Диссертация (1141548), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Таким образом, общееколичество генетических типов провалов достигло шести, а указанная ихдифференциация приобрела вид классификации. При этом В.П. Хоменкодостаточноподробнобылипроанализированыпричины,инициирующиепровалообразование каждого типа [112-115, 117]. Итак, рассмотрим все попорядку.Карстово-обвальные провалы типа А1 (рисунок 2.1) [113] образуютсятам, где растворимые (карстующиеся) породы выходят на земную поверхностьили перекрыты только нерастворимыми скальными породами.Рисунок 2.1.
Карстово-обвальный провал,формирующийся в условиях открытого илибронированного карста (тип А1) [113]Рассматриваемые провалы возникают в результате обрушения скальныхпород в карстовую полость с выходом провалов на земную поверхность.25Карстово-обвальные провалы типа А2а (рисунок 2.2, а) [113, 114], илипровалы «простого» типа, образуются в тех условиях, когда карстующиесяпороды до земной поверхности перекрыты водоупором, сложенным глинистымигрунтами.
При этом карстовые воды могут иметь напорный характер, а ихуровень может занимать любое высотное положение.а)б)Рисунок 2.2. Карстово-обвальные провалы «простого» (а) и сложного (б) типов,формирующиеся в условиях покрытого карста (соответственно, тип А2а [113,114] и А2б [113, 115])Возникновение указанного провала начинается с обрушения кровликарстовой полости, которое приводит к вывалу глинистых пород и образованиюпромежуточной полости. Затем над ней происходит новое обрушение, котороеприводит к появлению провала на дневной поверхности. Иногда второе событиесразу следует за первым.Кстати говоря, аналогичный механизм провалообразования наблюдается вслучае, когда покровная толща сложена песчаными грунтами, а уровниподземных вод расположены ниже кровли карстовой полости. В этом возможноубедиться исходя из результатов экспериментов, которые приведены в работеМ.М.
Протодьяконова [63] и подразделе 2.2.3.Карстово-обвальные провалы типа А2б (рисунок 2.2, б) [113, 115], илипровалы «сложного» типа, образуются там, где карстующиеся породы перекрыты26водоупором, а над ним до земной поверхности залегают пески, в которыхприсутствуют безнапорные грунтовые воды. При этом карстовые воды, также каки в случае провалов типа А2а, могут иметь напорный или безнапорный характер,а их уровень может занимать любое высотное положение.В случае, если карстовые воды являются напорными, то механизмвозникновенияпровалов,возможно,описатьследующимобразом.Провалообразование начинается с прогиба водоупора в карстовую полость иотслаивания слагающих его пород.
Одновременно с этим происходит плавноенисходящее перемещение песков, которое на земной поверхности проявляется ввиде увеличивающегося в размерах локального оседания. Затем водоупоробрушается в полость. При этом одновременно протекают три процесса:обрушение глинистых пород, вытеснение воды из полости и резкое нисходящееперемещение песков. В насыщенных водой песках, расположенных над полостью,резко повышается поровое давление, вследствие чего они переходят вопределенном объеме в разжиженное состояние.
Водонасыщенные пески легкодвижутся вниз, заполняя карстовую полость. В конечном счете, данноеобстоятельство приводит к резкому нисходящему перемещению песков зоныаэрации, в результате которого на земной поверхности образуется провал. Вслучаеесликарстовыеводыявляютсябезнапорными,товкомплексвышеперечисленных процессов не входит отслаивание глинистых пород иразжижение водонасыщенных песков.Карстово-суффозионно-обвальные провалы (тип Б) (рисунок 2.3) [112,113], или провалы смешанного типа, образуются в тех условиях, когда впокровной толще грунтов присутствуют обводненные или необводненныенесвязные дисперсные породы. Если эти породы обводнены, то они могутзалегать непосредственно на карстующихся породах, как показано на рисунке 2.3,или отделяться от них водоупором.
В последнем случае провалообразованиебудет возможно только при появлении в водоупорном слое сквозныхсубвертикальныхканалов,нарушающихегосплошность.Приэтомпьезометрический уровень карстовых вод должен располагаться выше подошвы27водонасышенных несвязных пород. Сверху они могут быть перекрыты связнымиили необводненными несвязными грунтами. Если несвязные породы необводнены и при этом отсутствует водоупор, то возникновение проваларассматриваемого типа может быть вызвано только подъемом уровня карстовыхвод выше подошвы несвязных пород. Таким образом, карстовые провалы типа Бобразуются в результате закрытого фильтрационного разрушения несвязныхпород восходящим потоком, при этом суффозионный вынос имеет нисходящийхарактер [112].Рисунок 2.3.
Карстово-суффозионнообвальный (смешанный) провал (тип Б) [112,113]Причины, приводящие к возникновению провала данного типа, могут бытьразличными. Поэтому процесс провалообразования начинается в подошвенесвязных пород либо с их обрушения (внутреннего вывала) в карстовую полость,либо с их разжижения. В первом случае возникает незаполненная водойкуполообразная полость, а во втором случае – заполненная водой полость,имеющая форму конуса, вершина которого обращена вниз. Далее разрушениенесвязных пород происходит в виде цикличного процесса формированиясменяющих друг друга заполненных и не заполненных водой полостей.
Фронтэтого суффозионно-обвального разрушения продвигается вверх до уровнякарстовых вод, что при его достаточно высоком положении может вызватьобразование провала.Карстово-суффозионные провалы типа В1 (рисунок 2.4, а) [112, 113],или провалы фреатического типа, образуются при наличии в покровной толще28водонасыщенныхнесвязныхпород,которыемогутбытьотделеныоткарстующихся пород водоупором, содержащим сквозные субвертикальныенарушения сплошности (см. рисунок 2.4, а), или водоупор может полностьюотсутствовать.
Необходимые положения уровней подземных вод показаны насоответствующем рисунке.а)б)Рисунок 2.4. Карстово-суффозионные провалы фреатического (а) и вадозного (б)типов, (соответственно, тип В1 и В2) [112, 113]Процесс возникновения данного провала начинается с оттока воды изкарстующихся пород и (или) с поступления воды в несвязные породы.
Врезультате этого обстоятельства в несвязных породах возникает фильтрационныйпоток, направленный вниз (в карстовую полость). Когда он достигнетдостаточной скорости, начнется развитие суффозионного процесса в видефильтрационного разрушения несвязных пород, которое происходит внутри зоны,имеющей форму вытянутого по вертикали эллипсоида. По мере увеличенияскорости потока эта зона будет увеличиваться в размерах. Ее рост в вертикальномнаправлении прекращается при достижении верхней границы зоны насыщения.После этого она может увеличиваться только вширь, приобретая формуобращенного вершиной вниз параболоида.
В конечном счете, такой рост зоныможетпривестикобрушениюформированием карстового провала.вышележащихгрунтовспоследующим29Карстово-суффозионные провалы типа В2 (рисунок 2.4, б) [112, 113],или провалы вадозного типа, образуются там, где карстующиеся породыперекрыты до земной поверхности несвязными дисперсными породами, а уровеньгрунтовых вод расположен ниже их подошвы.Формирование провалов данного типа начинается с поступления воды впокровнуютолщу,врезультатекотороговозникаетсосредоточенныйфильтрационный поток, направленный в карстовую полость.
При достаточнойгидродинамическойсилепотокапроизойдетсуффозионноеразрушениенесвязных пород и их вынос в полость. В наихудшем случае это обстоятельствоприведет к цикличному формированию и обрушению все более крупныхнезаполненных водой полостей, ограниченных сверху и снизу куполообразнымисводами. Каждая последующая полость занимает более высокое положение, посравнению с предыдущей полостью. В итоге это приводит к возникновениюпровала.Завершая обзор механизмов провалообразования, обязательно следуетотметить, что на строительных площадках, характеризующихся сложныминженерно-геологическим строением, возможно образование комбинированныхкарстовых провалов [113].
Например, формирование провала может начаться покарстово-суффозионному типу, а завершиться по карстово-обвальному типу.Причины, инициирующие провалообразование по всем шести генетическимтипам, подробно изложены в работах В.П. Хоменко [112-115, 117] и представленыв таблице 2.1 [113].На механизм формирования карстовых провалов немаловажное влияниеоказываетводоупорныйслой,отделяющийкарстующиесяпородыотвышележащих песчаных отложений. Как следует из рассмотренных вышегенетических типов провалов, карстовые процессы в песчаной толще могутпротекать, во-первых, за счет наличия в водоупоре сквозных субвертикальныхнарушений сплошности, во вторых, за счет его разрушения.30Таблица 2.1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
