ТехЛиб

Библиотека научно-технического портала Технарь

Суффозия

14253_898670Суффозия [suffosio — подкапывание] — выщелачивание растворимых (хлоридных, хлоридно-сульфатных, карбонатных) солей почвы, нарушение микроагрегатной структуры грунтов и вмывание в глубину с нисходящими токами воды тончайших частиц г. п., в дальнейшем также выносимых подземными водами.

Это вызывает оседание всей вышележащей толщи с образованием на поверхности замкнутых понижений; либо мелких (микрозападин, блюдец, западин, воронок), либо более крупных (падин). Диаметр первых до 10, редко до 100—500 м при глубине от 10 до 150 см, вторых 0,6—1,5 км при глубине 150—200 см. Суффозионные понижения особенно характерны для лёссов и лёссовидных грунтов. Очень хорошо (лучше, чем в натуре) выделяются на аэрофотоснимках (Геологический словарь: в 2-х томах. — М.: Недра. Под редакцией К. Н. Паффенгольца и др.. 1978.).

Суффозия — вынос мелких минеральных частиц и растворимых веществ из грунта фильтрующейся в его толще водой, вызывающий иногда оседание вышележащей толщи и нарушение структуры грунта. Различают след. виды суффозии: механическую — вынос преим. мелких минер, частиц; химическую — вымывание растворимых солей; коллоидную — вынос частиц грунта с разрушением микроагрегатов коагулированных глинистых частиц.

Суффозия1Суффозия может возникать только в породах определ. гранулометрич. (химического) состава и структуры и при скорости движения фильтрующейся воды, превышающей некоторую критич. скорость, или при т. н. разрушающем градиенте падения напора в фильтрующем потоке. Разрушающие градиенты в природных условиях встречаются редко. Они возникают в долинах рек и вдоль оврагов при резком понижении уровня воды после паводка. При этом суффозия вызывает оседание поверхности с образованием неглубоких замкнутых понижений, воронок, а в некоторых случаях—оползневые явления. Характерный рельеф участков распространения суффозии позволяет оконтурить их путем инженерно-геологич. съемки и тем самым установить места, непригодные для строительствава, учитывая, что суффозия вызывает ослабление основания и неравномерную осадку сооружений, а борьба с ней сложна.

Суффозия может возникать также при искусств, нарушении режима подземного потока в связи с постройкой гидротехнич. и др. сооружений. Суффозионные явления в этих случаях могут повлечь серьезные нарушения в эксплуатации сооружений и даже их разрушение. Так, открытый водоотлив из котлованов при сооружении фундаментов часто вызывает такое увеличение скорости движения потока подземных вод, что он приводит к выносу частиц из грунта в основании близ располож. сооружений и повреждению последних. Вынос минеральных частиц водой, поступающей в грунтовой водозабор, может быть причиной заполнения ими водозабора и выхода его из строя. Вместе с тем явления С., связанные с работой водозаборного колодца, могут привести к образованию т. н. естеств. фильтра и тем самым улучшить работу колодца.

Значит, градиенты давления возникают при фильтрации воды из верхнего бьефа в обход и под гидротехнич. сооружениями, что при соответствующем составе и структуре грунта в берегах и основании может привести к выносу из него минеральных и водорастворимых частиц и к нежелательным деформациям сооружения.

Суффозионные явления, обусловлены потоком воды, движущимся от верхнего бьефа к нижнему, возможны также в теле земляных плотин, возведенных из песчаных, супесчаных и других несвязных грунтов. Оценка суффозионности грунтов, предполагаемых для возведения плотины, как правило, производится опытным путем. В первом приближении суффозионность грунта определяется видом графика гранулометрич. состава грунта (плавностью кривой, коэффициентами неоднородности и т. п.).

При градиентах падения напора, значительно превышающих критич. водный поток, может наблюдаться полное разрушение структуры грунта, в результате чего частицы грунта переходят во взвешенное состояние, а сам грунт принимает характер текучего тела (плывун). Подробнее об инженерных мероприятиях по борьбе с суффозией см. Фильтрация.

imageОсновной причиной преждевременного разрушения дорожных покрытий, кроме нарушения технических требований к его составу, возведению и эксплуатации, —  являются процессы суффозии. В дорожном строительстве суффозия (от лат. Suffosio – подкапывание) трактуется как механический вынос из рыхлых пород мельчайших частиц (песчаных и алевритовых) подземными потоками.

Именно с суффозией связано образование просадок на поверхности земли в виде «блюдец» и «воронок», диаметр, которых может достигать 10 м и более. Подчиненную роль в процессах суффозии играют выщелачивание и растворение. Они дополнительно разрыхляют породу, благодаря чему увеличивается скорость фильтрации воды через нее. Некоторые пески, даже не содержащие в себе растворимых составляющих, разрыхляются фильтрующимся через них потоком в результате выноса наиболее мелких зерен.

Kur-nelabie-mitusi-6Размыв породы может происходить при струйчатом движении воды через породу, то есть по достаточно крупным пустотам и каналам, в которых возможно завихрение струй, что нередко приводит к срыву слабо связанных частиц породы. Наиболее интенсивно процессы суффозии протекают в тонко — и мелкозернистых песках, лессовидных грунтах и суглинках.

В меньшей степени суффозионные процессы проявлены в более плотных глинистых породах. Причем размыв в них начинается по трещинам. Более подвержены внутреннему размыву глины, богатые монтмориллонитом, значительно изменяющиеся в объеме при различном изменении влажности. В обнажениях такие глины легко шелушатся и осыпаются. Струйчатое движение воды по трещинам срывает и уносит частицы там, где при переменном высыхании и увлажнении связь их с породой нарушается. Процесс размыва обычно не распространяется глубоко в толще глин, так как для этого струи должны иметь высокую скорость, которая возникает только вблизи колодцев ливневой канализации. Основными условиями возникновения механической суффозии являются:

  1. Неоднородность гранулометрического состава грунтов, оцениваемая по коэффициенту неоднородности (Кн): суффозионными грунтами являются, как правило, несвязные песчаные грунты с Кн>20, а при Кн<10 грунт считается не суффозионным.
  2. Критическая величина гидравлического градиента водного потока, ниже которого происходит только её медленная фильтрация без вымывания мелких частиц.
  3. Наличие условий для выноса мелких частиц на дневную поверхность в основании склонов, различных выемках.

В естественных условиях суффозия развивается сравнительно медленно (до десятков лет), однако под влиянием техногенных факторов (прорывы водопровода и канализации), в местах с техногенным нарушением состава грунтов (места прокладки трубопроводов, кабеля) её скорость резко возрастает и отрицательно сказывается на устойчивости дорог и тротуаров, построенных на породах не устойчивых к суффозионным процессам. Суффозионные воронки хорошо заметны на грунтовых просёлочных дорогах. Асфальтированные же дороги могут скрыть довольно крупные воронки, что представляет серьёзную угрозу для транспорта и людей.

* * *

hn_23_1Резюмируя сказанное, отметим, что суффозия  (от лат. suffossio — подкапывание, подрывание * a. suffosion; н. Suffosion; ф. suffosion, renard, erosion interne; и. sufosion) — процесс механич. выноса мелких частиц из массива горн. пород под воздействием потока подземных вод.

Hаиболее часто C. происходит в песчаных, лёссовых и др. дисперсных породах. B зависимости от состава и строения массива C. может развиваться в отд. слое или толще неоднородных по составу пород; на контакте двух слоев, сложенных породами разного состава; в неоднородном заполнителе трещин, зон тектонич. нарушений или карстовых полостей; на контакте г. п. и материала засыпок искусств. сооружения (фильтров, дренажей и др.).

Pазвитию C. способствуют: увеличение степени неоднородности гранулометрич. состава пород; возрастание скорости движения подземных вод или гидродинамич. градиента фильтрац. потока; наличие естеств. или искусств. областей разгрузки переносимого потоками мелкого материала.

C. приводит к изменению состава и структуры пород, увеличению их пористости и водопроницаемости, снижению прочности, что обусловливает оседание вышележащей толщи г. п. c образованием на поверхности замкнутых понижений (воронок, блюдец и др.) размером до неск. сотен м. Cуффозионное разрыхление пород в основании склонов или искусств. откосов способствует образованию оползней. C. в породах оснований сооружений может вызвать их неравномерные осадки, деформации и разрушения.

1354281848B естеств. условиях C. развивается сравнительно медленно (годы, десятки лет); под влиянием техногенных факторов её скорость резко возрастает. Hаиболее интенсивно она протекает на участках сосредоточенной фильтрации в p-нах возведения плотин или водохранилищ, при длит. откачках подземных вод из открытых (карьеры, котлованы) и подземных горн. выработок, a также из скважин водопонизит. систем.

Противосуффозионные мероприятия направлены на уменьшение градиента и скорости фильтрац. потока (противофильтрац. завесы, шпунтовые ограждения, штольневые дренажи, «обратные фильтры«, водопонизит. скважины) и на улучшение свойств г. п. методами технич. Мелиорации.

Лит.: Попов И. В., Инженерная геология, 2 изд., М., 1959; Сечи К., Ошибки в сооружении фундаментов, пер. с венгер., М., 1960; Гришин М. М., Гидротехнические сооружения, М., 1962; Патрашев А.Н., Методика подбора гранулометрического состава обратных фильтров, в кн.: Сб. трудов Гос. ин-та проектирования на речном транспорте, Л., 1957; Истомина B.C., Фильтрационная устойчивость грунтов

А, Б, В, Г, Д, Ж, З, И, К, Л, М, Н, О,

П, Р, С, Т, У, Ф, Х, Ц, Ч, Ш, Щ, Э, Ю, Я

Словарь геологических терминов

 

ЗАСОЛЕННЫЕ ГРУНТЫ

 

 

Written by cvevanya

Январь 25th, 2010 at 11:58 дп