Името на платото Карст (Kras) в Словения дава името на цял комплекс от процеси и видове релеф. Защо това плато е толкова необичайно? Варовиците, които изграждат нейната територия, са били значително засегнати от разрушителното и разтварящо въздействие на водата. В резултат на това повърхността на платото беше покрита с жлебове и фунии.
Водата, проникваща покрай пукнатините, постепенно ги разширява, образуват се кухини, които, когато се комбинират, образуват пещери и.

Карстът е комплекс от релефни форми, създадени в резултат на химическо изветряне. Дъждовните капки, подземните и повърхностните води са отлични разтворители на карбонатни скали – варовик, мрамор, доломит, гипс. Подобни релефни форми се образуват в замръзнали или солени скали (те се наричат ​​"псевдокарст").

Ако разтворимите скали се откриват само на повърхността, се образува т. нар. гол карст - комплекс от повърхностни форми на релефа, характеризиращи се с тесни разширени вдлъбнатини, бразди - карове, кратери, хралупи. Когато разтворимите скали са покрити с неразтворими или по-устойчиви на разтваряне слоеве, процесът на разтваряне протича под земята. Това явление се нарича затворен карст.

Започва с проникването на вода в пукнатината, постепенното разтваряне на скалата и образуването на подземна кухина, както и малки кратери над пукнатините и кухините. В средата на такава фуния има дупка - понор, през която се просмуква вода. Разширявайки се, фуниите се сливат и се появяват кухини. Свободните скали под кухините провисват и в крайна сметка се срутват. Сега кухините изглеждат като потапи, които, сливайки се, създават затворени безотточни басейни - полиа. Вдлъбнатините са рамкирани от останки от някога непрекъснат карбонатен масив.

Карстовите явления са широко разпространени по цялата планета. Срещат се и в планините (например в Доломитите, планините на Балканския полуостров, на Динарските планини) и в равнините (например в Големите американски равнини, в Руските и Туранските равнини).
Най-зрелищните форми на карстов релеф в горещите влажни тропици. Тропическият карст в Южен Китай, Виетнам, Тайланд се нарича "кула" - това са остатъчни планини под формата на кули, стълбове, върхове, конуси, покрити с тропическа гора. В тропически карстови басейни има живописни езера и морски заливи.

Карстът на остров Куба се нарича моготе. Така на испански се наричат ​​стръмните конични и куполни остатъци от варовиковия масив. В основата на могота се образуват ниши и малки пещери, където се натрупва вода след тропически дъждове. В Пуерто Рико карстови отклонения се наричат ​​"пепино" - на испански за "краставица", което показва тяхната конична форма.

Интересно се формира от карстови процеси в крайбрежните райони. Ако крайбрежието на морето, езерото или широката река е съставено от варовик, доломит или други скали, податливи на химическо разтваряне, като например на брега на Кипър и т.н., тогава на земната повърхност и склоновете се образуват полукръгли дупки , създавайки изискан дантелен модел. Ходенето по такава зона не е лесно - острите ръбове на дупките могат да наранят краката ви, да разкъсат леки обувки. На ръба на водата често се появяват пещери, ниши, които са входове на подводни пещери. На тези места карстовите процеси се засилват от действието на прибоя.

За развитието на карст са благоприятни изобилието от валежи, включително дъждовни бури, както и влажен климат. Въпреки това през последните векове хората също са дали своя видим принос за развитието на карста. Сега склоновете на Динарските планини са белезникави и каменисти, покрити с храсти, превръщащи се в редки гори в подножието. Още през 15-16 век тези склонове са покрити с гъсти гори с буйна средиземноморска растителност, но са частично изсечени за изграждането на флота, значителни гори са повредени от пожари и са унищожени от паша. Така склоновете не бяха защитени от дъжд, което доведе до активизиране на карстови процеси.

Но най-известните, впечатляващи и мистериозни форми на карстови процеси са пещерите.

Ще бъда благодарен, ако споделите тази статия в социалните мрежи:

Търсене в сайта.

1. ОБЩО ОПИСАНИЕ НА КАРСТОВИТЕ ПРОЦЕСИ

В строителната наука под карстови процеси (карст) е обичайно да се разглежда разтварянето (излугването) на скалите от атмосферни или подземни води и образуването на земната повърхност на вдлъбнатини, падове или кухини, канали, пещери под земята.

В исторически план думата карст идва от името на варовиковото плато в района на Триест в Словения.

Карстовите процеси са широко разпространени в Русия. Така че карстът може да се намери в районите на Урал, в Руската равнина, в района на Ангара, в Сибир, в Кавказ и Далечния изток.

Водоразтворимите скали включват доломити, варовици, тебешир, силно варовити мергел, гипс, сол и др.

2. ВИДОВЕ КАРСТ И КАРСТОВИ ПРОЦЕСИ

Прието е да се говори за солен карст (хлорид) при откриване на карстови кухини в солни находища, за гипсов (сулфатен) карст, когато карстът се разпространява в гипс, за карбонатен карст във варовици, доломити, тебешир или мрамор.

На повърхността на земята карстът придобива различни очертания - жлебове, бразди, пукнатини или както ги наричат ​​в геологията - carr... Когато такива карстове са разпространени върху големи площи, те се наричат ​​кар полета.

Понорисе наричат ​​дълбоки карстови пукнатини, които внасят повърхностни (атмосферни) води в подземните басейни.

Карстови понориса най-честата карстова проява. Размерите на кратерите в диаметър варират от 1м до 50м (според някои източници до 100м). Дълбочината на фуниите е от 1м до 20м. Обичайно е да се разграничават фунии за повърхностни и отворни фунии. Повърхността се образува поради разтварянето на скалите от атмосферните води. Кратерите поноси се образуват в резултат на срутване на скали над подземни празнини.

Полясе образуват, когато карстови понори се сливат или потъват на големи площи от земната повърхност. Поляните са дълги няколко километра и дълбоки няколко метра.

Пещерисе образуват при разтварянето на скалите в областта на множество пукнатини.

пещерисе образуват в резултат на ерозионни процеси, процеси на обрушване на скали, механична суфузия и процеси на разтваряне. Пещерите могат да достигнат огромни размери в диаметър, а дължината им достига няколко десетки километра.

Има случаи, когато при образуването на големи карстови форми цели реки и езера изчезват от повърхността на земята.

В геоложката практика по местоположение се разграничават открит и скрит карст.

За избора на строителната площадка и разработването на безопасни проектни и технически решения за монтаж на фундаменти важен фактор е степента на активност на карстовите процеси. В това отношение се разграничават активен и пасивен карст. При активен карст степента на карстово съдържание се увеличава. Пасивен карст (древен карст) се развива в миналото. В такъв карст няма свободно и интензивно движение на водата и съдържа продукти от отстраняването на съседни скали.

Един от най-значимите карстови процеси е процесът на разтваряне. Водата, съдържаща въглероден диоксид (CO 2), се движи по пукнатини и големи тектонски разкъсвания, разтваря варовик и се насища с калциев бикарбонат Ca (HCO 3) 2. При напускане на пукнатината част от въглеродния диоксид се отделя от водата, във връзка с което бикарбонатът преминава в калциев карбонат (CaCO 3), образувайки в карстови кухини характерни капкови форми на варовик под формата на сталактити... В дъното на пещерите, към сталактитите, те постепенно се издигат сталагмити... При съединяване на сталактити и сталагмити се образуват колони.

Карстови понори.

3. УСЛОВИЯ ЗА РАЗВИТИЕ НА КАРСТА

Най-значимият фактор за развитието на карста е обемът на водата, преминаваща през определен участък от скалата за единица време. Скоростта на преминаване на водата зависи от размера на карстовите кухини. Тоест, колкото повече скали има карстови кухини, толкова по-интензивни са процесите на образуване на карст. Също така трябва да се добави, че самият факт за наличието на вода в карстови скали все още не показва процесите на карстообразуване, т.к. в покой водата след известно време достига известна степен на насищане и не е в състояние да разтваря скалите по-нататък. Карстообразуващите процеси имат вертикална зоналност, т.е. интензивността на развитие на карста на различни дълбочини е различна. Това се дължи на плътността на почвата, коефициента на филтрация и дренаж; биологичните процеси спират с дълбочина.

Карстовият процес продължава до нивото на задържането или подземните води, където разрушителното (разяждащо) действие на водата спира или значително намалява. Това ниво се нарича базова корозия.

Наситените карстови води попадат в некарстови скали и отделят различни вещества, като калцит. Такива зони в скалите се наричат ​​зони на циментация, т.е. зони, в които протичат процесите на натрупване и втвърдяване на скалите.

Покритите скали играят важна роля в развитието на карста. Например, когато глинестите почви се намират над карстообразуващи скали, това помага за намаляване на развитието на карст поради процесите на суфузия и колматация.

В по-голяма степен карстът се развива в условия на пресечен релеф и влажен климат, което насърчава притока на вода (инфилтрация) в скалите. Например, беше установено, че на територията на Урал до 50% от карбонатните соли се изнасят от водите през пролетта.

Влияе върху развитието на карста и растителността. От една страна, гъстата растителност е бариера за навлизане на атмосферни води в скалните масиви, от друга страна, растителността насища водата със свободен CO2 и повишава нейната разтворимост.

Както вече беше споменато, скоростта на развитие на карста се различава в зависимост от съставящите го скали. Например, развитието на пукнатини във варовиците за период от сто години може да достигне 50 cm.

4. КАРСТОСЛЕДВАНЕ

Действащото законодателство в строителството забранява проектирането и строителството в териториите на карстово развитие без извършване на комплекс от инженерно-геоложки работи за изследване на карста.

Като задължителни инженерно-геоложки работи за ново строителство съвременните норми и правила в строителството предвиждат:

• маршрутни наблюдения за идентифициране на карстови процеси;
• дълбоко пробиване (до 120м и повече) с потъване на карстови скали най-малко 5м;
• геофизични изследвания на карстови скали;
• изследване на дебелината на въглищата за наличие на карст, фрагментирани структури и тектонски зони;

При наличие на надвисващ пласт от карст се изследва съставът, състоянието и водоустойчивостта (защитните свойства) на съставните почви. Особено опасни са районите с припокриващи се слоеве, съставени от чакъл и песъчливи почви, както и песъчлива глинеста почва. В несвързаните почвени пластове е възможно развитието на карстово-суфузионни процеси с измиване на почвата в карстови кухини и образуване на карстови понори на повърхността на земята. Такива процеси могат да протекат катастрофално бързо и да причинят разрушаване или разрушаване на сгради и конструкции.

При провеждане на проучвания в районите на разпространение на трудноразтворими карбонатни скали се обръща специално внимание на идентифицирането на образуваните карстови форми. Това се дължи на факта, че времето за образуване на нови карстови образувания в такива скали е несравнимо по-дълго от жизнения цикъл на строителните обекти.

В сулфатните скали времето на развитие на карста е сравнимо с времето на изграждане и експлоатация на сгради и конструкции, поради което е необходимо да се изследват такива скали не само за наличието, размера и разпространението на карстови кухини, но и за скоростта и условията на разтваряне на тези скали.

В карстовите райони трябва да се определи следното:

• геоложката структура на почвения масив;
• литоложки състав;
• състояние и свойства на скалите;
• хидрогеоложки условия;
• наличието на прояви на карст.

Съставът и обхватът на работата по инженерно-геоложки проучвания в районите на разпространение на карстово-суфузионни процеси се определят от програмата за проучване, която се разработва с участието на геолози и проектанти.

При извършване на инженерно-геоложки проучвания се извършват следните комплекси от работа по изследване на карста:

1. Събиране и анализ на наличните архивни материали.

Архивните материали за инженерно-геоложките и хидрогеоложките условия на района по правило трябва да включват данни за особеностите на геоложката структура на масива, геоморфологични и хидрогеоложки условия, данни за вида на карстовите скали, вида на карста, условия на възникване и разпространение, дълбочина на развитие на активен и пасивен карст, данни от разкрития, хидрохимични условия и др.

Архивните материали могат да включват информация за историята на геоложкото развитие на територията, анализ на палеогеографски данни и установяване на стратиграфски пропуски в седиментацията. Възможно е да се получат и данни за наличието на деформации на съществуващи обекти за капитално строителство, причинени от карстови процеси.

Архивните материали могат да бъдат особено полезни при изследване на фактите за техногенни въздействия върху територията на строителната зона - замърсяване на въздуха, течове от подземни комуникации, промени в химичния състав, агресивност и температура на повърхностните и подземните води, обезводняване по време на разработката. и добив на полезни изкопаеми или отводняване, наводняване при напояване на земя и др.

В резултат на анализа на архивните материали се изготвят схематични планове (карти) на разпространението на карстовите скали, разделящи на опасни, потенциално опасни и неопасни територии за развитие на карста.

2. Маршрутни наблюдения с карстоложко изследване

Маршрутните наблюдения позволяват да се установят: повърхностни прояви на карст, наличие на хидрогеоложки прояви, ограничаване на проявите на карст до геоложко-тектонски и геоморфологични условия, деформации на сгради, свързани с карста, наличие на водоприемници, подземни тръбопроводи и хидравлични структури, засягащи карста, наличието на инженерни защитни съоръжения.

В същото време в процеса на такава работа може да се извърши проучване на населението и служителите на промишлени предприятия.

3. Наземни геофизични работи, сондажни геофизични проучвания

Геофизичните работи по правило трябва да се извършват на всички етапи на инженерно-геоложките проучвания в териториите, където са разпространени карстови процеси.

В резултат на геофизични изследвания се решават следните задачи:

• установяват се дебелината, състава и условията на залягане на откритите и карстови скали;
• определя се дълбочината на нивото, посоката и скоростта на движение на подземните води, установява се минерализацията им, местата на подхранване и разтоварване;
• определя се степента на карст и разрушаване на скалите, установяват се зони на уплътняване, раздробяване и др. на разпръснатите открития;

При геофизичните изследвания могат да се използват различни методи: електропроучване, сеизмично проучване, гравитационно проучване, радиометрични и акустични изследвания, съпротивление и термометрия на повърхностни водни обекти и кладенци и др.

Въз основа на резултатите от тази работа се съставят разрези и карти на дълбочините на залягане на карстови скали, посочващи дебелината и различните зони на интензивност на проявление на карста.

4. Пробиване на карстови кладенци

Необходимостта, съставът, дълбочината и разположението на кладенците се уреждат от действащото строително законодателство и са посочени в техническото задание и програмата за геотехнически работи. В същото време някои от кладенците са предназначени за изследване на карст на големи дълбочини (дълбоки кладенци), повече от 30 m, но не по-малко от 5 m в подлежащите или некарстови скали. В случай на големи дебелини на карстови скали, програмата за проучване може да оправдае непълно разкриване на такива скали.

Ако горната порода е съставена предимно от глина с дебелина около 10 m или повече, тогава е позволено да не се отварят карстовите скали. В този случай трябва да се проучи степента на водопропускливост на защитния слой.

При разработване на геоложки изработки (кладенци) се извършват геофизични проучвания (каротаж, кръстосано предаване), съгласно методологията, описана в програмата за проучване.

Пробитите кладенци се записват в сондажни трупи, с отражение на всеки слой, интервали на дълбочини на отвори в сондажната колона и др.

5. Теренни проучвания на почвите

В резултат на теренни проучвания могат да се решат следните задачи: отражение в геоложкия модел, зони, покриващи отслабени и разбити скали, определяне на свойствата на почвите, изучаване на характера на разпространението на карстови скали.

Полевите методи за изследване на почвите включват методи на статично и динамично сондиране, пробивна каротаж и др.

При определяне на якостните и деформационни свойства на почвите се работи (взема се проби) в рамките на разположението на карста и извън него, в ненарушената зона.

6. Хидрологични и хидрогеоложки проучвания

При изследване на хидрогеоложките условия на даден район, като правило, разпределението и условията на възникване на водоносните хоризонти, условията за тяхното зареждане, заустване и преминаване през почвени и скални масиви, установяват хидрохимичното и хидродинамичното разпределение. Важно място в тези проучвания заема установяването на връзката между повърхностните и подземните води и влиянието на техногенните фактори върху промените в хидрогеоложките условия. На този етап винаги се извършват лабораторни анализи на избрани проби от подземни и повърхностни води за определяне на химичния състав и разтворимостта по отношение на карстови скали. По време на хидрогеоложки проучвания се извършва работа за определяне на филтрационните свойства на скалите и установяване на хидрогеоложки параметри:

• коефициент на филтрация;
• водопропускливост;
• ниво на проводимост;
• загуба на течности;
• специфично водопоглъщане;
• прекомерни глави;
• вертикални филтриращи градиенти.

При подходяща обосновка или изискванията на Техническото задание, на етапа на хидрогеоложките проучвания може да се извърши работа по изготвяне на прогноза за промените в хидрогеоложките условия по време на строителството или експлоатацията на съоръжението.

7. Лабораторни изследвания и деловодство

При лабораторни изследвания на почвите се разкриват физико-механичните и химичните характеристики на почвите и се разкрива тяхната структура. За карстовите скали е необходимо да се идентифицира минералогичният и петрографски състав на скалите, да се разкрие общото съдържание на органична материя, способността им да се разтварят във вода.

В този случай могат да се използват следните методи:

• общ и спектрален анализ;
• вода и киселинни екстракти;
• термични методи;
• рентгенови структурни;
• микроскопско изследване
• други.

Работата в офиса започва на етапа на теренна работа и завършва след лабораторни анализи. В същото време се извършва инженерно райониране на териториите според условията и степента на развитие на карста и неговите прояви. При инженерно райониране на строителните територии се приписват категории според интензивността на образуване на карстови понори и устойчивостта на територията спрямо средните диаметри на карстовите понори.

Резултатът от деловодството е изготвен доклад за инженерно-геоложки проучвания, който дава цялостна оценка за опасността от развитие на карста.

5. ПРОЕКТИРАНЕ И СТРОИТЕЛСТВО В КАРСТОВИТЕ РАЙОНИ

Проектирането и строителството в карстови райони е много сложен процес, тъй като трябва да вземе предвид цялата несигурност на геоложката среда. Карстовите скали не са надеждна основа и могат да доведат до неравномерни деформации и слягания, а понякога и до разрушаване на конструкцията.

В процеса на проектиране, както и при изграждането на сгради и конструкции, е необходимо да се вземе предвид вида на карста и оценката на територията за развитие на карстови процеси. Така че е необходимо да се разбере скоростта на развитие на карста в условията на строителство в териториите на активен карст.

В съответствие с действащите норми и правила в строителството в Руската федерация строителството на сгради и конструкции в опасни карстови зони е разрешено в изключителни случаи с определена обосновка. Същото се отнася и за строителството в зоната на образуване на стари понори.

При строителството в карстови райони се извършват редица мерки, насочени към спиране развитието на карст (геотехнически) и инженерно-технически мерки, насочени към противопоставяне на проявите на карст:

1. Защита на карстови скали от опасни хидрогеоложки процеси, въздействие на повърхностни и подземни води, чрез проектиране на дренажни системи, формиране на релефи, формиране на устойчив растителен слой, подмяна на пропускливи почвени слоеве и др.;
2. Промени в структурата на карстови скали чрез инжектиране на течно стъкло, фуги и други материали в празнините;
3. Извършване на сложни инженерни изчисления с отчитане на работата на подземните и надземните части на сградата за образуване на неблагоприятно място на карстова понора;
4. Проектиране на фундаменти от монолитни плочи или фундаменти от твърди напречни пояси, с освобождаване на конзоли извън проектния диаметър на карстовата понора. В случай на пилотни основи те са предвидени за плъзгане;
5. Проектиране на автоматични алармени системи;
6. Разработване на мерки за укрепване на транзитните комуникации, монтаж на спирателна арматура извън сгради и др.;
7. Разработване на специализирана инженерно-техническа документация, насочена към ремонт и поддръжка на сгради в етап на експлоатация.

6. ОПРЕДЕЛЯНЕ НА ПРОЕКТНИЯ ДИАМЕТЪР НА КАРСТОВИЯ РЕЗУЛТАТ

Срутване в слой от несвързани почви

Определянето на изчисления диаметър на карстова понора в кохезивни почви се основава на изчисляване на размера на отслабена (декомпресирана) зона в основата на структура, която се образува в резултат на суфузионни процеси при образуването на кухина в карстови скали .

Кинематиката и механизмът на масовата суфузия са добре обяснени от наличието на зонална зона на влияние на отслабен участък от скалната маса, чиято схематична структура е показана на фигурата.

AA "C" B "B - зоната на влияние на отслабената зона;

β = π / 4 + φ / 2; ψ = φ,

φ - ъгъл на триене, равен на сумата от ъгъла на триене между пясъчните частици и ъгъла на дилатансия;

D 0 - размерът на карстовата кухина.

Колапс в кохезивния слой

Прекъснатостта на кохезионния почвен слой се състои в огъването на кохезионния почвен слой върху карстовата кухина и образуването на откъснати пукнатини. Затваряйки се във формацията, пукнатините образуват арка за срутване с размер D K (виж фигурата по-долу).

Ако височината на свода значително надвишава дебелината на слоя от глинести почви m, тогава повърхността на изместване в глината може да се окаже почти вертикална, което прави възможно използването на модела на Бирбаумер в изчисленията. Добра алтернатива може да бъде моделът на Протодяконов, който се основава на действителния механизъм на повреда, наблюдаван както при лабораторни експерименти, така и в скална маса. От него следва, че при некохезивни почви диаметърът на кухината в основата на стабилна параболична дъга е D = m⋅tgφ, където m е височината на свода, φ е ъгълът на вътрешно триене на пясъците.

За определяне на геометричните параметри на набор от равновесие в почви, които също имат адхезия, M.M. Протодяконов препоръчва вместо коефициента на триене tgφ да се използва коефициентът на твърдост на скалата, който е равен на съотношението на якостта на срязване τ към стойността на напреженията на натиск σ z на нивото на основата на свода или, което е същото, при върха на карстова или междинна кухина. В този случай надвесните над покрива конзоли са нестабилни и се изместват непосредствено след него, а диаметърът на "прозореца" в екраниращия слой D K е приблизително равен на диаметъра на кухината в карстови скали.

Разтварянето на някои скали предизвиква редица явления, които се наричат ​​карст. Думата "карст" означава такива форми на релефа, които са се образували в резултат на разтварянето на скали, като каменна сол, гипс, креда, варовик, доломити. Карстовите явления са изследвани за първи път на Карстовото плато (от което идва и името на този феномен), разположено североизточно от град Триест на Адриатическото крайбрежие. Масата на карстови скали може да бъде разделена на 3 нива.

Горен. Тук водата бързо намалява и разтварянето е слабо. Следователно този под, сякаш, покрива празнините, образувани отдолу с "кора". Понякога "коричката" се счупва и на повърхността се появяват спадове. В зависимост от формата и големината им се наричат ​​фунии, чинийки, кладенци и шахти. Тези шахти и кладенци понякога могат да достигнат значителни дълбочини. Най-дълбоката известна карстова мина се намира близо до град Верона (Италия). Понора на склона на планината Машук в Пятигорск е голям, дълбок 26 метра, карстов басейн. Езерата често се образуват в кратери и хралупи.

Средно аритметично. Именно тук скалите се разтварят най-активно. Този етаж се намира между горното и долното ниво на подземните води. Тук водата циркулира през пукнатини в скалите и, разтваряйки стените им, ги разширява, превръщайки ги в сложна система от подземни канали с различни размери.

Нисък. Тук карстовите процеси се забавят, тъй като водата там застоява, насища се с въглероден диоксид и престава да разтваря скалите.

Колкото по-висока е химическата активност на водата, толкова по-висока е разтворимостта на карстовите скали, а това от своя страна зависи от количеството на разтворените в нея киселини, особено въглеродния диоксид, влизащ във водата от атмосферата, по време на вулканични изригвания, по време на разлагането. на органични остатъци по време на горски и торфени пожари. Дейността на малките животни, които създават проходи, засилва карстовите процеси.

В много части на планетата карстовите скали са покрити с некарстови скали - това е затворен карст. Характерно е за равнините. В планините, където преобладава разрушаването на материала, на повърхността излизат скали, подложени на разтваряне и тук се развива т. нар. гол карст. В тези случаи земната повърхност често се изяжда от жлебове, наречени karrs (немски karren - малки заострени хребети, разделящи плитки стръмни вдлъбнатини от няколко сантиметра до 2 метра). Те се образуват от разтварящото действие на утаената вода. Посоката и моделът на карите зависят от структурата на слоевете в скалата. Често има толкова много коли, че повърхността наподобява гигантска пчелна пита. Много е трудно да се ходи по тях. С течение на времето голият карст може да се покрие. Тъй като скалите не са напълно разтворени, върху повърхността им се натрупва неразтворим варовиков седимент - глинен материал, който запушва пукнатини и предотвратява по-нататъшното образуване на карст.

Карстовите явления често водят до образуването на подземни пещери. Карстовите пещери са прекрасни творения на природата. Те се състоят от галерии, тунели, пещери и зали, разположени на различни нива и свързани с шахти и кладенци. Често водата тече през тунелите, а залите са заети от дълбоки езера. Най-красивата пещера в Европа е Постойна Яма в Словения. Общата му дължина е около 20 км. В някои от тунелите му има река, в която има безоки риби. В Русия известната пещера Кунгур в Предурал, която е дълга около 6 км, съдържа повече от 30 езера. Най-голямата пещера е Мамонтова (САЩ, Кентъки); общата дължина на всичките му разклонения е 240 км.

Основната украса на карстовите пещери са каменни висулки (сталактити) и каменни колони (сталагмити). Капките, стичащи се от тавана и стените на пещерите, съдържат много въглеродна вар, която се е образувала в резултат на разтварянето на варовика. Капките се стичат бавно, висят дълго време на едно и също място, частично се изпаряват. От тях се утаява въглеродна вар и постепенно образува сталактити. От дъното на пещерата, където в крайна сметка капките се откъсват, към тях растат сталагмити. На места сталактити и сталагмити се сливат в причудливи колони – сталагнати. Цветът им зависи от примесите в скалата. Те могат да бъдат ярко бели, жълти, кафяви или кафеникави.

Почвите с карстови явления са ненадеждни за всякакъв вид инженерни съоръжения, усложняват земеделието, тъй като не само изсушават почвите, но и нарушават полетата с дупки и кратери. Под влиянието на карста възникват много удивителни явления: реки, потоци, езера буквално изчезват (потъват в земята); някои реки внезапно "излизат" на повърхността. Има случаи, когато къщи са падали в карстови кухини, а цели квартали са били унищожени. И така, в Южна Африка през 1962 г. цяла фабрика изчезна под земята, в дупка, а по-късно - и жилищна сграда. През ноември 1989 г. в Предурал е предотвратена влакова катастрофа, спряна само на няколко метра преди карстова понора, над която релсите висят във въздуха на цели 3 метра. Опасни повреди по трасетата на газо- и нефтопроводи, по електропроводите.

Въпреки "коварството" на карста, можете да се борите с него: изпомпвайте цимент през кладенците в подземни празнини или "излекувайте" кратери с почва. Именно тези мерки направиха възможно извършването на строителство в карстови райони: така бяха построени водноелектрически централи по реките Уфа и Днепър.

Надлъжен разрез на карстова пещера (1 - вход, 2 - сталактити, 3 - сталагмити, 4 - подземно езеро).

Под земята карстът може дори да се превърне в човешки помощник: спелеолозите (изследователи на пещери) успяват да проникнат на стотици метри в дълбините на планетата през карстови пещери, за да я изследват.

В тропиците карстът образува причудливи кули, конуси и куполи до 300 m и повече. Те често се сливат и пораждат фантастични образувания. Повърхността им е проядена от коли, а по склоновете са почернели многобройните устия на пещери, които проникват в дебелината им. Пейзажите на тропическия карст са много живописни в Куба, Виетнам, Китай, където карстови кули и конуси наподобяват фантастични дървета в „каменната гора“. Тук, в южната част на Китай, се намира най-обширната карстова област на Земята, заемаща площ от около 600 хиляди км². Част от него е наводнена от морето, а карстови кули стърчат над повърхността му като куполообразни острови с различни размери.

В нашата страна карстът се среща в много региони: в европейската част на Русия, в Кавказ, в Каспийската низина, в Урал. Карстът е широко разпространен и в Източен Сибир, в района на Байкал и Приморие.

карст (карстов процес)

Карстовите процеси са широко разпространени в Русия. Това са Западният Урал, Руската равнина, Приангарието и на много други места в Сибир, Кавказ и Далечния изток. Разположението на карстовите зони в Москва е показано на фиг. 76

Карстовият процес се разбира като процес на излугване на скали, тоест процес на разтваряне и отстраняване на част от скалите от масива в разтворен вид. Следователно, за възникването и протичането на този процес трябва да бъдат изпълнени следните основни условия:

• 1) наличието на масив от разтворими скали,
• 2) движещи се повърхностни или подземни води с определен химичен състав.

Долгопрудни

северна

Солнцево

Ориз. 76. Карта на опасните карстови и карстово-суфузионни зони в Москва (автори: V.M. Kutepov, N.G. Anisimova, I.A.

И.В. Козлякова, М.М. Максимов, В.С. Саянов, 1996).

1 - много опасен; 2 - опасно; 3 - ниска опасност.

4 - много опасен; 5 - опасни; 6 - не е опасно

Карстът е предимно процес на разтваряне на скали и затова понякога се нарича химическа суфузия, за разлика от механичната суфузия, разгледана по-горе. Сред скалите най-разтворими във вода са соли, гипс с анхидрит и варовик, но скоростта на разтваряне при тях е различна. И така, ако три части вода са достатъчни за разтваряне на една част каменна сол, тогава са необходими 480 части за гипса и от 1000 до 30 000 части вода за варовиците, което означава, че при естествени условия процесът на карстиране на тези скални масиви се простира за много години. Разтварящият ефект на водата върху карбонатните скали се засилва от действието на свободния въглероден диоксид, а гипсът се разтваря по-силно в солените води, докато солите се разтварят по-интензивно в нискоминерализирана вода и колкото по-силно, толкова по-близо е по състав до дестилираната вода . В допълнение, разтварящият ефект на водата е свързан с повишена температура, скорост на движение и наличие на пукнатини в карстови скали. Климатът оказва много голямо влияние върху развитието на карстовите процеси, т.е. количеството и разпределението на атмосферните валежи по сезони, термичните характеристики на планинските карстови скали, например в Урал, се извършват до 50% от карбонатните соли по водите през пролетта.

Процесът на разтваряне е най-активен в скалите, разположени над нивото на подпочвените води. Под това ниво водата вече може да е наситена със соли, скоростта на движение на водата е много ниска, а карстовият процес е много бавен или изобщо не протича, а освен това пукнатини в скалите тук могат да бъдат циментирани от различни вещества, които се пренасят от подземните води. В тази връзка в масивите от карстови скали се разграничават две зони: горна, където се извършва основно разтваряне, и долна, която се нарича циментационна зона (фиг. 77). Геологически се разграничават два вида карст: открит (средиземноморски), при който разтворими скали лежат на повърхността на земята, и затворен (източноевропейски), когато карстови скални масиви са покрити от неразтворими скали, обикновено от кватернерна възраст.

Трябва да се отбележи, че карстът често се разбира не само като процес, но и като негов резултат, тоест специфични форми, образувани в скалите в резултат на разтваряне. Самият термин "карст" идва от името на едноименното карстово варовити плато в Словенските Алпи, където карстови форми са изразени много широко и най-ясно. Откритият тип карст се характеризира с форми като кар, фунии, поля, а за затворен тип - каверни и пещери.

Ориз. 77.

/ -зона на развитие на кухини; II -циментационна зона; / - атмосферни води; 2-глинеста

Кар -плитки бразди и ровове по склоновете на релефа, образувани главно от излугването на варовик от повърхностните атмосферни води. Дълбочината им варира от 5 до 50 см и рядко достига 1-2 m.

фунии -затворени вдлъбнатини с различни форми и размери. Диаметърът им варира от няколко метра до десетки метра, а дълбочината най-често варира в рамките на 5-20 м. По произход те се подразделят на: 1) повърхностни излугващи фунии;

2) поносни фунии. Първите приличат на кратер от експлозия на снаряд или бомба и се образуват поради излугване на карстови скали от атмосферни води в отделни зони с постепенно задълбочаване. Обикновено на дъното на такива фунии има понор - канал, през който излиза водата. Кратерите на понори са резултат от срутване на покрива на подземни карстови празнини, като пещери.

Поля- фунии с неправилна, обикновено удължена форма, образувани в резултат на комбиниране на повърхностни или по-рядко поночни карстови фунии. Polya може да се простира на десетки и стотици метри на дълбочина от няколко метра.

Пещери- малки, но многобройни подземни празнини, които се образуват покрай пукнатини в скалите, където водата се филтрира активно. Породите стават като пчелна пита. Пещерите са свързани една с друга и други празнини поради водни течения.

пещери -големи подземни празнини с различни форми и размери, както по площ, така и по височина на таваните. Най-голямата пещера в Северна Америка (Мамонтова), която с всичките си разклонения е с обща дължина до 341 км. Площта на една от залите е 163 х 87 м с височина на тавана 40 м, в нея текат три реки и има 8 водопада. В Кавказ (Нов Атон) има пещера с височина на тавана 70 м. Съвсем очевидно е, че времето на образуване на такива празнини се измерва с хилядолетия. Пещерите могат да бъдат разположени на няколко етажа, както например в хълмовете Жигули, и почти винаги общуват помежду си.

Интересно е да се отбележи, че изчезването на реките е характерно за карстовите райони. Водата преминава през карстови канали под земята, тече там под формата на подземна река и някъде отново излиза на повърхността, например реката. Неретвата на Балканите минава четири пъти под земята и се появява отново. Карстовите процеси могат да проникнат дълбоко в земята, като има случаи, когато се наблюдават на 1300 м дълбочина (Централна Азия).

Изграждането на магистрали и летища в карстови райони е изпълнено с големи трудности, тъй като карстовите скали са ненадеждна основа. Кухината на масива намалява здравината и устойчивостта на скалите. Развитието на карстови кухини може да предизвика слягане и понори на земната повърхност, което води до разрушаване на структури на различни обекти. При търсене на пътища за пътни маршрути и избор на място за летища, инженерно-геоложките проучвания трябва да се извършват особено внимателно. При изследване е необходимо:

• 1) установяват дали протичат карстови процеси или липсват;
• 2) при наличие на карстови скали в основите на бъдещи структури, определете вида на карста: активен (активен) или пасивен (древен, спрял развитие).

При активен карст кухините продължават да растат както на повърхността на земята, така и в дълбините на скалите, пукнатини в скалите са отворени, водата постоянно циркулира през тях, няма растителност (храсти, дървета). При пасивен карст празнините са запълнени с песъчливо-глинест материал, няма циркулация на водата, повърхността често е коприна и покрита с растителност. Карстът вече е спрял развитието си, празнотата не се увеличава, но като цяло здравината на значително карстови скали е значително отслабена и при изграждането на съоръжения те изискват известно укрепване.

При полагане на пътни маршрути и търсене на места за летища е най-добре да оставите настрана районите с активен карст. Това важи особено за летища и висококачествени пътища. Ако е необходимо да се пресичат участъци от активен карст по пътища, трябва да се предприемат определени мерки за борба с кухините:

• 1) спиране на притока на повърхностни води в скалната маса (планиране, дъждовни канализации, полагане на глина върху повърхността на земята);
• 2) спиране на движението на подземните води чрез отводняване;
• 3) за укрепване на скалите чрез запълване на празнините с цимент, течна глина и др. Препоръчва се и преминаването на засегнатите от карст участъци чрез надлези с подпори върху твърди скали.

Геотехническите работи в карстови райони са изключително трудни. Проучванията се извършват както по площ, така и в дълбочина. Пробиването на дупки не дава пълна картина на празнотата на почвените масиви и затова в работата трябва да се включат геофизични методи на проучване. Въз основа на резултатите от проучването се определя степента на карстово съдържание на обекта и се дава прогноза за възможното по-нататъшно развитие на карста. В инженерно-геоложкия доклад за изследвания район се предлагат комплекс от мерки за борба с карста и най-добрият вариант за изграждане на трасето на магистралата.

Цени Контакти « Карст означава явлениясвързано с дейността на подземните води, изразяваща се в излугване на разтворими скали (варовик, доломит, гипс) и образуване на кухини (канали, пещери) в скалите, често придружени от понори и слягане на покрива и образуване на кратери, езера и други вдлъбнатини на земната повърхност "(F.P.Savarensky).

В това определение процесът на образуване на кухини в разтворимите скали се нарича карст.Но често самите празнини, образувани в скалите в резултат на излугване, се наричат ​​карст. В желанието си да изясним терминологията, процесът на образуване на кухини в скалите в резултат на излугване се нарича карстообразуване или карстов процес, а кухините се наричат ​​карстови кухини. Тогава думата "карст" може да означава целия набор от явления, свързани с образуването на кухини в разтворимите скали, тоест както процеса, така и неговите резултати.

Развитието на карст във всяка област е сериозна пречка или поне трудност при изграждането и използването на конструкции. Следователно изследването на карста е много важен, а понякога и решаващ елемент от геотехническите изследвания, особено в хидротехниката.

Теорията за карста като геоложки процес и фактор за формирането на релефа се развива от динамичната геология и геоморфология. За да се оцени ролята на карста от инженерно-геоложка гледна точка, трябва да се имат предвид: скоростта на карстовия процес, честотата на възникване на спадове във времето и разпространението им в даден район, здравината и устойчивостта на скалите в хоризонт с развитието на карста и в горните пластове и т.н. Следователно изследването на карста от тази инженерна геология е свързано и с последната гледна точка.

В инженерно-геоложко изследване на карста, подобно на други геоложки процеси и явления, трябва да се изхожда от представата за него като за процес или явление на исторически и геоложки обект на регионални и отчасти зонални условия. Разпространението на карста в Руската равнина е естествено свързано с неговата тектоника и морфология - интензивните карстови процеси тук са ограничени до определени структурни и морфологични елементи - тектонски повдигания, както и древни денудационни откоси и страни на големи дислокации.

От най-ясно изразените карстови райони в Руската равнина могат да се разграничат следните:

• южното крило на Московската синеклиза, съответстващо на съвременния релеф на Средноруското възвишение;
• северозападното крило на Московската синеклиза, характеризиращо се с относително рязко разчленяване на релефа, създаден от наличието на древен каменноугольен уступ;
• Силурийско плато, което отговаря на най-високите възвишения на релефа в тази област и идеално изразено антично. перваз;
• района на Окско-Цнинския вал;
• площта на шахтата Алатир;
• района на възвишенията Солигалич;
• района на Вятския вал;
• район Самарска Лука;
• Уфимско плато.

Освен това на редица места, където карстът е свързан с древни процеси, той не се появява на повърхността и е открит на дълбочина чрез проучвателни работи.

Извън Руската равнина карстови райони са известни в Урал, в планините на Крим, в Западен Кавказ, в Централна Азия на Тюя-Муюн, в Сибир по течението на реката. Хангар и други места.

Разпространението на карста има ясно изразен регионален характер и всички видове се срещат на територията на Русия; карат и всички карстови форми.

Основните регионални условия за развитие на карста са наличието на разтворими скали и тяхното настъпване над локалните основи на ерозия и корозия.

От разтворимите скали най-разпространени са различни видове варовици, доломити, гипс, анхидрит, по-рядко се среща каменната сол. В зависимост от разтворимостта на скалата, ходът на развитие на карста, при равни други условия, ще бъде различен. Но процесът на разтваряне зависи и от свойствата на разтворителя; следователно, когато се оценява разтворимостта на скалите, винаги трябва да се има предвид специфичния състав на разтворителя.

Варовиците, доломититите, гипсолитите в повечето случаи са пропускливи само по пукнатини. Следователно разтварянето на скалното вещество става само по стените на пукнатините. И ако нямаше смесване на струите, то много скоро, непосредствено по стените, слоевете вода ще дойдат в наситено състояние и процесът на разтваряне може да продължи само при условие на дифузно изравняване на състава на водата. Всъщност водата се движи по пукнатините с вихър и все повече и повече потоци влизат в контакт със стените, което подпомага процеса на разтваряне. Колкото повече се разбърква движещата се вода, толкова по-бързо се изчерпва нейната разтваряща способност. При равни други условия, количеството на разтворената скала ще зависи от количеството реагирала вода, т.е. от условията на подаване и филтриране.

Условията за водоснабдяване зависят от климатичната зона, в която се намира районът, и от достъпността на скалната повърхност за атмосферни води, т.е. условия за навлизане на агресивни подземни води в скалите.

Условията на филтриране зависят от степента и естеството на водопропускливостта на скалите, т.е. от тяхното раздробяване или тяхната филтрационна порьозност и перфорация (например в черупкови варовици и туфи), както и от градиентите на филтрация, които могат да бъдат установени .

В близост до абразионни и ерозионни склонове, особено стръмни, тектонските пукнатини се разширяват от атмосферни влияния и в резултат на различни процеси на изместване на скалите (свлачища, потъване на масиви и др.). Това увеличава притока на вода в скалите и ускорява филтрирането. Филтрацията в пукнатини в близост до склонове се ускорява допълнително от факта, че тук лесно се установяват по-къси пътища и по-големи градиенти на филтрация.

В близост до первази и склонове са възможни по-силни условия. особено силно е циркулацията на подземните води и развитието на карстови кухини... В горната част на склона и в прилежащите части на водосбори се образуват кратери, кладенци и падове, които са свързани с карстови проходи, стръмно простиращи се в дълбините, обикновено по посока на тектоничните пукнатини. В дъното и в подножието на склона, под формата на пещери, има хоризонтални проходи, изградени от водата, предимно по протежение на настилки.

Развитието на карста спира в следните случаи:

1. когато съвременната изходна линия на корозия е във възход;
2. когато притокът на вода в карстови кухини спре поради натрупването в тях на остатъка от разтварянето на скалите (пещерна глина) и срутването на скалите (карстова брекчия) и поради образуването на достатъчно дебел слой от елувий, делувий и отлагания на карстови езера на повърхността;
3. когато повърхността на карстови скали се припокрива от по-късни седименти (фосил или заровен карст).

Карстът на серпуховските варовици на северозападното крило на Московската синеклиза принадлежи към дългия предверейски континентален период. Доверейският карст трябва да се разглежда в горнодевонските варовици на южното крило на Московската синеклиза, тъй като тук понори са запълнени с червено оцветени верейски отлагания.

Ако минералите, които съставляват скалата, не се разтварят във вода в същата степен и не с еднаква скорост, тогава процесът на разрушаване на скалата става много по-сложен. Така, например, във варовити доломитити, доломитът и калцитът ще се разтварят с различни скорости, в зависимост от тяхното съотношение в скалата и от скоростта на движение на водата.

В различните скали карстът се развива с различна скорост: по-бавно в карбонатните скали-варовици и доломитити, по-скоро в сулфолити-гипсолити и анхидритолити. Тази разлика в скоростта на развитие на карста дава възможност да се оцени значението на карста по различни начини в различните скали, карбонати и сулфати. По време на експлоатация на конструкции, жилищни и промишлени капиталови сгради, тоест в продължение на 50-100 години, развитието на карст се усеща само в много рохкави и слаби карбонатни скали като черупчести скали или тебешир, а в други варовици само с много енергична циркулация на агресивна вода В сулфатните скали карстът се развива със значителни темпове, като дори всяка година могат да се появят нови понори и понори.

Геотехническото изследване на карста е основно за установяване на:

1. степента на заплаха за изградените на дадено място конструкции от дупки и други повърхностни нарушения;
2. условия на филтриране за хидравлични конструкции;
3. възможен приток на вода в подземни изработки.

Разрушаването на повърхността възниква в резултат на:

1. разтваряне от атмосферни води на излезли на повърхността разтворими скали;
2. проникване на повърхностни води по пукнатини и тяхното отнасяне от потоци от почва и рохкави скали в подземни карстови кухини;
3. срутване на скали в свода на големи подземни кухини (карстови пещери), отразяващи се веднага или постепенно на повърхността под формата на спадове.

Разтваряйки се скали, атмосферните води създават гъста мрежа от сухи дерета, в които водните течения се наблюдават само в разгара на топенето на снега и при обилни валежи. В такива дерета водата често се абсорбира от пукнатини и преди да достигне края на дерето, отива под земята (слепи дерета). В краищата на такива дерета често има карстови понори, които постепенно се образуват на места, където водата е съсредоточена под земята. Образуването на тези кратери става чрез директно разтваряне на скали, отмиване на скали, разрохкване по краищата на почвата и повърхностните седименти.

В случай на геотехническа оценка на карста, прогнозата за неговото развитие и следователно опасността от провали е много трудна задача, решена само условно, тъй като този въпрос изобщо не е разработен.

Основните принципи на геотехническото изследване на карста са формулирани, както следва:

1. Необходимо е да се изследва карстът в тясна връзка с литологията и тектониката на района, тъй като тектониката на района е основният фактор за раздробяването на скалите, а раздробяването определя способността на скалите към карст.
2. Необходимо е изследване на карста във връзка с условията на циркулация на подземните води, тяхното захранване и излизане на повърхността, както и геоморфологичните и историко-геоложките условия на района.
3. Необходимо е да се изследва карстът в процеса на неговото възникване и растеж, затихване и обновяване, подмладяване.
4. Необходимо е да се проучи еволюцията на карста във връзка с промените в основите на ерозия и корозия в хода на общата геоложка история на района.

При хидроложко проучване е необходимо задълбочено изследване на сезонния режим и дебита на местните водни течения, както и оттока на подземните води в различни райони и подводни изходи. големи количества вода от карстови кухини.

При изследване на хидрогеоложките условия на района, освен общите въпроси, е необходимо да се проучат особено внимателно условията за подхранване от повърхностни и подземни води и отводняване на скалите, както и начините на циркулация на подземните води в района. на развитието на карста. За целта, освен хидрогеоложки проучвания, е необходимо да се извършат специални изследвания на химичния състав и температурата на водата в различни точки: извори, проучвателни работи и карстови кухини (пещери), както и разпределението и режима на тези води.

Необходимо е да се извърши експериментална работа за определяне на водното съдържание на скалите (чрез изпомпване) и за определяне на посоката и скоростта на потоците на подземните води (с помощта на оцветяване на водата или други лесно забележими изкуствени промени в техния състав). При спазване на режима на подземните води е необходимо измерване на пиезометричните нива на затворените водоносни хоризонти (еднократни и дългосрочни).

Геоморфологичните проучвания не трябва да се ограничават до само карстови райони... Същевременно трябва да се обърне специално внимание на историко-геоложкия анализ на формирането на релефа във връзка с тектонски движения и на връзката между съвременни и древни нива на ерозия и корозия със съвременни и древни морфологични елементи. Също толкова важно е да се обърне внимание и на карстовите форми, заровени под по-късните седименти.

Освен това за карстови прояви е необходимо да се проучи тяхната възраст. За повърхностните форми често е възможно да се установи абсолютна възраст (време на формиране). Възрастта на дълбоките форми обикновено е възможно да се установи само относително, като се ръководи от връзката с елементите на древния релеф и съдейки по естеството на запълване на празнините.

Направете поръчка за геоложки проучвания