Карст
Карстом называется особая форма рельефа в результате растворения подземными водами горных пород с образованием полостей и пещер различных форм и размеров. Сам термин (нем. Karst), происходит от названия плато Карст, или Крас, в Югославии. Образованию карстового рельефа способствует наличие грунтов, сложенных соленосными породами, гипсами, ангидритами и карбонатными породами.
Причиной возникновения карста является повышенная растворимость отдельных участков грунтов. Развитию карста благоприятствует изменение уровня подземных вод, увеличение их напора, увеличение количества атмосферных осадков. Развитие карста начинается с возникновения трещин или каверн в грунте. Для поверхности карстовых местностей характерны мелкие борозды — карры, замкнутые углубления: воронки, ванны, котловины, полья, естественные колодцы и шахты, слепые (замкнутые в нижнем конце) долины и балки.
Особенно типичны воронки (конические, котлообразные, блюдцеобразные либо в виде ям неправильной формы) диаметром от 1 до 200 м и глубина от 0,5 до 50 м. На дне воронок и других понижений встречаются водопоглощающие отверстия — поноры. Котловины и воронки могут то заполняться водой, то осушаться (периодически исчезающие озёра).
Котловины площадью до нескольких десятков и сотен квадратных километров, с крутыми бортами, ровным дном, исчезающими речками и ручьями известны под названием польев. Карстовые местности бедны поверхностными водотоками. Реки и ручьи часто уходят в подземные полости, проделав в них часть своего пути, выходят опять на поверхность в виде мощных источников (воклюзов), главным образом по краям карстовых массивов. Нередко в громадных карстовых пещерах образуются подземные озера, между которыми текут подземные реки.
В закарстованных массивах образуются различные подземные ходы, полости, пещеры, которые часто развиваются вдоль трещин. Длиннейшие пещеры мира превышают 100 км (например, пещерные системы Флинт-Ридж в Кентукки, США, Хёллох в Альпах, Швейцария). Известны системы карстовых пещер, занимающие сотни квадратных километров.
Глубокие карстовые колодцы и естественные шахты, или пропасти, составляют переход между поверхностными и подземными формами карста Глубочайшие пропасти мира — Пьер-Сен-Мартен 1110 м (Франция — Испания) и Берже 1122 м (Изер, Франция). В России — Назаровская пропасть в районе Сочи на Западном Кавказе имеет глубину около 500 м.
За рубежом особенно интенсивно карст развит в Югославии, считающейся страной классического карста, во многих других странах Западной Европы, в различных районах США, в Вест-Индии (на Кубе, Пуэрто-Рико, Ямайке), в Китае (особенно в Гуанси-Чжуанском автономном районе и провинции Юньнань), на полуострове Индокитай и др.
В России карсты развиты примерно на 13 % территории. Наиболее активные и опасные для экономической деятельности проявления карста характерны для Приуралья, Пермской, Нижегородской, Самарской областей, республик Татарстан и Башкортостан. В зонах карстовой опасности расположены такие крупные города, как Пермь, Уфа, Казань, Нижний Новгород. Менее активные карстовые процессы характерны для Архангельской, Ленинградской, Московской, Тульской областей, Северного Кавказа.
В последнее время усилились карстовые процессы в Москве под влиянием неконтролируемых откачек подземных вод и огромных утечек из коммунальных водопроводных сетей.
Сопутствующие ОЯП — провалы и просадки грунта. В результате таких катастрофических провалов за последние 100 лет наблюдались разрушения зданий и сооружений в Уфе, Казани, Перми, Кунгуре, Москве. До 1969 г. карстовые провалы на территории Москвы не регистрировались, а за последние 30 лет было зафиксировано 42 провальные воронки диаметром от нескольких до 40 м и глубиной от 1,5 до 8 м. В 1969 г. в результате карстового провала полностью разрушился 5-этажный жилой дом на Хорошевском шоссе, а в 1977 г. — еще два в Новохорошевском проезде. Всего в России 301 город подвержен карстовой опасности.
Разовый ущерб может составить до 100 млн. долл. США, а среднегодовой — до 1 млрд. долл. США. Наибольшую опасность в данное время такие провалы представляют для густонаселенных районов с опасными техническими объектами, где даже небольшие деформации могут привести к массовому поражению населения и значительным экономическим ущербам. На территории России повторяемость катастрофических карстовых провалов составляет около 2-5 случаев в год.
Поражающие факторы:
- уход, обрушение грунта из-под основания зданий, сооружений;
- образование карстовых воронок со значительными уклонами. Прогнозирование карстовых провалов в краткосрочном плане, с указанием точного места и времени, наталкивается на значительные трудности.
Применяются в основном инженерные методы защиты, связанные с укреплением обнаруженных крупных карстовых пещер и каверн.
Суффозия
Суффозией называется выщелачивание растворимых солей почвы, нарушение микроагрегатной структуры грунтов с образованием на поверхности замкнутых понижений. В результате суффозии ослабляются связи между микрочастицами грунта, а подземные воды вымывают эти частицы и образуют каверны, пустоты. Суффо-зионные понижения наиболее характерны для лёссов и лёссовидных грунтов.
Развитие суффозии в карсте приводит к карстово-суффо-зионному процессу. В этом случае суффозия ослабляет связи между частицами карстового грунта, а подземные воды вымывают эти частицы в ускоренном темпе.
Сопутствующие ОЯП — оползни, провалы, просадки грунта. В 1983 г. в городе Курган (Западная Сибирь) суффозионный оползень, вызванный техногенными утечками из коммунальных сетей, привел к разрушению 5-этажного здания, разрыву тепломагистрали, гибели 14 человек. Всего в России 958 городов подвержены суффозии. Разовый ущерб может достигать 40 млн. долл. США, а среднегодовой — 1 млрд. долл. США.