Природная структура легко нарушается при динамических воздействиях (вибрации или сотрясения). Уровень воздействия обычно измеряется ускорением и зависит от плотности песка. Ускорение, при котором песок начинается уплотнятся называется критическим. При динамическом больше критического происходит песка, проявляется с улучшением его природной структуры (просадка).

Естественная структура рыхлых песков малой степени водонасыщения (0<Sr<=0,5) легко нарушается при динамических воздействиях (сотрясениях, взрывах, вибрациях и т.д.). Ускорение, которым измеряется уровень динамического воздействия и при котором рыхлый песок начинает уплотняться, называют критическим. При уровне динамического воздействия больше критического, происходит резкое уплотнение песка, это вызывает провальную вертикальную деформацию, т.е. проседание основания.

При проектировании фундаментов на рыхлых песках следует учитывать, что замачивание этих грунтов, а также различные динамические воздействия, в том числе сейсмические, могут привести к существенному увеличению осадок основания.

При значительной величине ожидаемых осадок и просадок основания, сложенного рыхлыми песками, или при возможности динамического на него воздействия следует предусматривать мероприятия по своевременному, до возведения здания или сооружения, уменьшению деформируемости основания (путем уплотнения, водопонижения, замачивания, закрепления, замены на плотный грунт и пр.) или же переходить на свайные фундаменты. Без указанных мероприятий устройство фундаментов на рыхлых песках и тем более в сейсмических районах не должно быть допущено. В необходимых случаях должны предусматриваться мероприятия по уменьшению чувствительности зданий и сооружений к неравномерным деформациям.

Цель и задачи инженерно-строительной карстологии

Цель: изучает комплекс взаимосвязанных природных, химических, физических и механических процессов и явлений, вызванных растворением и выносом природными водами продуктов растворения горных пород с последующей карстовой, коррозионной и суффозионной денудацией подземных толщ (возникновение полостей, пустот, нарушение структуры и изменение свойств) вплоть до опасного внезапного проявления на земной поверхности в виде карстовых провалов, посадки, проседаний и оседаний.

Задача: инженерная противокарстовая защита оснований зданий сооружений строительными методами (планировочными, водозащитными и противофильтрационными, геотехническими, конструктивными, технологическими и эксплуатационными), не допускающими и (или) сводящими до безопасного минимума деформации грунтовых оснований зданий и сооружений.

Карстовые проявления

Карстовый процесс сопровождается размывом пород, суффозией, деформациями поверхности земли и оснований зданий и сооружений (провалы, оседания, воронки), изменением свойств грунтов покрывающей толщи, формированием особого характера циркуляции и режима подземных и поверхностных вод и специфического рельефа местности.

Различают растворимые поверхности карстующих пород, выборочное растворение массива по отдельным трещинам, объемное растворение массива

По степени растворения карст делится в трудно, средне и легорасторимых породах.

К карстовым деформациям относят ( провалы, локальные и общие оседания территории, коррозию). Карстовый провал обуславливает развития карстового процесса, быстрое разрушение земной поверхности с образованием в ней воронки. (карстово обвальные, карстово суффозионные).

Поверхностно-карстовые проявления

Карры - мелкие желоба, борозды, щели на поверхности карстующихся пород, глубиной от нескольких сантиметров до 1-2 м.

Поноры - вертикальные или наклонные отверстия в горных породах, поглощающие воду и отводящие ее в глубину закарстованного массива.

Карстовые воронки. Выделяют два типа: 1)воронки поверхностного выщелачивания, образующиеся в результате растворения, постепенного углубления и расширения открытых трещин дождевыми и снеговыми водами; 2)провальные воронки возникают при обрушении кровли над подземными пустотами.

Котловины и полья (славянск. “полье”- поле) - крупные замкнутые понижения с крутыми склонами высотой в десятки, иногда сотни метров и выровненным дном.

Карстовые колодцы , шахты и пропасти достигают местами глубин более 1000м, они являются как бы переходными формами от поверхностных к подземным.

Подземные карстовые формы.

Сюда относятся разнообразные каналы и пещеры. Самые крупные подземные формы - пещеры, представляющие собой систему горизонтальных или наклонных каналов, иногда ветвящихся, соединенных узкими ходами, иногда расходящихся и образующих огромные залы или гроты. Во многих пещерах протекают ручьи, реки, имеются озера.

Задачи на освоение карстов

- определение степени опасности обнаруженных карстовых полостей

- определение размеров поверхностных карстопроявлений

- выбор необходимых противокарстовых защитных мероприятий

- районирование закарстованных территорий

Практическое значение карста.

При любых видах строительства в районах развития растворимых горных пород нужно тщательно изучать поверхностные и подземные карстовые формы. Известны следующие карстовые явления: 1)провалы и просадки жилых зданий над подземными пустотами; 2)деформации железнодорожного полотна; 3)утечка воды из водохранилищ; 4)поступление карстовых вод в шахты и рудники при разработке полезных ископаемых.

Карстоопасность территории

Карст представляет собой совокупность геологических процессов и созданных ими явлений в земной коре и на ее поверхности, вызванных химическим растворением и выносом водорастворимых горных пород подземными водами, в результате чего образуются отрицательные западинные формы рельефа на поверхности Земли и различные полости, каналы и пещеры в толще породы. Опасность карста заключается в том, что этот широко распространенный скрытый процесс, препятствуя строительству и эксплуатации зданий и инженерных сооружений, а также рациональному использованию сельскохозяйственных земель, наносит значительный ущерб населению и хозяйству. Основные виды опасности карста включают: осадку и провалы земной поверхности; деформации сооружений вплоть до их разрушения; потеря воды из водохранилищ через воднорастворимые породы бортов и оснований водохранилищ, прорывы карстовых вод в горные выработки и тоннели, их затопление; загрязнение подземных вод;

Степень опасности карста на территории Приволжского федерального округа определялась по комплексу показателей, характеризующих масштабы проявления карстовых процессов, и выражена в баллах в соответствии со следующими правилами. Областям распространения карстyющихся карбонатных пород приписывался 1 балл, сульфатных, соляных или их сочетанию с карбонатными - 2 балла. В районах с распространением поверхностных карстовых форм в виде воронок оценка повышалась на 1 балл при плотности воронок до 10 на 1 кв. км, на 2 балла - при плотности воронок до 300 на 1 кв. км и на 3 балла - при большей плотности. В пределах карстовых районов с неустановленной плотностью воронок прибавлялся 1 балл. В районах, где известны отдельные группы воронок и единичные формы (провалы, пещеры, крупные воронки), добавлялся 1 балл, а при их высокой концентрации - 2 балла. Кроме того, оценка опасности повышалась на 1 балл в районах перспективной разработки месторождений и на 2 балла - в районах интенсивной горнодобывающей деятельности с высокой степенью техногенного нарушения земель.