Карстовая опасность

Задать вопрос
Наши специалисты ответят на любой интересующий вопрос по услуге
Карстовая опасность

Карстовые процессы – опасные, их тяжело спрогнозировать. Они затрудняют строительство и последующее использование зданий, коммуникаций, иных сооружений, не дают в полной мере использовать земли, имеющие сельскохозяйственное назначение, а также могут причинять значительный ущерб. Обнаружить кастр, как и предотвратить опасные последствия, снизить ущерб помогают инженерно-геологические изыскания.

Что такое карст

Карстом называют процессы, происходящие внутри земли и связанные с водой. О карстовых процессах говорят, когда подземные воды растворяют горные породы, выщелачивают их, вымывают, из-за чего образуются полости, внутренние пустоты. Это приводит к осадке, появлению провалов грунтов, в последствии строения и сооружения деформируются, разрушаются. Также к карстовым процессам относятся подтопления горных выработок, тоннелей.

Как образуется карст

Карстовые процессы чаще происходят на участках, где залегают горные породы, более склонные к растворению в воде. Это гипс, мел, известняк, доломит, каменная соль, мрамор и другие.

Карстовая опасность возникает при сочетании следующих условий:

  • ровная или с очень небольшим уклоном поверхность, на которой застаивается вода;
  • растворяемые породы имеют довольно большую толщину и покрыты трещинами;
  • подземные воды имеют значительный вес или являются агрессивными;
  • есть условия для движения вод.

В результате проходящих на тех или иных территориях процессов закарстовывания образуются различные полости и пустоты: провалы, овраги, пещеры, колодцы, воронки, шахты, подземные каналы, карстовые мосты и др.

На территории России несколько так называемых карстовых провинций – все они сосредоточены на Урале. Но почти на половине территории РФ на поверхности и на глубине залегают различные по составу породы, склонные к карстовым процессам.

Условия образования карстов изменяются в зависимости от некоторых факторов:

  • изменения рельефа;
  • деградация растительного слоя;
  • загрязнение подземных и поверхностных вод;
  • загрязнение осадков и атмосферы в целом.

Карстующиеся породы обнажаются, изменяется рельеф, на поверхности и под землей появляются очаги, в которых воды агрессивно просачиваются внутрь пород. Особенно заметно это происходит в имеющихся на поверхности и находящихся в горной толще трещинах и пустотах, полостях. Процессы карстования идут неравномерно: чем дальше участок от эрозии, тем скорость процесса ниже.

Особенности карстующихся пород и форм карстов

Гипс, доломит, известняк и каменная соль формируют прослойки в глинистых грунтах, похожие на линзы. Эти прослойки особенно быстро растворяет не обычная чистая вода, а влага с большим содержанием углекислоты.

Те территории, где большое количество гипса и солей в почве, являются опасными. Из-за выщелачивания развивается гипсовый карст, что приводит к появлению воронок в земле. Это существенно влияет не только на рельеф, но и на ландшафт, а также на строительство и иные сферы деятельности.

Помимо воронок образуются эрозионные овраги. Происходит такая просадка, если воронки располагаются линейно. В этом случае при выветривании формируются ниши, а при растворении горных пород они стекают по склону.

Исчезновение озер и поглощение стока рек на поверхности земли – это тоже карстовые процессы. Они происходят в разных регионах независимо от климата и ландшафта. Если на дне озера или реки есть воронка, через неё впитывается вода и уходит в глубину.

Виды карстовых процессов:

  • происходящие на поверхности или подземные;
  • аккумулятивные или эрозионные;
  • заполненные или открытые;
  • покрытые или открытые – с покрывающими их нерастворимыми отложениями или без таковых.

Процессы на поверхности земли и в её глубине связаны между собой. На поверхности различные формы карста образуются из-за того, что горные породы выщелачиваются и размываются водами. Карстование идёт там, где в толще земли есть трещины. Они расширяются из-за подземных вод. Так образуются каналы и довольно большие пещеры. Сверху просачивается вода, она движется по трещинам и насыщается растворенным углекислым газом, который содержится в карбонатных горных породах. Из-за этого значительно вырастает способность воды растворять известняк и иные породы.

Суффозия

Закарстованные массивы покрыты нерастворимыми породами, рыхлыми по структуре, которые также бывают поверхностными и подземными. В зависимости от геологического состава и строения, геоморфологии и гидрогеологии рыхлые породы – мергелистые или гипсоносные – не только выщелачиваются, но и выносятся механически. Это суффозия – процесс, очень близкий к карстовому, приводящий к проседанию грунта. При суффозии появляются воронки V-образной формы в водоносном горизонте. В горных породах, которые не растворяются, формируются полости. Из-за увеличения этих пустот их своды становятся неустойчивыми и рушатся. Скорость процессов карстования и суффозии зависит от химического состава имеющихся под землей вод и их температуры.

В чём опасность карстовых процессов

Появившиеся из-за карста или суффозии воронки и провалы имеют разнообразные формы. Они напоминают чашу, конус или цилиндр, бывают сложной конфигурации. При любой форме и происхождении воронки земная поверхность прогибается. То есть от того, как ведут себя подземные или поверхностные воды, зависит провальная опасность. Из-за деформации поверхности земли, из-за нарушения рельефа эта опасность напрямую угрожает строениям.

Провалы приводят к авариям, разрушениям зданий и инженерных сетей, гибели людей. Возникает экономический ущерб, угрозы экологии.

Как оценить карстовую опасность

Для этого нужно учитывать сведения, которые получают при карстологическом мониторинге. Для его проведения исследуют напряжение и деформации толщи грунта на территории, которая считается ослабленной. Также изучается то, как перераспределение напряжения влияет на формирование воронок.

Для исследования карстовой опасности применяется сейсморазведка. Помимо этого, исследуют процессы, из-за которых понижается стойкость связных грунтов, расположенных над карстовой пустотой. Изучают формирование гидрогеологических окон, которые по разным причинам появляются в водоупоре.

Геологи изучают грунты различных типов и их деформации, определяют закономерности этих процессов. Исследуют особенности попадания разных типов грунтов в трещины, разрабатывают модели, помогающие определить размеры воронки, которая может появиться в результате карстовых или суффозионных процессов.

Геологические изыскания для оценки уровня карстовой опасности включают:

  • выявление такой опасности из-за природных процессов или техногенных действий;
  • геологические, гидрологические, геодезические изыскания при строительстве;
  • обследование всех факторов окружающей среды;
  • предложения по проведению защитных мероприятий.

Если планируется застройка закарстованного участка, оценка опасности необходима. Нужно понять, какой тип воронки может появиться на этом участке и какие причины вызовут его появление. Строителям необходимо знать, насколько устойчивы грунты, могут ли появиться провалы, какой формы и размера они будут. Это позволит принять решение о возможности строительства и использования зданий на этом участке. При повышенной карстовой опасности от строительства лучше отказаться или разработать проект, учитывающий особенности грунта и характер поверхностных или грунтовых вод.

Особенно важно вести исследования в районах, где большое влияние на рельеф и ландшафт оказывают техногенные процессы: устраиваются водозаборы, ведутся выработки, на землю оказывается вибрационная нагрузка.

Если планируется строительство и следующая за ним эксплуатация строения или сетей, нужно предусмотреть защитные мероприятия для этой территории, которые снизят риски негативных процессов, предотвратят ущерб и возможные жертвы.

В целях инженерной защиты строений производятся противокарстовые мероприятия. Эти меры могут быть планировочными, укрепительными, конструктивными. Необходимо внедрить противофильтрационные методы. Способы борьбы с карстом бывают технологическими и эксплуатационными. Для большинства объектов используют сочетание всех перечисленных мероприятий.

Заключение

Карстовые процессы превращают район, в котором они происходят, в неблагоприятный для ведения строительных работ. Но инженерно-геологические исследования и оценка уровня опасности и устойчивости таких участков, а также внедрение мероприятий противокарствовой защиты позволяют возводить объекты и на таких территориях.

Заказать услугу
Оформите заявку на сайте, мы свяжемся с вами в ближайшее время и ответим на все интересующие вопросы.