Негативные воздействия суффозии на объекты промышленного и гражданского строительства

Суффозия представляет собой широко распространенный и опасный для строительства экзогенный геологический процесс [1]. В результате суффозионного разрушения горных пород ухудшаются их прочностные и деформационные характеристики, а также увеличивается проницаемость. Когда испытавшие суффозионное разрушение породы находятся в зоне взаимодействия с каким-либо инженерным сооружением, это может привести к его деформированию.

Еще большая опасность - такие суффозионные проявления, как оползни, оседания и провалы, если они непосредственно контактируют с неподготовленными к этому конструктивными элементами зданий и сооружений. Применительно к суффозии можно говорить о принципиальной возможности если не всех, то подавляющего большинства известных деформационных воздействий на сооружения, возводимые в сложных инженерно-геологических условиях [2].

При проектировании, строительстве и эксплуатации объектов необходимо учитывать возможность их взаимодействий с суффозионными процессами. Здесь могут наблюдаться четыре ситуации: влияние на объект суффозии природного происхождения; взаимовлияние объекта и техногенной суффозии, обусловленной его функционированием; взаимовлияние объекта и техногенной суффозии, вызванной функционированием другого объекта; влияние объекта на суффозию, не вызывающее ответной реакции для этого и для других объектов. Легче всего предусмотреть первую из перечисленных ситуаций, труднее - третью, а цель проектирования - создание четвертой.

1 - очень низкая опасность, не накладывающая ограничений на строительство; 2 - низкая опасность, требующая незначительного удорожания строительства; 3 - средняя опасность со значительным удорожанием строительства; 4 - высокая опасность, делающая строительство проблематичным

Рис. Количественные критерии оценки существующей суффозионной опасности для строительства объектов промышленного и гражданского назначения

Взаимодействие суффозионных процессов с объектами промышленного и гражданского строительства нередко приводит к серьезному ущербу и даже к катастрофическим последствиям. Так, образовавшийся в 1983 г. в г. Кургане суффозионный оползень [3], спровоцированный утечками из водонесущих коммуникаций, вызвал разрушение жилого дома и гибель людей.

В 1986 г. в одном из предместий г. Бразилиа массовое провалообразование, обусловленное такой опасной разновидностью суффозии, как подземная эрозия, привело к разрушению более 50 жилых домов и собачьего питомника [4].

В восточных штатах США связанная с карстом суффозия, вызванная эксплуатацией подземных вод и сопровождающаяся образованием провалов, начиная с 1940-х гг. постоянно разрушает жилые и промышленные здания, объекты инфраструктуры [5]. Только в 1980 г. ущерб от разрушения товарного склада в г. Россвилл (штат Джорджия) составил 1,4 млн. дол.

Более 100 зданий в одном из жилых районов Еревана испытали в 1970-х гг. деформации в результате химической суффозии [6], причем некоторые из них пришли в аварийное состояние и были снесены.

Несмотря на приведенные выше и другие известные факты, есть все основания полагать, что основной ущерб, обусловленный суффозией, связан не столько с крупными авариями и катастрофами, сколько с практически постоянными или периодически повторяющимися мелкомасштабными негативными воздействиями техногенных суффозионных процессов на объекты, например с разрушением асфальтовых покрытий.

Необходимо также отметить одно парадоксальное обстоятельство: суффозия нередко представляет собой побочный результат применения мероприятий по защите от других экзогенных геологических процессов. Естественно, при этом снижается эффективность инженерной защиты, и возникают новые непредвиденные проблемы. К сожалению, довольно часто встречаются сопровождаемый провалообразованием суффозионный вынос пород в поврежденные противооползневые дренажные штольни [7] и подземная эрозия, активно развивающаяся на контакте пород с конструктивными элементами берегозащитных сооружений и приводящая к их разрушению [8]. Отмечается также образование суффозионных полостей и провалов при замачивании лессовых пород, используемом в качестве противопросадочного мероприятия [9], и формирование устойчивых суффозионных каналов в цементном камне, заполняющем карстовые полости [10].

Оценить суффозионную опасность можно на основе информации о поверхностных проявлениях суффозии. Для этого вполне приемлемы некоторые принципы, применяемые в инженерном карстоведении. На рис. представлена основанная на одном из таких принципов [11] схема для ориентировочной оценки суффозионной опасности в тех случаях, когда имеются данные о поверхностных суффозионных проявлениях. При выборе граничных значений плотности поверхностных суффозионных проявлений автор статьи руководствовался критериями, предложенными для выделения зон экологического кризиса и риска [12].

Литература

1. Хоменко В.П. Оценка суффозионной опасности // Пром. и гражд. стр-во. 1996. №8.
2. Метелюк Н.С. Совершенствование расчета сооружений, возводимых в сложных грунтовых условиях. Киев: Будивельник, 1980.
3. Тихвинский И.О. Оценка и прогноз устойчивости оползневых склонов. М.: Наука, 1988.
4. Mendonca A.F., Pires A.C. H., Barros J.G.C. Pseudo-sinkholes in lateritic terrains, Brasilia, Brazil // Applied karst geology: Proc. 4th Multidiscipl. conf. On sinkholes and the eng. And environ. Impacts of karst. Panama City, Fla., 25-27 Jan. 1993. Rotterdam, 1993
5. Newton J.G., Tenner J.M. Case histories of induced sinkholes in the eastern United States // Karst hydrogeology: Karst hydrogeology: engineering and environmental application: Proc. 2nd Multidiscipl. Conf. on sinkholes and the environ. impacts of karst. Orlando, Fla., 9-11 Feb. 1987. Rotterdam, 1987
6. Арутюнян Р.Н., Манукян А.В. Предотвращение суффозийных деформаций в загипсованных грунтах Еревана // Основания, фундаменты и механика грунтов. 1982. №4
7. Котлов Ф.В., Брашнина И.А., Сипягина И.К., Город и геологические процессы. М.: Наука, 1967
8. Кузнецов В.В., Иконников Л.Б., О причинах деформаций беговых укреплений на волжских водохранилищах // Тр. ПНИИИС Госстроя СССР, 1978. Вып. 56.
9. Галай Б.Ф., Лысенко М.П. Влияние состава и свойства лессовых грунтов на выбор и эффективность противопросадочных мероприятий // Инженерная геология. 1979. №5.
10. Данюшевский В.С., Джабаров К.А., Алиев Р.М. Повышение суффозийной стойкости тампонажных суспензий // Тез. докл. 5-й Респ. конф. По физикохимии, технологии пучения и применения промывочных жидкостей, дисперсных систем и тампонажных растворов. Киев, 1981. Ч. 2.
11. Толмачева В.В., Троицкий Г.М., Хоменко В.П. Инженерно-строительное освоение закарстованных территорий. М.: Стройиздат, 1986.
12. Трофимов В.Т., Красилова Н.С. Геодинамические критерии оценки состояния эколого-геологических условий // Геоэкология. 2000. №3.

В.П. Хоменко, д-р геол.-минерал. наук

Источник on-line