فروچاله ها ( Sinkholes )


فرورفتگیهای قیفی شکل در زمینهای آهکی که در اثر حل شدن سنگهای مزبور و فروریختن سقف ایجاد می شوند. بدینصورت که سطح زمین حول یک نقطه زهکشی داخلی، فرسایش یافته است. ژئومورفولوژیستها این فرورفتگیها را "دولین" می نامند؛ اما مهندسین آنها را "فروچال یا سینک هول " می خوانند. قطر فروچالها از 1m تا 1km متغیر بوده و عمقشان ممکن است تا500m نیز برسد و به ۶ نوع مختلف طبقه بندی می شوند (شکل5) که هر کدام مکانیسم تشکیل مختص به خود را دارند. انواع فروچالها توسط Waltham et al (2005) توضیح داده شده است. مورفولوژیهای سنگی، در حالت طبیعی پایدار هستند، مگر اینکه دارای شکاف بوده یا بر روی حفرات قرار گرفته باشند. خطرات مهم و اصلی در زمینهای کارستی، توسط فروچاله ای تشکیل شده در پوششهای خاکی است.  


   انواع فروچالها:       
      +  
فروچالهای انحلالی: (Dissolution sinkholes)  انحلالهای آهسته درزیر رخنمونها یا توپوگرافی های آهکی به کمک فروریختگیهای کوچک مقیاس. این نوع از فروچاله ها از اشکال فراوان کارستیک بوده که تشکیل آنها در مقیاس های زمانی زمین شناسی صورت می گیرد. انواع قدیمی شان که 1000m طول و 10m عمق دارند، هنوز هم پتانسیل افزایش ابعاد را خواهند داشت. مورفولوژیهای انحلالی، قابل مقایسه با Pothole (دیگ غول یا گودالهای گرد) و Shaft (دودکشهای بزرگ ، چاههای عمودی) بوده با این تفاوت که این اشکال، در گودالهای کم عمق و دارای رژیم محدود جریانی تشکیل شده، در حالیکه فروچالهای مخروطی، توسط آبهای تراوشی پراکنده، بوجود می آیند.     


      +  
فروچالهای ریزشی یا سقوطی: (Collapse sinklohes) که توسط شکست آنی پیشرونده و سقوط سقفهای آهکی بر روی حفرات بزرگ یا مجموعه ای از حفرات کوچک تشکیل می شوند. سنگ آهکهای سالم، مقاوم بوده و ریزشهای حفره ای بزرگ مقیاس نادری دارند ( اغلب دره های عمیق آهکی، حفرات و غارهای ریزشی نیستند) هر چند که فروچالهای ریزشی بزرگ مقیاس، معمول نیستند؛ ولیکن ریزشهای کوچک مقیاس به فرسایش کارستها کمک کرده و یک پیوستگی ساختاری بین انواع فروچالهای ریزشی و انحلالی بوجود می آورند.            


      +  
فروچالهای دارای پوشش سنگی : (Caprock sinkholes)  که قابل مقایسه با فروچالهای ریزشی هستند، با این تفاوت که یک سقوط و حفره زایی تحتانی پوشش سنگی غیر قابل انحلال قرار گرفته روی حفرات کارستیک آهک زیرین نیز وجود دارد. این فروچالها، در کارستهای قدیمه ( پالئو کارست) یا کارستهای بین چینه ای همراه با حفرات بزرگ در سنگ آهکهای دفن شده تشکیل شده و بنابراین در رخنمونهای سنگی غیر قابل انحلال، قابل رویت هستند.         

      +  
فروچالهای سقوطی یا فرونشستی: ( Dropout sinkholes)  در خاکهای چسبنده ای که آب باران باعث شسته شدن خاک به داخل حفرات و شکافهای پایدار سنگ آهکهای زیرین می شود (شکل ۶ ). وقتی که به داخل درز و شکاف سنگ آهک زیرین شسته می شود، حفراتی که به آهستگی بطرف بالا عریض شده و سپس متوقف می شوند، توسط خاک پر شده وسطح زمین بسرعت تخریب می شود. به این نوع از فروچالها، فروچالهای فروریختگی سطحی نیز می گویند.        

      +  
فروچالهای پر شونده: (Suffosion sinkholes)  وقتیکه قسمتهای پائینی خاک به داخل درز وشکاف سنگ آهک زیرین شسته شود، قسمتهای فوقانی ریزش کرده وسطح زمین به آهستگی فرونشست میکند (فرایند پر کنندگی). در یک خاک ماسه ای دانه ای، سالها طول می کشد تا چنین فروچاله ای تشکیل شود. در خاکهای رس چسبنده تا خاکهای ماسه ای غیر چسبنده، یک پیوستگی مورفولوژیکی و ژنتیکی بین فروچالهای فرونشستی و پر شونده وجود دارد. هر دو نوع فروچاله ممکن است متوالیا در یک منطقه با تغییر در شرایط بارش و جریان بوجود آیند؛ بطوریکه فرایند فرونشستی را می توان همان فرایند پرشوندگی با سرعت بالا تصور کرد. این دو نوع از فروچاله ها، از معمولی ترین انواع کارست بوده که از هر دو نوع می توان بعنوان فروچالهای فرونشستی یاد کرد و از مهمترین خطرات مهندسی عمران بشمار می روند.

      +  
فروچالهای دفنی : (Buried sinkholes)  زمانیکه فروچالهای ریزشی یا انحلالی قدیمه توسط خاک، واریزه و یا رسوبات بخاطر تغییر محیط پر شده باشند، بوجود می آیند. فرونشست سطحی بخاطر تراکم خاک صورت گرفته و در صورت شسته شدن خاک به اعماق، شدیدتر می شود. این فروچاله ها، توپوگرافی مشخص و بارزی دارند که می توانند پایداری فونداسیونها را بخطر اندازند. آنها ممکن است اجزاء اشکال منفرد و جداافتاده ای از یک مورفولوژی کارستیک هرمی باشند و همچنین می توانند شامل فروچالهای پر شده، لوله های پر شده با خاک و لوله های برشی کوچک بدون هیچگونه آثار و علائم سطحی باشند. لوله های برشی بزرگ، برروی تبخیریهای دفنی عمیق تشکیل می شوند. نشست آهسته مواد پرکننده فروچاله های دفنی که شاید بدلیل انحراف سطح آب زیرزمینی باشد، فرونشستهای سطحی کم عمقی را ایجاد می کنند ؛ مثل فروچالهای تراکمی آفریقای جنوبی.

 


 

   فروچالهای خطر آفرین:      
مهمترین فروچالهایی که در فعالیتهای مهندسی عمران خطرناک هستند، انواعی هستند که تحت شکستگی و فروریختگی سریع خاک صورت گرفته و تشکیل فروچاله های پر شونده و فرونشستی را می دهند. کارستهای نوع فرونشستهای آنی و سریع، تنها کارستهای خطرناکی هستند که همیشه باعث مرگ انسانها می شوند و اغلب خاکها به اندازه کافی چسبنده هستند که این نوع کارستها بتوانند بطور ناگهانی در آنها تشکیل شوند. در پروفیلهای خاکی نازک، شکست فروچاله ها به مقدار فراوان و در ابعاد کوچک صورت می گیرد و اغلب مسائل مربوط به پی سازه ها، در خاکهای با ضخامت 2-10m قرار گرفته بر روی توپوگرافی درز و شکافدار است.

 


 

منبع:

مقاله تشکیل غار و بررسی آبخوانهای کارستی  ، نویسنده: مجتبی لشکری پور-امیر میرزائی-پوریا کابلی       از سایت فدک     

   + سید مجید میر کاظمیان - ۳:٠۸ ‎ب.ظ ; یکشنبه ۱٢ دی ۱۳۸٩