuprinsul zonei asecate (cm);

modul de compresibilitate ponderat al stratelor din cuprinsul zonei asecate (daN/cm2).

Tabelul 2.2 Valori ale tasării prin subsidență (terenuri sedimentare precuaternare)

Cunoșterea mecanismului sufoziunii mecanice și a tasării are importanță practică deosebită, în special pentru amplasarea construcțiilor (ex. galeriile efectuate pentru construcția metrolui din București).

Mărimea degradării suprafeței și caracterul mișcării rocilor sunt influențate, în principal, de următorii factori: dimensiunile golului creat prin exploatare; adâncimea de situare a exploatării; metoda și tehnologia de exploatare, modul de dirijare a presiunii, caracteristicile geomecanice ale rocilor, tectonica zăcământului, durata exploatării etc.

Deplasarea suprafeței este rezultatul redistribuirii tensiunilor din masivul de roci, sub influența excavațiilor subterane, ori ca efect al asecării unor formațiuni acvifere.

Scufundările sau deranjamentele provocate suprafeței terenului pot fi continue sau discontinue.

2.9. Clasificarea scufundărilor de teren

Scufundări continue

În categoria scufundărilor continue sau a scufundărilor propriu-zise se includ acele deformări ale suprafeței care formează un profil întins al albiei de scufundare și care se extinde progresiv, odată cu extinderea suprafeței exploatate. (fig. 2.31)

Figura 2.31. Scufundare continuă deasupra unui front lung de abataj

Acest tip de scufundări este caracteristic stratelor sau filoanelor subțiri, orizontale sau ușor înclinate, cantonate în roci slabe sau roci sedimentare plastice. Acestea rezultă în urma exploatării stratelor de cărbune sau exploatării altor zăcăminte de substanțe minerale utile, cum sunt cele de sulf sau zăcămintele de evaporite, cantonate în depozite sedimentare.

Scufundările continue apar în fiecare punct al albiei de scufundare, fiind caracterizate de cinci mărimi importante: scufundarea verticală, înclinarea și curbura albiei de scufundare și deformațiile orizontale de compresiune și de întindere.

Fiecare factor de influență induce diferite tipuri de distrugere a suprafeței.

În funcție de condițiile de situare a zăcământului și de exploatare a acestuia, în urma procesului de extragere, în masivul de roci acoperitoare iau naștere, în general, trei zone de deformare, și anume:

zona surpărilor neregulate (1);

zona surpărilor regulate (2);

zona îndoirii rocilor după stratificație (3) (fig. 2.32). Se consideră că poate lipsi, atunci când adâncimea de situare a exploatării este de sub 100 –150 m.

Figura 2.32. Deplasarea și deformarea masivului de roci sub influența exploatării subterane

Propagarea mișcării masivului de roci spre suprafață se face în limitele unui spațiu cu o formă aproximativ piramidală, delimitată de niște plane înclinate față de orizontală cu niște unghiuri, numite de scufundare. Deplasarea terenului de la suprafață determină apariția unei cavități în scoarța terestră numită albie de scufundare. Așadar, principalii parametri ce definesc această albie de scufundare sunt unghiurile de scufundare și unghiurile de rupere. Unghiurile dintre planele de scufundare și orizontală sunt numite unghiuri de scufundare. Acestea se notează cu βs (în aval), γs (în amonte) și δs (pe direcție). (fig. 2.33)

Aceste plane determină limitele de la care nu se mai resimte mișcarea rocilor datorată procesului de exploatare .

Figura 2.33. Deformarea terenului de la suprafață și extinderea zonei de scufundare

La suprafață, spre interiorul albiei de scufundare, apare o linie de fracturare care corespunde unor plane, din jurul spațiului exploatat, înclinate față de orizontală cu niște unghiuri

corespunzătoare, după înclinare, βr și γr, iar după direcție, δr. Acestea poartă denumirea de unghiuri de rupere.

Cu cât rocile de deasupra excavației sunt mai moi, cu atât unghiurile de scufundare vor fi mai reduse, iar diferența față de unghiurile de rupere, mai importantă. Rocile tari determină formarea unor unghiuri de scufundare cu valoare mai mare și mai apropiate de cele de rupere.

Dacă în urma exploatării stratelor orizontale se formează unghiuri de scufundare egale pe contur, acestea diferă între ele la exploatarea stratelor cu înclinare mică și medie. La exploatarea zăcămintelor cu înclinare mare, fenomenul de deplasare a rocilor este oarecum diferit, ca urmare a apariției deplasării rocilor din culcuș.

Parametrii albiei de scufundare se stabilesc în urma măsurătorilor topografice. În acest scop se stabilesc o serie de aliniamente după direcția zăcământului și după înclinarea acestuia, urmărindu-se în timp dinamica acestor parametri, până la stabilizarea deformațiilor. Unghiurile de scufundare și de rupere sunt parametrii specifici, stabiliți pentru fiecare zăcământ.

Pe lângă unghiurile de scufundare și de rupere, alți parametri importanți ce definesc deformarea și deplasarea suprafeței terenului sunt: deplasarea verticală sau scufundarea, W, în mm; deplasarea orizontală, U, în mm; deformația specifică orizontală, ε, în mm/m; înclinarea, T, în mm/m; curbura, K, în m-1.

Studiind parametrii reprezentați prin curbele din figurile 2.34 și 2.35, se constată că între aceștia există o serie de dependențe și anume: deplasările verticale sunt maxime atunci când înclinarea este zero și prezintă un punct de inflexiune pentru o valoare maximă a înclinării (în punctul în care curbura albiei de scufundare are valoarea zero); pentru valoarea zero a deformațiilor specifice orizontale, curba deplasărilor orizontale deține un maxim.

Figura 2.34. Curbele de deplasare și deformare ale suprafeței terenului, pentru cazul exploatării stratelor orizontale și cu înclinare mică

Trebuie remarcat faptul că dacă în cazul exploatării zăcămintelor orizontale curbele definite mai sus au o configurație simetrică, după înclinare, în condițiile stratelor înclinate, acestea devin asimetrice. Diferențele sunt cu atât mai pronunțate cu cât stratul are o înclinare mai mare (fig. 2.35).

Figura 2.35. Curbele de deplasare și deformare ale suprafeței terenului, pentru cazul exploatării stratelor cu înclinare medie și mare

S.S. Peng consideră că pentru a analiza parametrii de scufundare, metodele utilizate au la bază teorii descriptive și teorii ale mecanicii mediilor continue.. Teoriile descriptive includ teoriile lui Lane W.T. și Roberts J.H. (1929), Briggs H. (1929), Grond G.J.A. (1950), Wardell K. (1959)etc.

Acestea, numite și metode topografice, derivă doar de la observațiile efectuate în teren și constau în amplasarea la suprafață a unor stații de măsurare topografică a parametrilor de deplasare și de deformare. Prin măsurători de nivelment se determină scufundările verticale ale suprafeței și se ridică curba scufundărilor verticale sau albia de scufundare. Apoi, din calcule se determină curba înclinării și curba curburii albiei de scufundare .

Teoriile mecanicii mediului continuu au fost dezvoltate pentru aproape toate tipurile de comportament al materialelor, incluzând comportamentul elastic , vâsco-elastic, elasto-plastic etc. Definite mai larg ca metode matematico-analitice, acestea constau dintr-o serie de relații de calcul de prognoză a parametrilor de deplasare și deformare ale suprafeței terenului, în care se pot aminti: teoria lui Bayer, teoria lui King-Wardell, metoda de calcul a lui Averșin, teoria lui Martoș, teoria Knothe-Budryk etc.. Odată cu evoluția computerelor și perfecționarea programelor ce au la bază metodele numerice de calcul (metoda elementelor finite, metoda elementelor de frontieră, metoda diferențelor finite etc.), aceste metode se utilizează tot mai mult în evaluarea parametrilor albiilor de scufundare .

Când adâncimea de exploatare este importantă, gradul de afânare a rocilor este mare, iar grosimea și înclinarea zăcământului sunt reduse, fenomenul de propagare a deformației în masivul de roci, spre suprafață, se oprește la o anumită înălțime a rocilor din acoperiș, adică la o distanță față de suprafață, numită adâncime de siguranță. Deci, adâncimea de siguranță Hs este distanța normală, măsurată de la suprafață, de la care exploatarea subterană nu are o influență dăunătoare asupra terenului de la zi.

Înălțimea de siguranță are valoarea:

,

în care:

este coeficientul de siguranță;

m – grosimea exploatată a stratului;

Kr – coeficientul de afânare remanentă .

Scufundări discontinue

Scufundările discontinue sunt caracterizate prin deplasări importante ale suprafeței, peste aria suprafeței exploatate și prin formarea de discontinuități în profilul suprafeței de la zi, ce se pot dezvolta brusc sau progresiv și se pot manifesta la scări diferite, uneori chiar însoțite de mișcări seismice relativ importante. Scufundările discontinue includ fisurile, surpările în trepte etc., reprezentând fenomene de rupere locală a rocilor. (fig. 2.36)

Figura 2.36. Diferite tipuri de scufundări discontinue

Ca exemple de scufundări discontinue se pot aminti: golurile de coroană; coșurile de surpare; golurile de prăbușire și o serie de scufundări discontinue, generate de exploatarea prin surparea rocilor înconjurătoare.

Golurile de coroană (fig. 2.36. a) apar în urma pierderii stabilității acoperișului lucrărilor miniere abandonate, situate la adâncimi relativ reduse și pot fi privite ca un caz particular al coșurilor de surpare.

Coșurile de surpare (fig. 2.36. b) se caracterizează prin migrarea progresivă a deformațiilor generate de excavațiile miniere nesusținute, prin rocile acoperitoare, către suprafață. Suprafața de scufundare poate fi similară celei a excavației subterane. Coșurile de surpare se pot forma în urma exploatării unor zăcăminte cantonate în roci slabe, în roci deja surpate sau în roci fisurate regulat. Formarea coșurilor de surpare are loc cel mai frecvent brusc (mai rar progresiv), fenomenul fiind cunoscut sub denumirea de scufundare dinamică (fig. 2.36. c). În general, scufundările dinamice apar în cazul exploatării zăcămintelor ce au caracteristici structural particulare, cum ar fi dyke-urile. Acestea prezintă plane de discontinuitate cu o stabilitate scăzută, a căror rezistență la forfecare este depășită în anumite condiții critice induse de procesul de exploatare.

Se pot identifica trei mecanisme de producere a coșurilor de surpare, asociate diferitelor formațiuni geologice:

primul mecanism apare în condițiile rocilor alterate sau slabe, ori în cazul rocilor deja surpate. Este un mecanism progresiv, care se declanșează prin ruperea acoperișului direct, după suprafețe înclinate. După inițierea mecanismului, propagarea ruperii rocilor spre suprafață este foarte rapidă, lăsând impresia că fenomenul se manifestă aproape instantaneu;

al doilea mecanism este de asemenea progresiv, dar apare ca rezultat al discontinuității masei de roci. În acest caz, rocile pot fi destul de tari încât să nu se rupă decât solicitate la încovoiere;

ultimul mecanism diferă de celelalte două prin faptul că este controlat de unul sau mai multe caracteristici geomecanice principale ale rocilor, care determină apariția unor suprafețe cu o rezistență scăzută la forfecare, pe care, anumite bancuri de roci pot aluneca gravitațional, ca un corp rigid. În acest caz va lua naștere o deplasare verticală, care se va transmite la suprafață, la aceeași dimensiune cu cea a golului din subteran.

Uneori, coșurile de surpare sunt cunoscute și sub denumirea de goluri de prăbușire. De asemenea, acest termen mai este folosit, în special, pentru a descrie scufundările asociate cu golurile preexistente de dizolvare din rocile dolomitice sau calcaroase (fig. 2.36. d). Aceste fenomene, inițial carstice, apar cel mai adesea în mod natural și uneori pot fi influențate de activitatea minieră.

Scufundările discontinue pot apărea și ca rezultat al exploatării prin surparea rocilor înconjurătoare. În figura anterioară, (fig. 2.36. e) reprezintă cazul unei scufundări la scară mare, în urma exploatării cu surpare în blocuri. De asemenea, (fig. 2.36. f) prezintă suprafața de scufundare produsă în urma surpării progresive a pereților de rocă din acoperiș, în cazul exploatării prin surparea minereului și a rocilor înconjurătoare.

În ceea ce privește surparea progresivă a rocilor din acoperiș, în general, este vorba de zăcămintele de minereuri cu înclinare mare, cu roci înconjurătoare de tărie medie sau mare. Procesul de surpare începe prin formarea unor suprafețe verticale și înclinate de rupere a rocilor din acoperiș, care se dezvoltă discontinuu, pe măsura coborârii nivelului de exploatare. (fig. 2.37)

Figura 2.37. Dezvoltarea progresivă a fenomenului de rupere odată cu creșterea adâncimii de exploatare, în cazul corpurilor groase de minereu cu înclinare mare: a, b, c – diferite adâncimi de exploatare

În condițiile unor roci înconjurătoare cu o structură continuă, în cazul folosiri rambleerii spațiului exploatat, poate avea loc deformarea terenului prin încovoierea stratelor de roci acoperitoare (fig. 2.38).

Figura 2.38. Încovoierea stratelor din acoperiș, în cazul exploatării cu rambleere a corpurilor groase din minereu cu înclinare mare

Efectele scufundărilor discontinue pot fi dramatice. Dat fiind caracterul lor dinamic, adesea au condus la pierderi de vieți omenești, închiderea parțială a unor mine și distrugerea de construcții, instalații și echipamente situate la suprafață.

Scufundarea terenului de la suprafață, provocată de asecarea formațiunilor acvifere

Pe lângă pierderea unor rezerve importante de apă potabilă, asecarea unor formațiuni geologice determină apariția unor fenomene geomecanice negative, cum ar fi: scufundarea terenului de la suprafață, ca urmare a tasării scheletului mineral al rocilor magazin; pierderea stabilității unor pilieri de protecție (însoțită de scufundarea suprafeței de la zi) și alunecarea unor taluzuri, din cauza schimbării stării de tensiuni din masiv. Deci, scufundarea terenului de la suprafață poate apărea și asociată operațiilor de asecare. Distanța verticală de la care se dezvoltă fracturile de tracțiune, deasupra acoperișului abatajelor, depinde de adâncimea de exploatare, de volumul excavației rezultate prin exploatare și de rezistența rocilor din acoperiș. Rețeaua de fracturi din acoperiș poate intensifica scurgerea apelor în excavațiile miniere, determinând astfel asecarea formațiunilor acvifere din orizonturile superioare. Dacă fracturile intersectează suprafața terenului de la zi, creșterea permeabilității rocilor poate conduce la mărirea debitelor de apă infiltrate în subteran și chiar la dispariția unor cursuri de ape în subteran .

Whittaker și alții prezintă un studiu de caz în ceea ce privește modificarea permeabilității rocilor din acoperiș până la suprafață, în cazul exploatării cu fronturi lungi de abataj.

Aceștia găsesc că permeabilitatea rocilor se schimbă apreciabil pe o înălțime de 40 m de acoperiș, pentru o adâncime de exploatare de 630 m.

Chiar dacă nu apare o fracturare importantă a rocilor, pot rezulta scufundări ale terenului prin comprimarea unor argile sau turbării, ca urmare a asecării acestora, periclitând stabilitatea unor structuri de la suprafață. În aceste condiții, scufundarea se poate dezvolta pe o perioadă de ani de zile, în cazul rocilor slab consolidate, iar procesul de consolidare poate dura o perioadă lungă de timp.

Kovacs & Jambrik , efectuând o serie de analize statistice ale datelor referitoare la scufundarea în timp a terenurilor de la suprafață sub influența asecării unor formațiuni acvifere, au concluzionat că valoarea deplasării terenului de la suprafață depinde de distanța de la lucrarea de drenaj și de durata asecării.

2.10. Măsuri de limitare, diminuare și stingere a efectelor produse de alunecări și scufundări de teren

Producerea alunecărilor de teren, respectiv a scufundărilor de teren, urmată adeseori de multiple tipuri de fenomene de risc geomorfologic specific, ridică în fața celor care valorifică în diverse moduri potențialul reliefului cât și al spațiului geografic considerat în ansamblul lui, al tehnicienilor solicitați să participe la redresarea degradării unor astfel de areale. Pentru regiunile și arealele frecvent ori permanent afectate de astfel de procese și forme cu mobilitate ale reliefului, aplicarea atentă a măsurilor de limitare, diminuare, corectare a stărilor generate de aceste degradări, dar și intențiile de a stinge efectele lor devin cerințe presante.

Efectele acestor procese și prin intermediul lor situațiile de risc sunt destul de diversificate, arealele regionale și locale expuse acestor procese geomorfologice fiind dovezi concludente în acest sens. De aceea, există o categorie de măsuri de acest gen a căror aplicare este de un sens general (autocuprinzător), pentru practica de folosință. Se poate constata, însă că datorită unei diversități extrem de mari mai ales locale de producere și evoluție în timp și spațiu, tipurile de alunecări și scufundări de teren conduc la un anumit specific de adaptare și aplicare a măsurătorilor de corecție și stingere a efectelor de risc care le produc. Procedând la o interpretare cât mai logică cu privire la aplicarea acestor măsuri, se poate considera că există și o anumită succesiune în privința folosirii acestora, din necesitatea de realizare a unei rezolvări cât mai eficiente.

De exemplu, dacă dinamica produsă de risc impune intervenția pentru limitarea și blocarea mișcării materialelor din partea terminală a unei alunecări (pentru cele din urmă valuri și fruntea porniturii), atunci intervenția de ordin tehnic trebuie să fie aplicată în acest sector de pornitură. În cazul în care corectarea și oprirea masei de materiale care alunecă vizează partea superioară a corpului (respectiv, râpa de desprindere și seriile de valuri situate imediat la baza acesteia), măsurile se vor adapta unei astfel de situații, procedându-se la fixarea valurilor și scoaterea din funcționalitate a râpei de desprindere și a eventualelor crăpături care o însoțesc pe aceasta, pentru a bloca o eventuală evoluție a lor în direcția transformării în viitoare râpe de desprindere. Pentru această parte superioară, conservarea spațiului forestier de deasupra și reîmpăduririle fac parte din categoria măsurilor de o foarte strictă necesitate pentru diminuarea deplasării și stingerea unei pornituri de teren. Când versanții cu desfășurare pe suprafețe mari sunt afectați de pornituri de materiale aproape în integralitatea lor, cerința unei fixări cu pădure devine o prioritate.

Alunecările declanșate pe versanții la baza cărora se află artere importante de circulație de cale ferată și căi rutiere principale care preiau fluxuri continui de mijloace de transport de mare capacitate, necesită cu prioritate aplicarea unor măsuri de frânare și limitare a porniturilor și, pe cât este posibil, stingerea lor. O măsură deosebit de importantă o constituie reducerea frecvenței și intensității unui astfel de transport, mutarea de pe acești versanți a căilor de comunicație de acest gen pe alte trasee, forța și efectul vibrațiilor practic eliminându-se. Consolidarea prin baraje de rezistență de tipul unor parapete masive și cât mai profund fixate cu talpa lor în masa de materiale și roci expuse mișcării prin alunecare în lungul versanților. Astfel de corecții de ordin tehnic sunt eficiente pentru alunecările superficiale și de profunzime medie, în cazul acestora existând un procent ridicat de asigurare pentru revenirea stării de stabilitate a versanților cu pornituri de teren.

Problema redresării stabilității versanților este importantă și în cazul reactivării alunecărilor de teren, mai ales când acest proces se manifestă pe suprafețe mari și dovedește și o anumită frecventă, mărind potențialul de risc geomorfologic. În situații de acest gen, măsurile de remediere vizează atât întreaga masă de materiale alunecate, cât și părțile superioare și inferioare ale versatului, pentru a bloca cât mai mult posibil această revenire a dinamicii unei pornituri. Accentuarea măsurilor este necesară mai ales atunci când reactivarea dovedește și o amplificare deosebită a procesului de alunecare, ținând seama și de faptul ca starea de echilibru a versantului a fost anterior deteriorată.

Capitolul III. Concepte de bază privind monitorizarea și utilizarea sistemelor de avertizare rapide în cazul alunecărilor și scufundarilor de teren

Omul trăiește permanent într-un mediu în care este expus unei mari diversități de situații mai mult sau mai puțin periculoase, generate de numeroși factori. Manifestările extreme ale fenomenelor naturale cum sunt: furtunile, inundațiile, seceta, alunecările și scufundările de teren, cutremurele puternice și altele, la care se adaugă accidentele tehnologice (poluarea gravă, de pildă) și situațiile conflictuale, pot să aibă influență directă asupra vieții fiecărei persoane și asupra societății în ansamblu.

Numai cunoașterea precisă a acestor fenomene, numite calamități și/sau dezastre (denumite de geografi și hazarde), permite luarea celor mai adecvate măsuri atât pentru atenuarea efectelor, cât și a celor pentru reconstrucția regiunilor afectate. Reducerea efectelor acestor dezastre implică studierea interdisciplinară a hazardelor, vulnerabilității și riscului ca și informarea și educarea populației. În acest domeniu, informatica este chemată să contribuie.

În contextul de față, hazardul reprezintă probabilitatea de apariție, într-o anumită perioadă, a unui fenomen potențial dăunător pentru om și pentru mediul înconjurător. Deci, hazardul este un fenomen natural sau antropogen, dăunător omului, ale cărui consecințe sunt datorate depășirii măsurilor de siguranță pe care orice societate și le impune.

Hazardele naturale reprezintă o formă de interacțiune dintre om și mediul înconjurător, în cadrul căreia sunt depășite anumite praguri de adaptare ale societății. Pentru producerea lor, este necesară prezența societății omenești. Dacă o avalanșă se produce în Antarctica, aceasta este numai un fenomen natural. Dacă același fenomen este înregistrat în Munții Făgăraș, spre exemplu, unde este afectată o cabană sau o șosea, suntem în prezența unui hazard natural.

Vulnerabilitatea pune în evidență cât de mult sunt expuși omul și bunurile sale în fața diferitelor hazarde, indică nivelul pagubelor pe care poate să le producă un anumit fenomen și se exprimă pe o scara cuprinsa între 0 și 1, cifra 1 exprimând distrugerea totală a bunurilor și pierderile totale de vieți omenești din arealul afectat. Distrugerea mediului determină o creștere a vulnerabilității. Spre exemplu, despăduririle determină o intensificare a eroziunii și alunecărilor, producerea unor viituri mai rapide și mai puternice și o creștere a vulnerabilității așezărilor și căilor de comunicații.

Riscul este definit ca fiind probabilitatea de expunere a omului și a bunurilor create de acesta la acțiunea unui anumit hazard de o anumită mărime. Riscul reprezintă nivelul probabil de pierderi de vieți omenești, numărul de răniți, pagubele produse proprietăților și activităților economice de un anumit fenomen natural sau grup de fenomene, într-un anumit loc și într-o anumită perioadă. Elementele la risc sunt reprezentate de populație, de proprietăți, căi de comunicație, activități economice etc., expuse riscului într-un anumit areal.

Deși măsuri pentru prevenirea efectelor negative ale manifestărilor naturale extreme s-au luat probabil încă de la primele contacte între om și natură, preocupările pentru a găsi soluții de prevenire sau sisteme de avertizare care să furnizeze informații complete legate de producerea hazardelor continuă.

Sistemele de avertizare conțin informații importante și pot furniza, prin analiza evenimentelor care au avut loc cu ajutorul modelelor implementate, estimări ale probabilității de producere a unui nou eveniment, permițând totodată și o clasificare a arealelor în funcție de gradul de vulnerabilitate a acestora.

Predicția este bazată pe teoria statistică și utilizează date istorice ale unor evenimente trecute, pentru a estima o probabilitate viitoare, o recurență în evenimente similare. Pentru că rezultatele sunt exprimate în termenii unor probabilități medii, nu există o indicație precisă pentru data când un anumit eveniment se poate produce. Prin definiție, predicțiile tind să fie relative pe termen lung.

Previziunea depinde de detecția și evaluarea unui eveniment individual care se dezvoltă prin intermediul unei secvențe de procese ale mediului înconjurător care sunt bine înțelese. Previziunea se bazează pe fapte observabile științific; ea tinde a fi pe termen scurt.

Avertizarea este un mesaj care informează și alertează publicul în legătură cu un eveniment extrem și indică pașii care trebuie făcuți pentru minimizarea pierderii. Se bazează întotdeauna pe predicții sau pe previziuni. Combinația acestora este necesară în procesul de protejare a vieții oamenilor în cazul unor dezastre cu timp de acțiune foarte scurt. Cele mai bune rezultate s-au obținut în cazul uraganelor, inundațiilor și tornadelor. Seceta rămâne încă dificil de prevăzut.

Riscul este parte integrată a vieții cotidiene. Atâta vreme cât riscul nu poate fi complet eliminat, singura opțiune este de a realiza o strategie de management a riscului. Managementul riscului presupune o serie de decizii ce trebuie luate pentru ameliorarea efectelor produse de un dezastru, înseamnă reducerea pericolului care amenință viața oamenilor, distrugerea bunurilor și a mediului înconjurător.

3.1. Monitorizarea

În general, monitorizarea poate fi considerată ca fiind un proces de observare și înregistrare regulată a activităților care au loc într-o anumită structură.

Monitorizarea reprezintă procesul de colectare a informațiilor de rutină cu privire la toate aspectele obiectului studiat. Termenul de monitorizare este confundat de cele mai multe ori cu termenul de urmărire a deformațiilor, întrucât acesta din urmă reprezintă un proces de măsurare și urmărire sistematică a modificării formei (poziție și altitudine) și dimensiunii unui obiect ca rezultat al forțelor externe .

Spre deosebire de urmărirea deformațiilor, în cazul monitorizării un rol foarte important îl joacă caracteristicile (parametrii) solului – conținutul de apă, vegetație, eroziune, drenaj, precum și geomorfologia și informațiile cu privire la istoric. Monitorizarea deformațiilor și culegerea datelor sunt două componente cu o influență majoră în calculul stabilității solului și rocilor, în analiza deformațiilor, în predicție și avertizare.

Din moment ce fiecare proiect de monitorizare cuprinde cerințe specifice, echipamentele de monitorizare a deformațiilor depind în mare măsură de metoda de măsurare aleasă și de precizia solicitată. De aceea, monitorizarea alunecărilor și scufundărilor de teren trebuie privită ca o abordare interdisciplinară . Astfel că o condiție indispensabilă o reprezintă cooperarea strânsă între specialiștii geologi, geofizicieni, hidrologi, experții din domeniul măsurătorilor terestre (geodezie, teledetecție) și alte domenii academice .

Scopul final al fiecărui proiect de monitorizare îl reprezintă dezvoltarea și îmbunătățirea sistemelor de măsurare și avertizare în timp real pentru transmiterea directă (on-line) a parametrilor fizici care prezintă un pericol iminent. În cele ce urmează se prezentă câteva considerații cu privire la sistemele de monitorizare și în special sistemele de monitorizare integrate .

3.1.1. Probleme de datum geodezic

Monitorizarea mișcărilor terenului sau mișcărilor masei de roci se realizează prin metode geodezice și teledetecție numai atunci când se dorește determinarea deplasărilor absolute. Spre deosebire de alte metode cum ar fi de exemplu, metode geotehnice care furnizează, în cea mai mare parte informații relative, rezultate obținute prin metode geodezice și respectiv teledetecție sunt definite într-un sistem de coordonate la o suprafață de referință. Având în vedere acest fapt, datumul geodezic, poate fi determinat de la o epocă la alta ca fiind comportamentul fiecărui punct sau poziția reciprocă a punctelor .

Nu trebuie neglijat faptul că metodele terestre și metodele satelitare se referă la datumuri diferite. Măsurătorile terestre sunt legate de gravitate – poziția unui punct în spațiu fiind dată de latitudine și longitudine, respectiv altitudinea ortometrică, definită ca fiind înălțimea punctului deasupra nivelului mării, măsurată de la geiod în lungul liniei de forță (direcția firului cu plumb) .

Diferențele de nivel elipsoidale pot fi transformate în ortometrice ținând seama de ondulațiile geoidului.

Distanțele obținute prin măsurători GNSS nu au legătură cu gravitatea. Acestea sunt referințe geometrice la elipsoidul internațional WGS84. Trecerea de la WGS84 la sistemul național se realizează prin intermediul unei transformări spațiale cu 7 parametri (3 translații, 3 rotații și 1 factor de scară). Acești 7 parametri sunt determinați utilizând valorile coordonatelor a minim 3 puncte cunoscute în ambele sisteme .

3.1.2. Monitorizare pe termen lung

Regularitatea monitorizării și intervalul de timp în care trebuie efectuate măsurătorile sunt definite de aplicație și obiectul studiat. Obiectele pot suferi: mișcări rapide, de frecvență înaltă, mișcări lente, treptate. Pentru a acoperi permanent spectrul mișcărilor de masă, intervalele de măsurare variază adesea de la câteva fracțiuni de secundă la ore. Perioadele sezoniere sau monitorizările pe termen lung pot fi acoperite prin campanii de măsurători periodice variind de la zile sau săptămâni la ani și decenii.

La începerea unui proiect de monitorizare un rol foarte important îl are istoricul obiectului sau arealului. În mod normal, informațiile cantitative cu privire la rata de producere a mișcărilor se găsesc în arhivele agențiilor naționale de geodezie sau teledetecție. Arhivele existente (uneori) pot furniza informații cu privire la frecvența mișcărilor și la tipul de mișcare. Acestea vor influența alegerea metodei de monitorizare. De asemenea, trebuie ținut cont și de istoricul geologic, chimic și fizic care furnizează informații necesare analizelor de determinare a vârstei alunecării/scufundării și de determinare a volumului acesteia.

În realizarea și implementarea unui sistem de monitorizare pe termen lung care trebuie să țină seama de mai mulți ani de observație, experții se confruntă cu numeroase probleme. Acest lucru se datorează faptului că atât constrângerile monitorizării cât și posibilitățile tehnice țin pasul cu progresul tehnologic și se vor schimba de-a lungul anilor .

3.1.3. Sisteme de monitorizare integrate

Termenul de integrat, descrie în mod ideal, un sistem de monitorizare flexibil care combină senzori geodezici, geotehnici și meteorologici pentru a răspunde necesităților de monitorizare – indiferent că este vorba de un sistem de scară mică sau mare, de o instalație de monitorizare temporară sau permanentă .

Astfel, așa cum se poate observa, din cele afirmate anterior, un sistem de monitorizare integrat presupune fuziunea mai multor senzori pentru a obține un semnal omogen. Aceasta include :

Fuziunea senzorilor – un sistem multisenzor care este capabil să observe diferite tipuri de parametri;

Controlul senzorilor – un program/ aplicație on-line responsabilă de colectarea datelor;

Comunicarea datelor – transferul datelor de la centrul de procesare prin intermediul LAN, UMTS, etc.;

Prelucrarea datelor – programe specifice pentru transformarea datelor brute în rezultate;

Fuziunea datelor – diferite rate de date, tipuri, dimensiuni, sisteme de referință, cartografiere, precizie;

Managementul datelor și calității: înregistarea și manipularea unui număr mare de informații;

Analiza datelor: algoritmi de procesare robustă pentru obținerea rezultatelor finale.

Dintre toate aceste elemente, doar ultimul necesită soluții sofisticate. În cele ce urmează se prezentă câteva modele fundamentale de analiză existente în literatura de specialitate:

Analiza deformațiilor: analiza numerică a deformațiilor este direct legată de teoria prelucrării măsurătorilor geodezice și se referă la determinarea statistică a deplasărilor semnificative .

Filtru Kalman: estimează starea unui sistem dinamic chiar dacă forma exactă a sistemului este necunoscut. Filtrul este foarte puternic în sensul că se acceptă estimări ale stărilor trecute, prezente și chiar viitoare .

Logica fuzzy: bazată pe reguli de luare a deciziilor, de exemplu, dacă un senzor prezintă o mișcare în creștere, ceilalți senzori trebuie să indice aceeași tendință

3.2. Sisteme de avertizare timpurie

Toate sistemele de avertizare sunt constituite din trei module funcționale interdependente:

Evaluarea – acesta include câteva subcategorii începând cu o primă observare a unei modificări a mediului înconjurător care poate constitui o amenințare, până la estimarea naturii și dimensiunii dezastrului, în final decizându-se soluțiile optime în cazul respectiv; prioritatea acestui modul este mărirea acurateții de prevenire și creșterea perioadei de timp dintre momentul în care a fost lansat avertismentul și momentul efectiv de producere al evenimentului respectiv.

Răspândirea este reprezentată de transmiterea mesajului de avertizare de la specialiștii care prevăd producerea unui eveniment extrem la ocupanții zonei care se presupune că va fi afectată; este implicat un mediu intermediar care include diverse metode de comunicare.

3. Răspunsul: cele două stadii precedente au ca scop activarea acestui modul. Subsistemele răspunsului sunt influențate de producerea directă a evenimentului respectiv și mecanismele de feed-back, pentru a ajuta la îmbunătățirea sistemelor de avertizare; natura răspunsului este influențată de tipul mesajului de avertizare și domeniul factorilor determinanți

Un sistem de avertizare timpurie reprezintă o metodă de reducere a riscurilor. În cele mai multe cazuri în care acesta a fost utilizat, rezultatele au fost bune. Uneori, simplele semnale de alarmare au fost declarate sisteme de avertizare timpurii, spre exemplu, anunțurile cu voce tare, în munte, în regiunea Art-Goldau, Elveția, înainte de prăbușirea pantei din 1806 sau înregistrarea creșterii deformației de la Monte Toc Vajont în 1963. În ambele cazuri, amenințarea a fost evidentă, dar avertizarea nu a fost realizată corect de către persoanele responsabile și nu au fost inițiate proceduri de protecție. Aparent, deseori nu se înțelege ce este un sistem de avertizare timpurie. Termenii de monitorizare și sistem de avertizare sunt confundați. Prin urmare este necesară prezentarea diferențelor dintre cele două.

Într-un sistem de monitorizare, datele pot fi colectate continuu sau la intervale de timp și analizate la intervale regulate de timp (fig. 3.1). Acesta se compune dintr-un set de dispozitive care permit:

– determinarea adâncimii și forma masei care alunecă;

– determină rata de mișcare a alunecării;

– monitorizează activitatea de alunecare a pantelor stabile;

– monitorizarea nivelului apelor subterane sau de presiune a porilor.

Un sistem de avertizare este un sistem de monitorizare în cadrul căruia:

– datele sunt colectate în mod continuu;

– datele colectate sunt analizate în mod continuu;

În cazul în care limita de prag este depășită sunt procedurile predefinite de protecție civilă sunt activate.

Figura 3.1 Schema generală a unui sistem de avertizare

Sistemele de avertizare a alunecărilor de teren sunt propuse adesea din mai multe motive:

sisteme de avertizare au un impact tehnologic puternic;

companiile care produc și/sau instalează instrumente de monitorizare propun sisteme de monitorizare ca dispozitive actualizate, în plus evoluția tehnologică le indică ca aplicație naturală, evidentă și simplă de monitorizare a alunecărilor/scufundărilor de teren;

în situații de criză complexe un sistem de avertizare a alunecărilor/scufundărilor de teren este considerat ca fiind o soluție ieftină și temporară care pune în evidență faptul că s-au luat măsuri.

Elementele unui sistem de avertizare

Potrivit Organizației Națiunilor Unite (2006) sistemele de avertizare timpurie eficiente trebuie să fie centrate pe oameni și trebuie să cuprindă patru elemente: cunoașterea riscurilor cu care se confruntă, servicii de avertizare și monitorizare tehnică, diseminarea avertizărilor semnificative, campanii de conștientizare și pregătire a opiniei publice.

De regulă un sistem de avertizare a alunecărilor de teren presupune câteva elemente de bază:

analiza geologică cu scopul de a defini scenarii de evoluție;

pre-alarmare meteo;

un sistem de monitorizare cu măsurare și transmitere de date;

analiza continuă a datelor;

proceduri de protecție civilă;

proceduri de comunicare între disciplinele implicate.

1. Studii geologice pentru definirea scenariilor

Primul element necesar unui sistem de avertizare îl reprezintă definirea spațială și temporală a evoluției scenariilor.

Scenariile constau în:

evaluarea diferitelor evoluții posibile ale volumelor dislocate;

evaluarea zonelor pe cale de dispariție;

evaluarea ordinului de mărime a intervalului de timp în care alunecările de teren pot evolua.

Definiția scenariului se bazează pe o modelare generală care ia în considerare toate elementele alunecării de teren (înregistrări istorice, înregistrări hidraulice, hidrogeologice și climatologice; date geologice, geometrice și geostructurale, etc.). Scenariile trebuie să fie adaptate în funcție de datele de intrare. Urmând principiul precauției, scenariile trebuie să fie legate de acele evoluții care pot creea distrugeri mari în ceea ce privește mediul înconjurător și oameni și trebuie să se bazeze pe elementele rezultate din sectoarele critice de alunecări.

În ceea ce privește sistemele de avertizare, prezența scenariilor este obligatorie pentru:

definirea pre-alarmelor referitoare la praguri de precipitații;

definirea deplasărilor;

definirea sectoarelor critice de alunecare, în scopul de a alege instrumentele ce urmează a fi utilizate;

definirea precisă a ariei în care trebuie aplicată procedura de urgență.

2. Pre-alarmarea referitoare la pragurile de precipitații

În cea mai mare parte a Europei, analizele meteorologice sunt în măsură să producă coduri de alarmă pe baza precipitațiilor așteptate. Aceste coduri pot fi utilizate ca pre-alarme pentru sisteme de avertizare a alunecărilor de teren cu scopul de a atrage întreaga atenție asupra situațiilor critice. Acest tip de pre-alarmă poate fi legat numai de acele fenomene aflate în strânsă legătură cu precipitațiile.

3. Măsurători continue ale deplasărilor; înregistrarea și procesarea datelor

Sistemul poate fi complet automatizat sau manipulat manual. Într-un sistem complet automat, un semnal de alarmă este emis în mod automat (prin intermediul telefoniei fixe, GSM/GPRS/UMTS etc.) atunci când una sau mai multe instrumente depășesc pragul predefinit. În alte cazuri, o parte din interpretarea și transmiterea semnalului se face de către operatori.

4. Instrumente, înregistrarea și procesarea datelor

Înregistrarea datelor provenite de la instrumentele de măsurare trebuie să se realizeze în mod continuu. Câteva tipuri de instrumente care pot fi utilizate în scopuri de avertizare și care permit înregistrarea unor astfel de deplasări sunt reprezentate de inclinometre, extensometre, etc. De asemenea se mai utilizează dispozitive geofizice mai puțin frecvente și anume geo-telefoanele.

Datele înregistrate trebuie analizate în mod continuu. Această analiză poate fi cu siguranță continuă (24/7) sau limitată la perioade de alertă definite în funcție de prognoza meteorologică. Procesarea datelor constă în validarea datelor și compararea cu valorile de prag predefinite. În cazul analizei automate, semnalul de avertizare este emis atunci când unul sau mai multe instrumente depășesc simultan pragurile definite sau indică accelerații bruște. În acest ultim caz, semnalul de avertizare este emis manual de către personal.

Atunci când pragurile sunt depășite sau în cazul în care rezultatele indică o evoluție critică a alunecărilor de teren, ar trebui să existe două posibilități de verificare:

verificarea posibilelor defecțiuni ale sistemului;

verificare geologică, care constă într-un studiu efectuat de către un geolog care cunoaște alunecarea/scufundarea, evaluând astfel dacă o evoluție proximală este de fapt în curs sau dacă o evoluție prevăzută în scenarii este validă.

5. Protecția civilă

Sistemul automat sau personalul trebuie să alerteze personalul responsabil cu protecția civilă în vederea punerii în funcțiune a măsurilor de securitate (evacuări, blocaje de drum etc.). Toate aceste măsuri trebuie să fie predefinite cu scopul de a realiza un plan de protecție civilă. Planul trebuie să fie actualizat cu orice variație a scenariilor.

6. Proceduri și protocoale de comunicare

Fără a intra în detalii, pentru fiecare sistem în parte, este necesar să se sublinieze modul în care numărul de subiecți și nivelurile lor diferite de responsabilitate pot crea cu ușurință probleme majore cu privire la procedurile și protocoalele de comunicare.

Exemplu unei liste de subiecte în cazul unui sistem de avertizare instalat deja:

clientul (comuna, autoritățile locale, etc.) care acționează ca ordonator;

profesioniștii (geologi și/sau ingineri) care se ocupă de gestionarea sistemului;

companiile care se ocupă de întreținerea sistemului;

o persoană care se ocupă de primirea semnalului de avertizare și îl înaintează autorităților în cauză;

autoritățile de protecție civilă care sunt responsabile cu măsurile de protecție civilă .

3.3. Probleme cu privire la sistemele de avertizare

3.3.1. Probleme generale

1. Costurile și durabilitatea sistemelor: Sistemele de avertizare sunt, de regulă, instalate după activarea alunecărilor de teren, ceea ce implică adesea deschiderea canalelor de finanțare preferențiale și o cerere generalizată de intervenție de către comunitățile locale. Ulterior, atunci când alunecările de teren rămân pasive pentru o lungă perioadă de timp, după câțiva ani, entuziasmul care a dus la instalarea sistemului de avertizare, în general, dispare. Simpla existență a unui sistem de avertizare poate induce, direct sau indirect, o reducere a valorilor economice a unor utilități.

2. Alarme false: Alarmele false repetate de obicei nu sunt tolerate de către administrația locală și populație. Într-un final, ei aleg abandonarea sistemului de avertizare.

3. Furt și vandalism: Nu sunt frecvente cazurile de furt sau de vandalism privind dispozitivele de monitorizare. În cazul în care dispozitivele sunt situate în zone îndepărtate, montane, acestea sunt rareori supuse la acest tip de probleme. În caz contrar, problema este gravă și reală, pentru că este aproape imposibil să oferi o protecție totală a dispozitivelor. În plus, prezența unui sistem de avertizare poate fi nedorită de o parte a populației, care-l percepe ca fiind inutil și nemotivat .

3.3.2. Probleme tehnice

Vulnerabilitatea sistemelor: pot crea probleme șocurile termice și umiditatea, dar și supratensionarea electrică datorată fulgerelor.

Transmiterea datelor: transmiterea datelor se poate realiza între diferite componente ale sistemelor prin radio sau GSM. Lărgimea de bandă este adeseori adoptată pentru sisteme de mici dimensiuni sau pentru a conecta senzorii la unitatea de înregistrare sau transmitere. Transmisiunea GSM poate fi utilizată numai în zonele în care există acoperire. Astfel că în văile alpine apare fenomenul de mascare a semnalului. Transmiterea datelor prin intermediul frecvențelor radio este cea mai bună soluție. Pe viitor trebuie avută în vedere utilizarea sateliților de comunicație sau comunicații WLAN.

Longevitatea și întreținerea dispozitivelor: sistemele de avertizare ar trebui să funcționeze pe o perioadă foarte lungă de timp. Unul dintre obstacole îl reprezintă evoluția rapidă a sistemelor și programelor conexe care cauzează o învechire a componentelor sistemului care au nevoie de modificări și actualizări continue. Menținerea unui sistem de avertizare este dificilă, complexă, costisitoare și solicitantă .

Capitolul IV. Metode clasice de monitorizare a alunecărilor și scufundărilor de teren

Metodele clasice de monitorizare a alunecărilor și scufundărilor de teren, respectiv dispozitivele sau senzorii de măsurare pot fi împărțite în trei categorii principale: geodezice, geotehnice și senzori pentru studii geofizice. Deși, uneori alegerea unei metode de măsurare poate fi doar o chestiune de opinie, toate metodele pot fi utilizate sau pot fi combinate pentru realizarea unor sisteme de monitorizare moderne.

Metodele geodezice presupun utilizarea instrumentelor geodezice precum: stații totale, nivele de precizie, sisteme de poziționare globală. Instrumentele geodezice permit determinarea georeferențiată a deplasărilor sau mișcărilor în una, două sau chiar trei dimensiuni. Dispozitivele de măsurare geotehnice permit determinarea deplasărilor sau mișcărilor negeoreferențiate. Acestea includ instrumente precum extensometre, piezometre, accelerometre și inclinometre. Senzorii de măsurare geofizici permit determinarea condițiilor și parametrilor solului. Metodele geofizice includ studii seismice și de rezistivitate electrică a solului .

4.1. Metode de monitorizare și de prelucrare a observațiilor geodezice

Geodezia este știința măsurării și reprezentării suprafeței Pământului (include câmpul gravitațional extern și suprafața fundului mărilor și oceanelor). Prin urmare, geodezia poate fi inclusă în categoria geoștiințelor și de asemenea în domeniul științelor inginerești, din moment ce are la bază o metodologie generală, geometrie, matematică și fizică.

Topografia – ca ramură a geodeziei – presupune realizarea de măsurători și evaluarea acestora. În cazul monitorizării deplasărilor, scopul principal al măsurătorilor geodezice (măsurători de distanțe, de unghiuri, diferențe de nivel) îl reprezintă descrierea modificărilor geometrice (de exemplu coordonatele unui punct) ale suprafeței topografice a arealului .

În cele ce urmează vor fi prezentate principalele metode geodezice utilizate în monitorizarea deformațiilor. Toți senzorii prezentați pot fi combinați și integrați într-o soluție unică de monitorizare.

În principal, o soluție de monitorizare geodezică presupune existența unei rețele geodezice (fig. 4.1), și anume o rețea de referință cu puncte de control materializate în zone stabile, situate în afara zonei de influență, precum și reperi amplasați în zona suprafaței masei alunecate sau scufundate .

Figura 4. 1. Rețea clasică de monitorizare

Figura 4. 2. Reprezentarea grafică a deplasării vectorilor fiecărui punct obiect,

ca rezultat al analizei de deformare geodezică

În general, tehnicile geodezice constau în efectuarea de măsurători cu stații totale, nivele de precizie sau GNSS și se bazează pe rețele geodezice. Detectarea deplasărilor în acest caz constă de obicei în estimarea parametrilor necunoscuți prin metoda pătratelor minime în fiecare epocă urmată de depistarea eventualelor deformații între epoci .

Figura 4. 3. Măsurători geodezice care leagă punctele obiect și sunt folosite pentru a găsi zonele critice din areale predispuse alunecărilor de teren

4.1.1. Triangulație și trilaterație

Tahimetria este o combinație între măsurători unghiulare și de distanțe. Permite determinarea într-un sistem de coordonate cartezian a poziției 3D a unui obiect (fig. 4.4). Această tehnică poate fi utilizată pentru monitorizarea deformațiilor mai exact în monitorizarea alunecărilor și scufundărilor de teren.

Figura 4. 4. Poziția unui obiect într-un sistem de coordonate cartezian

Pentru măsurători unghiulare se pot utiliza teodolite cu o precizie de 0.1” (= 0.03 mgon) și cu o precizie a lecturii nominale de 0.5” (= 0.15 mgon).

Pentru măsurători de distanțe se pot utiliza dispozitive de măsurare electrooptice EDM. Distanța D poate fi măsurată cu o precizie de σD = ± 1 mm + 1×10-6·D.

Această tehnică terestră prezintă numeroase avantaje, în special legate de precizia măsurătorilor, de costul scăzut al instrumentelor și de potențialul ridicat de automatizare.

În ceea ce privește efectuarea măsurătorilor există anumite constrângeri:

Distanța dintre punctele fixe și punctele de referință variază în funcție de instrumentele utilizate între 1 – 10 km, respectiv în funcție de condițiile meteorologice ˂ 2 km;

Problema distanței devine critică, așa cum se întâmplă adesea, dacă măsurătorile nu au loc în imediata apropiere a alunecării. În general, pentru instabilități mari, locul de efectuare al observațiilor se stabilește pe versantul opus alunecării de teren;

Necesitatea vizibilității reciproce între punctele de stație și țintele de vizare;

Pentru anumite categorii de instrumente condițiile meteorologice pot influența măsurătorile și implicit precizia de măsurare.

Având în vedere evoluția tehnologică, în zilele noastre, instrumentele integrează cei doi senzori de măsurare (unghi și distanțe) și poartă numele de tahimetre.

Tahimetrele moderne permit înregistrarea automată a datelor și includ caracteristici cum ar fi servo-motorizare și recunoașterea automată a țintelor. Aceste instrumente fac parte din categoria stațiilor totale. Stațiile totale sunt echipate cu servodrivere pentru mișcarea circulară în jurul celor două axe principale de rotație, axa verticală și axa orizontală.

Stațiile totale au fost inițial create pentru a fi utilizate în măsurători de către un singur operator. Dat fiind faptul că acestea sunt capabile (în cazul în care sunt echipate cu dispozitive precum prisme reflector, operator radio sau diferite transmițătoare) să urmărească o țintă mobilă, aceste instrumente pot fi utilizate în cadrul unei evaluări continue a alunecărilor și scufundărilor de teren.

Utilizând limbaje de programare, este posibil ca stațiile totale să funcționeze ca un sistem autonom de monitorizare: stația poate fi programată pentru a viza un anumit număr de puncte de referință și puncte obiect. Sistemul, în general, este conectat la un calculator, care coordonează întreg procesul (ex. în funcție de o secvență presetată cu intervale de măsurare arbitrare), stochează datele și transmite prin intermediul internetului sau alte mijloace de comunicare, informațiile la centrul de control.

Coordonatele planimetrice și altimetrice pentru fiecare punct din rețeaua de monitorizare sunt calculate fie direct în aparat, fie prin intermediul programelor specializate. Din moment ce un astfel de proces poate fi realizat în timp real, stațiile totale pot fi utilizate atât ca sistem de monitorizare, dar și ca instrument în cadrul unui sistem de avertizare timpurie. Pentru acest tip de monitorizare pe piață sunt disponibile diverse soluții comerciale, de exemplu, GeoMoS (Leica Geosystems) care combină senzori geodezici și geofizici pentru sisteme temporare sau permanente de monitorizare . Un produs alternativ MoSTUM a fost dezvoltat de către Universitatea Tehnică din Munchen, în principal pentru monitorizarea monumentelor istorice și arhitectura ecleziastică însă se pretează și pentru monitorizarea alunecărilor și scufundărilor de teren.

Metode clasice de realizare a rețelelor de monitorizare

1) Metoda microtriangulației

Pentru măsurarea deplasărilor în plan orizontal în cazul alunecărilor, se proiectează și se fixează pe terenul din vecinătate puncte de observație, puncte de orientare și puncte de control, iar în zona supusă observației se fixează repere de vizare. Punctele de observație, punctele de control și punctele de orientare formează rețeaua punctelor de referință față de care se determină deplasările punctelor de pe obiectul cercetat.

În practică se întâlnesc următoarele tipuri de rețele de microtriangulație:

– rețea completă – se înțelege rețeaua în care apar toate cele patru tipuri de puncte menționate anterior.

– rețea incompletă – se înțelege rețeaua în care între punctele de stație și de control nu mai există vize reciproce, adică punctele de control nu sunt staționabile.

– rețea simplă – înțelegem rețeaua compusă din stațiile de observație, punctele de observație și punctele de control .

2) Metoda microtrilaterației

Rețelele liniare s-au dovedit eficiente la determinarea deplasărilor orizontale ale punctelor. Rețelele liniare pot fi dezvoltate ca rețele constrânse, în cazul în care sistemul de axe față de care urmează să se calculeze poziția punctelor noi este definit aprioric printr-un număr de elemente mai mare decât strictul necesar (coordonatele X, Y ale unui punct și orientarea unei laturi), sau ca rețele libere, în cazul în care sistemul de axe este ales convenabil .

4.1.2. Nivelment geometric de precizie

Principiul nivelmentului geometric

Rețelele de puncte definite printr-o singură coordonată, altitudinea sau înălțimea deasupra mării sunt rețele altimetrice. Punctele unei astfel de rețele se materializează prin repere și mărci de nivelment.

Se poate vorbi despre poziționare altimetrică absolută, când poziția unui punct se referă la un sistem de referință, sau poziționare relativă, când cota unui punct este dată relativ la cota unui alt punct.

Deși procesele de măsurare și prelucrare sunt mai simple decât în cazul rețelelor planimetrice sau tridimensionale, pentru obținerea unor precizii ridicate, trebuie cunoscute fenomenele fizice care au o influență ridicată în rezultatele finale cum sunt câmpul gravității și refracția atmosferică.

Cota unui punct poate fi obținută prin mai multe metode:

nivelment geometric;

nivelment trigonometric;

nivelment barometric;

nivelment hidrostatic;

Figura 4. 5. Principiul nivelmentului geometric

Pentru determinarea diferenței de nivel se amplasează două mire în punctele A și B și un instrument de nivelment la mijlocul distanței dintre cele două puncte (fig. 4.5).

Se efectuează citirile a și b pe mirele ținute în poziție verticală. Diferența de nivel se obține cu relația:

(4.1)

Măsurători de nivelment de precizie

Sistemul de referință pentru altitudini în România este sistemul de altitudini normale cu punct zero fundamental Marea Neagră 1975. Rețeaua de nivelment geometric a României este împărțită în cinci ordine. Astfel rețeaua de nivelment de ordinul I cuprinde un număr de 19 poligoane, are o lungime de 6600 de kilometri și conține un număr de 6400 de reperi noi și vechi, densitatea fiind de 1 reper/kilometru. Rețeaua de ordinul I a fost îndesită până la ordinul V cu un număr de 32 de poligoane. Prin 24 de linii s-au asigurat legăturile cu țările vecine, respectiv 2 cu Ucraina, una cu Moldova, 6 cu Bulgaria, 10 cu Serbia și Muntenegru și 5 cu Ungaria. În cadrul rețelei UELN, România a contribuit în anul 2000 cu măsurători în toate punctele din nodurile poligoanelor de ordinul I reprezentând 65 puncte. Pentru aceste puncte au fost puse la dispoziție pentru prelucrare 89 de observații cât și altitudini normale în sistemul național de referință.

Rețeaua EUVN conține 4 puncte din rețeaua de nivelment geometric de precizie a României: RO01(Sirca – Iași), RO02(Constanța), RO03(Timișoara) și RO04(Tariverde – Height 0), puncte măsurate prin tehnologie GNSS în campaniile din anii 1997-1998, puncte pentru care se cunosc coordonatele în sistem de referință național, cote determinate prin nivelment de precizie și măsurători gravimetrice absolute.

În cadrul proiectului EUVN_DA demarat în anul 2006 pentru realizarea unei noi referințe verticale de actualitate pe teritoriul continentului european, EVRF 2007, România a participat cu măsurători determinate prin tehnologie GNSS și nivelment de precizie pentru un număr de 43 puncte.

Realizarea finală în România a soluției EVRF2007 se transpune prin determinarea unor parametrii de transformare standard. Acești parametrii realizează transformarea altitudinilor normale din sistemul de referință național în sistemul european EVRF2007. Acești parametrii au fost calculați în cadrul Agenției Federale pentru geodezie și Cartografie (BKG, Germania). Parametri au fost obținuți prin utilizarea a 48 de puncte ce au avut determinate altitudinile în ambele sisteme de referință (puncte nodale UELN) și au fost determinați cu o precizie de transfomare de 0.0004 m iar corecțiile obținute în punctele comune situându-se între valorile de -0.012 m și 0.013 m.

4.1.3. Metode fotogrametrice

Măsurătorile topografice și/sau geodezice pot fi înlocuite de metodele fotogrametrice pentru următoarele considerații:

înregistrarea oferă o imagine completă și permanentă a situației la momentul fotografierii;

în anumite cazuri se obține o precizie suficientă pentru aprecierea fenomenului de deformație;

înregistrarea pe fotogramă este instantanee pentru întreaga construcție, comparativ cu măsurătorile de tip discret efectuate prin metode topografice și/sau geodezice;

numărul punctelor măsurate pe fotograme este nelimitat, putând fi studiate deplasările critice ale obiectivului de supravegheat;

metodele fotogrametriei sunt mult mai economice față de metodele topografice și/sau geodezice clasice;

în studiul deformațiilor unor construcții masive nu este necesar să se facă referire la sistemul de referință absolut, putându-se folosi date de referință relative;

măsurătorile repetitive pot fi referite la măsurătoarea inițială;

în cazul apariției sezoniere a fenomenelor ce îngreunează măsurătorile topografice și/sau geodezice (vegetație, căderea zăpezilor, etc.) folosirea fotogrametriei aeriene este net avantajoasă.

Pentru că în studiul deformațiilor sunt folosite, în general, numeroase puncte, este recomandat să se folosească tehnici digitale de prelucrare.

4.1.4. Prelucrarea observațiilor geodezice repetate

Estimarea este procesul de extragere a informației din date – date care pot fi folosite pentru a obține informația dorită și pot conține erori.

Până în prezent, în interpretarea deformațiilor spațiale ale obiectelor, determinate prin măsurători geodezice, cele mai utilizate metode de analiză au fost cele geometrice, bazate pe un model cvasistatic . O primă extindere a acestora, o reprezintă metodele bazate pe un model cinematic, în care comportarea fenomenului deformării este caracterizată prin parametri cinematici specifici, aceștia fiind de regulă viteza și accelerația determinate pentru puncte discrete ale obiectului (mărcile de urmărire), sau pentru componente structurale ale acesteia.

Modelele cvasistatice și cinematice au în comun faptul că analiza acestora se face pur descriptiv, iar dependențele cauzale ale fenomenului de deformație sunt neglijate. Analiza se concentrează pe separarea în diferite componente a diferențelor de coordonate determinate între două etape izolate de măsurare.

În 1960, R.E. Kalman a publicat faimoasa lui lucrare care descria o soluție recursivă la problema filtrări datei lineare abstracte . De atunci, datorită în mare parte a avantajelor calculului digital, filtrul Kalman a fost subiectul multor cercetări și aplicații, mai ales în domeniul navigației autonome sau asistată.

Filtrul Kalman este un set de ecuații matematice care furnizează un calcul eficient pentru a estima starea unui proces, într-un fel care minimizează erorile. Filtrul este foarte puternic în cateva aspecte: suportă estimările stărilor trecute, prezente și chiar viitoare și poate face lucrul acesta chiar și când natura exactă a sistemului modelat este necunoscută.

Filtrul Kalman în modelul cinematic

În analiza cinematică a deformației, coordonatele se reprezintă ca funcții de timp cu parametrii cinematici . În acest caz, câmpul cinematic de puncte se exprimă ca

(4.2)

Dacă se consideră numai formularea polinomială, atunci, după introducerea notațiilor

(4.3)

– viteze ale punctelor

– accelerații ale punctelor

ecuația de mișcare a coordonatelor are forma:

(4.4)

Parametrii cinematici sunt dependenți funcțional de , astfel că trebuie introdus:

(4.5)

În vectorul de stare y, prin sunt incluse primele două derivate din x, funcție de timpul t. În mod obișnuit, în cazul aplicării continue a filtrării, mărimea de perturbarea wʹ acționează numai pe derivata superioară din vectorul de stare yʹ. Chiar dacă, după o discretizare, intervine în predicția tuturor componentelor lui , mărimea de perturbare apare efectiv numai în derivata superioară a lui x.

Luând în considerare recomandările lui Pelzer (1987) și Heunecke (1989), apare necesară introducerea unei matrice de perturbare S. Ținând cont de (4.4) și (4.5), ecuația sistemului are forma:

(4.6)

Neexistând mărimi deterministice, la fel ca și în metoda cvasistatică, se poate vorbi de sisteme „libere” . În cazul măsurătorilor pentru determinarea deformațiilor, sistemele libere permit prognoza prin predicție pentru viitorul apropiat.

(4.7)

(4.8)

Dacă testul global de „inovație” nu indică nici o incompatibilitate, atunci starea sistemului este actualizată prin două ecuații:

(4.9)

(4.10)

4.2. Metode geotehnice de monitorizare a alunecărilor și scufundărilor de teren

4.2.1. Monitorizarea alunecărilor de teren – principii de bază

Urmărirea comportării construcțiilor, inclusiv a fundațiilor acestora cuprinde totalitatea mijloacelor și metodelor folosite pentru culegerea informațiilor privind încărcările, precum și pentru prelucrarea și interpretarea acestora, în vederea aprecierii gradului de siguranță prezentat la un moment dat. Activitatea de supraveghere depistează în acest fel cazurile în care siguranța structurală este afectată și impune declanșarea măsurilor de prevenire a ruperii.

Urmărirea comportării se realizează prin observații și măsurători. Necesitatea unei corectitudini deosebite în efectuarea acestor operații este evidentă. Ea nu este însă suficientă. Rolul urmăririi în managementul siguranței constă în sesizarea cât mai timpurie a oricăror fenomene nu atât anormale sau periculoase cât în primul rând neobișnuite, atipice. În acest fel devin posibile măsurători și analize suplimentare și chiar măsuri de reducere a riscului. Rezultă de aici importanța deosebită a prelucrării și interpretării datelor colectate în cadrul urmăririi comportării.

Semnalarea promptă a unor fenomene anormale prin interpretarea măsurătorilor la aparatura de măsură și control (AMC) necesită elaborarea unor modele de comportament ale ansamblului structură – teren de fundare, sau ale versantului.

Situațiile de comportare anormală se pun în evidență dacă un set zonal de valori măsurate nu se înscriu în plaja prognozei, localizându-se totodată amplasamentul comportării anormale. Anormalitatea unor măsurători poate avea multiple cauze, dintre care unele sunt logice și nepericuloase și altele evidențiază o reducere a siguranței structurale. Investigațiile suplimentare, de teren și de birou, utilizând informații AMC adiționale și postcalcule, stabilesc în final starea de siguranță a versantului. Modelele de comportament deterministe au însă o serie de limitări:

nu toate fenomenele pot fi descrise mulțumitor de modelele de calcul (infiltrațiile prin rocă, deplasările versanților etc.);

comportamentul neliniar și ireversibil al masivelor de rocă, care este frecvent întâlnit, este dificil de cuprins în modelele matematice;

utilizarea operativă a acestora, pentru prima etapă de diagnosticare a comportării, implică personal specializat, dotare tehnică și este costisitoare.

Modelul statistic de comportament se bazează pe un set de corelații statistice între mărimile măsurate și factorii exteriori care le determină variația. Compararea măsurătorilor ulterioare cu rezultatele furnizate de corelația statistică obținută pe baza măsurătorilor anterioare permite să se aprecieze dacă fenomenul urmărit decurge după aceeași legitate empirică (deci normal) sau dacă se abate semnificativ de aceasta (deci posibil anormal). Diferența dintre valoarea măsurată și valoarea prognozată de modelul statistic se consideră acceptabilă dacă se înscrie în plaja de împrăștiere a rezultatelor măsurătorilor anterioare față de curba reprezentată de corelație.

Realizarea unor modele statistice de comportament este însă posibilă numai după 5 – 8 ani de la montarea sistemului AMC. Pentru definirea corectă a corelației statistice trebuie să existe un șir coerent și bogat de măsurători. Corelațiile statistice se actualizează periodic și, în orice caz, ori de câte ori apar modificări de regim de exploatare sau au fost realizate intervenții constructive care pot să schimbe comportamentul rocii.

Detectarea promptă a comportărilor anormale sau a unor fenomene atipice este urmată operativ de analiza cauzelor și a periculozității acestora. Dacă fenomenele sunt catalogate ca periculoase, dar evoluția lor nu este rapidă, se iau măsuri de intervenții constructive provizorii. Dacă se semnalează evoluții rapide și fenomene premergătoare ruperii, se declanșază sistemul de măsuri de urgență, care vizează reducerea pierderilor de vieți omenești.

De regulă, sistemul de supraveghere prin măsurarea unor parametri caracteristici este un sistem discret atât în spațiu, cât și în timp. El trebuie neapărat cuplat cu un sistem continuu de observații.

Observațiile directe, realizate prin inspecții vizuale, au rolul de a semnala apariția unor fenomene necunoscute sau a unor fenomene adverse produse în zone care nu sunt prevăzute cu dispozitive de măsurare. Instabilitățile de versant, umectările, izvoarele la baza versanților, formarea crăpăturilor și alte asemenea fenomene nu pot fi depistate de sistemul de măsurători. Dacă, prin observații repetate, se constată și caracterul evolutiv al acestora (antrenări de material în zonele cu infiltrații concentrate, instabilități locale cu extindere zonală, deplasări care pot deteriora construcțiile etc.) atunci se poate declanșa chiar avertizarea. În ultima perioadă, ponderea observațiilor directe în activitatea de urmărire a comportării versanților a crescut semnificativ.

La conceperea sistemelor de urmărire a comportării trebuie avută în vedere regula: Fiecare aparat de măsură trebuie ales și amplasat astfel încât să furnizeze un răspuns la o anumită problemă de comportare, asociată cu un mecanism de cedare. Dacă nu sunt probleme nu sunt necesare AMC –uri.

Sistemul AMC trebuie însă privit ca un sistem dinamic, care poate cere montarea unei aparaturi suplimentare în funcție de simptomele de comportare, sau chiar renunțarea la măsurarea anumitor parametri atunci când valorile lor se dovedesc nerelevante. Activitatea de supraveghere poate fi îmbunătățită prin sisteme automate de achiziție a datelor, cel puțin pentru parametrii de comportare care sunt principalii indicatori ai siguranței. Automatizarea conduce implicit la creșterea volumului și în special a calității bazei de date și crește viteza de diagnosticare a stării rocii dacă lanțul este completat și cu programe de prognoză a comportării utilizând modele de comportament.

Parametri urmăriți

Sistemele de urmărire a comportării versanților furnizează date utile numai în măsura în care acestea au fost proiectate pe baza unor modele conceptuale privind fenomenele de instabilitate. Scenariile de cedare și riscul asociat acestora trebuie să stea la baza unui sistem de urmărire capabil să depisteze în avans activarea alunecărilor. De cele mai multe ori se urmărește evoluția unei alunecări care este în desfășurare sau a cărei reactivare este foarte posibilă. În consecință, elementele avute în vedere sunt:

extinderea în suprafață și în adâncime a porțiunii din versant ce este posibil să-și piardă stabilitatea sau care se deplasează,

spectrul deplasărilor, ca direcție, sens, mărime și viteză,

poziția suprafeței de alunecare,

variația presiunilor interstițiale, dacă este posibil în special în suprafața potențială de alunecare,

forțele în ancoraje, atunci când astfel de ancoraje sunt instalate pentru stabilizarea versantului.

Instrumentarea versanților

Condițiile morfologice și geologice foarte variate, multitudinea mecanismelor de instabilitate și a cauzelor acestor instabilități fac imposibilă stabilirea unor reguli de alegere și amplasare a AMC – urilor pentru versanții de rocă.

În figura de mai jos (fig. 4.6) se prezintă instrumentarea complexă a unui versant de rocă potențial instabil (SISGEO, 2002):

Figura 4.6. Instrumentarea unui versant de rocă potențial instabil

Instrumentarea geofizică furnizează date privind mișcările din interiorul versantului și evoluția presiunilor pe discontinuități. Înclinometrele detectează deplasări laterale în zona suprafeței de instabilitate, extensometre de foraj măsoară deplasări relative între blocurile de rocă. Piezometrele și mai ales celulele piezometrice măsoară presiunile interstițiale din discontinuitățile rocii.

La suprafața versantului bolțurile deformetrice și crackmetrele urmăresc și măsoară deplasări relative în dreptul faliilor și crăpăturilor de întindere. Clinometrele depistează rotiri ale blocurilor de rocă. Ancorajele pretensionate sunt prevăzute cu celule de măsură a tensiunii din ancoraj.

Sistemul de urmărire poate cuprinde și măsurători acustice, prin geofoane, care detectează emisia de sunete asociate ruperilor progresive a punților dintre blocuri și alunecări relative dintre acestea.

O stație pluviometrică este utilă pentru a corela evoluția presiunilor interstițiale cu aportul din precipitații.

În cazurile specifice se pot prevedea toate sau numai o parte dintre aparatele de măsură prezentate în acest caz ipotetic. Ca regulă generală, pentru versanți potențial instabili se recurge în primă fază la urmărirea deplasărilor versantului prin reperi de suprafață. Dacă sunt depistate semne vizibile de deplasare se instalează înclinometre și extensometre în zonele localizate ca instabile, precum și piezometre.

4.2.2. Aparatură de măsură și control (AMC) pentru versanții de rocă

În cele ce urmează se vor prezenta sumar unele dintre aparatele de măsură cel mai frecvent utilizate în urmărirea comportării versanților. Detalii privind domeniile de măsură, precizia, condițiile de montare, modalitatea de citire și interpretare sunt disponibile în prospectele firmelor producătoare.

Măsurarea deformațiilor

1. Distoforul

Aparatul, denumit și extensometru de foraj cu baze multiple, constă dintr-o bară centrală ancorată la capătul forajului care trece printr-o serie de inele fixate în rocă la distanțe prestabilite (fig. 4.7). Pe bara centrală, în dreptul inelelor, sunt poziționați senzori de tip inductiv. Un inel împreună cu un senzor formează un circuit rezonant, a cărui frecvență se modifică în funcție de deplasarea relativă a celor doi. Frecvența rezultată se măsoară cu un sistem de măsură portabil și se transformă în deplasări. Precizia de măsurare atinge 1/100 mm. Bara centrală se poate cupla cu alte tronsoane și poate avea până la un senzor pe metru.

Figura 4. 7. Distoforul

2. Radioforul

Aparatul constă dintr-o bară centrală ancorată în capătul forajului. Celălalt cap este prevăzut cu un senzor inductiv. Bara se poate deplasa liber în interiorul unui inel fixat în foraj. Inductanța mutuală dintre bară și inel determină frecvența rezonantă. Această frecvență este transmisă prin radio la un sistem de măsură care o convertește în deplasări. Pentru ilustrare, în figură este prezentată o aplicație a radioforului în monitorizarea unui versant în zonă de chei.

Figura 4.8. Urmărirea comportării unui versant în surplombă cu radioforul

3. Extensoforul

Este un extensometru de foraj mobil, care permite măsurarea continuă a deplasărilor axiale ale rocii în lungul forajului. Principiul de măsurare este același cu al distoforului.

4. Rocmetrul sau Extensometrul

Una sau mai multe bare de lungime predefinită sunt îmbrăcate într-o tubație de naylon pentru a evita frecarea cu pereții. Barele au capătul fixat într-un cap de ancoraj de oțel. De regulă trei bare sunt introduse în foraj. Întregul ansamblu se injectează fixând astfel capetele de ancoraj. Barele sunt libere să se miște în tecile de naylon. Deplasările relative dintre ancoraje și capătul barelor sunt măsurate fie cu micrometre, fie cu traductori electrici, montați la capătul liber al barelor. Un tip special de extensometru, denumit MEXID, prezentat în figura de mai jos (fig. 4.9). Acesta are complet preansamblate trei bare cu datalogger integrat și se poate insera într-un foraj de numai 48 mm diametru.

Figura 4.9. Extensometru cu sistem automat de citire

5. Sistem de urmărire a crăpăturilor din rocă – Wire Crackmeter

Monitorizează crăpăturile de întindere formate în rocă, în cazul versanților naturali sau excavațiilor în rocă. De o parte și de alta a crăpăturii se fixează reperi. Un reper servește și pentru a fixa un cablu pe care îl ține sub tensiune constantă. Celălalt capăt este prevăzut cu un tambur, pe care se înfășoară cablul. La orice deplasare relativă între reperi cablul se înfășoară sau se desfășoară pe sau de pe tambur, producând un semnal electric direct proporțional cu deplasarea.

6. Inclinometrul

În interiorul unui foraj vertical este amplasat un tub flexibil cu renuri, care asigură ghidarea sondei inclinometrice atunci când este coborâtă pentru măsurători. Sonda cuprinde un pendul electric magneto – rezistiv sau un servo – accelerometru care permite determinarea înclinării axei sondei în raport cu verticala. Măsurând înclinările se poate deduce mărimea deplasării laterale și se pot localiza, prin punctele de frângere a diagramei deplasărilor măsurate, suprafețele de alunecare. Principiul de măsurare cu inclinometrul este prezentat în figura alăturată (fig. 4.10).

Figura 4. 10. Alcătuirea și principiul de măsură al inclinometrului

7. Piezoforul

Aparatul permite determinarea profilului curgerii subterane și a presiunilor din masivul de rocă în lungul unui foraj, fără a afecta curgerea.

O teacă șlițuită este fixată în foraj, iar în interiorul acesteia se introduce o membrană tubulară în care se crează o presiune mai mare decât presiunea așteptată a apei subterane. Sonda piezofor este introdusă în foraj și coborâtă până la adâncimea dorită. Prin packere, deasupra și dedesubtul sondei piezofor, se izolează porțiunea în care se face măsurarea (fig. 4.11). Se coboară presiunea în porțiunea izolată și ca urmare presiunea apei din masiv forțează membrana în spre interiorul forajului. Prin reducerea de volum presiunea din interior crește până la echilibrarea presiunii exterioare. Valoarea acestei presiuni se măsoară, iar timpul scurs până la echilibrarea presiunilor permite aprecierea permeabilității rocii.

Figura 4. 11. Piezoforul

8. Piezometrul

Piezometrele cu coardă vibrantă, ceramice sau electrice servesc măsurării presiunii în locații stabilite în lungul unui foraj de observații (fig. 4.12). Indiferent de tipul de aparat presiunea apei transmisă printr-un filtru poros deformează o diafragmă sau o placă suport. În cazul piezometrelor cu coardă vibrantă deformarea diafragmei produce modificarea tensiunii din fir și ca urmare modificarea frecvenței de rezonanță. Pătratul frecvenței de rezonanță este direct proporțional cu presiunea aplicată pe diafragmă. În cazul piezometrelor ceramice, pe o placă ceramică deformabilă sunt montate fire tensometrice (traductoare electrice). Rezistoarele sunt formate prin tehnologia utilizată la inscripționările ecranelor. Deformarea diafragmei ceramice produce modificarea rezistenței electrice a montajului, care este direct proporțională cu presiunea aplicată pe diafragmă. Piezometrele sunt montate în foraj la adâncimile dorite. Un filtru de nisip este poziționat în jurul piezometrului care este izolat prin dopuri de bentonită deasupra și dedesubtul filtrului.

Figura 4.12. Foraj echipat cu piezometre Figura 4. 13. Piezometrul Casagrande

Piezometrul Casagrande

Piezometrul Casagrande permite măsurarea presiunii apei la adâncimea dorită prin izolarea porțiunii forajului în care este instalat capul de măsură. Izolarea se face cu dop de bentonită. O pereche de tuburi asigură intrarea și respectiv evacuarea apei în cazul spălărilor. Nivelul apei din tub se măsoară cu o sondă electrică sau acustică. Se pot folosi și traductoare de presiune montate în tubație (fig. 4.13).

4.3. Metode geofizice

1. Metoda geoelectrică în curent continuu (Metoda rezistivității)

Metoda rezistivitații este metoda geofizică utilizată cel mai mult în practica în probleme de geologie inginerească, prospecțiune pentru minereuri, mediu, hidrogeologie. Se bazează pe interdependența dintre proprietațile electrice (rezistivitatea ρ) și parametrii geotehnici ai terenului, pe contrastele de rezistivitate dintre diferitele roci și formațiuni ce participă la alcătuirea geologică a unei zone, deci pe contrastul de rezistivitate dintre obiectul urmărit și mediul înconjurător.

Metodele geoelectrice în curent continuu măsoară rezistivitatea electrică a materialelor din subsol prin injectarea unui curent electric de intensitate cunoscută, utilizând doi electrozi (electrozi de curent) situați la suprafața terenului.

Măsurarea diferenței de potențial indus se efectuează cu ajutorul altor doi electrozi (electrozi de măsură), de asemenea situați la suprafața terenului.

Adâncimea de investigare a rezistivității electrice a rocilor din subsol este calculată pe baza distanțelor dintre electrozii dispozitivului folosit, a curentului electric injectat în sol și a diferenței de potențial electric măsurată între electrozii de măsură, folosind modelarea matematică a proceselor fizice care se manifestă la trecerea curentului prin medii geologice eterogene.

Sondajul electric vertical (SEV) este cel mai utilizat dispozitiv de investigație care are ca obiectiv determinarea distribuției rezistivității. Această distribuție permite cunoașterea extinderii și adâncimii stratelor geologice în dreptul punctului de măsură (centrul dispozitivului).

Utilizând o configurație cu patru electrozi AMNB (fig. 4.14), un curent artificial de valoare cunoscută este injectat în sol prin cei doi electrozi de injecție (A și B), diferența de potențial fiind măsurată cu electrozi de măsură (M și N). Pentru a determina adâncimea fiecărui strat geologic este nevoie de un set de măsurători. Pentru aceasta, distanța dintre electrozii de injecție trebuie mărită pas cu pas față de electrozii de măsură, păstrând distanța dintre MN constantă, până ce se obține adâncimea de investigație dorită.

Figura 4. 14. Principiul măsurătorilor pentru Sondajul Electric Vertical

Aparatura utilizată este: rezistivimetrul IntV3 (fig. 4.15) este un aparat de teren ușor, fiabil, utilizabil în condiții de teren diverse (măsurători terestre sau pe apă). Aparatul este prevăzut cu un minicalculator în vederea achiziției de date în timp real (datele pot fi achiziționate și manual). Acesta poate fi utilizat în rezolvarea unor probleme de geologie, geotehnică, hidrogeologie, arheologie, prospectarea zăcămintelor de minerale utile și alte domenii conexe. În funcție de situația geologică, adâncimea optimă investigată este între 0 și 200m.

Fig. 4.15. Sistem de măsură INTV3

2. Metoda imaginilor de rezistivitate

Este o variantă modernă a metodei rezistivităților, dezvoltată ca urmare a îmbunătățirii tehnicii de achiziție și de înregistrare a datelor, precum și a implementării programelor care interpretează automat date de rezistivitate în 1D, 2D sau 3D. Fundamentarea fizică și principiile metodei rezistivității sunt cele clasice. Rezistivitatea terenului este înregistrată însă, conform unui program prestabilit, de o aparatură automată (sistemul SuperSting R8/IP+64), cu ajutorul unor cabluri speciale (cabluri pasive multielectrod), apoi este descărcată pe un computer, unde este prelucrată printr-un program specializat (EarthImager), iar în final este afișată sub formă de sondaje electrice 1D, secțiuni geoelectrice verticale 2D sau volume 3D.

Echipamentul SuperSting R8/IP+64 (fig. 4.16), destinat achiziționării datelor geoelectrice la suprafață, este un sistem automat performant, generator de imagini de rezistivitate (ρ) și polarizație indusă (PI), cu 8 canale, care utilizează cabluri pasive multielectrod și o cutie de distribuție încorporată pentru 64 electrozi. Câteva caracteristici scot în evidență performanțele aparaturii de ultimă generație:

– Afișarea, înregistrarea și memorarea automată ale mărimilor fizice măsurate (rezistivitatea, polarizabilitatea, rezistența de prizare, intensitatea curentului și diferența de potențal), ale datei, orei și coordonatelor electrozilor, conform unui program (fișier de comandă) dinainte creat în funcție de caracteristicile prezumate ale subsolului;

– Domeniul de măsură: ± 10 V, la o rezoluție de 30 nV și eroare < 1%;

– Măsurători de polarizație indusă în domeniul timp, cu 6 eșantioane ale curbei de polarizare măsurate și stocate în memorie; – utilizarea dispozitivelor de măsură speciale face posibilă obținerea imaginilor 3D ale structurii subsolului;

Figura 4.16. Echipamentul SuperSting R8/IP+64

3. Metoda polarizației induse (PI)

În domeniul timp este singura metodă geofizică aplicabilă la prospectarea minereurilor diseminate polimetalice și auroargentifere. Are aplicativitate și în investigarea mineralelor argiloase.

Softurile de inversie EarthImager 1D, 2D sau 3D interpretează (inversează) datele de rezistivitate și polarizație indusă și produc imagini sub formă de sondaje, secțiuni sau volume care reflectă structura subsolului.

Caracteristici principale:

– Corecție topografică și imagine cu elemente topografice.

– Setarea prealabilă a parametrilor inversiei.

– Verificarea înregistrărilor și eliminarea datelor parazite pe mai multe căi.

– Modelarea grafică a structurii subsolului cu Simulatorul de prospectiune, pe baza informatiilor apriori, cunoscute sau prezumate. Combinatia simulare directa – simulare inversa conduce la obtinerea imaginii structurale a subsolului cu o eroare prestabilita.

4. Metoda potențialului natural

Aceasta metoda pune în evidență zonele cu circulație de ape subterane și minereurile metalice masive intersectate de nivelul hidrostatic.

Soft-urile de inversie EarthImager 1D, 2D și 3D oferă imagini sub formă de sondaje, secțiuni de rezistivitate sau blocuri diagram pentru structura 3D a subsolului. Subrutine ale softului permit, pe baza informațiilor cunoscute apriori sau prezumate, simulări interactive de problemă directă și inversă, ceea ce conduce la imagini structurale ale subsolului cu eroare prestabilită.

Se vor exemplifica câteva aplicații practice realizate în România de care Colectivul de Geohazard de la Institutul Geologic al României care a folosit metodele geofizice în cercetarea și monitorizarea geoelectrică a zonelor instabile (alunecări de teren, subsidente, structuri salifere, procese antropogene) și determinarea parametrilor fizici și geometrici ai structurilor îngropate.

1. Evidențierea elementelor constitutive ale alunecării de teren

Figura 4. 17. Secțiune longitudinală pe alunecarea de teren de pe DJ 155F, km 19+900, (2009);

2. Conturarea suprafeței de alunecare și a spinării sării

Figura 4. 18. Sectiune longitudinală prin alunecarea de teren Telega-La Butoi, (2009);

3. Evidențierea sectoarelor de teren stabile și instabile

Figura 4. 19. Secțiune geoelectrică transversală prin alunecarea de teren Ciuhoiu-Buzău, (2006);

Capitolul V. Tehnologii moderne de monitorizare a alunecărilor și scufundărilor de teren

5.1. Scanarea laser terestră

Dezvoltarea sistemelor de scanare laser terestră pentru colectarea 3D a datelor tinde spre automatizarea tuturor proceselor de prelucrare a datelor culese în scopul obținerii produselor finale.

În comparație cu metodele clasice de culegere a datelor, ca de exemplu topografia și fotogrammetria analitică, pentru determinarea suprafețelor, această metodă de înregistrare automată permite prelevarea foarte detaliată a unui obiect (arie de interes), rezultând o cantitate foarte mare de date într-un timp foarte scurt. Ulterior pe baza acestor date se extrag informațiile necesare pentru aplicații cum ar fi modelul suprafeței terestre sau modelul construcțiilor.

Pentru a extrage informația complet sau cel puțin semi-automat dintr-un nor de puncte sunt necesare câteva informații esențiale legate de obiect.

Această metodă automată de extragere a caracteristicilor unui obiect este opusă metodelor clasice, unde interpretarea, extragerea obiectului și topologia rețelei sunt colectate manual în timpul culegerii datelor de către un operator .

Ackermann și Kraus (2004) au descris cele două metode de colectare a datelor prin cele ce urmează:

Metoda clasică de culegere a datelor în teren este eficientă atunci când se colectează doar atâtea puncte câte sunt necesare pentru a îndeplini precizia cerută. Acest lucru presupune ca în procesul de selectare a datelor să se aibă în vedere și cerințele de calitate pentru o anume aplicație.

Contrar primei metode, utilizarea scanerului laser presupune colectarea unei cantități mari de informații astfel încât pe baza ei să poată fi extrase, după aceea, date pentru diferite aplicații.

Primul principiu a fost utilizat în principal în trecut, folosind proceduri manuale de culegere a datelor, costurile per punct fiind foarte ridicate.

Principiul de funcționare a sistemelor de scanare laser terestre

Scanerele laser terestre sunt instrumente capabile să colecteze foarte rapid porțiuni dintr-o suprafață sau părți dintr-un obiect, de forme și mărimi diferite.

Scanerele laser terestre sunt sisteme optice de măsurare bazate pe transmiterea fasciculului laser, acesta fiind rotit sau baleiat pe suprafața obiectului cu ajutorul unor oglinzi. (fig. 5.1 și fig. 5.2). Obiectul este iluminat punct cu punct și apoi fasciculul laser reflectat este detectat.

Pentru fiecare punct scanat este măsurată o distanță spre o direcție cunoscută. Coordonatele X, Y, Z pot fi calculate pentru fiecare punct. Diametrul fasciculului laser este unul dintre parametri care influențează precizia de determinare a fiecărui punct din norul de puncte. Precizia se poate îmbunătăți când diametrul fasciculului este redus.

Alți parametri care influențează precizia de determinare a punctelor sunt: distanța, unghiul de incidență, proprietățile suprafeței, etc.

Această metodă de operare poartă numele de Time of Flight și a început să fie disponibilă pe piață acum un deceniu .

Figura 5. 1. Riegl LMS Z390

Figura 5. 2. Leica ScanStation

Majoritatea scanerelor TOF disponibile astăzi pe piață pot măsura intervale de distanțe de la câțiva metri până la sute de metri (unele modele peste 2000 m), cu o precizie de determinare a unui punct de la 0.6 la 15 mm pentru o distanță de 50 m. . În terenuri alpine, datorită întinderii mari și complexității formelor de relief pentru a capta geometria întregului obiect este necesar să se scaneze din mai multe stații și din diferite unghiuri de determinare.

Pentru a oferi o reprezentare completă a suprafeței de teren, aceste stații pot fi îmbinate cu precizie (registrate) și introduse într-un sistem de coordonate. Georeferențierea se realizează prin integrarea datelor scanate cu alte date spațiale (de ex. măsurători GPS). Ulterior se pot efectua modelări ale suprafeței în vederea obținerii modelului digital al terenului, datele pot fi exportate în diverse medii GIS pentru a fi exploatate în diverse scopuri.

Inaccesibilitatea în cazul terenurilor alpine, precum și pericolul iminent pe care îl prezintă hazardele naturale, explică nevoia fundamentală a utilizării unei astfel de tehnologii. Utilizarea unui astfel de instrument, în condiții periculoase de mediu, în care intervenția omului ar putea fi îngreunată sau chiar imposibilă, pentru investigare din locuri sigure este metoda cea mai propice.

În evaluarea pericolelor scanarea laser terestră este folosită ca o metodă de observare a modificărilor peisajului în vederea obținerii de informații despre posibilele pericole naturale. Zonele de eroziune și de depunere de material pot fi determinate prin compararea modelelor digitale obținute în diferite etape de scanare. Viteza alunecărilor și evoluția acestora în timp poate fi determinată prin combinarea datelor scanate cu informațiile despre culoare furnizate de camerele foto digitale integrate sau montate pe instrument .

5.2. Teledetecția

Teledetecția este știința și tehnologia care se ocupă cu achiziționarea de informații calitative și cantitative asupra unui obiect, suprafețe sau a unui fenomen pe baza unor măsurători efectuate de la distanță față de obiect.

Fotogrametria este o tehnică de teledetecție care presupune determinarea locației și a proprietăților geometrice a obiectelor din imagini preluate cu diferiți senzori (camere cu film, camere digitale), provenite de la sateliți, platforme aeropurtate (avioane, elicoptere). Funcție de condițiile de expunere, mărime, viteza alunecărilor de teren, tipul de studii efectuate (monitorizarea riscului sau studii științifice) acești senzori pot fi utilizați individual sau pot fi combinați.

Aceștia se caracterizează prin rezoluție, precizie, gradul de acoperire și timpul de expunere astfel :

Tabelul 5. 1. Caracteristicile senzorilor

5.3. Camerele fotogrammetrice fixe

De la mijlocul anilor 1990, apariția pe piață a camerelor digitale echipate cu senzori mai mari de 6M pixeli și lentile de calitate ridicată, a permis dezvoltarea de noi tehnologii de teledetecție. Camerele digitale pot fi amplasate în fața alunecărilor de teren și pot fi programate să preia imagini la un pas constant în timp. În acest caz, imaginile au aceeași geometrie datorită poziției fixe a camerei și pot fi corelate direct (fig. 5.3) .

Figura 5. 3. Camera fixă instalată în fața alunecării de la “La Clapiere”. Fotografii și hărți de deplasare (în pixeli) derivate din două imagini

Precizia de corelare este influențată de:

algoritmul de corelare – influența poate fi neglijată dacă corelația s-a realizat cu precizie sub un pixel;

mișcări ale camerei datorate distorsiunilor termice – pot fi evitate dacă camera este montată pe un pilon rigid;

schimbarea indicilor de refracție ai atmosferei între cameră și alunecare;

schimbarea luminii solare.

În ceea ce privește influența schimbării indicelui de refracție, studiile au indicat faptul că acesta produce o deplasare de până la 2 pixeli, dacă camera echipată cu lentile focale de 22 mm este amplasată la un metru de alunecare.

Pentru a minimiza aceste efecte, imaginile trebuie să conțină o zonă stabilă care va fi utilizată ca referință. Dat fiind faptul că nu se așteaptă nici o deplasare în acea zonă, deplasarea maximă calculată prin metoda corelației va furniza limita maximă a erorii pentru zona instabilă. Pentru a reduce efectele cauzate de luminozitate, vor fi corelate doar imaginile preluate (de preferință imaginile în care soarele este la cotă maximă) în același timp în două zile succesive.

O altă problemă derivă din dimensiunea alunecării de teren în comparație cu lățimea de bandă a imaginii. În general se poate expune doar partea inferioară a alunecării. Pentru a rezolva acest inconvenient și pentru a procesa rapid datele, procesului de achiziție a imaginilor trebuie să fie asociat unui sistem de transmitere a imaginilor.

În cazul în care nu se utilizează DEM, rezoluția imaginii depinde de distanța dintre alunecare și cameră. Acest fapt influențează aprecierea distanței la care s-a produs deplasarea, care este evaluată în pixeli prin corelație .

5.4. Fotogrametria aeropurtată

Imaginile aeriene obținute de la institutele naționale pentru evidența lucrărilor geodezice asociate cu metoda corelației pot fi foarte utile în studiile științifice.

Datorită posibilităților de arhivare a acestor imagini putem avea la dispoziție o întreagă istorie a zonei de interes. Aceste imagini oferă informații vechi peste 50 ani, fiind actualizate la o distanță de 5 ani.

Rezoluția spațială este undeva în jurul unui metru permițând efectuare studiilor de monitorizare cu o precizie de 2 – 3 pixeli.

Dezvoltarea unor platfome pe care sunt fixate camere de înaltă rezoluție, controlate prin intermediul radio de către un operator permite achiziționare unor imagini de rezoluție ridicată adaptată frecvenței temporale (fig. 5.4 și fig. 5.5) .

Figura 5. 4. Platforme aeropurtate și cameră fotogrametrică

Figura 5. 5. Platformă manipulată prin intermediul radio

Analiza imaginilor aeriene este foarte utilă pentru:

recunoașterea și cartografierea caracteristicilor geomorfologice a alunecărilor;

cartografierea adevăratei întinderi a fenomenului.

Prin combinarea datelor imagine cu modelul digital altimetric sau nori de puncte se pot realiza modele 3D fotorealistice ale terenului și măsurători tridimensionale ale obiectelor, ale întinderii reale ale fenomenului și diferitelor caracteristici (volum, deplasare, lungimea ruperii, orientarea etc.) .

5.5. Imagini satelitare de înaltă rezoluție

Imaginile satelitare pentru observarea Pământului sunt disponibile de peste 25 ani. Rezoluția optică a sistemelor de preluare a imaginilor satelitare nu s-a pretat pentru studiul alunecărilor de teren până când ținând pasul cu progresul tehnologic s-au dezvoltat și senzorii optici – IKONOS, SPOT5, QuickBird .

Figura 5.6. Satelitul IKONOS (

Figura 5.7. Imagine preluată de satelitul IKONOS, Singapore

Această tehnică a fost aplicată cu succes în cazul alunecărilor din Alpii Francezi. Datorită rezoluției spațiale a imaginilor satelitare care este apropiată imaginilor foto aeriene, cele două tipuri de imagini pot fi corelate în vederea obținerii de informații.

Figura 5. 8. Imagine satelitară Landsat – 5 combinată cu imagine satelitară Resurs F2

Pentru a înlătura inconveniențele legate de imaginile aeriene se utilizează imagini satelitare preluate la o perioadă de revizitare de 20-30 zile.

Noua generație de sateliți (Ikonos 1999 și QuickBird 2001) permite preluarea imaginilor de înaltă rezoluție (0.6 m – 1 m) acoperind o zonă de 10×10 km2.

Satelitul SPOT5 (lansat în 2002) are o rezoluție mai slabă (2.5 m) în modul Very High Resolution (Rezoluție Foarte Înaltă), dar un grad de acoperire de 60×60 km2 necesar studiilor regionale. Împreună cu imaginile sunt furnizate informații legate de efemeridele orbitale și descrierea direcției. Fără puncte de control la sol, imaginile pot fi referențiate cu o precizie de 30 metri. Deși sateliții de observare ai Pământului sunt sincronizați cu Soarele, schimbarea intensității luminoase între achiziții pot induce variații semnificative în distanța și direcția umbrei. Acest fapt este mult mai evident în cazul imaginilor preluate în anotimpuri diferite .

Imaginile satelitare de înaltă rezoluție pot fi corelate cu imagini și utilizate în scopuri științifice și studii pentru hazard. Aceste imagini au rezoluția de 1 m, timpul dintre două achiziții succesive este de 20 zile și se pretează pentru monitorizarea alunecărilor de viteză medie (2 – 3 m pe lună). Timpul de preluare poate fi redus la 3 – 4 zile în cazul anumitor cicluri orbitale, de aceea, imaginile pot fi utilizate pentru monitorizarea alunecărilor rapide (1 m pe zi). Pentru alunecări de teren cu viteze mici (2 – 3 m pe an) sunt suficiente imagini preluate odată pe an. Arhivarea acestor imagini este de scurtă durată – mai puțin de 6 ani.

Această tehnică prezintă avantajul că se pot monitoriza zone greu accesibile, la perioade constante în timp. Prezintă dezavantajul că precizia de determinare a alunecărilor este scăzută, se pot obține doar informații legate de poziția planimetrică, iar monitorizarea depinde de condițiile meteorologice și de intensitate luminoasă. Monitorizarea mai este influențată de nesiguranța parametrilor geometrici, de schimbările vegetației, lungime umbrei și de alte diferențe radiometrice .

5.6. Scanarea laser aeropurtată (LIDAR)

Scanerul aeropurtat este o tehnologie dezvoltată după anii 1970-1980 în SUA și Canada de generare directă a modelului digital altimetric al terenului (MDAT) și a modelului digital al suprafeței topografice (MDST) cu ajutorul unui senzor activ.

Laserul aeropurtat furnizează date despre: distanțele senzor-spațiul obiect, pozițiile succesive ale platformei de zbor, unghiurile de orientare ale acesteia și coordonatele teren ale punctelor din spațiul obiect obținute din prima sau din a doua reflexie. Densitatea punctelor măsurate este cuprinsă între 1 și 20 puncte pe metru pătrat fiind o funcție de corelație între: viteza platformei, rata pulsurilor laser utilizate, unghiul de câmp al senzorului, altitudinea de zbor, altitudinile suprafeței topografice etc.

Sistemele laser de scanare se evidențiază printr-o precizie ridicată și o rată mare de eșantionare în spațiul obiect. Scanerul laser măsoară partea vizibilă a suprafeței topografice în prima reflexie și puncte la sol în a doua reflexie (radiația incidentă în proporție de 20%-40% pe timp de vară și de 70% pe timp de iarnă, pătrunde prin vegetație până la suprafața solului).

Figura 5. 9. Principiul de măsurare al scanării laser aeropurtate

Scanerul este un sistem activ care poate opera pe timp de zi și noapte, generează puncte în spațiul obiect care sunt în funcție de acoperirea terenului. Punctele generate prin metodele fotogrametrice pot fi predefinite, permițând o culegere tematică a datelor, dar când sunt generate în mod automat depind de textura imaginii și de imaginea terenului.

Având în vedere performanțele înregistrate până acum de această tehnologie, aceasta arată o mare expansiune în viitor.

Față de sistemele care operează în domeniul hiperfrecvențelor laserul de scanare are următoarele avantaje: emite pulsuri de înaltă energie la intervale scurte de timp, iar lungimea de undă mică permite o focusare pentru deschideri foarte mici permițând obținerea unei precizii foarte mari de măsurare.

Pe piață se găsesc asemenea sisteme sub denumirea de LADAR (Laser Detection And Ranging) sau LIDAR (Light Detection And Ranginmg). Sunt utilizate două mari principii de măsurare cu scanerul laser și anume: determinarea distanței prin măsurarea timpului de propagare dus-întors a impulsurilor laser sau determinarea distanței prin măsurarea diferențelor de fază între semnalul transmis și cel recepționat după interacțiunea acestuia cu spațiul obiect .

Figura 5. 10. Componentele scanerului laser aeropurtat

Sistemele de scanare măsoară distanța înclinată de la senzor la punctul obiect.

Coordonatele teren ale acestor puncte se pot calcula numai pe baza elementelor de orientare exterioară ale senzorului, de obicei în sistemul WGS 84. Sunt utilizate în acest sens sisteme de baleiaj, sisteme diferențiale GPS (DGPS) și sisteme de determinare a unghiurilor de orientare de (IMU) ceea ce impune sincronizarea determinărilor cu aceste trei sisteme. Sincronizarea acestor timpi se face prin sistemul software utilizat care permite stocarea datelor laser determinate într-un timp local, a elementelor adiționale legate de întreruperile înregistrărilor, a datelor DGPS care sunt stocate într-un alt fișier și a datelor privind elementele de orientare.

Determinarea coordonatelor teren se face pe baza celor trei seturi de date. Și anume: datele de poziționare a senzorului, datele de scanare cu unghiul instantaneu de înregistrare, a datelor de calibrare și a datelor privind unghiurile de orientare. Etapele determinării acestor coordonate pot fi urmărite în figură:

Figura 5. 11. Etapele calculului coordonatelor teren :

După calculul coordonatelor în sistem WGS 84 se impune crearea MDAT care are drept sistem de referință un sistem de coordonate local. Se creează o rețea ordonată de puncte de coordonate teren cunoscute pe baza căreia se reprezintă MDAT.

Avantajul utilizării scanării laser aeropurtate constă în faptul că:

poate fi utilizată în toate tipurile de teren;

poate fi utilizată în zone acoperite de vegetație;

prezintă o omogenitate ridicată a datelor comparativ cu tehnica scanării terestre .

5.7. Interferometria Radar Satelitară – SAR

Interferometria SAR (Interferometric Synthetic Aperture Radar) constă în determinarea altitudinilor terenului din diferența de fază dintre două impulsuri radar emise de antenă din poziții aproape identice și recepționate de senzor. Imaginile SAR interferometrice pot fi preluate simultan (prin utilizarea a două sisteme radar montate pe platforma satelitară sau aeropurtată) sau separat (la un anumit interval de timp, prin treceri succesive ale platformei echipate cu un singur radar).

O înregistrare SAR complexă reprezintă o imagine digitală care poate fi privită drept o matrice bidimensională de elemente denumite pixeli. Fiecare pixel conține atât informația de amplitudine, cât și informația de fază a semnalului retro-reflectat de elementele din spațiul obiect. Coordonatele unui punct din imaginea SAR se exprimă în distanța r și azimut a.

Rezoluția sistemelor SAR este funcție de proprietățile semnalului. Rezoluția în distanță este dependentă de lungimea de undă a semnalului radar. Rezoluția în azimut este determinată de dimensiunea unghiulară a fasciculului emis de sistemul SAR și de distanța înclinată.

Radarele cu apertură sintetică simulează efectul unei antene de dimensiuni foarte mari, prin deplasarea platformei pe orbită și prin operațiuni specifice de înregistrare și procesare a semnalelor retroreflectate. Imaginile preluate de sistemele SAR sunt afectate de deformații. Aceste efecte geometrice sunt provocate de geometria de preluare a imaginilor și de faptul că radarul este un instrument de măsurare a distanțelor. Deformațiile de scară în distanța înclinată apar deoarece radarul măsoară distanța de la senzor la obiectul vizat pe direcție laterală și nu distanța reală măsurată în plan orizontal la nivelul suprafeței terenului.

Figura 5.12. Principul de funcționare al inteferometriei radar satelitare – Platforma ERS – 1

Platforma satelitară ERS-1 (fig. 5.12) a fost lansată în anul 1991, ERS-2 în 1995, în același plan orbital ca ERS-1, ceea ce a permis realizarea unor misiuni în tandem (în perioadele 1995-1996 și 1999-2000). În timpul acestor misiuni au fost preluate înregistrări care au fost utilizate în aplicații de interferometrie, în special pentru generarea modelului digital al terenului. Senzorul SAR operează în banda C, polarizare VV (transmisiune verticală a semnalului, recepție verticală a semnalului), având lungimea de undă de 5.66 cm. Acest senzor preia imagini cu rezoluția spațială de 30 m, cu dimensiunea de 100 km x 250 km . Conform cercetărilor efectuate până în prezent, modelul digital al terenului obținut în urma procesării interferometrice a datelor preluate de ERS-1/ERS-2 prezintă o precizie altimetrică situată între ± 5 m și ± 20 m. Precizia altimetrică variază în funcție de relief și baza de preluare.

Platforma ENVISAT (fig. 5.13) a fost lansată în anul 2002, la bordul acesteia fiind instalați 10 senzori radar și optici. Senzorul ASAR permite înregistrarea datelor în regimuri de lucru diferite: modul de operare Image Mode (IM – generează o imagine cu dimensiunea de 50 – 100 km, cu o rezoluție spațială 30m, polarizare verticală VV sau orizontală HH), modul de operare Wide Swath (WSM – generează o imagine cu dimensiunea maximă de 400 km în plan perpendicular pe direcția de deplasare a platformei, rezoluție spațială 150 m, polarizare VV sau HH) și modul de operare Alternating Polarisation (AP – imaginile preluate prezintă o acoperire între 50 și 100 km, rezoluția spațială 30 m și polarizare alternativă HH/VV, HH/HV, VV/VH). Precizia verticală a modelelor digitale ale terenului obținute pe baza imaginilor ENVISAT ASAR este de aproximativ ± 10 m (în unele cazuri atingând chiar și ±16m).

Figura 5. 12. Platforma ASAR ENVISAT– mod de preluare a imaginilor

Platforma TerraSAR-X (fig. 5.14), lansată în iunie 2007, este echipată cu un radar lateral cu apertură sintetică, care operează în banda X (lungimea de undă 3 cm). Antena electronică a radarului poate fi programată să opereze în diverse moduri: StripMap (SM- reprezintă modul de preluare clasic al senzorilor SAR, întâlnit și la alte platforme satelitare, cum ar fi ERS – 1/ERS- 2 sau ENVISAT), Spotlight (permite preluarea a două tipuri de înregistrări: Spotlight –SL și High Resolution Spotlight –HS, care diferă prin rezoluția în azimut și dimensiunea zonei înregistrate), modul de operare ScanSAR (SC-emite impulsuri radar sub unghiuri de incidență diferite; benzile de preluare ScanSAR sunt alcătuite în mod exclusiv din fascicule StripMap). Modelul digital al terenului construit pe baza imaginilor TerraSAR-X prezintă o precizie altimetrică absolută de aproximativ ± 5 – 10 m, în funcție de condițiile de preluare.

Figura 5.14. Modul de achiziție prin satelitul TerraSAR-X

Pentru a putea fi utilizate în monitorizarea alunecărilor de teren trebuie respectate două condiții de bază:

schimbările din timpul achiziției imaginilor să nu fie mari. Acest fapt se aplică în special gradientului care nu trebuie să fie mai mare de un pixel.

– poziția emițătorilor relativ la celula rezoluției de observare nu trebuie să se schimbe cu mai mult de 20% din lungimea de undă (faza trebuie să fie stabilă) .

O imagine digitală SAR poate fi privită ca o matrice de puncte, fiecare având asociat cu o mică suprafață din zona monitorizată. Dimensiunea spațială a acestor puncte depinde de rezoluția senzorului folosit pentru achiziția de date. Fiecărui punct îi este atribuit un număr complex, reprezentând amplitudinea și faza câmpului microundei reflectate de elementele de pe suprafața zonei monitorizate (pietre, vegetație, clădiri etc.). Rândurile matricei sunt asociate cu coordonate ale azimutului diferite, în timp ce coloanele reprezintă locații diferite ale liniei de vizare.

Zona terenului reprezentată în fiecare punct al imaginii SAR depinde de topografia locului, în principal de panta terenului în planul perpendicular pe direcția orbitei și panta în planul format de direcția azimutului. Pe măsură ce panta terenului crește în raport cu o suprafață orizontală plată, dimensiunile proiecției punctelor măsurate cresc (fig. 5.15). Acest efect se numește scurtare. Când panta terenului este apropiată de unghiul nadir al radarului, dimensiunea punctelor devine foarte mare și detaliile sunt pierdute. Atunci când panta depășește unghiul nadir, reflexia punctelor este reprezentată în ordine inversă și suprapusă pe reprezentarea altor zone.

Figura 5.15. Efectul topografiei terenului asupra imaginii SAR

Imaginile SAR sunt afectate de deformații geometrice provocate de relief: fenomenele de contracție, inversiune și suprapunere, umbrire .

Dacă panta terenului scade în raport cu suprafața de referință orizontală, dimensiunea punctelor reprezentate scade, minimul fiind atins când terenul este paralel cu direcția de vizare, aceasta reprezentând și limita ce poate fi reprezentată de un sistem SAR, după care terenul este considerat în umbră (fig. 5.16).

Figura 5.16. Efectul de suprapunere și de umbră

5.8. Interferometria Radar Terestră

Interferometria radar terestră (GB-InSAR) este o tehnologie nouă care permite realizarea de măsurători foarte precise ale alunecărilor de teren de-a lungul unor zone întinse. Principiul de măsurare este similar interferometriei radar satelitate (Strategic Interreg III B Project Climchalp: Climate Change, Impacts and Adaptation strategies in the alpine space, 2008) .

Interferometria radar terestră constă într-o unitate radar portabilă, care rulează de-a lungul unei șine de 1 – 5 m, timp în care se realizează măsurători .

Datele rezultate pot atinge rezoluții echivalente sau chiar mai bune decât metodele clasice geotehnice sau instrumentele topografice. Instalarea de platforme radar terestre prezintă numeroase avantaje comparativ ci cele satelitare (fig. 5.17) (Corsini et al., 2006):

deplasările pot fi determinate din analiza a două imagini;

frecvența și geometria achiziției este mai flexibilă;

sistemul este ușor de instalat și de manipulate;

măsurătorile pot fi efectuate aproape în timp real, cu observații repetate la câteva minute.

Figura 5.17. Platforma interferometrică radar terestră (Strategic Interreg III B Project Climchalp: Climate Change, Impacts and Adaptation strategies in the alpine space, 2008)

Sistemele GB-SAR permit calculul distanței dintre sistem și reflectoarele naturale existente în câmpul vizual. Utilizează benzile de frecvență radar Ku, C și L emise de sistemul portabil SAR. Sistemul a fost dezvoltat de către Joint Research Centre al Comisiei Europene. Aceste frecvențe se regăsesc în partea de microunde a spectrului electromagnetic, având lungimi de undă mai mari decât lumina vizibilă. În acest fel sistemul este mai puțin sensibil la ceață, ploaie sau zăpadă comparativ cu metodele optice și laser (Strategic Interreg III B Project Climchalp: Climate Change, Impacts and Adaptation strategies in the alpine space, 2008).

Prin procesarea interferometrică a măsurătorilor consecutive pentru identificarea diferențelor de fază a undei radar returnate, GB-SAR poate furniza informații legate de deplasări ale terenului cu o precizie de 0.3 – 0.7 mm (LiSALab srl, 2007). Aceste măsurători pot fi obținute de-a lungul unui interval cuprins între câțiva metri – kilometri. Extinderea zonei studiate se realizează prin intermediul unei antene radar a cărei rază este de 3 dB la o elevație de 20º.

Aplicațiile acestei tehnici presupun:

alunecări rapide (mai puțin de 4 zile) și monitorizări de urgență ale reactivării rototranslațiilor alunecărilor de teren de-a lungul câtorva zile,

instalări temporare sau monitorizări intensive ale alunecărilor existente ca răspuns la ploile torențiale de-a lungul unei perioade scurte ,

instalarea semipermanentă și monitorizarea continuă a alunecărilor pe parcursul câtorva luni pentru a determina riscul în cazul producerii unui dezastru natural ,

instalarea permanentă și monitorizarea pe termen lung a unei alunecări.

Capitolul VI. Sisteme de monitorizare în timp real a alunecărilor și scufundărilor de teren

6.1. Sisteme de alarmare pentru monitorizarea alunecărilor de teren

Prevenirea dezastrelor naturale, implicit a dezastrelor provocate de alunecările și scufundările de teren au constituit și constituie o provocare continuă pentru specialiștii din domenii interdisciplinare precum Geofizica, Geologia, Geotehnica și Geodezia.

De-a lungul timpului, la nivel național și internațional, s-au elaborat o serie de proiecte pentru monitorizarea alunecărilor și scufundărilor în cadrul cărora s-au propus diverse soluții de sisteme pentru avertizare și alarmare.

Monitorizarea alunecărilor utilizând o rețea de senzori

În ultimii ani, cercetătorii au manifestat un interes crescut asupra rețelelor de senzori wireless datorită potențialului de aplicabilitate într-o varietate de scenarii. Rețelele de senzori au fost utilizate în special în monitorizarea fenomenelor fizice și naturale, cum ar fi monitorizarea ghețarilor, monitorizarea vulcanilor activi și monitorizarea alunecărilor de teren, confirmând astfel numărul tot mai mare de sisteme de rețele de senzori implementate.

Un prototip de sistem pentru monitorizarea alunecărilor de teren în regiunea Emilia Romagna Apenini a fost dezvoltat de o echipă multidisciplinară de la Universitatea din Modena și Reggio Emilia, Italia .

Figura 6. 1. Arhitectura unei rețele de senzori wireless pentru monitorizarea alunecărilor de teren .

Infrastructura a fost concepută pentru a oferi măsurători de precizie a parametrilor de mediu și accelerațiile alunecărilor de teren și a avut drept scop demonstrarea potențialului de complementare în mod eficient a metodelor clasice utilizate în monitorizarea alunecărilor de teren.

Avantajele utilizării rețelei de senzori wireless:

O rețea de senzori permite colectarea, prelucrarea și analiza într-o perspectivă multipunct a diverselor categorii de date. Modul de distribuire a datelor poate îmbunătății înțelegerea dinamicii alunecărilor de teren. În cazul alunecărilor de teren o astfel de rețea generează modelele parametrilor relevanți (apa din porii stâncilor, presiune, deplasări ale pantei) care ar putea indica o stare critică a versantului.

Senzori ar putea (cel puțin în teorie) să fie implementați fără existența în prealabil a unei infrastructuri. Pentru alunecări de teren, acest fapt înseamnă capacitatea, în situații de urgență, de a crea un sistem de monitorizare rapidă într-un timp scurt.

Analizând posibilitățile de comunicare, datele preluate de rețeaua de senzori pot fi distribuite pe distanțe mari cu costuri limitate. Pentru alunecările de teren care se întind pe mai mulți kilometri pătrați, acest fapt este o caracteristică importantă.

Algoritmii pentru rețelele de senzori sunt dezvoltați în așa fel încât aceștia pot rula luni de zile fără intervenția umană. În cazul alunecărilor de teren, care de regulă sunt caracterizate de perioade lungi de repaos și reactivare bruscă, pentru asigurarea continuă, pe termen lung cu costuri reduse de monitorizare, această caracteristică este foarte importantă.

Rețelele de senzori wireless pot fi integrate în echipamentele existente, acționând ca o infrastructură capabilă să colecteze, prelucreze și să transmită datele la un centru de monitorizare, contribuind la atenuarea limitărilor identificate la tehnologiile clasice .

6.2. Sistemul de control și avertizare on-line bazat pe GNSS/LPS – GOCA

Sistemul GOCA constă într-un set de senzori GPS, unități de comunicare instalate în zona de monitorizare și două pachete software denumite GOCA – senzor de comunicare și GOCA – analiza deformațiilor. Unitatea de calcul GOCA denumită GOCA – Center constă într-un computer pe care rulează cele două softuri. Datorită interfeței GKA, pachetul software de comunicare GOCA, elaborat consorțiul MONITOR format din GeoNav_Trimble și S+H Systemtechnik și respectiv GOCA_DC3 a companiei Dr. Bertges poate controla orice mod de dispunere a senzorilor GNSS și LPS. Acesta furnizează datele GNSS și LPS pentru softul de analiză a deformațiilor GOCA. Structura interfeței datelor GNSS și LPS pentru softul de analiză a deformațiilor, așa numită fișier GKA, este adaptată unei baze GNSS standard pentru coordonate și matricei de covarianță și datelor LPS standard (unghiuri zenitale, distanțe, direcții și diferențe de nivel). Orice centru local GOCA poate fi conectat la o distanță mare la un alt PC care servește drept stație de coordonare și control, de exemplu o conexiune internet sau telefonică. Procesarea GKA a bazei și a datelor LPS, respectiv modelarea online tridimensională a deplasărilor, viteza, accelerație și funcțiile de deformație este realizată de softul GOCA care a fost dezvoltat de echipa GOCA din Karlsruhe începând cu anul 1998. Softul GOCA este prevăzut cu un sistem de avertizare pentru cazul în care se produce un eveniment critic de-a lungul monitorizării online. O analiză de deformație complet funcțională este furnizată online, aproape online și în modul de post procesare. Astfel, sistemul GOCA poate fi instalat permanent în zona ariei de interes sau poate fi mobil în zonele în care pericolul este iminent.

Figura 6.2. Principiul GOCA

6.2.1. Obiectivele de bază și cerințele sistemului de monitorizare directă GPS

Unul dintre scopurile majore GOCA este modelarea directă a rețelei de deformare clasică. Aceasta include o deformare absolută a rețelei. Într-o astfel de rețea, geometria obiectivului (coordonatele stațiilor mobile) X0 este obținută prin determinări relative l de tipul "vectorul observațiilor" în funcție de sistemul de referință Xr. Toate observațiile l referitoare la design-ul stației GPS care poate să fie încadrată, fie între punctele de referință Xr sau între punctele obiectului X0, sunt incluse într-o secvență de îmbunătățire directă a rețelei. Observațiile li și lj făcute în perioade diferite ti și tj implică determinarea coordonatelor X0l și X0j ale obiectivului X0 în funcție de punctul de referință XR.

La timpul ti observația li este vectorul bază GPS (fig. 6.2.) împreună cu matricea de corelație Cii (3X3). Pentru două perioade succesive obținem următorul sistem de ecuații ale observațiilor (A = matricea de configurație):

(6.1)

(6.2)

După ce s-a impus constrângerea xRi = xRj = xR obținem vectorii coordonatelor obiectului xOi și xOj în perioade diferite, referitoare la xR și corelarea matematică de la soluția celor mai mici pătrate. În prezent perioada minimă a sistemului GOCA GOCA poate efectua calcule directe ale timpului referitoare la vectorul xO, referitor la câmpul u de deplasare a obiectivului, derivatele sale și alte funcții de deformare f(xO).

6.2.2. Proiectarea componentelor și comunicării

Sistemul GOCA operează cu receptoare Trimble 4600LS (fig. 6.3.) pe o singură frecvență, cu sistemele Leica 200/300 sau cu așa numitele receptoare GOCA, care s-au dezvoltat recent prin cooperarea cu EuroNav.

Figura 6.3. Receptor Trimble 4600LS și modem radio cu care operează sistemul GOCA într-o zonă cu alunecări de teren

Informația de la stația de referință GOCA este transmisă la senzorul GPS rover unde liniile de bază sunt calculate. Vectorii de bază estimați l și informațiile sunt transferate la centrul GOCA prin intermediul modemurilor radio. În cazul unei instalări permanente este de asemenea posibilă transmiterea datelor prin intermediul unui cablu fix de rețea. Vectorii de bază estimați și matricele corespunzătoare sunt transmise la centrul GOCA pentru utilizarea în analiza deformațiilor.

Pentru ca sistemul să funcționeze cu orice componentă GPS, software-ul GOCA are definită o foarte bună interfață. O informație completă trebuie să conțină cel puțin următoarele:

Identificarea stației de bază a senzorului rover;

Timpul de înregistrare;

Componentele carteziene ale vectorului între stații;

Matricea corespunzătoare pentru vectorii individuali.

Proiectarea sistemului hibrid și managementul informației în GOCA

Așa cum este prezentat în fig. 6.4., este posibilă folosirea GOCA în configurările rețelei care folosește punctele ocupate în permanență, ca și punctele care sunt ocupate cu intermitență. Astfel o configurare hibridă poate fi de dorit atunci când costurile reprezintă o problemă (reducând numărul stațiilor de recepție) sau pentru că este posibilă distrugerea senzorilor GPS în locațiile periculoase.

Figura 6.4. Sistem hibrid GOCA

Liniile de bază sunt estimate pentru fiecare timp de ocupare. Sesiunile de timp sunt derivate pentru toate punctele obiect ocupate în fiecare perioadă de ocupare în îmbunătățirea secvențială a rețelei.

Atunci când senzorul mobil rover ocupă un punct de referință, informația este utilizată pentru a verifica stabilitatea punctelor de referință.

6.2.3. Monitorizarea și analiza deformării efectuate de GOCA

– Instalarea proiectului

Software-ul GOCA realizat pentru sistemele de operare Windows 95/98/NT poate organiza proiectele, ceea ce înseamnă că informațiile specifice proiectului sunt stocate într-un anumit fișier. De aceea este posibilă întreruperea unui anume proiect pentru o anumită perioadă de timp și continuarea monitorizării mai târziu, fără a se pierde informația. Instalarea proiectului include, specificând proiectul rețelei de deformare, stabilirea atribuțiilor punctelor stabile și punctelor mobile pentru fiecare senzor rover și pentru stațiile de bază (fig. 6.4.) ca și definirea sistemului de referință local.

Inițializarea proiectului – determinarea sistemului de referință

În timpul fazei de instalare a proiectului, coordonatele sistemului de referință xR sunt determinate cu metoda celor mai mici pătrate într-o rețea liberă folosind observațiile l din perioada inițială, de exemplu din prima zi de colectare a datelor.

Punctele obiect x0 sunt introduse ca epoci necunoscute în funcție de timpul stabilit de utilizare,. Rezultatul acestei modificări este dat de coordonatele punctului de referință xR și a matricei corespunzătoare Cxr.

Acestea sunt stocate într-o bază de date internă. Coordonatele obiectului sunt în continuare determinate în funcție de acest punct stabil. Adițional acestea sunt folosite pentru a determina parametri de transformare pentru a valida transformarea către sistemul local (de exemplu sistemul de coordonate al structurii).

6.2.4. Verificarea stabilității punctului de referință

Pentru a asigura un sistem de referință stabil în timpul măsurătorii, procesul controlului calității în GOCA include verificarea punctelor de referință. Aceasta se bazează pe analiza de deformare în modelul de observare (6.1, 6.2). Această procedură este efectuată în funcție de două perioade de observație ti, și tj (de ex. prima zi de observare și ziua în curs a monitorizării). Punctele obișnuite de referință XR sunt introduse doar o dată ca necunoscute, în timp ce obiectivele X0 sunt introduse cu coordonatele individuale Xoi și Xoj în funcție de câte un interval de timp prescris pentru fiecare perioadă. Cu condiția egalității generale XRi, = XRj = … XR,m pentru m perioade, se determină vectorul de poziție ale punctelor obiectului și matricea de covarianță corespunzătoare Cx ale rețelei deformate, referindu-se la datele de referință XR.

(6. 3)

unde:

– distribuția Fisher;

r – redundanța;

b – dimensiunea rețelei b = 2 (plan)

b = 1 (altitudini)

– eroarea cumulativă estimată pentru punctul de referință XR

– matricea cofactorilor erorii cumulative estimate;

– matricea de configurație pentru estimarea ;

P, – matricea ponderilor și a cofactorilor observațiilor reziduale de bază I în model

– factorul variației reduse a posteriori

– suma reziduală a pătratelor

Testarea cu (6.3) pentru stabilitatea punctelor de referință XR este efectuată ca o informație repetabilă în procesul pentru observațiile corelative multidimensionale. Punctul de referință care a fost detectat ca fiind instabil în urma testelor este folosit ca obiectiv în următoarea modificare.

6.2.5. Modulele de bază ale analizei deformării geometrice ale punctelor obiectului prin observații ciclice

GOCA dă întâietate și furnizează module de bază care să trateze ciclurile X0(t) și funcțiile f(X0) ale pozițiilor obiectivului X0. Se acordă atenție deplasărilor tridimensionale, vitezei și accelerației obiectivelor .

a) Filtrarea și vizualizarea ciclurilor de deplasare a obiectivelor

Coordonatele obiectivelor X0 sunt estimate prin metoda celor mai mici pătrate în cadrul fiecărui interval Δt în funcție de sistemul de referință și datele definite de Xr (fig. 6.5.). Rezultatul îl constituie un ciclu continuu pentru obiective. Fereastra grafică indică ciclurile obiectivului pentru o perioadă de timp dată și pentru un obiectiv selectat. Coordonatele, componente ale ciclului ca rezultat al folosirii diferitelor funcții, pot fi vizualizate selectiv.

b) Estimarea deplasării, vitezei și accelerației câmpului și alertarea

Până în prezent alarma automată în GOCA este definită de un vector de stare critică , reprezentând deplasările u0 – referitoare la pozițiile inițiale X0 ale obiectivelor; vitezele ú0 și respectiv accelerațiile ü0. Deplasările tridimensionale, viteza și accelerația câmpurilor obiectivelor sunt în final estimate, în GOCA, folosind următoarele părți de tranziție ale vectorului de stare al procedurii filtrului Kalman:

(6.4)

Vectorul de măsură l și matricea corespunzătoare

(6.5)

sunt luate la fiecare interval Δt din modulul implementat în GOCA conform poziției X0 a obiectivului în stație (6.1, 6.2)). Bazându-se pe (6.4), (6.5) filtrul Kalman corespunzător este adesea aplicat pentru descrierea sistemului procesului fizic), dar este de remarcat faptul că vectorul de stare a sistemului este apoi complet evaluat conform informațiilor și observațiilor și de aceea rămâne o analiză descriptivă de deformare geometrică. Totuși, filtrul Kafman prezintă avantajul de a calcula timpul dat printr-un proces secvențial și de a oferi direct vectorul de stare amândouă fiind necesități importante ale unui control direct al unui sistem de alarmă.

Fig. 5.6 GOCA – modul de alarmă

Figura 6.5. Definirea vectorului stare pentru deplasare, viteză și accelerație

Pentru fiecare punct obiect este predefinit de utilizator un vector de stare pentru deplasare, viteză și accelerație (fig. 6.5).

Figura 6.6. Definirea vectorului de stare critic pentru punctele obiect

Bazându-se pe rezultatele filtrării Kalman, probabilitățile de alertare sunt calculate și afișate grafic. Dacă una din aceste probabilități atinge o valoare critică, GOCA declanșează alarma automat.

Figura 6.7. Vizualizarea probabilității de alertă pentru punctele obiect

Evaluarea ciclurilor de timp ale deplasărilor câmpurilor obiectivelor oferită de GOCA, deschide noi perspective în analiza de deformare. Aceasta privește tranziția de la analiza clasică de deformare geometrică la un sistem de analiză bazat pe abordările impuse de interesul altor discipline ca geodinamică, geotehnică și ingineria civilă.

Pe lângă utilizarea în apărarea împotriva catastrofelor Pe lângă utilizarea în apărarea împotriva catastrofelor naturale, observarea vulcanilor, prezicerea cutremurelor, sistemul GOCA, care poate fi controlat / întreținut de la distanță, poate fi utilizat și la observarea și alarmarea online în cazul construcțiilor sensibile la probleme de siguranță și al instalațiilor geotehnice de orice fel (de ex. diguri de la barajele de acumulare).

Conceptul GOCA de analiză a deformațiilor urmează o subîmpărțire clasică în zona stabilă și zona obiect, adică calculul coordonatelor punctului-obiect se face pentru fiecare interval de înregistrare având ca referință punctele din zona stabilă, pe baza conceptului statistic de asigurarea calității compensării unei rețele.

Analiza mișcărilor punctelor-obiect se realizează cu ajutorul modulelor de filtre Kalman care au fost implementate în softul GOCA. Astfel, pornind de la datele seriilor de timp calculate on-line ca vector de stare împreună cu precizia pozițiilor, pot fi permanent apreciate, vizualizate și verificate din punct de vedere al importanței vitezei și accelerației fiecărui senzor de obiect.

6.2.6. Evaluarea măsurătorilor

Softul GOCA de analiză a deformărilor pune la dispoziție o serie de module de bază pentru analiza geometrică a deformațiilor a seriilor de timp ale punctelor-obiect xo(t) și ale funcțiilor f(xo) a poziției punctelor x0 de pe obiect (1,2,3,4,5).

Sunt implementate diverse filtre și strategii de norma L1 și L2. Un alt modul al softului GOCA cuprinde estimarea deplasării tridimensionale, a vitezei și a accelerației punctelor-obiect (uo…….) bazată pe filtrul Kalman.

Coordonatele punctelor-obiect xo sunt determinate pentru fiecare interval de înregistrare ∆t printr-o compensare de rețea și conduc astfel la serii de timp continue pentru punctele-obiect. Valori medii glisante sunt determinate opțional prin modul online sau post-procesare prin metoda celor mai mici pătrate, sau alternativ prin metode de aproximare robuste (norma – L1 Huber). Și în modul post-procesare stau la dispoziție diverse strategii.

Mărimile înregistrate de GOCA sunt analizate cu ajutorul diverselor funcții de tendință sau prin filtrare Kalman. Rezultatele calculate au fost comparate în final cu rezultatele măsurătorilor de la pendule. Au fost luate în considerare numai mișcările pe direcția critică est-vest perpendicular pe baraj.

La compararea măsurătorilor de la pendul cu rezultatele GOCA trebuie avut în vedere faptul că antena GPS din zona culeei artificiale se găsește cu 2m deasupra pendului invers plutitor și deci măsurătoarea GPS furnizează valori ale deplasării mai mari. La mijlocul barajului antena GPS este cu 0,5m deplasată față de verticala pendului plutitor.

6.3. Sistem de monitorizare a alunecărilor și scufundărilor de teren bazat pe rețeaua de senzori wireless. Prezentarea sistemului de monitorizare ARGUS

De-a lungul timpului au existat numeroase preocupări din partea comunității științifice de dezvoltare a tehnicilor de monitorizare. Dintre aceste preocupări face parte proiectul TerraRisc (Suport decizional pentru managementul riscului producerii de alunecări de teren într-o zonă geografică expusă la risc de catastrofe naturale) care a fost premiat la Salonul Internațional de Inventică de la Hamburg. Acest proiect a fost implementat de un consorțiu format din Institutul de Tehnică de Calcul (ITC), Institutul de Proiectare în Automatizări (IPA), Universitatea București și Sisteme Informatice Bucovina S.A. Suceava.

Proiectul a presupus realizarea unui suport decizional inteligent care evaluează în timp real parametrii de mediu necesari în gestiunea riscului producerii alunecărilor de teren pe baza unor tehnologii avansate:

sisteme automate de achiziție date din teren – serverul web, serverul de date local, sisteme locale de achiziție a parametrilor de mediu, dispozitiv de măsurare temperatură – traductor de temperatură, dispozitiv de măsurare a cantității de precipitații – pluviometru

comunicații wireless;

sisteme de baze de date relaționale;

medii integrate de analiză a masivelor de date istorice;

tehnologii de modelare și prognoză;

medii GIS;

dispozitive mobile pentru coordonarea activităților operative.

Figura 6.8. Structura hardware a sistemului TerraRisc

Sistemul de monitorizare ARGUS se bazează pe managementul datelor via web, fiind totodată un instrument de calcul și prezentare. Dezvoltarea sistemului ARGUS a început în vara anului 2003 în Germania.

ARGUS întrunește toate cerințele în ceea ce privește procesarea datelor, începând de la stocarea datelor într-o bază de date MySQL, permite calculul datelor necesare și prezentarea rezultatelor sub formă grafică și numerică, generând mesaje de alarmare și creând rapoarte PDF automate. (Boart Longyear Interfels 2005).

ARGUS procesează datele colectate de senzorii montați în zona alunecării de teren și permite afișarea datelor pe internet. Utilizatorii pot accesa datele și graficele prin intermediul unui browser web. Fișierele de date sunt recepționate de sistemul ARGUS, care scanează aceste date în vederea elaborării condițiilor de alarmare și apoi stochează datele în baza de date. Datele sunt disponibile oriunde există o conexiune internet.

Figura 6.9. Prezentarea schematică a sistemului ARGUS

Sistemul ARGUS permite vizualizarea datelor sub diverse forme:

vederea plană care permite vizualizarea senzorilor dispuși în zona de interes, citirile curente și starea de alarmare. Vederile plane sunt actualizate în timp real .

Figura 6.10. Vedere plană

Grafice de trend care includ grafice de timp, profile și grafice de corelație.

Figura 6.11 Grafice de timp ale nivelului piezometric și presiunii barometrice

Rapoarte care sunt generate în mod automat și trimise prin e-mail utilizatorilor zilnic, săptămânal, lunar sau anual.

6.4. Sistemul de monitorizare în timp real CYCLOPS

Sistemul CYCLOPS, brevetat de către firma SOLDATA SAS, este un sistem topografic automat alcătuit din stații totale performante robotizate, precise și softuri complexe de măsurare și prelucrare a datelor. Este un sistem care permite măsurarea mișcărilor 3D cu o precizie de 0.6 mm.  Aceste caracteristici și know-how-ul echipelor SOLDATA SAS permit punerea în funcțiune a rețelelor complexe de stații totale robotizate pentru proiecte cu grad de risc sporit care necesită utilizarea măsurătorilor automate.

Figura 6.12 Sistemul de axe CYCLOPS

Scopul sistemului CYCLOPS este de a furniza deplasările liniare de-a lungul axelor sistemului X, Y și Z.

Figura 6.13. Achiziția unghiurilor Hz , V și distanțele D

CYCLOPS utilizează stații totale care permit măsurarea unghiurilor și distanțelor, acestea fiind suficiente pentru a determina un punct în raport cu altul existent în spațiu.

Figura 6.14. Unghiul orizontal V0

Diferența între unghiul orizontal și unghiul de orientare

Unghiul G este unghiul de orientare față de axa Y a sistemului. Unghiul Hz este unghiul de orientare în raport cu referința internă a stației totale. Diferența între cele două sunt numite G0, Hz0 sau V0 sau kappa V0 variază în funcție de fiecare aparat și fiecare repoziționare.

6.5. Sistemul de monitorizare a alunecărilor și scufundărilor de teren ATLAS

Tehnologia ATLAS de la firma SOLDATA SAS se bazează pe bine cunoscuta tehnică PR InSAR (radar prin satelit) calibrată cu datele de la sol. Aceasta a fost dezvoltată cu partenerul firmei mai sus menționată IGN (Institutul Geografic Național Francez).

Principalele caracteristici sunt:

O mare acuratețe în detectarea amplasamentelor: + / – 3mm;

Monitorizarea pe o suprafață mare (cu o imagine din satelit, poate fi prelucrat un număr foarte mare de puncte de măsură);

Calibrare cu datele obținute la nivelul solului (CENTAUR, nivelment de precizie).

Monitorizarea ATLAS oferă următoarele principale avantaje :

Observații la suprafața Pământului pe timp de zi sau de noapte, în toate condițiile meteorologice (ceață, nori sau ploaie); acoperirea unor suprafețe întinse;

Posibilitatea studierii trecutului cu ajutorul datelor istorice;

Monitorizarea pe o suprafață mare pentru a identifica zona reală de influență a lucrărilor;

Nu sunt necesare instalații de șantier;

Densitate mare de puncte de măsură: aproximativ 5000 puncte/km2 în mediul urban.

Monitorizarea prin satelit prin intermediul ATLAS constă în urmărirea mișcărilor Reflectoarelor Permanente. Folosind această tehnică, zona de influență a lucrărilor subterane va fi identificată cu precizie.

Generalitați despre interferometrie

Într-un context de risc în creștere și nelocalizat, în exclusivitate, în apropierea imediată a unei noi infrastructuri în construcție, metodologia prin satelit aplicată asupra măsurătorilor ale mișcărilor solului prezintă nenumărate avantaje. Aceasta permite adăugarea unei viziuni periodice, globală, omogenă și mai ales independentă de numeroase constrângeri de la sol. Reprezentarea spațială a fenomenelor corelate cu datele SIG ale orașului permite localizarea zonelor cu cele mai mari riscuri și prezintă clădirilor sau rețelelor sensibile, de exemplu. Reprezentarea temporală permite monitorizarea evoluției în timp a fenomenelor cu o periodicitate de aproximativ 10 zile.

Figura 6.15 Poziționarea zonei supusă monitorizării

Este vorba despre o tehnică de teledetecție cartografică (spațială) și temporală a riscurilor legate de instabilitățile solului aplicabilă la orice scară, în particular scării unei metropole.

Asfel responsabilii care se ocupă cu gestiunea riscurilor pot folosi o metodologie cu 3 nivele de securitate.

Măsurători automate în sol și la suprafață, nivel 1, permit monitorizarea precisă a evoluției în timp a mișcărilor punctelelor identificate de către biroul studiilor ca fiind cele critice.

Măsurători manuale, nivel 2, permit, completarea monitorizării automate a punctelor suplimentare pe o perioadă scurtă de timp.

Măsurători prin satelit, nivel 3, dau o informație periodică, în fiecare punct pe teritoriu, confirmând astfel, dacă nimic nu se mișcă în design-ul inițial al unui proiect sau, în caz contrar permițând detectarea și localizarea mișcărilor neprevăzute.

Metodologia prin satelit se bazează pe metode de interferometrie radar.

Aceste tehnici folosesc imaginile prin satelit radar denumite (SAR). Primele imagini prin satelit datează de la începutul anilor ’90, cantitatea și calitatea datelor neîncetând să progreseze de atunci.

O imagine SAR este o imagine complexă din punct de vedere matematic. Aceasta conține informații despre amplitudine, dar de asemenea informații despre fază. Soluțiile bazate pe metodologiile de interferometrie radar (InSAR) folosec două informații pentru compararea imaginilor SAR ale aceleiași zone, dar făcute în date diferite pentru reducerea informațiilor pe timpul traiectoriei undelor radar și a mișcărilor solului.

Actualele metodologii prin satelit se bazează pe o evoluție a metodologiei InSAR, denumită PSI. Această tehnică necesită o bază de date compusă din minimum 15 imagini, care pune accentul pe niște puncte particulare ale imaginii, numite reflectoare permanente.

Acești reflectori permanenți sunt elemente foarte reflective, ale căror reflexie rămâne constantă pe ansamblul imaginilor din baza de date. Corespunde, de exemplu, elementelor clădirilor, unghiurilor acoperișurilor, podurilor, zonelor cu pietre multe, unde orientarea și caracteristicile de suprafață permit o reflectare perfectă a undelor radar. De fapt, poziția și densitatea acestor puncte depinde foarte mult de caracteristicile zonei studiate. Într-o zonă cu multă vegetație, vor fi puține reflectoare permanente, în comparație cu o zonă mult mai urbanizată, care va fi caracterizată cu o densitate de PSI mult mai mare. Acestor reflectoare permanente sunt punctele de măsurare PSI.

Soluțiile ATLAS

SOLDATA furnizează o soluție proprie de monitorizare prin satelit a deformațiilor, bazată pe interferometrie radar.

Soluția poate fi adaptată dorințelor clienților și permite monitorizarea deformațiilor pe întreaga zonă de interes.

Pentru fiecare punct de măsurare, soluția ATLAS prevede:

Deplasarea medie cumulată pe timpul perioadei studiate;

Seriile temporale de deformare;

Coordonatele geografice.

Această metodă permite măsurarea cu precizie de câțiva milimetrii mișcările verticale ale solului observate la nivelul reflectoarelor permanente.

Măsurători prin satelit: mod de achiziție

Rezultatele obținute prin metoda ATLAS sunt măsurători diferențiale:

în comparație cu un punct de referință (metoda similară a aparatului Cyclops)

în comparație cu data de referință, care implicit este prima dată disponibilă în baza datelor de achiziție.

Figura 6.16 Modul de achiziție orbital descendent.

Fiecare imagine este reprezentată prin menținerea la sol (pătratele albe).

Imaginile sunt achiziționate într-un mod orbital descendent: satelitul parcurge traiectorie din Nord spre Sud, pozând la dreapta, din Est spre Vest.

Amprenta imaginei achiziționată în București este prezentata în fig. 6.17.

Caracteristicile datelor

În zona Bucurestiului, imaginile folosite sunt imaginile din satelitul TerraSAR-X. Satelitul radar de înaltă rezoluție furnizează imagini radar extrem de fiabile și de foarte înaltă rezoluție. Printre diferitele moduri de achizitie prin satelit, modul de achiziție StripMap (până la 3 m de rezoluție, dimensiune 30 km x 50 km), este cel mai bun adaptat pentru monitorizarea zonei din București prin tehnologia ATLAS.

Figura 6. 17 Amprenta imaginilor achizitionate pe zona Bucuresti prin satelitul TerraSAR-X

Derularea analizelor

FAZA 1- Căutarea reflectorilor permanenți naturali

În această fază a sistemului de analiză ATLAS presupune realizarea pe imaginile disponibile (analiza imaginilor din trecut). A permis firmei SOLDATA determinarea și localizarea Reflectoarelor Permanente Naturale <<potențiale>> pe zona de studiu care transmit un ecou de intensitate suficientă a satelitului pentru a fi măsurate la fiecare pasaj, ceea ce permite monitorizarea mișcării în timp.

Numărul Reflectoarelor Permanente nu este niciodată cunoscut dinainte, dar densitatea sa este în mod uzual de minimum 10000 puncte pe km2 în zona urbana și poate să atingă 1000 puncte pe km2 în zona rurală, cu imagini de înaltă rezoluție provenind de la captatoarele de noua generație.

Figura 6.18 Lista punctelor intermediare suprapuse la o imagine radar de amplitudine. Prin orbitul descendent, imaginile radar sunt inversate Est-Vest

FAZA 2-Monitorizarea deformațiilor pe zona studiului

Următoarea fază de analiză ATLAS permite determinarea deformațiilor apărute pe zona studiată pe o perioadă de timp considerată.

Această fază constă în urmărirea în timp prin interferometrie radar cu precizie Reflectoarele Naturale Permanente identificate în prima faza prin metoda PSI <Persistent Scatterrer Interferometry>.

Caracteristicile rezultatelor

Precizia măsurătorilor poate fi studiată în funcție de indicatoare:

Precizia valorii deformației

Precizia localizării în (X, Y) și amplasarea punctelor de măsură.

Precizia unui punct măsurat depinde de mai multi factori, cum ar fi numărul imaginilor în baza de date, dar cel mai important este distanța între punctul selecționat și punctul de referință. Pentru acest studiu, punctul de referință este ales astfel încât să fie în afara zonei șantierului, având în același timp 90% din punctele monitorizate la mai puțin de 3 km față de punctul de referință. Deci precizia pe măsurători este de ordinul a 3 mm.

Capitolul VII. Aplicarea în practică a sistemelor de monitorizare a alunecărilor și scufundărilor de teren

7.1. Rezultate obținute folosind tehnologia ATLAS – Magistrala nr. 5

7.1.1. Zona monitorizată

Zona studiată acoperă integral zona de construcție a viitoarei linii de metrou (Magistrala 5), de la Vest la Est în Cartierul Drumul Taberei, str. Știrbei Vodă și de la Nord la Sud de la Bulevardul Iuliu Maniu la stadionul Ghencea. În total, monitorizarea din satelitul ATLAS acoperă o zona de 14 km2. Această zonă este reprezentată din satelit optic în fig. 7.1.

Figura 7.1 Determinarea perimetrului măsurat prin ATLAS

7.1.2. Harta deplasarilor

Pe zona de studiu (figura 7.1), analiza datelor prin satelit a permis colectarea unor 54086 puncte de măsurare. Figura 7.2 prezintă harta deplasărilor obținute pentru aceste puncte. Scara culorilor se gasește între +15mm si -15mm. Această hartă indică ca nicio mișcare nu a fost detectată pentru perioada studiată între iulie și decembrie 2011.

Figura 7.2 Valorile măsurate cu ATLAS nu au detectat deplasări diferite de limita de toleranță a tehnologiei

Reprezentarea evolutiei deplasarii unui punct de masurare pe parcursul timpului. De exemplu, se furnizeaza in paragraful urmator cateva reprezentari in serii temporale de puncte in harta deplasărilor.

Figura 7.3 prezinta zoom pe o zona particulara in sud vestul punctului de referinta, permitand aprecierea densitatii punctelor de masurare.

Figura 7.3 Zoom pe zona Brâncuși/Râul Doamnei

7.1.3. Exemplu de serii temporale de puncte

Punctele extrase prin reprezentarea in serii temporale sunt prezentate in figura 7.4.

Rezultatele seriilor temporal ale deplasarilor masurate sunt prezentate în tabelul 7.1.

Se poate observa ca miscarile nu sunt semnificative. In realitate, micro variațiile observate corespund zgomotului de măsurare, care este în gama de precizie anunțată (3mm).

Figura 7.4 Puncte extrase pentru reprezentarea în serii temporale

Pe zona Bucureștiului, se furnizează primul rezultat obținut din analiza celor 15 imagini achiziționate la următoarele date:

Tabelul 7.1. Datele de achiziție a imaginilor prin satelitul TerraSAR-X

In tabelul 7.1 se prezinta deplasarile masurate pentru fiecare dintre cele 15 date mentionate mai sus.

Tabelul 7.2. Seriile temporale ale deplasarilor masurate pentru cele 15 date de achizitie intre data de 18.07.2011 si 19.12.2011

7.2. Monitorizarea în timp real a lucrărilor de excavație de la Magistrala 5 Metrou – Drumul Taberei – Pantelimon utilizând CYCLOPS

Figura 7.5 Vedere de ansamblu a zonei studiate

Așa cum s-a prezentat în capitolul anterior, SOLDATA SAS și IGN – Institutul Geografic Național Francez au dezvoltat un nou concept de monitorizare automata utilizând instrumente optice motorizate: CYCLOPS (Patent US 7023537-B2).

Cyclops este un sistem de monitorizare complet automat alcătuit dintr-o stație totală motorizată care înregistrează imaginea video a țintelor de achiziție prin intermediul unui computer. Sistemului de ultimă generație din punct de vedere al instrumentelor utilizate i se alătură software Soldata create pentru a oferi soluții de monitorizare cât mai precise, în timp real.

7.2.1. Amplasamentul obiectivului și adresa

Zona care face obiectul acestui proiect are ca puncte de capăt Ghencea și Stația Universității 2. Traseul acestui tronson de linie de metrou se înscrie în ampriza Bulevardului Drumul Taberei începând de la intersecția acestuia cu Str. Râul Doamnei, până în dreptul Str. Vasile Milea unde urmărește noua arteră Prelungirea Drumul Taberei, ce se va construi de-a lungul Str. Lt. Av. Găină Nicolae. După aceasta va traversa Bulevardul Drumul Sării, Strada M. Sebastian și Str. Serg. Nuțu Ion și, în continuare, se va înscrie pe Str. Nicolae Dobrin, pentru că, urmărind direcția acesteia din urmă, să traverseze Str. Progresului și să ajungă la intersecția cu Șos. Panduri. În continuare, subtraversează Sos. Panduri înscriindu-se în ampriza Str. Prof. Dr. Bagdasar, pe lângă Academia Militară, apoi pe Bd. Eroilor și prin Parcul Eroilor Sanitari, subtraversează Râul Dâmbovița (în aval de pod) și continuă prin Parcul Operei până în dreptul Operei Naționale.

În continuare, traseul liniei de metrou se înscrie în ampriza bulevardelor Mihail Kogălniceanu, până în Piața Kogălniceanu, după care urmărește ampriza bulevardului Regina Elisabeta până la Universitate.

Din punct de vedere al trasajului în plan vertical, se consemnează următoarele puncte de cotă obligată, prin care s-a stabilit profilul în lung al acestui tronson de metrou:

– Rebrusmentul și remiza Ghencea supratraverseaza un canal colector major Dn 350 cm al municipiului București.

– Traseul între stația Ghencea și Râul Doamnei subtraversează zona apeductelor Bragadiru.

– În intersecția str. Brașov cu bdul. Drumul Taberei, trebuie subtraversată zona apeductelor Bragadiru.

– Între str. Drumul Taberei și str. George Marinescu, trebuie să se aibă în vedere că pentru descongestionarea intersecției Răzoare se prevede realizarea unui pasaj rutier subteran și o stație de cale ferată pentru linia care va lega Gara de Nord cu Gara Progresul. În dreptul sos. Panduri, traseul metroului trebuie să subtraverseze tunelul C500.

– În dreptul stației Eroilor, tronsonul Drumul Taberei – Universitate, trebuie să subtraverseze Magistrala 1 de metrou, cuva de apă curată a Râului Dâmbovița și casetele de apă uzată de sub aceasta.

De asemenea, la stația Eroilor 1 se face legătura cu stația Eroilor 2, unde se va face și legătura tehnologică dintre Magistrala 1 și Magistrala 5.

– La stația Universității, cota NSS este obligată de posibilitatea construirii între radierul pasajului pietonal Universității și tunelurile de metrou de pe Magistrala 2 de metrou, a două galerii pentru continuarea Magistralei 5 spre Pantelimon.

– S-a mai avut în vedere ca în intersecțiile bdului. Kogălniceanu cu Calea Victoriei si str. Brezoianu să se poată realiza pasaje pietonale.

– Pe zona Universitate – Hașdeu crearea unei galerii comerciale pe întreg traseul.

7.2.2. Prezentare generală Magistrala 5. Drumul Taberei – Pantelimon, Secțiunea Râul Doamnei – Eroilor

Lungimea liniei de metrou din această zonă, care face parte din tronsonul 1, 10 stații, între Râul Doamnei și Hașdeu (Operă), este de 6,2 km și va deservi 300.000 de locuitori ai zonei. Secțiunea va rezolva preluarea fluxului de călători, pe direcția spre centru și va descongestiona traficul general de pe artera Bulevardul Drumul Taberei prin diminuarea numărului de vehicule de transport în comun și în special prin renunțarea la liniile de troleibuze de pe aceste artere .

Figura 7.6 Magistrala 5

7.2.3. Monitorizarea în timp real versus monitorizarea clasică

Pentru realizarea acestui proiect a fost ales sistemul automat de monitorizare în timp real CYCLOPS (CYCLlic OPtical Surveyor) pus la dispoziție de către SolData, în principal datorită multiplelor avantaje pe care le oferă în comparație cu un program clasic de realizare a măsurătorilor.

Compensarea datelor și raportarea acestora se realizează aproape instantaneu în comparație cu măsurătorile clasice, care pentru a fi disponibile necesită câteva zile pentru culegere, procesare și interpretare. De asemenea, datorită faptului că sistemul automat nu necesită așezarea instrumentului în stație pentru fiecare etapă de măsurare, repetabilitatea se realizează mult mai bine decât în cazul clasic.

Sistemul este accesibil de la orice computer conectat la internet, în acest fel beneficiarul, inginerul proiectant și constructorul putând avea acces la date în timp real. Având în vedere că fiecare poate accesa în timp real datele furnizate de sistemul de monitorizare, fiecare poate verifica daca acesta îndeplinește cerințele, respectiv criteriile de calitate impuse. De asemenea datorită frecvenței de măsurare a punctelor și raportării rapide, deformațiile sesizate pot fi corelate rapid cu activitățile care se desfășoară pe șantier. În acest fel se poate interpreta riscul la care ar fi expuse obiectele din arealul proiectului.

Așa cum menționam și în capitolul anterior, sistemul CYCLOPS constă într-o stație totală, un computer pentru achiziția datelor și o conexiune la internet (via LAN sau wireless) pentru a putea fi accesat de la distanță. În figura de mai jos sunt ilustrate schematic părțile componente ale sistemului.

Figura 7.7. Părți componente CYCLOPS

Țintele de vizare sunt montate pe suprafața structurii care trebuie monitorizată. Măsurarea țintei este programată apoi printr-o rutină program în stația totală.

Figura 7.8. Structura monitorizată

Frecvența de măsurare depinde de numărul de tințe programate a fi preluate de stația totală, însă de regulă se realizează la fiecare 2-5 minute. Stația totală automată poate prelua până la 100 de ținte de vizare.

Figura 7.9. Rețeaua de monitorizare

La birou, prin intermediul softurilor puse la dispoziție de SolData, sunt comparate valorile măsurate cu pragul limită de toleranță stabilit de către utilizator. Odată ce măsurătorile sunt sau depășesc această limită se declanșează o alarmă automată. Notificarea se poate realiza în diferite moduri: emailuri, mesaje text, apel telefonic sau prin activarea unei sirene sau semnal vizual montat la fața locului.

Figura 7.10. Panou de alertă

7.2.4. Reprezentarea datelor

CYCLOPS permite raportarea mișcării țintelor într-un sistem x-γ, unde timpul este reprezentat pe axa x, iar deplasările (în milimetri) pe axa γ. Fluctuațiile zilnice ale mișcării țintelor pot fi compensate ținând seama de efectul extinderii termice și de contracțiile structurii.

Figura 7.11. Reprezentarea datelor măsurate ce pot fi exportate in excel

Figura 7.12. Reprezentarea datelor măsurate

7.2.5. Problema de calcul

Pentru a calcula coordonatele unui tinte avem nevoie de:

Coordonatele statiei;

Referinta unghiulara a fiecarei statii;

observatii intre statii si tinte de masurat (reper) ( Hz , V, D )

Figura 7.13. Problema de calcul

Statia totala permite achizitia datelor pana la 100 m (pentru a garanta precizia);

De aceea pentru fiecare ciclu, trebuie recalculate coordonatele in afara de referinta unghiulara (4 necunoscute);

Statia trebuie asezata in zona de interes.

7.2.6. Sisteme de ecuatii

Prima etapa: Calculul coordonatelor statiei (X,Y,Z si V0)

Pentru a rezolva un sistem de 4 necunoscute, avem nevoie de 4 ecuatii (4 informatii)

Informatiile de care dispunem sunt coordonatele tintelor de referinta XYZ (prin observatii Hz, V, D)

Daca obs. Hz, V, D catre 1 ref: 3 ecuatii =>insuficient

Daca obs. Hz, V, D catre 2 ref: 6 ecuatii =>suficient

Daca obs. Hz, V, D catre 2 ref: 4 ecuatii =>suficient

Daca exista mai mult de 4 ecuatii avem de a face cu redundanta

A doua etapa: Inainte de stationare, calculul coordonatelor XYZ ale punctului

Pentru a rezolva un system cu 3 necunoscute avem nevoie de 3 ecuatii (3 informatii)

Informatiile de care dispunem sunt coordonatele statiei ( si observatiile Hz, V, D)

Daca avem observatiile Hz, V, D efectuate catre o tinta =>sufficient

Concluzii:

Cu cat avem mai multe referinte cu atat avem redundanta asupra statiei, insa nici o redundanta asupra observatiilor, asupra tintei.

Figura 7.14. Extras fisier de compensare (1)

7.2.7. Principiul marginii inferioare. Localizarea deplasarilor in fisiere cmp

Conditiile de aplicare ale principiului marginii inferioare:

Stationare libera;

Tintele de monitorizare sunt stationate liber;

Tintele de referinta au coordonate determinate intr-un sistem local prestabilit;

Ele trebuie sa fie repartizate uniform in spatiu atat pe verticala cat si pe orizontala;

Tintele (fie ca sunt de monitorizare sau de referinta ) pot fi fizic separate. In orice caz punctele sunt multiplu definite de observatiile fixe.

Figura 7.15. Retea de monitorizare

Figura 7.16 Extras fisier de compensare (2)

Principiul marginii inferioare este o metoda de optimizare matematica universala.

Se da o serie de masuratori si se incearca sa se gaseasca solutia care se adapteaza cel mai bine situatiei date.

Aceasta metoda permite evaluarea pozitiei unui punct, prin urmare exista numeroase solutii posibile (daca exista redundanta a informatiei). Ea este insotita de factorii de estimare a calitatii calculului.

Metoda iterativa convergenta

Metoda iterativa necesita valori initiale ale factorului de convergenta = factorul de varianta.

Indicatorul de calitate impreuna cu calculul trebuie sa fie mai mic ca 1.

Daca σ0<1; este bine, e drept ca precizia estimata apriori este indoelnica;

Daca σ0>1; calculul poate contine erori sau precizia de masurare este mai slaba decat estimam.

Comp3D realizeaza o compensare riguroasa

Coordonatele initiale nu variaza de la un calcul la altul.

Figura 7.17 Extras fisier de compensare (3)

Figura 7.18 Extras fisier de compensare (4)

Monitorizatrea automată în timp real este un domeniu de interes special pentru geo-construcții furnizând informațiile necesare îndeplinirii calității lucrărilor inginerești.

Soluțiile geotehnice sunt uneori create utilizând modele simpliste, care se presupune că sunt conservative, dar care de cele mai multe ori sunt o simplificare grosieră a condițiilor din teren. Ca rezultat se poate întâmpla una din cele două lucruri: o parte din sistem nu îndeplinește criteriile de calitate așteptate datorită diferențelor de localizare între condițiile terestre presupuse și existente sau sistemul de performanță întrunește cerințele , dar e posibil să fie proiectată mai conservativ decât este necesar.

Monitorizarea automată în timp real permite optimizarea rețelelor și reducerea costurilor de construcție utilizând metoda observațională. În metoda observațională, monitorizarea joacă un rol activ atât în faza de proiectare cât și în faza de construcție.

Capitolul VIII. Concluzii finale

Capitolul IX. Bibliografie

Institutul de Studii si Proiecte pentru Imbunatatiri Funciare. (1997). Ghid pentru identificarea si monitorizarea alunecarilor de teren si stabilirea solutiilor cadru de interventie, in vederea prevenirii si reducerii efectelor acestora, pentru siguranta in exploatare a constructiilor, refacerea si protectia mediului. Bucuresti: Ministerul lucrarilor publice si amenajarii teritoriului.

(2014, februarie 14). Retrieved from www.geography.ro: http://www.geography.ro/galerie/seceta2007

(2014, februarie 14). Retrieved from www.unibuc.ro: http://www.unibuc.ro/prof/ene_m/docs/2013/mar/04_09_34_17curs_geomorfo_2_sem_II.pdf

Ackermann F. and Kraus K. (2004). Reader commentary: Grid based digital terrain models. GEOinformatics 7, 6.

Andronic A. ( 2013). Contribuții la determinarea zonelor afectate de alunecări de teren pe bază de calcul determinist și probabilistic- teză de doctorat .

Antonello G. et al. (2004). Ground-based SAR interferometry for monitoring mass movements . Landslides 1(1) , 21-28.

Bălteanu D. (1983). Experimentul de teren în geomorfologie. București: Editura Academiei.

Băncilă I. (coord.). (1980-1981). Geologie inginerească, vol I și vol II. București: Editura Tehnică.

Barbieri M. et al. (2003). Spaceborne and ground-based SAR interferometry for landslide monitoring in the Emilia-Romagna Region. 4th European Congress on Regional Geosientific Cartography and Information Systems. Bologna, Italy.

Berry D.S. (1964). The Ground Considered as a Transversely Isotropic Material. Int. J. Rock Mech. Min. Sci., No.1,.

Brady B.H.G., Brown E.T. (1985). Rock Mechanics For Underground Mining. London: George Allen & Unwin.

Briggs H. (1929). Mining Subsidence. London: Arnold.

Casagli N. et al. (2003). Ground based SAR interferometry as a tool for landslide monitoring during emergencies. International Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS). Toulouse, France.

Constantinescu A. (1997). Criterii de avertizare pentru supravegherea barajelor. București: Hidrotehnica, Vol. 42, Nr. 2.

Coque R. (2000). Géomorphologie, . Paris: A. Colin.

Coulson S.N. (1996). An Overview of FRINGE'96 ERS SAR Interferometry Workshop. Proceedings of FRINGE'96 . Frascati, Italia: ESA ESRIN.

Covaci Ș. (1983). Exploatări miniere subterane (vol. I). București: Editura Didactică și Pedagogică.

Crozier M. J. (1973). Techiniques for the morphometric analysis of landslips,. Z. Geomorph., 17.1.

Cruden D. M., Varnes D. J. (1992). Landslaide Types and Processes, în Landslides: Investigation. Washington, D. C.: Transp. Research Board.

Dahl H.D., Choi D.S. (1973). Some Case Studies of Mine Subsidence and Its Mathematical Modeling. Proc.15th Symp. Rock Mech. Custer State Park, SD., .

Dana I.F. (2010). Analiza comparativă a exploatării 3D a imaginilor satelitare- teză de doctorat.

Delacourt C. et al. (2007). Remote-sensing techniques for analysing landslide kinematics: a review. . Bulleetin de la Societe Geologique de France, 178, no 2, .

Departamentul Situații Excepționale a Republicii Moldova. (2003). Protecția Civilă . Chișinău, Republica Moldova.

Dimache A. (2011). Raport la studiul de evaluare a impactului asupra mediului Magistrala 5. Drumul Taberei-Pantelimon. Tronson 1. Drumul Taberei- Universitate. UTCB .

Dumitru P.D. (2011). Contribuții la determinarea cvasigeoidului pe teritoriul României – teză de doctorat.

Duncnicliff J. (1997). Instrumentation. Geotechnical News, 15(3) .

Dunn A. J., Beckinsale R. P. (1964). The History of the Study of Landforms: Quaternary and recent processes and forms (1890-1965) and the mid-century revolutions. London: Geological Society of London.

Ferretti A. et al. (2007). InSAR Principles: Guidelines for SAR Interferometry Processing and Interpretation. European Space Agency.

Florea M. N. (1996). Stabilitatea iazurilor de decantare. București: Editura Tehnică.

Florea M.N. (1979). Alunecări de teren și taluzuri. București: Editura Tehnică.

Foppe K. (2006). PERMANENT AUTOMATIC MONITORING OF HISTORICAL ECCLESIASTICAL ARCHITECTURE. 3rd IAG / 12th FIG Symposium. Baden.

Gares P.A., Sherman D.J., Nordstrom K.F. (1994). Geomorphology and natural hazards. Geomorphology 10 , 1– 18.

Gelb A. (1974). Applied Optimal Estimation. MIT Press.

Grecu F. (1992). Bazinul Hartibaciului. Elemente de morfohidrografie. București: Editura Academiei.

Grecu F. (2008). Geomorfologie dinamică, Curs. București: Universitatea din București.

Grecu F. (2008). Hazarde și riscuri naturale geologice si geomorfologice, Curs. București: Universitatea din București.

Grecu F. (1981). Modele morfometrice ale suprafețelor și perimetrelor din bazinul hidrografic Hârtibaciu. Studii și cercetări de geologie, geofizică, geografie -geografie, XXVIII .

Grond G.J.A. (1950). Disturbances of Coal Measures Strata Due to Mining Activities. Iron Coal Trade Rev.

Haberler-Weber M. (2005). Analysis and interpretation of geodetic landslide monitoring data. Natural Hazards and Earth System Sciences, 5, , 755-760.

Haberler-Weber M. et al. (2007). Fuzzy system based analysis of deformation monitoring data at Eiblschrofen. Journal of Applied Geodesy 1 , 17-25.

Herranz C. (2013). SR 99 Tunnel Project: settlement assessment and mitigation measures design. World Tunneling, November .

Heunecke, O. (1995). Zur Identifikation und Verifikation von Deformationsprozessen mittels adaptiver Kalman-filterung (Hannoversches Filter), PhD thesis. Hannover: Wissenschaftliche Arbeiten der Fachrichtung Vermessungswesen der Universität Hannover, Nr.208.

Hociung C. (2010). Studiul și managementul fenomenelor naturale de risc și hazard de pe teritoriul județului Suceava – Teză de doctorat. București: Universitatea din București, Facultatea de Geografie.

Hoek E. (1974). Progressive Caving Induced by Mining an Inclined Ore Body. London: Trans. Inst. Min.&Met.

Hulea D., Bucuța R. (1996). Organizarea modernă a sistemelor de supraveghere a barajelor. București: Hidrotehnica, Vol.41, Nr.4 și 5.

Ilgaier F.K., Brown T., Johnson K., Siegel J., Desautels J.H. (1997). Environmental Effects of Mining, Mining Environmental Handbook: Effect of Mining on the Environment and American Environmental Controls on Mining. London: Editor Jerrold J. Marcus, Imperial College Press.

Ingensand H. (2002). Methodological aspects in terrestrial laser-scanning technology. In . Proceedings of the 3rd IAG Symposium of Geodesy for Geotechnical and Structural Engineering and 12th FIG Symposium on Deformation Measurements.

Jäger R., González F. (2005). GNSS/LPS Based Online Control and Alarm System (GOCA) – Mathematical Models and Technical Realization of a System for Natural and Geotechnical Deformation Monitoring and Hazard Prevention. Geodetic Deformation Monitoring:From Geophysical to Engineering Roles , 293-303.

Jocea A. (2010). Tehnologii de culegere, prelucrare și reprezentare a datelor spațiale, Note de curs. Bucuresti: UTCB.

Kovacs F., Jambrik R. (1992). Predictable Effects of the Drainage of Open-Pit Workings. ETSIMM (UPM), AITEMIN, Directeur de l’Edition Mañana, R.,. Madrid: Congrès Minier Mondial.

La Fonta J. et al. (2013). Close monitoring for the construction of Alaskan way tunnel SR 99 in Seattle. Tunnels et espace souterrain, nr. 239, Septembre.

Lane W.T., Roberts J.H. (1929). The Principles of Subsidence and the Law of Support . London: Knopf.

Levin N. (1999). Fundamentals of Remote Sensing. 1st Hydrographic Data Management. Trieste, Italia: IMO-International Maritime Academy.

Magistrala 5. (2014). Retrieved from http://www.magistrala5.ro/: http://www.magistrala5.ro/

Manolache V.M. (2006). Contribuții topo-geodezice la urmărirea comportării construcțiilor- teză de doctorat.

Marghidanu E. (2005). Geologie pentru ingineri constructori. București: Editura Tehnică.

Massonnet D. Souyris J.C. . (2008). Imaging with Synthetic Aperture Radar. SUA: EPEL Press, CRC Press, Taylor & Francis Group.

Moore J.F.A . (1992). Monitoring Building Structures. USAvand Canada: Blackie and Son Ltd.

Morariu T., Gârbacea V. (1968). Dèplacements massifs de terrain de type „glimee” en Roumanie. Revue roumaine de géologie, géophysique et géographie, Géographie , t12.

Neuner I. (2010). Instrumente si Metode de Masurare, Note de curs. Bucuresti: UTCB.

Neuner I. (2000). Sisteme de poziționare globală. București: Editura Matrix Rom.

Niemeier W. (1981). Statistical tests for detecting movements in repeatedly measured geodetic networks. Tectonophysics, 71 , 335-351.

Olteanu A. C. (2012). Geotehnica mediului înconjurător. Monitorizarea alunecărilor de teren. http://ro.scribd.com/doc/98106228/Monit-Alunec-de-Teren.

Oncioiu G. (1985). Influența exploatării subterane asupra terenului de la suprafață (cap.XVI). In G. Oncioiu, Mecanica rocilor – Manualul inginerului de mine. București: Editura Tehnică.

Onica I. (2001). Impactul exploatării zăcămintelor de substanțe minerale utile asupra mediului. Petroșani: Editura Universitas.

Onica I. (2001). Introducere în metode numerice utilizate în analiza stabilității excavațiilor miniere. Petroșani: Editura Universitas.

Onica I., Cozma E., Goldan T. (2006). Degradarea terenului de la suprafață sub influența exploatării subterane. Buletinul AGIR, nr.3, iulie-septembrie , 14-26.

Onose D. (2010). Urmarirea comportarii terenului si constructiilor, Note de curs. Bucuresti: 2010.

Organization Date “SR 99 Tunnel Project – Utility Monitoring”. (2013). American Public Works Association, Fall Conference.

Pelzer H. (1985). Geodatische Netze in Landes- und Ingenieurvermessung, II . Stuttgart: Wittwer Verlag.

Peng S.S. (1978). Coal Mine Ground Control. New York: John Wiley&Sons.

Peng, S.S. (1986). Coal Mine Ground Control, Second Edition. New York: John Wiley&Sons.

Posea Gr., Popescu N., Ielenicz M. . (1976). Geomorfologie. București: Editura Didactică și Pedagogică.

Proiect TerraRisc. (2005). Suport decizional pentru managementul riscului producerii de alunecări de teren într-o zonă geografică expusă la risc de catastrofe naturale. Programul de Cercetare de Excelență CEEX, Mener.

Robinson P. ( 2012). Seattle Deep Bore Tunnel Tour Sept. 6, 2012. West Seattle Herald .

Rosi A., Bicocchi N., Castelli G., Mamei M., Zambonelli F. . (2009). Landslide Monitoring with Sensor Networks:Experiences and Lessons Learnt from a Real-World Deployment. Int. J. Signal and Imaging Systems Engineering .

Scheibe E. et al. ( 2012). SR 99 Bored Tunnel Alternative Design-Build Project Geotechnical Baseline Report, Seattle. Washington.

Scheidegger A. E. (1970). Theoretical Geomorphology. Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag.

Shanlong Kuang. (1996). Geodetic Network Analysis and Optimal Design. Michigan: Sleeping Bear Press.

Soldata SAS. (2013). magistrala 5 a metroului București – studiu de caz.

SOLDATA SAS. (2007). Produit MC-CYCLOPS; Suivi de la qualite des donnees.

Soldata SAS. (2012). Raport – urmarire prin interferometrie radar satelit; Linia 5 a metrolului din București- Tehnica Atlas.

Stematiu D. (2008). Mecanica rocilor pentru constructori . București: Editura Conspress.

Strategic Interreg III B Project Climchalp: Climate Change, Impacts and Adaptation strategies in the alpine space. (2008). Slope Monitoring Methods A State of the Art Report. Munchen: The ClimChAlp partnership.

Surdeanu V. . (1998). Geografia terenurilor degradate. Cluj-Napoca: Presa Universitară Clujeană.

Terzaghi K. . (1950). Mecanism of Lansslides. Application of geology to engineering practice. Berkley: Geol. Soc. America .

Tufescu V. . (1966). Modelarea naturală a reliefului și eroziunea accelerată . București: Editura Academiei.

Wardell K. (1959). The Problems of Analyuing and Interpreting Observed Ground Movement. Colliery Eng.

Welch G. and Bishop G. (2006). An Introduction to the Kaiman Filter. Chapel Hil: Department of Computer Science, University of North Carolina.

Whittaker B.N., Singh R.N., Neate C.J. (1979). Effect of Longwall Mining on Ground Permeability and Subsurface Drainage. Proceedings of First International Mine Drainage Symposium, Denver, CO. San Francisco: Argall and Brawner, eds., Miller Freeman Publication.

Wieser A. (2002). Robust and fuzzy techniques for parameter estimation and quality assessment in GPS. Shaker Verlag Aachen: Dissertation, TU Graz 2001, Ingenieurgeodäsie – TU Graz.

Wunderlich Th. (2006). Geodätisches Monitoring – ein fruchtbares Feld für interdisziplinäre Zusammenarbeit. VGI – Österreichische Zeitschrift für Vermessung & Geoinformation .

Wunderlich Th. (2004). Mobilfunkgestützte Positionierung mit GPS. Wissenschaftliche Arbeiten der Fachrichtung Vermessungswesen der Universität Hannover , 205- 210.

www.argusmonitoringsoftware.com. (n.d.). http://www.argusmonitoringsoftware.com/introduction.html.

www.digitalglobe.com. (2013). http://www.digitalglobe.com/sites/default/files/DG_IKONOS_DS.pdf.

www.gazetalubuzoianu.files.wordpress.com. (2014, februarie 14). Retrieved from Gazeta Buzoianu: http://gazetalubuzoianu.files.wordpress.com/2013/10/pe-versantul-de-vis-a-vis-se-vc483d-urmele.jpg

www.geoecomar.ro. http://www.geoecomar.ro/website/publicatii/supliment2008/25.pdf.

www.goca.info. (n.d.). Retrieved from https://www.goca.info/index_e.html.

www.igr.ro. (n.d.). http://www.igr.ro/pdfs/EmilWeb.pdf .

www.igr.ro. (n.d.). http://www.igr.ro/pdfs/geohazard.pdf.

www.panoramio.com. (2014, februarie 14). Retrieved from Panoramio: http://www.panoramio.com/photo/36355682

www.scritube.com. (2014, februarie 14). Retrieved from http://www.scritube.com/geografie/Proiect-de-diploma-geografie1452212102.php

www.scritube.com. http://www.scritube.com/geografie/geologie/ALUNECARILE-DE-TEREN-SI-UNELE-61125.php.

www.soldata.ro. (n.d.). http://www.soldata.ro/solfrey/iweb.nsf.

www.unibuc.ro. http://www.unibuc.ro/prof/scradeanu_d/docs/2012/mai/19_17_41_19managementulRISCULUI.pdf.

Zaruba Q., Mencl V. (1974). Alunecările de teren și stabilizarea lor. București: Editura Tehnică.

Zăvoianu F. (2010). Teledetecție, Note de curs. București: UTCB.

Zăvoianu Fl. (2006). Note de curs de fotogrammetrie. Faculatea de Geodezie, Universitatea Tehnică de Construcții București.

Zăvoianu Fl., Manea G., Popa D., Badea D. (2000). Reprezentarea 3D a suprafețelor topografice prin metode fotogrammetrice și de teledetecție.

. Bibliografie

Institutul de Studii si Proiecte pentru Imbunatatiri Funciare. (1997). Ghid pentru identificarea si monitorizarea alunecarilor de teren si stabilirea solutiilor cadru de interventie, in vederea prevenirii si reducerii efectelor acestora, pentru siguranta in exploatare a constructiilor, refacerea si protectia mediului. Bucuresti: Ministerul lucrarilor publice si amenajarii teritoriului.

(2014, februarie 14). Retrieved from www.geography.ro: http://www.geography.ro/galerie/seceta2007

(2014, februarie 14). Retrieved from www.unibuc.ro: http://www.unibuc.ro/prof/ene_m/docs/2013/mar/04_09_34_17curs_geomorfo_2_sem_II.pdf

Ackermann F. and Kraus K. (2004). Reader commentary: Grid based digital terrain models. GEOinformatics 7, 6.

Andronic A. ( 2013). Contribuții la determinarea zonelor afectate de alunecări de teren pe bază de calcul determinist și probabilistic- teză de doctorat .

Antonello G. et al. (2004). Ground-based SAR interferometry for monitoring mass movements . Landslides 1(1) , 21-28.

Bălteanu D. (1983). Experimentul de teren în geomorfologie. București: Editura Academiei.

Băncilă I. (coord.). (1980-1981). Geologie inginerească, vol I și vol II. București: Editura Tehnică.

Barbieri M. et al. (2003). Spaceborne and ground-based SAR interferometry for landslide monitoring in the Emilia-Romagna Region. 4th European Congress on Regional Geosientific Cartography and Information Systems. Bologna, Italy.

Berry D.S. (1964). The Ground Considered as a Transversely Isotropic Material. Int. J. Rock Mech. Min. Sci., No.1,.

Brady B.H.G., Brown E.T. (1985). Rock Mechanics For Underground Mining. London: George Allen & Unwin.

Briggs H. (1929). Mining Subsidence. London: Arnold.

Casagli N. et al. (2003). Ground based SAR interferometry as a tool for landslide monitoring during emergencies. International Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS). Toulouse, France.

Constantinescu A. (1997). Criterii de avertizare pentru supravegherea barajelor. București: Hidrotehnica, Vol. 42, Nr. 2.

Coque R. (2000). Géomorphologie, . Paris: A. Colin.

Coulson S.N. (1996). An Overview of FRINGE'96 ERS SAR Interferometry Workshop. Proceedings of FRINGE'96 . Frascati, Italia: ESA ESRIN.

Covaci Ș. (1983). Exploatări miniere subterane (vol. I). București: Editura Didactică și Pedagogică.

Crozier M. J. (1973). Techiniques for the morphometric analysis of landslips,. Z. Geomorph., 17.1.

Cruden D. M., Varnes D. J. (1992). Landslaide Types and Processes, în Landslides: Investigation. Washington, D. C.: Transp. Research Board.

Dahl H.D., Choi D.S. (1973). Some Case Studies of Mine Subsidence and Its Mathematical Modeling. Proc.15th Symp. Rock Mech. Custer State Park, SD., .

Dana I.F. (2010). Analiza comparativă a exploatării 3D a imaginilor satelitare- teză de doctorat.

Delacourt C. et al. (2007). Remote-sensing techniques for analysing landslide kinematics: a review. . Bulleetin de la Societe Geologique de France, 178, no 2, .

Departamentul Situații Excepționale a Republicii Moldova. (2003). Protecția Civilă . Chișinău, Republica Moldova.

Dimache A. (2011). Raport la studiul de evaluare a impactului asupra mediului Magistrala 5. Drumul Taberei-Pantelimon. Tronson 1. Drumul Taberei- Universitate. UTCB .

Dumitru P.D. (2011). Contribuții la determinarea cvasigeoidului pe teritoriul României – teză de doctorat.

Duncnicliff J. (1997). Instrumentation. Geotechnical News, 15(3) .

Dunn A. J., Beckinsale R. P. (1964). The History of the Study of Landforms: Quaternary and recent processes and forms (1890-1965) and the mid-century revolutions. London: Geological Society of London.

Ferretti A. et al. (2007). InSAR Principles: Guidelines for SAR Interferometry Processing and Interpretation. European Space Agency.

Florea M. N. (1996). Stabilitatea iazurilor de decantare. București: Editura Tehnică.

Florea M.N. (1979). Alunecări de teren și taluzuri. București: Editura Tehnică.

Foppe K. (2006). PERMANENT AUTOMATIC MONITORING OF HISTORICAL ECCLESIASTICAL ARCHITECTURE. 3rd IAG / 12th FIG Symposium. Baden.

Gares P.A., Sherman D.J., Nordstrom K.F. (1994). Geomorphology and natural hazards. Geomorphology 10 , 1– 18.

Gelb A. (1974). Applied Optimal Estimation. MIT Press.

Grecu F. (1992). Bazinul Hartibaciului. Elemente de morfohidrografie. București: Editura Academiei.

Grecu F. (2008). Geomorfologie dinamică, Curs. București: Universitatea din București.

Grecu F. (2008). Hazarde și riscuri naturale geologice si geomorfologice, Curs. București: Universitatea din București.

Grecu F. (1981). Modele morfometrice ale suprafețelor și perimetrelor din bazinul hidrografic Hârtibaciu. Studii și cercetări de geologie, geofizică, geografie -geografie, XXVIII .

Grond G.J.A. (1950). Disturbances of Coal Measures Strata Due to Mining Activities. Iron Coal Trade Rev.

Haberler-Weber M. (2005). Analysis and interpretation of geodetic landslide monitoring data. Natural Hazards and Earth System Sciences, 5, , 755-760.

Haberler-Weber M. et al. (2007). Fuzzy system based analysis of deformation monitoring data at Eiblschrofen. Journal of Applied Geodesy 1 , 17-25.

Herranz C. (2013). SR 99 Tunnel Project: settlement assessment and mitigation measures design. World Tunneling, November .

Heunecke, O. (1995). Zur Identifikation und Verifikation von Deformationsprozessen mittels adaptiver Kalman-filterung (Hannoversches Filter), PhD thesis. Hannover: Wissenschaftliche Arbeiten der Fachrichtung Vermessungswesen der Universität Hannover, Nr.208.

Hociung C. (2010). Studiul și managementul fenomenelor naturale de risc și hazard de pe teritoriul județului Suceava – Teză de doctorat. București: Universitatea din București, Facultatea de Geografie.

Hoek E. (1974). Progressive Caving Induced by Mining an Inclined Ore Body. London: Trans. Inst. Min.&Met.

Hulea D., Bucuța R. (1996). Organizarea modernă a sistemelor de supraveghere a barajelor. București: Hidrotehnica, Vol.41, Nr.4 și 5.

Ilgaier F.K., Brown T., Johnson K., Siegel J., Desautels J.H. (1997). Environmental Effects of Mining, Mining Environmental Handbook: Effect of Mining on the Environment and American Environmental Controls on Mining. London: Editor Jerrold J. Marcus, Imperial College Press.

Ingensand H. (2002). Methodological aspects in terrestrial laser-scanning technology. In . Proceedings of the 3rd IAG Symposium of Geodesy for Geotechnical and Structural Engineering and 12th FIG Symposium on Deformation Measurements.

Jäger R., González F. (2005). GNSS/LPS Based Online Control and Alarm System (GOCA) – Mathematical Models and Technical Realization of a System for Natural and Geotechnical Deformation Monitoring and Hazard Prevention. Geodetic Deformation Monitoring:From Geophysical to Engineering Roles , 293-303.

Jocea A. (2010). Tehnologii de culegere, prelucrare și reprezentare a datelor spațiale, Note de curs. Bucuresti: UTCB.

Kovacs F., Jambrik R. (1992). Predictable Effects of the Drainage of Open-Pit Workings. ETSIMM (UPM), AITEMIN, Directeur de l’Edition Mañana, R.,. Madrid: Congrès Minier Mondial.

La Fonta J. et al. (2013). Close monitoring for the construction of Alaskan way tunnel SR 99 in Seattle. Tunnels et espace souterrain, nr. 239, Septembre.

Lane W.T., Roberts J.H. (1929). The Principles of Subsidence and the Law of Support . London: Knopf.

Levin N. (1999). Fundamentals of Remote Sensing. 1st Hydrographic Data Management. Trieste, Italia: IMO-International Maritime Academy.

Magistrala 5. (2014). Retrieved from http://www.magistrala5.ro/: http://www.magistrala5.ro/

Manolache V.M. (2006). Contribuții topo-geodezice la urmărirea comportării construcțiilor- teză de doctorat.

Marghidanu E. (2005). Geologie pentru ingineri constructori. București: Editura Tehnică.

Massonnet D. Souyris J.C. . (2008). Imaging with Synthetic Aperture Radar. SUA: EPEL Press, CRC Press, Taylor & Francis Group.

Moore J.F.A . (1992). Monitoring Building Structures. USAvand Canada: Blackie and Son Ltd.

Morariu T., Gârbacea V. (1968). Dèplacements massifs de terrain de type „glimee” en Roumanie. Revue roumaine de géologie, géophysique et géographie, Géographie , t12.

Neuner I. (2010). Instrumente si Metode de Masurare, Note de curs. Bucuresti: UTCB.

Neuner I. (2000). Sisteme de poziționare globală. București: Editura Matrix Rom.

Niemeier W. (1981). Statistical tests for detecting movements in repeatedly measured geodetic networks. Tectonophysics, 71 , 335-351.

Olteanu A. C. (2012). Geotehnica mediului înconjurător. Monitorizarea alunecărilor de teren. http://ro.scribd.com/doc/98106228/Monit-Alunec-de-Teren.

Oncioiu G. (1985). Influența exploatării subterane asupra terenului de la suprafață (cap.XVI). In G. Oncioiu, Mecanica rocilor – Manualul inginerului de mine. București: Editura Tehnică.

Onica I. (2001). Impactul exploatării zăcămintelor de substanțe minerale utile asupra mediului. Petroșani: Editura Universitas.

Onica I. (2001). Introducere în metode numerice utilizate în analiza stabilității excavațiilor miniere. Petroșani: Editura Universitas.

Onica I., Cozma E., Goldan T. (2006). Degradarea terenului de la suprafață sub influența exploatării subterane. Buletinul AGIR, nr.3, iulie-septembrie , 14-26.

Onose D. (2010). Urmarirea comportarii terenului si constructiilor, Note de curs. Bucuresti: 2010.

Organization Date “SR 99 Tunnel Project – Utility Monitoring”. (2013). American Public Works Association, Fall Conference.

Pelzer H. (1985). Geodatische Netze in Landes- und Ingenieurvermessung, II . Stuttgart: Wittwer Verlag.

Peng S.S. (1978). Coal Mine Ground Control. New York: John Wiley&Sons.

Peng, S.S. (1986). Coal Mine Ground Control, Second Edition. New York: John Wiley&Sons.

Posea Gr., Popescu N., Ielenicz M. . (1976). Geomorfologie. București: Editura Didactică și Pedagogică.

Proiect TerraRisc. (2005). Suport decizional pentru managementul riscului producerii de alunecări de teren într-o zonă geografică expusă la risc de catastrofe naturale. Programul de Cercetare de Excelență CEEX, Mener.

Robinson P. ( 2012). Seattle Deep Bore Tunnel Tour Sept. 6, 2012. West Seattle Herald .

Rosi A., Bicocchi N., Castelli G., Mamei M., Zambonelli F. . (2009). Landslide Monitoring with Sensor Networks:Experiences and Lessons Learnt from a Real-World Deployment. Int. J. Signal and Imaging Systems Engineering .

Scheibe E. et al. ( 2012). SR 99 Bored Tunnel Alternative Design-Build Project Geotechnical Baseline Report, Seattle. Washington.

Scheidegger A. E. (1970). Theoretical Geomorphology. Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag.

Shanlong Kuang. (1996). Geodetic Network Analysis and Optimal Design. Michigan: Sleeping Bear Press.

Soldata SAS. (2013). magistrala 5 a metroului București – studiu de caz.

SOLDATA SAS. (2007). Produit MC-CYCLOPS; Suivi de la qualite des donnees.

Soldata SAS. (2012). Raport – urmarire prin interferometrie radar satelit; Linia 5 a metrolului din București- Tehnica Atlas.

Stematiu D. (2008). Mecanica rocilor pentru constructori . București: Editura Conspress.

Strategic Interreg III B Project Climchalp: Climate Change, Impacts and Adaptation strategies in the alpine space. (2008). Slope Monitoring Methods A State of the Art Report. Munchen: The ClimChAlp partnership.

Surdeanu V. . (1998). Geografia terenurilor degradate. Cluj-Napoca: Presa Universitară Clujeană.

Terzaghi K. . (1950). Mecanism of Lansslides. Application of geology to engineering practice. Berkley: Geol. Soc. America .

Tufescu V. . (1966). Modelarea naturală a reliefului și eroziunea accelerată . București: Editura Academiei.

Wardell K. (1959). The Problems of Analyuing and Interpreting Observed Ground Movement. Colliery Eng.

Welch G. and Bishop G. (2006). An Introduction to the Kaiman Filter. Chapel Hil: Department of Computer Science, University of North Carolina.

Whittaker B.N., Singh R.N., Neate C.J. (1979). Effect of Longwall Mining on Ground Permeability and Subsurface Drainage. Proceedings of First International Mine Drainage Symposium, Denver, CO. San Francisco: Argall and Brawner, eds., Miller Freeman Publication.

Wieser A. (2002). Robust and fuzzy techniques for parameter estimation and quality assessment in GPS. Shaker Verlag Aachen: Dissertation, TU Graz 2001, Ingenieurgeodäsie – TU Graz.

Wunderlich Th. (2006). Geodätisches Monitoring – ein fruchtbares Feld für interdisziplinäre Zusammenarbeit. VGI – Österreichische Zeitschrift für Vermessung & Geoinformation .

Wunderlich Th. (2004). Mobilfunkgestützte Positionierung mit GPS. Wissenschaftliche Arbeiten der Fachrichtung Vermessungswesen der Universität Hannover , 205- 210.

www.argusmonitoringsoftware.com. (n.d.). http://www.argusmonitoringsoftware.com/introduction.html.

www.digitalglobe.com. (2013). http://www.digitalglobe.com/sites/default/files/DG_IKONOS_DS.pdf.

www.gazetalubuzoianu.files.wordpress.com. (2014, februarie 14). Retrieved from Gazeta Buzoianu: http://gazetalubuzoianu.files.wordpress.com/2013/10/pe-versantul-de-vis-a-vis-se-vc483d-urmele.jpg

www.geoecomar.ro. http://www.geoecomar.ro/website/publicatii/supliment2008/25.pdf.

www.goca.info. (n.d.). Retrieved from https://www.goca.info/index_e.html.

www.igr.ro. (n.d.). http://www.igr.ro/pdfs/EmilWeb.pdf .

www.igr.ro. (n.d.). http://www.igr.ro/pdfs/geohazard.pdf.

www.panoramio.com. (2014, februarie 14). Retrieved from Panoramio: http://www.panoramio.com/photo/36355682

www.scritube.com. (2014, februarie 14). Retrieved from http://www.scritube.com/geografie/Proiect-de-diploma-geografie1452212102.php

www.scritube.com. http://www.scritube.com/geografie/geologie/ALUNECARILE-DE-TEREN-SI-UNELE-61125.php.

www.soldata.ro. (n.d.). http://www.soldata.ro/solfrey/iweb.nsf.

www.unibuc.ro. http://www.unibuc.ro/prof/scradeanu_d/docs/2012/mai/19_17_41_19managementulRISCULUI.pdf.

Zaruba Q., Mencl V. (1974). Alunecările de teren și stabilizarea lor. București: Editura Tehnică.

Zăvoianu F. (2010). Teledetecție, Note de curs. București: UTCB.

Zăvoianu Fl. (2006). Note de curs de fotogrammetrie. Faculatea de Geodezie, Universitatea Tehnică de Construcții București.

Zăvoianu Fl., Manea G., Popa D., Badea D. (2000). Reprezentarea 3D a suprafețelor topografice prin metode fotogrammetrice și de teledetecție.