Ústav struktury a mechaniky hornin Akademie věd České republiky (ÚSMH) je veřejná výzkumná instituce, která se zabývá výzkumem struktury a vlastností hornin a horninového prostředí, geodynamickými procesy, zejména příčinami, následky a riziky zemětřesení a sesuvů.
Jeho akademická historie se datuje od 1. ledna 1958 založením Hornického ústavu ČSAV (1958-1979), který vznikl jako pracoviště základního výzkumu v oblasti báňských věd. Nový ústav personálně, materiálně a z části i programově navázal na předcházející třicetiletou činnost rezortního Ústavu pro vědecký výzkum uhlí (1927-1958), v němž se vědci zabývali převážně chemií uhlí a chemickým zpracováním tuhých paliv. Jeho prvním ředitelem byl vynikající uhelný chemik Hans Tropsch, jeden ze spoluautorů známé Fisher-Tropschovy syntézy tekutých paliv z uhlí.
Hornický ústav poté rozšířil svoje zaměření na obory báňského charakteru, jako jsou geomechanika, geotechnika a aerologie a na ně navazující obory úpravnictví, koksárenství či briketárenství. Poznatky základního výzkumu se uplatňovaly jak v hornictví, tak i v oblastech analogických s hornictvím, jako jsou např. podzemní stavitelství, geologie, geofyzika, chemická technologie, archeologie nebo speleologie.
Zásluhou Hornického ústavu se poprvé v tehdejším Československu rozvinuly báňské vědy na světovou úroveň. Výzkum uhlí se stal postupně významnou vědeckou disciplínou a důkazem vysoké vědecké úrovně ústavu bylo pořádání první mezinárodní konference International Conference on Coal Science v Praze na jaře roku 1968, které se zúčastnily všechny tehdy uznávané osobnosti oboru z celého světa. Tím byla založena mezinárodní tradice pravidelných čtyřletých konferencí Coal Science.
Dalším důležitým přínosem bylo otevření studia indukované seismicity, jehož praktické výsledky se již od šedesátých let uplatňovaly v Kladenském uhelném revíru a následně i při těžbě uranu na Příbramsku. V roce 1969 byla ve spolupráci s Geofyzikálním ústavem ve Varšavě založena tradice pořádání geofyzikálních konferencí o důlní geofyzice, které se staly mezinárodním fórem tohoto oboru.
V sedmdesátých letech prošel Hornický ústav zásadními organizačními změnami. V souvislosti s velkými důlními neštěstími v Ostravsko-karvinském revíru, významem a potřebami báňského průmyslu byla v roce 1978 založena pobočka Hornického ústavu v Ostravě, z které později vznikl dnešní Ústav geoniky AV ČR, v. v. i. V roce 1979 došlo ke sloučení s Geologickým ústavem ČSAV, takže vznikl relativně velký ústav s názvem Ústav geologie a geotechniky ČSAV (1979-1989). Toto sloučení odborníci nevnímali jako přínosné a v návaznosti na politické změny v roce 1989 byl ústav opět rozdělen na dva samostatné ústavy, přičemž nástupcem Hornického ústavu se stal Ústav geotechniky ČSAV (1989-1992).
Rovněž náplň vědecké činnosti ústavu procházela vývojem, který odrážel aktuální průmyslové záměry. Vznikl tak rozsáhlý výzkum průmyslového uhlíku, který se v devadesátých letech změnil na výzkum moderních uhlíkových materiálů a začátkem nového tisíciletí na výzkum kompozitů.
Rozvoj v oblasti seismologie se v osmdesátých letech odvinul od aktivace zemětřesných rojů v oblasti západních Čech. Tato historicky známá seismicky aktivní zóna se v souvislosti s výskyty termálních pramenů a čtvrtohorními sopkami stala významnou, světově uznávanou přírodní geofyzikální laboratoří a ve spolupráci s Geofyzikálním ústavem ČSAV zde byla vybudována unikátní automatická seismická síť WEestern Bohemia Net.
Devadesátá léta s rozsáhlými komplexními změnami souvisejícími rovněž s oblastí těžby surovin a jejich zpracováním vyvolala nutnost postupných změn v orientaci výzkumu, která nově zdůrazňovala i ochranu životního prostředí. V roce 1992, kdy vznikla Akademie věd České republiky, byl ústav přejmenován na Ústav struktury a mechaniky hornin AV ČR. Ústav vznikl jako spolek státních a průmyslových organizací v roce 1927 pod názvem Ústav pro vědecký výzkum uhlí. Od 1. ledna 1958 se Ústav stal součástí Československé akademie věd pod názvem Hornický ústav ČSAV. V roce 1979 vznikl sloučením Hornického ústavu s Geologickým ústavem Ústav geologie a geotechniky. V roce 1989 se Ústav rozdělil na Geologický ústav a Ústav geotechniky. Po vzniku samostatné Akademie věd ČR (1993) bylo 1. ledna 1994 pracoviště přejmenováno na Ústav struktury a mechaniky hornin.
ÚSMH dnes představuje moderně vybavené vědecké pracoviště zaměřené na výzkum týkající se jak přirozených hornin a horninového prostředí zemské kůry, tak i uměle vytvořených geomateriálů.
V šesti vědeckých odděleních se řeší otázky spojené zejména s rozvíjením nových metodických postupů pro výpočet ocenění seismického ohrožení a pro výzkum ohnisek přirozených i indukovaných seismických jevů, se sledováním a studiem recentních geodynamických procesů orientovaných na pohyby zemského povrchu, se zkoumáním nebezpečných svahových pohybů a poruch, s charakterizací vybraných ložisek nerostných surovin a s jejich ekologickým využitím včetně likvidace škodlivých odpadů, s výzkumem a vývojem geopolymerních materiálů s širokým spektrem použití a v neposlední řadě jak s výzkumem a vývojem biomateriálů na bázi nanočástic a nanovláken, tak žáruvzdorných kompozitů z netradičních prekurzorů.
Struktura a zaměření oddělení
Ústav struktury a mechaniky hornin je rozdělen do několika vědeckých oddělení, z nichž každé se specializuje na konkrétní oblast výzkumu:
- Oddělení aplikované mechaniky hornin se zabývá výzkumem hornin a jejich krátkodobých i dlouhodobých změn. Provádí monitorování a analýzu skalních masivů v závislosti na horninovém složení, srážkách a teplotě.
- Oddělení geochemie studuje složení a vlastností hornin metodami povrchové chemie, geochemie a petrologie. Zkoumá minerální složení, procesy vzniku organické hmoty v horninách a jejich biologické zdroje.
- Oddělení inženýrské geologie se zabývá analýzou příčin, sledováním a vyhodnocováním nebezpečných geodynamických procesů. Výzkum je orientován do dvou základních směrů: na svahové procesy a skalní řícení.
- Oddělení kompozitních a uhlíkových materiálů se zaměřuje na studium a aplikace moderních vláknových, nanočásticových a hybridních kompozitních materiálů.
- Oddělení neotektoniky a termochronologie studuje tektonické zlomy a pohyby, které na nich probíhají. Užívá metody tektonické geomorfologie, strukturní geologie a geofyziky. Výstupy výzkumu jsou důležité pro pochopení i předvídání přírodních rizik.
- Oddělení seismotektoniky se zabývá studiem zemětřesení spojených s tektonickými pohyby v zemské kůře a studiem seismických jevů způsobených lidskou činností - těžbou nerostných surovin, budováním přehrad nebo získáváním geotermální energie.
- Oddělení struktury a vlastností materiálů se zabývá vztahy mezi strukturou a vlastnostmi anorganických a organických materiálů, jejich přípravou a procesy zpracování s využitím experimentálního a matematického modelování. Jedná se o vitrifikační procesy, tavicí procesy skel, užití aluminosilikátových pojiv a vázání anorganických odpadů v geopolymerních látkách.
Rozvíjené problematiky, v rámci jejichž řešení ústav spolupracuje s mnoha akademickými a vysokoškolskými ústavy a dalšími odbornými pracovišti, jsou v souladu se světovými trendy a umožňují zapojení ústavu do mezinárodních spoluprací.
Významné úspěchy a spolupráce
Ústav má bohatou historii a za své působení dosáhl řady významných úspěchů. "Velmi oceňuji práci, kterou odvedli vědci z ústavu právě při vypracování posudku k odhalení příčiny sesuvu na dálnici D8. Nezůstali však jen u toho, ale vytvořili poté dokument, který bude sloužit jako příručka při projektování liniových staveb právě s ohledem na možná rizika sesuvů," uvedla předsedkyně AV ČR Eva Zažímalová. Připomněla také, že ÚSMH byl jedním z prvních ústavů Akademie věd, které zformulovaly výzkumný program v rámci Strategie AV21, a to program Přírodní hrozby.
Ředitel ÚSMH Josef Stemberk uvedl, že vědci v ústavu se i dnes věnují výzkumu a využití uhlíku, tedy základnímu prvku tvořícímu uhlí, i když na zcela jiné bázi a úrovni než kdysi. „Další obory se zaměřují na výzkum zemětřesení, současných i prehistorických, na zkoumání svahových pohybů, a to nejen v České republice, ale i v extrémních polárních a vysokohorských oblastech. Naši odborníci provádějí různá pokročilá měření a výzkumy po celém světě, například na Špicberkách, v Peru, v Himálajích, Kalifornii či Etiopii,“ poznamenal.
O současné vědecké úrovni výsledků vypovídají především publikace v renomovaných impaktovaných časopisech, nové patenty a účast na významných konferencích. Ústav se aktivně zapojuje do mezinárodních projektů a spolupracuje s mnoha akademickými a vysokoškolskými institucemi po celém světě.
Osobnosti a archivní materiály
V historii ústavu působila řada významných vědců. Mezi nimi je i profesor Quido Záruba (1899-1993), jeden ze zakladatelů české inženýrské geologie. Je autorem množství fotografií, diapozitivů a negativů, které se nacházejí v archivu oddělení inženýrské geologie ÚSMH. Snímky zachycují nebezpečné geologické procesy - různé typy svahových deformací (sesuvy, skalní řícení, přívalové proudy) a nestabilitu břehů nádrží nebo staveb. Sbírka zahrnuje období od dvacátých let 20. století.
V roce 2018 byl u příležitosti 90. výročí založení předchůdce ústavu vydán publikace "Věda pod Rokoskou", která shrnuje dějiny výzkumného pracoviště. Autory publikace s podtitulem Dějiny Ústavu struktury a mechaniky hornin AV ČR, v. v. i. a jeho předchůdců jsou odborníci z Masarykova ústavu Akademie věd Věra Dvořáčková, Vlasta Mádlová a Jiří Šoukal.
Tichým svědkem bohaté historie Ústavu struktury a mechaniky hornin AV ČR, v. v. i., je rozsáhlý a z části památkově chráněný areál ústavu na Rokosce, jehož základní silueta zůstala do dnešních dnů jen velmi málo pozměněná.
Seznam ředitelů ústavu (nebo jeho předchůdců):
- Dr. Hans Tropsch (1928-1931)
- Doc. Dr. Ing. Břetislav Gustav Šimek (1931-1951)
- Ing. Jaroslav Tichý (1951-1952)
- František Slavík (1952-1956)
- Ing. Josef Koutník (1956-1957)
- Prof. Ing. Emil Petýrek, CSc. (1957-1970)
- Ing. Dr. techn. František Špetl, DrSc. (1970-1972)
- Ing. Gustav Šebor, DrSc. (1972-1987)
- Ing. Jaroslav Němec, DrSc. (1987-1990)
- Ing. Viktor Dobal, CSc. (1990-1993)
- RNDr. Vladimír Rudajev, DrSc. (1993-1998)
- Doc. Ing. Karel Balík, CSc. (2001-2012)
- RNDr. Josef Stemberk, CSc. (2012-2022)
- RNDr. Filip Hartvich, Ph.D. (současný ředitel)
