СКЛОНОВЫЕ И КАРСТОВО-СУФФОЗИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ

Горные породы, слагающие склоны, очень часто находятся в неустойчивом состоянии. Под влиянием силы тяжести они начинают смещаться вниз по склонам. В результате этого возникают осыпи, курумы, обвалы и оползни.

Осыпи. На крутых склонах, особенно в горных районах, где развиты скальные породы, активно действует процесс физического выветривания. Породы растрескиваются, обломки скатываются и сползают вниз по склонам до места, где склон выполаживает- ся. Этот процесс называется осыпанием. У подножья склонов накапливаются продукты осыпания — глыбы, камни, щебень, более мелкие обломки и образуют крупные конусы или прерывистые валы — осыпи (колювий). Мощность осыпей различна и колеблется от нескольких до десятков метров.

В состав осыпей входят обломки тех горных пород, которые слагают склоны. Вид породы зачастую определяет крупность обломков осыпи. Так, массивные кристаллические породы дают крупнообломочные (глыбовые) осыпи. Другие массивные, но ме-

нее прочные породы образуют среднеобломочные (щебеночные) и при интенсивном выветривании — мелкообломочные (дресвяные) осыпи. Сланцы и осадочные породы (известняки, мергели, песчаники и др.) порождают разнообломочные накопления, состоящие из обломков различной формы (плитчатой, пластинчатой и т.д.) и размеров.

Характерной особенностью осыпей является их подвижность. По признаку подвижности их подразделяют на действующие, находящиеся в стадии интенсивного движения, затухающие и неподвижные. Действующие осыпи обнажены и лишены всякой растительности. Масса обломков нарастает, находится в рыхлом, весьма неустойчивом состоянии и приходит в движение за счет увеличения общего веса, сильного увлажнения, подрезки нижней части конуса осыпи, от толчков землетрясений и даже от более мелких сотрясений, возникающих при работе механизмов или движении транспорта.

Интенсивность движения осыпей зависит от ряда факторов. Наибольшие скорости отмечены в период снеготаяния и дождей. Имеющиеся данные наблюдений показывают, что осыпи в послойном разрезе передвигаются с различной скоростью. Скорость верхних слоев может достигать более одного метра в год, нижних слоев и в целом всего массива осыпи — нескольких десятков сантиметров в год. На скорость движения влияют также количество поступающего материала, угол естественного откоса материала, из которого состоит осыпь, и угол поверхности осыпи.

Для затухающих осыпей свойственно развитие растительности (кустарники, слабый дерновый слой). Неподвижные осыпи полностью задернованы, покрыты кустарником и даже лесом.

Иногда осыпи превращаются в осовы — разновидность оползней. Это происходит при насыщении осыпей водой. При смачивании масса обломков уменьшает угол естественного откоса, коэффициент подвижности осыпи увеличивается, вся масса осыпи двигается по смоченной поверхности склона.

Курумы. В результате разрушения скальных пород у подошвы склонов скапливаются крупные обломки и глыбы. По своему местоположению обломки более всего тяготеют к пологим склонам, что свойственно ложбинам и днищам долин. Так образуются россыпи или курумы. Иногда курумы сливаются с элювиальными накоплениями пород на верхних частях склонов, образуя с ними единую массу глыб от вершины до подошвы склона. Мощность каменных россыпей колеблется от нескольких метров до 15 м на дне долин.

Курумы распространены в тех же районах, что и осыпи, но особенно они грандиозны в области вечной мерзлоты (Восточная

Сибирь, Дальний Восток) и в местностях с суровым климатом (Урал, Алтай, Саяны и т.д.).

Характерной особенностью курумов является передвижение. Море обломков, огромных глыб постоянно ползет вниз по склону. Это обусловлено своеобразным вертикальным строением курум- ника. Многочисленные глыбы лежат на глинисто-суглинистом слое. Пространство между глыбами свободно или заполнено суглинисто-щебенистым материалом. В результате смачивания водой глинистой подстилки, что заставляет быть ее пластичной, глыбы получают возможность под действием собственного веса смещаться вниз по склонам. Когда курум движется по ложбинам, его называют каменным потоком.

Скорость движения курумов различна — от сантиметров до десятков сантиметров (даже 1 м) в год — и зависит от местных условий. Наибольшая скорость свойственна участкам с обильным смачиванием водой.

Курумы при своем движении разрушают сооружения, засыпают выемки и полезные площади. Легче всего остановить движение отдельных глыб. Значительно труднее удержать многослойную толщу курума, занимающего большую площадь и имеющего выходы грунтовых вод. Наиболее часто в борьбе с курумами используют взрывные работы и новый способ разрушения глыб при помощи мощных электрических импульсов.

Остановить курумы можно осушением их глинистой подстилки. Для этого в верхней части склона отводят ручьи, перехватывают поверхностные воды нагорными канавами, в отдельных случаях используют дренажи.

Обрушение более или менее крупных масс горных пород с опрокидыванием и дроблением получило название обвала. Обвалы возникают на крутых склонах (более 45—50°) и обрывах естественных форм рельефа (склоны речных долин, ущелья, побережья морей и т.д.), а также в строительных котлованах, траншеях, карьерах. При крупных обвалах, как это бывает в горах, масса обломков устремляется вниз по склону, дробясь на более мелкие и увлекая за собой попутный рыхлый материал. Образуется облако пыли, масса обломков падает в долины, разрушая здания, дороги, запруживая реки.

Наиболее часто обвалы бывают связаны с трещиноватостью пород, подмывом или подрезкой склонов, избыточным увлажнением пород, перегрузками обрывов, землетрясениями. Обвалы могут возникать вследствие глубокого растрескивания пород после неправильно выполненных взрывных работ, неудачного заложения выработок относительно напластования и направления трещиноватости и т.д.

Разновидностью обвалов являются вывалы — обрушения отдельных глыб и камней из скальных пород в откосах выемок, по- лувыемок и отвесных склонов. Принципиально вывалы отличаются от обвалов тем, что обломки падают свободно, не скользя по склону. Вывалы возникают чаше всего в крупнозернистых породах с большим количеством слюды, значительно выветрелыми полевыми шпатами или в породах с ярко выраженной слоистостью. Предвестниками обвала является расширение существующих и появление новых трещин, расположенных параллельно обрыву, глухой шум, треск и некоторые другие явления.

Борьба с обвалами, особенно крупными, весьма затруднительна. Все мероприятия по борьбе с ними сводятся к предупреждению их возникновения и осуществлению защитных мероприятий. На участках, где возможны крупные обвалы, строительство проводить опасно. Для предупреждения малых обвалов одним из наиболее распространенных способов, как и в случаях с лавинами, является искусственное обрушение склонов при помощи взрывов небольшой мощности или путем забивки клиньев в трещины обвалоопасной породы. Это позволяет откалывать отдельные куски. Способ клинования более предпочтителен, так как он безопаснее взрывного; неверно рассчитанный по силе взрыв может сам вызвать крупный обвал. Устраивают подпорные и улавливающие стенки, рвы, траншеи, отводят поверхностные воды.

Оползни — это скользящее смещение горных пород на склонах под действием силы тяжести и при участии поверхностных или подземных вод. Оползни — явление частое и свойственно склонам долин, оврагов, балок, берегам морей, искусственным выемкам. Они приносят огромный вред, разрушая здания и сооружения на самих склонах и ниже их. Большой ущерб ежегодно приносят оползневые явления на берегах Черноморского побережья Кавказа, Крыма, в долинах Волги, Днепра и других рек и горных районов. Деформации в результате оползания подвергаются насыпи шоссейных и железных дорог, колодцы, дренажные галереи, лестницы, трубы, водосливные лотки.

Внешний облик оползневых склонов имеет ряд признаков, по которым всегда можно установить, что склоны находятся в неустойчивом состоянии. Там, где происходит отрыв массы пород, образуется серия концентрических трещин, ориентированных вдоль склонов. Сползание пород приводит к бугристости поверхности склонов, особенно в их нижней части. За счет давления сползающих пород у подошвы склонов формируются валы выдавливания. Между валами и буграми при определенных условиях скапливаются поверхностные и подземные воды. Это вызывает заболоченность склонов. При активном сползании на склонах хорошо

видны смещенные земляные массы и террасовидные уступы. Очень часто внешним признаком оползней является так называемый пьяный лес и разорванные стволы деревьев. За счет сползания пород стволы деревьев теряют свою вертикальность, а иногда даже расщепляются. Аналогичным способом теряют вертикальность столбы телефонной связи и электролинии, заборы, стены. На оползневых склонах можно наблюдать разрушенные дома или здания со значительными деформациями в виде трещин. Характерной чертой этих трещин является наибольшее раскрытие в нижней части здания.

Для возникновения и развития оползней необходимы некоторые определенные условия. Среди них наибольшее значение для склонов имеют: высота, крутизна и форма, геологическое строение, свойства пород, гидрогеологические условия.

Большое влияние на развитие оползневых процессов оказывают геологическое строение и литологический состав пород склона. Наиболее часто оползни проявляются при залегании слоев с падением в сторону склона, например оползни Черноморского побережья (Туапсе—Сочи). Типичными оползневыми породами следует считать различные глинистые образования, для которых характерно свойство «ползучести». Такой процесс, например, происходит на склонах лессовых толщ. Подавляющее большинство оползней приурочено к выходам подземных вод.

Механическая устойчивость склона или степень устойчивости склона определяется соотношением сил, стремящихся столкнуть массу пород вниз по склону, и сил, которые сопротивляются этому. Устойчивость земляных масс на склонах выражается уравнением

где Т — сдвигающая составляющая веса массива; N — нормальная составляющая веса массива; F — поверхность скольжения оползня; С — сцепление; ф — коэффициент внутреннего трения.

Степень устойчивости склона определяют коэффициентом К _

уст

Числитель отражает сумму сил, которые сопротивляются возникновению сползания, в знаменателе — сталкивающиеся силы.

Сопротивление оползню оказывают сцепление и внутреннее трение пород. К сдвигающим силам относят вес массы породы, расположенных на них зданий и сооружений, гидростатическое и гидродинамическое давление подземных вод и т.д.

При Куст > 1 — склон находится в устойчивом состоянии; состояние при К = 1 называют предельным равновесием — при определенных условиях склон может стать оползневым; если Кст < 1 — склон находится в неустойчивом положении, происходит сползание.

Для того чтобы склон стал неустойчивым и земляные массы начали сползать, необходимо дополнительное воздействие. Оползни могут возникать под воздействием природных процессов или производственной деятельности человека.

Основными причинами оползней, как указывают Н.В. Коломенский и И.С. Комаров, следует считать три группы процессов:

  • 1. Процессы, изменяющие внешнюю форму и высоту склона: колебания базиса эрозии рек, оврагов; разрушающая работа волн и текучих вод; подрезка склона искусственными выемками.
  • 2. Процессы, ведущие к изменению строения и физико-технических свойств, слагающих склон пород: ухудшение физико-технических свойств за счет процессов выветривания; ухудшение физико-технических свойств пород за счет увлажнения их подземными, дождевыми, талыми и хозяйственными водами; ухудшение физико-технических свойств пород за счет выщелачивания из них водорастворимых солей и выноса частиц текущей водой с образованием в породе пустот и ниш (суффозия).
  • 3. Процессы, создающие дополнительное давление на породы, слагающие склон: гидродинамическое давление при фильтрации воды в сторону склона; гидростатическое давление воды в трещинах и порах породы; искусственные статические и динамические нагрузки на склон; сейсмические явления.

Из вышеперечисленного видно, сколь многообразны условия и причины возникновения оползней. При этом следует помнить, что каждый случай образования оползня может быть связан одновременно с несколькими причинами.

В каждом оползне выделяют следующие элементы (рис. 35):

1) оползневое тело, или просто оползень; 2) поверхность скольжения, форма которой может быть цилиндрической, волнистой, плоской и т.д.; 3) бровка срыва — там, где произошел отрыв оползневого тела от коренного массива пород; 4) террасовидные уступы или оползневые террасы, которые не следует смешивать с речными террасами; 5) вал выпучивания, разбитый трещинами; 6) подошва оползня — место выхода на поверхность плоскости скольжения, оно может располагаться выше и ниже подошвы склона или быть на его уровне.

В рельефе оползневые тела могут иметь вполне определенные и четко выраженные формы. В однородных породах типа лессовидных суглинков наиболее распространены оползневые цирки.

Элементы оползней

Рис. 35. Элементы оползней:

1 — оползневое тело; 2 — поверхность скольжения; 3 — бровка срыва; 4 — оползневые террасы; 5 — вал выпучивания; 6 — подошва оползня; 7 — положение склона до оползня

Если в склоне развито несколько оползневых цирков, то между ними располагаются межоползневые гребни. На склонах речных долин оползни нередко образуют террасовидные уступы (оползневые террасы), наклоненные в сторону, обратную падению склона.

Оползневые тела могут иметь сложное строение. На одном и том же участке может быть одна или несколько поверхностей скольжения. В этом случае различают несколько поверхностей скольжения: оползни одно-, двух- и многоярусные. В однородных грунтах плоскость скольжения приобретает примерно форму цилиндрической поверхности, в сложно построенных склонах она может совмещаться с плоскостями напластования или, наоборот, пересекать их.

Скорость движения оползневого тела различна. Принципиально все оползни можно разделить на соскальзывающие и постепенно сползающие. При соскальзывании тело оползня перемещается мгновенно, в один прием. Большинство оползней смещается постепенно, хотя и с различной скоростью — от долей миллиметра в сутки до нескольких десятков метров в час.

Классификация оползней предусматривает выделение: собственно оползней, а также их разновидностей в виде сплывов (или

сплывин) и оползней-обвалов. Собственно оползни происходят только путем скольжения земляных масс по склону. Плоскость скольжения обычно располагается на значительных глубинах (многие метры). Сплыви — смещение земляных масс на небольшой площади (сотни квадратных метров) вследствие водонасыщения верхних слоев. Глубина залегания плоскости скольжения — до 1 м. Свойственны весеннему времени года. Оползни-обвалы представляют собой смещение земляных масс одновременно по типу скольжения и обвала. Типичны для крутых склонов.

Борьба с оползнями представляет сложную задачу. Это связано с многообразием причин, порождающих этот процесс. Противооползневые мероприятия назначают с учетом активности оползня. Различают оползни действующие и недействующие. Недействующие оползни движений не проявляют. Сползание произошло очень давно. Поверхность оползневого тела и следы смещения сглажены геологической деятельностью атмосферных вод. При подработке такие склоны могут приходить в движение. Действующие оползни требуют применения противооползневых мероприятий. Выбор того или иного мероприятия или комплекса мероприятий зависит от причины, которая порождает данный оползень.

Все меры борьбы можно разделить на пассивные и активные. Пассивная борьба включает мероприятия профилактического порядка, запрещающие те или иные действия. Так запрещается: подрезать оползневые склоны; строить на склонах и около их бровок; производить взрывание и горные работы вблизи оползневой зоны; быстрое движение транспорта в оползневой зоне; уничтожение растительности на склонах; полив земляных участков и сброс на оползневые склоны поверхностных и подземных вод.

Активные меры — это устройство инженерных сооружений и специальные меры по закреплению пород оползневого склона или откоса выемки. Эти меры разделяют на 3 группы:

  • 1) борьба с процессами, вызывающими сползание;
  • 2) удержание сползающих земляных масс;
  • 3) увеличение сопротивления пород сдвигающему усилию.

К первой группе относят мероприятия, направленные против разрушающей работы морских волн и речной эрозии, замачивания склонов и откосов выемок подземными и поверхностными водами и т. д. Поверхностные воды отводят нагорными канавами и валами, которые устраивают за пределами бровки склонов. Вода сбрасывается в безопасном направлении. Хорошо регулирует поверхностный сток древесная растительность, особенно в южных районах. Устойчивость склона можно повысить вертикальной его планировкой путем создания откосов берм. Одновременно это также регулирует поверхностный сток.

Борьба с подземными водами, особенно на оползневых массивах значительной мощности, сопряжена с большими трудностями и является дорогостоящей работой. Основное мероприятие — устройство дренажей, которые осушают оползневые склоны. Наиболее широко применяют откосные и подземные дренажи. В первом случае дренаж перехватывает воду у выхода ее на поверхность; во втором — штольни перерезают водоносный слой и вода отводится на поверхность, не достигнув оползневого тела.

К мероприятиям второй группы относится устройство подпорных стенок, свай-шпонок, контрбанкетов и т.п. Основание подпорных стен должно быть заглублено ниже поверхности скольжения. За стенами устраивается дренаж для отвода подземных вод. Сваи-шпонки представляют собой железобетонные, металлические, иногда дубовые столбы, которые вставляют в предварительно пробуренные на оползне скважины. Нижняя часть свай входит в устойчивую часть склона и удерживает оползневое тело. Широко применяются контрбанкеты в виде пригрузки грунтом нижней части склонов. Одновременно с этим производят выполаживание склона, придавая меньший откос.

К третьей группе мероприятий можно отнести сравнительно редко применяемые способы закрепления пород с целью увеличения их сопротивления сдвигающим усилиям. Сюда относят силикатизацию, цементацию, электрохимический и другие способы.

Карстово-суффозионные процессы. Карст — процесс растворения, или выщелачивания, и отчасти размыва трещиноватых растворимых горных пород движущимися подземными и поверхностными водами и связанное с ним образование специфических различных пустот, каналов и пещер в глубине. Основные условия развития карста: 1) трещиноватость растворимых горных пород, обеспечивающая их водопроницаемость; 2) движение воды по трещинам; 3) растворяющая способность воды.

В природных водах различные соли и газовые компоненты существенно влияют на растворимость горных пород. Вода, насыщенная углекислотой, растворяет известняки во много раз интенсивнее, чем химически чистая вода. Присутствие в подземных водах NaCl повышает растворимость гипса в 2,5— 3,5 раза. Взаимодействие этих сложных природных растворов с трещиноватыми растворимыми горными породами и приводит к образованию комплекса поверхностных и подземных карстовых западинных форм рельефа.

К растворимым горным породам относятся известняки, доломиты, мел, гипс и соли. В зависимости от состава растворимых пород различают карст карбонатный, гипсовый и соляной. Более широко развит и наиболее изучен карст в карбонатных породах — известняках и доломитах, на примере которого и рассматривается далее карстовый процесс и его результаты.

Различают открытый карст, когда растворимые породы выходят на поверхность, и закрытый, когда они перекрыты сверху нерастворимыми породами. Первый из них приурочен в большинстве случаев к горным районам, второй — к равнинным. Существуют различные карстовые формы.

Карры образуются на поверхности обнаженных растворимых пород. Они представляют собой углубления, напоминающие глубокие борозды, небольшие канавки, щели, дыры глубиной от нескольких сантиметров до 1—2 м. Их происхождение связано с воздействием атмосферных осадков и талых снеговых вод. Основную роль играет здесь выщелачивание, но на крутых склонах проявляется также и эрозия стекающими поверхностными водными струями. Карры нередко наблюдаются в рифовых образованиях на морских побережьях. Особенно широко они распространены на современных коралловых островах, где процесс протекает при участии морских вод. Предполагается, что растворению кальцита в этих условиях способствует углекислота, образующаяся при разложении органического вещества самих рифостроящих организмов.

Поноры — вертикальные или наклонные глубокие отверстия щеле- или колодцеобразной формы, поглощающие поверхностную воду и отводящие ее в глубину карстового массива. Их можно рассматривать как проявление следующей стадии развития карста после каррообразования, когда происходит разработка трещин и узлов их пересечения в глубину. Поноры часто сочетаются с другими карстовыми формами.

Карстовые воронки — наиболее распространенные поверхностные формы карста. Они встречаются в разнообразных климатических зонах, как в горных районах, так и на равнинах, особенно широко в Альпах, Крыму, на Кавказе, Урале, равнинах европейской части России и в Сибири и других местах. Воронки имеют различные формы: то с довольно крутыми склонами, то в виде чаш или блюдец с пологими склонами и небольшой глубиной. Диаметр большинства изменяется от 1 до 50 м и лишь у некоторых достигает 100 м и более (рис. 36, 37, 38). Глубина их редко превышает 15-20 м.

Среди карстовых воронок по условиям развития карста выделяют два основных типа. Воронки поверхностного выщелачивания образуются в результате растворяющего воздействия дождевых и снеговых вод. При этом происходят постепенное расширение и углубление открытых трещин, расширение верхних частей понор и превращение их в воронки. Росту воронок помогает и разрывающая деятельность поверхностных водных струй. Воронки поверх-

Зоны карстующегося массива

Рис. 36. Зоны карстующегося массива:

1 — зона развития карста; 2 — зона монолитного известняка; 3 — уровень грунтовых вод

ностного выщелачивания нередко пространственно и генетически связаны с каррами. Провальные воронки образуются в результате обрушения сводов подземных карстовых полостей. Постепенное развитие и увеличение размеров подземных полостей приводит к нарушению равновесия пород в своде и образованию провалов — иногда значительных размеров. Чаще всего карстовые воронки

Карстовая воронка

Рис. 37. Карстовая воронка:

  • 1 — почвенно-растительный спой; 2 — супесь;
  • 3 — известняк трещиноватый; 4 — уровень грунтовых вод
Суффозионная полость в известняках

Рис. 38. Суффозионная полость в известняках:

  • 1 — лессовидный суглинок; 2 — глина; 3 — известняк;
  • 4 — поток грунтовых вод; 5 — полость; 6 — атмосферные осадки

образуются вблизи областей дренирования подземных вод, речных долин, оврагов, где наблюдается более интенсивная циркуляция воды, способствующая формированию крупных подземных карстовых полостей. При линейном расположении воронок растворение и эрозия могут привести к образованию карстово-эрозионного оврага.

Котловины и полья — это крупные замкнутые понижения в растворимых горных породах, главным образом в горных областях. Для них характерны крутые склоны высотой в десятки, а иногда и сотни метров, относительно выровненное дно, в пределах которого местами наблюдаются водопоглощающие воронки с донорами. По степени обводненности полья бывают: а) сухие; б) с временным или постоянным водотоком; в) периодически затопляемые; г) превращенные в озера — появление в польях озер может быть связано или с вскрытием при их развитии подземных вод, или с закупориванием поглощающих отверстий на дне. Заложение подобных крупных форм, по-видимому, предопределено особенностями складчатой структуры и разрывными нарушениями, а дальнейшее развитие связано с выщелачиванием и размывом. Некоторые котловины и полья образуются путем слияния карстовых воронок. В отдельных случаях полья образуются путем провала над крупной подземной карстовой полостью. В глубине массива растворимых горных пород наблюдаются различные подземные карстовые формы.

Наибольшее внимание исследователей привлекают карстовые пещеры — самые крупные подземные формы, широко развитые в горах и равнинных областях. Они образуются вблизи верхней границы зоны насыщения, где подземные воды движутся по наиболее крупным закарстованным трещинам в направлении к дренирующим системам, речным долинам и др. и производят интенсивную растворяющую и размывающую эрозионную деятельность. Подземная эрозия особенно проявляется при больших скоростях движения карстовых вод и наличии в пещерах водотоков. Пещеры представляют собой систему горизонтальных или наклонных каналов, то неправильно ветвящихся, соединенных узкими ходами, то расходящихся и образующих огромные залы или гроты, то переходящих в узкие, едва проходимые щели. Для подземных полостей характерны в плане повторяющиеся зигзаги, а в профиле — различной крутизны уступы.

Широкое развитие в пещерах имеют натечные образования. Вода, движущаяся по трещинам в карбонатных породах, обычно содержит много растворенного углекислого газа С02, что значительно увеличивает ее растворяющую способность. Растворяя известняки (в зоне аэрации), она насыщается углекислым кальцием в виде бикарбоната: СаС03 + Н20 + С02 = Са(НС03)2. Затем бикарбонат переходит в карбонат кальция СаС03, который частично выпадает в осадок в момент, когда воды находятся еще на потолке пещеры. Так из капель просачивающейся с потолка пещер воды нарастают вниз натечные образования, называемые сталактитами.

Одновременно падающие на пол пещеры капли воды выделяют остатки карбоната кальция, в результате снизу растут также натечные образования в виде колонн, трубочек, конусов и других форм, называемые сталагмитами. Иногда сталактиты и сталагмиты сливаются друг с другом в единые колонны. Местами на выходе источников подземных вод в пещерах образуется известковый туф (пористые карбонатные накопления).

Карстово-суффозионные провальные воронки и шахты — наиболее распространенные формы в области развития закрытого типа карста. Их формирование вначале связано с суффозией (лат. «суф- фозио» — подкапывание) — выносом материала из основания нерастворимых покровных отложений в нижележащие карстовые полости в растворимых породах. В результате суффозии в основании покровных нерастворимых пород создаются подземные полости, которые, постепенно разрастаясь, в конце концов приводят к нарушению устойчивости свода и его обрушению. В ряде случаев такие провальные формы вначале имеют почти отвесные стенки и глубину в несколько десятков метров, а затем в результате размыва стекающими водами превращаются в воронку.

К особому типу следует отнести образование западинных форм рельефа в мергелистых, известковистых или гипсоносных глинистых породах, лессах, где частично происходит выщелачивание содержащихся в них растворимых частиц и значительная механическая суффозия. Породы разрыхляются, образуются пустоты, что вызывает проседание. В результате на поверхности образуются посадочные блюдца, неглубокие воронки, запахнутые протяженные западины и др.

В развитии карста и его направленности намечаются определенные закономерности в соответствии с главнейшими гидродинамическими зонами: 1) аэрации; 2) переменного насыщения; 3) постоянного насыщения; 4) глубинной циркуляции.

  • 1. В зоне аэрации развитие карстовых форм связано с сезонным нисходящим движением вод за счет проникающих по трещинам атмосферных вод. Горизонтальное движение воды в этой зоне возможно лишь при наличии висячих подземных карстовых вод (выше основного уровня подземных вод), формирующихся на линзовидных прослоях слабоводопроницаемых пород. С такими водами связано образование некоторых карстовых пещер, расположенных на различной высоте в зависимости от положения водонепроницаемых линз. Наибольшая концентрация карстовых воронок в карбонатных растворимых породах наблюдается на участках с пологими уклонами и в овражно-балочной сети.
  • 2. В зонах переменного насыщения, находящихся в сфере воздействия местной дренирующей системы, отчетливо проявляется наибольшая закарстованность на участках, примыкающих к долинам рек, и под руслом, где наблюдаются повышенная трещиноватость растворимых пород и наибольшая скорость движения подземных вод (к области разгрузки). Установлено, что чем больше скорость движения воды, тем быстрее протекает растворение. Сравнительно меньшая закарстованность отмечается в пределах водораздельных массивов.
  • 3. В зоне постоянного насыщения наибольшая закарстованность отмечается в придолинных участках — в бортах долин рек и под руслом. Степень закарстованности массива растворимых пород уменьшается с глубиной, что связано с постепенным уменьшением трещинной водопроницаемости и, следовательно, с замедлением движения воды. Местами под руслами рек буровыми скважинами обнаружены карстовые полости и каналы до глубины 30—60 м, а ниже наблюдается только кавернозность известняков (каверны — небольшие пустоты от 1—2 мм до нескольких сантиметров). Значительная степень карстованности пород бывает связана с зонами крупных тектонических разрывных нарушений, оказывающих дренирующее влияние на подземные воды.

4. В зонах глубинной циркуляции подземных вод (с замедленным водообменом), расположенных вне зоны воздействия местной гидрографической сети (связанных с удаленными областями разгрузки), особенно ограничены возможности развития карста. Это объясняется медленным движением воды и ее незначительной растворяющей способностью в связи с большой минерализацией.

В качестве основных противокарстовых мероприятий следует предусмотреть: 1) устройство оснований сооружений ниже зоны опасных карстовых проявлений; 2) заполнение карстовых полостей (силикатизация, цементация и др.); 3) создание искусственного водоупора и противофильтрационных завес; 4) организация поверхностного стока и др.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >