Методы по борьбе с отрицательными влияниями карста

Система инженерных и иных мероприятий по обеспечению защиты существующих и проектируемых различных наземных и подземных сооружений на закарстованных территориях или внутри массива пород по своему содержанию и назначению различны и подразделяются:

• 1. для районов распространения карбонатного карста, обычно характеризующегося слабой и не опасной современной активностью, обоснованием мероприятий являются данные о характере, степени и пространственной закарстованности массива пород;
• 2. для районов активного современного карста в гипсах и солях, где вероятны и часты подземные обрушения и провалы на поверхности земли из-за большой закарстованности и ее вероятного значительного увеличения;
• 3. для направленных на предотвращение или существенное снижение скорости карстовых процессов до величин, безопасных для сооружений и территорий, возникших под воздействием техногенных факторов.

Характер и объем противокарстовых мероприятий зависит от конкретных инженерно-геологических условий территории и различны для промышленно-городских зданий, автои железных дорог, гидротехнических, подземных сооружений и др. В практике проектирования и строительства в карстовых районах применяются защитные мероприятия.

• А) организация стока поверхностных вод (дождевых, талых, хозяйственных), предусматривающая практически полный их перехват системой канав, ливневодов, покрытий, тампонированием карстовых воронок и рвов, исключающая поступление агрессивных вод в карстующуюся толщу. Это обязательное мероприятие осуществляется обычно на большой площади, требует тщательности выполнения и эксплуатации.
• Б) дренаж агрессивных подземных вод в целях недопущения их в толщу пород под защищаемыми сооружениями или освоенной территорией, иногда в сочетании с искусственным засолением для уменьшения растворяющей способности вод.
• В) заполнение (тампонирование) карстовых полостей и трещин песком, мелким щебнем и цементным раствором с помощью засыпки и нагнетания, для поддержании свода пещеры и предотвращения его обрушения на участке расположения сооружения. При осуществлении этого мероприятия нет уверенности, что все и полностью крупные полости будут так плотно затампонированы, что исключается деформации пород в сводах. Кроме того, при заполнении полостей слабофильтрующим материалом возможно формирование новых путей движения подземных вод и активизация карста в прилегающих толщах растворимых пород. При возможности по условиям рельефа и строению массива целесообразно заполнение выполнять горным способом крупных потенциально неустойчивых карстовых полостей фильтрующей обломочно-каменной массой из нерастворимых пород, вскрытых штольнями и другими выработками. Такие меры поддержат свои полости, но не изменят путей движения подземных вод. Например, опытное укрепление полотна участка 395 км железной дороги Москва — Нижний Новгород проводилось нагнетанием в наклонные и вертикальные скважины песчано-суглинистого и сульфатно-стойкого цементного раствора. Для оконтуривания карстовых полостей было пробурено 20 скважин (1212 м) и выполнены геофизические исследования.
• Г) создание в кровле закарстованной толщи или в основании вышележащих пород искусственно закрепленного слоя соответствующей толщины и протяженности, являющегося своеобразным перекрытием, воспринимающим нагрузку от сооружения и предохраняющего от распространения вверх зоны сдвижения в случае обрушения свода крупной карстовой полости и не нарушающего сложившихся путей движения подземных вод. Во многих случаях при благоприятном геологическом разрезе участка данное мероприятие эффективно для стабилизации полотна автои железных дорог, отдельных здании, опор и т. д.

При невозможности тем или иным способом укрепить закарстованный массив в основании сооружений следует предусмотреть особые виды их фундаментов и конструкций, мало деформирующихся при возникновении провалов. Такие фундаменты могут быть в виде опор глубокого заложения, ниже зоны сильной закарстованности, где возможны обрушения, а так же фундаменты из свай-стоек, из висячих свай и другие.

Методы борьбы с карстовыми процессами в соляных толщах более сложные из-за легкой растворимости этих пород. Одним из методов, применяемых при открытой разработке соляных месторождений, является создание гидрозавес различных типов (например, для Домбровского калийного месторождения в Предкарпатье). Верхнюю часть пресных грунтовых вод дренируют кольцевой траншеей или галереей и сбрасывают «на сторону», за пределы влияния карьера. Нижнюю часть надсолевого потока грунтовых вод перекрывают из траншеи непроницаемой продольной перемычкой (стенкой) и подпитывают его рассолами, выкачиваемыми из карьера, чем предотвращается растворение соляного пласта. При подземной разработке солей, ином гидрогеологическом строении или в случае предотвращения возможности выщелачивания и карста в соляной пачке или куполе (например, на участке Рогунской плотины на р. Вахш) создается другая система гидрозавес, в том числе путем искусственного насыщения подземных вод рассолами, делающими их неагрессивными.

Рисунок 1. Принципиальные схемы противокарстовых защитных мероприятий: А — укрепление закарстованного массива тампонированием: 1 скважины, 2 — цементный раствор, 3 — песок. Б — создание слоя закрепленных порд в кровле закарстованной толщи, играющего роль перекрытия. В — схема фундамента здания из опор глубокого заложения или свай-стоек: 1 — четвертичные отложения, 2 — закарстованные породы, 3 — прочные, некарстующиеся породы, 4 — опоры или сваи-стойки, 5 — колонны каркаса здания.