Инженерные изыскания на закарстованных территориях

В настоящее время отсутствуют как нормативно-методические доку­менты по инженерно-геологическим изысканиям, подробно регламенти­рующие проведение работ, так и общепринятые критерии оценки сте­пени устойчивости закарстованных территорий. В связи с этим особое значение приобретают существующие «Рекомендации по инженерно-геологическим изысканиям и оценке территорий для промышленного и гражданского строительства в карстовых районах СССР» [3] и «Ре­комендации по проектированию зданий и сооружений в карстовых районах СССР» [4]. На их основе трест ЗапУралТИСИЗ подготовил временные методические разработки, которые позволяют производить объективную оценку закарстованных территорий [2]. Тесное сотрудни­чество изыскателей, проектировщиков, строителей и работников науч­но-исследовательских организаций (Дзержинской карстовой лаборато­рии и НИИпромстроя) способствует успешной оценке степени устойчивости и освоению закарстованных площадок, а также ликвидации от­рицательных последствий антропогенного суффозионно-карстового про­цесса.

На стадии выбора площадок под строительство изыскания начина­ются с анализа обзорных карт, составленных по данным дешифриро­вания аэрофотоматериалов. Это позволяет установить типы карста и зону распространения поверхностных карстовых форм. Такие карты, составленные в масштабах 1 : 1 000 000 .и 1 : 500 000, являются основой для предварительной оценки степени карстовой опасности и определе­ния необходимого минимума специальных изысканий по ее уточнению, т. е. для составления программ инженерных изысканий.

Проекты детальной планировки промышленно-гражданского строи­тельства разрабатываются на базе карты районирования закарстован­ных территорий по степени устойчивости, для построения которой про­водятся обычно следующие исследования: 1) анализ материалов ре­гиональных работ по карсту, дешифрирование аэрофотоматериалов и просмотр крупномасштабных карт (1:10 000 и 1:25 000); 2) деталь­ное маршрутное обследование всех поверхностных карстоттроявлений на участке изыскания, Обследование состояния существующих сооружений и опрос местных жителей; 3) комплексные геофизические исследования (электроразведка и -микросейсморааведка); 4) бурение параметриче­ских скважин с проведением в них каротажных и опытно-фильтрацион­ных работ; 5) лабораторное моделирование провалов методом эквива­лентных материалов [1].

Районирование территории производится с учетом комплекса раз­личных факторов, влияющих на развитие карстового процесса, и кри­териев; определяющих его состояние на данный момент. При этом по­верхностные карстопроявления рассматриваются как интегральный по­казатель состояния карстового процесса, а датированные провалы — как индикатор его современной активности. Дешифрирование аэрофо­томатериалов, изучение крупномасштабной топоосновы и маршрутное обследование позволяют получить необходимые исходные данные для районирования.

Поверхностные карстопроявления, если расстояние между ними не превышает двух собственных диаметров, объединяются в карстовые поля. Установлено, что современные провалы в основном происходят в пределах этих полей, а их среднегодовое количество на 1 км² и коэф­фициент закарстованности обладают тесной корреляцией. Исходя из этой закономерности, при отсутствии сведений о провалах для райони­рования широко используется коэффициент закарстованности, который по абсолютному значению почти соответствует значению среднегодово­го количества провалов на 1 км².

Установленная закономерность уменьшения среднегодового количе­ства провалов по мере удаления от карстовых воронок и коэффициента закарстованности положена в основу составления предварительной (рабочей) схемы районирования территории по степени ее устойчиво­сти. При окончательном районировании учитываются, кроме того, ос­новные факторы, влияющие на развитие карста. Это прежде всего глу­бина залегания кровли карстующихся пород, мощность и состав пере­крывающих отложений и состояние карстующейся толщи. Для получе­ния этих сведений широко используются геофизические исследования (электро- и сейсморазведка) и контрольное бурение.

Интерпретация данных электроразведки сводится главным образом к расчету параметров ρ_t, и grad ρ_к. По опыту работы треста ЗапУрал-ТИСИЗ полученные значения интерпретируются: при ρ_t >100 — отно­сительно сохраненные гипсовые породы; при 0< ρ_t <100 — трещинова­тые или закольматированные глиной гипсовые породы; при ρ_t<0 — сильно трещиноватые и закарстованные гипсовые породы.

Бурение при этом играет контрольную роль и проводится для Про­верки выявленных геоэлектрических аномалий по показателям пара­метров ρ_t и grad: ρ_K. Глубина скважин определяется исходя из установ­ленной закономерности, заключающейся в том, что карст проявляется по поверхности в условиях закрытого подкласса (на междуречье) при мощности покровных отложений до 60 м, а в условиях перекрытого подкласса (в долинах) —до 80 м.

При оценке территории закарстованных массивов по методике ЗапУралТИСИЗа принимается во внимание комплекс факторов, влия­ющих на ее устойчивость, а именно среднегодовое количество провалов на 1 км², коэффициент закарстованности, относительная площадь гео­физических аномалий, содержание суффозионных пород в перекрываю­щих толщах, агрессивность карстовых вод и вертикальный градиент потока, размер карстовых полостей и их расположение, мощность, глу­бина залегания и состояние карстующихся пород, мощность и состоя­ние водоупоров. Перечисленные факторы учитываются при райониро­вании площадок. В результате (получается объемная статическая мо­дель состояния оцениваемого карстового массива, дифференцированная на шесть категорий,по степени устойчивости [4].

Скорость развития карстового процесса определяется по данным опытно-фильтрационных, гидрохимических и гидродинамических ис­следований, а также путем моделирования карстовых провалов мето­дом эквивалентных материалов.

Вышеописанная методика районирования уже много лет успешно применяется ЗапУралТИСИЗом при изысканиях целого ряда промпло-щадок и жилых микрорайонов в Уфе, Благовещенске, Октябрьском, Туймазах и других населенные пунктах Башкирии.