14.2. Суффозионные явления

Процесс механического выноса частиц из толщ грунтов называют суффозией. В результате суффозии возникают подземные пустоты, воронки, происходит оседание поверхности за счет доуплотнения грунтов. Водонасыщенные грунты, подверженные суффозии, дают возможность выноса отдельных частиц. Эта возможность определяется их размерами, минералогическим составом, скоростью фильтрации движущейся воды, величиной гидродинамического давления и размерами пор грунтов. Наибольшего развития процесс достигает при условии, что основная масса породы состоит из резко различных по размеру фракций. В песчаных породах отношение размера частиц к размеру пор равно 2,5 . Для того, чтобы мелкие частицы могли свободно перемещаться в порах, размер пор должен быть больше размера движущейся частицы ~ в 8 раз.

Наличие в породе частиц других размеров затрудняет вынос частиц диаметра d . Для перемещения частиц сила движущейся вода должна преодолеть силу тяжести этих частиц. Гидродинамическая сила равна градиенту фильтрации, умноженному на удельную силу тяжести воды.

В природных условиях такие возможности достигаются на берегах рек и водохранилищ при быстром падении уровня воды.

Суффозионный вынос частиц приводит к оседанию поверхности, образованию провалов, воронок, оползней. Суффозия приводит к нарушению нормальной работы дренажей, фильтров, водозаборных сооружений за счет вымывания мелких частиц, что приводит к резкому снижению водопроницаемости.

Для борьбы с суффозией следует применять все известные методы по прекращению движения воды через размываемый массив. Возможен тампонаж породы, устройство дренажа, обратных фильтров.

14.3. Карстовые процессы и явления

Химическое растворение горных пород вызывает в земной коре и на ее поверхности совокупность физико-геологических явлений, называемых карстом. Явление карста выражается в образовании крупных пустот в земной коре, в разрушении и изменении структуры и состояния горных пород, образование характерного рельефа местности и режима гидрографической сети.

Карстовые явления развиваются в областях легкорастворимых пород: известняков, гипсов доломитов, мергелей и каменной соли.

Растворимые породу могут находиться у дневной поверхности. В этом случае получает развитие открытый поверхностный карст. Если эти породы залегают на глубине, имеет место закрытой (подземный или глубинный) карст с образованием подземных пустот и целых пещер.

Важным условием для развития карста является водопроницаемость пород. Наилучшие условия в этом отношении создаются в трещиноватых породах, где вода постоянно разрабатывает трещины в каналы и далее в пещеры. Зона карстообразования расположена выше уровня грунтовых вод, где развита интенсивная фильтрация воды ниже уровня подземных вод, если они достаточно минерализованы, и поток движется медленно, карстообразование не происходит.

Из многочисленных карстовых форм наибольшее распространение имеют: открытые (поверхностные) - карры и воронки; глубинные каверны и пещеры.

Карры - это мелкие желоба типа борозд на поверхности карстующихся пород.

Карстующиеся породы являются ненадежным основанием для зданий и сооружений. Пустоты снижают прочность и устойчивость грунтов. В результате обвалов пустот, они могут достичь поверхности и вызывать осадку или полное разрушение сооружений.

Карстовый процесс особенно опасен для гидротехнических сооружений, т.к. возможны утечки воды из водохранилища.

При инженерно-геологической оценке территорий и условий строительства различных сооружений важно знать район распространения и условия залегания закарстованных или карстутащихся пород. Для этого используются геофизические методы разведки.

Принципиальное значение имеет степень активности карста и оценка степени закарстованности пород. Различают действующий и пассивный карст.

Степень закарстованности пород определяется по объему в них пустот.

При строительстве в карстовых районах необходимо осуществлять ряд инженерных мероприятий: I) предохранение растворимых пород от воздействия поверхностных и подземных вод; 2) тампонажем трещин и цементации.