Протикарстові і проти суфозійні заходи

Зміст

 

Вступ

1.Карст. Типи карсту та форми його проявлення.

2.Містобудівна оцінка територій з карстом.

3.Протикарстові і проти суфозійні заходи.

 Висновок

Список використаної літератури

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВСТУП 

Карстові території займають приблизно 60%

територій України. Тому у  зв'язку з постійно збільшуваними  обсягами

капітального будівництва  та дефіцитом вільних територій  для будівництва 

освоєння закарстованих  територій в Україні є вельми актуальним

народногосподарським завданням.

Основною вимогою до будівель і споруд, що зводяться на карстонебезпечних 

територіях, є забезпечення їх експлуатаційної придатності  у разі утворення

порожнини під фундаментом будівлі. Дана вимога може забезпечуватися шляхом

введення спеціальних  пристроїв у каркас будівлі. Мета таких пристроїв -

автоматичне збереження проектної  позначки конструкцій будівлі, які попали у

зону просідання основи.

Освоєння закарстованих  територій викликає необхідність удосконалення 

відомих і розробки нових  конструктивних рішень будівель і споруд, вивчення їх

напружено-деформованого  стану при карстопоявленні, а  також визначення

найбільш раціонального  використання методу захисту будівель від 

карстопоявлення.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.КАРСТ. ТИПИ КАРСТУ ТА ФОРМИ ЙОГО ПРОЯВЛЕННЯ

Карст (рос. карст, англ. karst, нім. Karst m) — процес розчинення чи вилуговування гірських порід поверхневими чи підземними водами і формування специфічного (поверхневого та підземного) рельєфу. Термін походить від назви вапнякового плато Карст, або Крас біляТрієсту у Словенії. Карстуванню легко піддаються такі породи: сіль, гіпс, вапняки, доломіти, крейда, мергель. В результаті карстових процесів утворюються такі форми рельєфу, як карри, лійки, улоговини, понори, шахти, печери, підземні ріки та джерела. У межах материків оголені і поховані карбонатні породи займають до 40 км², гіпс і ангідрити – бл. 7, кам. сіль до 4 млн. км². Карстові процеси проявляються у вигляді специфічних поверхневих та підземних форм, своєрідності якостей річково-озерної мережі та циркуляції підземних вод. Карстові процеси спостерігаються у вапняках, доломітах та перехідних карбонатних породах, у вапняних конгломератах та. брекчіях, крейдових породах, гіпсі, ангидриті, кам'яній солі, калійних, калійно-магнієвих та інших соляних породах, а також - при певних умовах - у крейдоподібних мергелях та мармурі. Карстові явища та процеси поділяють за типами деформації земної поверхні, за літологічним складом та особливостями залягання карстових порід. У тяжкорозчинних породах розвиваються карбонатні (вапняки, доломіти, крейда), сульфатні (гіпс) та сульфатно-карбонатні типи, у легкорозчинних спостерігається соляний тип карсту.

Розрізняють такі типи карстових  деформацій земної поверхні: провали, серед яких виділяють:

а) викликані провалюванням  покровлі карстових порожнин;

б) карстово-суфозійні, які  виникли внаслідок просмоктовуння (вливання) у карстові порожнини  та тріщини пухкого матеріалу  з покривних відкладень;

в) змішані провали;

поступові осідання земної поверхні (невеликі за площею місцеві  осідання та осідання на великій площині, що іноді приводять до утворення  великих мульд осідання та депресій); корозію земної поверхні у місцях виходу розчинних гірських порід. Нерідко  зустрічаються комбіновані та проміжні типи деформацій земної поверхні.

За особливостями залягання  карст поділяють на два типи: відкритий (карстові породи безпосередньо на поверхні) та захований, або покритий (карстові породи перекриваються шарами нерозчинних водонепроникних або водопроникних порід). По відношенню до рівня підземних вод карстові породи можуть залягати у зоні аерації, постійного водонасичення або в обох одночасно.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1. Схема гидродинамической  зональности карстовых вод Горного  Крыма (составлена А.Б.Климчуком на основе схем

Глухова (1961), Шутова (1971) и  Дублянского (1977), с дополнениями). Карстовые  массивы: а - цокольные приморские,

б – склоновые континентальные. Гидродинамические зоны: I – эпикарстовая (преимущественно рассеянное питание;

безнапорные воды, образующие подвешенный горизонт); II – аэрации (вадозная - преимущественно нисходящее свободное

движение вод по трещинам и каналам); III – сезонных колебаний  уровня (эпифреатическая; перемежающиеся условия зон II

и IVа); IV – зона полного  насыщения; подзоны: IVа – преимущественно  безнапорных вод открытого карста с интенсивным

водообменом, с локальным  напором в каналах (фреатическая); IVб - напорных вод с интенсивным  водообменом; IVв –

напорных вод (артезианского  напора) закрытого карста с замедленным  водообменом.

Условные обозначения: 1 –  слабопроницаемые породы, 2 – карстующиеся породы, 3 – тектонические нарушения: 3а - в

цоколе, 3б – в карстующихся породах, 4 – границы гидродинамических  зон, 5 – направления движения подземных  вод, 6

кар

стовые источники.

 

Рис. 2. Концептуальная модель подземного стока в открытом карсте

 

 

Епікарстова зона – в порівнянні з нищележащою зоною аерації,характеризується більш рівномірною і високою проницаемостью та більш ємнісними властивостями. 
отримую інфільтраційне живлення.має змінну товщу

Відіграє регулюючу роль в режимі карстових водоносних систем.затримуючи і розподіляючи інфільтраційне живлення з поверхні.

Зона аерації (вільного потоку вод) = може мати товщу від декількох метрів до 2000м.

Живлення відбувається через  епікарст або через «дири» в епікарсті

Епіфріатична  зона(зона сезонних коливань рівня) – може мати товцу ведь кількох метрів до 300-500м.  
Живиться від зони аерації

Фреатична зона (зона повного  насичення) – живлення відбувається за рахунок зони аерації шляхом перетоку з суміжних комплексів. 

 

І

 

Умови розвитку карсту.

Для гірських масивів відкритого карсту основними умовами розвитку карсту є наявність двох видів живленн:

1. Інфільтрація (розсіяне проникнення у почву та породу атмосферної води)
2. Інфлюація ( проникнення в породу зосередженого стоку)

Отже,для розвитку карсту необхідні такі умови

1. Наявність порід, що  карстуються;

2. Достатня кількість опадів (в рідкому стані) чи підземних вод;

3. Можливість інфільтрації поверхневих вод в породи, що можуть карстуватися. Якщо розчинні породи покриваютьсяводотривким шаром (наприклад глинами чи лесоподібними суглинками), то поверхневі води не можуть проникнути крізь них у нижчележачі шари;

4. Тріщинуватість порід, що можуть карстуватися - порода, що лежить суцільним пластом не буде розмиватися, а станеводотривким ложем для горизонту підземних вод.

 

Карст в Україні

В Україні карст поширений  у Кримських горах, Карпатах, на Поділлі, Донбасі. Загалом карстові процеси розвиваються на 60% території України. В деяких областях України рівень ураження карстовими процесами сягає 60-100% території. При цьому характерними є явища карбонатного, сульфатного, соляного карсту. Особливу небезпеку викликають ділянки розвитку відкритого карсту (вирви, колодязі, провалля), що становить 27% від всієї площі карстоутворення. Найбільш розвинутий відкритий карст на території Волинської області на площі 594 км2, Рівненської - 14 км2.

В Україні:

Донецький кряж

Кременецькі гори;

Кримські гори;

Опілля;

Середнє Подністров'я;

Товтровий кряж

 

Комплекс поверхневих  і підземних карстових форм найбільш повно виражений в тому випадку, коли поверхня розчинних гірських порід оголена - голий Карст (геолог.)

Але розчинні гірські породи можуть бути покриті: шаром грунту і дерну (тоді відсутні оголені Карри) - задернованних Карст (геолог. );

нерозчинними пухкими опадами (для поверхні характерні воронки та інші форми «просасиванія», що утворюються шляхом вмиванія в тріщини й порожнечі карстующихся товщ пухких покривних утворень) - вкритий Карст (геолог.); нерозчинними скельними утвореннями (з поверхневих форм характерні тільки провали) - броньований Карст (геолог.)

Розчинні породи можуть бути взагалі глибоко поховані під некарстующіміся товщами, і тоді карстові форми на поверхні не виражені - похоронений Карст (геолог.)

Своєрідні карстові ландшафти спостерігаються в тропічних країнах, нерідко з характерними останцями з вапняків (конічний Карст ( геолог.), баштовий Карст (геолог.) та ін.) Своєрідно протікають карстові процеси в умовах поширення багаторічномерзлих гірських порід. Карстові місцевості бідні поверхневими водотоками. Річки і струмки часто йдуть у підземні порожнини, проробивши в них частину свого шляху, виходять знову на поверхню у вигляді потужних джерел (Воклюз), головним чином по краях карстових масивів. Циркуляція підземних вод найбільш інтенсивна в прідолінних ділянках і в зонах тектонічних порушень, де сильніше розвивається Карст. З карстовими явищами зовні подібні явища псевдокарста, що виникають в льоду і мерзлих грунтах (термокарст), в мелкообломочних і пористих грунтах («кластокарст», «глинистий Карст (геолог.)», «лесовий Карст (геолог.)», механічна суфозія, просадки ); у їх розвитку основну роль відіграють фізичні процеси - танення льоду, механічний вплив рухомої води і пр.

 

Процеси, пов’язані з вилуговуванням солей з пухких грунтів, з розчиненням вапняного і гіпсового цементу пісковиків і конгломератів, складають групу карстово-суфозійних процесів. У цих породах вода розчиняє тільки включення або цемент, а основна маса породи (глинисті частинки, пісок, галька) видаляється механічним дією рухомої води. Карст ускладнює промислове, житлове і транспортне будівництво, спорудження ГЕС, водосховищ (відомі випадки фільтрації води з водосховищ та навіть руйнування гребель через явищ Карст (геолог.)). Підземні порожнини і тріщини зменшують міцність грунту, вести спеціальні вишукування при будівництві, прокладанні доріг і т.д. При відносно слабкому розвитку Карст (геолог.) допускається будівництво житлових будинків у 5 поверхів з обов’язковим посиленням фундаментів, закладки залізобетонних поясів і т.п. Карст (геолог.) нерідко утрудняє видобуток корисних копалин в закарстованих масивах, але іноді використовуються його дренувальні властивості. Для поверхні карстових місцевостей характерні дрібні борозни - Карри, замкнуті поглиблення: воронки, ванни, улоговини, полья, природні колодязі і шахти, сліпі (замкнуті в нижньому кінці) долини і балки. Особливо типові воронки (конічні, казаноподібні, блюдцеобразние або у вигляді ям неправильної форми) діаметром від 1 до 200 м і глибина від 0,5 до 50 м

 

Найчіткіше означення  карсту дав академік Ф.П.Саваренський: “Під карстом розуміють явища, пов‘язані з діяльністю підземних вод, що виражається у вилуговуванні розчиниих гірських порід (вапняків, доломітів, гіпсів) і утворенні пустот (каналів, печер) у породах, які часто супроводжуються провалами і осіданнями покрівлі і утворенням лійок, озер та інших западин на земній поверхні”. Інколи вилуговування порід супроводжується механічним винесенням частинок породи.

Карст широко розповсюджений в Криму, на Кавказі, в Середній Азії, на Алтаї, Уралі, в Сибіру, на території  Російської рівнини, на узбережжі Адріатики, в Греції і т.д. Розвиток карсту є несприятливою умовою під час будівельного і сільськогосподарського освоєння територій чи експлуатації родовищ корисних копалин. Наприклад, в Андалузії (Іспанія) була побудована гребля висотою 72 м у місці розвитку тріщинуватих і закарстованих юрських вапняків. Коли стали заповнювати водосховище водою, то виявили, що майже вся вода витікає по тріщинах і карстових каналах в долину річки, розташовану нижче від греблі.

Виникати і  розвиватися карст може тільки при поєднанні певних природних умов.

Таке поєднання визначається одночасною наявністю:

1) породи, яка відносно  легко розчиняється у воді,

2) проникності цієї породи,

3) води, яка рухається  у породі 

4) розчинною здатністю  води.

 

Розглянемо  детальніше кожний із факторів, що обумовлюють  утворення карсту.

За ступенем розчинності  можна виділити наступні основні  групи порід:

 а) карбонати (вапняки, доломіти);

б) гіпси та ангідрити;

в) галоліти (хлористі і сірнокислі солі натрію, калію і магнію).

 

Розчинність найголовніших  сполук залежить від будови кристалічної гратки, розмірів кристалів, наявності домішок. Дрібніші зерна розчиняються швидше у порівнянні з великими. Водні розчини у породі можуть бути недонасиченими по відношенню до дрібних зерен, насиченими щодо зерен середніх розмірів і перенасиченими стосовно великих. В результаті в один і той же час дрібні зерна можуть розчинятися, а великі рости. Це є причиною значної нерівномірності й примхливості розподілу в карбонатних породах каверн і пор розчинення.

Розчинність порід залежить і від домішок. Розрізняють два  види домішок: більш важкорозчинні у порівнянні з даною сіллю та більш легкорозчинні

Розчинна здатність води залежить від температури, тиску, наявності  в природних водах вуглекислоти, наявності у водних розчинах солей  та ін. Вплив температури на розчинність  солей у дистильованій воді порівняно  невеликий. Причому, розчинність кам‘яної солі й кальциту підвищується з ростом температури від 0 до 100⁰С, а ангідриту і гіпсу підвищується лише приблизно до 35⁰, а при більш високих температурах знижується.