Глава XXXI Проектирование дорог в карстовых районах

§ XXXI.1. Карстовые процессы

Карстовые процессы происходят в толще растворимых горных пород — гипса, известняка, доломита, каменной соли и других, выщелачиваемых подземными водами. В результате совместной дея­тельности грунтовых и проникающих поверхностных вод такие гор­ные породы растворяются и уносятся подземными водами. В толще земли образуются пустоты, подземные ходы, полости и большие пе­щеры, а на поверхности — всевозможные углубления, вызванные обрушением и проседанием кровель полостей, а также воронки, рыт­вины и борозды, появившиеся в результате непосредственного раз­мыва и растворения. Диаметр карстовых воронок обычно составляет от 1 до 50 м, а глубина редко превышает 15—20 м. Своеобразная поверх­ность такой местности — карстовый ландшафт указывает на наличие карстовых процессов, что должно быть учтено при проложении трас­сы дороги.

В СССР карстовые процессы распространены в ряде районов евро­пейской части страны, в Средней Азии, Сибири и на Дальнем Востоке (рис. XXXI 1)

Строительство автомобильных дорог в карстовых районах сопря­жено с опасностью разрушения дороги при развитии карстовых про­цессов и обрушениях кровли карстовых полостей, пересекаемых до­рогой. Поэтому при изысканиях автомобильных дорог должна быть установлена интенсивность карстовых явлений, которая зависит от

Рис. XXXI 1. Зоны распространения карстовых процессов в европейской части

СССР, на Урале п Кавказе (по II В Родионову). / — известии к и, мраморы, доломиты и др ; 2 — су-и-фатно-карбонатные породы. <3 —мел, мергельно-меловая толщ», ^—карбонатный флиш, 5— тпсьг, лнгилриды; 6 — соль; 7 — со­ляные купола, некарстую-щиеся породы; # — осадочные породы; 9 — изиержениые, метамор- фические^ вулканогенные породы

Таблица XXXI. [ Категории района	Характеристика устойчивости рельефа	Количество воронок обращуощих^я на 1 км
I п	Весьма неустойчивый	5—10 в год
	Неустойчивый	1—5 в год
III	Среднеустойчивый	1 в 10—20 лет
IV	Устойчивый	1 в 20—50 лет
V	Весьма устойчивый	За 50 лет не зарегистрировано
		новых воронок

состава горной породы и степени ее трещи новатости, от ее растворимо­сти, химического состава грунтовых вод и от рельефа местности.

По степени опасности для строительства карет делят на два типа:

1. — карст в легкорастворимых породах — сульфатных (гипсо­вых), сульфато-карбоиатных и каменной соли, где ежегодно могут об­разовываться воронки п возникать просадки;

2. — карст в труднорастворимых породах — карбонатных — в из­вестняках, доломитах, в мелу и в обломочных породах с карбонатным цементом.

Во втором случае развитие карета протекает значительно медлен­нее и новые элементы карстового ландшафта часто не появляются де­сятилетиями. Это позволяет прокладывать дороги и возводить инже­нерные сооружения (учитывая их расчетный срок службы) на проч­ных участках закарстованной территории.

Ориентировочной характеристикой интенсивности развития карс­товых процессов, по данным проф. Г. А. Максимовича, может служить количество воронок, образующихся в год в результате провала кров­ли карстовых пещер на площади в 1 км² (табл XXXI.1).

Возраст воронок при изысканиях может быть определен по расту­щим на их склонах деревьям, по степени задернованност п откосов, по округленности краев воронок и заполнению их грунтом.

Чтобы определить степень и интенсивность карстовых процессов и выявить участки, неблагоприятные для проложения дорог, во время изысканий следует изучить геологические напластования, мощ-'

Таблица XXXI 2 Породы	Рас четные углы, град			Породы		Расчетные углы, град
	просе­дания	обру­шения Ф°	просе­дания Фп			обру­шения «О
Скальные невыветрелые	70	' 50	Песчаные сухие слабо		50		90
Скальные вьшетрелые	50	00	сцементированные		40
Глинистые плотные	40	70	Песчаные рыхлые				140
Глинистые пластичные	30	80	1 Гесчаные влажные		40		140
		1	слабосцеменчированные
			Песчаные рыхлые		30		150

I < 1

Рис. XXXI2. Выявление карстовых полостей методом электроразведки: ц — изменение кривой элеьтропрофиля над кадетом, б — карта изолиний равнык со­противлений, позволяю} да я установить рас­пространение карстовой полости, в — гео­логический разррз местности, --

ш.ееся сопротивление, / — [рунт. р — З1Ю ом/ч, 2 — известняк, р= = 800 Ом/м, 3 — карстовая полость

у Лк,

14

Рис ХХХТ 3 Схема к определению границ зон обрушения и проседания пород при различном расположении карстующихся и некарстующихся пород-

/ — зона проседания, II — аона обрушения;

1П — карстовая полости. 1 — плошая глнна. 2 — прочная скала, 3— слабоцементированный несон, 4 — карбо­натные породы

ность, состав и степень третцино- ватости водорас|воримых пород. Должны быть установлены состав, мощность и степень водопроницае­мости покрывающих их грунтов, связь расположения карстовых воронок с геологическим строением местности. Необходимо получить сведения о режиме грунтовых вод, степени их агрессивности и источ­никах питания.

Для выявления подземных карстовых полостей целесообразно использовать метод электрораз­ведки, заключающийся в измере­нии сопротивления толщи пород, залегающих на определенной глу­бине. Если внутри пород есть пустоты, сопротивление резко из­меняется (рис. XXXI.2) и кривая зависимости между сопротивле­нием грунта и расстоянием между электродами искривляется.

По материалам обследований на карту местности наносят гра­ницы зон пониженных электриче­ских сопротивлений, характери­зующих распространение кар­стов.

Для относительно безопасного проложения трассы необходимо, чтобы малопроиицаемый для воды поверхностный грунтовый слой имел толщину не менее 8—10 м, водорастворимая горная порода была малой толщины при незначи­тельной трещинонатос.ти, грунто­вые воды были малоагресспвны, а расход небольшим.

Границы опасных зон около подземных полостей можно в пер­вом приближении определить пу­тем графического построения на геологическом разрезе. При этом поперек' карстовой полости, начи­ная от границ ее кровли, откла­дывают утлы обрушения и проседа­ния, приведенные в табл. XXXI.2 (рис. XXX 1.3)

.Безопасную глубину залегания карстовых полостей от основания инженерных сооружений определяют по эмпирической формуле

= /Со Л.

где к — высота карстовой полости; — коэффициент безопасности.

Вел ичина коэффициента безопасности зависит ог геологических условий и категории сооружений Для автомобильных дорог и закарстованных известняков Къ составляет 100—150.