Тема 13

Геологічні процеси, пов’язані з діяльністю вітру та води

 

Інженерна геодинаміка – розділ інженерної геології, що вивчає геологічні процеси у верхній частині земної кори у зв'язку з інженерно-будівельною діяльністю людини.

Геологічні процеси прийнято ділити на природні, що розвиваються стихійно, в непорушених людиною природних умовах, і інженерно-геологічною, викликані інженерно-будівельною діяльністю людини. У ряді випадків межу між ними провести важко, тому що нерідко природні геологічні процеси піддаються в тій чи іншій мірі зміні в результаті інженерної діяльності людини.

 

13.1. Геологічні процеси, пов’язані з діяльністю вітру

Геологічні процеси, породжені енергією вітру, одержали назву еолових (Еол – бог вітру в давньогрецькій міфології), а відклади, що утворилися за допомогою вітру, – еолових відкладів.

Геологічна робота вітру спостерігається всюди на поверхні земної кулі, хоча швидкість, сила й напрямок вітру на різних її ділянках неоднакові. Звичайно в тих районах, де більша швидкість вітру, там за інших рівних умов сильніше проводиться ним робота.

Еолові процеси являють серйозну загрозу для населених пунктів та інженерних споруд. Піщані замети засипають будинки й цілі поселення, руйнують дамби й насипи, ускладнюють будівельні роботи й подовжують строки зведення будівельних об'єктів. З іншого боку, не тільки замети, але й видування й розвівання пісків може також приводити до негативних наслідків: оголення сталевих трубопроводів, закладених на невеликій глибині від поверхні землі, оголення фундаментів берегових опор мостів і інших споруд і т.д.

Інтенсивний розвиток еолових процесів у тих або інших районах спостерігається при сполученні наступних умов:

·        поверхнева товща відкладів складена легковидуваючими пісками, супісками й іншими пухкими породами, що знаходиться в сухому стані;

·        на території довгостроково діють вітрові потоки з високими швидкостями (більше 5 м/с);

·        рослинний покрив відсутній (або він сильно розріджений).

Еолові процеси значною мірою можуть бути активізованими в результаті непродуманої діяльності людини, що викликає порушення або повне знищення рослинного покриву.

Активна еолова (вітрова) робота в пустельних і напівпустельних районах - це складний і різноманітний геологічний процес, складовими частинами якого є дефляція, корозія, транспортування й акумуляція (нагромадження) піщано-пилуватого матеріалу. Для обґрунтування захисних заходів закономірності виникнення й розвитку еолових процесів детально вивчають у процесі інженерно-геологічних вишукувань.

Дефляція (від лат. „дефляцио” – видування) – видування й розвівання вітром тонких піщаних і пилуватих часток. Інтенсивність вітрової дефляції залежить від швидкості вітру, стійкості ґрунту й верхньої частини товщі гірських порід, наявності рослинного покриву, особливостей рельєфу й від інших факторів.

Крім дефляції руйнівна діяльність вітру проявляється в коразії, тобто в обточуванні гірських порід твердими піщинами, що переносяться вітром. У результаті коразії в гірських породах утворяться ніші, комірки, борозни, а в гірських місцевостях скелі-останці, грибоподібні й кулясті скелі й ін.

Еолове транспортування полягає в переносі часток гірських порід, що видуваються, і ґрунтів на сотні й навіть тисячу кілометрів.

Еолова акумуляція й формування еолових відкладень спостерігаються при зменшенні швидкості вітру. Ущільнення й цементація еолових відкладів (піщаних, пилуватих і глинистих) відбувається більш повільно, ніж в інших типів відкладів, тому звичайно вони перебувають у пухкому стані. При будівельному освоєнні важливе значення має ступінь їхнього закріплення кореневою системою рослин. За цією ознакою еолові відклади поділяють на рухливі форми (бархани, барханні ланцюги, дюни) і закріплені (грядові й горбисті піски).

Заходи щодо захисту від еолових процесів. Вище вже відзначалося, що еолові процеси, і в першу чергу рухливі піски, можуть завдати серйозної шкоди території, а також різним будівлям і спорудам.

Захисні заходи можуть мати профілактичний і активний характер. До профілактичних заходів відносять заборона улаштування будь-яких будівельних виїмок, кар'єрів і інших відкритих виробок у зоні розвитку рухливих пісків без належного захисту від розвівання й переносу піщаних мас. До такого роду заходів відносять також заходи щодо збереження природного рослинного покриву з міцною кореневою системою, заборона випасу худоби й т.ін.

Активні заходи боротьби з рухливими пісками включають: фітомеліорацію (закріплення пісків за допомогою посадки деревної, чагарникової й трав'яної рослинності); улаштування щитових огороджень уздовж доріг і каналів для затримки піщаних заметів; закріплення пісків сполучними матеріалами (бітумом, цементом, парафіномазутними сумішами) і інші способи.

Ефективний метод безакумуляційного переносу пісків, заснований на наданні дорожньому полотну такого профілю, при якому дорога не буде затримувати піски, що рухаються.

Інженерно-геологічні вишукування в районах розвитку еолових процесів включають вивчення характеру, інтенсивності й режиму переміщення рухливих пісків, їх літологічного складу й фізико-механічних властивостей, режиму вологості верхнього шару пісків, геолого-гідрогеологічних і геоморфологічних особливостей території й ін. На підставі отриманих даних ухвалюють рішення щодо необхідності здійснення профілактичних або активних заходів для боротьби з рухливими пісками.

 

13.2. Геологічні процеси, пов’язані з діяльністю поверхневих вод.

Поверхневі води (моря, океани, водоймища, ріки, озера, тимчасові водотоки й ін.) виконують на земній поверхні величезну геологічну роботу – руйнівну й одночасно творчу. В інженерно-геологічній і будівельній практиці найбільша увага приділяється вивченню таких процесів, як яроутворення, підмив та руйнування берегів рік, абразія морських берегів, переробка берегів водоймищ, селеві потоки та ін. Ці геологічні процеси, викликані поверхневими водами, завдають істотної шкоди геологічному середовищу, деформують і руйнують мости, греблі та інші споруди. Вони багато в чому сприяють розвитку таких небезпечних геологічних процесів, як зсуви, обвали, осипи та ін.

 

13.2.1. Площинний змив і яроутворення.

Геологічна діяльність поверхневих текучих вод може бути розділена на три основних види: площинний змив, яроутворення та річкова ерозія.

Під площинним змивом (або площинною ерозією) розуміють процес зсуву дрібних часток гірських порід вниз по схилу дощовими й талими сніговими водами, без утворення постійних русел або вибоїн. Відклади, що формуються в основі схилу, одержали назву делювію. У тих випадках, коли делювій покриває не тільки основу схилів, але й прилягаючі до нього простори, утворюється делювіальний шлейф.

Делювіальні відкладення часто утворяться разом з іншими генетичними типами континентальних відкладень. У цих випадках формуються змішані елювіально-делювіальні, делювіально-алювіальні відклади й т.ін.

Яр – крутосхила долина, часто досить розгалужена, утворена тимчасовими водними потоками. Геологічний процес, що обумовлює їхній розвиток, називають яроутворенням.

Основною рушійною силою виникнення й розвитку ярів є водна ерозія, тобто розмив і руйнування поверхні землі текучою водою. На відміну від площинного змиву (ерозії), коли текуча вода змиває весь поверхневий шар на схилі, при яроутверенні діє в основному лінійна водна ерозія, тобто розмив і руйнування ідуть по лінії максимального ухилу поверхні схилу.

Основні умови розвитку ярів: 1) наявність легкорозмиваючих порід (супіски, суглинки, особливо лесові, у меншій мірі – пилуваті піски, глини, крейдові відклади та ін.); 2) зливові опади, швидке весняне сніготанення, неорганізоване скидання техногенних і поливних вод; 3) крутість схилів більше 4 – 8°.

Зрозуміло, що справжню небезпеку при будівельному й іншому господарському освоєнні території представляють діючі або зростаючі яри. Ознаками зростаючих ярів є круті оголені схили, різко виражені брівки, V-подібний поперечний профіль й т.ін.

Заходу щодо боротьби з яроутворенням комплексний характер і діляться на профілактичні й активні (інженерні).

Профілактичні заходи спрямовані на запобігання розвитку процесів яроутворення. Забороняється вирубка лісу, поздовжня оранка схилів, непомірний випас худоби, проведення земляних робіт на схилах і т.д.

До інженерних заходів відноситься улаштування найпростіших гідротехнічних споруд для перехоплення й відводу поверхневого стоку води: нагірних канав, водозатримувальних валів, розпилювачів стоку, водозбірних залізобетонних лотків і т.д. Ділянки активного розмиву засипаються ґрунтом і зміцнюють за допомогою кам'яного накиду, бетонних плит і т.ін. з наступним мощенням каменем.

 

13.2.2. Річкова ерозія й акумуляція наносів

При проектуванні й будівництві мостових переходів, гребель і багатьох інших споруд, що перебувають у зоні впливу річкових систем, істотне значення має інженерно-геологічна оцінка інтенсивності розвитку річкової ерозії й характеру акумуляції наносів.

Річкова ерозія проявляється в розмиві русел рік і підмив їхніх берегів. Об'єктом цієї водно-ерозійної діяльності є річкова долина. У її межах і відбувається акумуляція (нагромадження) наносів.

У будові річкової долини виділяють три основних геоморфологічних елементи: русло, заплаву й тераси.

Русло – найбільш поглиблена частина річкової долини, зайнята водним потоком. Велике значення при виборі ділянок мостових переходів має ступінь стійкості русла, обумовлена його бічним розмивом.

Заплава — частина долини річки, що затоплюється в період паводків. Ширина заплав може бути від десятків метрів до десятків кілометрів.

Тераси річкові – горизонтальні або слабонахилені площадки, розташовані уздовж схилів долини й обмежені уступами. Першу терасу, що піднімається над руслом, називають заплавною. Вище розташовані надзаплавні тераси (I, II і т.д.). У межах рівнинних рік звичайно виділяють 3-5 надзаплавних терас, у долинах гірських рік до 8-10 і навіть більше, що пов'язано з великою тектонічною рухливістю цих районів.

Акумуляція (нагромадження) основної частини річкових наносів відбувається в низинах рік – дельтах, які являють собою конус виносу з розгалуженою мережею рукавів і проток. Значна частина алювіальних (річкових) відкладень накопичується в руслах рік і на заплавах.

За умовами нагромадження на різних ділянках річкової долини виділяють наступні основні типи алювіальних відкладень: руслові, заплавні, старичні й дельтові.

Русловий алювій рівнинних рік характеризується перевагою піщано-гравійного матеріалу. У руслах гірських рік звичайно залягають великоуламкові породи (валуни, галька, гравій) з піщано-глинистим заповнювачем. Заплавний алювій формується в період паводка й повені і представлений звичайно суглинками, супісками, глинами із включенням прошарків і лінз пісків.

Найгіршими будівельними властивостями володіють старичні відклади, представлені водонасиченими мулами.

Досить значна потужність піщано-глинистих дельтових відкладів– від десятків до сотень метрів. Дельтові відклади пухкі, неоднорідні по складу, містять легкорозчинні солі, органічні залишки, біохімічні гази. Будівництво в районах поширення дельтових відкладень важке й вимагає детального інженерно-геологічного обґрунтування.

Боротьба з ерозією рік. Найбільш інтенсивно ерозійна діяльність рік проявляється в період паводків і повеней. На вигинах рівнинних рік береги розмиваються зі швидкістю до 4-5 м/рік, а в окремі багатоводні роки – до декількох десятків метрів у рік. Ерозія створює серйозну загрозу для будівель і споруд, розташованих у річкових долинах.

Заходи боротьби з ерозією рік розділяють на профілактичні й інженерні. До профілактичних відносять різні заходи з метою попередження небезпечних явищ: установлення заборонної смуги, що виключає будівництво в зоні, яка піддається інтенсивній бічній ерозії, заборона видобутку будматеріалів з річкових русел, що різко активізує глибинну ерозію, проведення стаціонарних режимних спостережень за інтенсивністю розвитку річкової ерозії й т.д.

Інженерні берегозахисні заходи включають будівництво споруд і берегоукріплень (кам'яний накид з перев'язкою кам'яних брил металевим тросом, улаштування набережних (мал. 26.5), підпірних стінок, мощення, укладання бетонних плит і ін.).

Для захисту території від повеней у період паводків зводять земляні дамби й греблі, улаштовують водоймища.

 

13.2.3. Селеві потоки

Селі – це раптові короткочасні гірські потоки, що складаються із суміші твердого матеріалу й води. Селі виникають у результаті рясних і тривалих злив, у період бурхливого танення снігів і льодовиків, а також при прориві гребель, загат і т.д.

Характерними рисами селів, крім раптовості й короткочасності дії, є пульсуючий характер руху (через затори, що утворяться), досить велика швидкість руху (до 10 м/с), висока еродуюча й ударно-руйнівна здатність, обумовлена наявністю твердого матеріалу. Об’єм окремих брил, захоплених селевим потоком, може досягати більше 60 м³, маса близько 150 т.

У зоні дії селів існує постійна загроза руйнування мостів, гребель, трубопроводів, будівель і споруд у населених пунктах, завалу грязекам’яною масою багаторічних насаджень, посівів і т.д. Райони, піддані селям, називають селенебезпечними.

Основними умовами розвитку селевих потоків є: 1) велика площа водозбірного басейну гірської річки; 2) накопичення на водозбірній площі й у руслах водотоків достатньої кількості пухких продуктів вивітрювання; 3) тривалі рясні дощі після посушливого періоду або бурхливе сніготанення; рідше – прорив вод із природних або штучних водойм.

Значний вплив на утворення селів може робити інженерно-господарська діяльність людини, і в першу чергу оголення гірських схилів шляхом вирубки лісів і знищення чагарників.

Захист території і споруд від селевих потоків є складним завданням. Він може бути вирішений лише при комплексному підході, тобто при сполученні як інженерних (активних), так і профілактичних заходів. У противному випадку можливе утворення потужних селевих потоків і численні руйнування. До профілактичних відносять заходи що попереджають формування селів або послаблюють їхню дію на самому початку розвитку. У перелік цих заходів входять: припинення вирубки лісів на селенебезпечних гірських схилах, лісонасадження й посадка чагарників, обмеження випасу худоби, завчасні спуски існуючих водойм (моренних і льодовикових озер), терасування гірських схилів, регулювання поверхневого стоку й інші лісомеліоративні й агротехнічні заходи.

Для інженерного захисту території, будівель і споруд від селевих потоків застосовують селезатримуючі, селепропускні, селенаправляючі й стабілізуючі споруди й заходи.

Найбільш надійний засіб для захисту населених пунктів і території від можливих селевих потоків – високі масивні дамби й греблі, що перегороджують русла гірських рік.

Необхідно підкреслити, що боротьба із селевими потоками – одне з найважливіших питань охорони й раціонального використання геологічного середовища. Проектування й будівництво протиселевих споруд без належного врахування особливостей цього небезпечного геологічного процесу й без прогнозу його можливих негативних наслідків можуть виявитися не тільки неефективними, але й завдати істотної шкоди навколишньому природному середовищу.

 

13.2.4. Абразія морських берегів

Абразія – руйнування морських берегів хвилями, прибоєм і течіями. Основну руйнівну роботу робить прибій і в меншій мірі різні течії (прибережні, донні), а також припливи й відпливи. Морська абразія змінює обриси берегової лінії й відсуває її убік суші

Абразійна діяльність моря являє значну загрозу для різних споруд, розташованих на прибережних територіях (житлових і промислових будинків, залізничних і автомобільних доріг і т.д.). Морська абразія скорочує корисну площу приморських міст (Сочі, Одеса, Ялта й ін.), активізує розвиток небезпечних геологічних процесів (зсувів, обвалів і ін.). Інтенсивність абразії морських берегів залежить від багатьох факторів, серед яких найважливіші:

—ударна сила хвиль;

—літологічний склад, будова й стан гірських порід.;

—висота й крутість берегового схилу;

—сучасні тектонічні коливальні рухи.

Різко підсилює абразійні процеси інженерно-господарська й будівельна діяльність людини. Збільшення антропогенного навантаження порушує сталу природну рівновагу між берегом і морем.

Заходи щодо боротьби з морською абразією. Вище вже відзначалося, що найважливішою умовою, що запобігає руйнування морського берега від хвильового впливу, є збереження пляжу. При наявності пляжу достатньої ширини (більше 20 м) енергія штормових хвиль практично повністю гаситься в його межах. Практика показує, що ця умова нерідко не виконується, – навпаки, відбувається вилучення піщаного й гравійно-галькового матеріалу із пляжів для будівельних цілей.

Найважливішим завданням у боротьбі з абразією морського берега є зведення захисних інженерних споруд: пасивних і активних.

До пасивних відносяться берегоукріплювальні споруди, які приймають удари морських хвиль на себе й тимчасово затримують руйнування берега (хвилевідбійні стіни, набережні, прямі й східчасті укісні споруди і т.ін.).

Ці споруди, як правило, недовговічні, особливо на крутих берегах. Наприклад, є приклади руйнування набережних через 8-10 років після їхнього зведення.

До складу берегозахисних споруд активного типу входять спорудження, які служать не тільки для гасіння енергії хвиль, але й для накопичення й утримання наносів, що складають пляж. З їхньою допомогою людина активно втручається в берегоформуючий процеси. Найголовніші представники пляжоутримуючих споруд – буни й підводні хвилеломи.

Буни – поперечні бетонні масиви, дамби з кам'яного накиду й ін., установлювані під прямим кутом до лінії берега. Їхнє призначення – перервати вздовжберегові переміщення відкладів наносів і сприяти їхньому накопиченню на березі. Хвилеломи – це дамби з кам'яного накиду або масиви з бетону, які, на відміну від бун, створюють паралельно берегу, що захищається, на відстані 30-40 м від нього й на глибині від 2 до 4 м. У необхідних випадках улаштовують декілька паралельних рядів хвилеломів. Їхнє призначення формувати й утримувати пляжі.

 

13.2.5. Переробка берегів водоймища

Інтенсивній абразії можуть піддаватися не тільки берега океанів, морів і озер, але й штучних водоймищ. У цьому випадку звичайно говорять про переробку берегів, під якою розуміють процеси їхнього формування й руйнування безпосередньо слідом за заповненням водойми.

Як правило, переробка берегів водоймищ носить більш інтенсивний характер, ніж абразія морських берегів. До створення водоймища в річковій долині виробляється відносно стійка рівновага між річкою й берегом. При створенні водоймища, коли водою заповнюється майже вся долина, створюються нові умови. Водоймище прагне виробити новий профіль берегів, енергійно їх руйнуючи й переробляючи. Утворяться зсуви, обвали й інші небезпечні геологічні процеси.

Небезпека розвитку берегових процесів полягає в тому, що в зону переробки берегів нерідко попадають населені пункти, промислові й транспортні об'єкти, лінії електропередач і т.ін. Переробка берегів водоймищ супроводжується активізацією небезпечних силових і карстово-суфозійних процесів, заболочуванням берегів, розвитком просадочних явищ у лесових породах та іншими несприятливими геологічними процесами.

Захист берегів водоймища від переробки включає як профілактичні, так і інженерні (активні) заходи. До першої групи відносять заходи, спрямовані на попередження розвитку небезпечних берегових процесів: планування берегових укосів, лісомеліорацію – посадку деревинно-чагарникових насаджень на берегових схилах і підводної рослинності біля берегів, заборона землерийних робіт в основі схилів та ін.

Другу групу захисних заходів становлять інженерні заходи щодо зміцнення берегових схилів. Улаштовують різного роду покриття з каменю, асфальту, залізобетонних плит, екологічних геосинтетичних матеріалів. При створенні дуже великих водоймищ застосовуються заходи щодо гасіння енергії хвиль (захисні дамби, хвилеломи, буни та ін.).

 

13.3. Геологічні процеси, пов’язані з діяльністю підземних вод

13.3.1. Карст

Під карстом розуміють сукупність процесів і явищ, пов'язаних з розчиненням тріщинуватих гірських порід (вапняків, гіпсу, кам'яної солі й ін.) і утворенням негативних форм рельєфу на поверхні землі й різних порожнин, каналів і печер у глибині. Часто розвиток карсту супроводжується провалами й осіданням покрівлі, утворенням лійок, озер і інших западин на земній поверхні (рис. 13.1).

Термін „карст” походить від однойменної назви вапнякового плато в колишній Югославії біля м. Трієста, де подібні явища найбільш розвинені.

Провали й осідання земної поверхні, викликані карстом, становлять значну небезпеку для існуючих будівель і споруд. Особливо це відноситься до будівництва й експлуатації в карстових районах гідротехнічних, транспортних і підземних споруд (прориви карстових вод у тунелі, провали ґрунтів під будівлями й на трасах залізниць, руйнуваннях мостів й інші аварії й деформації).

Рис. 13.1. Карстова провальна лійка (пам'ятник природи) (Республіка Татарстан, Росія)

 

Необхідними умовами розвитку карсту є: 1) наявність розчинних гірських порід; 2) тріщинуватість порід, що забезпечує проникнення води; 3) розчинююча здатність води і її активна циркуляція (рух) по тріщинах. При поєднанні на конкретній ділянці цих умов розвиток карсту неминучий, при виключенні хоча б одного з них – карст не розвиватиметься.

За характером розчинних порід розрізняють три основних типи карсту: карбонатний (вапняк, доломіт, крейда, мергель), сульфатний (гіпс, ангідрит) і соляний (кам'яна й калійна солі).

Карбонатний карст, розповсюджений у світі найбільш широко, розвивається дуже повільно, тому що він пов'язаний із важкорозчинними породами — вапняками, доломітами й іншими карбонатними породами. Найбільшу небезпеку представляють існуючі до початку будівництва карстові форми, а також можлива їхня активізація під впливом інженерно-господарської діяльності людини.

У середньорозчинних породах (сульфатний карст у гіпсах і ангідритах) швидкість розвитку карстових процесів порівнянна із термінами будівництва й експлуатації споруд. Проте, сульфатний карст являє серйозну загрозу при будівельному освоєнні території (поглиблення величезних карстових лійок й ін.).

Найбільшою швидкістю розвитку відрізняється соляний карст (легкорозчинні кам'яна, калійна й інші солі). Тому будівництво споруд у районах його розвитку рекомендується виносити за межі небезпечних ділянок.

Типи й форми карстового рельєфу. Існує два основних типи карстового рельєфу: 1) закритий, коли карстові породи покриті товщею нерозчинних порід різної потужності і 2) відкритий (поверхневий), при якому карстові породи виходять безпосередньо на денну поверхню (молоді складчасті гори Криму й ін.).

Форми карстового рельєфу поділяють на поверхневі й підземні.

Поверхневі карстові форми представлені карами, провальними лійками, понорами, карстовими улоговинами й іншими формами карстового рельєфу. Кари – це невеликі поглиблення (від декількох сантиметрів до 1 – 2 м) типу борозен на поверхні карстових порід, головним чином вапняків.

Найпоширенішою карстовою формою є провальна лійка, що утворюється в результаті обвалів гірських порід над підземною карстовою порожниною. Діаметр лійок коливається від 1 – 2 до 40 – 50 м, рідко до 100 м і більше, глибина різна – від 1 – 2 м до десятків метрів і більше (іноді до 100 м). На дні карстових лійок може перебувати водовбирний отвір - понор.

Карстові провальні лійки виникають раптово, тому вони становлять головну небезпеку для споруд у карстових районах.

До найбільш великих поверхневих карстових форм відносять замкнуті западини – карстові улоговини, які досягають дуже більших розмірів (десятків і сотень квадратних кілометрів).

Прикладами підземних карстових форм можуть бути печери, природні шахти, колодязі, галереї, канали, каверни й ін. Найбільші у світі карстові прірви мають глибину більше 1100 м, найдовші печери світу перевищують 100 км і більше. У ряді карстових районів спостерігаються зникаючі озера, а також ріки, які рухаються по величезних підземних руслах. Найбільша зі зникаючих рік – р. Требишниця в колишній Югославії. Ця ріка довжиною 90 км має поверхневий водотік лише протягом 40 км.

Для перспективного планування розміщення різних будівельних об'єктів у карстових районах дуже важливо встановити ступінь закарстованості території. Її визначають у ході маршрутних обстежень, розрахувавши кількість провальних лійок, карстових озер і інших проявів карсту, що припадають на 1 км² площі досліджуваної території.

Не менш важливо оцінити стійкість масивів гірських порід у карстових районах, що визначають по швидкості утворення карстових лійок за рік. До дуже нестійких відносять території, де на 1 км² утворюється понад 1 карстовий провал у рік (I категорія стійкості), від 0,1 до 1,0 – до нестійкого (II категорія), від 0,05 до 0,1 – до недостатньо стійкого (III категорія), від 0,01 до 0,05 – до трохи зниженої стійкості (IV категорія), до 0,01 – до відносно стійкого (V категорія).

При відсутності карстових провалів за останні 50 років територія може розглядатися як карстово-безпечна, тобто стійка (VI категорія) і проекти її забудови варто виконувати як для некарстових районів.

На території, віднесеної до дуже нестійкого (I категорія), будівництво будівель і споруд не рекомендується. Будівництво на територіях II-V категорій стійкості допускається тільки із застосуванням протикарстових заходів.

Протикарстові заходи. Для інженерного захисту будівель і споруд від карсту застосовують наступні основні заходи: водозахисні, геотехнічні (зміцнення основ) і конструктивні.

Існує три основних напрямки протикарстових заходів. До першого відносять активні заходи, спрямовані на корінну зміну або запобігання карстового процесу: 1) зміцнення основ шляхом тампонажу (заповнення) карстових порожнин і тріщин піщано-глинистим матеріалом, а також нагнітанням у них цементного розчину, гарячого бітуму, рідких смол; 2) обпирання фундаментів на надійні незакарстовані або закріплені ґрунти. Другий напрямок протикарстових заходів передбачає максимальне скорочення інфільтрації поверхневих, техногенних і господарсько-побутових вод у ґрунт (вертикальне планування земної поверхні,, протифільтраційні завіси й екрани, дренаж агресивних підземних вод, обмеження відкачок підземних вод і ін.). При неможливості зміцнити або охоронити закарстований масив від розвитку карсту варто використовувати третій напрямок – конструктивні заходи. У їх склад входять спеціальні конструктивні рішення фундаментів, у тому числі прорізка всієї товщі закарстованих порід глибокими фундаментами, головним чином пальовими; надфундаментні й поповерхові пояси, підвищення міцності й твердості споруд і ін.

У необхідних випадках варто організувати моніторинг (спостереження) за деформаціями будівель і споруд, осіданням земної поверхні, станом ґрунтів і рівнем підземних вод. Будівельними нормами й правилами передбачається також система автоматичної сигналізації на випадок появи неприпустимих карстових деформацій.

 

13.3.2. Механічна суфозія

Механічна суфозія – процес виносу дрібних часток з пухких уламкових порід фільтраційною водою. Для розвитку механічної суфозії необхідна значна швидкість руху підземної води для відриву й виносу тонких фракцій ґрунту, а також наявність умов для розвантаження піщано-глинистого матеріалу.

Механічна суфозія найчастіше спостерігається в тонко- і дрібнозернистих пісках, рідше – у пилувато-глинистих та інших породах. Суфозія супроводжується осіданням вищележачих порід, утворенням порожнеч, лійок і провалів. Як правило, механічна суфозія розвивається порівняно повільно (роки, десятки років) і проявляється в основному на локальних ділянках, рідше – має регіональне поширення.

Основними умовами розвитку механічної суфозії є:

1.             неоднорідність гранулометричного складу піщаних ґрунтів, при якій можливий винос дрібних часток з піщаної товщі;

2.      критична величина вимиваючих швидкостей фільтраційного потоку;

3.                       наявність умов для виносу дрібних часток на денну поверхню у основах схилів, будівельних котлованів, різних виїмках і т.д.

До основних заходів щодо боротьби з механічною суфозією варто відносити: 1) припинення руху води через розмивний масив; 2) осушення або зменшення швидкостей руху води до безпечних величин; 3) перекриття місць виходу підземних вод тампонуванням або присипкою піску; 4) штучне закріплення ослаблених суфозією порід методами технічної меліорації

 

13.3.3. Підтоплення

Процес підтоплення – яскравий приклад відповідної реакції геологічного середовища на дію техногенних факторів. Під підтопленням розуміють будь-яке підвищення рівня ґрунтових вод вище деякого критичного положення, при якому відсутні необхідні умови для будівництва й експлуатації як окремих будівель, так і території в цілому.

На відміну від затоплення, що відбувається в результаті паводків, нагонів хвиль і т.д., при підтопленні утворення вільної поверхні води на території не відбувається.

Глибина критичного рівня ґрунтових вод, при якому виникає підтоплення, залежить від глибини закладання та типів фундаментів, складу й властивостей ґрунтів і ін.

У більшості випадків підтопленими вважаються території, де ґрунтові води піднімаються до поверхні землі до глибини менше 3 м, утворюючи своєрідні куполи. У міру надходження води площі куполів розширюються, а отже, збільшується й площа підтоплення. На поверхню землі ґрунтові води звичайно не виходять, що пов'язано із впливом випаровування й транспірацією вологи рослинністю.

Підтоплення досить негативно впливає на геологічне середовище. Масиви гірських порід перезволожуються й заболочуються. Активізуються зсуви, суфозія, карст і інші небезпечні геологічні процеси. У лесових породах виникають осідання, у глинах – набухання. Крім того, у результаті засолення ґрунтів гнітиться рослинність, можливо хімічне й бактеріальне забруднення ґрунтових вод.

Причини підтоплення різноманітні, але практично завжди пов'язані з діяльністю людини.

У першу чергу, це – техногенні витоки води з підземних водонесучих комунікацій, ставків, відстійників, конденсація вологи під основами будівель і асфальтових покриттів, засипання природних дрен – ярів, підпір ґрунтових вод у прибережних зонах водоймищ, баражний ефект, тобто затримка ґрунтових вод при будівництві заглиблених підземних споруд, непомірний полив міських насаджень і ін.

Заходи й споруди для захисту від підтоплення. Їх поділяють на профілактичні (попереджувальні) і інженерні (захисні).

Профілактичні заходи повинні передувати новому будівництву на всіх потенційно підтоплювальних (за прогнозом) територіях. До складу цих заходів відносять: регулювання стоку поверхневих вод, попередження витоків з водонесучих комунікацій (прокладка їх у напівпрохідних і прохідних каналах, герметизація стикових з'єднань труб, використання полімерних і інших корозійностійких матеріалів трубопроводів і ін.), профілактичні дренажі та інші заходи.

Інженерні (захисні) заходи варто здійснювати як у період будівництва, так і при експлуатації будівель і споруд. Чільне місце серед захисних заходів посідають різні дренажі (горизонтальні, вертикальні, променеві, комбіновані й ін.), а також будівельне водозниження, протифільтраційні пристрої.