Карстовые процессы

Проектирование дорог в карстовых районах.

Карстовые процессы происходят в толще растворимых горных пород — гипса, известняка, доломита, каменной соли и других, выщелачиваемых подземными водами. В результате совместной деятельности грунтовых и проникающих поверхностных вод такие горные породы растворяются и уносятся подземными водами. В толще земли образуются пустоты, подземные ходы, полости и большие пещеры, а на поверхности — всевозможные углубления, вызванные обрушением и проседанием кровель полостей, а также воронки, рытвины и борозды, появившиеся в результате непосредственного размыва и растворения. Диаметр карстовых воронок обычно составляет от 1 до 50 м, а глубина редко превышает 15—20 м. Своеобразная поверхность такой местности — карстовый ландшафт указывает на наличие карстовых процессов, что должно быть учтено при проложении трассы дороги.

Строительство автомобильных дорог в карстовых районах сопряжено с опасностью разрушения дороги при развитии карстовых процессов и обрушениях кровли карстовых полостей, пересекаемых дорогой. Поэтому при изысканиях автомобильных дорог должна быть установлена интенсивность карстовых явлений, которая зависит от состава горной породы и степени ее трещи новатости, от ее растворимости, химического состава грунтовых вод и от рельефа местности.

По степени опасности для строительства карст делят на два типа:

I — карст в легкорастворимых породах — сульфатных (гипсовых), сульфато-карбонатных и каменной соли, где ежегодно могут образовываться воронки и возникать просадки;

II — карст в труднорастворимых породах — карбонатных — в известняках, доломитах, в мелу и в обломочных породах с карбонатным цементом.

Во втором случае развитие карста протекает значительно медленнее и новые элементы карстового ландшафта часто не появляются десятилетиями. Это позволяет прокладывать дороги и возводить инженерные сооружения (учитывая их расчетный срок службы) на прочных участках закарстованной территории.

Ориентировочной характеристикой интенсивности развития карстовых процессор, по данным проф. Г. А. Максимовича, может служить количество воронок, образующихся в год в результате провала кровли карстовых пещер на площади в 1 км²

Категория района	Характеристика устойчивости рельефа	Количество воронок, образующихся на 1 км
І	Весьма неустойчивый	5—10 в год
ІІ	Неустойчивый	1—5 в год
ІІІ	Среднеустойчивый	1 в 10—20 лет
IV	Устойчивый	1 в 20—50 лет
V	Весьма устойчивый	За 50 лет не зарегистрированоновых воронок

Возраст воронок при изысканиях может быть определен по растущим на их склонах деревьям, по степени задернованности откосов, по округленности краев воронок и заполнению их грунтом.

Чтобы определить степень и интенсивность карстовых процессов и выявить участки, неблагоприятные для проложения дорог, во время изысканий следует изучить геологические напластования, мощность, состав и степень трещиноватости водорастворимых пород. Должны быть установлены состав, мощность и степень водопроницаемости покрывающих их грунтов, связь расположения карстовых воронок с геологическим строением местности. Необходимо собрать сведения о режиме грунтовых вод, степени их агрессивности и источниках питания.

Для выявления подземных карстовых полостей целесообразно использовать метод электроразведки, заключающийся в измерении сопротивления толщи пород, залегающих на определенной глубине.

По материалам обследований на карту местности наносят границы зон пониженных электрических сопротивлений, характеризующих распространение карстов.

Для относительно безопасного проложения трассы необходимо, чтобы малопроницаемый для воды поверхностный грунтовый слой имел толщину не менее 8—10 м, водорастворимая горная порода была малой толщины при незначительной трещиноватости, грунтовые воды были малоагрессивны, а расход небольшим.

Границы опасных зон около подземных полостей можно в первом приближении определить путем графического построения на геологическом разрезе. При этом поперек карстовой полости, начиная от границ ее кровли, откладывают углы обрушения и проседания, приведенные в таблице

Породы	Расчетные углы, град	Породы	Расчетные углы, град
проседания	обрушения	проседания	обрушения
Скальные невыветрелые			Песчаные сухие слабо сцементированные
Скальные выветрелые			Песчаные рыхлые
Глинистые плотные			Песчаные влажные, слабосцементированные
Глинистые пластичные			Песчаные рыхлые

Безопасную глубину залегания карстовых полостей от основания инженерных сооружений определяют по эмпирической формуле Н_б = К_б h,

где h — высота карстовой полости; К_б — коэффициент безопасности.

Величина коэффициента безопасности зависит ог геологических условий и категории сооружений Для автомобильных дорог и закарстованных известняков К_б составляет 100—150.

Дата добавления: 2014-01-07