Диссертация (1141548), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Вдальнейшем на основании этих результатов возможно произвести прогнознуюоценкупараметров(размеров,местоположенияивременипроявления)ожидаемых карстовых деформаций в сжимаемой толще основания зданий исооружений. При этом для определения их размеров целесообразно использоватьразличные детерминистические геомеханические методы, большинство изкоторых (более 20) реализовано в разработанном диссертантом программномкомплексе «Karst diameter» [71]. Кроме того, по аналогии с калибровкой моделейповедения грунтов [9], по результатам настоящих и последующих наблюденийрекомендуется производить уточнение геомеханических методов для конкретныхгеотехнических условий.592.3.
Выводы1) Напряженно-деформированное состояние в первую очередь покровной, атакже карстующейся толщи пород, зависит от механизма (стадии) формированияпровала.2) Численное моделирование карстовых процессов, возможно, производитьс помощью различных геотехнических программ, базирующихся на методеконечных элементов. Однако при таком методе моделирования получаемыймеханизм протекания карстовых деформаций должен соответствовать реальномумеханизму их развития.3) Наоснованиирезультатоввыполненныхэкспериментов,можноутверждать, что наблюдения за изменением напряженно-деформированногосостояния покровной толщи грунтов, возможно, осуществлять с помощьюпредставленной конструкции подземных реперов.
Благодаря их высокойчувствительности к различным подземным карстовым деформациям, в частностик обрушению грунтов и ослабленным зонам, становится возможным болееобъективное решение многих инженерных задач, которые, в конечном счете,направлены на обеспечение безопасности строительных объектов и сохранностиэкологической обстановки.60ГЛАВА 3. ИЗУЧЕНИЕ ДИНАМИКИ ЭВОЛЮЦИОННОГО РАЗВИТИЯПОВЕРХНОСТНЫХ КАРСТОВЫХ ФОРМ РЕЛЬЕФАПоверхностные проявления карста отличаются большим разнообразием [12,48, 84]. Поэтому в настоящей главе ограничимся только рассмотрением воронок.3.1. Классификация карстовых воронокКлассификациякарстовыхворонокизложенавтрудахмногихотечественных ученых: Н.А. Гвоздецкого (1950) [12], К.А. Горбуновой (1979)[16], Г.А.
Максимовича (1963) [48], А.В. Ступишина (1967) [84] и др.Одним из первых карстовые воронки детально классифицировал в 1963 г.Г.А. Максимович [48] по пяти признакам:1. По форме в плане: округлые, овальные, неправильной формы;2. По форме в профиле (разрезе): конусообразные (h/d < 1/5 [84]),чашеобразные (h/d = 1/5-1/10 [84]), блюдцеобразные (h/d = 1/11-1/50 [84]),колодцеобразные.3. По размерам в плане: небольшие (до 5 м), обычные (5-25 м), большие (25100 м) и огромные (более 100 м);4.
По глубине: мелкие (до 1 м), неглубокие (1-5 м), обычные (5-10 м),глубокие (10-25 м) и очень глубокие (более 25 м);5. По генетическому типу: а) карстовые воронки зоны вертикальнойнисходящей циркуляции (воронки выщелачивания, коррозионные, коррозионнопросадочные,коррозионно-провальные,(«просасывания»),коррозионно-эрозионные,коррозионно-суффозионныекоррозионно-оползневые,смешанного происхождения (полигенетические)); б) карстовые воронки подзоныподвешенныхвод(провальныеворонки);в) карстовыеворонкизоныгоризонтальной циркуляции карстовых вод (провальные воронки); г) карстовыеворонки зоны сифонной циркуляции (коррозионные воронки восходящих61источников); д) карстовые воронки зоны поддолинного (подруслового) стока(коррозионно-эрозионные воронки).По мнению диссертанта, вышеприведенная классификация имеет рядособенностей, которые существенно затрудняют ее использование в инженерномкарстоведении.Во-первых, представленные дифференциации карстовых воронок поразмерам в плане (п.
3) и по глубине (п. 4) не привязаны к конструктивнымособенностям строительных объектов. Например, рассмотрим карстовую воронкудиаметром 5 м, которая образовалась под подошвой плитного фундаментатипового 5-ти этажного жилого дома и в основании опоры моста. В первом случаеворонку, возможно, охарактеризовать как небольшая, а во втором случае,принимая во внимание плановые размеры опоры (d = 0,5-2 м), – такая еехарактеристика будет не корректной. Скорее всего, именно по этой причине внормативных [77, 78, 82] и методических [66, 68, 98, 100] документахдифференциация карстовых воронок по размерам в плане и глубине неприводится.Во-вторых,вышеуказаннуюклассификациюкарстовыхворонокпогенетическому типу крайне затруднительно применить при решении инженерныхзадач.
Поэтому в Руководстве [68] она приведена несколько в ином виде:а) воронки,образующиесяповерхностнымиводамивврезультатеместахихрастворениягорнойсосредоточеннойпородыинфильтрации(поглощения) в поноры и трещины; б) воронки, образующиеся в результатеразмыва нерастворимых пород и выноса рыхлого материала водой вглубь черезпонор на дне; в) воронки, образующиеся в результате провала или локальногооседания земной поверхности. Воронки первого типа возникают в обнажающихсякарстующихся породах, второго типа – в случае залегания карстующихся породна небольшой глубине, третьего типа – в случае значительной и малой мощностипокрывающих отложений, а также при их отсутствии.
При этом в Руководстве[68] воронки третьего типа, образующиеся в результате провалов, рекомендованоподразделять по генезису провалов. Принимая во внимание современную62классификацию карстовых провалов (см. раздел 2.1), рассматриваемый типпровальных воронок дополнительно возможно дифференцировать на шестьподтипов – карстово-обвальные (типы А1, А2а, А2б), карстово-суффозионные(типы В1, В2) и карстово-суффозионно-обвальные (смешанные, тип Б).Следует отметить, что динамику развития карстовых провалов в воронкинеобходимо особенно учитывать в тех случаях, когда в течение короткогопромежуткавремениразмерыобразовавшейсякарстовойформымогутзначительно увеличиться. Главным образом на динамику развития проваловоказывают влияние инженерно-геологические (в т.ч.
гидрогеологические) условияплощадки, размеры (в первую очередь видимая глубина; см. раздел 3.2) провала,которые зависят от генетического его типа, а также различные техногенныевоздействия на геологическую среду [46, 47, 66, 68, 82, 87, 89, 112, 113]. Поэтомув ряде случаев расчеты конструктивной противокарстовой защиты зданий исооружений целесообразно производить с использованием размеров воронок,нежели провалов. Одним из первых на данное обстоятельство в 1965 г.акцентировал внимание В.С. Лукин [46, 47] Однако оно в недостаточной степенинашло свое отражение в современных нормативных [77, 78, 80, 82] иметодических [66, 98, 100] документах.Впоследствии классификация карстовых воронок была дополнена [68].
Ихпредложено дополнительно дифференцировать по возрасту (свежая – возраст до3-5 лет; молодая – возраст от 3-5 до 20-50 лет; старая – возраст более 20-50 лет; внекоторых источниках еще выделяется древняя [66]). Данная классификацияиграет важную роль в инженерном карстоведении, поскольку развитие бортовворонок также зависит от их возраста.3.2. Особенности инженерно-строительного освоения площадок с наличиемкарстовых форм рельефаПри наличии на площадке строительства (или в непосредственной близостиот нее) карстовых форм рельефа (просадок, локальных оседаний, провалов,63воронокразличныхтиповидр.)ееинженерно-строительноеосвоениехарактеризуется рядом особенностей:1.
Строительство зданий и сооружений непосредственно на поверхностныхкарстовых формах не допускается (в случае если их санация [66, 141, 147]невозможна, неэффективна или нецелесообразна), особенно в условиях глубокогокарста. Это связано с тем, что имеющиеся формы рельефа могут «обновляться»,т.е. на их месте могут повторно происходить различные карстовые деформации[66, 89, 97, 101]. Данное обстоятельство детальным образом продемонстрированона примере изучения крупной карстово-провальной воронки, образовавшейся вс. ЧудьНавашинскогорайонаНижегородскойобласти(см.раздел 3.3).Пренебрежительное отношение к первому положению неоднократно приводило кавариям строительных объектов [54, 75, 101].2. Вокруг поверхностных карстовых форм, как правило, располагаютсяослабленные зоны.
Их наличие было доказано многими исследователями [42, 66,68, 89, 112, 118, 141], в т.ч. диссертантом и его коллегами при детальномизучениикрупнойкарстово-провальнойворонки,образовавшейсявр.п. Бутурлино Нижегородской области (рисунок 3.1). Полученные результатыисследований подробно изложены в работах [102, 109]. Здесь особое вниманиенеобходимо обратить на значительную крутизну и характер склонов провальнойворонки, ее глубину, достаточно большую мощность разуплотненных грунтов(ИГЭ №2, 4; показаны оранжевым цветом) и их существенное удаление отворонки (рисунок 3.2).Принимая во внимание вышеизложенное, можно считать, что важнейшейинженерной задачей является определение минимальных расстояний, на которыенеобходимо смещать здания и сооружения от контуров карстовых форм рельефа.При этом важно учитывать тот факт, что ослабленные зоны могут значительноувеличиваться как в плане, так и по высоте за достаточно короткий промежутоквремени, соизмеримый с расчетным сроком службы большинства строительныхобъектов.64а)б)Рисунок 3.1.
Фото (а) и фрагмент топографического плана (б) крупной карстовопровальной воронки, образовавшейся в р.п. Бутурлино Нижегородской области(фото диссертанта, апрель 2013 г.) [109]65а)б)Рисунок 3.2. Фрагменты инженерно-геологических разрезов полиниям I-I (а) и IV-IV (б) [109]Применительно к карстовым воронкам, указанные расстояния, полученныеисходя из выполненного анализа аварийных ситуаций зданий и сооружений,66приведены в работах, например, нижегородских карстоведов [66, 95]. Однакоминимальные расстояния целесообразно определять и на основании результатовмоделирования (физического или математического) карстовых процессов,поскольку их значения главным образом зависят от механизмов возникновения идальнейшего развития карстопроявлений.3. В непосредственной близости от поверхностных карстовых форм могутвозникать новые карстовые деформации: просадки, локальные оседания, провалы(в т.ч.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
