Это провал. Как мы обнаружили карстовую полость на объекте в Якутии.

Изыскания в зоне распространения вечной мерзлоты имеют множество нюансов: начиная от логистики и заканчивая тонкостями отбора и хранения проб. В подобных условиях цена ошибки высока, потому что работы в мерзлоте трудоемки и ресурсозатратны. Поэтому когда результаты бурения неожиданно вскрыли опасные геологические процессы на объекте, мы исключили возможность ошибки, а затем составили прогноз и дали рекомендации клиенту.

Изыскания на объекте проводились в три этапа: полевые работы (апрель 2023), лабораторные исследования (апрель-май) и камеральная обработка материалов с подготовкой отчета (май 2023).

Начало работ пришлось на период, когда сезонная мерзлота уже начала оттаивать, поэтому до объекта наблюдений удалось добраться автотранспортом без использования специальной техники (снегоходы, воздушный транспорт). Однако изыскания в таких условиях всё равно были более трудоемкими в сравнении с территориями без многолетнемерзлых грунтов.

Обзорная схема участка работ

Пробы в мерзлоте мы отбирали при помощи буровых установок, оснащенных генератором, ударников для работы по наиболее твердым породам, специальных коронок, фрезеров. Чтобы получить достоверные данные при анализе мерзлых грунтов, необходимо поддерживать их температуру как в естественных условиях. Для этого мы использовали мобильные холодильники и термобоксы с аккумуляторами холода. Керны транспортировали в специальных ящиках.

Изменения температур с глубиной мы фиксировали при помощи специальных термокос, где по всей длине провода на определенном расстоянии друг от друга установлены термометры. Чтобы при оттаивании скважины не заливались водой и термокосы не примерзали, необходимы обсадные трубы. Скважины тампонировались пробками, чтобы температуры стабилизировались. Только после этого мы сняли показания термометров.

Кроме природных сложностей, связанных с мерзлотой, на объекте возникли и другие затруднения. Существующая подстанция была очень застроена, и использовать буровую установку в непосредственной близости от высоковольтных установок было невозможно. Для отбора проб мы пробурили рядом с сооружениями 6 скважин глубиной 15 метров.

Бурение на объекте

Во время бурения на глубине 9–11 метров мы обнаружили водорастворимые породы (доломиты), которые при оттаивании вымывались водой в нижележащие слои. Эти процессы, называемые карстом, привели к образованию пустот. Со временем полости в доломитах начали заполняться породами из вышележащих грунтов.

Пустоты, обнаруженные в скважинах 4 и 6, находились на глубине порядка 3,5–4 метров. Когда буровой инструмент опустился до этой отметки, случился характерный “провал”, который и позволил выявить пустоты. Полости уже поднялись в крупнообломочный материал (щебень), сложенный устойчивыми к растворению породами.

Примечательно, что при рекогносцировочном обследовании территории поверхностных карстовых воронок не было обнаружено. Большая часть территории была отсыпана грунтом, который уже разровняли. Упоминания о карсте отсутствовали и в архивных материалах, которые предоставил заказчик. Обнаружить карст и связанные с ним опасные явления просадки грунта удалось только во время бурения. Расположение пустот позволило предположить, что со временем провал будет смещаться наверх, создавая угрозу постройкам. А также без специальных мероприятий будет расширяться в горизонтальной проекции, и может достигнуть других скважин (в частности, скважины 5). Эти материалы мы включили в отчет.

Пустоты мы отобразили на графике и подробно описали в отчете. Нанесли на карту существующий провал, обозначили участок распространения вскрытого карста и предполагаемый участок развития карста. А еще дали рекомендации, которые помогут снизить неблагоприятное воздействие геологических процессов на сооружения или исключить возможность образования карстовых деформаций.

Инженерно-геологический разрез с пустотой

С одной стороны, это мероприятия, препятствующие поступлению влаги к карстующимся породам (снегозадержание, дренаж грунтовых вод и прочее). С другой стороны, это мероприятия, направленные на закрепление самих грунтов при помощи растворов или фундаментов, а также специальные конструктивные решения при строительстве.

Полностью устранить воздействие карста на сооружения очень сложно, так как это масштабный процесс. Однако при внедрении специальных мероприятий и систематическом наблюдении можно значительно снизить риски при строительстве и эксплуатации объектов в зоне распространения карста.

Мы вовремя обнаружили опасные геологические процессы, что было важно не только для успешного прохождения экспертизы, но и для безопасной эксплуатации объекта. Если бы мы не получили эти данные в процессе изысканий, время и средства на реконструкцию подстанций даже при положительном заключении экспертизы ушли бы впустую. Ведь без специальных мероприятий провал обязательно доберется до поверхности, а это чревато деформациями и разрушением сооружений. В настоящее время реконструкция ПС 220 кВ Майя и ПС 220 кВ Томмот завершена. Дальнейшее выполнение всех мероприятий по борьбе с карстом позволит снизить риски возникновения аварий на этих объектах.

Подписывайтесь на наш канал в Телеграме, чтобы быть первыми в курсе новостей отрасли, обсудить практические кейсы, поделиться своими историями или задать вопрос.

А чтобы прислать ТЗ для расчета стоимости работ или получить консультацию эксперта, переходите по ссылке.«Гидроизыскания» — когда изыскателя не нужно искать!