Local conditions and characteristics of rock slopes and their influence on rock stability conditions and rock falls

• Název práce v češtině: Lokální podmínky a charakteristiky skalních masivů a jejich vliv na stabilitu skal a vznik skalních řícení
• Název v anglickém jazyce: Local conditions and characteristics of rock slopes and their influence on rock stability conditions and rock falls
• Klíčová slova: skalní svahy, lokální podmínky, stability, skalní řícení
• Klíčová slova anglicky: rock slopes, local conditions, slope stability, rock falls
• Akademický rok vypsání: 2018/2019
• Typ práce: disertační práce
• Jazyk práce: angličtina
• Ústav: Katedra fyzické geografie a geoekologie (31-330)
• Vedoucí / školitel: Mgr. Jan Blahůt, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno vedoucím/školitelem
• Datum přihlášení: 15.10.2018
• Datum zadání: 15.10.2018
• Konzultanti: prof. RNDr. Vít Vilímek, CSc.

Zásady pro vypracování

Základy petrologie, Mechanika skalních hornin, Instrumentace a monitoring v IG, Laserové skenování (ČVUT)

Seznam odborné literatury

Jedná se o základní výběr literatury:
Terzaghi, K. (1962): Measurement of Stresses in Rock. Géotechnique, 12(2): 105-124.
Terzaghi, K. (1962): Stability of Steep Slopes on Hard Unweathered Rock. Géotechnique 12(4): 251-270.
Rozsypal, A. (2001): Kontrolní sledování a rizika v geotechnice. Bratislava: Jaga, 198 s.
Gunzburger Y. et al. (2005): Influence of daily surface temperature fluctuations on rock slope stability: Case study of the Rochers de Valabres slope (France). International Journal of Rock Mechanics and Mining Science, 42(3): 331-349.
Senfaute, G. et al. (2007). Impact of climate change on rock slope stability: Monitoring and modelling.
Weber S. et al. (2017): Quantifying irreversible movement in steep, fractured bedrock permafrost on Matterhorn (CH). The Cryosphere, 11: 567-583.
Margottini et al. (2017): Landslide Science and Practice: Volume 4: Global Environmental Change. Springer, 431 s.
Ho et al. (2017): Slope Safety Preparedness for Impact of Climate Change, CRC Press, 572 s.

Předběžná náplň práce

Skalní řícení a jemu příbuzné procesy bývají většinou studovány jako krátkodobý proces vycházející z dlouhotrvajících podmínek na dané lokalitě. Ke vzniku těchto procesů vede zejména samotná predispozice skalního masivu (přítomnost zlomů, puklinatost) a následné rozšiřování trhlin vlivem exogenních podmínek (teplota, srážky, vegetace). I poměrně malé změny teplot mohou vést ke změně vlastností skalního masivu a snížení jeho stability. Tepelné změny se na puklinách projevují jejich rozevíráním a následným smršťováním. Pomocí monitoringu těchto pohybů je možné rozlišit dva typy pohybů, a to pohyby vratné (cyklické) a nevratné. Zejména nevratné pohyby mají zásadní vliv při vzniku skalních řícení. Přesto není vliv predispozice skalních masivů i teploty a dalších spoušťových faktorů doposud dostatečně prozkoumán a zobecněn v různých geologických a geomorfologických podmínkách.
Cílem disertační práce je:
- Vyhodnotit vliv lokálních faktorů na stabilitu skalních masivů nacházejících se v rozdílných geomorfologických a geologických podmínkách.
- Podrobně analyzovat vliv změn teploty, srážek a dalších lokálně specifických podmínek na stabilitu skalních masivů.
- Určit jaký je vliv vlastní predispozice i vnějších činitelů na stabilitu skalních masivů a určit jaké podmínky vedou ke vzniku vratných a nevratných pohybů na puklinách, které slouží jako odlučné plochy skalních řícení.
- Tyto poznatky poté statisticky zpracovat, popsat a vyvodit z nich obecně platné závěry.
Pro dosažení cílů disertační práce bude využita celá škála přímých geomorfologických a inženýrskogeologických metod (monitoring na trhlinách, analýza dat ze srážkoměrných stanic, měření teplot skalních masivů), ale i pravidelného laserového skenování, případně využití UAV, které umožní získat data, které neposkytují čidla (drsnost povrchu, drobný opad, účinky eroze).

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

Rock falls and related processes are usually studied as a short-term process based on long-term conditions at a given location. The predisposition of the rock mass (the presence of joints and fractures) and the subsequent crack growth due to exogenous conditions (temperature, precipitation, vegetation) leads to these processes. Even relatively small temperature changes can lead to a change in the properties of the rock mass and a decrease in its stability. Heat changes are manifested by cracking and shrinkage. By monitoring these movements, it is possible to distinguish between two types of movements, namely, reversible (cyclical) and irreversible movements. In particular, irreversible movoements have a major influence on rock fall formation. Nevertheless, the influence of the predisposition of the rock masses as well as of the temperature and other triggering factors is not yet adequately explored and generalized in various geological and geomorphological conditions.
The aim of the dissertation is to:
• Evaluate the influence of local factors on the stability of rock slopes found in different geomorphological and geological conditions.
• Analyze in detail the influence of temperature changes, precipitation and other locally specific conditions on the stability of rock slopes.
• Determine the influence of both predisposition and external factors on the stability of rock slopes and determine the conditions that lead to reversible and irreversible movements on the cracks that serve as detachment surfaces of rock falls.
• This knowledge will be then statistically processed and described providing general conclusions.
To achieve the objectives of the dissertation, a wide range of direct geomorphological and engineering geological methods (crack monitoring, data analysis from precipitation stations, temperature measurements of rock massifs), as well as regular laser scanning or UAV utilization will be used to obtain data that does not provide in situ sensors (surface roughness, minor debris falls, erosion effects).