| Abstract | Predmet istraživanja doktorskoga rada su površinski procesi klizanja, puzanja, prekomjerne erozije, jaružanja i odronjavanja u porječju rijeke Dubračine u Primorskogoranskoj županiji. Porječje predstavlja zonu navlake karbonata na fliš gdje postoje svi geološki, geomorfološki i klimatski preduvjeti za nastanak površinskih geodinamičkih (inženjerskogeoloških) procesa, a specifično je i po tome što je to za sada jedino područje u Hrvatskoj gdje se na površini nalaze vrlo erodibilna disperzivna tla nastala trošenjem fliša. Općenito se može reći kako su istraživanja imala dva glavna cilja: zonirati područje istraživanja prema podložnosti pojedinom površinskom procesu u mjerilu 1 : 5 000 primjenom statističkih bivarijatnih metoda koje su u literaturi pisanoj na engleskom jeziku poznate pod nazivom "Information value method" (IVM) i "Frequency ratio method" (FRM) te odrediti utječe li disperzivnost na degradaciju inženjerskogeoloških značajki tla. Metode istraživanja korištene u radu podijeljene su na terenske, laboratorijske te metode obrade podataka. Terenske metode korištene su za potrebe kartiranja i verifikacije površinskih procesa te uzorkovanja tla pokrivača. Laboratorijskim metodama određeni su: granulometrijski sastav tla pokrivača flišne udoline koja se nalazi između karbonatnih litica, koncentracija kationa natrija, kalija, kalcija i magnezija u ekstraktu tla, Atterbergove granice te kohezija i kut unutarnjeg trenja tla, model trošenja tla nakon procesa sušenja-vlaženja te mineralni sastav frakcije praha i gline. U sklopu obrade podataka analiziran je visokorezolucijski digitalni model terena, sintetizirani su rezultati laboratorijskih istraživanja te su izrađene faktorske karte i karte podložnosti površinskim procesima primjenom GIS tehnologije. Kombinirana primjena topografskih karata i visokorezolucijskog modela terena u svrhu daljinskog kartiranja, rezultirala je vrlo kvalitetnim i pouzdanim inventarima površinskih procesa, koji predstavljaju najvažnji ulazni podatak u analizama podložnosti terena površinskim procesima. Izuzetak su dijelovi terena gdje se preklapaju procesi klizanja i prekomjerne erozije gdje bez terenske verifikacije nije moguće pouzdano odrediti radi li se o morfologiji uzrokovanoj klizanjem ili prekomjernom erozijom. U slučajevima kada se i utvrdi da je riječ o klizanju, zbog velike erodibilnosti materijala, na takvim terenima morfološke karakteristike klizišta vrlo brzo nestaju. Analizama je utvrđeno kako se disperzivna tla mogu klasificirati kao nisko i visokoplastične gline. Svojstvo disperzivnosti nije povezano s mineralnim sastavom koji je vrlo sličan i kod disperzivnih i nedisperzivnih glina, a nema utjecaj ni na aktivnost gline. Vrijednosti kohezije i kuta unutarnjeg trenja se kod disperzivnih i nedisperzivnih glina ne razlikuju, ali se kod disperzivnih glina primjećuje nagli gubitak kohezije s povećanjem vlažnosti. Rezultati pokusa sušenja-vlaženja jasno razlikuju disperzivne i nedisperzivne gline jer se disperzivne gline nakon potapanja u vodi brzo dezintegriraju u mulj. Disperzivne gline utječu i na proces klizanja jer s povećanjem vlažnosti uzrokuju nagli gubitak kohezije u tlu i potpunu degradaciju materijala i mehaničkih svojstava usljed čega se javljaju oslabljene zone koje predstavljaju mjesta inicijacije klizne plohe. Prekomjerna erozija povezana s disperzivnim glinama na površini terena, koje imaju ekstremno velike koncentracije iona natrija u pornoj vodi, kao što je to slučaj na zapadnoj strani ogoline u porječju Slanog potoka, razlog je vrlo male debljine pokrivača zbog čega pojave klizanja na takvim područjima ne treba očekivati. Međutim, istraživanjima je potvrđena mogućnost da prekomjerna erozija i klizanje mogu biti skupni geodinamički događaj na padini i to na onim dijelovima gdje disperzivnost nije uzrokovana ekstremno velikim koncentracijama natrija u pornoj vodi, što omogućava razvoj nešto debljeg pokrivača iznad osnovne stijene. Navedeno je primjećeno na istočnoj strani ogoline u porječju Slanog potoka. Na temelju laboratorijskih istraživanja, izrađeno je šest karakterističnih faktorskih karata porječja Dubračine, koje su korištene u analizama podložnosti terena površinskim procesima. To su karte udjela gline, praha, pijeska i šljunka u tlu pokrivača, karta udaljenosti od disperzivnog uzorka te binarna karta disperzivnosti površine terena, gdje inventar ogolina predstavlja disperzivne površine. Prema rezultatima analiza, u porječju Dubračine udio granulometrijskih frakcija u tlu pokrivača utječe na procese klizanja, puzanja, prekomjerne erozije i jaružanja. Udaljenost od disperzivnog uzorka utječe na procese klizanja, prekomjerne erozije i jaružanja, a faktorska karta disperzivnosti površine terena na procese klizanja i jaružanja. Istraživanja su pokazala kako su u porječju Dubračine tri najznačajnija faktora koja utječu na zonaciju podložnosti klizanju litologija, pokrov zemljišta i srednja godišnja količina oborine, a puzanju litologija, udaljenost od prometnice i nagiba terena. Podložnost prekomjernoj eroziji najviše je pod utjecajem udaljenosti od disperzivnog uzorka, litologije i pokrova zemljišta, dok na proces jaružanja najviše utječe litologija, pokrov zemljišta i smjer nagiba. Najznačajniji faktori koji utječu na zonaciju podložnosti odronjavanju su nagib terena, litologija i pokrov zemljišta. Validacijom karata podložnosti, koje su za svaki proces izrađene pomoću dvije bivarijatne metode, može se zaključiti kako se za procese klizanja, puzanja i jaružanja IVM metoda bez primjene granulometrijskih faktorskih karata pokazala preciznijom u odnosu na FRM metodu. Kada je u pitanju podložnost pekomjernoj eroziji, FRM metoda bez primjene granulometrijskih karata ima bolje rezultate predviđanja u odnosu na IVM metodu, a kod procesa odronjavanja, karta podložnosti dobivena FRM metodom je kvalitetnija u odnosu kartu dobivenu IVM metodom. Ovo istraživanje provedeno je u zoni navlake karbonata na fliš, zbog čega se može pretpostaviti postojanje istih površinskih geodinamičkih (inženjerskogeoloških) procesa i u drugim takvim područjima, koja bi onda slijedom toga, također mogla biti predmetom zonacijskih istraživanja. Međutim, pojave disperzivnih glina i prekomjerne erozije u drugim zonama navlake karbonata na fliš duž jadranske obale, ne treba očekivati, osim u porječjima potoka Bakarački rov i Ričina, koja uz porječje Dubračine, pripadaju Vinodolskoj dolini. |
| Abstract (english) | This doctoral thesis focuses on superficial sliding, creeping, excessive erosion, gully erosion and rockfall processes in the Dubračina river basin in Primorsko – Goranska County. The river basin is an overthrust zone of carbonate over flysch possessing all the geological, geomorphological and climate preconditions for the occurrence of superficial geodynamic (engineering-geological) processes, and it is also specific for being currently the only discovered area in Croatia where the surface contains very erodible dispersive soils resulting from flysch weathering. In general, the research had two main objectives: zoning of the research area according to susceptibility to a particular superficial process at a scale of 1:5000 by applying statistical bivariate methods known as “Information Value Method” (IVM) and “Frequency Ratio Method” (FRM) and determining whether the dispersiveness affects the degradation of engineering-geological soil properties. The applied research methods can be divided into field, laboratory and dataprocessing methods. Field methods were used for mapping and verifying superficial processes and superficial deposit sampling. Laboratory methods were used to determine: grain size distribution in the superficial deposit of the flysch valley located between carbonate cliffs, the concentration of sodium, potassium, calcium and magnesium cations in the soil extract, Atterberg limits and cohesion and internal soil friction angle, soil weathering model after the drying-wetting process, and the mineral composition of silt and clay fractions. In data processing, a digital high-resolution terrain model was analysed, laboratory research results were synthesized, and factor maps and superficial processes susceptibility maps were produced using GIS technology. A combination of topographic maps and a high-resolution terrain model applied for remote mapping resulted in high-quality and reliable inventories of superficial processes which represent the most important input for the analysis of terrain susceptibility to superficial processes. This does not apply to parts of terrain where slide and excessive erosion processes overlap and where, without terrain verification, it is impossible to establish with certainty whether the morphology was caused by sliding or excessive erosion. Even if it is established that it was caused by sliding, due to high soil erodibility, morphological characteristics of a landslide disappear very quickly in such terrains. Analyses have shown that dispersive soils can be classified as lean and fat clays. The soil dispersivity is unrelated to mineral composition which is very similar in dispersive and non-dispersive clays, and also has no impact on clay activity. The cohesion and internal friction angle values do not differ between dispersive and non-dispersive clays; however, dispersive clays exhibit a sudden loss of cohesion with increase of water content. The dryingwetting test results clearly show the difference between dispersive and non-dispersive clays because dispersive clays quickly disintegrate into mud after being immersed in water. Dispersive clays also affect the sliding process because the increase of water content causes a sudden loss of cohesion in the soil and complete degradation of material and mechanical properties, causing the appearance of weakened zones as the location where shear planes begin to form. Excessive erosion linked to dispersive clays on the surface of the terrain with extremely high sodium ion concentrations in pore water, as is the case on the western side of the badland in the Slani potok creek basin, is the reason for very low thickness of the superficial deposit. This explains why sliding is unlikely to occur in such areas. However, research has confirmed that excessive erosion and sliding can represent a joint geodynamic event on the slope, exactly in those parts where dispersiveness is not caused by extremely high sodium concentrations in pore water, enabling the development of a somewhat thicker superficial deposit above bedrock. It has been observed on the eastern side of the badland in the Slani potok basin. Based on laboratory research, six characteristic factor maps of the Dubračina river basin have been produced and used in the analyses of terrain susceptibility to superficial processes. These are maps of clay, silt, sand and gravel proportions in superficial deposit, the map of distance from the dispersive sample and the binary map of terrain surface dispersiveness, where the badland inventory represents dispersive areas. According to the results of the analyses, the grain size distribution in the superficial deposit in the Dubračina river basin affects sliding, creeping, excessive erosion and gully erosion processes. The distance from the dispersive sample affects the sliding, excessive erosion and gully erosion processes, and the factor map of the terrain surface dispersiveness affects the sliding and gully erosion processes. Research has shown that, in the Dubračina river basin, the three most important factors that affect the zoning of the susceptibility to sliding are lithology, land cover and mean annual precipitation, and those that affect the zoning of the susceptibility to creeping are lithology, distance from the road and slope. The three factors that affect susceptibility to excessive erosion the most are distance from the dispersive sample, lithology and land cover, whereas for the gully erosion process the three most important factors are lithology, land cover and aspect. The most important factors that affect the zoning of the susceptibility to rockfall are slope, lithology and land cover. The validation of susceptibility maps, which were produced for each process using two bivariate methods, allows for the conclusion that for the sliding, creeping and gully erosion processes the IVM method, without the application of the grain size distribution factor maps, is more precise than the FRM method. As regards the susceptibility to excessive erosion, the FRM method, without the application of grain size distribution maps, yields better forecasting results than the IVM method. When it comes to the rockfall process, the FRM-derived susceptibility map is better than the IVM-derived map. This research was carried out in the overthrust zone of carbonate over flysch which allows for the presumption that such superficial geodynamic (engineering-geological) processes also take place in other similar areas which could, therefore, also be the subjectmatter of susceptibility zoning research. However, occurrences of dispersive clays and excessive erosion in other overthrust zones of carbonate over flysch along the Adriatic coast are unlikely, except in the basins of the Bakarački rov and Ričina creeks which belong to the Vinodol valley together with the Dubračina river basin. |
