Проседание при растворении пород

Известняк, гипс и каменная соль в естественных критериях отлично растворяются в воде. Из этих пород наибольшее распространение и меньшую растворимость имеет известняк. Он отличается от гипса и каменной соли к тому же тем, что в итоге его подземного растворения образуются полости, которые обычно владеют очень устойчивой кровлей. Проседание и обрушение — для известняков явления всераспространенные и всегда связанные с полостями. Каменная соль, напротив,— порода еще более хрупкая и к тому же лучше растворимая; она нередко подвергается проседанию, но это изредка бывает связано с наличием полостей. Гипс по этим" свойствам занимает среднее положение меж известняком и каменной солью.

Просто растворимый в воде сульфат кальция образует два минерала, которые сформировывают массивные толщи пород, — гипс и ангидрит. Более всераспространенной — гидратной — формой является гипс, а ангидрит представляет собой наименее презентабельную — безводную — форму. Эти минеральные вещества входят в состав толщ, занимающих огромные местности в Соединенных Штатах Америки, Западной Европе, Русском Союзе. Проседание в этих толщах часто бывает связано с растворением. Не считая того, ангидрит гв контакте с грунтовой водой образует гипс, что тянет за собой огромное повышение объема материала; в свою очередь это вызывает сильное поднятие поверхности земли.

В течение многих лет в северо-западном Техасе раздавались взрывы, предпосылкой которых было наисильнейшее поднятие, связанное с расширением ангидрита. Потом, в сентябре 1955 г., около городка Новика взрыв возвестил о вертикальном поднятии на 5,5 м блока грунта с поперечными размерами в несколько сотен метров; осколки земли и породы взлетели в воздух, осколком стукнуло человека, находившегося на расстоянии около километра от места взрыва.

Но более всераспространенным типом движения земли, связанного с растворением гипса, является проседание. Именитые Бездонные Озера Розуэлл на краю равнины Пекос в штате Нью-Мексико представляют собой серию обрывистых, заполненных водой структур обрушения, образовавшихся в доисторическое время вследствие растворения гипсовой коренной породы. Самая большая из этих структур добивается на данный момент в поперечнике 90 м и в глубину 40 м. Схожее, но более позже происхождение имеют различные карстовые воронки в гипсовых отложениях гор Кутеней в Английской Колумбии. В 1967 г. на деньке гипсового карьера в Уиндермире за одну ночь образовалась шахта с вертикальными стенами поперечником 20 м; к счастью, никакого вреда она не нанесла.

В Европе гипсовые отложения более обширно всераспространены в северной части ФРГ. Городок Бад-Франкенхаузен — один из пострадавших от проседания: многие постройки, стоящие над теми местами, где подстилающий гипс был растворен, наклонены либо направлены. Париж является, возможно, одним из наибольших городов, затронутых проседанием; на окраинах Парижа в коренной породе повсевременно образуются полости, что делает трудности для инженеров.

Хотя хлорид натрия (каменная соль) не так обширно всераспространен, как гипс, он еще более известен в связи с проседанием, так как его растворимость еще выше и опускание происходит в огромных масштабах. В феврале 1954 г. в Виндзоре (Канада) внезапно в итоге обрушения образовалась пропасть; она имела в поперечнике 90 м, глубину 8 м и стремительно заполнилась водой. Был нанесен большой вред, на сто процентов разрушено два строения. Предпосылкой обрушения послужило растворение подстилающей толщи соли, хотя, может быть, этому содействовали также проводившаяся недалеко откачка соляного раствора и обрушение старенькых глубочайших выработок.

Внезапное обрушение в селе Рундж (северная Индия) в 1970 г. совсем не связано с деятельностью человека. 21 ноября сначала ночи обитатели этого села были разбужены громким грохотом, их дома вибрировали. Выбежав на улицу, люди нашли, что посреди поля, которое еще намедни вечерком было покрыто бамбуком, образовалась глубочайшая сияющая яма шириной около 18 м и глубиной 12 м. Дно ямы было заполнено слоем обломков, толщина которого оказалась достаточной, чтоб завалить по самые вершины буковые посадки высотой 15 м. Село было выстроено на вулканических лавах, под которыми на глубине около 100 м залегал соляной пласт. Грунтовые воды, просачиваясь через соль в течение многих лет, растворяли ее, что привело к образованию большой полости, кровлей которой служили перекрывающие лавы. Равномерно пласт за пластом слои вулканических образований падали в пустоту, в конце концов обруше- ч ние достигнуло земной поверхности и впитало буковые посадки. Может быть, обрушение в Рундже является предвестником более больших угроз в дальнейшем. Во всяком случае, в Канаде есть данные о еще более превосходных обрушениях в геологическом прошедшем. Прерии в провинции Саскачеван подстилаются необъятными отложениями соли. Основная толща мощностью 120–200 м залегает на глубине больше 1,5 км. Растворение соли естественно циркулирующей грунтовой водой вызвало локальное обрушение перекрывающих пластов. Озеро" Кратер в 160 км к северо-востоку от городка Реджайначлежит во впадине, образовавшейся в итоге такового обрушения. Оно имеет форму практически правильного круга поперечником более 200 м, глубина его в связи с скоплением осадков на данный момент составля т всего 150 м. Вокруг озера выслеживаются цилиндрические разломы с вертикальным сдвигом приблизительно на 60 м. Рассредотачивание поверхностных осадков указывает, что это движение производилось в^ течение разных ледниковых периодов приблизительно миллион годов назад.

Еще больше старым является проседание в Розтауне, в 160 км к юго-западу от городка Саскатун; этот процесс, разумеется, доледниковый. Депрессия Розтаун заполнена ледниковыми отложениями, и в текущее время никаких следов былого обрушения на земной поверхности усмотреть нереально, но масштабы его были циклопическими. Поверхность земли просела тут на глубину выше 900 м на участке с поперечными размерами более 19 км. С помощью глубочайших скважин было показано, что соляные пласты, залегающие на глубине 1,5 км, как раз под территорией Розтауна отсутствуют, а в тех местах, где они должны могли быть находиться, скважины вскрыли только массы обрушенной породы. 26 марта 1879 г. в Мид-Каунти (штат Канзас) в итоге обрушения образовалась пропасть с крутыми стенами поперечником около 60 м. Следы телег, оставленные три недели вспять, были ясно видны по обе стороны пропасти. Это очередной пример последствий подземного растворения соли. Той же предпосылкой разъясняется и ночное исчезновение жд станции Розел. Тут яма, образовавшаяся в итоге обрушения, имела глубину 20 м и площадь 4000 м2. Она сразу заполнилась водой, и от жд станции, также от нескольких построек не осталось никаких следов. Эти два варианта обрушения представляют собой чисто природные процессы; они очень тяжело поддаются пророчеству на основании каких-то геологических данных. Еще более точно можно ждать обрушения, вызванного вмешательством человека, в особенности откачиванием соленых грунтовых вод из пластов соли, но и в этих случаях четкое место вероятного проседания указать тяжело. Откачивание грунтовых вод при добыче нефти в районе озера Сауэр (штат Техас), непременно, ускорило подземное растворение соли. Днем 9 октября 1929 г. вышло большое обрушение. Оно началось с образования маленького углубления, стены которого потом стали проседать, и за 5 ч глуб на ямы достигнула практически 30 м

Более именитые случаи проседания связаны с добычей соли в графстве Чешир (Великобритания); они воистину катастрофичны. Чеширская равнина — это одинаковая плоская территория, которая простирается приблизительно на 30 км меж буграми северного Уэльса на западе и Пеннинскими горами на востоке. Отметки рельефа изредка превосходят 150 м. На равнине размещено огромное количество маленьких озер. Считают, что они представляют собой заполненные водой впадины, которые образовались вследствие проседания, вызванного растворением соли на глубине. Эти маленькие прогибы имеют ширину до 200 м и глубину до 10 м. Проседание и обрушение в этом районе часто отмечались начиная с 1533 г., когда вышло проседание в Комбермире. Соляные пласты в первый раз были открыты тут в 1670 г. (в процессе поисков угля), и с того времени стала развиваться соледобывающая индустрия, при этом главные предприятия концентрировались вокруг городов Нортуич и Уинсфорд.

Поверхностные слои в районе городка Нортуич представлены песками и плейстоценовыми валунными глинами ледникового либо межледникового происхождения. Этот слой неконсолидированных осадков по мощности составляет в среднем около 15 м и стопроцентно прячет подстилающие кейперские мергели триасового возраста. Кейперский ярус мощностью около 1200 м сложен приемущественно рыхловатыми алевролитами, глинами, сланцами, песчаниками. Соль в этих породах приурочена к двум горизонтам, известным как Соленосные слои. Мощность верхних Соленос-ных слоев составляет более 300 м, а нижних — в среднем 200 м. Вся толща триасовых пород образует пологую синклинальную складку, погруженную к югу. Так как соль просто растворяется, Соленосные слои не обнаружены в зоне грунтовых вод конкретно под плейстоценовым покрытием, тут соль вымыта прямо до глубины 75—140 м. Следующее обрушение этих отложений вызывает образование просадочных озер.

Все случаи проседания на Чеширской равнине конкретно связаны с растворением пластов соли. Начиная с последнего отступления ледника, которое вышло приблизительно 10 000 годов назад, грунтовые воды текли по соляным пластам и выходили на поверхность в виде массивных соляных источников. Эти источники использовались для добычи соли еще со времен, предшествовавших Римской империи, но в XVII веке с внедрением откачки рассолов они пересохли. Добыча соли из недр началась в 1682 г. Были вырыты, приемущественно в XVIII и XIX столетиях, сотки маленьких шахт. Эти шахты имели такую конструкцию, что их было надо кидать после совершенно недлинного периода эксплуатации. При всем этом для поддержки кровли часто оставляли менее 10 % соли, что было очевидно недостаточно- и делало обрушение неминуемым. В XVII веке добычу вели и так именуемым «диким способом», т. е. выкачиванием рассола — грунтовых вод, насыщенных солью. Скоро было выяснено, что более продуктивными оказались те скважины, которые вошли в природные потоки рассола, в кровлю соляных пластов вдоль полосы проседания. Еще больше богатой оказалась так именуемая «вторичная добыча», которую стали практиковать с середины XIX века. Она заключается в откачке рассола из затопленных заброшенных выработок. Но, будучи очень прибыльным для промышленников, этот способ вызывает резвое разрушение тех немногих соляных целиков, которые были оставлены в шахте для поддержки кровли, что приводит к обрушению шахт.

Эти дешевенькие, но небезопасные способы добычи соли в текущее время вытеснены более современными. Начиная с 1930 г. проводится контролируемая откачка рассола. Пресную воду нагнетают в сухую (и поэтому водонепроницаемую) каменную соль и потом откачивают образовавшийся рассол. Размер полости кропотливо контролируется, утечка воды минимизируется обмысленной системой расположения скважин. Когда полость добивается наибольшего допустимого размера, ее заполняют жесткой пустой породой, к примеру известковыми отходами близкорасположенных хим компаний. Наибольшее количество извлекаемой соли составляет всего 25 %, потому угрозы проседания нет. Обрушений не бывает и в этом случае, если при забойной добыче оставляют в качестве целиков по последней мере 30 % соли, как это делается, к примеру, с 1928 г. в копях Медоубэнк близ Уинсфорда. Не умопомрачительно, что бесконтрольная разработка, проводившаяся в главном с 1780 по 1930 г., привела к более широким проседаниям и обрушениям. Отдельные шахты практически всегда были маленькими, и любая из их действовала до того времени, пока кровля не начинала проваливаться. Потом шахту оставляли, скоро она наполнялась водой, которая подтачивала соляные столбы, что приводило к обрушению пород кровли и к проседанию поверхности земли над шахтой. Воронка обрушения в свою очередь наполнялась водой, что создавало дополнительную опасность для примыкающих шахт.

Самое позже большое проседание соляной разработки вышло в 1928 г. и повлекло за собой обрушение шахты Аделаида-Майн — последней действовавшей шахты в Нортуиче. Озера, образовавшиеся во впадинах проседания, именуются в этой местности «провалами». Они являются конкретным результатом неконтролируемой добычи. Провал Уиттон, образовавшийся в 90-х годах XVIII века в Нортуиче, и провалы Верхний и Нижний, показавшиеся в 20-х годах XIX века в Уинсфорде, были наибольшими; площадь каждого из их более 4000 м2. Маленький рельеф местности содействовал их непрерывному расширению по мере откачки рассола. Особые затруднения причинял провал Уиттон, так как он образовался в центре головного промышленного района тех пор.

Подобные озера могут развиваться даже в нескольких километрах от места откачки. При всем этом наибольшее растворение соли, разумеется, происходит там, где пресная вода в первый раз попадает в соляные пласты. Примером такового «отдаленного проседания» является процесс в районе Биллингс-Грин, где начиная с 1900 г. 10-ки гектаров сельскохозяйственных земель подверглись проседанию и затоплению; очень пострадали и транспортные пути.

Проседание грунтов деформирует дренажные системы на соляных месторождениях и принуждает повсевременно их чинить. Проседанием было вызвано и обрушение набережной канала в Нортуиче 21 июля 1907 г.; при всем этом канал на сто процентов пересох и многие баржи остались на мели. Жд линия меж городками Кру и Ливерпуль была проложена в Уинсфорде в 1866 г. на уровне грунта, но непрерывные оседания и соответственное регулирование положения рельсов привели к тому, что к 1882 г. линия оказалась на насыпи высотой 9,2 м.

Во 2-ой половине XIX века был очень разрушен Данкерк — пригород Нортуича. Данкерк в то время являлся центром разработки соляных месторождений и откачки рассола.

К 1830 г. провал Уиттон уже полностью оформился и в него впадал ручей Уинчем. Дома, дороги, каналы и соляные выработки продолжали непрестанно разрушаться, и в 1880 г. эту местность обрисовывали так: «Одни дома нависают над улицей на два фута, другие наклонены в сторону примыкающих домов и опрокидывают их. Участок длиной 1000 футов и таковой же ширины стремительно погрузился на глубину 40 либо 50 футов в средней собственной части. Практически 400 домов и иных сооружений общей ценой выше 100 000 фунтов стерлингов более либо наименее серьезно повреждены в итоге проседания грунта. Район катастроф с каждым годом разрастается».

Обычным примером проседания является пропасть Плэттс-Хилл на северной стороне Данкерка. 1-ый признак приближающейся катастрофы появился тут 9 декабря 1892 г., когда уровень рассола в шахте Уиннингтон за ночь поднялся на 9 м и в течение последующих 2-ух суток продолжал стремительно возрастать. Разумеется, под землей происходили какие-то огромные конфигурации. Было записанно предстоящее увеличение уровня рассола, а потом 26 мая 1893 г. поблизости местечка Уинчем-Роуд вышло проседание участка 27,5×4,6 м. Через 17 дней пропасть, развившаяся в итоге проседания и популярная сейчас под заглавием Плэттс-Хилл, имела глубину 40,3 м и была затоплена. К озари 1894 г. пропасть еще более возросла, по ее крутым стенам сползал грунт, в провал продолжала поступать вода. Земля вокруг провала растрескалась, что вызвало повреждение близкорасположенных построек. 28 июля 1896 г. пропасть Плэтсс-Хилл была измерена; оказалось, что ее поперечник составляет 87 м, а наибольшая глубина 50,3 м; пропасть все еще росла. Повреждения дорог, построек и соляных выработок в округи длилось до озари 1897 г., когда провал равномерно не стал расширяться и стабилизировался.

Не таким обычным, но имеющим в главном то же происхождение и еще более броским было Величавое проседание, происшедшее в Данкерке 6 декабря 1880 г. В 6 ч утра местные обитатели были разбужены сильным грохотом. Участок земли около 0,5 км в поперечнике начал трястись, то поднимаясь, то опускаясь. Из трещинок в земле вырывался воздух. Более впечатляющим это зрелище было у озера Эштонс-Олд-Рок, где струи грязевых фонтанов лупили ввысь практически на 4 м. Разумеется, все эти явления были следствием массовых обрушений старенькых шахт и прорыва воды. Источник ее был потом найден: поперек течения ручья Уинчем образовалась огромная трещинка, через которую вся вода ручья ушла под землю. В 9 ч на деньке ручья появилась еще одна трещинка, которая повредила часть близкорасположенных соляных выработок. В низовьях же ручья Уинчем направление течения сменилось на оборотное, это привело к частичному осушению достаточно огромного озера.

Не считая того, значимая часть вод реки Уивер устремилась |в пропасть в земле. Люд собрался поглядеть, как от берега отваливаются кусочки и исчезают в бездне. В 4 ч денька в примыкающем водоеме раздался сильный взрыв, и масса ринулась врассыпную, ибо из-под земли забила струя грязищи и воды на 9 м ввысь. Разумеется, вышло очередное обрушение, которое замедлило развитие первого, блокировав некий подземный канал. Водоворот ослаб. Часом позднее на месте соляных разработок упала высочайшая труба, потому что площадь проседания расширялась. В 6 ч вечера около скважины внезапно ишак кусочек грунта поперечником 150 м, глубочайшие ямы впитали две печи для обжига кирпича и несколько строений. На последующий денек все уже было расслабленно.

Можно заключить, что естественное растворение соли и следующее проседание в Чешире всегда будут создавать трудности, пусть даже относительно маленькие. Кое-что можно предугадать, к примеру, где будет происходить естественное проседание, так как многие водные потоки в соляных пластах уже установились, а наибольшее растворение наблюдается там, где пресная вода в первый раз просачивается в соляной пласт. Многие соляные потоки текут вдоль простирания пластов к местам выхода на поверхность источников, и их движение может направляться структурой пластов каменной соли и существующими разломами. Там, где растворенные соляные пласты перекрываются плейстоценовыми песками, проседание грунта однородное и слабенькое; в местах же, где перекрывающими породами являются более твердые мергели, обрушения происходят достаточно изредка, но они бывают более значительными, так как мергелевые пласты имеют ограниченную несущую способность.

Старенькые способы добычи, имевшие гибельные последствия в районе Нортуич, на данный момент не используются, так как нет способности сделать их неопасными. Естественным растворением на данный момент добывается в Чешире наименее 10 % соли, и в дальнейшем эта толика будет сокращаться. Комиссия по ликвидации проседания отлично борется с порчей земли и повреждением строений, связанными с добычей соли. Образованная в 1891 г., эта комиссия получила достаточные возможности исключительно в 1952 г. В ее функции входят также консультации строй компаний по вопросам обвалов грунта и мерам предосторожности против этой угрозы. Приятно отметить, что деятельность комиссии сокращается, так как человечьих жертв нет уже с 1939 г., а методы добычи не вызывают небезопасного проседания. На данный момент соль разрабатывается неопасным методом. Уроки бесконтрольной добычи были усвоены.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий
SQL - 48 | 0,192 сек. | 12.6 МБ