Karsto (Kras) plynaukštės Slovėnijoje pavadinimas suteikė pavadinimą visam procesų ir reljefo tipų kompleksui. Kodėl šis plokščiakalnis toks neįprastas? Jos teritoriją sudarantys kalkakmeniai buvo labai paveikti ardomojo ir tirpdančio vandens poveikio. Dėl to plokščiakalnio paviršius buvo padengtas grioveliais ir piltuvėliais.
Išilgai plyšių prasiskverbęs vanduo pamažu juos plėtė, susidarė tuštumos, kurias susijungus susidarė grotos ir.

Karstas yra reljefo formų kompleksas, susidaręs dėl cheminio oro poveikio. Lietaus lašai, gruntinis ir paviršinis vanduo yra puikūs tirpikliai akmenys karbonatinė sudėtis - klintis, marmuras, dolomitas, gipsas. Panašios reljefo formos susidaro įšalusiose arba druskingose ​​uolienose (jos vadinamos „pseudokarstu“).

Jei tirpių uolienų randama tik paviršiuje, susidaro vadinamasis plikas karstas - paviršinių reljefo formų kompleksas, pasižymintis siauromis ištįsusiomis įdubomis, vagomis - carr, piltuvėliais, įdubomis. Kai tirpios uolienos yra padengtos netirpiais arba labiau atspariais tirpimo sluoksniais, tirpimo procesas vyksta po žeme. Šis reiškinys vadinamas uždaru karstu.

Jis prasideda vandens prasiskverbimu į plyšį, laipsnišku uolienų tirpimu ir požeminės ertmės susidarymu, taip pat nedideliais krateriais virš plyšių ir ertmių. Tokio piltuvo viduryje yra skylė - ponoras, pro kurį vanduo prasiskverbia žemyn. Plečiantis, piltuvėliai susilieja ir atsiranda įdubimų. Po ertmėmis esančios palaidos uolos susmunka ir galiausiai sugriūva. Dabar ertmės atrodo kaip įdubos, kurios, susijungdamos, sukuria uždarus be kanalizacijos baseinus – polią. Įdubimus įrėmina kadaise ištisinio karbonato masyvo liekanos.

Karsto reiškiniai yra plačiai paplitę visoje planetoje. Jie taip pat aptinkami kalnuose (pavyzdžiui, Dolomituose, Balkanų pusiasalio kalnuose, Dinaro aukštumose), lygumose (pavyzdžiui, Didžiosios Amerikos lygumose, Rusijos ir Turano lygumose).
Įspūdingiausios karsto reljefo formos karštuose drėgni tropikai... Atogrąžų karstas Pietų Kinijoje, Vietname, Tailande vadinamas „bokštu“ – tai likę kalnai bokštų, stulpų, viršūnių, kūgių pavidalu, dengti. atogrąžų miškai... Atogrąžų karsto baseinuose yra vaizdingų ežerų ir jūros įlankų.

Karstas Kubos saloje vadinamas mogote. Taip ispaniškai vadinamos stačios sienelės kūginės ir kupolinės klinčių masyvo liekanos. Mogoto papėdėje susidaro nišos ir nedidelės grotos, kuriose po tropinių liūčių kaupiasi vanduo. Puerto Rike karstiniai pakraščiai vadinami „pepino“ – ispaniškai reiškia „agurkas“, nurodantis jų kūginę formą.

Įdomūs karstiniai procesai pakrantės zonos... Jei jūros, ežero ar plati upė yra sudarytas iš kalkakmenio, dolomito ar kitų chemiškai tirpstančių uolienų, kaip, pavyzdžiui, Kipro pakrantėje ir kt., tada žemės paviršiuje ir šlaituose susidaro pusapvalės skylės, sukuriančios puošnų nėrinių raštą. Vaikščioti tokia vieta nelengva – aštrūs skylučių kraštai gali susižaloti kojas, suplėšyti lengvus batus. Vandens pakraštyje dažnai atsiranda grotos, nišos, kurios yra įėjimai į povandeninius urvus. Šiose vietose karstinius procesus sustiprina banglentės veikimas.

Karsto vystymuisi palanki kritulių, įskaitant liūtis, gausa, drėgnas klimatas. Tačiau pastaraisiais šimtmečiais ir žmonės įnešė savo matomą indėlį į karsto vystymąsi. Dabar Dinarų aukštumos šlaitai balkšvi ir akmenuoti, apaugę krūmais, papėdėse virsta retais miškais. Dar XV-XVI amžiais šie šlaitai buvo uždengti tankūs miškai su vešlia Viduržemio jūros augmenija, tačiau jos buvo iš dalies iškirstos laivyno statybai, reikšmingi miško plotai buvo pažeisti gaisrų ir suniokoti ganant. Taigi šlaitai nebuvo apsaugoti nuo lietaus, dėl ko suaktyvėjo karstiniai procesai.

Tačiau žinomiausios, įspūdingiausios ir paslaptingiausios karstinių procesų formos yra urvai.

Būčiau dėkingas, jei pasidalintumėte šiuo straipsniu socialiniuose tinkluose:

Svetainės paieška.

1. BENDRAS KARSTO PROCESŲ APRAŠYMAS

Statybos moksle esant karstiniams procesams (karstui) įprasta laikyti uolienų tirpimą (išplovimą) atmosferos ar požeminiais vandenimis ir įdubimų, įdubimų ar tuštumų, kanalų, urvų po žeme susidarymą žemės paviršiuje.

Istoriškai žodis karstas kilęs iš kalkakmenio plokščiakalnio Slovėnijos Triesto regione pavadinimo.

Karstiniai procesai Rusijoje yra plačiai paplitę. Taigi karsto galima rasti Uralo regionuose, Rusijos lygumoje, Angaros regione, Sibire, Kaukaze ir Tolimuosiuose Rytuose.

Vandenyje tirpioms uolienoms priskiriami dolomitai, kalkakmeniai, kreida, labai kalkingas mergelis, gipsas, druska ir kt.

2. KARSTO RŪŠYS IR KARSTO PROCESAI

Apie druskų karstą (chloridą) įprasta kalbėti, kai karsto ertmės randamos druskų telkiniuose, apie gipsinį (sulfatinį) karstą, kai karstas plinta gipse, apie karbonatinį karstą klinčiuose, dolomituose, kreidoje ar marmure.

Žemės paviršiuje karstas įgauna įvairiausius kontūrus – griovelius, vagas, plyšius arba kaip jie geologijoje vadinami – carr... Kai tokie karstai pasklinda dideliuose plotuose, jie vadinami karro laukais.

Ponors vadinami giliais karstiniais plyšiais, kurie paviršinį (atmosferinį) vandenį atneša į požeminius baseinus.

Karsto smegduobės yra labiausiai paplitusi karsto apraiška. Kraterių skersmuo svyruoja nuo 1m iki 50m (kai kurių šaltinių duomenimis, iki 100m). Piltuvėlių gylis nuo 1m iki 20m. Įprasta atskirti paviršinius ir smegduobinius piltuvus. Paviršius susidaro dėl uolienų tirpimo atmosferos vandenyse. Smegduobių krateriai susidaro dėl uolienų griūties virš požeminių tuštumų.

Polya susiformuoja karstinėms smegduobėms susiliejus arba skęstant didelės teritorijosžemės paviršiaus. Pievos yra kelių kilometrų ilgio ir kelių metrų gylio.

Urvai susidaro tirpstant uolienoms daugybės plyšių srityje.

Urvai susidaro dėl erozijos procesų, uolienų skilimo procesų, mechaninio susiliejimo ir tirpimo procesų. Urvų skersmuo gali siekti milžiniškus dydžius, o jų ilgis – kelias dešimtis kilometrų.

Pasitaiko atvejų, kai formuojantis didelėms karstinėms formoms iš žemės paviršiaus išnykdavo ištisos upės ir ežerai.

Geologinėje praktikoje pagal vietą išskiriamas atvirasis ir paslėptasis karstas.

Renkantis statybos vietą ir rengiant saugius projektinius ir techninius sprendimus pamatų įrengimui, svarbus veiksnys yra karstinių procesų aktyvumo laipsnis. Šiuo atžvilgiu išskiriamas aktyvus ir pasyvus karstas. Esant aktyviam karstui, karsto kiekio laipsnis didėja. Pasyvusis karstas (senovinis karstas) susiformavo praeityje. Tokiame karste nėra laisvo ir intensyvaus vandens judėjimo, jame yra gretimų uolienų pašalinimo produktų.

Vienas reikšmingiausių karstinių procesų yra tirpimo procesas. Vanduo, kuriame yra anglies dioksido (CO 2 ), juda išilgai plyšių ir didelių tektoninių plyšių, tirpdo kalkakmenį ir yra prisotintas kalcio bikarbonato Ca (HCO 3) 2. Išeinant iš plyšio, dalis anglies dioksido išsiskiria iš vandens, dėl kurio bikarbonatas pereina į kalcio karbonatą (CaCO 3), karsto ertmėse suformuodamas būdingas lašelines kalkakmenio formas. stalaktitai... Urvų apačioje, stalaktitų link, jie palaipsniui kyla aukštyn stalagmitai... Susijungus stalaktitams ir stalagmitams susidaro kolonos.

Karsto smegduobės.

3. KARSTO PLĖTROS SĄLYGOS

Svarbiausias karsto vystymosi veiksnys yra vandens tūris, praeinantis per tam tikrą uolos atkarpą per laiko vienetą. Vandens pratekėjimo greitis priklauso nuo karstinių tuštumų dydžio. Tai yra, kuo daugiau uolienų yra karstinių tuštumų, tuo intensyvesni karsto formavimosi procesai. Taip pat reikia pridurti, kad vien vandens buvimo karstinėse uolienose faktas dar nerodo karsto susidarymo procesų, nes ramybės būsenoje vanduo po kurio laiko pasiekia tam tikrą soties laipsnį ir nebesugeba toliau tirpti uolienų. Karsto susidarymo procesai turi vertikalų zonavimą, t.y. karsto vystymosi intensyvumas skirtinguose gyliuose yra skirtingas. Taip yra dėl dirvožemio tankio, filtravimo ir drenažo koeficiento, biologiniai procesai sustoja su gyliu.

Karstinis procesas tęsiasi iki uždaro arba požeminio vandens lygio, kur nutrūksta arba žymiai sumažėja ardomasis (ėsdinamasis) vandens poveikis. Šis lygis vadinamas bazine korozija.

Sotieji karstiniai vandenys patenka į nekarstines uolienas ir išskiria įvairias medžiagas, pavyzdžiui, kalcitą. Tokios zonos uolienose vadinamos cementavimo zonomis, t.y. zonos, kuriose vyksta uolienų kaupimosi ir kietėjimo procesai.

Viršutinės uolos vaidina svarbų vaidmenį karsto vystymuisi. Pavyzdžiui, kai molingas dirvožemis yra virš karstą formuojančių uolienų, tai padeda sumažinti karsto vystymąsi dėl susiliejimo ir kolmatacijos procesų.

Didesniu mastu karstas vystosi nelygaus reljefo sąlygomis ir drėgnas klimatas, prisidedant prie vandens tekėjimo (infiltracijos) į uolienas. Pavyzdžiui, buvo nustatyta, kad Uralo teritorijoje iki 50% karbonatinių druskų pavasarį išneša vandenys.

Įtakoja karsto ir augmenijos vystymąsi. Viena vertus, tanki augmenija yra kliūtis atmosferos vandeniui patekti į uolienų masyvus, kita vertus, augalija prisotina vandenį laisvu CO2 ir padidina jo tirpimo gebą.

Kaip jau minėta, karsto vystymosi greitis skiriasi priklausomai nuo uolienų sudėties. Pavyzdžiui, klinčių plyšių išsivystymas per šimtą metų gali siekti 50 cm.

4. KARSTO TYRIMAS

Galiojantys statybos teisės aktai draudžia projektuoti ir statyti karsto plėtros teritorijose neatlikus karsto tyrimo inžinerinių ir geologinių darbų komplekso.

Kaip privalomasis inžinerinis ir geologinis darbas naujos statybos tikslais šiuolaikiniai standartai o statybos taisyklės numato:

• maršruto stebėjimai karstiniams procesams nustatyti;
• giluminis gręžimas (iki 120 m ir daugiau) su karstinių uolienų nuskendus ne mažiau kaip 5 m;
• karstinių uolienų geofiziniai tyrimai;
• anglies storių tyrimas karsto, fragmentuotų struktūrų ir tektoninių zonų buvimui;

Esant viršutiniam karsto sluoksniui, tiriama jį sudarančių dirvožemių sudėtis, būklė ir atsparumas vandeniui (apsauginės savybės). Ypač pavojingos yra vietovės su persidengiančiais sluoksniais, sudarytais iš žvyro ir smėlio dirvožemio, taip pat priesmėlio. Nesurištuose dirvožemio sluoksniuose galimas karstinių susiliejimo procesų vystymasis, gruntui plaunant į karstines ertmes ir žemės paviršiuje susidaro karstinės smegduobės. Tokie procesai gali vykti katastrofiškai greitai ir sukelti pastatų bei konstrukcijų sunaikinimą arba gedimą.

Atliekant tyrimus mažai tirpių karbonatinių uolienų paplitimo zonose, ypatingas dėmesys skiriamas susidariusių karstinių formų identifikavimui. Taip yra dėl to, kad naujų karstinių darinių susidarymo laikas tokiose uolienose yra nepalyginamai ilgesnis nei statybos objektų gyvavimo ciklas.

Sulfatinėse uolienose karsto vystymosi laikas prilyginamas pastatų ir statinių statybos ir eksploatavimo laikui, todėl būtina tirti tokias uolienas ne tik dėl karstinių ertmių buvimo, dydžio ir paplitimo, bet ir dėl jų greičio. ir šių uolienų tirpimo sąlygos.

Karstinėse vietose reikia nustatyti:

• dirvožemio masyvo geologinė struktūra;
• litologinė kompozicija;
• uolienų būklė ir savybės;
• hidrogeologinės sąlygos;
• karsto apraiškų buvimas.

Karstinio susiliejimo procesų paplitimo teritorijose atliekamų inžinerinių ir geologinių tyrimų darbų sudėtį ir apimtį nustato tyrimų programa, kuri rengiama dalyvaujant geologams ir projektuotojams.

Atliekant inžinerinius ir geologinius tyrimus atliekami šie karsto tyrimo darbų kompleksai:

1. Turimos archyvinės medžiagos rinkimas ir analizė.

Archyvinėje medžiagoje apie vietovės inžinerines-geologines ir hidrogeologines sąlygas, kaip taisyklė, turėtų būti duomenys apie ypatybes. geologinė struktūra masyvas, geomorfologinės ir hidrogeologinės sąlygos, duomenys apie karstinių uolienų rūšį, karsto tipą, atsiradimo ir paplitimo sąlygas, aktyvaus ir pasyvaus karsto išsivystymo gylį, duomenis apie perdangą, hidrochemines sąlygas ir kt.

Archyvinėje medžiagoje gali būti informacija apie teritorijos geologinės raidos istoriją, paleogeografinių duomenų analizę, stratigrafinių nuosėdų spragų nustatymą. Taip pat galima gauti duomenų apie esamų kapitalinių statybų projektų deformacijų buvimą dėl karstinių procesų.

Archyvinė medžiaga gali būti ypač naudinga tiriant žmogaus sukelto poveikio statybų teritorijai faktus – oro taršą, nuotėkius iš požeminių inžinerinių tinklų, pokyčius. cheminė sudėtis, paviršinio ir gruntinio vandens agresyvumas ir temperatūra, vandens nusausinimas plėtojant ir išgaunant naudingąsias iškasenas arba žemės drenažą, potvyniai drėkinimo metu ir kt.

Atlikus archyvinės medžiagos analizę, sudaromi karstinių uolienų pasiskirstymo schematiniai planai (žemėlapiai), suskirstant į pavojingas, galimai pavojingas ir nepavojingas karsto plėtrai teritorijas.

2. Maršruto stebėjimai su karstologiniu tyrimu

Maršruto stebėjimai leidžia nustatyti: paviršines karsto apraiškas, hidrogeologinių apraiškų buvimą, karsto apraiškų apsiribojimą geologinėmis-tektoninėmis ir geomorfologinėmis sąlygomis, su karstu susijusias pastatų deformacijas, vandens ėmimo vietų buvimą, požeminius vamzdynus ir hidraulinius vamzdynus. karstą veikiantys statiniai, inžinerinių apsaugos konstrukcijų buvimas.

Tuo pačiu metu tokio darbo metu gali būti atlikta pramonės įmonių gyventojų ir darbuotojų apklausa.

3. Grunto geofiziniai darbai, gręžinių geofiziniai tyrimai

Geofiziniai darbai, kaip taisyklė, turi būti atliekami visuose inžinerinių ir geologinių tyrimų etapuose teritorijose, kuriose plinta karstiniai procesai.

Geofizinių tyrimų metu išsprendžiami šie uždaviniai:

• nustatomas perdangos ir karstinių uolienų storis, sudėtis ir sluoksnio sąlygos;
• nustatomas požeminių vandenų lygio gylis, judėjimo kryptis ir greitis, nustatoma jų mineralizacija, maitinimosi ir iškrovimo vietos;
• nustatomas karstingumo ir uolienų sunaikinimo laipsnis, nustatomos išsklaidytos perdangos irimo, trupinimo ir kt. zonos;

Geofizikiniuose tyrimuose gali būti naudojami įvairūs metodai: elektrinė žvalgyba, seisminė žvalgyba, gravitacinė žvalgyba, radiometriniai ir akustiniai tyrimai, paviršinio vandens telkinių ir gręžinių savitoji varža bei termometrija ir kt.

Remiantis tokio darbo rezultatais, sudaromi karstinių uolienų atsiradimo gelmių pjūviai ir žemėlapiai, nurodantys karsto pasireiškimo storį ir įvairias intensyvumo zonas.

4. Karstinių šulinių gręžimas

Šulinių būtinumą, sudėtį, gylį ir vietą reglamentuoja galiojantys statybą reglamentuojantys teisės aktai ir nurodoma techninėje užduotyje bei geotechninių darbų programoje. Tuo pačiu metu kai kurie šuliniai yra skirti karsto tyrimui dideli gyliai(giliųjų šulinių), daugiau nei 30 m, bet ne mažiau kaip 5 m į požemines arba nekarstines uolienas. Esant dideliam karstinių uolienų storiui, žvalgymo programa gali pateisinti nepilną tokių uolienų atsivėrimą.

Jei perdangą daugiausia sudaro apie 10 m ar daugiau storio molio, karstinių uolienų negalima atverti. Tokiu atveju reikėtų ištirti apsauginio sluoksnio vandens pralaidumo laipsnį.

Vystant geologinius darbus (gręžinius), atliekami geofiziniai tyrimai (kirtimas, kryžminis perdavimas), pagal tyrimo programoje aprašytą metodiką.

Išgręžti šuliniai įrašomi į gręžimo žurnalus, nurodant kiekvieno sluoksnio atspindį, skylių gylio intervalus gręžimo stygoje ir kt.

5. Dirvožemių lauko tyrimai

Lauko tyrimų metu gali būti sprendžiami šie uždaviniai: atspindys geologiniame modelyje, zonos, apimančios susilpnėjusias ir suirusias uolienas, dirvožemių savybių nustatymas, karstinių uolienų pasiskirstymo pobūdžio tyrimas.

Dirvožemio tyrimo lauko metodai apima statinio ir dinaminio zondavimo metodus, skverbimosi registravimą ir kt.

Nustatant gruntų stiprumo ir deformacines savybes, darbai atliekami (imami mėginiai) karsto vietos ribose ir už jos ribų, netrikdomoje zonoje.

6. Hidrologiniai ir hidrogeologiniai tyrimai

Tiriant vietovės hidrogeologines sąlygas, paprastai nustatomas vandeningųjų sluoksnių pasiskirstymas ir atsiradimo sąlygos, jų papildymo, išleidimo ir praėjimo per dirvožemio ir uolienų masyvus sąlygos, nustatomas hidrocheminis ir hidrodinaminis pasiskirstymas. Svarbią vietą šiuose tyrimuose užima paviršinio ir požeminio vandens ryšio bei technogeninių veiksnių įtakos hidrogeologinių sąlygų pokyčiams nustatymas. Šiame etape visada atliekami atrinktų požeminio ir paviršinio vandens mėginių laboratoriniai tyrimai, siekiant nustatyti cheminę sudėtį ir tirpumo gebą karstinių uolienų atžvilgiu. Hidrogeologinių tyrimų metu atliekami uolienų filtracinių savybių nustatymo ir hidrogeologinių parametrų nustatymo darbai:

• filtravimo koeficientas;
• vandens pralaidumas;
• laidumo lygis;
• skysčių praradimas;
• specifinė vandens absorbcija;
• per didelės galvos;
• vertikalūs filtravimo gradientai.

Esant atitinkamam pagrindimui ar techninės užduoties reikalavimams, hidrogeologinių tyrimų stadijoje gali būti atliekami darbai hidrogeologinių sąlygų pokyčių statant ar eksploatuojant objektą prognozei sudaryti.

7. Laboratoriniai tyrimai ir biuro darbas

Laboratoriniuose dirvožemių tyrimuose atskleidžiamos dirvožemių fizikinės-mechaninės ir cheminės savybės, atskleidžiama jų struktūra. Karstinėms uolienoms būtina nustatyti mineraloginę ir petrografinę uolienų sudėtį, atskleisti bendrą organinių medžiagų kiekį, jų gebėjimą tirpti vandenyje.

Tokiu atveju gali būti naudojami šie metodai:

• bendroji ir spektrinė analizė;
• vandens ir rūgščių ekstraktai;
• terminiai metodai;
• Rentgeno struktūrinė;
• mikroskopinis tyrimas
• kitas.

Biuro darbas prasideda lauko darbų stadijoje ir baigiasi atlikus laboratorinius tyrimus. Tuo pačiu metu vykdomas inžinerinis teritorijų zonavimas pagal karsto išsivystymo ir jo apraiškų sąlygas bei laipsnį. Inžinerinio zonavimo atveju užstatymo teritorijoms priskiriamos kategorijos pagal karstinių smegduobių formavimosi intensyvumą ir teritorijos stabilumą, palyginti su vidutiniais karstinių smegduobių skersmenimis.

Stalinio darbo rezultatas – parengta inžinerinių ir geologinių tyrimų ataskaita, kurioje pateikiamas išsamus karsto vystymosi pavojingumo įvertinimas.

5. PROJEKTAVIMAS IR STATYBA KARSTO TERITORIJOSE

Projektavimas ir statyba karstinėse vietovėse yra labai sudėtingas procesas, nes reikia atsižvelgti į visą neapibrėžtumą geologinė aplinka... Karstingos uolienos nėra patikimas pagrindas ir gali sukelti nevienodų deformacijų ir nuosėdų, o kartais ir konstrukcijos gedimų.

Projektuojant, taip pat statant pastatus ir statinius, būtina atsižvelgti į karsto tipą ir teritorijos vertinimą karstinių procesų vystymuisi. Taigi būtina suprasti karsto vystymosi tempą statybos sąlygomis aktyvaus karsto teritorijose.

Pagal galiojančias Rusijos Federacijos statybos normas ir taisykles, pastatų ir statinių statyba pavojingose ​​karstinėse zonose leidžiama išskirtiniais atvejais, turint tam tikrą pagrindimą. Tas pats pasakytina ir apie statybas senų smegduobių formavimosi zonoje.

Statant karsto plotus, imamasi nemažai priemonių, skirtų stabdyti karsto (geotechninių) vystymąsi ir inžinerines bei technines priemones, skirtas pasipriešinti karsto apraiškoms:

1. Karstinių uolienų apsauga nuo pavojingų hidrogeologinių procesų, paviršinių ir požeminių vandenų poveikio, projektuojant drenažo sistemas, formuojant reljefus, formuojant stabilų augalijos sluoksnį, keičiant pralaidžius grunto sluoksnius ir kt.;
2. Karstinių uolienų struktūros pokyčiai įpurškiant skystą stiklą, skiedinį ir kitas medžiagas į tuštumas;
3. Atlikti kompleksinius inžinerinius skaičiavimus, atsižvelgiant į požeminės ir antžeminės pastato dalių darbus, siekiant suformuoti, nepalankioje vietoje, karstinę smegduobę;
4. Monolitinių plokščių pamatų arba standžių skersinių juostų pamatų projektavimas su konsolių išleidimu virš projektinio karstinės smegduobės skersmens. Prietaiso atveju poliniai pamatai jie numatyti išslysti;
5. Automatinių signalizacijos sistemų projektavimas;
6. Tranzitinių komunikacijų stiprinimo priemonių parengimas, uždarymo vožtuvų įrengimas pastatų išorėje ir kt.;
7. Specializuotos inžinerinės ir techninės dokumentacijos, skirtos pastatų remontui ir priežiūrai eksploatacijos stadijoje, rengimas.

6. KARSTO GEDIMO PROJEKTINIO SKERSMENS NUSTATYMAS

Sugriūti nerišlių dirvožemių sluoksnyje

Numatomas karstinės smegduobės skersmens nustatymas rišliuose dirvožemiuose yra pagrįstas susilpnėjusios (dekompresuotos) zonos dydžiu statinio pagrinde, kuri susidaro dėl sufuzijos procesų formuojantis karstinių uolienų ertmei. .

Masės susiliejimo kinematika ir mechanizmas gerai paaiškinami tuo, kad yra susilpnėjusios uolienų masės atkarpos zoninė įtakos zona, kurios schema parodyta paveiksle.

AA "C" B "B - susilpnintos srities įtakos zona;

β = π / 4 + φ / 2; ψ = φ,

φ - trinties kampas, lygus trinties kampo tarp smėlio dalelių ir išsiplėtimo kampo sumai;

D 0 – karstinės ertmės dydis.

Sugriūti darniame sluoksnyje

Sandariai susidarančio grunto sluoksnio nenutrūkstamumas susideda iš rišlaus grunto sluoksnio lenkimo virš karstinės ertmės ir atplyšusių plyšių susidarymo. Uždarydami darinį, įtrūkimai sudaro D K dydžio įgriuvos arką (žr. paveikslėlį žemiau).

Jei skliauto aukštis gerokai viršija molingų gruntų sluoksnio storį m, tai poslinkio paviršius molyje gali pasirodyti beveik vertikalus, todėl skaičiavimuose galima naudoti Birbaumerio modelį. Gera alternatyva jam gali būti Protodyakonovo modelis, pagrįstas tikruoju gedimo mechanizmu, stebimu tiek laboratoriniuose eksperimentuose, tiek uolienų masėje. Iš to išplaukia, kad nerišliose dirvose ertmės skersmuo prie stabilios parabolinės arkos pagrindo yra D = m⋅tgφ, čia m – arkos aukštis, φ – smėliukų vidinės trinties kampas.

Norint nustatyti pusiausvyros aibės geometrinius parametrus dirvožemiuose, kurie taip pat turi sukibimą, M.M. Protodyakonovas rekomenduoja vietoj trinties koeficiento tgφ naudoti uolienų kietumo koeficientą, kuris yra lygus šlyties stiprio τ ir gniuždymo įtempių σ z vertei arkos pagrindo lygyje arba, kuris yra toks pat, karsto ar tarpinės ertmės viršus. Šiuo atveju per stogą išsikišusios gembės yra nestabilios ir iškart po jo pasislenka, o „lango“ skersmuo ekrano sluoksnyje D K yra maždaug lygus karstinių uolienų ertmės skersmeniui.

Kai kurių uolienų tirpimas sukelia daugybę reiškinių, kurie vadinami karstu. Žodis „karstas“ žymi tokias reljefo formas, kurios susidarė tirpstant uolienoms, pavyzdžiui, akmens druskai, gipsui, kreidai, kalkakmeniui, dolomitams. Karsto reiškiniai pirmą kartą buvo tiriami Karsto plynaukštėje (iš kurios kilo šio reiškinio pavadinimas), esančioje į šiaurės rytus nuo Triesto miesto Adrijos jūros pakrantėje. Karstinių uolienų masę galima suskirstyti į 3 lygius.

Viršutinė. Čia vanduo greitai nusileidžia, o tirpimas silpnas. Todėl šios grindys tarsi uždengia apačioje susidariusias tuštumas „pluta“. Kartais „pluta“ nutrūksta ir paviršiuje atsiranda įdubimų. Priklausomai nuo formos ir dydžio, jie vadinami piltuvėliais, lėkštėmis, šuliniais ir šachtomis. Šios šachtos ir šuliniai kartais gali pasiekti nemažą gylį. Giliausia žinoma karsto kasykla yra netoli Veronos miesto (Italija). Pjatigorsko Mašuko kalno šlaite esanti smegduobė yra didelis, 26 metrų gylio karstinis baseinas. Ežerai dažnai susidaro krateriuose ir įdubose.

Vidutinis. Būtent čia uolienos tirpsta aktyviausiai. Šis aukštas yra tarp viršutinio ir apatinio gruntinio vandens lygių. Čia vanduo cirkuliuoja pro uolienų plyšius ir, ištirpdydamas jų sieneles, jas plečia, paversdamas sudėtinga įvairaus dydžio požeminių kanalų sistema.

Žemesnis. Čia karstiniai procesai sulėtėja, nes vanduo ten stovi, yra prisotintas anglies dvideginio ir nustoja tirpdyti uolienas.

Kuo didesnis vandens cheminis aktyvumas, tuo didesnis karstinių uolienų tirpumas, o tai, savo ruožtu, priklauso nuo jame ištirpusių rūgščių kiekio, ypač anglies dvideginio, patenkančio į vandenį iš atmosferos, ugnikalnių išsiveržimų metu, irimo metu. organinių liekanų, miškų ir durpynų gaisrų metu. Smulkių gyvūnų, kuriančių perėjimus, veikla sustiprina karstinius procesus.

Daugelyje planetos dalių karstinės uolienos yra padengtos nekarstinėmis uolienomis – tai uždaras karstas. Tai būdinga lygumoms. Kalnuose, kur vyrauja medžiagų griovimas, į paviršių iškyla tirpstančios uolienos, čia susidaro vadinamasis plikas karstas. Tokiais atvejais žemės paviršių dažnai išgraužia grioveliai, vadinami karrs (vokiškai karren – maži smailūs gūbriai, skiriantys seklias stačias įdubas nuo kelių centimetrų iki 2 metrų). Jie susidaro tirpstant vandeniui atmosferos krituliai... Carrs kryptis ir raštas priklauso nuo uolienoje esančių sluoksnių struktūros. Dažnai mašinų būna tiek daug, kad paviršius primena milžinišką korį. Ant jų labai sunku vaikščioti. Laikui bėgant plikas karstas gali uždengti. Kadangi uolienos nėra visiškai ištirpusios, jų paviršiuje kaupiasi netirpios kalkakmenio nuosėdos – molio medžiaga, užkemša plyšius, neleidžia toliau formuotis karstui.

Karsto reiškiniai dažnai lemia požeminių urvų susidarymą. Karstiniai urvai yra nuostabūs gamtos kūriniai. Jas sudaro galerijos, tuneliai, grotos ir salės, išdėstytos skirtinguose lygiuose ir sujungtos šachtomis bei šuliniais. Dažnai tuneliais veržiasi vanduo, o sales užima gilūs ežerai. Gražiausias urvas Europoje yra Postojna Jama Slovėnijoje. Bendras jo ilgis apie 20 km. Kai kuriuose jos tuneliuose yra upė, kurioje yra žuvų be akių. Rusijoje apie 6 km ilgio garsiajame Kunguro urve Cis-Urale yra daugiau nei 30 ežerų. Didžiausias urvas – Mamontova (JAV, Kentukis); bendras visų jos atšakų ilgis – 240 km.

Pagrindinė karstinių urvų puošmena – akmeniniai varvekliai (stalaktitai) ir akmeninės kolonos (stalagmitai). Iš urvų lubų ir sienų tekančiais lašais yra daug anglies kalkių, kurios susidarė tirpstant kalkakmeniui. Lašai lėtai teka žemyn, ilgai kabo toje pačioje vietoje, iš dalies išgaruoja. Iš jų nusėda angliarūgštės kalkės ir palaipsniui susidaro stalaktitai. Iš urvo dugno, kur lašai galiausiai nutrūksta, link jų auga stalagmitai. Vietomis stalaktitai ir stalagmitai susilieja į keistas kolonas – stalagnatus. Jų spalva priklauso nuo uolienoje esančių priemaišų. Jie gali būti ryškiai balti, geltoni, rudi arba rusvi.

Dirvožemiai su karstiniais reiškiniais yra nepatikimi jokiems inžineriniams statiniams, apsunkina žemdirbystę, nes ne tik išdžiovina dirvožemį, bet ir ardo laukus smegduobėmis, krateriais. Daug kas vyksta karsto įtakoje nuostabūs reiškiniai: upės, upeliai, ežerai tiesiogine to žodžio prasme išnyksta (nugrimzta į žemę); kai kurios upės staiga „išnyra“ į paviršių. Pasitaiko atvejų, kai namai įkrito į karstines ertmes, sunaikinami ištisi kvartalai. Taigi 1962 metais Pietų Afrikoje po žeme, smegduobėje, dingo visa gamykla, o vėliau – ir gyvenamasis namas. 1989 metų lapkritį Cis-Urale buvo užkirstas kelias traukinio avarijai, sustojo vos keli metrai prieš karstinę smegduobę, virš kurios bėgiai kabojo ore net 3 metrus. Pavojingi gedimai dujotiekių ir naftotiekių trasose, palei elektros linijas.

Nepaisant karsto „klastingumo“, galite su juo kovoti: siurbti cementą per šulinius į požemines tuštumas arba „išgydyti“ kraterius žeme. Būtent šios priemonės leido vykdyti statybas karstiniuose regionuose: taip buvo statomos hidroelektrinės Ufos ir Dniepro upėse.

Išilginis karstinio urvo pjūvis (1 - įėjimas, 2 - stalaktitai, 3 - stalagmitai, 4 - požeminis ežeras).

Po žeme karstas gali tapti net žmogaus asistentu: speleologams (urvų tyrinėtojams) karstiniais urvais pavyksta prasiskverbti šimtus metrų į planetos gelmes, kad ją tyrinėtų.

Tropikuose karstas formuoja įnoringus bokštus, kūgius ir kupolus iki 300 m ir daugiau. Jie dažnai susilieja ir sukuria fantastiškus darinius. Jų paviršių išgraužia vagonėliai, o šlaituose pajuodo daugybė į jų storį besiskverbiančių urvų žiočių. Tropinio karsto kraštovaizdžiai labai vaizdingi Kuboje, Vietname, Kinijoje, kur karstiniai bokštai ir kūgiai primena fantastiškus medžius „akmeniniame miške“. Čia, Kinijos pietuose, yra didžiausias karstinis plotas Žemėje, užimantis apie 600 tūkstančių km² plotą. Dalį jos užlieja jūra, o virš jos paviršiaus kaip įvairaus dydžio kupolo formos salos kyšo karstiniai bokštai.

Mūsų šalyje karstas randamas daugelyje regionų: europinėje Rusijos dalyje, Kaukaze, in Kaspijos žemuma, Urale. Karstas taip pat plačiai paplitęs Rytų Sibire, Baikalo regione ir Primorėje.

Karstas (karstinis procesas)

Karstiniai procesai Rusijoje yra plačiai paplitę. Tai vakarų Uralas, Rusijos lyguma, Priangarye ir daugelyje kitų vietų Sibire, Kaukaze, Tolimųjų Rytų... Karstinių zonų vieta Maskvoje parodyta fig. 76.

Karstinis procesas suprantamas kaip uolienų išplovimo procesas, tai yra, kai kurios uolienų dalies ištirpimo ir pašalinimo iš masyvo procesas ištirpusio pavidalo. Todėl, kad šis procesas vyktų ir vyktų, turi būti įvykdytos šios pagrindinės sąlygos:

• 1) tirpių uolienų masyvo buvimas,
• 2) judantys tam tikros cheminės sudėties paviršiniai ar požeminiai vandenys.

Dolgoprudny

Šiaurinis

Solntsevo

Ryžiai. 76. Maskvos karsto ir karsto užliejimo pavojaus zonų žemėlapis (autoriai: V.M. Kutepovas, N.G. Anisimova, I.A.

I.V. Kozlyakova, M.M. Maksimovas, V.S. Sayanovas, 1996).

1 - labai pavojingas; 2 – pavojingas; 3 - mažo pavojaus.

4 - labai pavojingas; 5 - pavojingas; 6 - nepavojinga

Karstas pirmiausia yra uolienų tirpimo procesas, todėl jis kartais vadinamas cheminiu sufuzija, priešingai nei aukščiau aptartas mechaninis sufuzija. Iš uolienų labiausiai vandenyje tirpsta druskos, gipsas su anhidritu ir klintis, tačiau jų tirpimo greitis skiriasi. Taigi, jei vienai daliai akmens druskos ištirpinti pakanka trijų dalių vandens, tai gipsui reikia 480 dalių, o kalkakmeniams - nuo 1000 iki 30 000 dalių vandens, tai reiškia, kad m. gamtinės sąlygosšių uolienų masyvų karstėjimo procesas tęsiasi daugelį metų. Vandens tirpdantį poveikį karbonatinėms uolienoms sustiprina veikiant laisvas anglies dioksidas, o gipsas stipriau tirpsta sūriame vandenyje, o druskos intensyviau tirpsta mažai mineralizuotame vandenyje ir kuo stipresnis, tuo savo sudėtimi artimesnis distiliuotam vandeniui. . Be to, tirpstantis vandens poveikis yra susijęs su padidėjusia temperatūra, judėjimo greičiu ir karstinių uolienų įtrūkimų buvimu. Labai didelę įtaką karsto procesų raidai įtakos turi klimatas, ty atmosferos kritulių kiekis ir pasiskirstymas pagal metų laikus, kalnų karstinių uolienų šiluminės charakteristikos, pavyzdžiui, Urale iki 50 % karbonatinių druskų išnešioja vandenys. pavasaris.

Tirpimo procesas aktyviausias uolienose, esančiose virš požeminio vandens lygio. Žemiau šio lygio vanduo jau gali būti prisotintas druskų, vandens judėjimo greitis labai mažas, o karstinis procesas labai lėtas arba visai nevyksta, be to, uolienų plyšius čia gali sucementuoti įvairios medžiagos, kurios yra pernešami gruntiniu vandeniu. Šiuo atžvilgiu karstinių uolienų masyvuose išskiriamos dvi zonos: viršutinė, kurioje daugiausia vyksta tirpimas, ir apatinė, kuri vadinama cementavimo zona (77 pav.). Geologiškai išskiriami du karsto tipai: atvirasis (Viduržemio jūros), kuriame tirpios uolienos guli žemės paviršiuje, ir uždarasis (Rytų Europos), kai karstinių uolienų masyvus dengia netirpios, dažniausiai kvartero amžiaus, uolienos.

Pažymėtina, kad karstas dažnai suprantamas ne tik kaip procesas, bet ir kaip jo rezultatas, tai yra specifinės formos, susidarančios uolienose dėl tirpimo. Pats terminas „karstas“ kilęs iš to paties pavadinimo Slovėnijos Alpėse esančios Karsto kalkinės plynaukštės pavadinimo, kur karsto formos išreikštos labai plačiai ir aiškiausiai. Atviram karsto tipui būdingos tokios formos kaip karras, piltuvėliai, polia ir for uždaro tipo- urvai ir urvai.

Ryžiai. 77.

/ -tuštumų vystymosi zona; II - cementavimo zona; /- atmosferos vandenys; 2-priemolis

Carr - reljefo šlaituose esančios negilios vagos ir grioviai, susidarę daugiausiai paviršiniams atmosferos vandenims išplovus kalkakmenį. Jų gylis svyruoja nuo 5 iki 50 cm ir retai siekia 1-2 m.

Piltuvėliai –įvairių formų ir dydžių uždaros įdubos. Jų skersmuo svyruoja nuo kelių metrų iki dešimčių metrų, o gylis dažniausiai svyruoja 5-20 m. Pagal kilmę skirstomi į: 1) paviršinius išplovimo piltuvus;

2) smegduobių piltuvėliai. Pirmieji primena kraterį iš sviedinio ar bombos sprogimo ir susidaro dėl karstinių uolienų išplovimo atmosferos vandenimis atskirose vietose, palaipsniui gilėjant. Paprastai tokių piltuvėlių apačioje yra ponoras – kanalas, kuriuo išteka vanduo. Smegduobių krateriai atsiranda sugriuvus požeminių karstinių tuštumų, tokių kaip urvai, stogui.

Polya- netaisyklingos, dažniausiai pailgos formos piltuvėliai, susidarę sujungus paviršinius arba rečiau smegduobinius karstinius piltuvus. Polija gali tęstis dešimtis ir šimtus metrų kelių metrų gylyje.

Urvai- mažos, bet daugybė požeminių tuštumų, susidarančių palei uolienų plyšius, kur vanduo aktyviai filtruojamas. Veislės tampa kaip korys. Dėl vandens srovių urvai yra sujungti vienas su kitu ir kitomis tuštumomis.

Urvai - didelės įvairių formų ir dydžių požeminės tuštumos tiek plotu, tiek lubų aukščiu. Didžiausias urvas mieste Šiaurės Amerika(Mamontova), kurios su visomis šakomis bendras ilgis siekia iki 341 km. Vienos salės plotas yra 163 x 87 m, lubų aukštis 40 m, joje teka trys upės ir 8 kriokliai. Kaukaze (Naujajame Atone) yra urvas, kurio lubų aukštis siekia 70 m. Visiškai akivaizdu, kad tokių tuštumų susidarymo laikas matuojamas tūkstantmečiais. Urvai gali būti keliuose aukštuose, kaip, pavyzdžiui, Žigulių kalvose, ir beveik visada bendrauti tarpusavyje.

Įdomu tai, kad karstiniams regionams būdingas upių nykimas. Vanduo eina karstiniais kanalais po žeme, teka ten požeminės upės pavidalu ir kažkur vėl iškyla į paviršių, pavyzdžiui, upė. Neretva Balkanuose keturis kartus patenka į žemę ir vėl pasirodo. Karstiniai procesai gali prasiskverbti giliai į žemę, nes pasitaiko atvejų, kai jie stebimi 1300 m gylyje (Vidurinė Azija).

Greitkelių ir aerodromų statyba karstiniuose regionuose yra kupina didelių sunkumų, nes karstinės uolienos yra nepatikimas pagrindas. Masyvo tuštuma mažina uolienų stiprumą ir stabilumą. Karstinių tuštumų susidarymas gali sukelti žemės paviršiaus įdubimus ir smegduobes, dėl kurių sunaikinamos įvairių objektų struktūros. Ieškant kelių trasoms ir renkantis vietą aerodromui, inžineriniai ir geologiniai tyrimai turi būti atliekami ypač kruopščiai. Tiriant būtina:

• 1) nustatyti, ar karstiniai procesai vyksta, ar jų nėra;
• 2) būsimų struktūrų pamatuose esant karstinių uolienų, nustatyti karsto tipą: aktyvus (aktyvus) ar pasyvus (senovinis, nustojęs vystytis).

Esant aktyviam karstui, tiek žemės paviršiuje, tiek uolienų gelmėse ir toliau auga tuštumos, uolienų plyšiai atviri, per juos nuolat cirkuliuoja vanduo, nėra augmenijos (krūmų, medžių). Pasyviajame karste tuštumos užpildytos smėlinga-mole medžiaga, nevyksta vandens cirkuliacija, paviršius dažnai velėna, padengtas augmenija. Karstas jau sustojęs, tuštuma nedidėja, tačiau apskritai iš esmės karstinių uolienų stiprumas gerokai susilpnėja ir statant objektus jas reikia tam tikro sustiprinimo.

Tiesiant kelių trasas ir ieškant vietų aerodromams, aktyvaus karsto vietas geriausia palikti nuošalyje. Tai ypač pasakytina apie aerodromus ir aukštos kokybės kelius. Jei aktyvaus karsto ruožus reikia kirsti keliais, reikia imtis tam tikrų kovos su tuštuma priemonių:

• 1) sustabdyti paviršinio vandens tekėjimą į uolienų masę (planavimas, lietaus nuvedimas, molio klojimas ant žemės paviršiaus);
• 2) drenažu sustabdyti gruntinio vandens judėjimą;
• 3) sutvirtinti uolienas užpildant tuštumas cementu, skystu moliu ir kt. Karsto paveiktas vietas taip pat rekomenduojama kirsti viadukais su atramomis ant kietų uolienų.

Geotechniniai darbai karstinėse vietovėse yra labai sunkūs. Tyrimai atliekami tiek plote, tiek gylyje. Gręžimo skylės nesuteikia pilno vaizdo apie dirvožemio masyvų tuštumą, todėl į darbą reikėtų įtraukti geofizinių tyrimų metodus. Remiantis tyrimo rezultatais, nustatomas aikštelės karstinio turinio laipsnis ir prognozuojama galimo tolimesnis vystymas karstas. Inžinerinėje-geologinėje ataskaitoje tirtai vietai siūlomas priemonių kompleksas kovai su karstiniu ir geriausias variantas vykdant autokelio trasą.

Kainos Kontaktai « Karstas reiškia reiškinius susijęs su požeminio vandens aktyvumu, išreikštu tirpių uolienų (kalkakmenio, dolomito, gipso) išplovimu ir tuštumų (kanalų, urvų) susidarymu uolienose, dažnai kartu su smegduobėmis ir stogo nusėdimu bei kraterių susidarymu, ežerai ir kitos įdubos žemės paviršiuje“ (F.P.Savarenskis).

Šiame apibrėžime tuštumų susidarymo procesas tirpiose uolienose vadinamas karstu. Tačiau dažnai pačios tuštumos, susidariusios uolienose dėl išplovimo, vadinamos karstu. Norint patikslinti terminologiją, tuštumų susidarymo uolienose procesas dėl išplovimo vadinamas karstiniu formavimu arba karstiniu procesu, o tuštumos – karstinėmis. Tada žodis „karstas“ gali reikšti visą reiškinių, susijusių su tuštumų susidarymu tirpiose uolienose, rinkinį, tai yra ir procesą, ir jo rezultatus.

Karsto vystymasis bet kurioje vietovėje yra rimta kliūtis arba bent jau sunkumas statant ir naudojant statinius. Todėl karsto tyrimas yra labai svarbus, o kartais ir lemiamas geotechninių tyrimų elementas, ypač hidrotechnikos srityje.

Karsto, kaip geologinio proceso ir reljefo formavimosi veiksnio, teoriją plėtoja dinaminė geologija ir geomorfologija. Norint įvertinti karsto vaidmenį inžineriniu-geologiniu požiūriu, reikėtų atsižvelgti į: karsto proceso greitį, įdubimų dažnumą laike ir jų pasiskirstymą tam tikroje vietovėje, uolienų stiprumą ir stabilumą. horizonto su karsto raida ir viršutiniuose sluoksniuose ir kt. Todėl tiriant karstą iš š paskutinis taškas taip pat dalyvauja inžinerinė geologija.

Inžineriniame ir geologiniame karsto tyrime, kaip ir kiti geologiniai procesai ir reiškiniai, reikia remtis mintimi, kad tai istorinis ir geologinis procesas ar reiškinys, priklausantis regioninėms ir iš dalies zoninėms sąlygoms. Karsto pasiskirstymas Rusijos lygumoje natūraliai susijęs su jo tektonika ir morfologija – čia intensyvūs karstiniai procesai apsiriboja tam tikrais struktūriniais ir morfologiniais elementais – tektoniniais pakilimais, taip pat senoviniais denudacijos skardžiais ir didelių dislokacijų šonais.

Iš ryškiausių karstinių regionų Rusijos lygumoje galima išskirti:

• pietinis Maskvos sineklizės sparnas, atitinkantis šiuolaikinį Vidurio Rusijos aukštumos reljefą;
• šiaurės vakarinis Maskvos sineklizės sparnas, kuriam būdingas gana aštrus reljefo išskaidymas, sukurtas dėl senovės karbono skardos;
• Silūro plynaukštė, atitinkanti aukščiausius šios srities reljefo pakilimus ir puikiai ryškų senovinį. atbraila;
• Oksko-Tsninsky šachtos plotas;
• Alatyr šachtos plotas;
• Soligalicho pakilimų sritis;
• Vyatsky šachtos plotas;
• Samarskaya Luka regionas;
• Ufos plynaukštė.

Be to, daugelyje vietų, kur karstas yra susijęs su senoviniais procesais, jo paviršiuje neatsiranda ir jis buvo aptiktas giliai tyrinėjant.

Už Rusijos lygumos ribų karstiniai regionai žinomi Urale Krymo kalnuose, Vakarų Kaukaze, m. Centrine Azija ant Tyuya-Muyun, Sibire palei upę. Angaras ir kitos vietos.

Karsto paplitimas turi ryškų regioninį pobūdį, o Rusijos teritorijoje galima rasti visų rūšių; karatų ir visų karstinių formų.

Pagrindinės regioninės karsto vystymosi sąlygos yra tirpių uolienų buvimas ir jų atsiradimas virš vietinių erozijos ir korozijos pagrindų.

Iš tirpių uolienų plačiausiai paplitę įvairių rūšių kalkakmeniai, dolomitai, gipsas, anhidritas, mažiau paplitusi akmens druska. Priklausomai nuo uolienų tirpumo, karsto vystymosi eiga, visiems kitiems esant vienodai, skirsis. Tačiau tirpimo procesas taip pat priklauso nuo tirpiklio savybių; todėl vertinant uolienų tirpumą visada reikia turėti omenyje konkrečią tirpiklio sudėtį.

Kalkakmeniai, dolomitolitai, gipsolitai daugeliu atvejų yra pralaidūs tik išilgai plyšių. Todėl uolienų medžiaga tirpsta tik išilgai plyšių sienelių. Ir jei nebūtų purkštukų maišymo, tada labai greitai, tiesiai prie sienų, vandens sluoksniai taptų prisotinti ir tirpimo procesas galėtų tęstis tik esant difuziniam vandens sudėties išlyginimui. Tiesą sakant, vanduo išilgai plyšių juda sūkuriais ir vis daugiau srovių liečiasi su sienomis, o tai palaiko tirpimo procesą. Kuo daugiau judantis vanduo maišomas, tuo greičiau išsenka jo tirpimo gebėjimas. Jei visi kiti dalykai yra vienodi, ištirpusių uolienų kiekis priklausys nuo sureagavusio vandens kiekio, t. y. nuo padavimo ir filtravimo sąlygų.

Vandens tiekimo sąlygos priklauso nuo klimato zona, kurioje yra teritorija, ir uolienų paviršiaus prieinamumą atmosferiniams vandenims, ty vandenį sugeriančių zonų atodangą ir atmosferinių vandenų tekėjimo sąlygas, taip pat patekimo į uolienas sąlygas. agresyvaus požeminio vandens.

Filtravimo sąlygos priklauso nuo uolienų vandens pralaidumo laipsnio ir pobūdžio, ty nuo jų skilimo arba filtravimo poringumo ir perforacijos (pavyzdžiui, kriaukliniuose kalkakmeniuose ir tufuose), taip pat nuo filtravimo gradientų, kuriuos galima nustatyti. .

Prie trinties ir erozijos šlaitų, ypač stačių, tektoniniai plyšiai plečiasi dėl oro sąlygų ir įvairių uolienų slinkimo procesų (nuošliaužų, masyvų nusėdimo ir kt.). Tai padidina vandens srautą į uolienas ir pagreitina filtravimą. Filtravimą suskilusiose uolienose prie šlaitų paspartina tai, kad daugiau trumpi kirtimai ir dideli filtravimo gradientai.

Prie atbrailų ir šlaitų galimos stipresnės sąlygos. ypač stipri požeminio vandens cirkuliacija ir karstinių tuštumų vystymasis... Šlaito viršuje ir gretimose baseinų dalyse susidaro krateriai, šuliniai, įdubos, kurios yra susijusios su karstiniais praėjimais, stačiai besitęsiančiais į gelmes, dažniausiai tektoninių plyšių kryptimi. Šlaito apačioje ir papėdėje urvų pavidalu yra horizontalūs vandens praėjimai, daugiausia palei patalų plyšius.

Karsto vystymasis sustoja šiais atvejais:

1. kai didėja šiuolaikinė korozijos bazinė linija;
2. kai nutrūksta vandens tekėjimas į karstines ertmes dėl to, kad jose susikaupia uolienų tirpimo likučiai (urvinis molis) ir uolienų griūtis (karstinė brekcija) ir dėl to, kad susidaro pakankamai storas eluvio, deluvio sluoksnis. ir karstinių ežerų telkiniai paviršiuje;
3. kai karstinių uolienų paviršių dengia vėlesnės nuosėdos (iškastinis arba palaidotas karstas).

Maskvos sineklizės šiaurės vakarinio sparno Serpuchovijos kalkakmenių karstas priklauso ilgam iki Verėjos žemyniniam laikotarpiui. Doverey karstas turėtų būti laikomas Maskvos sineklizės pietinio sparno viršutinio devono kalkakmeniuose, nes čia smegduobės užpildytos raudonos spalvos Verey nuosėdomis.

Jei mineralai, sudarantys uolieną, vandenyje ištirpsta ne tokiu pat kiekiu ir ne tokiu greičiu, uolienų naikinimo procesas tampa daug sudėtingesnis. Taigi, pavyzdžiui, kalkinguose dolomitolituose dolomitas ir kalcitas ištirps skirtingu greičiu, priklausomai nuo jų santykio uolienoje ir vandens judėjimo greičio.

V skirtingų veislių karstas vystosi skirtingais tempais: lėčiau karbonatinėse uolienose-kalkakmeniuose ir dolomitolituose, greičiau sulfatolituose-gipsolituose ir anhidritolituose. Šis karsto vystymosi greičio skirtumas leidžia įvairiai įvertinti karsto svarbą skirtingose ​​uolienose, karbonate ir sulfatuose. Eksploatuojant statinius, gyvenamuosius ir pramoninius kapitalinius pastatus, tai yra 50-100 metų, karsto vystymasis jaučiamas tik labai biriose ir silpnose karbonatinėse uolienose, tokiose kaip kriauklė ar kreida, o kituose kalkakmeniuose tik labai stipriai. intensyvi agresyvaus vandens cirkuliacija Sulfatinėse uolienose karstas vystosi dideliu greičiu, o naujų smegduobių ir smegduobių gali atsirasti net kasmet.

Geotechninis karsto tyrimas daugiausia skirtas išsiaiškinti:

1. grėsmės tam tikroje vietoje statomoms konstrukcijoms dėl smegduobių ir kitų paviršiaus trikdžių laipsnį;
2. hidrotechnikos statinių filtravimo sąlygos;
3. galimas vandens patekimas į požeminius darbus.

Paviršiaus sunaikinimas atsiranda dėl:

1. į paviršių išeinančių tirpių uolienų tirpimas atmosferos vandenimis;
2. paviršinių vandenų prasiskverbimas išilgai plyšių ir jų dreifavimas dirvožemio ir purių uolienų srautais į požemines karstines tuštumas;
3. uolienų griūtis didelių požeminių tuštumų (karsto urvų) skliaute, iškart arba palaipsniui atsispindi paviršiuje įdubimų pavidalu.

Tirpdami uolienas, atmosferiniai vandenys sukuria tankų sausų daubų tinklą, kuriame vandens telkiniai stebimi tik tirpstant sniegui ir smarkios liūtys... Tokiose daubose vanduo dažnai susigeria įtrūkimais ir, nepasiekęs daubos galo, nueina po žeme (aklosios daubos). Tokių daubų galuose dažnai susidaro karstinės smegduobės, kurios palaipsniui susidaro tose vietose, kur vanduo telkiasi po žeme. Šie krateriai susidaro tiesiogiai tirpstant uolienoms, nuplaunant uolienas, purenant dirvožemio pakraščiuose ir paviršinėms nuosėdoms.

Geotechninio karsto įvertinimo atveju jo vystymosi ir atitinkamai gedimų pavojaus prognozė yra labai sudėtingas uždavinys, sprendžiamas tik sąlyginai, nes šis klausimas iš viso nebuvo išplėtotas.

Pagrindiniai karsto geotechninio tyrimo principai suformuluoti taip:

1. Būtina tirti karstą, glaudžiai susijusį su vietovės litologija ir tektonika, nes vietovės tektonika yra pagrindinis uolienų lūžimo veiksnys, o skilimas lemia uolienų gebėjimą karstytis.
2. Būtina tirti karstą, susijusį su požeminio vandens cirkuliacijos sąlygomis, jų maitinimosi ir iškilimo į paviršių sąlygas, taip pat vietovės geomorfologines ir istorines-geologines sąlygas.
3. Būtina tirti karstą jo atsiradimo ir augimo, silpimo ir atsinaujinimo, atjaunėjimo procese.
4. Būtina ištirti karsto evoliuciją, susijusią su erozijos ir korozijos pagrindų pokyčiais bendroje regiono geologinėje istorijoje.

Hidrologiniame tyrime būtina nuodugniai ištirti vietinių vandentakių sezoninį režimą ir debitus, taip pat gruntinio vandens tėkmę įvairiose vietose ir povandeninėse išvadose. dideli vandens kiekiai iš karstinių ertmių.

Tiriant vietovės hidrogeologines sąlygas, išskyrus bendrus klausimus, būtina ypač atidžiai išstudijuoti maitinimosi paviršiniais ir požeminiais vandenimis bei uolienų nusausinimo sąlygas, taip pat požeminių vandenų cirkuliacijos būdus karsto vystymosi srityje. Tam, be hidrogeologinių tyrinėjimų, būtina atlikti specialius vandens cheminės sudėties ir temperatūros tyrimus įvairiuose taškuose: šaltiniuose, žvalgomuosiuose darbuose ir karstinėse tuštumose (urvuose), taip pat šių vandenų pasiskirstymo ir režimo tyrimus. .

Būtina atlikti eksperimentinius darbus uolienų vandens kiekiui nustatyti (siurbiant) ir požeminio vandens tėkmės kryptį bei greitį (naudojant vandens spalvą ar kitus lengvai pastebimus dirbtinius jų sudėties pokyčius). Stebint požeminio vandens režimą, būtina išmatuoti uždarų vandeningųjų sluoksnių pjezometrinius lygius (vienkartinius ir ilgalaikius).

Geomorfologiniai tyrinėjimai neturėtų apsiriboti tik karstinės zonos. Ypatingas dėmesys Kartu reikėtų atkreipti dėmesį į istorinę ir geologinę reljefo formavimosi, susijusio su tektoniniais judesiais, analizę bei šiuolaikinio ir senovės erozijos ir korozijos lygių santykį su šiuolaikiniais ir senovės morfologiniais elementais. Taip pat svarbu atkreipti dėmesį į karstines formas, palaidotas po vėlyvesnėmis nuosėdomis.

Be to, karsto atsiradimo atveju būtina ištirti jų amžių. Paviršinėms formoms dažnai galima nustatyti absoliutų amžių (formavimosi laiką). Gilių, formų amžių dažniausiai įmanoma nustatyti tik santykinai, vadovaujantis ryšiu su senovės reljefo elementais ir sprendžiant iš tuštybių užpildymo pobūdžio.

Pateikite užsakymą geologiniams tyrimams