Лаврова Н.В., Кадебский Ю.В.
ОБРАЗОВАНИЕ ПРОВАЛА В г. КУНГУРЕ
Кунгурская лаборатория-стационар Горного института УрО РАН г. Кунгур, e-mail: icecave@bk.ru
Территория г. Кунгура находится в зоне интенсивного развития карста. Геологическое строение местности, особенности циркуляции подземных вод, периодические подтопления, связанные с сезонными паводками, создают условия для образования провалов покровных грунтов, что осложняет инженерно-геологическую обстановку городской территории. Важным фактором активизации провалообразования является хозяйственная деятельность. Большая часть провалов происходит весной и осенью, что связано с активизацией движения подземных вод в это время [3,4,5].
Жилой массив, где произошел провал, находится в нижней части города на первой надпойменной террасе в излучине р. Сылвы. Абсолютные отметки террасы составляют 116-122 м, высота над меженным уровнем 5-7 м, ширина (от реки до подножия Ледяной горы) 1 км и более. Поверхность террасы относительно ровная, наблюдаются отдельные уступообразные повышения рельефа (на одном из таких и произошел провал) и слабовыраженные понижения. Расстояние от реки до провала 100-200 м.
3 октября 2001 г. в г. Кунгуре по улице. Гагарина, 21, во дворе частного дома в 12 часов дня произошел провал значительной величины. По словам очевидцев, обрушение земной поверхности происходило в 4 этапа с интервалом в 5 минут. Был слышен гул, треск. На момент обследования 03.10.2001 г. размеры провала были следующие: в поперечнике 9 x 9 м, глубиной 4,5 м. Стенки крутые, отвесные. Расстояние между фундаментом дома и краем провала составляет 4 м.
Образовавшаяся воронка вскрыла следующий геологический разрез:
северо-западный борт:
0,0 - 0,2 м насыпной грунт,
0,2 - 3,5 м (до видимой глубины) песок мелкозернистый
юго-восточный борт:
0,0 - 0,4 м насыпной грунт
0,4 - 1,5 м суглинок средней плотности.
На дне воронки вода не наблюдается.
Геологическое строение данной территории следующее: от
поверхности до глубины 6-10 м залегают аллювиальные отложения первой надпойменной
террасы, в верхней части представленные суглинками, супесью, глиной, песком.
Ниже по разрезу до 37 м залегают гравийные отложения, представленные гравием
крупным полуокатанным с различным заполнителем: песком, суглинком с включением
щебня. Мощность четвертичных отложений возрастает от 16 м на западе до
37 м на востоке территории.
Далее вниз по разрезу - карстово-обвальные отложения,
состоящие из обломков и дресвы известняков, гипсов и ангидритов с глинистым
заполнителем. Данные отложения сформировались в течение длительного времени
при избирательном выщелачивании сульфатных пород, неравномерного оседания
и постепенного обрушения слабо растворимых пластов карбонатных пород. Мощность
их непостоянна √ 2-16 м из-за выступов коренных пород.
Коренные породы вскрыты на глубине 20-50 м и представлены отложениями верхнего (иренского) и нижнего (филипповского) горизонтов кунгурского яруса нижней перми. Карбонатно-сульфатная толща иренского горизонта на участке почти полностью разрушена и представлена в виде останцов. Доломиты и известняки филипповского горизонта постепенно погружаются в западном направлении.
Подземные воды на участке представлены трещинно-карстовыми
и грунтовыми водами. Между ними нет водоупорного горизонта, поэтому они
связаны между собой.
Грунтовые воды в аллювиальных суглинках первой надпойменной
террасы гидравлически связаны с р. Сылвой, поэтому их уровень подвержен
значительным сезонным колебаниям. Во время весеннего паводка возможен подъем
воды до отметки 116,0-117,0 м. В районе провала подземные воды вскрываются
скважинами на глубине 5,5-6,5 м. На момент обследования глубина залегания
подземных вод в ближней от провала скважине составила 6,5 м.
На обследованном участке и поблизости от него карстовые впадины не обнаружены, наблюдаются небольшие понижения шириной 2-3 м и глубиной до 0,5 м. Однако, по данным опроса населения, около 15 лет назад в непосредственной близости от провала был еще один - глубиной примерно 2 м.
Доломиты и известняки филипповского горизонта содержат
значительную примесь глинистого материала. Карст в них развивается медленно
и выражен вторичной пористостью и мелкой кавернозностью. Карбонатно-сульфатная
толща подвергается избирательному растворению подземными водами. В легко
растворимых гипсах и ангидритах интенсивность карста резко возрастает.
Вследствие обрушения кровли над пустотами, распространяющегося до земной
поверхности, возникают провалы грунтов.
Небольшие полости в крупнообломочных карстово-обвальных
отложениях, заполненные в большей части переувлажненным пылевато-глинистым
материалом, не могут вызвать провалы на поверхности земли.
Происхождение провала связано с несколькими причинами. Развитие подземной пустоты может и не проявиться за время эксплуатации зданий и сооружений. Провалы могут происходить при суффозионном, механическом выносе покровных грунтов в подземные карстовые полости. Усиление карстово-суффозионного процесса может происходить при изменении физико-механических свойств пород кровли. В результате периодических подтоплений при внедрении речных паводковых вод происходит обводнение грунтов над пустотой и их разуплотнение, и как следствие, вынос песчано-глинистого материала в пустоты, трещины, крупнообломочные отложения.
Многолетние наблюдения Кунгурского стационара ГИ УрО РАН свидетельствуют об усилении провального процесса в результате активизации карстовых процессов, а также антропогенного воздействия: забора подземных вод, нарушения эксплуатации инженерных сетей, утечки из трубопроводов, извлечения (добычи) горных масс открытым способом.
Выявленная по данным сейсморазведки зона вероятных провалов совпадает с местом нахождения канализационных труб. В настоящее время канализация не действует, и сброс воды происходит в покровные грунты, что способствует развитию суффозионных процессов и образованию провалов [1,2].
Неконтролируемая откачка воды для хозяйственного водоснабжения из скважин, находящихся в непосредственной близости от провала, привела к нарушению гидрогеологических условий участка. Образование депрессионной воронки привело к понижению уровня грунтовых вод, в результате чего формируется зона разрыхления или разжижения покровных грунтов - происходит локальное оседание покровных грунтов.
Литература
1. Дублянская Г.Н., Дублянский В.Н. Теоретические основы
изучения парагенезиса карст √ подтопление. Пермь, 1998
2. Короткевич Г.В. Интенсивно возникающие техногенные
карстовые образования и способы активной борьбы с ними // Проблемы изучения
техногенного карста. Тез. докл. Кунгур, 1988, С. 76-78.
3. Лукин В.С., Ежов Ю.А. Карст и строительство в районе
г.Кунгура. Пермь, 1975.
4. Лукин В.С. Провалы на застроенных территориях // Тез.
докл. Пермь, 1982, С. 45-47.
5. Толмачев В.В., Ройтер Ф. Инженерное карстоведение.
М., Недра, 1990.