Протикарстові і проти суфозійні заходи

Утворення карсту залежить від водопроникності гірських порід. Проникаючи в гірські породи по порах  і тріщинах, рухаючись по них, інколи вкрай повільно, вода може розчиняти породи і тим самим збільшувати їх пористість, що в свою чергу призводить до посилення водообміну. Однак рух води по пустотах і вилуговування порід не завжди веде до збільшення розміру пустот. Наприклад, при вилуговуванні вапняків, що містять глинисті частки, останні можуть закупорювати тріщини і карстові порожнини і тим самим сприяти зменшенню фільтрації води і затуханню карстового процесу.

Чим більшою є тріщинуватість гірських порід, тим кращі умови створюються для виникнення карстових явищ. Зв‘язок карстових проявів із тріщинуватістю порід підтверджується витягнутістю “ланцюжків” карстових лійок вздовж переважних систем тріщинуватості, приуроченістю карстових печер і порожнин до великих тріщин.

Ще однією із основних умов розвитку карсту є водообмін. Умови руху підземних вод та інтенсивність водообміну змінюються по вертикалі. В областях з потужними розчинними породами можна виділити чотири вертикальні зони, відмінні одна від одної за умовами руху підземних вод і, відповідно, за умовами розвитку карсту:

І – зона аерації, де має  місце переважно вертикальна  фільтрація, що призводить до формування вертикальних карстових каналів;

ІІ – зона сезонного  коливання рівні підземних вод; тут у періоди підйому рівня вода фільтрується в горизонтальному, а в період його спадання – у вертикальному напрямку (розвиваються вертикальні і горизонтальні порожнини в розчинній породі);

ІІІ – зона повного насичення, яка перебуває у сфері дренувального  впливу гідрографічної сітки (карст  розвивається у дні річкових долин і в берегах);

ІV – зона глибинної циркуляції, де рух води відбувається поза безпосереднім дренуючим впливом гідрографічної сітки і обумовлений тектонічною структурою та окремими осередками розвантаження. Вилуговування порід у цій зоні відбувається повільно.

Розчинна здатність підземних вод зменшується з глибиною, тому що з глибиною збільшується насичення води різними сполуками, які інколи перешкоджають розчиненню. З глибиною затухають біохімічні процеси, в результаті дії яких утворюється вуглекислота, що сприяє розчиненню.

За  віком карст можна розділити  на:

 а) сучасний, або активний, що розвивається вище від сучасного  рівня корозії;

 б) древній, або пасивний, розвинений нижче сучасного рівня корозії.

Древній карст може бути похованим, коли поверхня закарстованих  порід перекрита (похована) більш  пізніми відкладами. Карст перестає розвиватися після припинення надходження води в карстові порожнини (наприклад, внаслідок заповнення карстових порожнин печерною глиною).

На утворення карсту впливають  також і геоморфологічні умови. Наприклад, поблизу крутих ерозійних і абразійних схилів створюються сприятливі умови для водообміну, тому що на цих ділянках тектонічні тріщини бувають розширеними за рахунок вивітрювання, утворення зсувів, осідання порід тощо. Дуже впливає на розвиток карсту клімат, бо від нього залежать кількість, характер і розподіл сезонних опадів, характер і інтенсивність процесів вивітрювання, температурний режим у верхніх частинах земної кори.

Найважливішими  особливостями областей розповсюдження закарстованих порід є:

• інтенсивне поглинання поверхневих вод;
• підвищена водозбагаченість закарстованих порід;
• нерівномірна водопроникність;
• наявність локальних, стійких  у часі поздовжніх прирічних депресій рівня підземних вод.

 

 

 

 

Головними інженерно-геологічними умовами карстових  районів є такі:

• осушення ряду карстових областей (проблеми для сільського господарства);
• інтенсивне поповнення підземних вод за рахунок поверхневого стоку;
• природний глибокий дренаж ряду родовищ корисних копалин;
• можливість підвищених витоків води з каналів і водосховищ, як через їх борти і дно, так і в обхід гребель;
• посилене живлення річок за рахунок тріщинно-карстових вод;
• збагачене обводнення тріщинно-карстовими водами будівельних котлованів, тунелів, шахт.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.МІСТОБУДІВНА ОЦІНКА ТЕРИТОРІЙ З КАРСТОМ

Містобудівна оцінка територій  з карстом провадиться за даними

інженерно-геологічних досліджень умов формування карсту, інтенсивності  та характеру його розвитку. Мета досліджень - виявлення ділянок, які придатні для зведення будов та споруд, а  також проектування заходів боротьби з карстом під час будівництва  та експлуатації об'єктів.

Стійкість територій визначають на підставі інженерно-геологічного районування  за умовами та ступенем розвитку карсту. Для її кількісної оцінки використовують показники середньорічної кількості  карстових провалів, віднесеної до одиниці площі, та середньорічного  враження територій карстовими провалами.

Середньорічна кількість  карстових провалів, віднесена до одиниці площі, визначається за формулою:

 

 

Де n- кількість провалів, що зареєстровані на площі S, км², за час t, років.

Величина, зворотна до Р, - середня періодичність провалів, яка показує, через який час на площі 1 км² створиться один провал:

 

Середньорічна уражуваність території карстовими провалами  визначається за формулою:

 

де  - сума площин провалів, км², які з'явилися на територй за t років.

При районуванні виділяють  такі категорії карстових територій  за ступенем їх стійкості відносно провалів: дуже нестійкі (Р > 1,0), нестійкі (Р = 0,1 - 1,0), недостатньо стійкі (Р = 0,05 - 0,10), зниженої стійкості (Р = 0,01 - 0,05), відносно стійкі (утворення провалів виключається).

Для оцінки швидкості розвитку карсту використовують показник активності карстового процесу. Швидкість розвитку карсту виражається відношенням  об'єму розчиненої породи, яку виносять підземні води із карстового масиву, до загального об'єму карстового порід  за умовний проміжок часу (за тисячоріччя).

Показник активності карстового процесу, % за 1000 років,

 

де V - об'єм розчиненої породи, м³, яка буде винесена підземними водами за 1000 років; V’ - загальний об'єм масиву карстових порід, м³.

Об'єм розчинної породи, що виноситься підземними водами з карстового масиву, визначають по середньому хімічному  складу водних джерел, який віддзеркалює загальний результат умов, що впливають  на інтенсивність карстового процесу (склад та потужність порід, агресивність підземних вод та швидкість їх переміщення).

Ступінь придатності ділянки  під будівлю в межах території  з карстом визначається окремо для  сельбищної, промислової та транспортної зони в залежності від середньорічної кількості провалин на 1 км² за рік (табл.1).

 

Таблиця 1

Ступінь придатності територій  з карстом під забудову в залежності

від середньорічної кількості  провалин

Зона забудови	Території
	придатні	обмежено придатні	непридатні
Сельбищна	Менше 0,01	Від 0,01 до 0,1	Більше 0,1
Промислова та транспортна	Провалини виключаються	Менше 0,05	≥0,05

 

Ділянки під будівлі та споруди обирають на стійких непорушених  карстовим процесом блоках порід. Не рекомендується розміщувати будівлі  та споруди безпосередньо на місцях старих карстових форм (воронок, впадин) та поблизу їх скупчення. Території, які непридатні під забудову, використовують для зелених насаджень.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.ПРОТИКАРСТОВІ І ПРОТИСУФОЗІЙНІ ЗАХОДИ

I. Загальні відомості

1.1Карстопроявлення та  суфозійні процеси, виявлені в  результаті інженерних вишукувань, повинні бути оцінені з погляду  прогнозу їх розвитку і небезпеки  для споруд, що проектуються або  експлуатуються, і необхідності  проведення протикарстових та  протисуфозійних заходів.

1.2Карстопроявлення поділяються  на поверхневі з порушенням  суцільності ґрунту на земній  поверхні і без нього, а також  підземні, що не мають достатньо чітких меж і обмежені в просторі.

1.3Суфозійні процеси виникають  у природних умовах при великих  швидкостях руху і гідродинамічному  тиску підземних вод, а також внаслідок техногенних факторів (в умовах тривалого відкачування води з відкритих виїмок, швидких зниженнях рівнів водоймищ, при виникненні зосереджених фільтраційних потоків внаслідок будівництва й експлуатації споруд).

1.4Протикарстові заходи  слід передбачати при проектуванні  будівель і споруд на територіях, в геологічній будові яких  присутні розчинні гірські породи (вапняки, доломіти, крейда, уламкові  ґрунти з карбонатним цементом, гіпси, ангідрити, кам'яна сіль) і є карстові прояви на поверхні (карри, понори, вирви, улоговини,  карстовоерозійні яри) і (або)  в глибині ґрунтового масиву (розущільнення ґрунтів, порожнини, канали, галереї, печери, воклюзи).

1.5Протисуфозійні заходи  слід передбачати при проектуванні  будівель і споруд на територіях, де можливі процеси механічного  розмиву в глибині ґрунтового  масиву, що має низький опір ерозійному впливу підземних вод (дрібнозернисті піски, пилуваті лесові і глинисті порушені породи, дисперсна складова утворень із зон тектонічних розривів і накопичення у карстових порожнинах).

 

1.6Для інженерного захисту будівель і споруд від карсту і суфозії застосовують наступні протикарстові і протисуфозійні заходи або їх поєднання:

1. планувальні;

Архітектурно-планувальні заходи включають в себе наступне: раціональне складання проектів районного планування і генеральних планів промислових підприємств, міст і селищ, проектів забудови та детального планування орієнтація споруд в залежності від параметрів карстових форм; призначення раціональної форми та поверховості будівлі.

До складу планувальних протикарстових і протисуфозійних заходів входять:

-        спеціальна компоновка функціональних зон, трасування магістральних вулиць і мереж при розробленні планувальної структури з максимально можливим обходом карстово- і суфозійнонебезпечних ділянок і розміщенням на них зелених насаджень;

-    інженерний захист територій від техногенного впливу будівництва на розвиток карсту і суфозії;

-    розташування будівель і споруд на менш небезпечних ділянках, як правило, за межами ділянок І–ІІ категорій стійкості щодо інтенсивності карстових провалів (додатки К, Л), а також за межами ділянок з меншою інтенсивністю (частотою) утворення провалів, але з середніми їх діаметрами більше ніж 20 м (категорія стійкості А).

 

2. водозахисні і протифільтраційні;

Забезпечують запобігання небезпечної активізації карсту під впливом техногенних змін гідрогеологічних умов в період будівництва та експлуатації об'єктів шляхом всесвітньої захисту від зволоження, затоплення, витоків з водонесучих і схиляння поверхневих вод.

До водозахисних протикарстових заходів відносяться:

-    ретельне вертикальне планування земної поверхні і влаштування надійної зливової каналізації з відведенням вод за межі забудовуваних ділянок;

-    заходи по боротьбі з витоками промислових і господарсько-побутових вод, особливо агресивних;

-    недопущення скупчення поверхневих вод у котлованах і на майданчиках у період будівництва, ретельний контроль за якістю робіт із гідроізоляції, укладання водонесучих комунікацій і продуктопроводів, засипки пазух котлованів.

2.1 До водозахисних протисуфозійних заходів відносяться:

1.   зниження рівнів підземних вод за допомогою дренажів;

У залежності від призначення  та геологічних умов застосовують горизонтальні, вертикальні та комбіновані дренажні системи.

Горизонтальний дренаж забезпечує водозниження за допомогою канав, траншей  та підземних галерей, які мають  певний нахил у сторону їх підведення до відкритих водоймищ або у мережу зливової каналізації.

Горизонтальний дренаж може бути відкритим (тимчасове водозниження) та закритим (рис. 5.15). Найбільш простим  та дешевим способом зниження рівня  ґрунтових вод є відкритий  дренаж. Але при ньому ґрунтові води можуть викликати обвалювання  стінок канав, обпливання укосів котлованів та інші небажані явища. 

 

 

 

.

 

 

Рисунок 5.15 - Дренажні траншеї: