Kopiec Kościuszki od lat zmaga się z problemami stateczności, a najnowsze badania pokazują skalę zagrożenia. Naukowcy i studenci Politechniki Krakowskiej stworzyli trójwymiarową mapę obiektu, która wskazuje miejsca najbardziej narażone na osuwanie się gruntu.
Interdyscyplinarny projekt „Odkrywcy Kopca Kościuszki”, realizowany przez naukowców i studentów Wydziału Inżynierii Lądowej Politechniki Krakowskiej we współpracy z firmą Geopartner Geofizyka, połączył nowoczesne technologie: skanowanie laserowe 3D, tomografię sejsmiczną oraz modelowanie numeryczne. Celem było dokładne zdiagnozowanie stanu jednego z najważniejszych symboli Krakowa i Polski.
Badacze opracowali trójwymiarowy model Kopca, który pozwolił wskazać obszary naruszonej struktury gruntu. Analizy wykazały miejscowe przemieszczenia bryły Kopca sięgające nawet 20 centymetrów w ciągu jednego roku. Jeszcze większe deformacje widoczne są w analizach obejmujących ostatnią dekadę. Wynika to z porównania aktualnych pomiarów z danymi uzyskanymi podczas skanowania laserowego wykonanego już w 2014 roku.
– Ten unikalny obiekt inżynieryjny regularnie zmaga się z problemami stateczności. Kopiec jest zabytkiem narodowym o delikatnej konstrukcji ziemnej, dlatego zintegrowane badania są istotne, bo pozwalają odtworzyć jego wnętrze cyfrowo i chronić stateczność w mało inwazyjny sposób – podkreśla prof. Elżbieta Pilecka z Katedry Geotechniki i Wytrzymałości Materiałów PK.
Badania terenowe prowadzono z wykorzystaniem specjalistycznej aparatury sejsmicznej przygotowanej przez firmę Geopartner Geofizyka. Urządzenie generujące fale sejsmiczne zostało zamontowane na niewielkiej platformie gąsienicowej, dostosowanej do poruszania się po ścieżkach Kopca bez ryzyka ich uszkodzenia.
Analiza rozchodzenia się fal sejsmicznych pozwoliła stworzyć obraz wnętrza Kopca. Naukowcy mogli wskazać miejsca, w których gromadzi się woda lub grunt traci spoistość. To właśnie tam pojawia się największe ryzyko osuwisk – Fala sejsmiczna przechodzi przez całą bryłę, dając obraz ciągły, a nie tylko dane z jednego otworu. Dzięki temu można wskazać miejsca, w których wewnątrz kopca gromadzi się woda lub gdzie struktura gruntu traci swoją spoistość – wyjaśnia prof. Pilecka.
Studenci uczestniczący w projekcie wykonali również bardzo dokładne skanowanie laserowe 3D. Powstała tak zwana „chmura punktów”, czyli cyfrowy model Kopca z dokładnością do 5 milimetrów. Porównanie modeli wykonanych w różnych okresach pozwoliło wykryć miejsca przemieszczania się gruntu i deformacji bryły obiektu – Oba zjawiska stanowią zagrożenie dla stateczności Kopca, dlatego potrzebna jest interwencja – mówi Łukasz Matusik, jeden ze studentów uczestniczących w projekcie.
W ramach prac przygotowano także propozycje zabezpieczenia Kopca. Jednym z rozważanych rozwiązań są punktowe „zastrzyki cementowe”, które mogłyby wzmacniać osłabione warstwy gruntu. Studenci analizowali również skuteczność łączenia różnych metod stabilizacji. Naukowcy podkreślają, że głównym zagrożeniem dla Kopca pozostaje woda. To ona powoduje degradację gruntu i osłabia zarówno samą bryłę zabytku, jak i jego wapienne podłoże – Główną siłą niszczycielską jest woda, która przenosi grunt z Kopca do wapiennej podstawy, naruszając w ten sposób jedno i drugie – tłumaczy dr Rafał Sieńko z Politechniki Krakowskiej.
Stan Kopca jest stale monitorowany za pomocą specjalnych czujników. Co 15 minut przekazują one dane dotyczące odkształceń gruntu, zawilgocenia, opadów, siły wiatru czy nasłonecznienia.
Projekt „Odkrywcy Kopca Kościuszki” został sfinansowany przez FutureLab PK – uczelniane laboratorium innowacji Politechniki Krakowskiej. Badacze podkreślają, że opracowana metodologia może być wykorzystywana również przy ochronie innych budowli ziemnych oraz infrastruktury drogowej i kolejowej – Dzięki współpracy z Politechniką Krakowską przygotowywane są fantastyczne materiały w dwóch płaszczyznach. Pierwsza to diagnostyka, która pokazuje nam problemy, z jakimi Kopiec się mierzy, a druga to podpowiedzi dotyczące dalszych działań – mówi prof. Piotr Dobosz, prezes Komitetu Kopca Kościuszki.
