Карст. Причины возникновения и условия развития карста в различных геологических условиях.

 

Карст – химическое растворение горной породы, происходит в результате фильтрации подземной воды, конечные продукты сталактиты и сталагмиты.

По отношению к земной поверхности различают два типа карста: открытый и скрытый.

При открытом типе карстующиеся породы лежат непосредственно на поверхности земли, а при скрытом они перекрываются слоями нерастворимых водопроницаемых пород и лежат на некоторой глубине.

При растворении горных пород в массиве горной породы образуются пустоты, существенно снижающие несущую способность массива грунта.

Карстовые процессы - это процессы выщелачивания водорастворимых горных пород известняков, доломитов, гипсов подземными и атмосферными видами и образования в них различных пустот. Для карстового процесса в отличие от суффозии главным является растворение пород и вынос из них веществ в растворенном виде.

Возникновение и развитие карста обусловлено способностью пород к полному растворению, наличием проточной воды и степенью ее минерализации, геологическим строением участка, рельефом местности, трещиноватостью пород, характером растительности, климатом. Из всех пород наиболее растворимыми водой являются соли, гипсы с ангидридами и известняки.

Наиболее сильно растворяет породы слабо минерализованная вода, а также водные растворы, содержащие свободную углекислоту. В этом случае растворяющее действие воды увеличивается во много раз. Растворению способствуют повышенная температура и движение воды.

Поднятие или опускание карстового массива, вследствие движений земной коры, вызывает изменение положения базиса коррозии. Карстовый процесс при этом либо усиливается, либо ослабевает. Ниже уровня подземных вод, если они достаточно минерализованы и поток их движется медленно, карстообразования не происходит. В этой части массива наблюдается цементация трещин за счет выпадения из водного раствора кальцита и других веществ. В связи с этим в карстующемся массиве следует различать зону карстообразования и зону цементации.

 

Причины возникновения плывунного состояния грунтов. Мероприятия по борьбе с плывунами.

Плыву́н — насыщенный водой грунт (обычно пески или супеси), который способен разжижаться под механическим воздействием на него, при вскрытии их котлованами и другими выработками.

По причине возникновения плывунов их разделяют на истинные и ложные:

Истинные плывуны

Часто плывунные свойства проявляют пылеватые пески и супеси, насыщенные водой, содержащие в большом количестве очень мелкие частицы (глинистые и коллоидные), которые начинают играть роль смазывающего вещества между крупными частицами грунта. Вследствие наличия глинистых и более мелких коллоидных частиц эти грунты обладают гидрофильными свойствами и слабо отдают воду. Даже при небольшом гидравлическом градиенте они переходят в плывунное состояние и перемещаются с водой в выработки. Коэффициент фильтрации таких грунтов обычно менее 0,5 м/сут.

При промерзании истинный плывун подвергается сильному пучению, слабо фильтрует воду. При высыхании приобретает связность. В образовании истинных плывунов большую роль играют микроорганизмы.

Ложные плывуны

Ложный плывун — мелкий пористый песок, насыщенный водой. Поскольку пласт находится на глубине, вода в порах плывуна находится под давлением больше атмосферного. При вскрытии пласт обнажается, и вода под давлением попадает в котлован и выносит с собой песок.

Плывунные свойства грунтов проявляются при наличии гидродинамического давления в подземной воде, возникающего вследствие развития гидравлического градиента. Гидравлический градиент возникает при вскрытии водоносных горизонтов.

Меры борьбы с плывунами

Борьба с плывунами - довольно сложное дело, особенно для истинных плывунов. Для борьбы сложными плывунами используются следующие методы:

1. Искусственное осушение плывунных грунтов с помощью дренажа.

2. Крепление стенок котлована шпунтовыми ограждениями.

3. Закрепление плывунов силикатизацией, цементацией, замораживанием и т.д.

4. Применение сжатого воздуха для создания давления, уравновешивающего давление воды. Обычно при проходке тоннелей, сооружении мостовых опор и т.д.

Для истинных плывунов водопонижение неприменимо из-за низкого коэффициента фильтрации. По этой причине невозможно применение силикатизации и цементации.

Для борьбы с истинными плывунами используется либо шпунтовое ограждение, либо замораживание.