Причины возникновения карста и его характеристика

Инженерная подготовка территорий с карстом

Инженерная подготовка территорий в особых условиях

К особым условиям инженерной подготовки относят освоение территорий, расположенных в районах с карстовыми, сейсмическими явлениями, территории с просадочными явлениями, подрабатываемые, оползневые, заовраженные территории и т.д.

Выделение их в особую группу вызвано специфическими задачами инженерной подготовки, которые по существу сводятся к тщательному анализу природных условий и выявлении оптимальных для строительства участков.

Предотвратить сейсмические явления невозможно, так же как и полностью исключить развитие карста, а смягчить последствия землетрясения или замедлить локальный процесс развития карста – это реальная инженерная задача, поэтому эффективные градостроительные решения предопределены правильным учетом потенциально возможных проявлений этих явлений на различных участках территории.

Термин «карст» происходит от аналогичного названия плато в Югославии, где этот процесс типично выражен.

По геологическим условиям приблизительно 1/3 часть суши земного шара имеет потенциальные возможности развития карста. Обычно в карстовых районах с открытыми трещинами или пустотами предусматриваются зеленые зоны отдыха, так как породы являются ненадежным основанием для зданий и сооружений.

В градостроительной практике освоение закарстованных территорий практически неизбежно, в частности при строительстве гидротехнических сооружений, прокладке автомобильных дорог, размещении отдельных зданий и сооружений.

Для выявления гидрологических особенностей участков строительства и оценки закарстованных массивов как оснований для сооружений, анализируют природные особенности территории, выявляют причины развития и характер процесса.

На основании анализа делают вывод о целесообразности градостроительного освоения отдельных участков под тот или иной вид строительства и выбирают соответствующие мероприятия инженерной подготовки.

Карст представляет собой процесс выщелачивания горных пород (гипс, известняк, доломит) под действием подземных вод и образованием пустот в самой породе и на поверхности земли.

Одной из главных причин карстового процесса является воздействие воды – атмосферной, речной, подземной.

Наиболее интенсивное воздействие на растворимые породы оказывает слабоминерализированная вода и водные растворы, содержащие СО_2. При этом действие воды значительно усиливается при повышении ее температуры.

Интенсивность процесса зависит от:

- способности пород растворяться в воде

- наличии проточных вод

- геологического строения участков

- размера трещин в породе

- климата района

Карст усиленно развивается в хорошоводопроницаемых породах большой мощности при наличии трещин более 1 мм. В таких условиях создается возможность свободной циркуляции воды и образования больших пустот.

В маломощных породах, прослоенных или перекрытых глинистыми отложениями наличие этих грунтов препятствует циркуляции воды и кольматирует трещины.

Интенсивность процесса наблюдения вблизи речных долин повышена, так как повышена водопроницаемость пород и скорость движения подземных вод.

На развитие процесса влияние оказывает климат – это количество и распределение осадков по сезонам года, температурный режим верхних слоев земной коры, наличие соответствующей растительности.

Последняя характеристика (растительность) неоднозначно влияет на интенсивность развития карста. С одной стороны, лесная подстилка и гумус обогащают воду СО₂ и усиливают процесс, с другой стороны глинистые прослойки, покрытые растительностью, уменьшают инфильтрацию поверхностных вод. Во всех случаях уничтожение растительного покрова всегда способствует развитию карста.

По отношению к поверхности земли выделяют 2 типа карста: открытый и скрытый. Открытый наблюдают при расположении карстообразующих пород непосредственно вблизи поверхности земли. Здесь пустоты – кары, воронки, полья – имеют глубину от нескольких сантиметров до нескольких метров. Мелкие желоба, борозды или канавы, образованные на поверхности карстующих пород, называемых каррами.

Воронки – это углубление от одного до нескольких десятков метров, образованные в результате выщелачивания и размыва пород атмосферными и талыми водами, или обрушения кровли над подземными пустотами.

В результате постепенного объединения воронок или опускания больших участков земной поверхности над подземными пустотами, возникают полья. Они могут простираться на сотни метров и иметь значительную глубину.

Скрытый карст – характерен для участков, где карстующиеся породы перекрываются слоями нерастворимых пород. Пустоты скрытого карста – каверны и пещеры – образуются при движении подземных вод по многочисленным трещинам. Формирование пустот нередко сопровождается эрозией и обрушением.

Наличие каверн делает карсты похожими на пчелиные соты. Пещеры разнообразны по своим размерам и форме. Они связаны воедино ходами и трещинами, по которым циркулирует подземная вода.

Главными гидрологическими и гидрогеологическими проявлениями карста является исчезновение ручьев и рек, возникновение участков с потерей воды в реках, появление очагов разгрузки карстовых вод в руслах рек, появление карстовых озер на поверхности земли и под землей.

Все источники в карстовых породах характеризуются большой концентрированностью выхода вод, особенно мощными в тех случаях, когда на поверхность вытекают подземные реки или отдельные струи, образовавшие единый водоток на выходе.

Источники, бьющие из глубины под напором, иногда образуют озера в устьевых воронках.

Режим питания карстовых вод изменяется по сезонам, когда водные каналы и источники связаны с зоной периодического, а не постоянного насыщения, образуется временно действующий источник.

Реки в карстовых районах отличаются большим своеобразием. Для гидрографической сети характерно поглощение поверхностного стока пустотами и перевод его в подземный сток. Карст усиливает не только интенсивность подземного стока, но и нарушает его плавный зональный характер распределения.

Во многих карстовых районах имеется подземный водообмен между речными бассейнами, который может быть положительным и отрицательным. При этом часто подземные водоразделы не совпадают с топографическими.