8.7.7. Карст

К арст - це сукупність явищ, пов'язаних з розчиненням і вилуговуванням гірських порід поверхневими або підземними водами (рис.15) і утворенням в земній корі пустот, порожнин, печер, а на поверхні землі - провалин, западин, рівчаків.

Рис.15. - зони розвитку карста; 2 - зона монолітного вапняка; 3 - рівень підземних вод.

Карстові процеси проходять за таких умов:

• наявності потужних товщ розчинних гірських порід (до них належать вапняки, доломіти, гіпс, ангідрит, кам'яна сіль та ін.);

• наявності достатньої кількості води, що постійно рухається порами і тріщинами гірських порід;

• значної тріщинуватості масиву гірських порід;

• наявності похилого залягання шарів;

• вмісту агресивної вуглекислоти у воді.

Вода поступово розширює тріщини, утворює в них канали та печери. Цей процес називається корозією і розповсюджується вглиб до водотриву або до рівня підземних вод. Базисом корозії, тобто нижньою межею розвитку, є рівень найближчого водоймища (річки озера, моря). Нижче рівня підземних вод, якщо вони досить мінералізовані і рухаються повільно, карстоутворення не відбувається. Там відбувається цементування тріщин за рахунок осадження із розчину. Таким чином, в масиві порід розрізняють дві зони: зону карстоутворення і зону цементування.

Н а поверхні землі внаслідок карстоутворення виникають такі форми як кари, вирви, полля; на глибинах - каверни і печери (рис.16).

Рис. 16. Види поверхневих і підземних форм карсту:

1 - кари, 2 - вирва, 3 - понор, 4 - полля, 5 - шахта, 6- печера, 7 - провалля.

Кари - це дрібні жолоби, рівчаки, канави на поверхні порід, головним чином, чистих вапняків. Глибина карів коливається від кількох сантиметрів до 1...2 метрів.

В ирви - це лійкоподібні заглиблення різної форми і розмірів. Діаметр їх коливається від 1 до 100 м, глибина - від 1 до 20 м. Вирви бувають поверхневі і провальні. Перші є наслідком відкритого (поверхневого) карсту і мають блюдцеподібну форму. Провальні вирви виникають в тих випадках, коли обвалюється покрівля над підземними порожнинами (рис.17). Форма їх спочатку подібна до шахти, а згодом краї стають пологими.

Рис.17. Схема виникнення провальної вирви:

1 - грунтово-рослинний шар; 2 - супісок; 3 - вапняк тріщинуватий; 4 - рівень підземних вод.

Полля виникають внаслідок поступового об'єднання вирв та опускання великих ділянок земної поверхні через вилуговування порід, що залягають на глибині. Довжина їх інколи досягає кількасот метрів, а то і кілометрів, глибина - кількох метрів.

Каверни утворюються внаслідок розчинення порід в багаточисельних тріщинах. Породи стають схожими на стільники.

Печери - це великі підземні порожнини, утворення яких супроводжується ерозією та обвалюванням. Коливання базису корозії веде до появи багатоповерхових печер, що пов'язані між собою тріщинами і хідниками, в яких тече вода. З печерами пов'язані озера та підземні річки. Найбільшою печерою вважається Мамонтова печера у США, довжина її галерей досягає 240км. Найбільша в світі гіпсова печера Оптимістична має довжину понад 200 км, розташована в Тернопільський області України. В країнах співдружності відома Кунгурська печера на Уралі, Анакопійська у Новому Афоні, Кримська Яйла у Криму.

Будівництво у карстових районах зумовлено значними труднощами. Розвиток карстових форм може призвести до недопустимих деформацій будівель і споруд. Так в Росії в Пермській області 3.11.06 р. провалилася частина м. Березняки, вирва має площу понад 2500 м². В с. Солотвино, що на Закарпатті 5.02.08р. в районі сольових шахт утворилась вирва об’ємом з п’яти поверховий будинок. При інженерно-геологічних дослідженнях в таких районах вивчають клімат, характер карстового процесу (діючий чи пасивний). Важливе значення має визначення швидкості розвитку карстового процесу, ступеня його активності, співставлення його із терміном експлуатації споруди. При будівництві в карстових районах слід застосовувати ряд заходів:

1. захист порід від дії поверхневих і підземних вод шляхом планування території, влаштування зливостоків, дренажів;

2. зміцнення закарстованих порід шляхом нагнітання у порожнини рідкого скла, глинистого або цементного розчину, бітумів;

3. застосування нечутливих до нерівномірних осідань конструкцій.