Суффозионные явления

 Суффозионные явления

       При фильтрации подземная вода совершает разрушительную работу. Из пород вымываются составляющие их мелкие частицы. Это сопровождается оседанием поверхности земли, образованием провалов, воронок. Этот процесс выноса частиц, а не его последствия, называют суффозией.

Различают два вида суффозии - механическую и химическую. При механической фильтрующаяся вода отрывает от породы и выносит во взвешенном состоянии целые частицы (глинистые, пылеватые, песчаные); при химической вода растворяет частицы породы (гипс, соли, карбонаты) и выносит продукты разрушения.

При одновременном действии этих двух видов суффозии иногда применяют  термин - химико-механическая суффозия. Такая суффозия может быть в лессовых породах, где растворяется карбонатное  цементирующее вещество и одновременно выносятся глинистые частицы.

  Основной причиной суффозионных явлений следует считать возникновение в подземных водах значительных сил гидродинамического давления и превышение величины некоторой критической скорости воды. Это вызывает отрыв и вынос частиц во взвешенном состоянии.

   Суффозия может происходить в глубине массива пород или вблизи поверхности земли.

В глубине массива перенос  мелких частиц осуществляется водой  из одних пластов в другие или  в пределах одного слоя. Это приводит к изменению состава пород  и образованию подземных каналов. В глубине массива суффозия может  возникать также на контакте двух слоев, различных по составу и  пористости. При этом мелкие частицы  одной породы потоком воды переносятся  в поры другой породы. При суффозии на контакте между слоями иногда формируются  своеобразные прослои или вымываются пустоты. Это можно наблюдать  на контакте глинистых и песчаных слоев, когда соотношение коэффициентов  фильтрации этих пород больше 2.      Характерными являются пустоты лессовых пород, в частности, на контакте с подстилающими их кавернозными известняками-ракушечниками. Размер пустот иногда достигает нескольких метров. Такие небольшие пещеры развиты, например, на склонах долины р. Темерник в г. Ростов-на-Дону. Развитие пещер нередко сопровождается провалом поверхности земли, повреждением зданий и подземных коммуникаций.

    Следует отметить, что в лессовых породах суффозия развивается не только на контактах, а и в самых толщах, образуя так называемый глиняный, или лессовый, карст). Развитие пустот начинается с ходов землемеров при условии возникновения в них турбулентных завихрений фильтрующей воды. Порода разрушается и образуются пустоты размыва.

Как механическая, так и  химическая суффозия активно проявляется  также вблизи поверхности земли  при естественном или искусственном  изменении гидродинамических условий - формировании воронок депрессии, колебаниях уровня подземных и поверхностных  вод, откачках, дренировании.    Суффозионные процессы часто возникают на склонах речных долин и откосах котлованов и берегах водохранилищ при быстром спаде паводковых вод или сбросе лишних вод, в местах выхода на поверхность грунтовых вод, на орошаемых территориях.

В откосах строительных выемок суффозионный вынос частиц приводит к оседанию поверхности, образованию  провалов, воронок, оползней. Например, в районе Волгограда многие оползни  связаны с суффозионным выносом  песка грунтовыми водами. На орошаемых  землях дельт Терека и Сулака (Прикаспий) за счет инфильтрации воды и перепада ее скоростей на границе супесчано-суглинистых отложений с озерно-аллювиальными трещиноватыми глинами образуются крупные провалы, разрушается оросительная сеть, магистральный канал.

Химическая суффозия может  проходить длительное время и  выщелачивает не только карбонаты и  другие, сравнительно легко растворимые  вещества, но и кремнезем. При значительном растворении пород химическая суффозия переходит в карстовый процесс.

При проектировании объектов необходимо установить возможность  проявления суффозионной осадки, определять величину и характер протекания суффозной осадки (). При этом следует определять ВСЮ суммарную величину вертикальной деформации засоленного основания, которая складывается из осадки, вызванной уплотнением грунтов от нагрузки объектов и суффозионной осадки.

    При прогнозе величины суффозионной осадки следует учитывать:

- в глинистых грунтах  с содержанием глинистых частиц  более 40% осадка практически не  проявляется;

- наибольшая осадка наблюдается  при высокой засоленности и  большой пористости грунтов;

- величина и характер  протекания осадки во времени  во многом зависят от химического  состава фильтрующейся в грунте  воды.

Величина суффозионной осадки определяется по результатам полевых  испытаний засоленных грунтов статической  нагрузкой (штампом) после длительного  замачивания.

  Суффозионные явления отрицательно сказываются на устойчивости зданий и сооружений. С суффозией следует активно бороться. Основой всех мероприятий является прекращение фильтрации воды. Это достигается различными путями: регулированием поверхностного стока атмосферных вод и гидроизоляцией поверхности земли; перекрытием места выхода подземных вод тампонированием или присыпкой песка; устройством дренажей для осушения пород или уменьшением скорости фильтрации воды; упрочнением ослабленных суффозией пород методами силикатизации, цементации, глинизации, применением особых видов фундаментов, например, свайных.