9214

60

Рис. 19. Подводное крепление откосов плитами гибкой конструкции

Рис. 20. Крепление берегового откоса с применением каменного банкета

61

Рис. 21. Крепление берегового банкета с применением бетонных блоков

Рис. 22. Крепление берегового банкета с применением бетонных плит

62

ПРИЛОЖЕНИЕ З

КАРСТ, КАРСТОВО-СУФФОЗИОННЫЙ ПРОЦЕССЫ И ЗАЩИТНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ И СООРУЖЕНИЯ

Карст (немецкое Karst) от названия плато Карст, или Крас в Югославии.

Существует несколько определений, что такое карст. Наиболее точное определение этого термина дал Ф. П. Саваренский. Карст - явление, связанное с деятельностью подземных вод, выражающееся в выщелачивании растворимых горных пород (известняки, доломиты, мел, гипс, соли) и

образовании пустот (каналы, пещеры и др.), сопровождающихся часто провалами и оседаниями пород и образованием воронок, озер и других впадин на земной поверхности. Общим для всех определений карста является его связь с растворимыми горными породами.

Из всех пород наиболее растворимыми водой являются соли, гипсы с ангидридами и известняки. Менее растворимыми – доломиты. Для растворения одной части каменной соли (галита) достаточно трех частей воды,

а для гипса нужно уже 480 частей воды. Труднее всего растворяются известняки. В зависимости от содержания в воде С02 и от температуры для растворения одной части минерала кальцита, из которого обычно слагаются известняки, требуется от 1000 до 30 000 частей воды. Аналогичным образом растворяются доломит и магнезит.

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.

Очень важным условием развития карста является степень водопроницаемости пород. Чем более водопроницаемы породы, тем интенсивнее развивается процесс растворения. Наилучшее условие для развития карста - сильно трещиноватые породы, особенно, когда ширина

64

-карбонатный (известняк, доломиты), в том числе меловой (мел)

-сульфатный (гипсы, ангидриты)

-солевой (различные соли)

4. По активности развития карстового процесса (действующий,

пассивный, погребенный)

5. Классификация карстопроявлений для целей промышленного и гражданского строительства.

В этой классификации учитываются и литология карствующих пород, и

степень пораженности карстом территории. Кроме этого, производится районирование территории по степени устойчивости в отношении развития карстового процесса.

Формы карста. В процессе выщелачивания в карстующихся породах образуются различные по своему положению и форме пустоты, или карстовые формы.

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.

Примером открытого карста могут быть районы молодых складчатых гор

(Кавказ и др.). Скрытые карсты распространены на Русской равнине.

Из многочисленных форм карстов наиболее часто встречаются: на поверхности земли - карры, воронки, полья и в глубине карстующихся толщ -

каверны и пещеры.

Карры - мелкие желоба, борозды и канавы на склонах рельефа местности из карстующихся пород в виде известняков.

Глубина карров колеблется от нескольких сантиметров до 1-2 м.

Воронки - углубления различных форм и размеров. Диаметр их колеблется от 3 -

4 до 40 - 50 м, глубина от 1 - 2 до десятков метров.

65

По происхождению воронки разделяют на поверхностные и провальные.

Поверхностные воронки образуются в результате выщелачивания и размыва пород атмосферными и талыми водами в области открытого карста. Форма этих воронок обычно блюдцеобразная. Провальные воронки возникают при обрушении кровли над подземными пустотами (пещерами и т. д.),

образовавшимися также в процессе карстообразования. Свежие провальные воронки имеют шахтообразную форму. В дальнейшем, в частности в гипсах и солях, края воронок приобретают плавные очертания.

На дне воронок всегда есть трещины, по которым вода поступает в глубину массива пород. В большинстве случаев воронки располагаются по определенным линиям, которые соответствуют основному направлению трещин массива. Такие вытянутые серии воронок иногда преобразуются в карстово-эрозионный овраг.

Полья возникают в результате постепенного объединения воронок или опускания больших участков земной поверхности в результате карстового выщелачивания пород на глубине толщ. По длине полья простираются на сотни метров и даже километров, глубина достигает нескольких метров.

Каверны образуются в результате растворения пород по многочисленным трещинам. Карстующиеся породы становятся похожими на пчелиные соты.

Пещеры — подземные пустоты, формирование которых связано с растворением пород и сопровождается эрозией и обрушением. Колебание базиса коррозии нередко приводит к появлению пещер, располагающихся и несколько этажей. В качестве примера можно привести Жигулевские горы.

66

Рис. 23. Карры

Рис. 24. Карстовые воронки

67

В массиве карстующихся пород наблюдается обычно несколько пещер,

связанных воедино ходами и трещинами, по которым циркулирует подземная вода. Пещерам свойственны озера и подземные реки. Пещеры разнообразны по форме и размерам.

На левобережье реки Пьяна по склонам ее притоков плотность сухих провальных воронок довольно велика: на площади 500 - 600 м2 их может насчитываться до 60 м2.

Карстовые воронки встречаются по левобережью Камы. Диаметр 10 - 40

м, глубина 2 - 10 м. Размер карстовых озер невелик: диаметр до 80 м, глубина

2 - 6 м. Имеются в Поволжье и в Нижегородской области и пещеры.

Рис. 25. Карстовая пещера. Ичалковский бор

68

В Нижегородской области часть пещер приурочена к известнякам Р2kz (7

пешер), часть - к гипсам Р2kz и Р1as (5 пещер).

Размер пещер при карбонатном типе карста: длина 11 - 34 м; ширина в среднем 2,7 - 8,0 м; средняя высота 1 - 5 м. Размер пещер при сульфатном типе карста: длина 21-130 м; средняя ширина 0,4 - 5,0 м; средняя высота 0,8 - 2,2 м.

Наиболее известна Борнуковская пещера, длина которой достигает 95 м;

высота в отдельных частях пещеры достигает 10 - 12 м при средней высоте 2,0 - 2,2 м. Пещеры Ичалковского бора имеют наибольшую длину – 12 - 15 м, но высота может достигать 10 - 13 м.

Карст осложняет промышленное, жилищное и транспортное строительство, сооружение ГЭС, водохранилищ (известны случаи фильтрации воды из водохранилищ и даже разрушения плотин из-за явлений карста).

Подземные полости и трещины уменьшают прочность грунта, что заставляет вести специальные изыскания при строительстве, прокладке дорог и т.д. При относительно слабом развитии карста допускается строительство жилых зданий в 5 этажей с обязательным усилением фундаментов, закладки железобетонных поясов и т.п.

Строительство в карстовых районах связано со значительными трудностями, так как карстующиеся породы являются ненадежным основанием. Пустотность снижает прочность и устойчивость пород, как оснований зданий и сооружений. Развитие карстовых форм может вызвать недопустимые осадки или даже полное разрушение конструкций. Карстовый процесс особенно опасен для гидротехнических сооружений. Через карстовые пустоты возможны утечки воды из водохранилищ, каналов. При строительстве в карстовых районах необходимо осуществлять ряд мер,

направленных на прекращение развития карстовых форм, повышения устойчивости и прочности пород.

Карстовые районы по степени устойчивости можно разделить на пять категорий:

69

1)весьма неустойчивые, образуется по 5-10 воронок в год на 1 км ;

2)неустойчивые – 1-5 воронок в год на 1 км2;

3)средней устойчивости — 1 воронка на 1 км2 за время от одного года до

20лет;

4)устойчивые – 1 воронка на 1 км2 за 20-50 лет;

5)весьма устойчивые, на которых отсутствуют или имеются лишь старые воронки; свежих провалов не зарегистрировано за последние 50 лет.

Разработаны специальные правила по проведению изысканий, по размещению объектов, по защитным мероприятиями и особенностям эксплуатации сооружений, расположенных на карстоопасных участках. В

частности, ТСН 22-308-98 НН, разработанные специально для Нижегородской области (1999 г).

Карстово-суффозионный процесс развивается в условиях, когда карстующаяся толща пород перекрыта водонасыщенными песчаными грунтами (породами).

Формы проявления процесса подразделяются на поверхностные и подземные. Проявляются в виде образования воронок просасывания конусообразной формы, провальных шахт воронок различной формы.

Образование начинается с суффозионного выноса песчаных частиц в карстовые полости, а затем происходит обрушение. Глубина таких провалов может достигать нескольких десятков метров.

При строительстве в карстовых и карстово-суффозионных районах не-

обходимо осуществлять ряд мер, направленных на прекращение развития карстовых форм, повышение устойчивости и прочности пород:

- предохранять растворимые породы от воздействия поверхностных и подземных вод, что достигается планировкой территории, устройством системы ливнеотводов, покрытием поверхности слоем жирной глины,

выполняющей роль гидроизоляции. Фильтрация подземных вод пресекается сооружением дренажных систем;