Schválené projekty 2017

Rozdělení přidělené dotace z MŠMT na specifický vysokoškolský výzkum po fakultách se zohledněním celoškolských pracovišť na rok 2017

Celková přidělená částka z MŠMT na specifický vysokoškolský výzkum na VŠB-TUO - 54 573 242 Kč

Z toho 2.5% - 1 364 331 Kč - úhrada způsobilých nákladů spojených s organizací SGS

fakulta přidělená částka v Kč
FBI  1 210 137
EKF  3 929 534
FAST  2 465 732
FS  9 344 630
FEI 13 996 004
HGF  5 272 251
FMMI  7 123 785
VC  8 743 333
CP  1 123 505
CELKEM 53 208 911

KódSP2017/183
Název projektuMožnosti vybraných geoelektrických metod pro vyhledávání podzemních objektů
ŘešitelCuadros León Tommhy Lervi Ing.
Školitel projektudoc. RNDr. Pavel Pospíšil, Ph.D.<br />
Období řešení projektu01.01.2017 - 31.12.2017
Předmět výzkumuProjekt bude řešen v návaznosti na téma disertační práce odpovědného řešitele „Využití vybraných geofyzikálních metod pro průzkum a tvorbu 3D modelů starých důlních děl s využitím GIS nástrojů“. Projekt bude zaměřen na průzkum a lokalizaci různých podzemních objektů a jejich modelování. Jednou ze základních podmínek pro modelování podzemních objektů je znalost pravděpodobných rozměrů a tvarů těchto objektů.
Adekvátní geofyzikální průzkum umožňuje určit nebo odhadnout tvary a charakteristiky těchto objektů. Ať už se jedná o velikost, hloubku nebo v případě důlního díla i délky a směru.
Rozbor stavu problematiky v ČR a ve světě
Základní podmínkou úspěšnosti geofyzikálního průzkumu je měřitelný fyzikální kontrast způsobený anomálním objektem. Cílem pak nalezení a podrobná specifikace hledaného objektu, tedy zjištění (stanovení) jeho rozměrů a hloubky uložení, případně stanovení dalších charakteristik umožňujících jeho podrobnější specifikaci.

Naměřená hodnota získaná v podmínkách in situ je vždy ovlivněna celou řadou faktorů a je součtem mnoha vlivů, k nimž je nutno zařadit zejména:

1. velikost normálního fyzikálního pole způsobeného geologickým prostředím, v němž se anomální, resp. hledaný objekt vyskytuje (geologické prostředí je však téměř vždy v závislosti na přirozených úložních poměrech prostředí v různé míře nehomogenní)

2. anomální fyzikální pole způsobené hledaným objektem (každý antropogenní anebo přirozený objekt /těleso/ se vyznačuje charakteristickými rozměry, tvarem, hloubkou a charakterem uložení) [1]


Vzhledem k pestré geologické stavbě našeho území [2] [3] docházelo a ještě dochází k hornické činnosti, probíhá průmyslová výstavba a následně po určité době demolice různých průmyslových objektů apod. Důsledkem těchto činností je vznik zmíněných anomálních objektů a logicky je proměnná i fyzikální charakteristika prostředí, v němž se daný objekt nachází. Totéž lze říci o tvarové, polohové a fyzikální charakteristice objektů vyskytujících se v tomto prostředí.

Geofyzikální úloha – zjištění konkrétního objektu a jeho podrobná specifikace - je tak úlohou inverzní, která je řešitelná velmi obtížně[4], protože bez ohledu na fyzikální charakteristiku zkoumaného objektu je vždy naměřená hodnota zatížena celou řadou vlivů způsobených a podmíněných konkrétními poměry, které jsou v přímé závislosti na faktorech zmíněných výše.

Průzkum a lokalizace těchto těles různého typu vzhledem k jejich fyzikální odlišnosti jsou v současné době prováděny ve velmi malé míře (na objednávku) metodami odporové tomografie, mikrogravimetrie a georadaru GPR. Malá četnost těchto měření neumožňuje vypracování obecné metodiky měření a objektivnější interpretaci naměřených hodnot. [4]

Každá z těchto metod má svá specifika, omezení a hranice použitelnosti, které vycházejí vždy z dané konkrétní situace, která do určité míry není předem známa vůbec anebo ve velmi omezené míře. [5] [6]

Úspěch je v mnoha případech podmíněn kombinací uvedených metod, náročným zpracováním naměřených výsledků a také samozřejmě v mnoha případech nákladným ověřováním výsledků měření přímými (vrtnými) pracemi.[7] [8]

Vzhledem k neexistenci obecné metodiky měření a interpretaci výsledků, i přes individuálně zvolené metody a metodiky měření, se někdy nepodaří úkol vyřešit vůbec nebo s nasazením širokého komplexu metod nebo pouze s nízkou mírou pravděpodobnosti konečného úspěchu. Faktory, které se na relativně neuspokojivých výsledcích podílejí, jsou:

1. nedostatečný fyzikální kontrast vzhledem k dostupné měřicí technice a geometrickým podmínkám měření,
2. nemožnost provádět geofyzikální měření v rozsahu vyplývajícím z povahy řešeného úkolu a komplikované geologické podmínky.

V současné době je částečně řešena pouze problematika vertikálních, případně ostatních důlních děl, u nichž jsou dány a priori příznivé podmínky pro jejich lokalizaci – výskyt v malé hloubce pod povrchem v rovinatém terénu. [8] [9] [10] [11] [12] Řešení problematiky brownfields, jak je uvedeno v předchozím textu má v mnoha případech společného jmenovatele, a proto zde spatřuji značný prostor pro využití dříve získaných poznatků z řešení problematiky SDD. Jedná se zejména o měření a interpretaci v geometrii 3D, která v současné době není takřka vůbec v ČR využívána.

[1] KAROUS, Miloš. Geoelektrické metody průzkumu. Praha: SNTL - Nakladatelství technické literatury, 1989. ISBN 80-03-00035-1.

[2] CHLUPÁČ, Ivo. Geologická minulost České republiky. Vyd. 2., opr. Praha: Academia, 2011. Neživá příroda. ISBN 978-80-200-1961-5.

[3] MÍSAŘ, Zdeněk. Geologie ČSSR. Praha: Státní pedagogické nakladatelství, 1983. Učebnice pro vysoké školy.

[4] TONG, Liyuan, Lian LIU, Yu QIU a Songyu LIU. Tunneling in abandoned coal mine areas: Problems, impacts and protection measures. Tunnelling and Underground Space Technology [online]. 2013, 38, 409-422 [cit. 2016-12-19]. DOI: 10.1016/j.tust.2013.07.020. ISSN 08867798. Dostupné z: http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0886779813001168

[5] ORLANDO, Luciana. GPR to constrain ERT data inversion in cavity searching: Theoretical and practical applications in archeology. Journal of Applied Geophysics [online]. 2013, 89, 35-47 [cit. 2016-12-19]. DOI: 10.1016/j.jappgeo.2012.11.006. ISSN 09269851. Dostupné z: http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S092698511200198X

[6] TEIXIDÓ, Teresa. The Surface Geophysical Methods: A useful Tool for the Engineer. Procedia Engineering [online]. 2012, 46, 89-96 [cit. 2016-12-19]. DOI: 10.1016/j.proeng.2012.09.450. ISSN 18777058. Dostupné z: http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S1877705812045134

[7] RAPANTOVA, Nada., POSPISIL, Pavel., POLACEK, Ales. Application of gephysical methods during investigation of abandoned mine workings in the locality Stribrne hory in the Czech Republic.SCIENCE AND TECHNOLOGIES IN GEOLOGY, EXPLORATION AND MINING, SGEM 2014, VOL III Book Series: International Multidisciplinary Scientific GeoConference-SGEM,2015,783-790 [cit. 2016-12-19]. ISSN: 1314-2704

[8] MARTÍNEZ, J., J. REY, L.M. GUTIÉRREZ, A. NOVO, A.J. ORTIZ, M. ALEJO a J.M. GALDÓN. Electrical resistivity imaging (ERI) and ground-penetrating radar (GPR) survey at the Giribaile site (upper Guadalquivir valley; southern Spain). Journal of Applied Geophysics [online]. 2015, 123, 218-226 [cit. 2016-12-19]. DOI: 10.1016/j.jappgeo.2015.10.013. ISSN 09269851. Dostupné z: http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0926985115300471

[9] DE OLIVEIRA, Vitor Manuel Gomes, Luís Filipe Tavares RIBEIRO a María Catarina Rosalino DA SILVA. Hydrogeologic characterization of the abandoned mining site of Castelejo, Portugal by VLF-EM & RMT-R geophysical surveying. Geofísica Internacional [online]. 2014, 53(2), 135-151 [cit. 2016-12-19]. DOI: 10.1016/S0016-7169(14)71496-5. ISSN 00167169. Dostupné z: http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0016716914714965

[10] NEGRI, S., G. LEUCCI a F. MAZZONE. High resolution 3D ERT to help GPR data interpretation for researching archaeological items in a geologically complex subsurface. Journal of Applied Geophysics [online]. 2008, 65(3-4), 111-120 [cit. 2016-12-19]. DOI: 10.1016/j.jappgeo.2008.06.004. ISSN 09269851. Dostupné z: http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S092698510800075X

[11] ZHANG, Fengshou, Xiongyao XIE a Hongwei HUANG. Application of ground penetrating radar in grouting evaluation for shield tunnel construction. Tunnelling and Underground Space Technology [online]. 2010, 25(2), 99-107 [cit. 2016-12-19]. DOI: 10.1016/j.tust.2009.09.006. ISSN 08867798. Dostupné z: http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0886779809000959

[12] CARBONEL, Domingo, Verónica RODRÍGUEZ-TRIBALDOS, Francisco GUTIÉRREZ, et al. Investigating a damaging buried sinkhole cluster in an urban area (Zaragoza city, NE Spain) integrating multiple techniques: Geomorphological surveys, DInSAR, DEMs, GPR, ERT, and trenching. Geomorphology [online]. 2015, 229, 3-16 [cit. 2016-12-19]. DOI: 10.1016/j.geomorph.2014.02.007. ISSN 0169555x. Dostupné z: http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0169555X14000816

[13] MEJU, Maxwell A. Geoelectrical investigation of old/abandoned, covered landfill sites in urban areas: model development with a genetic diagnosis approach. Journal of Applied Geophysics [online]. 2000, 44(2-3), 115-150 [cit. 2016-12-19]. DOI: 10.1016/S0926-9851(00)00011-2. ISSN 09269851. Dostupné z: http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0926985100000112


Přehled použitých metod
Metoda ERT
K měření na řešení problematiky vyhledávání podzemních objektů různého typu bude používána aparatura pro měření rezistivity horninového prostředí.
Uvedená varianta odporového měření spojuje přednosti metody odporového profilování a vertikálního sondování. Aplikace této metody je založena na systému uzemněných elektrod (jejich základní počet je určen číslem 8 a jeho násobky). Součástí aparatury je počítač, který řídí celý proces měření, který probíhá tak, že jsou postupně zapojovány pouze 4 elektrody, u nichž se však mění jejich funkce. Elektrody slouží jako proudové nebo měřicí, dle zvoleného uspořádání, kterým je každý bod proměřován. Z naměřených hodnot velikosti proudu I (mA) a potenciálního rozdílu, resp. napětí U (mV) je po vynásobení konstantou upořádání určována hodnota zdánlivého měrného odporu.
Hloubkový dosah pro Wennerovo uspořádání se volí smluvně v rozsahu 1/3 - 1/6 vzdálenosti proudových elektrod AB pro Wennerovo a 1/2- 1/4 AB pro Schlumbergerovo uspořádání. Základní krok elektrod bývá volen obvykle 2m, maximální však může být až 5m. Provedeným měřením v závislosti na počtu elektrod je získán velký počet hodnot zdánlivého měrného odporu, což umožňuje vymezit odporově odlišné kvazihomogenní celky proměřovaného prostředí a následně získat podle potřeby buďto 2D nebo 3D odporový model prostředí. Využitím vhodného softwaru je tak získán odporový model prostředí.


Metoda GPR (Ground Penetrating Radar)
Metoda georadaru je založena na vysokofrekvenčních impulsech rádiových vln.
Z vysílače se vysílají rádiové impulsy pod povrch, ty se odrazí od objektu či struktury a tento odražený signál se zaregistruje v přijímači. Pomocí radaru můžeme získat informace o podzemních tělesech, která mohou být přírodního nebo antropogenního charakteru. Okamžité výsledky se průběžně zobrazují na obrazovce přístroje nebo připojeného počítače.
Výhodou radaru je, že se jedná o nedestruktivní metodu, umožňuje získat rychle
a levně velké množství dat s vysokým rozlišovacím stupněm a je vysoce mobilní. Přesnost radaru je ovlivněna vlastnostmi horninového prostředí v dané lokalitě, typem půdy, jejím stupněm saturace a velikostí její konduktivity. Nevýhodou radaru je jeho hloubkový dosah, který je ovlivněn místními vlastnostmi horninového prostředí. Přítomnost jílů saturovaných vodou v pórovém systému nebo vysoce vodivých materiálů či hornin může způsobit neúčinnost metody GPR. Podmínkou při aplikaci jsou opět kontrastní vlastnosti tělesa a okolního prostředí.


Zdůvodnění zapojení jednotlivých členů týmu:
Ing. Jan Poláček - příprava podkladů pro výběr vhodné lokality, příprava měření a samotné měření v terénu, zpracování dat a následná interpretace těchto dat, která vyústí v sepsání článku typu D
Mgr. Markéta Camfrlová - příprava a vyhodnocení podkladů pro výběr vhodné lokality, pomoc při sepsání článku. Disertační práce: Transport polutantů z hlubinného úložiště radioaktivního odpadu
Doc. RNDr. Pavel Pospíšil, Ph.D. - koordinace projektu, pomoc při měření a zpracovávání výsledků

Členové řešitelského týmuMgr. Markéta Camfrlová
Ing. Tommhy Lervi Cuadros León
Ing. Jan Poláček
doc. RNDr. Pavel Pospíšil, Ph.D.
Specifikace výstupů projektu (cíl projektu)Na základě prováděných parametrických měření uvedenými dvěma geofyzikálními metodami – ERT a GPR na vybraných lokalitách s výskytem podzemních objektů různého původu, tvaru a uložení v geometrii 2D a 3D v různém geologickém prostředí provést následně zpracování získaných výsledků řešením inverzní úlohy využitím vhodného SW a sestrojit grafické výsledky v geometrii 3D. Dále bude projekt zaměřen na efektivitu měření a interpretace ve formě 2D a 3D se závěrečným vyhodnocením a doporučením pro další práce podobného typu. Projekt vyústí v metodická doporučení včetně potřebného ekonomického efektu.

1 Článek typu D na 17th International Multidisciplinary Scientific GeoConferences (SGEM 2017), Albena, Bulgaria

Rozpočet projektu - uznané náklady

NávrhSkutečnost
1. Osobní náklady
Z toho
0,-0,-
1.1. Mzdy (včetně pohyblivých složek)0,-0,-
1.2. Odvody pojistného na veřejné zdravotně pojištění a pojistného na sociální zabezpečení a příspěvku na státní politiku zaměstnanosti0,-0,-
2. Stipendia42500,-42500,-
3. Materiálové náklady0,-11500,-
4. Drobný hmotný a nehmotný majetek500,-0,-
5. Služby9000,-9000,-
6. Cestovní náhrady11000,-0,-
7. Doplňkové (režijní) náklady max. do výše 10% poskytnuté podpory7000,-7000,-
8. Konference pořádané VŠB-TUO k prezentaci výsledků studentského grantu (max. do výše 10% poskytnuté podpory)0,-0,-
9. Pořízení investic0,-0,-
Plánované náklady70000,-
Uznané náklady70000,-
Celkem běžné finanční prostředky70000,-70000,-