Протикарстові і проти суфозійні заходи
Зміст
Вступ
1.Карст. Типи карсту та форми його проявлення.
2.Містобудівна оцінка територій з карстом.
3.Протикарстові і проти суфозійні заходи.
Висновок
Список використаної літератури
ВСТУП
Карстові території займають приблизно 60%
територій України. Тому у зв'язку з постійно збільшуваними обсягами
капітального будівництва та дефіцитом вільних територій для будівництва
освоєння закарстованих територій в Україні є вельми актуальним
народногосподарським
Основною вимогою до будівель і споруд, що зводяться на карстонебезпечних
територіях, є забезпечення їх експлуатаційної придатності у разі утворення
порожнини під фундаментом будівлі. Дана вимога може забезпечуватися шляхом
введення спеціальних пристроїв у каркас будівлі. Мета таких пристроїв -
автоматичне збереження проектної позначки конструкцій будівлі, які попали у
зону просідання основи.
Освоєння закарстованих територій викликає необхідність удосконалення
відомих і розробки нових конструктивних рішень будівель і споруд, вивчення їх
напружено-деформованого стану при карстопоявленні, а також визначення
найбільш раціонального використання методу захисту будівель від
карстопоявлення.
1.КАРСТ. ТИПИ КАРСТУ ТА ФОРМИ ЙОГО ПРОЯВЛЕННЯ
Карст (рос. карст, англ. karst
Розрізняють такі типи карстових деформацій земної поверхні: провали, серед яких виділяють:
а) викликані провалюванням покровлі карстових порожнин;
б) карстово-суфозійні, які
виникли внаслідок
в) змішані провали;
поступові осідання земної поверхні (невеликі за площею місцеві осідання та осідання на великій площині, що іноді приводять до утворення великих мульд осідання та депресій); корозію земної поверхні у місцях виходу розчинних гірських порід. Нерідко зустрічаються комбіновані та проміжні типи деформацій земної поверхні.
За особливостями залягання карст поділяють на два типи: відкритий (карстові породи безпосередньо на поверхні) та захований, або покритий (карстові породи перекриваються шарами нерозчинних водонепроникних або водопроникних порід). По відношенню до рівня підземних вод карстові породи можуть залягати у зоні аерації, постійного водонасичення або в обох одночасно.
Рис. 1. Схема гидродинамической
зональности карстовых вод
Глухова (1961), Шутова (1971) и Дублянского (1977), с дополнениями). Карстовые массивы: а - цокольные приморские,
б – склоновые континентальные. Гидродинамические зоны: I – эпикарстовая (преимущественно рассеянное питание;
безнапорные воды, образующие подвешенный горизонт); II – аэрации (вадозная - преимущественно нисходящее свободное
движение вод по трещинам и каналам); III – сезонных колебаний уровня (эпифреатическая; перемежающиеся условия зон II
и IVа); IV – зона полного
насыщения; подзоны: IVа – преимущественно
безнапорных вод открытого
водообменом, с локальным напором в каналах (фреатическая); IVб - напорных вод с интенсивным водообменом; IVв –
напорных вод (артезианского напора) закрытого карста с замедленным водообменом.
Условные обозначения: 1 – слабопроницаемые породы, 2 – карстующиеся породы, 3 – тектонические нарушения: 3а - в
цоколе, 3б – в карстующихся породах, 4 – границы гидродинамических зон, 5 – направления движения подземных вод, 6
кар
стовые источники.
Рис. 2. Концептуальная модель подземного стока в открытом карсте
Епікарстова зона – в порівнянні з нищележащою
зоною аерації,характеризується більш
рівномірною і високою проницаемостью
та більш ємнісними властивостями.
отримую інфільтраційне живлення.має
змінну товщу
Відіграє регулюючу роль в режимі карстових водоносних систем.затримуючи і розподіляючи інфільтраційне живлення з поверхні.
Зона аерації (вільного потоку вод) = може мати товщу від декількох метрів до 2000м.
Живлення відбувається через епікарст або через «дири» в епікарсті
Епіфріатична
зона(зона сезонних коливань рівня)
– може мати товцу ведь кількох метрів
до 300-500м.
Живиться від зони аерації
Фреатична зона (зона повного
насичення) – живлення відбувається
за рахунок зони аерації шляхом перетоку
з суміжних комплексів.
І
Умови розвитку карсту.
Для гірських масивів відкритого карсту основними умовами розвитку карсту є наявність двох видів живленн:
- Інфільтрація (розсіяне проникнення у почву та породу атмосферної води)
- Інфлюація ( проникнення в породу зосередженого стоку)
Отже,для розвитку карсту необхідні такі умови
1. Наявність порід, що карстуються;
2. Достатня кількість опадів (в рідкому стані) чи підземних вод;
3. Можливість інфільтрації поверх
4. Тріщинуватість порід, що можуть карстуватися - порода, що лежить суцільним пластом не буде розмиватися, а станеводотривким ложем для горизонту підземних вод.
Карст в Україні
В Україні карст поширений у Кримських горах, Карпатах, на Поділлі, Донбасі. Загалом карстові процеси розвиваються на 60% території України. В деяких областях України рівень ураження карстовими процесами сягає 60-100% території. При цьому характерними є явища карбонатного, сульфатного, соляного карсту. Особливу небезпеку викликають ділянки розвитку відкритого карсту (вирви, колодязі, провалля), що становить 27% від всієї площі карстоутворення. Найбільш розвинутий відкритий карст на території Волинської області на площі 594 км2, Рівненської - 14 км2.
В Україні:
Донецький кряж
Кременецькі гори;
Кримські гори;
Опілля;
Середнє Подністров'я;
Товтровий кряж
Комплекс поверхневих і підземних карстових форм найбільш повно виражений в тому випадку, коли поверхня розчинних гірських порід оголена - голий Карст (геолог.)
Але розчинні гірські породи можуть бути покриті: шаром грунту і дерну (тоді відсутні оголені Карри) - задернованних Карст (геолог. );
нерозчинними пухкими опадами (для поверхні характерні воронки та інші форми «просасиванія», що утворюються шляхом вмиванія в тріщини й порожнечі карстующихся товщ пухких покривних утворень) - вкритий Карст (геолог.); нерозчинними скельними утвореннями (з поверхневих форм характерні тільки провали) - броньований Карст (геолог.)
Розчинні породи можуть бути взагалі глибоко поховані під некарстующіміся товщами, і тоді карстові форми на поверхні не виражені - похоронений Карст (геолог.)
Своєрідні карстові ландшафти спостерігаються в тропічних країнах, нерідко з характерними останцями з вапняків (конічний Карст ( геолог.), баштовий Карст (геолог.) та ін.) Своєрідно протікають карстові процеси в умовах поширення багаторічномерзлих гірських порід. Карстові місцевості бідні поверхневими водотоками. Річки і струмки часто йдуть у підземні порожнини, проробивши в них частину свого шляху, виходять знову на поверхню у вигляді потужних джерел (Воклюз), головним чином по краях карстових масивів. Циркуляція підземних вод найбільш інтенсивна в прідолінних ділянках і в зонах тектонічних порушень, де сильніше розвивається Карст. З карстовими явищами зовні подібні явища псевдокарста, що виникають в льоду і мерзлих грунтах (термокарст), в мелкообломочних і пористих грунтах («кластокарст», «глинистий Карст (геолог.)», «лесовий Карст (геолог.)», механічна суфозія, просадки ); у їх розвитку основну роль відіграють фізичні процеси - танення льоду, механічний вплив рухомої води і пр.
Процеси, пов’язані з вилуговуванням солей з пухких грунтів, з розчиненням вапняного і гіпсового цементу пісковиків і конгломератів, складають групу карстово-суфозійних процесів. У цих породах вода розчиняє тільки включення або цемент, а основна маса породи (глинисті частинки, пісок, галька) видаляється механічним дією рухомої води. Карст ускладнює промислове, житлове і транспортне будівництво, спорудження ГЕС, водосховищ (відомі випадки фільтрації води з водосховищ та навіть руйнування гребель через явищ Карст (геолог.)). Підземні порожнини і тріщини зменшують міцність грунту, вести спеціальні вишукування при будівництві, прокладанні доріг і т.д. При відносно слабкому розвитку Карст (геолог.) допускається будівництво житлових будинків у 5 поверхів з обов’язковим посиленням фундаментів, закладки залізобетонних поясів і т.п. Карст (геолог.) нерідко утрудняє видобуток корисних копалин в закарстованих масивах, але іноді використовуються його дренувальні властивості. Для поверхні карстових місцевостей характерні дрібні борозни - Карри, замкнуті поглиблення: воронки, ванни, улоговини, полья, природні колодязі і шахти, сліпі (замкнуті в нижньому кінці) долини і балки. Особливо типові воронки (конічні, казаноподібні, блюдцеобразние або у вигляді ям неправильної форми) діаметром від 1 до 200 м і глибина від 0,5 до 50 м
Найчіткіше означення карсту дав академік Ф.П.Саваренський: “Під карстом розуміють явища, пов‘язані з діяльністю підземних вод, що виражається у вилуговуванні розчиниих гірських порід (вапняків, доломітів, гіпсів) і утворенні пустот (каналів, печер) у породах, які часто супроводжуються провалами і осіданнями покрівлі і утворенням лійок, озер та інших западин на земній поверхні”. Інколи вилуговування порід супроводжується механічним винесенням частинок породи.
Карст широко розповсюджений в Криму, на Кавказі, в Середній Азії, на Алтаї, Уралі, в Сибіру, на території Російської рівнини, на узбережжі Адріатики, в Греції і т.д. Розвиток карсту є несприятливою умовою під час будівельного і сільськогосподарського освоєння територій чи експлуатації родовищ корисних копалин. Наприклад, в Андалузії (Іспанія) була побудована гребля висотою 72 м у місці розвитку тріщинуватих і закарстованих юрських вапняків. Коли стали заповнювати водосховище водою, то виявили, що майже вся вода витікає по тріщинах і карстових каналах в долину річки, розташовану нижче від греблі.
Виникати і розвиватися карст може тільки при поєднанні певних природних умов.
Таке поєднання визначається одночасною наявністю:
1) породи, яка відносно легко розчиняється у воді,
2) проникності цієї породи,
3) води, яка рухається у породі
4) розчинною здатністю води.
Розглянемо детальніше кожний із факторів, що обумовлюють утворення карсту.
За ступенем розчинності можна виділити наступні основні групи порід:
а) карбонати (вапняки, доломіти);
б) гіпси та ангідрити;
в) галоліти (хлористі і сірнокислі солі натрію, калію і магнію).
Розчинність найголовніших сполук залежить від будови кристалічної гратки, розмірів кристалів, наявності домішок. Дрібніші зерна розчиняються швидше у порівнянні з великими. Водні розчини у породі можуть бути недонасиченими по відношенню до дрібних зерен, насиченими щодо зерен середніх розмірів і перенасиченими стосовно великих. В результаті в один і той же час дрібні зерна можуть розчинятися, а великі рости. Це є причиною значної нерівномірності й примхливості розподілу в карбонатних породах каверн і пор розчинення.
Розчинність порід залежить і від домішок. Розрізняють два види домішок: більш важкорозчинні у порівнянні з даною сіллю та більш легкорозчинні
Розчинна здатність води
залежить від температури, тиску, наявності
в природних водах
Утворення карсту залежить від водопроникності гірських порід. Проникаючи в гірські породи по порах і тріщинах, рухаючись по них, інколи вкрай повільно, вода може розчиняти породи і тим самим збільшувати їх пористість, що в свою чергу призводить до посилення водообміну. Однак рух води по пустотах і вилуговування порід не завжди веде до збільшення розміру пустот. Наприклад, при вилуговуванні вапняків, що містять глинисті частки, останні можуть закупорювати тріщини і карстові порожнини і тим самим сприяти зменшенню фільтрації води і затуханню карстового процесу.
Чим більшою є тріщинуватість гірських порід, тим кращі умови створюються для виникнення карстових явищ. Зв‘язок карстових проявів із тріщинуватістю порід підтверджується витягнутістю “ланцюжків” карстових лійок вздовж переважних систем тріщинуватості, приуроченістю карстових печер і порожнин до великих тріщин.
Ще однією із основних умов розвитку карсту є водообмін. Умови руху підземних вод та інтенсивність водообміну змінюються по вертикалі. В областях з потужними розчинними породами можна виділити чотири вертикальні зони, відмінні одна від одної за умовами руху підземних вод і, відповідно, за умовами розвитку карсту:
І – зона аерації, де має місце переважно вертикальна фільтрація, що призводить до формування вертикальних карстових каналів;
ІІ – зона сезонного коливання рівні підземних вод; тут у періоди підйому рівня вода фільтрується в горизонтальному, а в період його спадання – у вертикальному напрямку (розвиваються вертикальні і горизонтальні порожнини в розчинній породі);
ІІІ – зона повного насичення,
яка перебуває у сфері
ІV – зона глибинної циркуляції, де рух води відбувається поза безпосереднім дренуючим впливом гідрографічної сітки і обумовлений тектонічною структурою та окремими осередками розвантаження. Вилуговування порід у цій зоні відбувається повільно.
Розчинна здатність підземних вод зменшується з глибиною, тому що з глибиною збільшується насичення води різними сполуками, які інколи перешкоджають розчиненню. З глибиною затухають біохімічні процеси, в результаті дії яких утворюється вуглекислота, що сприяє розчиненню.
За віком карст можна розділити на:
а) сучасний, або активний,
що розвивається вище від
б) древній, або пасивний,
розвинений нижче сучасного
Древній карст може бути похованим, коли поверхня закарстованих порід перекрита (похована) більш пізніми відкладами. Карст перестає розвиватися після припинення надходження води в карстові порожнини (наприклад, внаслідок заповнення карстових порожнин печерною глиною).
На утворення карсту впливають також і геоморфологічні умови. Наприклад, поблизу крутих ерозійних і абразійних схилів створюються сприятливі умови для водообміну, тому що на цих ділянках тектонічні тріщини бувають розширеними за рахунок вивітрювання, утворення зсувів, осідання порід тощо. Дуже впливає на розвиток карсту клімат, бо від нього залежать кількість, характер і розподіл сезонних опадів, характер і інтенсивність процесів вивітрювання, температурний режим у верхніх частинах земної кори.
Найважливішими особливостями областей розповсюдження закарстованих порід є:
- інтенсивне поглинання поверхневих вод;
- підвищена водозбагаченість закарстованих порід;
- нерівномірна водопроникність;
- наявність локальних, стійких у часі поздовжніх прирічних депресій рівня підземних вод.
Головними інженерно-геологічними умовами карстових районів є такі:
- осушення ряду карстових областей (проблеми для сільського господарства);
- інтенсивне поповнення підземних вод за рахунок поверхневого стоку;
- природний глибокий дренаж ряду родовищ корисних копалин;
- можливість підвищених витоків води з каналів і водосховищ, як через їх борти і дно, так і в обхід гребель;
- посилене живлення річок за рахунок тріщинно-карстових вод;
- збагачене обводнення тріщинно-карстовими водами будівельних котлованів, тунелів, шахт.
2.МІСТОБУДІВНА ОЦІНКА ТЕРИТОРІЙ З КАРСТОМ
Містобудівна оцінка територій з карстом провадиться за даними
інженерно-геологічних
Стійкість територій визначають на підставі інженерно-геологічного районування за умовами та ступенем розвитку карсту. Для її кількісної оцінки використовують показники середньорічної кількості карстових провалів, віднесеної до одиниці площі, та середньорічного враження територій карстовими провалами.
Середньорічна кількість карстових провалів, віднесена до одиниці площі, визначається за формулою:
Де n- кількість провалів, що зареєстровані на площі S, км2, за час t, років.
Величина, зворотна до Р, - середня періодичність провалів, яка показує, через який час на площі 1 км2 створиться один провал:
Середньорічна уражуваність території карстовими провалами визначається за формулою:
де - сума площин провалів, км2, які з'явилися на територй за t років.
При районуванні виділяють такі категорії карстових територій за ступенем їх стійкості відносно провалів: дуже нестійкі (Р > 1,0), нестійкі (Р = 0,1 - 1,0), недостатньо стійкі (Р = 0,05 - 0,10), зниженої стійкості (Р = 0,01 - 0,05), відносно стійкі (утворення провалів виключається).
Для оцінки швидкості розвитку карсту використовують показник активності карстового процесу. Швидкість розвитку карсту виражається відношенням об'єму розчиненої породи, яку виносять підземні води із карстового масиву, до загального об'єму карстового порід за умовний проміжок часу (за тисячоріччя).
Показник активності карстового процесу, % за 1000 років,
де V - об'єм розчиненої породи, м3, яка буде винесена підземними водами за 1000 років; V’ - загальний об'єм масиву карстових порід, м3.
Об'єм розчинної породи, що виноситься підземними водами з карстового масиву, визначають по середньому хімічному складу водних джерел, який віддзеркалює загальний результат умов, що впливають на інтенсивність карстового процесу (склад та потужність порід, агресивність підземних вод та швидкість їх переміщення).
Ступінь придатності ділянки під будівлю в межах території з карстом визначається окремо для сельбищної, промислової та транспортної зони в залежності від середньорічної кількості провалин на 1 км2 за рік (табл.1).
Таблиця 1
Ступінь придатності територій з карстом під забудову в залежності
від середньорічної кількості провалин
Зона забудови |
Території | ||
придатні |
обмежено придатні |
непридатні | |
Сельбищна |
Менше 0,01 |
Від 0,01 до 0,1 |
Більше 0,1 |
Промислова та транспортна |
Провалини виключаються |
Менше 0,05 |
≥0,05 |
Ділянки під будівлі та споруди обирають на стійких непорушених карстовим процесом блоках порід. Не рекомендується розміщувати будівлі та споруди безпосередньо на місцях старих карстових форм (воронок, впадин) та поблизу їх скупчення. Території, які непридатні під забудову, використовують для зелених насаджень.
3.ПРОТИКАРСТОВІ І ПРОТИСУФОЗІЙНІ ЗАХОДИ
I. Загальні відомості
1.1Карстопроявлення та
суфозійні процеси, виявлені в
результаті інженерних
1.2Карстопроявлення
1.3Суфозійні процеси
1.4Протикарстові заходи
слід передбачати при
1.5Протисуфозійні заходи
слід передбачати при
1.6Для інженерного захисту будівель і споруд від карсту і суфозії застосовують наступні протикарстові і протисуфозійні заходи або їх поєднання:
1. планувальні;
Архітектурно-планувальні заходи включають в себе наступне: раціональне складання проектів районного планування і генеральних планів промислових підприємств, міст і селищ, проектів забудови та детального планування орієнтація споруд в залежності від параметрів карстових форм; призначення раціональної форми та поверховості будівлі.
До складу планувальних протикарстових і протисуфозійних заходів входять:
- спеціальна компоновка функціональних зон, трасування магістральних вулиць і мереж при розробленні планувальної структури з максимально можливим обходом карстово- і суфозійнонебезпечних ділянок і розміщенням на них зелених насаджень;
- інженерний захист територій від техногенного впливу будівництва на розвиток карсту і суфозії;
- розташування будівель і споруд на менш небезпечних ділянках, як правило, за межами ділянок І–ІІ категорій стійкості щодо інтенсивності карстових провалів (додатки К, Л), а також за межами ділянок з меншою інтенсивністю (частотою) утворення провалів, але з середніми їх діаметрами більше ніж 20 м (категорія стійкості А).
2. водозахисні і протифільтраційні;
Забезпечують запобігання небезпечної активізації карсту під впливом техногенних змін гідрогеологічних умов в період будівництва та експлуатації об'єктів шляхом всесвітньої захисту від зволоження, затоплення, витоків з водонесучих і схиляння поверхневих вод.
До водозахисних протикарстових заходів відносяться:
- ретельне вертикальне планування земної поверхні і влаштування надійної зливової каналізації з відведенням вод за межі забудовуваних ділянок;
- заходи по боротьбі з витоками промислових і господарсько-побутових вод, особливо агресивних;
- недопущення скупчення поверхневих вод у котлованах і на майданчиках у період будівництва, ретельний контроль за якістю робіт із гідроізоляції, укладання водонесучих комунікацій і продуктопроводів, засипки пазух котлованів.
2.1 До водозахисних протисуфозійних заходів відносяться:
1. зниження рівнів підземних вод за допомогою дренажів;
У залежності від призначення та геологічних умов застосовують горизонтальні, вертикальні та комбіновані дренажні системи.
Горизонтальний дренаж забезпечує водозниження за допомогою канав, траншей та підземних галерей, які мають певний нахил у сторону їх підведення до відкритих водоймищ або у мережу зливової каналізації.
Горизонтальний дренаж може бути відкритим (тимчасове водозниження) та закритим (рис. 5.15). Найбільш простим та дешевим способом зниження рівня ґрунтових вод є відкритий дренаж. Але при ньому ґрунтові води можуть викликати обвалювання стінок канав, обпливання укосів котлованів та інші небажані явища.
.
Рисунок 5.15 - Дренажні траншеї:

- Протиріччя між римською і візантійською церквами у IX столітті
- Протистояння економічному тиску транснаціональних корпорацій
- Протозойные инфекции дыхательной системы
- Протокол IPsec
- Протокол TCP IP
- Протокол TCP-IP
- Протокол как отражение коллегиального способа принятия решений
- Противотуманные фары
- Противоэпидемические мероприятия
- Противоэпидемические мероприятия. Поведения человека в эпидемическом очаге
- Противоэрозийные мероприятия
- Противоэрозионные меры борьбы
- Протидія незаконному відшкодуванню ПДВ
- Протидія та розкриття злочинів вчинених неповнолітніми