Инженерно-строительное освоение закарстованных территорий

Изложены результаты исследований в области инженерного карстоведения применительно к задачам строительства и эксплуатации зданий и сооружений на закарстованных территориях. Дан анализ отечественного и зарубежного опыта в освоении карстоопасных территорий. Особое внимание уделено вопросам оценки карстовой опасности и принципам противокарстовой защиты.

Для инженерно-технических и научных работников изыскательских, проектных, строительных, научно-исследовательских организаций, а также служб эксплуатации.

Проблемам экономичности и эффективности проектных решений, обеспечению надежности зданий и сооружений уделено существенное внимание в Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1986—1990 годы и на период до 2000 года. В постановлении ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 30 марта 1981 года № 312 «О мерах по дальнейшему улучшению проектно-сметного дела» предусматривается коренное улучшение проектирования и обеспечение защиты территорий и народнохозяйственных объектов от опасных геологических процессов!Карстоведение (карстология) в настоящее время выделилось в самостоя-. тельный раздел науки о Земле. Изучение карстовых явлений уже в течение длительного времени привлекает внимание исследователей в нашей стране и за рубежом. Однако, несмотря на определенные успехи карстоведения в целом, имеется еще ряд нерешенных проблем, которые возникают при инженерно-строительном освоении закарстованных территорий. Эти проблемы рассматривает инженерное карстоведение — раздел науки, объединяющий строительное дело и карстоведение.В настоящее время среди ученых, работающих в области инженерного карстоведения, нет единого мнения в отношении первоочередности и путей решения основных вопросов этой науки, а также методологии исследований. Кроме того, пеупорядочены основные понятия и термины инженерного карстоведения, что нередко приводит к серьезным просчетам и ошибкам в проектных решениях, особенно при проектировании крупных народнохозяйственных комплексов, когда и изысканиях и проектировании участвуют несколько изыскательских и проект-пых организаций.Следует заметить, что в ряде учебников и учебных пособий для вузов вопросы строительства в карстовых районах излагаются крайне упрощенно, а во многих из них — принципиально неверно. Указывается, например, что строительство в карстовых районах вообще недопустимо. Вследствие этого обширные территории признаются непригодными для строительства, что находится и явном противоречии с реальной необходимостью освоения карстовых районов, занимающих значительную часть территории нашей страны, и достигнутыми успехами в этом деле.Все сказанное явилось своеобразным фоном, на котором созрело решение написать настоящую книгу. В нее вошли материалы, относящиеся лишь к тематике исследований авторов. Например, в монографии не затрагиваются вопросы, связанные с гидротехническим строительством и добычей полезных ископаемых в карстовых районах. Основной акцент в книге сделан на вопросы, возникающие при рассмотрении системы «карст — сооружение».Предлагаемая монография является результатом творческого сотрудничества авторов. Вместе с тем авторский коллектив считает необходимым отметить, что инициатором написания книги явился В. В. Толмачев, который проделал большую   часть   научных   исследований,   нашедших   отражение в данной   книге.По просьбе авторов в подготовке отдельных разделов приняли участие ннж. В. Л. Беляев (пп. 2.4, 3.3) и инж. О. Б. Нещсткин (п. 3.2), которым, кроме того, самостоятельно написан п. 4.5.Авторы искренне благодарят д-ра техн. наук, проф. Е: А. Сорочана (ПИИОСП) и д-ра техн. наук, проф. П. П. Коваленко (ГИСИ) за сделанные ими ценные замечания, которые были учтены при подготовке рукописи к изданию. Авторы считают своим долгом выразить признательность своим коллегам за помощь в работе, понимание и поддержку.Проблема строительного освоения закарстованных территорий является весьма актуальной в настоящее время как в СССР, так и за рубежом. Карстующиеся породы занимают около одной трети суши [34]. Несмотря на то, что карстовые явления существенно осложняют строительство, территории их распространения, особенно в последние десятилетия, интенсивно осваиваются. Это объясняется дефицитом свободных территорий для строительства, темпы которого постоянно растут. Кроме того, стрбительство ряда сооружений (железных и автомобильных дорог, газопроводов и др.) в обход закарстованных территорий зачастую бывает экономически нецелесообразно. В то же время достигнутые успехи в области объективной оценки каретоопаености и противокарстовои защиты позволяют с достаточной уверенностью принимать решения об освоен,и, закарстованных территорий, сводя к минимуму вероятность аварий и катастроф.Вопросы изучения карста привлекают внимание исследователей в течение длительного времени. Имеется многочисленная литература по вопросам изучения карста, среди которой следует назвать такие фундаментальные работы, как монографии Г. А. Максимовича [34] и Н. А. Гвоздецкого [9].Основные задачи инженерного карстоведения были рассмотрены па научно-технических совещаниях 1948, 1965, 1978 и 1983 гг. и зафиксированы соответствующими решениями; им посвящен ряд статей [11, 21, 45, 40]. Однако до настоящего времени в СССР и за рубежом отсутствуют монографии, где бы в более или менее полном объеме рассматривались вопросы освоения закарстованных территорий для промышленного и гражданского строительства. Специфические вопросы гидротехнического строительства в карстовых районах обстоятельно изложены в работе А.Г.Лыкошина [31]. М.С.Газизовым рассмотрены различные, в том числе инженерно-геологические, аспекты изучения карста в горном деле.При строительном освоении закарстованных территорий возникает ряд проблем, таких как разработка методики и техники изысканий для различных видов строительства и типов сооружений на разных стадиях проектирования; прогноз каретоопаености; определение характера и степени влияния хозяйственной деятельности на карстовый процесс; определение необходимости, характера и объемов противокарстовои защиты; назначение параметров и проектирование противокарстовых мероприятий.Отсутствие специальных нормативных документов по проектированию зданий и сооружений в карстовых районах или соответствующих разделов в главах СНиП обусловливает неупорядоченность изысканий, проектирования, строительства и эксплуатации сооружений в карстовых районах и нередко приводит к неграмотным в техническом, инженерно-геологическом и экономическом отношениях инженерным решениям.В настоящее время разрабатываются соответствующие нормативные документы. Однако без творческого подхода и глубокого понимания природы карстового процесса, а также конструктивных, строительно-технологических и эксплуатационных особенностей защищаемых объектов ошибки неизбежны. К этому же ведет попытка решать слишком упрощенно сложные задачи противокарстовои защиты.Н данный период в качестве методического документа широко используются «Рекомендации по проектированию зданий и сооружений в карстовых районах СССР» [51], которые в значительной степени упорядочили проектирование на закарстованных территориях. В то же время следует отметить, что рекомендации составлены таким образом, что позволяют догматически трактовать их Основные положения, особенно в части объемов и характера про-тивокарстовой защиты применительно к так называемым категориям устойчивости.Авторы не ставили задачей всеобъемлюще раскрыть все аспек-и,! инженерного карстоведения, например вопросы методики изысканий па закарстованных территориях или конкретных методик проектирования сооружений в тех или иных природных условиях. Основное внимание было уделено вопросам, находящимся на стыке изысканий и проектирования. Не следует, однако, думать, что п в этом направлении удалось решить все проблемы. Некоторые ИЗ них рассмотрены лишь в постановочном плане, другие же лишь упомянуты.Излагаемый в книге материал рассматривается с позиций еди-1Н0Й геотехнической системы «карст — сооружение», поскольку вопросы строительного освоения закарстованных территорий не могут быть правильно решены без одновременного учета природы каретного процесса и особенностей проектируемых объектов. Анализ качества реализованных проектов зданий и сооружений на закар-с,она иных территориях показал, что одной из основных причин повреждений зданий и сооружений вследствие карстовых деформации или неэкономичных проектных решений является именно Неучет этого обстоятельства.Авторы попытались подойти и к таким общим вопросам, как классификация карста. В связи с тем, что механизм карстовых деформаций в значительной степени влияет на принципы выбора противокарстовои защиты, этому вопросу в книге отводится значительное место. Немалое внимание уделено вопросам, связанным С проектированием противокарстовои защиты, а также проблеме оценки каретоопаености, которая, по мнению авторов, принципи-|лыю неверно ранее рассматривалась вне рамок системы «карст — чюружение». При этом большое внимание уделено вероятностно-tiy подходу при оценке каретоопаености, в наибольшей степени отучающему особенностям этой системы.Авторами предложены способы определения размеров карстовых провалов, позволяющие учитывать особенности геологических Лслоний и воздействие от застройки на земной поверхности. Кроме того, показан принцип районирования карстоопасности территории по размерам карстовых провалов. Изложены основные принципы конструктивной противокарстовой защиты зданий и сооружений, а также методы технико-экономического сравнения, отражающие специфику освоения закарстованных территорий. Сделана попытка учесть эту специфику при разработке вопросов оценки эффективности противокарстовых мероприятий. В процессе работы над книгой максимально учитывался передовой зарубежный опыт в области строительного освоения карстоопасных территорий.