Определение размеров карстовых полостей

 

Тщательно выполненная топосъемка дает все необходимые данные для определения показателей, характеризующих размеры карстовой полости. Эти показатели имеют большое научное и практическое значение, входя в самые различные расчеты. Не меньший интерес они представляют и в спортивном отношении, в значительной мере определяя сложность пещеры или шахты и ее место в классификационной схеме.

Для оценки размеров карстовой полости в настоящее время применяется 9 показателей:

1. Общая длина (L, м) - определяется как сумма всех галерей пещеры без поправки на угол наклона хода. В этом кроется источник разночтений длины одной и той же пещеры, так как при расчете по готовому плану, а не по журналу топосъемкй длина пещеры будет занижена на 2-5% при пологом и на 5-30% при крутом падении ее ходов.

При детальном рассмотрении условий заложения уже известных пещер района и определении перспектив обнаружения в нем новых пещер или неизвестных их продолжений наибольший интерес представляет не столько сопоставление их общей длины, сколько определение основных направлений заложения ходов полостей. При этом часто производится совместный анализ направлений ходов пещер и преобладающих направлений тектонической трещиноватости. Пример такого графического анализа приведен на рис. 42, А. Наиболее перспективны для поисков продолжений карстовых полостей их тупиковые окончания, имеющие простирание 300-310º, 40-50º и 350-360º. На рисунке хорошо видна также связь пещер и шахт района с доминирующими направлениями тектонической трещиноватости.

При большом количестве материалов (по нескольким десяткам пещер) удобнее пользоваться не розами, а графиками (рис. 42, Б).

 

Рис. 42. Роза (А) и график (Б) направлений ходов пещер (1) и тектонической трещиноватости (2) для одного из карстовых районов Горного Крыма.

 

2. Общая глубина (H, м) - определяется как расстояние по вертикали от входа до самой нижней точки полости. В случае заложения полости в борту крутостенной воронки обычно учитывается и ее глубина от топографического гребня.

3. Амплитуда (O, м) - определяется как расстояние по вертикали от самой верхней до самой нижней точки полости.

Введение понятия об амплитуде карстовой полости имеет смысл в том случае, когда от входной галереи начинаются ходы, направленные как вверх, так и вниз.

4. Средняя высота (h_ср, м) - определяется как отношение суммы всех замеренных высот к числу замеров.

5. Средняя ширина (в_ср, м) - определяется как отношение суммы всех замеренных ширин пещеры к числу замеров.

Кроме вычисления этих двух показателей, для больших полостей часто строятся таблицы и графики распределения ширины и высоты, которые дают более полное представление о характере их ходов.

 

Таблица 10

Распределение ходов по ширине в одной из пещер Подолии

Ширина, м	0-0,6	0,6-1	1,1-1,5	1,6-2	2,1-2,5	2,6-3	Всего
Сумма, м	87	437	288	196	60	120	1188
%	7	37	24	16	6	10	100

 

В частности, по данным, приведенным в табл. 10 и на рис. 43, можно уверенно говорить, что большая часть ходов пещеры (68%) заложена по узким, слабо проработанным тектоническим трещинам и, вероятно, имеет в связи с этим треугольное сечение. Часть ходов (22%) представляет собой хорошо промытые водой трещины, имеющие сложную конфигурацию. Наконец, 10% ходов есть основания связывать с зонами, заложенными по трещинам напластования. Они, по-видимому, будут иметь прямоугольное сечение. Дополнительные возможности такого анализа открываются при сопоставлении графиков распределения ширины и высоты ходов одной и той же пещеры.

Рис. 43. Распределение ходов по ширине в одной из пещер Подолии

 

6. Площадь пола (S, м²) - определяется по миллиметровой бумаге подсчетом сперва сантиметровых, затем полусантиметровых и, наконец, миллиметровых квадратиков, в пределах контура пещеры, имеющих в масштабе 1:500 площадь соответственно 25, 6,25 и 0,25 м². При форме сечений пещеры, изображенных в правой части рис. 32, площадь пола пещеры иногда приобретает мнимое значение. В этих случаях под площадью пола понимается площадь горизонтального сечения, проходящего на уровне ног съемщика.

7. Объем полости (V, м³) - определяется на основании сведений о геологических условиях формирования полостей разного типа. В зависимости от геологических особенностей пещеры все морфологическое многообразие горизонтальных карстовых полостей можно свести к трем основным типам элементарных объемов, представленных параллелепипедом, цилиндром вращения и трехгранной призмой (рис. 44). Точность этого метода при величине l - 5 м составляет 6%.

 

Рис. 44. Определение объема элементарных геометрических фигур, представляющих пещеры различного типа

 

8. Коэффициент пустотности Корбеля (Q) - произведение расстояния между крайними точками пещеры по основной оси (по прямой), расстояния между наиболее удаленными точками но перпендикуляру к основной оси и разницы высотных отметок между самой высокой и самой низкой точками пещеры (в сотнях метров). Он характеризует фактически не столько интенсивность закарстования (пустотности), сколько объем карбонатных пород, в которых развита пещера.

9. Коэффициент площадной закарстованности (q) - отношение площади пола пещеры к площади блока карстующихся пород, ограниченного по крайним точкам пещеры. Для лабиринтовых пещер Подолии он достигает огромной величины (0,45-0,58).

В заключение отметим, что ни один из этих показателей не является универсальным. Часто пещеры и шахты при большой суммарной длине имеют незначительный коэффициент Корбеля и средний объем. Поэтому для оценки размеров полости приходится употреблять одновременно несколько показателей (см. табл. 1).