Город Уфа находится в зоне активного карстообразования и суффозии, что создаёт серьёзные риски для городской инфраструктуры. Сложные геолого-гидрогеологические условия территории способствуют возникновению провалов, подтоплений и других опасных процессов. В статье рассматриваются особенности карстовых процессов г. Уфа на примере микрорайона Нижегородка, причины их проявления и меры по снижению рисков.

Ключевые слова : карст, суффозия, инженерные изыскания, мониторинг карста, кунгурский ярус, провал.

The city of Ufa is located in an active karst and suffusion zone, posing significant risks to urban infrastructure. The complex geological and hydrogeological conditions of the area contribute to the formation of sinkholes, waterlogging, and other hazardous processes. This paper examines the characteristics of karst processes in Ufa, using the Nizhegorodka microdistrict as a case study, along with their causes and potential risk mitigation measures.

Keywords: karst, suffusion, engineering surveys, karst monitoring, Kungurian stage, sinkhole.

Территория Республики Башкортостан известна широким распространением и разнообразием карста в равнинно-платформенной и горно-складчатой областях. Наибольшее развитие он имеет в Башкирском Предуралье и на западном склоне Южного Урала. Карстующиеся карбонатные и сульфатные отложения пермского, каменноугольного и девонского возраста здесь во многих местах выходят на поверхность, либо залегают близко от нее, создавая характерные формы наземного и подземного карстового рельефа в виде различных округлых или протяженных понижений — западин, блюдец, воронок и озер, оврагов, суходолов, провалов, пещер и др. (Р. Ф. Абдрахманов и др., 2002)

Рис. 1. Пораженность территории Республики Башкортостан поверхностными карста (Р. Ф. Абдрахманов и др., 2002): 1 — площади с отсутствием поверхностных карстопроявлений или локальным их распространением. Площади с пораженностью поверхностных карстопроявлений преимущественно: 2 — менее 2 %; 3–1 — 5 %; 4–5 –15 %; 5–15–25 %; 6 –более 25 %. 7 — границы административных районов.

Геологическая обстановка Уфы и ее окрестностей характеризуется наличием ряда опасных природных процессов. К ним относятся карстовые явления, связанные с растворением горных пород, суффозия, вызывающая просадки грунта, оползневые процессы на склонах, линейная и плоскостная эрозия почв, а также подтопление и затопление территорий. Эти процессы обусловлены как природными факторами, так и антропогенным воздействием, что создает дополнительные риски для градостроительной деятельности. В таких условиях требуется тщательный анализ геологической среды и разработка специализированных инженерно-технических решений для минимизации негативных последствий.

Микрорайон Нижегородка в г. Уфа представляет собой типичный пример территории с интенсивным развитием карстово-суффозионных процессов. Согласно региональной типизации карста Республики Башкортостан, данный участок относится к равнинному сульфатному карсту с недостаточным питанием (менее 500 мм осадков в год).

Гидродинамический профиль территории характеризуется развитием зон горизонтальной и сифонной циркуляции подземных вод, что создает исключительно благоприятные условия для активного карстообразования и сопутствующих суффозионных процессов.

Основными карстующимися породами на территории Нижегородки являются гипсы кунгурского яруса. Они залегают на разных глубинах:

— В южной и восточной частях — на глубинах 13,0–27,0 м (абс. отметки 63,4–80,9 м БС).

— В центральной и западной частях — на глубинах 30,4–58,2 м (абс. отметки 29,8–58,5 м БС).

— В крайней северной части гипсы не вскрыты до глубины 66 м.

Гипсы сильно трещиноватые, выветрелые, с открытыми и заполненными карстовыми полостями высотой 0,5–4,3 м, а также зонами дезинтеграции, сложенными глиной с щебнем.

Территория характеризуется прирусловым гидрологическим режимом, зависящим от уровня р. Белой. Амплитуда колебаний уровня подземных вод достигает 8–9 м, что создает эффект «гидрологического насоса», способствующего суффозии и карстообразованию.

На отдельных участках наблюдается подпитка карстовых вод за счет аллювиальных вод, которые слабоминерализованы и агрессивны по отношению к гипсам.

На территории микрорайона Нижегородка выделены:

— Карстовые поля, объединяющие 62 воронки (средний диаметр 15–50 м).

— Суффозионно-карстовые понижения (блюдцеобразные, глубиной 1,0–2,5 м).

С 1962 по 2018 год было зафиксировано 6 карстовых провалов, последний провал имел размеры 10,5×9,1 м, глубина 2,2 м.

Рис. 2. Карстовый провал в микрорайоне «Нижегородка» Ленинского района ГО г. Уфа. (В. Г. Камалов и др., 2019)

Территория относится к потенциально опасной и опасной в карстово-суффозионном отношении. (СП 22.13330.2016 Основания зданий и сооружений…, 2016).

Рекомендации по снижению рисков

1. Противокарстовые мероприятия:

— Укрепление грунтов, дренажные системы.

— Контроль застройки в опасных зонах.

2. Геотехнический мониторинг:

— Регулярные наблюдения за деформациями.

— Прогнозирование новых провалов.

3. Научно-техническое сопровождение строительства для минимизации аварийных рисков.

Непрерывность действий опасных геологических процессов на территории города Уфа, меняющих во времени структурный каркас «полуострова», приводя его к еще большему ослаблению несущих возможностей массива, требует организации постоянного мониторинга.

Как видно из стратиграфической колонки карстующихся пород г. Уфы, особенности литологического состава и залегания пород играют ключевую роль в развитии карстовых процессов. Помимо современных методов картографирования с использованием ГИС-технологий и статистических методов, позволяющих уточнить интенсивность провалообразования в пределах геоморфологических элементов рельефа, лабораторное моделирование карстообразования может позволить спрогнозировать развитие карстовых полостей, оценить их влияние на строительные объекты и разрабатывать меры противокарстовой защиты.

Рис. 3. Стратиграфическая колонка карстующихся пород г. Уфы

Источник: составлена автором

Это особенно важно для Уфы, где около 40 % городской территории подвержено карстовым явлениям и ежегодно фиксируются новые провалы. Современные исследования демонстрируют эффективность лабораторного моделирования для решения подобных задач.

Для условий города Уфа наиболее перспективным представляется применение химико-кинетического моделирования, позволяющего изучать скорость растворения карбонатных и сульфатных пород под воздействием подземных вод. В экспериментах целесообразно использовать природные воды из карстовых горизонтов Уфы, что повысит точность моделирования. Важно учитывать такие факторы, как минерализация воды, скорость её движения и температура, поскольку они напрямую влияют на интенсивность карстообразования.

Например, исследования Уткина М. М. в Нижегородской области показали, что скорость растворения гипса в высокоминерализованных водах может быть в 1,5–2 раза ниже, чем в пресных, что необходимо учитывать при прогнозировании развития карстовых полостей в условиях города.

Лабораторное моделирование карстообразования является мощным инструментом для прогнозирования и снижения рисков, связанных с карстовыми процессами в г. Уфа. Внедрение современных методик, включая химико-кинетические эксперименты, моделирование на эквивалентных материалах и ГИС-технологии, позволит повысить точность инженерно-геологических прогнозов и обеспечить безопасность строительства в карстоопасных районах. Особенно актуально проведение детальных исследований с учетом местных геологических и гидрогеологических условий для микрорайона Нижегородка, так как территория исследования еще не была подвержена сильным техногенным воздействиям.

Литература:

1. Абдрахманов, Р. Ф., Мартин В. И., Попов В. Г., Рождественский А. П., Смирнов А. И., Травкин А. И. Карст Башкортостана. Уфа — 2002. с. 178.
2. Камалов В. Г. Опасные геологические процессы на территории Уфимского «полуострова» (Инженерная геодинамика): [монография] / В. Г. Камалов, В. И. Барышников, 2019. — 239 с.
3. СП 22.13330.2016 Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01–83 — Введ. 2017–06–01. — М.: Минстрой России, 2016. — 163 с. URL: https://docs.cntd.ru/document/456054206 (дата обращения: 10.05.2025.2025).
4. Уткин М. М. Исследование скорости растворения гипсов в условиях различной минерализации подземных вод. — Нижний Новгород: ННГАСУ, 2020. — 145 с.
5. СП 47.13330.2016 Инженерные изыскания для строительства. Актуализированная редакция СНиП 11–02–96. — М.: Минстрой России, 2016. — 89 с.