Принципы и порядок проведения карстологического обследования, Характеристики поверхностной закарстованности, оценка карстоопасности, схема описания воронок и провалов.

 

Сбор, анализ и обобщение материалов изысканий прошлых лет

должен включать материалы и данные:

об особенностях геолого-тектонического строения, геоморфологических и гидрогеологических условий, определяющих образование и развитие карста, в том числе о типе карстующихся пород (типе карста), условиях их залегания и распространения, глубине зоны активного развития карста, литологическом составе, водопроницаемости и мощности покрывающих пород, наличии глубоких эрозионных врезов, гидродинамических и гидрохимических условиях, поверхностных и подземных проявлениях карста (виды, морфология и морфометрия карстовых форм, их возраст);

о наличии деформаций существующих зданий и сооружений, вызванных развитием карстовых процессов;

о факторах техногенного воздействия на развитие карстового процесса: загрязнении атмосферного воздуха выбросами промпредприятий, изменении химического состава, агрессивности и температуры поверхностных и подземных вод за счет промстоков,

При сборе материалов следует использовать данные по хорошо изученным, преимущественно прилегающим к исследуемому, районам-аналогам - площадям развития карста в сходных инженерно-геологических и ландшафтно-климатических условиях, а также в условиях воздействия аналогичных техногенных факторов, что может быть использовано для прогнозной оценки карстоопасности

 

Дешифрирование аэро- и космоматериалов и аэровизуальные наблюдения направлены на выявление и картирование карстопроявлений на земной поверхности и установление их взаимосвязи с геолого-геоморфологическими, тектоническими, гидрогеологическими и другими условиями развития карстового процесса.

Космоснимки рекомендуется использовать для изучения природной обстановки, включая рельеф, водные объекты, геолого-тектонические структуры, наличие карстовых форм, степень и характер инженерного освоения территории. При предварительном дешифрировании рекомендуется использовать наиболее доступные черно-белые снимки с большой полосой обзора.

Дополнительно следует использовать многозональные, спектрозональные и другие типы АКС, на которых более четко видны изменения растительного покрова, позволяющие выявить карстовые формы на залесенных участках территории.

 

Маршрутные наблюдения

карстологическое обследование местности:

проявления карста на земной поверхности, обнажения карстующихся пород

наличие гидрологических и гидрогеологических проявлений карста - карстовых источников, очагов поглощения поверхностных вод, карстовых озер;

приуроченность карстопроявлений к определенным геолого-тектоническим, гидрогеологическим и геоморфологическим условиям;

связанные с карстом деформации зданий и сооружений, опыт применения и эффективность противокарстовых мероприятий;

наличие функционирующих водозаборов, водонесущих коммуникаций, гидротехнических сооружений, оказывающих влияние на интенсивность развития карста, предприятий с мокрым технологическим процессом;

сооружений инженерной защиты (дренажей и т.п.).

Опрос местных жителей.

отбор проб пород, подземных и поверхностных вод объемом не менее 1 л для лабораторных исследований.

При обследовании воронок и провалов определяются:формы (в плане и разрезе), диаметр (поперечные размеры), глубина, крутизна и характер склонов, степень задернованности. Устанавливается происхождение воронок и провалов (растворение, размыв, вынос, и т.п.) и их возраст.

Результаты карстологического обследования местности должны отображаться на карте (плане), должны быть показаны и не сохранившиеся проявления карста, которые следует устанавливать по имеющимся материалам прошлых лет(планы снимки)

 

Вопрос 18 Требования к проходке горных выработок на участках развития карста.

Проходка горных выработок должна осуществляться в количествах, предусмотренных пп. 7.6 и 8.4 СП 11-105-97 (часть I). При этом, часть скважин из общего количества (в соответствии с табл. 5.4 и 5.5 настоящего свода правил) предусматривается для изучения карста на больших глубинах (более 20-30 м), нередко значительно превышающих величину сжимаемой зоны основания проектируемых зданий и сооружений.

Глубина всех скважин должна быть не менее указанной в пп. 8.5-8.7 СП 11-105-97 (часть I). При этом, скважины, предусмотренные для изучения карста на больших глубинах, следует проходить, как правило, на всю мощность закарстованной зоны с заглублением не менее, чем на 5 м в подстилающие или незакрстованные монолитные породы.

При мощности закарстованной зоны в толще растворимых пород (известняков, гипса и т.п.) более 5-10 м допускается ее неполное вскрытие при соответствующем обосновании в программе работ.

В районах с покрывающей толщей, сложенной нерастворимыми преимущественно глинистыми водонепроницаемыми породами, необходимо изучать и оценивать степень их водопроницаемости и защитную способность в отношении проявления карста на земной поверхности. При мощности толщи, обеспечивающей защиту от возможности проявления карста на земной поверхности, допускается не вскрывать буровыми скважинами карстующиеся породы, ограничиваясь проверкой надежности защитного водоупора.

Размещение скважин должно осуществляться с учетом результатов маршрутных наблюдений и геофизических исследований.

Конструкция и технология проходки скважин должны обеспечивать максимальный выход керна покрывающих, карстующихся пород и заполнителя карстовых полостей. Шнековое и любые другие виды бурения, не гарантирующие получение керна, не допускаются.

В скальных породах рекомендуется применять колонковый способ бурения скважин, в нескальных - колонковое и ударное кольцевым забоем. В размываемых породах (в том числе соленосных толщах) следует осуществлять проходку скважин укороченными рейсами (до 0,5 м) с обратной циркуляцией или с продувкой воздухом и «всухую». В соляных и соленосных толщах в качестве промывочной жидкости следует применять рассолы.

При описании керна в буровых журналах необходимо приводить послойную характеристику трещиноватости, пустотности, проявлений закарстованности, заполнителя карстовых пустот, степени выветрелости и разрушенности породы, определять показатель сохранности породы, а также линейный и объемный коэффициенты закарстованности и кавернозности.

В процессе бурения необходимо фиксировать интервалы глубин провалов или быстрого погружения бурового снаряда, скорость чистого бурения и выход керна, интервалы различного поглощения промывочной жидкости, в том числе полного поглощения, а также наличие и характер газопроявлений.

При проходке скважин должны выполняться геофизические исследования (каротаж и при необходимости - межскважинное просвечивание), состав и методика которых должны устанавливаться в программе изысканий.

При необходимости детального изучения трещиноватости и закарстованности пород, состава и состояния покрывающей толщи, наличия в них ослабленных разуплотненных зон и полостей, строения воронок и других карстовых форм следует проходить горные выработки в виде шурфов, дудок, канав, расчисток.

По окончании проходки горных выработок и завершении в них предусмотренных работ необходимо осуществлять ликвидационный тампонаж скважин глиной или цементным раствором, а шурфов, дудок - засыпкой глинистым грунтом с послойным уплотнением и строгий контроль за своевременностью и качеством его выполнения.

Вопрос 19 Геофизические исследования на закарстованных территориях. Виды, цели и характер получаемой информации.

Геофизические методы исследований следует выполнять в соответствии с п. 5.7 и приложением Д СП 11-105-97 (часть I). В районах развития карста геофизические методы используются для решения следующих основных задач:

установление мощности, состава и условий залегания покрывающих и карстующихся пород, изучение погребенного карстового рельефа;

определение глубины залегания уровня, направления и скорости движения трещинно-карстовых и надкарстовых вод, их минерализации, мест питания и разгрузки;

определение степени закарстованности и разрушенности пород, установление зон разуплотнения, дробления и тектонических нарушений, зон разуплотнения дисперсных покрывающих пород и других аномальных зон;

выявление карстовых полостей, определение их конфигурации и размеров (в случаях, когда отношение глубины залегания полости к ее диаметру не более 1-2 и по своим физическим характеристикам они достаточно контрастно выделяются среди окружающих пород).

Геофизические исследования на территориях развития карста включают следующие методы, их модификации и комплексы: электроразведку (электропрофилирование, вертикальное электрическое зондирование), сейсморазведку, гравиразведку, радиометрические и акустические исследования, резистивиметрию и термометрию поверхностных водоемов и колодцев, различные виды каротажа скважин (электрический, радиоактивный, акустический и др.), а также кавернометрию, термометрию, резистивиметрию, расходометрию, проведение опытно-параметрических работ для выбора оптимального комплекса методов и схем измерения. При решении отдельных сложных проблем применяются другие дополнительные методы: газовоэманационная съемка, магниторазведка, радиоизотопный, мюонный, радиолокационный и др.

Для выявления трещиноватых и закарстованных зон и полостей в межскважинном пространстве используется комплекс скважинных геофизических методов, в том числе различные виды каротажа, радиоволновое, сейсмо- и электропросвечивание, метод заряженного тела. Выбор комплекса методов, пригодных для решения перечисленных задач, должен определяться геологическим строением территории, а также спецификой их применимости, которая связана с изменениями состава, структуры, текстуры и физических свойств пород карстующихся массивов: электропроводности, водопроницаемости и упругих свойств в разуплотненных зонах, аномалий гравитационного и геотермального поля, обусловленных повышенной пустотностью карстовых зон и наличием в них конвективного теплообмена, а также с накоплением аномальных содержаний магнитных минералов и радиоактивных элементов в процессе их перераспределения на участках повышенной миграции подземных вод.

По результатам наземных геофизических исследований должны быть составлены разрезы и карты глубин залегания кровли и подошвы карстующейся толщи, с выделением зон различной интенсивности карстопроявлений и локализацией отдельных карстовых форм и других аномалий.

Геофизические исследования должны выполняться, как правило, на всех этапах изысканий в сочетании с другими видами инженерно-геологических работ.

 

Вопрос 20 Гидрогеологические исследования на участках развития карста. Цели, виды, область применения полученных характеристик и показателей.

При гидрогеологических исследованиях следует устанавливать:

распространение и условия залегания водоносных горизонтов в покрывающих, карстующихся и подстилающих отложениях, условия их питания, транзита и разгрузки, гидродинамическую и гидрохимическую зональность;

взаимосвязь между водоносными горизонтами и поверхностными водами;

влияние техногенных факторов на изменение гидрогеологических условий;

режим подземных вод;

химический состав и растворяющую способность поверхностных и подземных вод по отношению к карстующимся породам, температуру подземных вод;

фильтрационные свойства карстующихся и покрывающих пород, в том числе в зонах повышенной проницаемости, с определением гидрогеологических параметров (коэффициентов фильтрации, водопроводимости, уровнепроводности, водоотдачи, удельного водопоглощения, избыточных напоров и градиентов вертикальной фильтрации), а также направления и скорости движения подземных вод.

Прогноз изменения гидрогеологических условий в процессе строительства и эксплуатации проектируемого объекта следует выполнять в соответствии с техническим заданием при обосновании в программе изысканий.

Для решения этих задач следует выполнять полевые опытно-фильтрационные работы: откачки - пробные, экспресс-откачки, опытные одиночные и кустовые с несколькими лучами наблюдательных скважин, групповые и поинтервальные; нагнетания воды и воздуха в скважины; наливы воды в шурфы, а также индикаторные методы (химический, электрохимический, колориметрический, радиоиндикационный).

Для изучения гидрогеологической неоднородности карстового массива и покрывающих пород и для выбора мест проведения опытных откачек используются экспресс-откачки и наливы, а также пробные откачки, наливы, нагнетания.

Опытные откачки из одиночных скважин рекомендуется выполнять для получения характеристик водопроницаемости зон с различной степенью закарстованности.

Опытные кустовые откачки следует проводить с целью определения наиболее достоверных значений коэффициентов фильтрации, уровнепроводности (пьезопроводности) и водоотдачи, а также для изучения связи между водоносными горизонтами и связи подземных вод с поверхностными. При кустовых откачках в карстующихся породах следует, как правило, предусматривать не менее двух лучей наблюдательных скважин с целью изучения фильтрационной анизотропии. В тех случаях, когда для создания требующегося понижения уровня воды одной центральной скважины окажется недостаточно, следует проводить групповую откачку (из двух и более скважин). Не рекомендуется проводить длительные откачки и наливы вблизи зданий и сооружений во избежание возможности неблагоприятного воздействия на их устойчивость.

При производстве откачек следует отбирать пробы воды на химический анализ в соответствии с п. 5.11 СП 11-105-97 (часть I).

При определении видов и объемов опытно-фильтрационных работ и других гидрогеологических исследований, выборе мест их проведения, определении методики выполнения и обработки результатов, следует учитывать значительную неравномерность водопроницаемости закарстованных массивов в плане и по вертикали, наличие зон с различной степенью и характером закарстованности и различным режимом подземных вод (наличие практически водонепроницаемых зон и изолированных водотоков).

Для изучения путей и скоростей движения карстовых вод при гидрогеологических исследованиях используются также геофизические полевые методы, а при необходимости проводится физическое и математическое моделирование.