Понятие, факторы и причины развития карста (на примере пещеры Хэйтэй Забайкальского края)
Информация - Геодезия и Геология
Другие материалы по предмету Геодезия и Геология
° в третьих отсутствует вообще.
Однако на таком общем геологическом фоне можно выделить и более конкретные закономерности его распространения, и в первую очередь, необходимо обратить внимание на повсеместно наблюдающееся уменьшение закарстованности горных пород с глубиной. Причина этой закономерности вполне определена и заключается в уменьшении скважности и водопроницаемости горных пород с глубиной, в уменьшении градиентов напора, интенсивности водообмена, степени агрессивности и др. Естественно, что изменения степени закарстованности горных пород с глубиной не везде одинаковы, что зависит от орографических условий (горные и равнинные районы), особенностей геологического разреза, условий залегания карстующихся пород и других факторов, но общая тенденция затухания карста с глубиной наблюдается действительно везде.
3. Роль карста при инженерно-геологической и меры борьбы
Наличие карста в том или ином районе всегда вызывает сомнение в устойчивости местности, проектируемых и строящихся сооружений. Карст очень часто вызывает большие осложнения при проведении строительных и горных работ, обусловливает большие притоки воды в подземные выработки и строительные котлованы или большие утечки воды под плотинами. Защита от опасных последствий развития карста достигается осуществлением разнообразных дорогостоящих мероприятий. Все это составляет проблему особых условий строительства сооружений в карстовых районах.
Характер и объем противокарстовых мероприятий зависит от конкретных инженерно-геологических условий территории и различны для промышленно-городских зданий, авто - и железных дорог, гидротехнических подземных сооружений и т.д. в практике проектирования и строительства в карстовых районах применяются защитные мероприятия. Заполнение (тампонирование) карстовых полостей и трещин песком, мелким щебнем и цементным раствором с помощью засыпки и нагнетания, для поддержания свода пещеры и предотвращения его обрушения на участке расположения сооружения. Кроме того, при заполнении полостей слабофильтрующим материалом возможно формирование новых путей движения подземных вод и активизация карста в прилегающих толщах растворимых пород. Требуется детальный анализ эффективности данного мероприятия как временного, так и постоянного действия. (рис.4).
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. При гидрогеологическом строении, при подземной разработке солей или в случае предотвращения возможности выщелачивания и карста в соляной пачке или купола создается другая система гидрозавес, в том числе путем искусственного насыщения подземных вод рассолами, делающими их неагрессивными. Например: процессы растворения с участием углекислоты СО2. углекислота - важнейший компонент подземных вод, определяющий их способность растворять первичные минералы и породы карбонатного состава. Растворение таких минералов и пород происходит по обобщенной схеме:
СаСО3+Н2О+СО2=Са2++2НСО3-
В условиях равновесия для существования в растворе определенных концентраций НСО3 - необходимо присутствие определенного количества свободной углекислоты, называемой равновесной. Если содержание свободной углекислоты в воде больше, чем нужно для равновесия, то при соприкосновении такой воды с СаСО3 (мв) произойдет его растворение, т.е. реакция пойдет слева направо. Процесс растворения будет продолжаться до тех пор пока не наступит равновесие. Если же содержание свободной углекислоты в воде окажется меньшим, чем нужно для равновесия, то, наоборот, из воды будет выделяться СаСО3 (мв), т.е. указанная реакция будет идти справа налево до тех пор, пока не наступит равновесие.
Таблица 1
Количество НСО3 - находящееся в равновесном состоянии со свободной СО2
Содержание, мг/лСО2 (своб) НСО3-СО2 (своб) НСО3-СО2 (своб) НСО3-1 2 3 4 5 6 8 1080 120 140 160 170 180 200 21012 14 16 18 20 25 30 35220 230 240 250 260 280 290 30040 45 50 60 70 80 90 100320 330 340 360 380 390 410 420
Избыточную часть свободной углекислоты, которая расходуется на реакцию с СаСО3 и обеспечивает его растворение, называют агрессивной углекислотой. Иными словами - это углекислота, способная переводить в раствор карбонат кальция. Существуют различные качественные и количественные расчетные методы установления количества агрессивной углекислоты в подземных водах. В таблице 1, по данным И.Ю. Соколова, приведены расчетные данные для определения равновесных концентраций СО2 для различных содержаний НСО3-, позволяющие устанавливать присутствие агрессивной углекислоты в подземных водах.
Приведем пример использования этой таблицы: в воде определено НСО3 - 244 мг/л и СО2 (своб) 40 мг/л. Из данных, приведенных в таблице, следует, что 40 мг/л СО2 (своб) находится в равновесии с 320 мг/л НСО3-, а в исследуемой воде количество НСО3 - значительно меньше, значит вода содержит агрессивную СО2.
Program COcrt;HCO: real;, CO: real;(HCO);(CO);=CO*S;i>HCO THEW Writeln ("агрессивная СО");i=HCO THEW Writeln ("равновесная");i<HCO THEW Writeln ("неагрессивная СО");;.
Вывод: значит вода содержит неагрессивную СО2
3.1 Оценка воздействия разработки карстового комплекса пещеры Хэйтэй
На основании полученных результатов предложены следующие мероприятия, позволяющие предотвратить разрушение карстового комплекса пещеры Хээтэй:
расстояние между взрываемыми