- PII
- 10.31857/S086978092301006X-1
- DOI
- 10.31857/S086978092301006X
- Publication type
- Status
- Published
- Authors
- Volume/ Edition
- Volume / Issue number 1
- Pages
- 41-49
- Abstract
- The possibility of sinkhole size prediction in the areas, where soluble rocks are covered by impermeable clay layer is considered. Such sinkholes are named by English-speaking authors as “dropout sinkholes” or “cover collapse sinkholes”, because the process of their formation includes collapse (dropping) of clay covering soluble rocks into a karst cavity. Triggers of this effect are: (1) widening of a cavity below the clay due to dissolution of a soluble rock by groundwater; (2) lowering of hydraulic head in confined karst aquifer, primarily caused by groundwater pumping, which results in decreased support of the overlying clay layer; (3) a dynamic load on the clays, which can have either natural or man-made origin. Fresh dropout sinkholes generally have configuration similar to vertical right circular cylinder, but sometimes their shape can be dome-like with very unstable ground “cantilevers”. The appearance of these forms under foundations can lead to deformation and even to destruction of buildings, structures, and infrastructure facilities. Two concepts exist, which can be used as basis for creating models of soil mechanics to calculate diameter of a dropout sinkhole. The first one is based on a viewpoint that clay collapse into a cavity after a trigger action is displayed immediately at the ground surface as a collapse sink. According to the second concept, the preliminary subsurface collapse of clay occurs as fall of ground block resembling a circular paraboloid. As a result, a dome-like cavity appears in the clay layer and above-lying clay fall into it to form a collapse sink. There are no prediction methods based on the two above-mentioned conceptions. The developed approaches to prediction of a dropout sinkhole diameter are adequately comparable, as they use the same input calculation parameters. The prediction results based on these approaches have been compared to an actual diameter of fresh dropout sinkhole. This verification have allowed us to infer that most adequate is the approach based on concept of initial subsurface clay’s collapse preceding the final collapse sink formation.
- Keywords
- <i>карст</i> <i>глинистые породы</i> <i>обрушение</i> <i>провал</i> <i>прогноз</i>
- Date of publication
- 19.09.2025
- Year of publication
- 2025
- Number of purchasers
- 0
- Views
- 14
References
- 1. Абдрахманов Р.Ф., Мартин В.И., Попов В.Г., Рождественский А.П. и др. Карст Башкортостана. Уфа: Информреклама, 2002. 384 с.
- 2. Аникеев А.В. Провалы и воронки оседания в карстовых районах: механизмы образования, прогноз и оценка риска. М.: РУДН, 2017. 328 с.
- 3. Копосов Е.В., Тычина О.В. Изучение фаз развития и учет возраста провальных воронок при инженерно-геологическом районировании закарстованных территорий // Инженерная геология. 1983. № 5. С. 67–74.
- 4. Леоненко М.В., Юргин О.В., Хоменко В.П., Лаврусевич А.А. Риск образования карста (на примере провала близ деревни Неледино Шатковского района Нижегородской области) // Анализ, прогноз и управление природными рисками с учетом глобального изменения климата – ГЕОРИСК-2018: Матер. X Междунар. научно-практ. конф.: в 2 т. / Отв. Ред. Н.Г. Мавлянова. М.: РУДН, 2018. Т. 1. С. 77–82.
- 5. Постоев Г.П. Предельное состояние и деформации грунтов в массиве (оползни, карстовые провалы, осадки грунтовых оснований). М.; СПб.: Нестор-История, 2013. 100 с.
- 6. Протодьяконов М.М. Попытка опытного исследования законов давления пород на горные выработки // Горный журнал. 1912. № 4–5. С. 12–39.
- 7. Рекомендации по проектированию фундаментов на закарстованных территориях / НИИОСП им. Герсеванова. М.: ПЭМ ВНИИИС, 1985. 78 с.
- 8. Саваренский И.А., Миронов Н.А. Руководство по инженерно-геологическим изысканиям в районах развития карста. М.: ПНИИИС Минстроя России, 1995. 167 с.
- 9. Савин В.В., Хусаинов И.Ж. Определение критического радиуса карстовой полости // Автомобильные дороги. 1984. № 12. С. 20–21.
- 10. Толмачев В.В., Карпов Е.Г., Хоменко В.П., Мартин В.И., Давыдько Р.Б. Механизм деформаций горных пород над подземными карстовыми формами // Инженерная геология. 1982. № 4. С. 46–59.
- 11. Хоменко В.П. Карстово-обвальные провалы “простого” типа: полевые исследования // Инженерная геология. 2009. № 4. С. 40–48.
- 12. Хоменко В.П. Карстовое провалообразование: механизм и оценка опасности // Экологическая безопасность и строительство в карстовых районах: матер. Mеждунар. симп. / Под ред. В.Н. Катаева и др. Пермь: ПГНИУ, 2015. С. 50–60.
- 13. Bierbaumer A. Die Dimensionierung des Tunnellmauerwerkes. Leipzig: W. Engelmann, 1913. 102 p.
- 14. Foose R.M. Ground-Water Behavior in the Hershey Valley, Pennsylvania // Bulletin of the Geological Society of America. 1953. Vol. 64. No 6. P. 623–645.
- 15. Gutiérrez F., Cooper A.H., Johnson K.S. Identification, prediction and mitigation of sinkhole hazards in evaporite karst areas // Environmental Geology. 2008. Vol. 53. No 5. P. 1008–1022.
- 16. Khomenko V.P., Leonenko M.V. The collapse of clays covering a karst cavity: in-situ investigation, conceptual model and prediction // Geotechnical Engineering for Infrastructure and Development: Proc. of the XVI ECSMGE, Edinburgh, UK, 13–17 September 2015. Vol. 4: Slopes and Geohazards. ICE Publishing, 2015. P. 2269–2274.
- 17. Waltham A.C., Fookes P.G. Engineering classification of karst ground conditions // Quarterly Journal of Engineering Geology and Hydrogeology. 2003. Vol. 36. P. 101–118.
