Карстовые скалы. Путешествие по карстовым горам китая. Лабораторные исследования и камеральные работы

В этом определении карстом назван процесс образования пустот в растворимых породах. Но часто карстом называют самые пустоты, образовавшиеся в породах в результате выщелачивания. Желая уточнить терминологию, процесс образования пустот в породах в результате выщелачивания называют карстообразованием или карстовым процессом, а пустоты-карстовыми пустотами. Тогда словом «карст» можно обозначать всю совокупность явлений, связанных с образованием в растворимых породах пустот, т. е. как процесс, так и его результаты.

Развитие в какой-либо местности карста представляет серьезное препятствие или, по крайней мере, затруднение при строительстве и использовании сооружений. Поэтому изучение карста является весьма важным, а иногда решающим элементом инженерно-геологических исследований, особенно при гидротехническом строительстве.

Учение о карсте как геологическом процессе и факторе формирования рельефа разрабатывается динамической геологией и геоморфологией. Для оценки роли карста с инженерно-геологической точки зрения следует рассматривать: скорость карстового процесса, частота возникновения провалов во времени и распределение их в данной местности, прочность и устойчивость пород в горизонте с развитием карста и в вышележащих толщах и др. Поэтому изучением карста с этой последней точки зрения занимается также инженерная геология.

При инженерно-геологическом изучении карста , как и других геологических процессов и явлений, надо исходить из представления о нем как о процессе или явлении историко-геологическом подчиняющемся региональным и отчасти зональным условиям. Распространение карста на Русской равнине находится в закономерной связи с ее тектоникой и морфологией – интенсивные карстовые процессы приурочены здесь к определенным структурным и морфологическим элементам- тектоническим поднятиям, а также древним денудационным уступам и бортам крупных дислокаций.

Из наиболее отчетливо выраженных карстовых районов в пределах Русской равнины могут быть выделены:

• южное крыло Московской синеклизы, соответствующее в современном рельефе Средне-Русской возвышенности;
• северо-западное крыло Московской синеклизы, характеризующееся сравнительно резким расчленением рельефа, создаваемым наличием древнего карбонового уступа;
• силурийское плато, которому соответствуют наиболее повышенные отметки рельефа в данном районе и прекрасно выраженный древний. уступ;
• район Окско-Цнинского вала;
• район Алатырского вала;
• район Солигаличских поднятий;
• район Вятского вала;
• район Самарской Луки;
• Уфимское плато.

Кроме того, в ряде мест, где карст связан с древними процессами, он не проявляется на поверхности и обнаружен на глубине разведочными работами.

Вне Русской равнины карстовые районы известны на Урале в горах Крыма, на Западном Кавказе, в Средней Азии на Тюя-Муюне, в Сибири по р. Ангаре и других местах.

Распространение карста имеет четко выраженный региональный характер, причем на территории России можно встретить все типы; карата и все карстовые формы.

Основные региональные условия развития карста-наличие растворимых пород и залегание их выше местных базисов эрозии и коррозии.

Из растворимых пород наиболее распространены известняки разного рода, доломиты, гипс, ангидрит, реже встречается каменная соль. В зависимости от растворимости породы ход развития карста при прочих равных условиях будет различным. Но процесс растворения зависит также и от свойств растворителя; поэтому, давая оценку растворимости пород, надо всегда иметь в виду и определенный состав растворителя.

Известняки, доломитолиты, гипсолиты в большинстве случаев водопроницаемы только по трещинам. Поэтому и растворение вещества породы происходит только по стенкам трещин. И если бы не происходило перемешивания струй, то очень скоро непосредственно у стенок слои воды пришли бы в насыщенное состояние и процесс растворения мог бы продолжаться лишь при условии диффузного выравнивания состава воды. На самом деле вода двигается по трещинам с завихрением и со стенками соприкасаются все новые струи, что и поддерживает процесс растворения. Чем больше перемешивается двигающаяся вода, тем скорее исчерпывается ее растворяющая способность. При прочих равных условиях количество растворенной породы будет зависеть от количества прореагировавшей воды, т. е. от условий питания и фильтрации.

Условия питания водой зависят от климатической зоны, в которой расположен район, и доступности поверхности пород для атмосферных вод, т. е. обнаженности водопоглощающих участков и условий стока атмосферных вод, а также от условий поступления в породы агрессивных подземных вод.

Условия фильтрации зависят от степени и характера водопроницаемости пород, т. е. от их трещиноватости или их фильтрующей пористости и дырчатости (например, у известняков-ракушечников и туфов), а также от градиентов фильтрации, которые могут установиться.

Вблизи абразионных и эрозионных склонов, особенно крутых, тектонические трещины бывают расширены выветриванием и в результате различных процессов смещения пород (оползни, оседания массивов и пр.). Это увеличивает поступление воды в породы и ускоряет фильтрацию. Фильтрация в трещиноватых породах вблизи склонов ускоряется еще тем, что здесь легко устанавливаются более короткие пути и большие градиенты фильтрации.

Вблизи уступов и склонов возможна более сильная циркуляция подземных вод и развитие карстовых пустот бывает особенно сильным . Наверху склона и в прилегающих частях водораздельных пространств образуются воронки, колодцы, провалы, которые связаны с круто уходящими вглубь карстовыми ходами, обычно в направлении тектонических трещин. Внизу и у подножия склона, в виде пещер, выходят наружу горизонтальные ходы, проложенные водой большей частью по трещинам напластования.

Развитие карста останавливается в следующих случаях:

1. когда современный базис коррозии повышается;
2. когда прекращается поступление воды в карстовые полости вследствие накопления в них остатка от растворения пород (пещерная глина) и обрушения пород (карстовая брекчия) и вследствие образования на поверхности достаточно мощного слоя элювия, делювия и отложений карстовых озер;
3. когда поверхность карстующихся пород перекрывается более поздними отложениями (ископаемый или погребенный карст).

Карст серпуховских известняков северо-западного крыла Московской синеклизы относится к длительному доверейскому континентальному периоду. Доверейским надо считать карст в верхнедевонских известняках южного крыла Московской синеклизы, так как карстовые воронки заполнены здесь красноцветными верейскими отложениями.

Если составляющие породу минералы растворяются в воде не в одинаковой степени и не с одинаковой скоростью, то процесс разрушения породы значительно усложняется. Так, например, в известковистых доломитолитах доломит и кальцит будут растворяться с разной скоростью в зависимости от соотношения их в породе и от скорости движения воды.

В разных породах карст развивается с различной скоростью: медленнее в карбонатных породах-известняках и доломитолитах, скорее в сульфатолитах-гипсолитах и ангидритолитах. Это различие в скорости развития карста позволяет по разному оценивать значение карста в разных породах-карбонатных и сульфатных. За время службы сооружений, жилых и заводских капитальных зданий, т. е. за 50-100 лет, развитие карста ощущается только в очень рыхлых и слабых карбонатных породах как, например, ракушечник или мел, а в других известняках только при очень энергичной циркуляции агрессивных вод. В сульфатных породах карст развивается со значительной быстротой, и новые воронки и провалы могут появляться даже ежегодно.

Инженерно-геологическое изучение карста главным образом должно выяснить:

1. степень угрозы построенным в данном месте сооружениям со стороны провалов и других нарушений поверхности;
2. условия фильтрации для гидротехнических сооружений;
3. возможный приток воды в подземные выработки.

Разрушения поверхности происходят в результате:

1. растворения атмосферными водами выходящих на поверхность растворимых пород;
2. проникновения по трещинам поверхностных вод и сноса их потоками почвы и рыхлых пород в подземные карстовые пустоты;
3. обрушения пород в своде больших подземных пустот (карстовых пещер), отражающегося сразу или постепенно на поверхности в виде провалов.

Растворяя породы, атмосферные воды создают густую сеть сухих оврагов, водотоки в которых наблюдаются только в разгар снеготаяния и при сильных ливнях. В таких оврагах вода часто поглощается трещинами и, не доходя до конца оврага, уходит под землю (слепые овраги). В концах таких оврагов часто имеются карстовые воронки, которые постепенно образуются в местах сосредоточенного ухода воды под землю. Образование этих воронок идет путем прямого растворения пород, смыва породы, разрыхлившейся по краям почвы и поверхностных отложений.

При инженерно-геологической оценке карста прогноз его развития и, следовательно, опасности провалов представляет весьма трудную задачу, решаемую лишь условно, так как этот вопрос в сущности совершенно не разработан.

Основные принципы инженерно-геологического изучения карста сформулированы следующим образом:

1. Изучать карст надо в неразрывной связи с литологией и тектоникой района, поскольку тектоника района является основным фактором трещиноватости пород, а трещиноватость определяет способность пород к карстованию.
2. Изучать карст надо в связи с условиями циркуляции подземных вод, их питания и выхода на поверхность, а также геоморфологическими и историко-геологическими условиями местности.
3. Изучать карст надо в процессе его возникновения и роста, затухания и возобновления, омоложения.
4. Изучать надо эволюцию карста в связи с изменениями базисов эрозии и коррозии в ходе общей геологической истории края.

При гидрологическом изучении нужно самым тщательным образом исследовать посезонный режим и расходы местных водотоков, а также подземный сток на разных участках и подводный выходов больших количеств воды из карстовых пустот.

При изучении гидрогеологических условий местности, кроме общих вопросов, нужно с особой тщательностью исследовать условия питания поверхностными и подземными водами и дренирования пород, а также пути циркуляции подземных вод на участка развития карста. Для этого, кроме гидрогеологической съемки необходимо проводить специальные исследования химического состава и температуры воды в разных точках: источниках, разведочных выработках и карстовых пустотах (пещерах), а также распределения и режима этих вод.

Нужно проводить опытные работы для определения водообильности пород (с помощью откачек) и для определения направления и скорости потоков подземных вод (с помощью окрашивания вод или других легко наблюдаемых искусственных изменений их состава). Наблюдая за режимом подземных вод, необходимо проводить измерения пьезометрических уровней напорных водоносных горизонтов (единовременные и длительные).

Геоморфологическое изучение не должно ограничиваться только участками проявления карста . Особое внимание следует при этом обращать на историко-геологический анализ формирования рельефа в связи с тектоническими движениями и на связь современных и древних уровней эрозии и коррозии с современными и древними морфологическими элементами. Не менее важно обращать внимание на карстовые формы, погребенные под позднейшими отложениями.

Кроме того, для карстовых проявлений надо изучать их возраст. Для поверхностных форм нередко можно установить абсолютный возраст (время образования). Возраст глубинных, форм обычно удается установить лишь относительно, руководствуясь связью с элементами древнего рельефа и судя по характеру заполнения пустот.

Сделать заказ на геологические изыскания

Карст – это совокупность природных и техногенных геологических процессов и явлений в земной коре и на ее поверхности, вызванных растворением горных пород и выраженных в изменении их структуры, состояния и циркуляции подземных вод, рельефа местности и режима гидрографической сети.

Для развития карста необходимо и достаточно наличие растворимых водопроницаемых горных пород и движущихся агрессивных, т.е. обладающих растворяющей способностью, подземных вод. Растворимые породы - каменная соль, гипс, известняк, доломит, мел, отчасти мергель. Общая площадь распространения карстующихся пород составляет примерно 31,5 % всей площади Земли. Наиболее широко распространены карбонатные породы.

Карст встречается практически во всех физико-географических зонах, наиболее развит в условиях теплого влажного и избыточно влажного климата, а наименее - в условиях сухого или аридного климата. Интенсивному протеканию карстового процесса способствуют пологий рельеф, неоднородность, трещиноватость и тектоническая раздробленность массива пород, малая мощность покровных отложений и почв, большие гидравлические уклоны, повышенное содержание углекислоты и других минеральных и органических кислот в подземных водах, техногенное изменение гидродинамического и гидрохимического режимов.

Процесс растворения трещиноватых пород приводит к образованию специфических форм рельефа на поверхности земли и различных полостей, каналов и пещер на глубине.

Среди поверхностных карстовых форм выделяют котловины и полья, рвы и овраги, ниши и воронки, поноры и карры.

Карры - это канавки, бороздки, мелкие желоба и щели глубиной от первых сантиметров до 1–2 м на поверхности растворимых пород, главным образом известняков.

Поноры - это небольшие в плане, но глубокие водопоглощающие отверстия, часто приуроченные к дну воронок.

Карстовые рвы располагаются вдоль бровки склона или откоса и генетически связаны с трещинами бортового отпора. Они характеризуются глубиной 2–30 м, шириной 1–50 м и протяженностью до 2 км.

Карстовые овраги и лога морфометрически напоминают рвы, но вытянуты перпендикулярно склону.

Карстовые долины и каньоны - это речные долины в карстующихся породах, часто не имеющие постоянного поверхностного стока или содержащие так называемые исчезающие реки.

Карстовые ниши - это разной формы углубления в склоне, сложенном растворимыми породами, отличаются от пещер незначительной протяженностью по сравнению с их высотой на входе.

Карстовые воронки - это замкнутые отрицательные формы рельефа диаметром до 100 м, конической, цилиндрической, чашевидной или блюдцеобразной формы в разрезе.

По генезису выделяют три основных типа воронок:

1. Коррозионные, или воронки выщелачивания , формируются в результате постепенного расширения и углубления трещин и понор.
2. Провальные воронки образуются в результате обрушения кровли карстовых пещер и полостей, которая может быть сложена и нерастворимыми породами.
3. Карстово-суффозионные воронки характерны только для районов покрытого карста и являются последствием выноса подземными водами пылеватых и мелких песчаных фракций несцементированных осадочных пород в трещинно-поровое пространство закарстованных отложений.

Карстовые котловины (депрессии) и полья - это замкнутые и полузамкнутые понижения с относительно ровным дном и крутыми стенками обычно округлой, овальной или неправильной формы диаметром более 100 м и глубиной в десятки, иногда сотни метров.

К положительным формам рельефа относятся карстовые останцы - столбы, холмы, горы высотой 1-100 м и диаметром 1-500 м, сложенные растворимыми породами.

Подземные карстовые формы – это полости различной формы и генезиса, колодцы, шахты, пропасти, пещеры, каналы, раскрытые эродированные трещины и каверны.

Каверны представляют собой небольшие, несколько миллиметров - первые сантиметры, концентрические полости.

Карстовые колодцы, шахты и пропасти - это вертикальные каналы в массивах растворимых пород с очень крутыми или отвесными стенками диаметром 1-10 и более метров и глубиной от 10 до нескольких сотен метров.

Пещеры - это сложные лабиринты связанных друг с другом каналов и полостей - могут быть вертикальными, наклонными и горизонтальными. Протяженность наиболее крупных горизонтальных пещер с подземными реками, озерами и водопадами достигает нескольких сотен километров. Из капель просачивающейся с потолка пещер воды нарастают вниз натечные образования из кальцита, называемые сталактитами. Падающие на пол пещер капли воды выделяют остатки карбоната кальция, в результате снизу растут также натечные образования - сталагмиты. Сталактиты и сталагмиты иногда сливаются друг с другом в единые колонны - сталагнаты.

При выходе подземных вод на поверхность и дно пещер формируются известковый и кремнистый туфы, представляющие собой пористые хемогенные отложения. Критерии типизации карста - литологический состав растворимых пород, их возраст и глубина залегания; характер и мощность перекрывающих отложений; гидрогеологические условия; морфометрия карстовых форм и глубина их залегания.

По составу карстующихся пород различают соляной, гипсовый, карбонатный и меловой карст.

По времени образования карст делится на древний и современный - до и после голоцена соответственно.

По отношению к уровню подземных вод и глубине залегания растворимых пород - на глубокий (глубинный) и мелкий (поверхностный).

По наличию покровных отложений карст бывает покрытый (закрытый) и открытый (голый). С учетом состава и мощности перекрывающей толщи открытый карст имеет небольшую мощность (менее 2 м) почвенно-дернового покрова и рыхлых покровных отложений или их отсутствие. В покрытом карсте мощность несцементированных осадочных пород превышает 2 м. Бронированный (перекрытый) карст предполагает, что покровные отложения представлены сцементированными осадочными, магматическими или метаморфическими породами.

Уменьшение скорости карстового процесса с глубиной и с удалением от базиса коррозии (области, дренирующей карстовые воды) позволяет выделить горизонтальные и вертикальные зоны его развития (зону аэрации, зону сезонного колебания уровня подземных вод, присклоновую зону, зону полного насыщения и зону глубинной циркуляции подземных вод).

Карст является одним из источников . Провалы и обрушения карстовых полостей ведут к разрушению зданий, сооружений, гибели людей.

Источники: Максимович Г.А. Основы карстоведения. Пермь, 1963; Попов И.В. Инженерная геология. 2-е издание, переработанное и дополненное. – М., 1959; Соколов Д.С. Основные условия развития карста. – М., 1962.

Карст (карстовый процесс)

Карстовые процессы имеют на территории России широкое распространение. Это западное Приуралье, Русская равнина, Прианга-рье и во многих других местах Сибири, Кавказа, Дальнего Востока. Расположение карстовых районов на территории Москвы показано на рис. 76.

Под карстовым процессом понимают процесс выщелачивания горных пород, т. е. процесс растворения и выноса какой-то части горных пород из массива в растворенном виде. Следовательно, для возникновения и протекания этого процесса необходимо выполнение следующих основных условий:

• 1) наличие массива растворимых горных пород,
• 2) движущиеся поверхностные или подземные воды определенного химического состава.

Долгопрудный

Северный

Солнцево

Рис. 76. Карта зон карстовой и карстово-суффозионной опасности на территории Москвы (авторы: В.М. Кутепов, Н.Г. Анисимова, И.А. Кожевникова,

И.В. Козлякова, М.М. Максимов, В.С. Саянов, 1996).

1 - весьма опасная; 2 - опасная; 3 - малоопасная.

4 - весьма опасная; 5 - опасная; 6 - неопасная

Карст - это прежде всего процесс растворения горных пород и поэтому его иногда называют химической суффозией в отличие от рассмотренной выше механической суффозии. Среди горных пород наиболее растворимыми водой являются соли, гипсы с ангидритами и известняками, но скорость растворения у них различная. Так, если для растворения одной части каменной соли достаточно трех частей воды, то для гипса нужно уже 480 частей, а для известняков - от 1000 до 30 000 частей воды, а это означает, что в природных условиях процесс карстования массивов этих пород растягивается на очень многие годы. Растворяющее действие воды на карбонатные породы усиливается под действием свободной углекислоты, а гипс сильнее растворяется солоноватыми водами, тогда как соли интенсивнее растворяются в слабоминерализованной воде и тем сильнее, чем она по составу ближе к дистиллированной. Помимо этого растворяющее действие воды связано с повышенными температурой, скоростью движения и с наличием трещин в карстующихся породах. Очень большое влияние на развитие карстовых процессов оказывает климат, т. е. количество и распределение атмосферных осадков по сезонам года, тепловые характеристики горных карстующихся пород, так, например, на Урале до 50 % карбонатных солей выносится водами весной.

Процесс растворения наиболее активно протекает в породах, расположенных выше уровня подземных вод. Ниже этого уровня воды уже могут быть насыщены солями, скорость движения воды весьма невелика и карстовый процесс происходит очень медленно либо вообще не происходит и, более того, трещины в горных породах здесь могут цементироваться различными веществами, которые переносятся подземными водами. В связи с этим в массивах карстующихся пород выделяют две зоны: верхнюю, где в основном происходит растворение, и нижнюю, которую называют зоной цементации (рис. 77). В геологическом отношении различают два типа карста: открытый (средиземноморский), при котором растворимые породы лежат на поверхности земли, и закрытый (восточно-европейский), когда массивы карстующихся пород перекрыты нерастворимыми породами, как правило, четвертичного возраста.

Следует отметить, что под карстом часто понимают не только процесс, но и его результат, т. е. специфические формы, образующиеся в породах в результате растворения. Сам термин «карст» происходит от одноименного названия известкового плато Карст в Словенских Альпах, где карстовые формы выражены очень широко и наиболее ярко. Для открытого типа карста характерны такие формы, как карры, воронки, полья, а для закрытого типа - каверны и пещеры.

Рис. 77.

/-зона развития пустот; II - зона цементации; / - атмосферные воды; 2-суглинки

Карры - мелкие борозды и канавы на склонах рельефа, образованные в основном выщелачиванием известняков поверхностными атмосферными водами. Глубина их изменяется от 5 до 50 см и редко достигает 1-2 м.

Воронки - замкнутые углубления различных форм и размеров. Их диаметр колеблется от нескольких метров до десятков метров, а глубина чаще всего изменяется в пределах 5-20 м. По происхождению они подразделяются: 1) на воронки поверхностного выщелачивания;

2) провальные воронки. Первые напоминают воронку от взрыва снаряда или бомбы и образуются за счет выщелачивания карстующихся пород атмосферными водами на отдельных участках с постепенным углублением. Обычно на дне таких воронок располагается понор - канал, по которому уходит вода. Провальные воронки возникают в результате обрушения кровли подземных карстовых пустот, например пещер.

Полья - воронки неправильной, обычно вытянутой формы, образующиеся в результате объединения поверхностных или, реже, провальных карстовых воронок. Полья могут простираться на десятки и сотни метров при глубине в несколько метров.

Каверны - мелкие, но многочисленные подземные пустоты, которые образуются по трещинам пород, где активно фильтруется вода. Породы становятся похожими на пчелиные соты. Каверны соединяются друг с другом и другими пустотами за счет токов воды.

Пещеры - крупные подземные пустоты различных форм и размеров, как по площади, так и по высоте потолков. Наиболее крупная пещера в Северной Америке (Мамонтова), которая со всеми ответвлениями имеет общую длину до 341 км. Площадь одного из залов 163 х 87 м при высоте потолка 40 м, в ней текут три реки и действует 8 водопадов. На Кавказе (Новый Афон) имеется пещера с высотой потолка 70 м. Вполне очевидно, что время образования таких пустот измеряется тысячелетиями. Пещеры могут располагаться в несколько этажей, как, например, в Жигулевских горах, и почти всегда сообщаются друг с другом.

Интересно отметить, что для карстовых районов характерно исчезновение рек. Вода уходит по карстовым каналам под землю, протекает там в виде подземной реки и где-то снова выходит на поверхность, например, р. Неретва на Балканах четырежды уходит под землю и появляется вновь. Карстовые процессы могут проникать глубоко под землю, так отмечены случаи, когда они наблюдаются на глубине до 1300 м (Средняя Азия).

Строительство автодорог и аэродромов в карстовых районах сопряжено с большими трудностями, так как карстующиеся породы являются ненадежным основанием. Пустотность массива снижает прочность и устойчивость пород. Развитие карстовых пустот может вызывать осадки и провалы поверхности земли, что ведет к разрушению конструкций различных объектов. При поиске путей для трасс автодорог и выбора места под аэродромы следует особо тщательно выполнять инженерно-геологические изыскания. При изысканиях необходимо:

• 1) устанавливать, имеют ли место карстовые процессы или они отсутствуют;
• 2) при наличии в основаниях будущих сооружений карстующихся пород определять тип карста: активный (действующий) или пассивный (древний, прекративший развитие).

При активном карсте продолжают расти пустоты как на поверхности земли, так и в глубине толщ пород, трещины в породах открытые, по ним постоянно циркулирует вода, растительность (кусты, деревья) отсутствует. При пассивном карсте пустоты заполнены песчано-глинистым материалом, циркуляция воды отсутствует, поверхность часто задернована и покрыта растительностью. Карст уже прекратил свое развитие, пустотность не возрастает, но в целом прочность существенно закарстованных пород значительно ослаблена и при строительстве объектов они требуют определенного упрочнения.

При прокладке трасс автодорог и поиске мест под аэродромы участки с активным карстом лучше всего оставлять в стороне. Особенно это касается аэродромов и высококлассных дорог. При необходимости пересекать дорогами участки активного карста следует осуществлять определенные меры по борьбе с пустотностью:

• 1) прекращать поступление поверхностных вод в толщи пород (планировкой, ливнеотводами, укладкой глины на поверхность земли);
• 2) останавливать дренажами движение подземных вод;
• 3) укреплять породы заполнением пустот цементом, жидкой глиной и т. д. Рекомендуется также пораженные карстом участки пересекать эстакадами с опорами на прочные породы.

Инженерно-геологические работы на карстовых участках представляют собой известную сложность. Изыскания проводят как по площади, так и по глубине. Буровые скважины не дают полной картины пустотности грунтовых массивов и поэтому в состав работ должны входить геофизические методы разведки. По итогам изысканий определяют степень закарстованности участка и дают прогноз возможного дальнейшего развития карста. В инженерно-геологическом отчете для изученного участка предлагают комплекс мероприятий по борьбе с карстом и оптимальный вариант проведения трассы автомобильной дороги.

Название плато Карст (Крас) в Словении дало имя целому комплексу процессов и типов рельефа. Чем же необычно это плато? Известняки, слагающие его территорию, значительно пострадали от разрушающего и растворяющего воздействия воды. В результате поверхность плато покрылась желобками и воронками.
Проникающая по трещинам вода постепенно их расширила, образовались пустоты, которые, соединяясь, сформировали гроты и .

Карст - комплекс форм рельефа, созданный в результате химического выветривания. Капли дождя, подземные и наземные воды являются прекрасными растворителями горных пород карбонатного состава - известняков, мраморов, доломитов, гипсов. Похожие формы рельефа образуются в мёрзлых или засоленных породах (их называют «псевдокарст»).

Если растворимые породы находятся только на поверхности, образуется так называемый голый карст - комплекс поверхностных форм рельефа, характеризующийся узкими протяжёнными ложбинами, бороздами - каррами, воронками, котловинами. Когда растворимые породы перекрыты сверху нерастворимыми или более устойчивыми к растворению слоями, то процесс растворения происходит под землёй. Это явление называют закрытым карстом.

Начинается с проникновения воды в трещину, постепенного растворения породы и образования подземной полости, а также небольших воронок над трещинами и полостями. В середине такой воронки есть отверстие - понор, через которое вода просачивается вниз. Разрастаясь, воронки сливаются, и возникают котловины. Рыхлые породы под полостями проседают и со временем обрушиваются. Теперь полости выглядят как провалы, которые, сливаясь, создают замкнутые бессточные котловины - полья. Обрамляют котловины останцы некогда сплошного карбонатного массива.

Карстовые явления широко распространены по всей планете. Встречаются они и в горах (например, в Доломитовых Альпах, горах Балканского полуострова, на Динарском нагорье), и на равнинах (например, на Великих Американских равнинах, на Русской и Туранской равнинах).
Наиболее эффектны формы карстового рельефа в жарких влажных тропиках. Тропический карст в Южном Китае, во Вьетнаме, Таиланде называют «башенным» - это останцовые горы в виде башен, столбов, пик, конусов, покрытые тропическим лесом. В тропических карстовых котловинах расположены живописные озёра и морские заливы.

Карст на острове Куба носит название моготе. Так по-испански называют крутостенные конические и куполообразные останцы известнякового массива. В основании моготе образуются ниши и небольшие гроты, где после тропических ливней скапливается вода. В Пуэрто-Рико карстовые останцы называют «пепино» - по-испански «огурец», что указывает на их коническую форму.

Интересный формируют карстовые процессы в прибрежных районах. Если берег моря, озера или широкой реки сложен известняками, доломитами или другими податливыми к химическому растворению породами, как, например, на , побережье Кипра и т.д., то на земной поверхности и склонах образуются полукруглые лунки, создающие причудливый кружевной узор. Ходить по такому участку непросто - острые края лунок могут поранить ноги, порвать лёгкую обувь. У уреза воды нередко возникают гроты, ниши, являющиеся входами в подводные пещеры. В этих местах карстовые процессы усиливаются действием прибоя.

Для развития карста благоприятно обилие осадков, в том числе и ливневых, а также влажный климат. Однако в последние столетия человек тоже вносит свою видимую лепту в развитие карста. Сейчас склоны Динарского нагорья - белёсые и каменистые, покрытые кустарником, переходящим у подножий в редкие леса. Еще в XV-XVI веках эти склоны были покрыты густыми лесами с пышной средиземноморской растительностью, но их частично вырубили для строительства флота, значительные лесные массивы пострадали от пожаров и были сведены выпасом скота. Так склоны оказались не защищенными от и дождей, что привело к активизации карстовых процессов.

Но самыми известными, впечатляющими и загадочными формами карстовых процессов являются пещеры.

Поиск по сайту.

Город Самара и прилегающие районы относятся к тем территориям, где развиты карстовые процессы, которые могут проявляться в виде карстовых воронок и оседаний диаметром, обычно, 3-5 метров. Особенной сложностью геологических условий отличаются Волжский и Самарский склоны. Поэтому при строительстве на таких территориях, в том числе и индивидуальном, необходимо учитывать плотность застройки и этажность возводимых зданий, а иногда и проводить специальные противокарстовые мероприятия.

С научной точки зрения под карстом принято понимать совокупность явлений, связанных с деятельностью воды (поверхностной и подземной). Выражаются эти явления в растворении горных пород и образовании в них пустот разного размера и формы. К растворимым породам относятся сульфатные и карбонатные отложения. Площадь распространения карстующихся (подверженных процессам карста) пород, по оценкам специалистов, занимает в России около 3 млн. квадратных километров. Кроме Самары, на карстовых районах расположены такие крупные города, как Москва, Нижний Новгород, Пермь, Тула, Казань, Уфа и другие.

Карстоопасность территорий определяют, исходя из количества образования провалов в течение одного года наблюдений на площади в один квадратный километр. По прогнозируемой карстовой опасности (устойчивости) выделяют пять категорий территорий. Самая опасная - первая категория (очень неустойчивая) - образование до 10 воронок и провалов на 1 кв. км в течение одного года. На такой территории строительство запрещено, разрешается лишь устройство скверов и газонов. Осуществление строительства возможно на участках третьей-четвертой категории по карстовой опасности, но требует применения специальных противокарстовых мероприятий.

Конечно можно, гонясь за удешевлением строительства загородного дома, вообще обойтись и без проектировщиков, и без предварительных инженерно-геологических изысканий. Но построенный без основательного изучения грунтов дом, фундамент которого не отвечает условиям строительства, рано или поздно придет в негодность.

Наверное, многие самарские владельцы загородных домов слышали различные истории об элитных коттеджах, которые начинают давать трещины. Самое неприятное, что восстановление таких построек не имеет смысла - строительство нового обойдется дешевле. Нужен ли такой неоправданный риск застройщику? Ведь еще в петровском "Руководстве наставлений для народных училищ строителей" (конец XVII века) говорилось: "На устройство подошвы и поддела ни трудов, ни иждивления жалеть не должно". Под подделом и подошвой понимаются, конечно, грунтовое основание и фундамент.

Для того чтобы подобной аварийной ситуации не произошло, желающие иметь загородный дом должны узнать особенности грунта на своей строительной площадке. Необходимо провести изыскательские работы, заказав их в специализированных организациях, имеющих лицензию на выполнение инженерно-геологических работ. Если изыскательские работы не по карману, нужно хотя бы прийти в те организации, которые имеют архивную базу, и взять справку о геологических и гидрологических условиях вашего участка. От того, какого типа грунты по карстоопасности имеет будущий участок застройки, зависит, какие карстозащитные мероприятия нужно применить.

Карст, как геодинамический процесс, имеет свою специфику, связанную с геологическим происхождением и дальнейшим развитием. Соответственно каждая карстоопасная территория имеет особенности и свою специфику застройки. В этом случае необходима оценка территории по карстоопасности, разработка и применение специальных карстозащитных мероприятий.

Согласно действующим нормативным документам для инженерной защиты зданий и сооружений от карста применяют следующие противокарстовые мероприятия или их сочетания:

Планировочные (заключаются в рациональном размещении сооружений на территории строительства и в ее планировке - с целью создания искусственных уклонов для отвода поверхностных атмосферных вод);

Водозащитные и противофильтрационные (заключаются, в основном, в организации водоотвода, устройства дренажей, предотвращения утечек и сброса вод с условием, чтобы вода не подтекала под фундамент дома);

Геотехнические (заключаются в укреплении оснований, заполнении, "тампонировании" карстовых провалов различными видами растворов, например, цементных);

Эксплуатационные (заключаются в осуществлении карстомониторинга - постоянном наблюдении за развитием карстовых процессов);

Конструктивные.

Конструктивные мероприятия представляют, пожалуй, наибольший интерес для индивидуального застройщика. Они заключаются в увеличении жесткости и прочности надфундаментной части сооружений за счет применения железобетонных и армированных поясов, тяжей и горизонтальных монолитных диафрагм, в усилении несущих элементов конструкций армированными обоймами и рубашками, введении дополнительных связей в каркасных конструкциях.

Тогда даже если под одним из углов дома грунт все-таки провалится, то за счет жесткости монолитной конструкции фундамента дом останется невредимым.
Основные конструктивные элементы противокарстовой защиты сооружений следует предусматривать в подземной части путем применения коробчатых фундаментов, плоских или ребристых плит, перекрестных ленточных фундаментов. Применение отдельно стоящих фундаментов не допускается. Фундаменты должны выполняться из монолитного железобетона. При соответствующем обосновании допускается применение сборных ленточных фундаментов с монолитными железобетонными поясами.

Конечно, тип фундамента напрямую зависит от категории здания и сооружения. Однако необходимо помнить, что развитие карстоопасных процессов, прежде всего, связано с наличием карстующей породы и уровнем грунтовых вод: как только они совпадают, начинается разрушительный процесс. И если до строительства не провести карстозащитные мероприятия, то любое, даже самое малое сооружение - будь то индивидуальный дом или системы коммуникаций - может иметь необратимые деформации и дефекты.

Для малоэтажного строения чаще всего нет необходимости в проведении специальных дорогостоящих карстозащитных работ, связанных с устройством глубоких свайных фундаментов, с прорезкой слоев карстующих пород или заполнением (инъекцией) полостей цементным раствором. Использование известных конструктивных и водозащитных мероприятий обеспечит надежную эксплуатацию малоэтажного дома.

Основные положения действующих сегодня общероссийских норм и СНиП были разработаны в середине 1980-х годов. Но время не стоит на месте, появляются новые решения в борьбе с карстом. Например, в Германии, где тоже достаточно остро стоит проблема карста, специалисты-геотехники успешно используют полимерные геосинтетические материалы на карстоопасных территориях.

Немцы применяют армирующие геосинтетические материалы, а не привычную для нас металлическую сетку. Стоимость этих материалов, по сравнению с металлом, достаточно низкая. Подобные армирующие прослойки устраиваются в основании автомобильных дорог, железнодорожных насыпей, при подготовке территорий под будущую застройку для гражданского и промышленного строительства. В этом случае образование провала под домом или дорогой не приведет к катастрофическим последствиям. Мощная синтетическая сетка перераспределит усилия от надземных конструкций и позволит предотвратить аварию здания или сооружения.

Сейчас, согласно Градостроительному Кодексу, для строительства индивидуальных жилых зданий до трех этажей не нужно проходить экспертизу проектной документации, то есть оценивать ее на соответствие действующим нормам и регламентам. Поэтому необходимый объем инженерно-изыскательских работ - это личное желание и забота индивидуальных застройщиков. Но если застройщик грамотно подходит к делу и думает о будущем долговечном использовании своего объекта, то руководствоваться указанными в настоящей статье нормативными документами просто необходимо. А лучше всего - обратиться к специалистам.

Алексей Сергушкин, сайт
(При подготовке статьи использованы материалы альманаха "ДОМ ПЛЮС")