Карстово-суффозионные процессы

К карстово-суффозионным процессам относятся опускания участков дневной поверхности вследствие уменьшения объема почвенно-грунтовой массы, вызванного выщелачиванием растворимых солей или переупаковкой минеральных частиц под влиянием смачивания. Карстовые процессы связаны с растворением карбонатных пород, карстово-суффозионные – с вымыванием и выносом заполнителя из глинистой и суглинистой грунтовой толщи, процессы механической суффозии – с выносом мелкозема подземными водами из песчаной толщи и трещиноватых известняков. Они часто стимулируются нарушением геодинамического режима, изменением уровня грунтовых вод в результате откачек и проявляются на поверхности в виде западин, трещин, воронок т.п.; приводят к опаснейшим и трудно прогнозируемым явлениям на территории города – образованию глубоких провалов, ям и неравномерному оседанию отдельных участков поверхности земли.

В зависимости от причины развития, карстово-суффозионные процессы относятся к группам природных и природно-техногенных процессов. Оседание грунта над разрыхленной карстовой погребенной полостью происходит как от собственного веса, так и от веса зданий и сооружений. Суффозия развивается и в естественных условиях (в местах выхода на поверхность подземных вод – на склонах берегов рек, в оврагах), и в условиях техногенных. Так, суффозионные провалы могут быстро образовываться при крупных авариях водопровода, при постоянных утечках малого объема из водопровода и канализационной сети.

Провалы могут возникать и без участия карстово-суффозионных явлений, а за счет гравитационного обрушения грунтов, лежащих над искусственными подземными полостями (погреба, подземные переходы и т.п.). Такие явления характерны для городов, имеющих длительную историю освоения городской среды, в том числе и подземной.

Интенсивность проявления карстово-суффозионных процессов оценивается количеством просадочных воронок, приходящихся на единицу территории степенью опасности потенциального возникновения карстово-суффозионных процессов в городе. Карстовая опасность, обусловленная закарстованностью растворимых пород, и карстово-суффозионная опасность, связанная с нарушением устойчивости покрывающих песчано-глинистых толщ, оцениваются отдельно.

Карстово-суффозионные процессы в Москве приурочены к закарстованным породам каменноугольного возраста, перекрытым относительно маломощной толщей юрских глин. Здесь при нарушениях гидродинамического равновесия происходит перенос песчаного материала из вышележащих водонасыщенных толщ в карстовые полости вплоть до образования неравномерных мульд оседания (деформаций земной поверхности над полостями) и просадочных воронок на поверхности земли.

За последние 25 лет в северо-западной части Москвы зарегистрированы 42 просадочные воронки диаметром от 1-3 до 40 м, глубиной от 1.5 до 8 м. Здесь выделено 10 зон повышенного оседания поверхности земли.

Потенциально опасные в отношении просадочных явлений участки имеются, большей частью, в ЦАО, а также в САО, СЗАО, ЗАО, ВАО и ЮВАО. Они приурочены к погребенным долинам рек Москвы и Яузы. Общая их площадь составляет в городе до 20% территории.

Охрана земель от карстово-суффозионных процессов реализуется в практике градостроительства тремя основными способами:

1. Неосвоение под застройку опасных участков территорий;

2. Минимизация возможности образования провалов и просадок над подземными кавернами, пустотами и полостями;

3. Инженерная подготовка зданий и сооружений к возможным провалам и просадкам.

Первый из этих способов заключается в архитектурно-планировочных решениях, в результате которых здания и сооружения на потенциально опасных участках, где вероятны просадки и провалы, не проектируются и не возводятся. Естественно, такой вариант борьбы с карстово-суффозионными процессами применяется лишь для вновь осваиваемых земель города и не пригоден для уже застроенных кварталов и микрорайонов. Кроме того, реализация данного способа во многом зависит от уровня и качества инженерно-геологического прогнозирования.

Инженерные мероприятия, относящиеся ко второму способу, называются активными. К ним относятся, в первую очередь, заполнение подземных пустот и полостей, а также трещин в карбонатных породах твердеющими материалами (цементным раствором или песчано-бетонной смесью). Песчаные породы рекомендуется закреплять цементным раствором, жидким стеклом или синтетической смолой. Еще один способ, применяемый из-за высокой ресурсоемкости лишь для защиты от возможных провалов особо ценных сооружений - полная консервация гидрогеологического режима в суффозионно-неустойчивых породах путем исключения водоотбора и устранения утечек из водонесущих коммуникаций.

Третий способ борьбы с последствиями карстово-суффозионных процессов называется пассивной инженерной защитой и состоит в создании особой конструкции фундаментов и самого сооружения. Рекомендуются монолитные железобетонные фундаменты в виде либо сплошных плит, либо перекрестных лент с выступающими консолями. Конструкции сооружений должны иметь повышенную пространственную жесткость, препятствующую их разрушению при появлении в любом месте под сооружением провала диаметром до 6 м. При неглубоком залегании коренных скальных пород, не подверженных растворению, возможна установка свай-стоек, на которые сооружения дополнительно опираются.

Контрольные вопросы.

1. Что такое карстово-суффозионные процессы, и каковы их последствия? В чем различия карстовых и суффозионных процессов?

2. Какими оценочными шкалами описывается опасность данных процессов?

3. Дайте характеристику способов охраны земель от последствий данных процессов.