Просадочность лессовых грунтов

Особые свойства лессовых грунтов, и, в частности, склонность к просадочности объясняются их природной недоуплотненностью.

Другой особенностью лессовых грунтов являются их значительная карбонатность и большое содержание водорастворимых солей – сульфатов, хлоридов.

Сочетание природной разуплотненности и значительной засоленности лессовых грунтов обусловливает их склонность к просадке, часто не заканчивающейся этапом уплотнения грунта при замачивании, а увеличивающейся с течением времени за счет химической суффозии водорастворимых солей (послепросадочный этап).

Морфологическими признаками территории, на которых возможно проявление просадок в лессовых грунтах, являются такие специфические формы рельефа, как поды и просадочные блюдца на террасах и водоразделах, промоины, поноры и суффозионно-просадочные воронки вдоль берегов рек.

 

Карст

 

Процесс выщелачивания растворимых пород движущимися поверхностными и подземными водами, сопровождающийся образованием воронок, провалов и других пустот,а также оседанием кровли, называется карстообразованием, или карстопроявлением.

Главными условиями карстообразования являются?:

1. наличие растворимых горных пород (известняков, доломитов, соленосных толщ, мела, мергеля) при условии залегания их выше базиса эрозии;

2. корродирующая деятельность поверхностных и подземных вод, скорость их движения, гидродинамический напор и химический состав. С этой точки зрения карст нельзя смешивать с химической суффозией, которая, как известно, происходит в засоленных, преимущественно песчано-глинистых отложениях и отличается от карста условиями возникновения и развития процесса, площадью пораженности и размерами возникающих пустот.

Типы и формы карстопроявления.

- открытый карст, здесь карстующиеся породы выходят на поверхность и непосредственно подвергаются размыву поверхностными водами с последующим их проникновением в глубину.

- Скрытый карст наблюдается в том случае, когда карстующиеся породы, залегающие на некоторой глубине, перекрыты с поверхности толщей нерастворимых, но водопроницаемых пород. Естественно, что процесс растворения, его скорость, формы карстопроявления каждого из приведенных типов будут различны.

Разрушение растворимых пород, выходящих на дневную поверхность, происходит в несколько этапов:

1. растворение породы дождевыми или снеговыми водами;
2. снос продуктов растворения водой в пониженные формы рельефа – воронки, провалы;
3. дробление твердых растворимых пород на мелкие обломки в результате выветривания;
4. обрушение верхней части свода карстовых пещер, сопровождающееся образованием провалов или воронок.

Как результат такого разрушения возникают разнообразные формы поверхностного карста.

Карры и карровые поля – участки, покрытые чередующимися гребнями и углублениями округлой, зигзагообразной или угловатой формы.

Воронки - углубления первоначально конусовидной формы, округлые или овальные в плане, самых различных размеров, разной глубины, симметричные или асимметричные в разрезе, с крутыми или пологими склонами, открывающиеся в подземную полость или глухие. Со временем некоторые из воронок превращаются в озера, другие объединяются в вытянутые понижения – полья.

Кроме перечисленных форм карстообразования можно назвать открытые вертикальные отверстия небольшого диаметра – поноры, карстовые желоба, карстовые останцы.

Очень разнообразны формы плдземного карста. Они отличаются очертанием, размерами, характером поверхности пород, подвергшихся растворению.

1. Каверны – пустоты округлой или неправильной формы небольших размеров.
2. Каналы – более крупные желообразные или трубчатые пустоты, образовавшиеся вследствие расширения трещин в растворимых породах.
3. Галереи – крупные продольные пустоты круглого сечения, больших размеров, идущие в различных направлениях.
4. Пещеры, залы, гроты – полости размером в десятки метров и объемом в сотни и тысячи кубических метров, имеющие сводчатый или куполообразный потолок и большую высоту.
5. Подземные реки и озера – углубления в дне пещер, заполненные проточной водой.
6. Сталактиты и сталагмиты – натечные формы, образовавшиеся в результате медленного стекания и капежа раствора солей.

 

Факторы карстообразования.

Карстообразование – процесс длительный и протекающий с различной интенсивностью. Он может находиться в состоянии активного роста и относительно быстрого развития, но может и полностью прекратится. Основной причиной этого является положение пластов карстующихся пород по отношению к современному базису эрозии, которым служат, как правило, реки и другие водотоки. С этой точки зрения процесс карстообразования называется современным, если базис коррозии (уровень, по отношению к которому развивается карст) находится выше базиса эрозии, или древним, если карстующиеся породы находятся глубже базиса эрозии.

 

Карстообразованию способствуют: водопроницаемость растворимых пород, скорость водообмена и химический состав подземных вод, рельеф и тектоника, растительный покров и климат. Скорость процесса карстообразования зависит от степени трещиноватости пород, так как трещиноватость и раздробленность способствует проникновению воды в глубь массива и турбулентности ее движения, что усиливает выщелачивание.

Важным фактором является водообмен, так как соли в составе пород обладают разной растворимостью. Для полного выщелачивания средне- и труднорастворимых солей и перехода их в водный раствор необходим многократный обмен воды, который может быть обеспечен только при высоких скоростях фильтрации. Присутствие в подземных водах СО₂ придает этим водам агрессивные свойства и способствует интенсивному выщелачиванию пород.

При пересеченном горном рельефе толща покровных отложений имеет меньшую мощность, чем на равнинах, что улучшает условия проникновения атмосферных вод в глубь массива. С другой стороны, тектонические движения в горно-складчатых районах оставили свои следы в виде зон смятий и нарушений, в которых водообмен и выщелачивание будут проходить интенсивнее, чем в плотных породах.

Интенсивность развития карста различна для районов с жарким сухим климатом и районов с избыточным увлажнением. Малое количество осадков и бедный растительный покров сводят к минимуму количество воды, попадающей под землю и производящей коррозионную работу. В местностях с влажным климатом густая растительность задерживает поверхностный сток, увеличивая долю подземного стока, улучшает условия пополнения грунтовых вод и обогащения их углекислотой за счет биогенных процессов, что создает хорошие условия для интенсивного развития карста.

 

Инженерно-геологическая оценка карста и меры борьбы с карстом.

 

Карст представляет опасность для существующих сооружений с нескольких точек зрения.

Во-первых, не всегда возможно точно определить границы распространения подземного карста, вследствие чего он может оказаться в зоне строительства или эксплуатации сооружений.

Во-вторых, трудно установить скорость карстообразования, вследствие чего невожможно прогнозировать развитие процесса и нарастания угрозы карста во времени.

Оценка интенсивности выщелачивания растворимых пород производится по внешним признакам, например по количеству образовавшихся провалов или по приблизительным подсчетам объема выщелоченных солей.

Противокарстовые мероприятия:

1. планировка территории,
2. отвод поверхностных вод,
3. каптаж или дренаж подземных вод,
4. устройство противофильтрационных завес,
5. закрепление закарстованных пород методами технической мелиорации.