Карстовые районы по степени устойчивости можно разделить

на пять категорий:

1)весьма неустойчивые, образуются по 5-10 воронок в год

на 1 км2;

2)неустойчивые - 1-5 воронок в год на 1 км2;

3)средней устойчивости - 1 воронка на 1 км2 за время от

одного года до 20 лет;

4)устойчивые- 1 воронка на 1 км2 за 20-50 лет;

5)весьма устойчивые, на которых отсутствуют или имеются

лишь старые воронки; свежих провалов не зарегистрировано за

последние 50 лет.

Скорость развития карстового процесса можно определить с

помощью показателя активности карстового процесса

А= (V/~) 100%,

где А - показатель активности карстового процесса; V- объем растворенной в течение 1000 лет породы; ~ - объем карстую­

щихся пород.

Г л а в а 29

ПЛЫВУНЫ

Плывунами называют водонасыщенные рыхлые породы, обыч­

но пески, которые при вскрытии различными горнЬiми выработ­

ками разжижаются, приходят в движение и ведут себя подобно

тяжелой вязкой жидкости.

Плывунные свойства, кроме песков, при определенных усло­

виях могут проявлять пьmеватые суглинки, супеси, т. е. породы,

обладающие значительной пористостью.

Основной причиной проявления у пород плывунных свойств

является гидродинамическое давление поровой воды, которое со­ здается в результате перепада (градиента) давления грунтовых вод

при вскрытии котлована (траншей и т. п.). В связи с обычно ма­

лой водопроницаемостью плывунных пород гидравлический гра­

диент вызывает фильтрационное давление на частицы породы, обусловливая их движение по направлению градиента или, иначе

говоря, в сторону разгрузки, в котлован. Для определения крити­

ческого значения градиента фильтрации /кр, при котором порода

переходит в плывунное состояние, рекомендуют формулу

418

lкр = (р- 1)(1 - п),

где р - плотность породы; n - пористость.

В плывунном состоянии породы уrрачивают всякие структур­

ные связи. Частицы переходят во взвешенное положение, т.е. по

существу, плывуны имеют в этот момент плотность некоей вяз­

кой жидкости.

Интенсивность плывунных явлений в породах зависит от ве­

личины градиента, гранулометрического и минерального состава

формы частиц, плотности породы и ряда других факторов.

Плывуны, находящиеся в покое, слабо отдают воду и малово­

допроницаемы.

Плывуны разделяют на ложные (псевдоплывуны) и истинные. Ложные плывуны - это породы, не имеющие структурных свя­ зей, обычно в виде различных песков. Переход в плывунное со­

стояние происходит под действием высокого гидродинамического

давления потока подземных вод. Коэффициент фильтрации до­ стигает 1-2 мfсут и более. Частицы породы находятся во взве­ шенном состоянии. Трение между ними сводится к нулю. Пески этого вида плывунов очень легко оплывают. Плотность в безвод­

ном состоянии колеблется от 1,5 до 1,75 тfм3 • Вода светлая или

слабо мутная. Взвешивающее действие воды при определенных

условиях проявляется также в песках некоторых морских побере­

жий, образуя так называемые зыбучие пески. Под действием гид­

родинамического давления во взвешенное состояние могут пере­

ходить не только пески, но некоторые другие рыхлые породы.

Характерной особенностью ложных плывунов является до­ вольно легкая отдача ими воды. При высыхании они образуют рыхлую или слабо сцементированную массу.

Истинные плывуны - это породы с коагуляционными или

смешанными связями в виде глинистых песков, а также супесей,

суглинков. Структурные связи обусловлены присутствием глини­ стых (менее 0,001 мм) частиц с высокими гидрофильными свой­ ствами. Переход в плывунное состояние определяется невысоким

гидродинамическим давлением и присутствием притягивающих к

себе влагу (гидрофильных) глинистых частиц. Вокруг этих частиц формируются пленки связанной воды, что ослабляет структурное сцепление и уменьшает водопроницаемость пород. Значения ко­ эффициента фильтрации очень низкиеот 0,005 до 0,0001 смfс.

Плотность истинных плывунов в безводном состоянии равна

1,8-2,2 тfм3• Разжижение плывунов происходит при влажности,

меньшей полной влагоемкости. Глинистые частицы окрашивают воды в серовато-молочный цвет. При высыхании истинные плы­

вуны вследствие склеивающего действия глинистых частиц обра-

419

зуют довольно сильно сцементированные массы. Характерной особенностью истинных плывунов является слабая отдача воды. Они <<плывут>> в основном за счет физически связанной воды.

Есть некоторые данные (В.В. Радина, 1975), что в истинных плывунах на имеющейся в них органике развиты колонии мик­

роорганизмов, продукты жизнедеятельности которых способству­

ют проявлению плывунных свойств.

В строительной практике важно определить способность по­ роды переходить в плывунное состояние и вид плывуна. Это можно сделать по ряду внешних признаков и на основе лабора­

торных анализов.

Склонность породы переходить в плывунное состояние мож­

но установить по величине водоотдачи, высокой пористости (бо­ лее 43 %), по гидрофильности глинистых частиц и другим факто­

рам. В полевых условиях способность к плывунности пород устанавливается по образованию в скважинах при бурении водо­

песчаных <<пробою>.

Наиболее сложно определить вид плывуна. Для этого необхо­

димо изучить весь комплекс инженерно-геологических и гидроге­

ологических условий. Можно также использовать некоторые внешние признаки. Так, истинный плывун в котлованах дает скопление воды в виде <<цементногО>> молока. Песок, взятый из

котлована, имеет вид маловлажного грунта, воду не отдает и по­

степенно оплывает в лепешку.

Плывуны осложняют строительство. Они создают большие

трудности в проходке строительных выработок, стремясь запол­ нить выработанное пространство. При условии замкнутого про­ странства плывуны могут быть надежными основаниями, но со­ здать такой контур трудно. Возможно выпирание плывунов

из-под фундаментов, что вызывает оползни, провалы поверхно­ сти, деформацию зданий и сооружений. Открытый водоотлив из котлованов опасен проявлением суффозии на окружающей тер­

ритории. Опасна подрезка склона, дающая выход плывунам. Примерам может служить случай со 100-метровым трамплином на Воробьевых горах в Москве. После строительства трамплина

строители начали подрезать грунт в нижней части склона, чтобы

придать ему необходимую кривизну для безопасного приземле­

имя лыжников. Были вскрыты плывуны, которые стремительно

заполнили выемку и затопили экскаватор и вызвали оседание от­

коса. Плывуны очень чувствительны к вибрации и динамическим

ударам, даже на значительно удаленных расстояниях от места

возмущения.

Борьба с плывунами сложна и не всегда принятые меры дают

желаемые результаты. В таких случаях приходится отказываться

420