Методические основы оценки карстоопасности на ранних стадиях прогноза устойчивости территорий : на примере районов развития карбонатно-сульфатного карста Предуралья

• Автор: Ковалёва, Татьяна Геннадьевна
• Шифр специальности: 25.00.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 140 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. ОСОБЕННОСТИ ПРОЯВЛЕНИЯ КАРБОНАТНО-СУЛЬФАТНОГО КАРСТА В РАЙОНАХ ПЕРМСКОГО ПРЕДУРАЛЬЯ
1.1. Общая характеристика условий развития карбонатно-сульфатного карста и особенности карстопроявлений на территории Пермского Предуралья
1.2. Обоснование выбора территории г.Кунгур в качестве «пилотной» территории
1.3. Общие принципы выбора геолого-гидрогеологических признаков-факторов при карстологическом прогнозе
2. ХАРАКТЕРИСТИКА УСЛОВИЙ И ФАКТОРОВ РАЗВИТИЯ КАРСТА НА ТЕРРИТОРИИ Г.КУНГУР
2.1. Анализ результатов изучения карста в Кунгурском районе в историческом аспекте
2.2. Геолого-гидрогеологические особенности развития карста междуречья Сылвы и Ирсни
3. ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ГЕОЛОГО-ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ПРОСТРАНСТВЕННОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ И ПАРАМЕТРЫ ПОВЕРХНОСТНЫХ И ПОДЗЕМНЫХ КАРСТОВЫХ ФОРМ
3.1. Основные проблемы карстологического прогноза на урбанизированных территориях
3.2. Методическое обоснование выбора наиболее значимых геолого-гидрогеологических признаков-факторов для карстологического прогноза
4. ПРИНЦИПЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ОЦЕНКИ КАРТООПАСНОСТИ НА РАННИХ СТАДИЯХ ПРОГНОЗА УСТОЙЧИВОСТИ ТЕРРИТОРИЙ НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА ГЕОЛОГО-ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ-ПРИЗНАКОВ
4.1. Методика и результаты оценки карстоопасности в целях карстологического прогноза на территории г.Кунгур на основе анализа геолого-гидрогеологических факторов
4.2. Сравнительный анализ выполненного карстологического прогноза и оценок
карстоопасности, произведенных нормативными методами
Заключение
Список литературы

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования. Современная международная концепция противодействия природным катастрофам, ставшая одним из основных итогов Международного десятилетия по уменьшению опасности стихийных бедствий (1990-1999 гг.), предполагает безопасное освоение и развитие территорий, в том числе и территорий градопромышленных комплексов на основе принятия и внедрения «опережающей стратегии». В основе стратегии - градостроительное планирование с учетом природных рисков, управление развитием природно-техногенных процессов и явлений, принятие оперативных решений, основанных на системе прогноза обстановок снижающих устойчивость территории — ситуаций связанных, в основном, с возникновением и развитием опасных природных процессов. Предупреждение и прогнозирование, а не ликвидация последствий процессов и явлений - базовый тезис стратегии. В России международная концепция «устойчивого (поддерживаемого) развития территорий» принята в 1996г. в виде документа «Концепция перехода Российской Федерации к устойчивому развитию». Дальнейшее развитие и конкретизация данной концепции проводится в настоящее время в рамках новой инициативы ООН - Международной стратегии по уменьшению бедствий, реализация которой запланирована на 2005-2015 гг. в отдельных странах и регионах.
Несмотря на относительно длительный период времени, прошедший после принятия концептуальных положений безопасности, в пределах интенсивно осваиваемых закарстованных территорий, проблема прогноза возникновения карстовых деформаций остается актуальной, что отмечается практически во всех территориальных строительных нормах и региональных нормативах, созданных для закарстованных территорий (Республика Башкортостан, 1996; Нижегородская область, 1999, 2011; Пермский край, 2004).
Анализ чрезвычайных ситуаций, зафиксированных на территории Предуралья, в частности в пределах Пермского края в период с 1998 по 2014гг. и изложенных в материалах межведомственного совещания по координации совместных действий в прогнозировании и предупреждении ЧС от 02.11.2004, а также в материалах «Прогноз чрезвычайных ситуаций на территории Пермского края на 2012-2014 годы ГУ МЧС России», свидетельствует о том, что даже на хорошо изученных территориях применяемые прогнозные мероприятия не всегда эффективны. Ярким примером является территория г. Кунгур, где в 2006 году было зарегистрировано 19, в 2007 - 23, в 2008 - 10, в 2009 — 18, а в 2010 — 5 карстовых провалов поверхности в непосредственной близости от

жилых домов и промышленных объектов. При этом поперечные размеры некоторых провалов достигали 15м, а их глубина до 25м. Провалообразование на территории города продолжается и до сих пор, но с меньшей интенсивностью, чем в 2007г. В 2011 году на территории города Кунгура зафиксировано 2 карстовых провала, однако 2012 г. — уже 12, в 2013 г. — 3 [102]. Провалы, в первую очередь, представляет реальную угрозу безопасности населения и, во вторую, эксплуатационной сохранности инженерных объектов.
Отечественная и зарубежная практика карстологического прогноза и оценки карстоопасности территории в частности, свидетельствует о том, что на современном этапе развития инженерного карстоведения общегеологическая основа оценки закарстованных территорий часто игнорируется или используется в сокращенном, наиболее общем виде без должного учета особенностей инженерно-геологических (в том числе техногенных) и геотехнических условий развития карстового процесса и его проявлений в основании сооружений. Более того, значимые упущения в оценке карстоопасности зачастую являются результатом недостаточного понимания самой природы карстового процесса в целом и особенностей его протекания в конкретных природно-техногенных условиях, следствием чего являются ошибки в применяемых противокарстовых мероприятиях [61].
Ошибки в прогнозе карстовой опасности практически всегда несут с собой экономические потери за счет необоснованно завышенных требований к конструктивным мерам безопасности, либо, наоборот, за счет недостаточности принятых противокарстовых мероприятий, а также необоснованного отказа от использования для строительства той или иной территории.
Оценка карстоопасности может быть выполнена как самостоятельный вид прогнозной оценки с целью оценки анализа самого процесса карстообразования, так и являться одним их пунктов общей оценки устойчивости территории с целью ее безопасного освоения. В том и другом случае начальные этапы и шаги оценки карстовой опасности идентичны. Карст, как опасный геологический процесс должен учитываться при любом освоении территории, на которой созданы условия для развитие карстовых процессов.
Формально достаточные сведения для производства инженерно-геологических работ на закарстованных территориях, включая и оценку их устойчивости отражены в соответствующей нормативной документации. В 1986 г. нормативно был введен в действие специальный раздел строительных норм и правил (СНиП) по особенностям проектирования оснований и фундаментов на закарстованных территориях (дополнение к

полотна дороги» [134, 26]. В ходе указанных изысканий производилось морфологическое описание встреченных карстовых форм и уже тогда инженеры разделили их по возрасту на «старые», которые имели пологие склоны, заросли деревьями, часто с изогнутыми стволами, и кустарниками, и «молодые», склоны которых отличались крутизной, свежим оползанием грунта. Кроме того, первыми исследователями было подмечено, что морфометрические размеры карстовых форм зависят от мощности перекрывающих отложений, так, при большой мощности покровов воронки имеют большие диаметры и небольшую глубину, днища их часто заняты водой, тогда как при неглубоком залегании карстующихся пород образовываются карстовые воронки с крутыми склонами и обнажениями гипса в бортах. Геоморфологическая приуроченность карстовых форм также была отмечена инженерами, ими были выделены воронки, образовавшиеся склонах террас, названные «косогорными» и воронки, возникшие на водораздельных пространствах и поверхностях речных террас, которые получили название «полевые», такие воронки часто образовывали цепочки, что указывало на наличие их подземной взаимосвязи, обусловленной гидродинамическими особенностями карстового массива. При приближении к склону террас воронки соединяются, образуя овраги. Обнажения на берегах р.Ирсни показывает, что местоположение карстовых оврагов, впадающих в пойму реки, взаимосвязано с опусканием карбонатных и сульфатных пластов, образующих локально вытянутые синклинальные складки. Первыми инжеперами-исследователями был проведен опрос коренного населения близлежащих деревень и поселков и отмечены участки, где по их словам местных жителей произошли недавние провалы (вершина Рыбина Лога, территория д. Нагорный, участок Бабина Гора). Необходимо отметить, что провальные явления во времена первых инженерно-геологических изысканий были не такими интенсивными, как на сегодняшний день, так, например, в окрестностях станции Кунгур образования карстовых деформаций не было зафиксировано. На то время наиболее карстоопасными территориями близ г.Кунгура были выделены участки южнее д. Березово, участок Бабина Гора, участок между деревнями Мериново и Заиренская слобода [26].
В качестве следующих работ, внесших существенный вклад в представление о карсте исследуемой территории, выполненных на втором этапе, необходимо выделить работы В.А. Варсанофьевой: «Карстовые явления в северной части Уфимского плоскогорья» (1915 г.) и «В Южной части Уфимского плоскогорья» (1916 г.). В первой были рассмотрены карстопроявления в трех карстовых районах: области артинских песчано-глинистых и гипсоносных отложений Прсдуральского прогиба, относимых в настоящее время к кунгурскому ярусу, области каменноугольных (теперь артинских) известняков и области кунгурских гипсоангидритовых отложений западного склона Уфимского плоскогорья (сейчас Уфимское плато). При описании карстовых явлений в кунгурских гипсоангидритовых отложениях