Инженерная подготовка территории в районах распространения карста

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 16 Марта 2015 в 20:55, реферат

Краткое описание

Зачастую, при разработке территорий для строительства или прокладке коммуникационных систем, многие архитекторы забывают принимать во внимание не только геофизические особенности верхних слоёв грунта, но также и процессов, которые могут возникать в его более глубоких слоях. В настоящее время такие явления как «карст» представляют серьезную угрозу не только при строительстве объекта, но и для уже эксплуатируемых зданий.

Содержание

Введение
- Что такое «карстовые явления»?
Основная часть
- Виды и факторы возникновения карстов.
- Методы выявления карстов.
- Мероприятия по инженерной подготовке территорий подверженных карсту.
Заключение
Список литературы

Прикрепленные файлы: 1 файл

Инженерная подготовка территории в районах распространения карста.doc

— 171.00 Кб (Скачать документ)

МОСКОВСКИЙ АРХИТЕКТУРНЫЙ ИНТСТУТ

(Государственная Академия)

Кафедра ГРАДОСТРОИТЕЛЬСТВА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  • Реферат по теме:

  • «Инженерная подготовка территории в районах распространения карста»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Студентка 4 курса, 9 группы,

 

Преподаватели:

 

 

 

 

 

Содержание:

 

Введение

- Что такое «карстовые явления»?

Основная часть

- Виды и факторы возникновения  карстов.

- Методы выявления карстов.

- Мероприятия по инженерной  подготовке территорий подверженных  карсту.

Заключение

Список литературы

Приложения

 

 

 

 

 

 

Введение

 

 

Зачастую, при разработке территорий для строительства или прокладке коммуникационных систем, многие архитекторы забывают принимать во внимание не только геофизические особенности верхних слоёв грунта, но также и процессов, которые могут возникать в его более глубоких слоях. В настоящее время такие явления как «карст» представляют серьезную угрозу не только при строительстве объекта, но и для уже эксплуатируемых зданий. В России, как и во всём мире, карстовые явления широко распространены (даже в Москве карту подвержено около 40% территории) Однако, прежде чем начать говорить о способах обнаружения и борьбы с карстовыми явлениями, следует детально разобрать само понятие «карст». Что оно из себя представляет, какие существуют виды карстов и каковы причины их возникновения?

Впервые эти явления были изучены на известковом плато Карст в Югославии (отсюда они и получили своё название). Они встречаются там, где распространены растворимые породы: каменная соль, гипс, мел и известняки. Однако существует некоторая неоднозначность в понятии «карста». Так, к примеру, ранее к карстовым явлениям пытались относить явления, внешне схожие, но разные по происхождению. Р. Зигер описывал карстовые формы в ледниках, возникающих вследствие таяния льда, и позже некоторые авторы ссылались на его труды. В 1932 году М.М. Ермолаев предложил для подобных явлений термин термокарст, который получил широкое распространение. Также появились упоминания о глинистом карсте и карсте в лесах. Но такой формальный подход противоречил самому себе. Относить к понятию карстовых явлений «карст ледников», «термокарст районов вечной мерзлоты», «карст» в лесах, «карст» глин и т.д. было методологически неверно. Классификация не может основываться исключительно на внешнем сходстве. Она должна исходить из природы явлений.

Позже в статье Д.С. Соколова «О содержании и объеме понятия «карст»» было наглядно показано, что такая точка зрения занимает господствующую позицию в научном мире. И поэтому сейчас под термином «карст» мы понимаем «явления, возникающие в растворимых водой горных породах, и совокупность процессов развития этих явлений, главенствующую роль среди которых играют химический процесс растворения и как следствие - геологический процесс выщелачивания горных пород»1.

Так давай те же повнимательнее рассмотрим процессы формирования карстов.

 

Виды и факторы возникновения карстов.

 

 

В мире существует довольно много разнообразных карстовых форм, которые делятся на поверхностный(«открытый») карст (карры, поноры, воронки и т.д) и подземный(«покрытый») карст (вертикальные и расширенные каналы, эпикарст, мезокарст и т.д.) И их мы можем наглядно посмотреть в приложении, на рис.1.  

Покрытый карст отличается от открытого тем, что закарстованные породы перекрыты нерастворимыми или слабо-растворимыми породами. При этом формы поверхностного выщелачивания у подземных карстов отсутствуют и весь процесс протекает на глубине. Поэтому при контакте с закарстованными породами происходит перемещение покрывающих пород в ниже расположенные карстовые полости, в результате чего образуются блюдцеобразные и воронкообразные формы.

Более того, при формировании карстовых полостей происходит взаимное наложение множества различных факторов. Коррозионные процессы протекающие в определенном  пространстве на разных временных стадиях развития карста в различные сезоны, а так же положение в рельефе, характер заполнителя, химический состав подземных вод и многое другое - и для каждой подземной полости, можно выделить сразу несколько факторов - основные (формирующие) и сопутствующие (моделирующие). И исходя из этого, выделяют ещё несколько видов карстовых полостей - коррозионно-гравитационные, нивально-коррозионные, коррозионно-эрозионные.

Для коррозионно-гравитационных полостей (приложение, рис. 2) главным фактором является движение блоков горных пород, а моделирующим - нивально-коррозионные и конденсационно-коррозионные процессы. Полости данного типа часто располагаются в верхней части склонов речных долин и в высоких крутых обрывах (где они образуются преимущественно по трещинам отслаивания пород)(рис. 2, а). В пологопадающих слоистых и не слоистых породах вдоль трещин отслаивания образуются сравнительно простые по морфологии колодцы и шахты (рис. 2, б). Глубина подобный шахт может достигать от 60 до 80 м, а узкие щели уходят значительно глубже в породы. При смещении по наложению отдельных глыб, «закрывающих» трещины, возникают небольшие пещеры (рис. 2, в). При этом, если в основании отсевшего блока лежат нерастворимые породы, то возможное формирование трещин способствует возникновению глыбовых оползней. После этого в теле массива возникают клиновидные сужающиеся к верху трещины и полости. Коррозия талыми и конденсационными водами приводит к вымыванию стенок и формированию на них желобчатых карров.

Нивально-коррозионными полостям (приложение, рис. 3) являются вертикальные полости, не имеющие на дне больших боковых ходов. Они образуются на подветренных склонах и, чаще всего, из-за этого в карстовых воронках накапливаются многометровые сугробы, которые непрерывно подтаивают на протяжении всей зимы, за счёт чего вода постепенно расширяет трещины и поноры, превращая их в колодцы и шахты. Нивально-коррозионные полости в большинстве случаев (89%) не имеют питающих водосборов и располагаются в условиях, исключающих эрозионное воздействие. В основном в мире преобладают неглубокие (5–20 м) колодцы (около 67%). Более глубокие же полости (21–80 м) часто имеют на дне скопления снега, который может «хранится» там в течении всего лета и «защищать» дно шахты, замедляя её дальнейший рост. Часто встречаются щелевидные полости, которые используют одну основную систему трещин, из-за чего, вследствие неблагоприятных условий летнего прогрева, на дне таких шахт часто сохраняются снежные конусы до 8–14 м высотой. Наиболее благоприятные условия для формирования нивально-коррозионных полостей создаются в среднегорном карсте, где выпадает достаточно снега и он активно перераспределяется ветром и периодически (до 6–7 раз в год) стаивает.

В отличие от других двух видов карстовых полостей коррозионно-эрозионные тяготеют к современной или древней гидрографическим сетям. Зачастую они располагаются под днищами ныне сухих карстовых долин и иногда представляют собой бывшие полости-поноры или полости-источники. Изредка они располагаются под водоразделами между долинами. Наиболее благоприятны для их формирования случаи, когда питающие их водосборы частично или полностью сформированы в некарстующихся нерастворимых породах. (приложение, рис. 4) Тогда поверхностный сток поступает под землю через крупные трещины, и быстро расширяет их за счёт механической энергии воды и истирания стенок частицами породы. Подобный тип питания карстов называется инфлюационным. Помимо этого, многие карстовые водоносные системы имеют устойчивое снежно-ледниковое питание. В условиях платформенного карста наиболее крупные пещеры формируются при частичном протекании крупных рек через водоразделы. В целом, коррозионно-эрозионным пещерам свойственны такие признаки формирования текучими водами, как древовидность системы, уступы в поперечном профиле (образованы подземными водопадами), эрозионные котлы в руслах, а так же водно-аккумулятивные отложения (галька, песок, глина) чей состав свидетельствует о переносе, сортировке и отложении водными потоками.

Таким образом при сопоставлении всех этих видов с рисунком реальных карстовых систем выясняется, что их многообразие обуславливается взаимным наложением разных схем развития и тремя основными группами факторов: геологических, гидрогеологических и палеогеографических.

Геологическими факторами являются типы карстующихся породы, особенности их строения и залегания. Они могут иметь слоистую или не слоистую структуру, быть в большей или меньшей степени расположены к формированию трещин, залегать  горизонтально, наклонно или вертикально, быть разбитыми на несколько блоков или смятыми в складки. Каждый из этих случаев и их комбинации определяют рисунок сети полостей.

Гидрогеологические факторы определяются по особенностям питания подземных вод, которое может быть постоянным и периодическим, инфильтрационным и инфлюационным, сосредоточенным (поглощение в одном поноре) или рассредоточенным (поглощение по длине реки) и пр. Внутри массива вода может образовывать свободные и напорные потоки, и при концентрации этих потоков при тектонических нарушениях (сбросов, сдвигов) могут образовываться барражи (подземные «плотины») и коллекторы (проводники воды).

Палеогеографическим фактором является то, что поверхностный и подземный рельеф находятся в непрерывном развитии: меняются условия образования отдельных форм, они накладываются друг на друга, заполняются отложениями и вновь промываются. В таком случае типичной ситуацией является обнаружение форм, возникших некогда во время более раннего формирования пласта, в сегодняшних зонах. С каждым этапом врезания рек или поднятия горного массива связаны свои системы пещерных галерей, которые закладываются в начальных стадиях развития пласта, но затем переходят во всё увеличивающуюся в мощности новую зону. А последующий этап врезания ещё больше осложняет картину: в карстовом массиве появляются элементы трёх возрастов, наложенные друг на друга. Однако, кроме отрицательных, разрушающих форм здесь возникают формы положительные, связанные с накоплением разного рода органических и минеральных останков в разных типах полостей.

Итак, карстовые явления представляют собой сложный многообразный процесс, развивающийся лишь при наличии следующих основных условий: наличии пород подверженных карсту, их способности пропускать воду и наличии движущейся воды, способной растворять. При отсутствии хотя бы одного из этих условий карст образовываться не будет. Таким образом, карст – это процесс химического (растворение) и отчасти механического (разрушение струёй) воздействия вод на растворимые проницаемые породы. И поэтому, самым простым случаем формирования крупнейших полостей мира является «речная» система. Подземная река, получающая основной объём питания через один вход, образует слабо-наклонную полость с простым строением – главный «ствол» и боковые «ветви» – притоки.

Но тем не менее все карстовые полости значительно отличаются друг от друга и, в соответствие с этим, различаются и методы их выявления.

 

 

Методы выявления карстов.

 

 

Для поисков и обнаружения карстовых полостей используется большое количество геофизических методов: скважинные методы, электроразведка постоянным и переменным током, гравиразведка с градиентометрами, магнитометрия, малоглубинная сейсморазведка и т.д. Однако ряд геофизических методов, таких, к примеру, как гравиразведка и магнитометрия, весьма прихотливы и требуют только лишь благоприятных условий для применения, потому как в большинстве районов их использование ограничено их разрешающей способностью.

Геофизические методы исследования на карст могут выполнять как прямую задачу поисков и оконтуривания карстовых образований (воронок, западин, понор и т.д.), так и косвенную – изучение общей геолого-гидрогеологической обстановки карстового района, определение мощности и состава покровных слоёв, изучение трещиноватости карстующегося массива, определение рельефа карстующихся пород и т.д.

Зачастую обнаружение крупных карстовых полостей, размеры которых соизмеримы с мощностью перекрывающих пород, может быть произведено с помощью гравиразведочных наблюдений с использованием высокоточных гравиметров. Однако карстовые полости, заполненные вторичным материалом, слабо улавливаются гравиразведкой из-за незначительного перепада плотностей вмещающих пород и карстовых образований. Однако, если в составе материала, заполняющего карстовые полости, встречаются различные минералы с повышенной магнитной восприимчивостью, а сами полости расположены на небольшой глубине, то наиболее эффективной, в таких случаях, является магниторазведка.

Таким образом, задачи в исследованиях карста геофизическими методами приобретают широкий и разнообразный характер. В настоящее время существуют несколько методов исследования:

1) Скважинные  методы

При поисках погребенных карстовых полостей, залегающих ниже уровня подземных вод, а так же для изучения гидрогеологической обстановки в зоне развития карста зачастую используются скважинные методы, включая резистивиметрию (измерение удельного электрического сопротивления бурового раствора или жидкости, заполняющей карстовуюполость), каротаж сопротивлений (измерение и различие удельного электрического сопротивления карстующихся пород и полезных ископаемых), естественную поляризацию (отражении и преломлении поляризованных волн от разных пород), и также методы радиоактивного каротажа (комплекса ядерно-физических методов изучения состава и строения горных пород, слагающих стенки скважин, a также контроля за техническим состоянием скважин): естественной гамма активности и нейронного каротажа. Перечисленными методами устанавливаются наиболее трещиноватые зоны в карстующихся породах, определяются скорости фильтрации для различных участков карстующих пород, а также глинистость  и плотность этих пород. По полученным данным можно судить о наличии на тех или иных интервалах сильно закарстованных пород.

Информация о работе Инженерная подготовка территории в районах распространения карста