Что такое химическая суффозия

Суффозия

Суффозия (от лат. suffosio — подкапывание) — вынос мелких минеральных частиц породы фильтрующейся через неё водой. Процесс близок к карсту, но отличается от него тем, что суффозия является преимущественно физическим процессом и частицы породы не претерпевают дальнейшего разрушения.

Суффозия приводит к проседанию вышележащей толщи и образованию западин (суффозионных воронок, блюдец, впадин) диаметром до 10 и даже 100 метров, а также пещер. Другим следствием может быть изменение гранулометрического состава пород как подверженных суффозии, так и являющихся фильтром для вынесенного материала.

Наиболее широкое развитие суффозия получает в области распространения лёссов и лёссовидных суглинков, под склонами долин рек, часто по ходам роющих животных. Одним из необходимых условий суффозии является наличие в породе как крупных частиц, образующих неподвижный каркас, так и вымывающихся мелких. Вынос начинается лишь с определенных значений напора воды, ниже которых происходит только фильтрация.

В карбонатных и гипсоносных песчано-глинистых отложениях и мергелях карст и суффозия могут проявляться одновременно. Это явление носит название глинистый карст или глинистый псевдокарст.

Виды суффозии

См. также

Ссылки

Полезное

Смотреть что такое «Суффозия» в других словарях:

Суффозия — [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… … Геологическая энциклопедия

СУФФОЗИЯ — [от лат. suffossio подкапывание, подрывание] выщелачивание и вынос мелких минеральных частиц потоками грунтовых вод, фильтрующихся в толще горных пород. С. приводит к образованию подземных пустот и к последующей просадке всей вышележащей… … Экологический словарь

СУФФОЗИЯ — (от лат. suffossio подкапывание) вынос мелких минеральных частиц и растворенных веществ водой, фильтрующейся в толще горных пород … Большой Энциклопедический словарь

Суффозия — процесс вымывания мелких частиц из горных пород подземными водами … Геологические термины

суффозия — сущ., кол во синонимов: 1 • вынос (6) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов

Суффозия — эрозионный процесс вымывания (выщелачивания) фильтрующейся водой микрочастиц из растворимых горных пород, сопровождающийся образованием просадочных деформаций в вышезалегающих породах. Характерен для рыхлых горных пород, содержащих растворимые… … Словарь черезвычайных ситуаций

суффозия — Вынос мелких минеральных частиц потоками грунтовых вод, фильтрующихся в толще горных пород, этот процесс характерен для областей, где известковые породы перекрываются рыхлым поверхностным материалом, который в процессе растворения известняка… … Словарь по географии

суффозия — 3.21 суффозия : Разрушение и вынос потоком подземных вод отдельных компонентов и крупных масс дисперсных и сцементированных обломочных пород, в том числе слагающих структурные элементы скальных массивов. Источник: СП 116.13330.20 … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

суффозия — (от лат. suffossio подкапывание), вынос мелких минеральных частиц и растворённых веществ водой, фильтрующейся в толще горных пород. * * * СУФФОЗИЯ СУФФОЗИЯ (от лат. suffossio подкапывание), вынос мелких минеральных частиц и растворенных веществ… … Энциклопедический словарь

Источник

Суффозия

Текущие в пустотах и прослойках горных пород воды в некоторых случаях способны растворять или размывать слагающую массу. Когда растворенные частицы породы уносятся с подземным водным потоком, говорят о возникновении суффозии.

Что такое суффозия

Суффозия – это вынос определенных грунтовых частиц подземными водами. Она сопровождается проседанием грунтового слоя, формированием суффозионных впадин, блюдец, воронок (диаметр до 100 м), пещер. Вследствие явления может измениться гранулометрическая структура пород как подвергшихся размытию, так и фильтровавших выносимый материал.

Чаще всего суффозионный процесс отмечается на участках лёссов и суглинков лёссовидного типа. В карбонатах, гипсе, мергелях, песчано-глинистых грунтах возможно дополнение выноса карстом. Это называется глинистый псевдокарст.

Провоцирующий фактор – движущиеся грунтовые воды. Явление возможно при сложении следующих условий:

Виды суффозии

По способу воздействия на породы выделяют:

Химический тип подразумевает выщелачивание минеральных элементов. Он наблюдается, когда фильтрующаяся вода наталкивается на растворяющиеся в ней вещества.

Механическая суффозия – размытие и перемещение пород, даже не содержащих растворяющихся веществ, интенсивно текущей подземной водой. Явление наблюдается преимущественно на речных склонах и оврагах.

В большинстве случаев химический и механический процессы совмещены. Смешанный тип чаще всего отмечается в лёссах.

По действию водного потока в грунте выделяют процесс:

В первом случае размытие происходит между грунтовыми слоями, не захватывает внутренность грунта. Во втором случае оно осуществляется под действием водного потока внутри слоя, обуславливается значительным ускорением фильтрации подземных вод.

Для борьбы с суффозией грунта применяются активные и пассивные меры. В первом случае осуществляют мероприятия, направленные на устранение причины явления:

Во втором случае рационально размещают строящиеся объекты, учитывают их конструкцию. Перед инженерными и строительными работами осуществляют мониторинг территории, на которой высока вероятность суффозионного процесса.

Источник

Механическая суффозия

Механическая суффозия а также химическая это процесс выноса частиц породы подземными водами вызывающий оседание поверхности земли в данных условиях.

◊ Растворимость и размываемость горных пород

Осадочные породы, в состав которых входят соли угольной и соляной кислоты ( например, кальцит, каменная соль), сравнительно легко растворяются водой. Содержание соли серной кислоты ( ангидрит, гипс) растворяются водой значительно медленнее. В результате совместного действия размывания и растворения горных пород в них могут образовываться очень большие пустоты-подземные пещеры.

Суффозия механическая и химическая

В процессе химической суффозии разрушаются кристаллические связи, вследствие чего частицы породы освобождаются и получают возможность перемещаться. В первую очередь растворяются соли, находящиеся на стенках пор, затем-легко растворимые карбонатные частицы. В результате растворения солей и карбонатных частиц поры в породе увеличиваются, что в свою очередь облегчает процесс выноса мелких нерастворенных частиц.

Наблюдая суффозионные явления, И.И. Бочков установил, что наибольшее развитие они получают при условии, что основная масса породы состоит из двух резко различных по размеру фракций. В песчаных породах отношение размера частиц D к размеру поры dпор по данным И.Б. Бочкова, примерно равно 2,5. Для того, чтобы мелкие песчинки могли свободно передвигаться в порах, размер поры dпор должен быть больше размера движущейся частицы примерно в 8 раз.

Следовательно, необходимым условием суффозионного выноса должно соотношение размеров крупных частиц D и мелких частиц d не менее чем:

Известно, что крупные частицы породы выносятся при больших значениях градиента фильтрации, чем мелкие.Объясняется это явление тем, что гидродинамическая сила принадлежит к числу объемных сил и действует по поверхности сопротивления.Следовательно, если принять частицы породы шаровидными, то можно прийти к выводу, что величина гидродинамического давления, необходимого для передвижения частицы, должна быть пропорциональна ее диаметру.

Н.Н. павловский считает, что для частиц со средним диаметром ( от 0,25 до 1,0 мм) величина критического градиента фильтрации равна среднему диаметру частиц: I кр=dср. Зависимость между гидродинамической силой и диаметром частиц установлена Н.Н. Павловским для свободного перемещения частиц породы.

V kp=0,002(0,75n+0,23)(Re/de), где

Диаметр частиц, мм … 1,000 0,500 0,100 0,050 0,010 0,005 0,001

На основе произведенных экспериментальных исследований Д. Джастин указал критические размывающие скорости фильтрации для песка и гравия различного размера:

Диаметр частиц, мм …. 5,0 3,0 1,0 0,8 0,5 0,1 0,08 0,05 0,03 0,01

Значения критических скоростей и градиентов фильтрации в однородных песках различной крупности, по данным И.Ф. Володько, следующие:

Диаметр, мм … 0,57 0,90 1,35

Критическая скорость м/сут (см/с) … 890(1,03) 530(0,61) 300(0,35)

Критический градиент … 6,67 1,63 0,54

Для определения возможности суффозии по формулам приходится часто пользоваться понятием среднего размера частиц породы.По данным В.С. Истоминой, могут быть получены следующие соотношения: действительная пористость породы в долях единицы:

d расч=(1,9√γв/√(γуд-γв)]·√(vкр·γуд),

где γуд-удельная сила тяжести частиц породы, Н/м³; γув-удельная сила тяжести воды,Н/м³; средний диаметр пор в породе, мм:

dср.пор=3,1√Кф.ср·γв·η/n′,

где Кф.ср-средний коэффициент фильтрации, см/с; η-динамический коэффициент вязкости воды, см²/с.Используя данные, полученные из экспериментов, В.С. истомина установила, что фильтрационное разрушение породы в восходящем потоке воды начинается при критическом градиенте

Iкр=4,5 (dрасч/dср.пор)²

Явление суффозии может также возникнуть на контакте двух слоев в тех случаях, когда величина коэффициентов фильтрации для них будет отличаться более чем в два раза. Таким образом, устанавливается возможность суффозионного выноса на контакте между прослойками глинистых и песчаных пород или песчаных и гравелистых.

Для того чтобы найти для этого случая критическую скорость суффозионного выноса, С.В. Избаш предложил формулу:

Vкр=V0+f(d²/D²),

Vкр=0,26d²60[1-1000(d60/D60)²],

а)Какие породы и в каких местах и условиях теряют свою прочность вследствие выщелачивания солей, создающих структурные связи или ослабление коллоидных структурных связей при периодическом высыхании и увлажнений.

в) Где, за счет каких источников и по каким внутренним путям возможно движение воды через легко размываемую породу.

***** РЕКОМЕНДУЕМ выполнить перепост статьи в соцсетях!

Источник

Суффозионные процессы и их последствия как факторы риска в строительстве.

С увеличением темпов развития градостроительства, и как следствие, городской инфраструктуры, а также всевозможных подземных коммуникаций, увеличивается и техногенная нагрузка на застраиваемые территории. Поэтому, все чаще возникает необходимость оценки развития (возникновения, наступления) геологических процессов, связанных именно с техногенным воздействием.

По размерам суффозионные воронки достигают до 10, а иногда, и 100 м. Сам же процесс может протекать как на значительной глубине, так и вблизи поверхности. Глубинные суффозионные процессы, являются одной из причин образования подземных пещер, что в свою очередь ведет к проседанию всей вышележащей толщи грунтов и пород, а в условиях увеличения нагрузки на поверхность (при строительстве различных объектов) способно привести к провалу всей грунтовой толщи.

Суффозия – процесс выноса частиц грунта водами естественных подземных горизонтов, а также водами искусственных техногенных горизонтов. Данный процесс, на территориях застройки практически всегда развивается мгновенно и способен привести к природно-техногенным катастрофам разного масштаба, а также к значительным экономическим потерям.

Как правило, образованию суффозионных проявлений на жилых территориях способствует изменение гидродинамической обстановки в ходе проведения строительных мероприятий, а также вследствие утечек из городских коммуникаций. Также, зачастую этому процессу способствует изменения химического состава подземных вод, вследствие которого происходит растворение частиц грунта и их последующий вынос.

В настоящее время, при проектировании объектов промышленного и гражданского строительства принято выполнять оценку рисков, в том числе оценивают вероятность проявления опасных геологических процессов, а также техногенное влияние на территорию предполагаемого строительства и последствия, связанные с ним.

Известно, что такой процесс как суффозия может возникать только в определенных инженерно-геологических и гидрогеологических условиях. Основополагающим фактором является наличие пород с определенным текстурно-структурным составом. Также важную роль, определяющую возможность возникновения данного явления, играют такие факторы, как фильтрационная способность пород, величина градиента напора (гидродинамическая сила потока), химический состав вод горизонта и скорость подземного потока, а также наличие области выноса.

В случае, если процесс суффозии носит природно-техногенные характер, то все чаще источниками утечек воды, являются объекты водоснабжения и канализации, для обратной засыпки которых, чаще всего используют неоднородные по гранулометрическому составу насыпные грунты, наиболее подверженные суффозионному разрушению. А при плохом их уплотнении процесс происходит быстрее. Например, в случае если коммуникации проходят под транспортными магистралями, то формирование полости невозможно заметить до момента разрушения асфальтового покрытия под нагрузкой от транспорта.

На территории строительства новых зданий, изменение режима потока ПВ, в большинстве случаев, происходит вследствие вскрытия грунтовой толщи при организации строительных выемок. Образовании искусственной полости выноса (котлована, траншеи и др.), и отлив воды через ее поверхность приводит к увеличению скорости потока, которое и влечет за собой свободный вынос частиц грунта в образовавшуюся полость.

Суффозия на сегодня является актуальной геотехнической проблемой, так как устранение ее последствий требует проведения технологически сложных и дорогостоящих работ. Поэтому оценка риска, с целью предотвращения возможности возникновения данного явления играет значительную роль при проектировании строительства.

Наиболее оптимальным вариантом является использование комплекса методов оценки.

Для выполнения расчетов и последующего прогнозирования необходимо учитывать информацию, полученную в ходе предварительного обследования участка строительства.

Как правило, оценивают:

Подпись

Для московского региона проведена оценка и последующее картирование опасных и потенциально опасных суффозионных районов, что изначально позволяет предварительно охарактеризовать район застройки по степени развития и активности процесса.

2. Гидрологические условия

Наличием естественных водотоков на территории строительства обусловлена гидрогеологическая обстановка участка строительства. Химический состав подземных вод.

3. Естественные горизонтов ПВ

Изучение гидрогеологических условий дает возможность определить максимально возможные значения напорных градиентов, скорости потоков, состав и фильтрационные особенности пород.

4. Текстурно-структурные особенности пород

Исследования водопроницаемости грунтов предполагают изучение свойств техногенных грунтов и грунтов естественного залегания зоне эксплуатации.

Сюда входит определения фильтрационных свойств грунтов, а также исследования грунтов на виброползучесть.

5. Техногенную нагрузку

Определяют количество коммуникаций на единицу площади и др. факторы, которыми может быть обусловлено развитие аварийной обстановки.

С учетом некоторых из вышеперечисленных факторов, в лабораторных условиях, выполняется физическое моделирование суффозионного процесса. Для данного моделирования используются специальные трехмерные установки, позволяющие воссоздать условия, характерные именно для исследуемой территории.

Однако, минусом данного метода, несомненно является невозможность учета всех исходных параметров из-за их многообразия. Непредсказуемость факторов техногенного происхождения и скорость их изменения особенно влияют на объективность данного прогнозного расчета.

По итогам прогнозной оценки, в зависимости от факторов, влияющих на суффозионный процесс, определяют методы его предотвращения, а также даются рекомендации, позволяющие контролировать его развития на территории застройки.

На сегодня, методы борьбы с суффозией заключаются в предотвращении движения воды через размываемый массив и включают в себя:

— Регулирование стока ПВ и организация дренажных систем

— Организация противофильтрационных завес и шпунтовых стенок

— Увеличение пути фильтрации и уменьшение скорости движения ПВ

— Искусственное изменение свойств пород путем изменения их состава (цементация, силикатизация), для снижения фильтрационных свойств

— Организация обратных фильтров.

Если вы нашли ошибку: выделите текст и нажмите Ctrl+Enter

Источник

Суффозионные и карстовые процессы

При фильтрации подземная вода совершает разрушительную работу. Из пород вымываются составляющие их частицы. Это сопровождается оседанием поверхности земли, провалов, воронок. (Этот процесс выноса, а не его последствия, называют суффозией. различают два вида суффозии — механическую и химическую. При механической фильтрующаяся вода отрывает от породы и выносит целые частицы (глинистые, пылеватые, песчаные); при химической вода растворяет частицы породы (гипс, карбонаты) и выносит продукты разрушения.

Суффозионные и карстовые процессы

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

Основной причиной суффозионных явлений следует считать возникновение в подземных водах значительных сил гидродинамическое давления и превышение величины некоторой критической скорости воды. Это вызывает отрыв и вынос частиц-во взвешенном состоянии Взвешивание частиц происходит при критическом напоре, который можно определить по формуле

где А—плотность породы (песка); л—пористость породы, доли единицы.

Гидродинамическое давление, г/см3, действующее по касательной к депрессионной кривой дренируемого потока, определяют по формуле

где Ао=1—плотность воды; п—пористость, доли единицы; /—| гидравлический уклон (градиент).

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

Суффозионные и карстовые процессы

В глубине массива перенос мелких частиц осуществляется водой из I одних пластов в другие или в пределах одного слоя. Это приводит к I изменению состава пород и образованию подземных каналов. В глу­бине массива суффозия может возникать также на контакте тух. 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, пещеры например, на [долины р. Темер-Ростов-на-Дону ).

Следует отметить, что породах суффозия развивается не на контактах, толщах, образуя так называемый «глиняный, или лессовый, карст», к пустот начинается с ходов землемеров при условии возник в них турбулентных завихрений фильтрующей воды. Порода и образуются пустоты размыва.

Суффозионные и карстовые процессы

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

При прогнозе величины суффозионной осадки следует учитывать:

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

Строительство на суффозионных грунтах имеет свои трудности и осуществляется по своим строительным нормам и правилам. При возведении объектов используются различные приемы строительства:

Выбор того или иного приема строительства зависит от геологиче­ского строения и гидрогеологической обстановки строительной площадки, типа и вида грунтов оснований, характера засоления, конструкции объекта и технических возможностей строительной организации.

Суффозионные и карстовые процессы

Развитие карстового процесса (в отличие от суффозии) главным является растворение пород и вынос из них веществ в растворенном виде.

В России карст имеет широкое распространение в районах запад-Предуралья (закрытый гипсовый и известняковый карст), на кой равнине (закрытый известняковый карст), в Приангарье и во многих других местах Сибири, Кавказа и дальнего Востока.

Возникновение и развитие карста обусловлено способностью пород к природ ному растворению, наличием проточной воды и степенью ее реализации, геологическим строением участка, рельефом местности и трещиноватостью пород, характером растительности, климатом.

Из всех пород наиболее растворимыми водой являются соли, гипсы, и известняки.

Для растворения одной части каменной соли : достаточно трех частей воды, а для гипса нужно уже 480 частей воды. Труднее всего растворяются известняки. В зависимостиот содержания в воде СО₃ и от температуры для растворения части минерала кальцита, из которого они обычно слагаются требуется от 1000 до 30 000 частей воды. Аналогичным образом растворяются доломит и магнезит.

Суффозионные и карстовые процессы

Причины различной растворимости минералов зависят от энергии кристаллических решеток. Чем больше эта энергия, тем труднее растворяется минерал. Кроме того, растворимость породы зависит от крупности составляющих ее частиц. Мелкие зерна при всех прочих равных условиях растворяются быстрее.

Одним из главных факторов карстообразования является действие воды — атмосферной, речной, подземной, если она не обладает минерализацией. Наиболее сильно растворяет породы слабо минерализованная вода, а также водные растворы, содержащие сво­бодную углекислоту. В этом случае растворяющее действие воды увеличивается во много раз. Растворению способствует повышенная температура и движение воды. Зависимость растворимости кальцита от температур видно из следующего примера:

Температура, °С ……….’………….- 25 50 100

Растворимость, мг/л …………………. 14, 315, 4 17,

Суффозионные и карстовые процессы

Очень важным условием развития карста является степень водо­проницаемости пород. Чем более водопроницаема порода, тем интенсивнее развивается процесс растворения. Наилучшие условия в этом отношении создаются в трещиноватых породах, особенно при наличии трещин шириной не менее 1 мм, так как это обеспечивает свободную циркуляцию воды. Вода постепенно разрабатывает трещины в каналы и пещеры. Этот процесс, получивший название коррозии, продолжается до водоупора или уровня подземных вод. У коррозионного процесса, как и у эрозионного, имеется нижний предел развития, называемый базисом коррозии, которым чаще всего бывает уровень ближайшей реки, озера или моря, а также поверхность водоупорных пород.

Поднятие или опускание карстового массива, вследствие движений земной коры, вызывает изменение положения базиса коррозии. Карстовый процесс при этом либо усиливается, либо ослабевает.

Ниже уровня подземных вод, если они достаточно минерализованы и поток их движется медленно, карстообразование не происходит. В этой части массива наблюдается цементация трещин за счет выпадения из водного раствора кальцита и других веществ. В связи с этим в карстующемся массиве следует различать зону карстообразования и зону цементации.

Интенсивность карстообразования определяется толщиной слоя карстующихся пород. При малой толщине исключается возможность возникновения больших пустот.

Большое влияние на развитие карста оказывает климат и характер распределения осадков по сезонам года, режим верхних слоев земной коры.

Суффозионные и карстовые процессы

Так, установлено, что до 50 % карбонатных солей выносится водами в весенний период. Зимой их вынос составляет всего лишь несколько процентов количества. При рельефе, который не обеспечивает стока, роль атмосферных вод значительно возрастает растительности на развитие карста двоякое. С одной лесная подстилка и гумус обогащают воду свободной СО₂ и ее растворяющую деятельность, с другой стороны, элювий, формирующийся на покрытых растительностью уменьшает инфильтрацию и размывающую силу вод. Уничтожение леса и дернового покрова всегда развитию поверхностных карстовых форм. В процессе выщелачивания в карстующихся породах различные по своему положению и форме пустоты, или вые формы.

По отношению к земной поверхности различают два типа карста: открытый и скрытый. При открытом типе карстующиеся породы лежат на поверхности земли, а при скрытом они скрыты слоями нерастворимых водопроницаемых пород и лежат на большой глубине. Примером открытого карста могут быть районы складчатых гор (Кавказ и др.). Скрытые карсты распространены на Русской равнине.

В массиве карстующихся пород наблюдается обычно несколько пещер, связанных воедино ходами и трещинами, по которым циркулирует подземная вода. Пещерам свойственны озера и подземные реки.

Суффозионные и карстовые процессы

Пещеры разнообразны по форме и размерам. Наиболее крупной среди известных является Мамонтова пещера в Северной Америке. Если все проходы и галереи этой пещеры вытянуть в одну линию, то их длина составит 240 км. Высота одного из залов достигает 40 м при размере в плане 163 х 87 м. Самой высокой среди известных пещерой в мире является Анакопийская пропасть в Новом Афоне (Кавказ). Один из ее залов имеет высоту более 70 м. Строительство в карстовых районах связано со значительными трудностями, так как карстующиеся породы являются ненадежным основанием.

Пустотность снижает прочность и устойчивость пород, как оснований зданий и сооружений. Развитие карстовых форм может вызвать недопустимые осадки или даже полное разрушение конструк­ций. Карстовый процесс особенно опасен для гидротехнических соо­ружений. Через карстовые пустоты возможны утечки воды из водохранилищ, каналов. При строительстве в карстовых районах не­обходимо осуществлять ряд мер, направленных на прекращение развития карстовых форм, повышения устойчивости и прочности пород предохранять растворимые породы от воздействия поверхностных и подземных вод, что достигается планировкой территории, устройст­вом системы ливнеотводов, покрытием, поверхности слоем глины, выполняющей роль гидроизоляции. Фильтрация подземных пресекается сооружением дренажных систем карстующиеся породы и одновременно предотвращать них воды, что может быть достигнуто нагнетанием в трещины и пустоты жидкого стекла, цементного или глинистого раствора, битума.

Источник