Тема: Суфозія, ерозія і карст.
1. Просадного лесових грунтів.
2. Іригаційна ерозія.
3. Суфозія і карст.
1. Просадного лесових грунтів.
Під лесами і лессовіднимі грунтами розуміють породи, що сформувалися в умовах посушливого клімату і володіють однією загальною властивістю - недоуплоіненной структурою, що не відповідають напруженого стану, в якому ці ґрунти знаходяться в умовах їх природного залягання. Недоуплотненія обумовлює значну пористість цих порід, іноді більше 50%. Крім звичайної пористості Лессі притаманне також наявність великих пір - макропор - розміром іноді більше 1 мм, добре видимих неозброєним оком, зазвичай у вигляді вертикальних трубочок. Складаються лесси і лесовидні грунти переважно з фракцій пилу і мають характерну палево-жовту або жовто-бурого забарвлення. У межах СНД ці породи поширені на більшій частині України, на південному сході європейської частини країни, в Закавказзі, Середній Азії, Сибіру і на Далекому Сході. Залягають леси на вододілах у вигляді покриву, плащеобразно, перекриваючи давніші освіти. Потужність їх зазвичай становить 15 - 20 м, іноді досягає багатьох десятків метрів. З огляду на значну поширеність лесси в багатьох випадках служать підставою найрізноманітніших споруд або середовищем для будівництва.
У природних умовах лесси при малій вологості мають значну механічну міцність і стійкість в укосах, зберігаючи майже вертикальне положення при висоті укосу іноді більше 10 м. При зволоженні їх міцність істотно зменшується і вони доуплотняются; це властивість називається просадочностью і супроводжується незворотних змін структури грунтів.
Осідання лесових грунтів в області будування зазвичай нерівномірні, що обумовлює нерівномірне осідання споруд, величина якої коливається від декількох десятків сантиметрів до 1,5 - 2,0 м і більше. Щоб уберегти споруди, що зводяться на просідаючих грунтах, від різних деформацій, необхідно заздалегідь знати ступінь їх просідання, відповідно до чого здійснюються різні захисні заходи, що забезпечують стійкість споруд на весь термін їх експлуатації. Методика визначення ступеня просідання лесових грунтів викладена в СНиП 11 - 15 - 74 «Норми проектування. Підстави будівель і споруд ».
а) Чому лесси дають осідання?
Велику роль в руйнуванні лесових порід грають колоїдні явища. Основними структурними елементами лесу є агрегати пилуватих і піщаних зерен. Значна частина з них з'єднана між собою колоїдно-дисперсними мінеральними частинками. Вода руйнує ці частинки і переводить в стан рідкого колоїдного розчину. такий
перехід твердих колоїдних частинок в рідкий розчин називають пептизацією. Пептизація є однією з причин руйнування агрегатів. Окремі пилуваті і піщані зернятка переміщаються і заповнюють пори, чим створюють умови для механічного ущільнення. На процес опади впливає розчинення солей, що цементують частинки.
б) Заходи боротьби з осіданням.
1. Випал гірських порід. Такі лесси стають неразмокаемую. Різко зростає міцність породи. Вона може витримати навантаження в 100 - 1 ТОВ тонн на 1 м 2. Цікаво, що при випалюванні зберігається висока пористість і водопроникність лессов.
2. Сілікатізірованіе лессов. У породу нагнітається рідке скло, яке перетворює її в камінь. Силікат натрію протягом 30 діб твердне.
3. Попереднє замочування.
2. Іригаційна ерозія.
Іригаційної ерозією називають розмив гірських порід при витоку води з несправних зрошувальних каналів і споруд, а також розмив стоками води при неврегульованих відведенні їх. Цей інженерно геологічний процес виникає на косогірних ділянках при пересіченому рельєфі і великих ухилах його. В результаті на схилах утворюються глибокі вимоїни, відбувається змив грунту, скорочується площа ріллі. Іригаційна ерозія поблизу споруд загрожує їх стійкості. Найбільшою інтенсивності ерозія досягає в легкоразмиваемих відкладеннях, зокрема в лесових породах, особливо в передгірних районах. Для попередження іригаційної ерозії грунтів область застосування поверхневих способів поливу обмежується площами з i<0,05. При больших уклонах необходимо дождевание пониженной интенсивности или другие совершенные способы полива. Например, для полива кормовых культур сплошного сева на склоновых землях целесообразно применение синхронного импульсного дождевания, которое обеспечивает интенсивность дождя всего 0,005 - 0,01 мм/мин. Сбросы воды с полей, если их нельзя избежать, должны быть упорядочены с помощью специальных сооружений.
Іригаційна суффозія (механічна і хімічна) виникає в породах в результаті фільтрації води із зрошувальних каналів. Це явище обумовлює подальший розвиток іригаційної ерозії. Суффозія інтенсивно розвивається в лесових породах, що відрізняються значною мікропористої і підвищеної гіпсоносних. Фільтраційні води з каналів спрямовуються в ходи землероев, в порожнечі, залишені корінням рослин, розмивають їх, видаляючи частинки породи і утворюють великі промоїни. Надалі можливе обвалення їх покрівлі, нерідко є причиною великої витоку води з каналів.
Небезпека іригаційної суффозии особливо зростає, коли канал проходить в напівнасипу-напіввиїмки.
Боротьба з фільтрацією каналів і надлишкової водоподачи - один з методів попередження суффозних процесів.
3. Суфозія і карст.
Розрізняють механічну і хімічну Суфозія.
Механічна суффозія - процес виносу дрібних частинок породи рухається підземною водою, є наслідком гідродинамічного тиск, який чинить на породу фільтруюча вода.
Суффозія зазвичай відбувається в піщаних породах, яким властива велика швидкість фільтрації. Виносу частинок починається, коли напірний градієнт досягає критичного значення. Критичний градієнт дорівнює:
у - щільність піску
n- пористість піску в частках одиниці.
Суффозія обумовлює розпушення породи, нерідко супроводжується осіданням поверхні землі. Суффозія може спостерігатися в природних схилах (берегах річок, ярів і ін.), При проходці тунелів, будівельних котлованів і інших підземних роботах. Суффозія в області будування може привести до нерівномірного осідання і навіть до аварії. Відомі приклади руйнування гребель.
Раціональним методом попередження суффозии при проходці будівельних котлованів вважається попереднє зниження УГВ відкачуванням за допомогою голкофільтрів, які закладаються по периметру котловану. Попередження суффозии в області будування досягається заходами, що зменшують напірний градієнт фільтрації, штучним закріпленням піщаних порід і ін.
Суффозія може викликати замулення і порушити роботу закритих дрен, покладених в піщані породи. Щоб уникнути цього, дренажні труби покривають стеклотканью, обсипають торфокрошкой, влаштовують гравійні фільтри і т.д.
Хімічної суфозія називають процес розчинення або вилуговування водою гірських порід. Хімічна суфозія може розвиватися, зокрема, в гіпсоносних породах при фільтрації води з каналів. На осушених землях внаслідок хімічної суффозии може відбуватися винос ґрунтовою водою хімічних елементів і поживних речовин, необхідних для рослин. Прикладом хімічної суффозии є карст. Карсту найбільш схильні до відкладення кам'яної солі, гіпсу, вапняку. Площа розвитку цих порід різна і на території суші земної кулі досягає: соленосних порід 4 млн.км 2. гіпсів і ангідридів 7 млн.км2 і карбонатних порід близько 40 млн.км 2. У колишньому союзі карбонатні породи складають близько 40% території країни . Найбільш поширений карст в карбонатних породах. Однак швидкість карстоутворення в соленосних відкладах і сульфатах вище, ніж в карбонатах.
В результаті карсту в породах утворюються порожнечі і печери різних розмірів. Для рельєфу характерні карстові воронки.
Карст небезпечний в області будування, тому що можливі провали сводовой частини пустот, значна фільтрація з водоймищ і каналів.
1. Чому лесси є просадними грунтами?
2. Поясніть поняття іригаційна ерозія.
3. Назвіть і поясніть види суффозии.
4. Що розуміють під таким явищем як карст?