§ 13. Суффозия

Суффозией называют механическое и химическое вымывание частиц горных пород и растворимых солей грунтовыми водами

При механической суффозии вынос частиц грунта из пласта происходит благодаря гидродинамической силе грунтового потока. При этом выносу особенно подвержены песчаные грунты,| содержащие мелкозем, а также лёссы и лёссовидные суглинки. Интенсивность выноса зависит от скорости грунтового потока и размеров зерен, слагающих породу. Скорости грунтовых потоков обычно невелики, поэтому процесс вымыва породы идет медленно. Однако за продолжительные отрезки времени непрерывный вынос частичек может привести к выносу значительных масс грунта, к образованиям пустот и к опусканиям вышележащих пластов, благодаря чему на поверхности возникают провальные воронки, поверхности оседания.

Механическая суффозия также может вести к образованию провалов, воронок, пещер в глинистых породах и лёссах. Такие явления называют глинистым карстом.

Сооружения, оказавшиеся в зоне проявления механической суффозии, будут испытывать значительные осадки.

Растворение минеральных солей и частиц грунта подземными потоками и вынос их за пределы пласта называется х и м и ч е с к о й суффозией (карстом).

Карсту особенно подвержены такие осадочные породы, как известняк, доломит, мел, гипс, ангидрит, каменная соль. Следствием выщелачивающего действия воды на названные породы является образование подземных пустот, а на поверхности — понижений и провалов и других типичных для карста форм рельефа.

Карст имеет широкое распространение в центральной зоне Европейской части Союза ССР, где преобладают карстующиеся известняки, и в южной зоне, где карсту подвержены мел и мергель. Карст имеет место в Крыму, на Кавказе, на Урале, в горах Тянь-Шаня Памира и т. д. Типичные места проявления карста — участки земной поверхности, расположенные вблизи склонов (береговые склоны рек, горные склоны).

Скорость развития карста зависит от степени растворимости и трещиноватости пород (особенно легкорастворимы гипс, каменная соль, ангидрит), от скорости движения и агрессивности подземных вод.

Развитию карста способствует деятельность человека. Так же периодическая сработка уровня и наполнение водохранилища вызывают колебания уровня грунтовых вод, изменяют направление движения грунтового потока и тем самым усиливают растворяемость пород. Откачки воды из шахт, откачка карстовых вод для хозяй­ственных нужд могут привести к возникновению карста там, где он ранее не наблюдался.

Строительство инженерных сооружений на участках с развитым карстом особенно опасно, так как может привести к нарушению их работы или даже к разрушению. В практике инженерного строи­тельства известны случаи провалов железнодорожных насыпей, разрушения плотин. При строительстве плотин на карстующихся породах возникновение карста вероятно, так как созданный у пло­тины напор ведет к усиленной фильтрации воды из верхнего бьефа в нижний. Весьма опасны карстовые полости при строительстве тоннелей; при этом строители сталкиваются с опасностью затопления тоннеля или необходимостью перекрытия карстовых пустот.

В ходе инженерно-геологических изысканий наличие карстовых образований или предрасположенность местности к возникновению карста не всегда может быть просто обнаружено. Поэтому приходится вести разведочное бурение и другие трудоемкие работы, что в общем удорожает и задерживает изыскания. В последнее время для вы­явления карстовых образований успешно применяются геофизиче­ские методы исследования.

Борьба с химической и механической суффозией ведется главным образом с целью максимального ослабления фильтрации воды через карстующиеся породы. Таким путем удается предупредить или замедлить карстовые процессы. Однако при наличии местности с уже развитым карстом борьба с ним оказывается сложной, и в таких слу­чаях проектировщики стараются обходить опасные участки.

Развитие карстовых процессов успешно наблюдается геодези­ческими методами. Для этого создается сеть плановых и высотных опорных пунктов, с которых (или по отношению к которым) опреде­ляют плановые сдвиги и осадки отдельных наблюдаемых точек по­верхности. Горизонтальные смещения точек определяют створным методом, методом микротриангуляции; вертикальные — геометри­ческим и тригонометрическим нивелированием.