Карстовые и суффозионные процессы

Карстовый процесс представляет собой длительно развивающийся процесс растворения или выщелачивания осадочных горных пород подземными и поверхностными водами (коррозионный процесс). Причины возникновения карста: наличие трещиноватости в растворимых горных породах, движение воды и ее минерализация (наиболее сильно растворяет породы слабоминерализованная вода и содержащая свободную углекислоту), количество осадков, климат.

По химическому составу пород различают карст: карбонатный (известняки, реже доломиты), сульфатный (гипс и ангидрит), соляной (галит и сильвин). Наиболее быстро растворяются соли, медленнее сульфаты, трудно растворяются карбонатные породы. Различают наземный и подземный карст.

Наземный карст проявляется в многообразии форм:

– карры – мелкие борозды и гребни на обнаженных поверхностях карстующихся пород;

– воронки – углубления различных форм и размеров (поверхностные и провальные);

– блюдца и западины – мелкие карстовые воронки с пологими бортами;

– поноры – узкие глубокие отверстия, наклонные или вертикальные, поглощающие поверхностную воду и отводящие её вглубь карстового массива, в результате чего образуются слепые долины. В отличие от них, полуслепые долины сохранили хорошо различимый отрезок долины ниже понора, называемый суходолом;

– колодцы и шахты – вертикальные или наклонные карстовые формы образующиеся при дальнейшем развитии поноров, уходящие на глубину в десятки и сотни метров;

– башенный карст – одна из последних стадий развития поверхностного карста, при которой подавляющая часть горных пород растворена и вымыта, а самые прочные блоки сохраняются в виде огромных отдельных останцов. Башенный карст характерен для жаркого влажного климата Юго-Восточной Азии.

Подземной формой карста являются пещеры – естественные подземные полости (залы и гроты). Ходы между ними, заполненные водой – сифоны. В сильно закарстованных районах наблюдаются пещеры, состоящие из нескольких этажей. Нижний предел развития карста называется базисом коррозии (уровень ближайшей реки). Понижение уровня базиса коррозии вызывает понижение уровня грунтовых вод и, соответственно, активизирует карстовый процесс.

Недоучет развития на исследуемой территории карстовых процессов в инженерно-строительной деятельности может привести к катастрофическим последствиям: просадке и провалам жилых зданий над подземными полостями; деформациям железнодорожного или автомобильного полотна; значительной утечке воды из водохранилищ; поступлению грунтовых вод в подземные выработки через карстовые полости.

При строительстве в карстовых районах необходимо осуществлять ряд мер, направленных на повышение устойчивости и прочности пород – предотвращение доступа воды к карстующимся породам (нагнетание в трещины жидкого стекла, глинистого или цементного раствора) и на прекращение развития карстовых форм – гидроизоляция поверхностижирной глиной, сооружение дренажных систем, откачки, регулирование стоков(ливнеотводы).

В карстовых районах предусматривается строительство сооружений малочувствительных к неравномерным осадкам, фундаменты свайного типа или другие специальные конструктивные решения.

При проектировании зданий и сооружений в карстовых районах предусматривается проведение комплексных инженерно-геологических изысканий согласно СП 11-105–97 Часть II, в том числе геофизических методов (электроразведка), позволяющих определить формы подземного карста.

Суффозия – вымывание мельчайших нерастворимых частиц грунта подземными водами, что часто приводит к образованию суффозионных воронок. Условия возникновения: неоднородность гранулометрического состава и превышение величины критической скорости движения потока. В городских условиях суффозионный процесс может быть спровоцирован хозяйственной деятельностью человека (протечки из подземных коммуникаций, открытый водоотлив из котлованов при сооружении фундаментов). При строительстве объектов на суффозионных грунтах применяют различные способы:

– прорезка фундаментами зданий слоя суффозионного грунта;

– прекращение фильтрации подземных вод (дренаж, отвод воды, водонепроницаемые завесы);

– упрочнение пород (силикатизация, цементация);

– применение свайных фундаментов.