Инженерно-геологические процессы и явления, связанные деятельностью подземных вод. Методы борьбы с карстовыми и суффозионными процессами.

Подземные воды производят как разрушительную, так и созидательную геологическую работу. Разрушительная деятельность связана с растворением и механическим размывом горных пород и проявляется в карстовых процессах и суффозии, а также в образовании оплывин[6], оползней[7] по бортам речных долин, озерных и морских впадин. Созидательная деятельность проявляется в образовании натечных форм в виде сталактитов и сталагмитов, а также корок различной мощности, образующихся при осаждении из подземных вод растворенных в них минеральных веществ.

Карстовые процессы

Карст– процесс растворения или выщелачивания трещиноватых растворимых горных пород подземными и поверхностными водами, в результате которого образуются как отрицательные формы рельефа на поверхности Земли, так и различные полости, каналы и пещеры в глубине.

К поверхностным карстовым формам относятся:

1) карры – углубления в виде рытвин и борозд глубиной от нескольких сантиметров до 1–2 м (рис. 41);

2) поноры – вертикальные или наклонные отверстия (трещины) на поверхности карстующих горных пород, по которой вглубь уходят дождевые, талые снеговые, проточные воды. Поноры обычны на дне карстовых воронок, карстовых промоин или в руслах исчезающих рек;

3) карстовая воронка (русск.) – впадина конической или чашеобразной формы глубиной от 2–3 до 15–17 м при ширине по верхнему краю от нескольких до десятков метров.

а) воронки поверхностного выщелачивания, связанные с растворяющей деятельностью атмосферных вод;

б) воронки провальные, образующиеся путем обрушения сводов подземных карстовых полостей

4) карстовые котловины – крупные формы поверхностного карстового рельефа, на дне которых могут развиваться карстовые воронки;

5) полья – наиболее крупные карстовые формы (хорошо известны в Югославии и других районах);

6) карстовые колодцы и шахты – крупные провалы, достигающие местами глубин свыше 1000 м и являющиеся как бы переходными к подземным карстовым формам.

 

К подземным карстовым формам относятся различные каналы и пещеры. Самыми крупными подземными формами являются карстовые пещеры – системы горизонтальных или наклонных каналов, часто сложно ветвящихся и образующих огромные залы или гроты.

Суффозия (от лат. suffosio – подкапывание) – вынос мелких минеральных частиц породы, фильтрующейся через нее водой. Этот процесс отличается от карста тем, что суффозия является преимущественно физическим процессом и частицы породы не претерпевают дальнейшего разрушения.

Суффозия приводит к проседанию вышележащей толщи и образованию западин диаметром до 10 и даже 100 метров, а также пещер. Одним из необходимых условий суффозии является наличие в породе как крупных частиц, образующих неподвижный каркас, так и вымывающихся мелких.

Суффозионные формы – отрицательные формы рельефа, образующиеся за счет процессов выщелачивания и вымывания частиц пород субстрата подземными водами и последующего обрушения кровли образующихся пустот.

С деятельностью подземных и поверхностных вод и другими факторами часто связаны разнообразные смещения горных пород, развивающиеся на крутых береговых склонах оврагов, долин рек, озер и морей. Характер и величина смещений бывают различными. Среди них наблюдаются:

1. Мелкие смещения, захватывающие только поверхностную часть склона, почвенный слой и часть подстилающей выветрившейся породы, которые под влиянием сильного переувлажнения атмосферными осадками начинают медленно передвигаться вниз. Такие смещения называются оплывинами, или сплывами.

2. Крупные смещения земляных масс по склону, захватывающие различные горные породы, слагающие склон и распространяющиеся на большую глубину. Такие смещения называются оползнями.

3. Внезапные обрушения огромных масс горных пород, сопровождающиеся опрокидыванием сорвавшегося массива и его дроблением, называются обвалами. Наиболее значительные проявления их наблюдаются в молодых горных районах. В таких районах вода подготавливает возможность движения пород, ослабляет в них прочность.

 

в борьбе с суффозией могут мероприятия, направленные на устранение условий:

1. Закрепление грунтов. Это может быть цементация, силикатизация.

2. Заполнение полостей, в которые выносятся частицы грунта, устойчивым к суффозии материалом.

Выбор мероприятий по защите зданий и сооружений, возводимых в карстовых районах, осуществляется в зависимости от условий развития и характера проявления карста, от назначения и конструктивных особенностей проектируемого объекта.

планировка и отвод воды, которая может застаиваться в пониженных местах рельефа

-засыпка карстовых грунтов водонепроницаемыми материалами

стройство дренажных систем, перехват движения грунтовых вод

-глинизация, цементация, бетонизация трещин для уменьшения водопроницаемости

засыпка песком

Инженерные методы борьбы, которые относятся ко второму способу, называют активными. Это набор комплексных мер, направленных на то, чтобы заполнить ниши и прорехи, которые есть под землёй, а также расколы в карбонатных породах раствором цемента или бетона.

Используют и метод, который может защитить строения большого значения — изоляция режима гидрогеологии путём исключения водного отбора.

Третий способ предотвращения разрушительных последствий вышеупомянутых процессов включает в себя создание уникальной индивидуальной конструкции фундамента и самого сооружения. Например, цельные железобетонные фундаменты в форме сплошных плит.

Конструкции таких строений должны быть с повышенной пространственной жесткостью

БИЛЕТ 20