В процессе эксплуатации гидромелиоративных сооружений наиболее значительные просадочные явления наблюдались в тех районах, где грунтовые воды залегали достаточно глубоко (более 8-10м). Величины просадок могут колебаться от 0,5м до 2м и более. Вдоль каналов наблюдается образование воронок и трещин. Просадочные деформации могут захватывать даже глубокозалегающие горизонты (до глубины 25м и более). Интенсивное орошение межканальных поверхностей лессовых массивов приводит к таким явлениям как повышение уровня канолов за счет общего проседания межканальных территрий. Превышение поверхности каналов над дном межканальных «чаш» может достигать 4-6м.

Значительную роль в образовании просадочных явлений при эксплуатации постоянных и периодических каналов для орошения в южных регионах приобретает наличие крупных мегапор образованных роющими животными и насекомыми. Испещренные многочисленными ходами термитов грунты на значительной площади имели пористость превышающую 80%. Просадки на таких лессовых породах при обводнении измерялись несколькими метрами, что зачастую приводило к серьезным авариям на гидротехнических сооружениях. На территориях где такие животные и насекомые отсутствовали величина просадки могла достигать 0,5-1м. Поэтому строительство каналов обычно осуществляется в два этапа: 1) подготовка участка канала протяженностью 100Х200м и его замачивание; 2) после просадки окончательное проектное строительство канала и сооружений.

Лессовый псевдокарст и плывуны

В определенных условиях в лессовых массивах могут развиваться суффозионные процессы. Особенно предрасположены к ним лессы, имеющие зернисто-пленчатую структуру и обладающие высокой активной пористостью. В случае если в лессах имеются депрессии с крутыми обрывистыми берегами (овражно-балочные системы, террасовые уступы речных долин, карьеры, глубоко врезанные каналы и др.), то возможно развитие лессового суффозионного псевдокарста. Для этого необходимо, чтобы в лессовом массиве имелись исходные «водоводы», в которых возможно турбулентное движение потока. К ним относятся пустоты в лессовых толщах, образовавшиеся при вытаивании пластов и жил льда, кротовины и крупные пустоты от корней растений, просадочные трещины образовавшиеся вдоль каналов и водохранилищ, трещины оседания и оползневые у краевых частей уступов и берегов водохранилищ, искусственные выемки в краевых частях лессовых массивов (канавы, траншеи, шурфы, редко действующие каналы и т.д.).

Лессовый карст зарегистрирован во многих лессовых областях: на Северном Кавказе, в Средней Азии, на Украине и в некоторых других районах.

Псевдокарстовая зона обычно располагается вдоль депрессий на расстоянии от 20 до 50м. Наибольшая зарегистрированная ширина этой зоны – 160м. Все разнообразие форм лессового псевдокарста можно разделить на три группы: поверхностные, глубинные и скрытые.

К поверхностным формам относятся различные воронки и прогибы Воронки обычно имеют округлую форму. Их диаметр редко превышает 3-5м при глубине 2-4м. Нередко они располагаются по хорошо фиксируемым линиям. Иногда отмечаются случаи формирования вдоль них карстово-эрозионных оврагов. По происхождению воронки могут быть суффозионно-эрозионными и провальными. Последние образуются при провалах поверхности над глубинными псевдокарстовыми формами. Иногда могут встречаться более крупные замкнутые депрессии, образующиеся в результате прогиба поверхности над глубинными формами псевдокарста.

Глубинные формы – карстовые трубы, колодцы и шахты отличаются своими размерами (от долей метра до 1-2м). К этому типу относятся также поноры, берущие начало в донных частях воронок, гидромелиоративных каналов, подземные трубы и каналы. Вдоль этих подземных форм развиваются пещеры. Они могут встречаться как внутри лессовых массивов, так и на краевых уступах рельефа (обрывах, откосах искусственных выемок и т.д.). Высота пещер колеблется от 0,5 до 4м, протяженность их невелика и не превосходит 3-6м.

Исследования лессового псевдокарста на Северном Кавказе показали, что он формируется в лессовых породах, обладающих зернисто-пленчатой структурой, высокой активной пористостью (более15-18%) и естественной влажностью менее 15%. В лессовых породах с агрегативной структурой псевдокарстовые процессы обычно не развиваются.

Особенно интенсивно идет развитие псевдокарста в тех случаях, когда лессовая толща подстилается хорошо фильтрующимися породами (крупнозернистыми песками, галечниками, песчано-гравийными породами). Такое строение лессовых массивов особенно характерно для Средней Азии.

Установлена зависимость формы псевдокарста от глубины базиса эрозии. Если она значительна, то могут образовываться колодцы и шахты.

В Киргизии в районе Южного Большого Чуйского канала карст распространен в лессовых пролювиальных конусах и массивах лесса вдоль канала. Встречаются все основные карстовые проявления. Высота пещер в этом районе достигает 2-3м. Они имеют неправильные очертания и обычно вытянуты вдоль вертикальной оси. Развиты многочисленные скрытые подземные полости и трубы, выходящие в бортах эрозионных врезов. Глубина развития псевдокарста колеблется от 0,5 до 20м.

При вскрытии строительных котлованов в районе г.Красноярска обнаружены в лессовых толщах закрытые псевдокарстовые формы на глубинах от 1 до 9м. Размеры этих полостей колебались от нескольких сантиметров до 1м и более. Предполагается, что их образование связано с вытаиванием различных по форме ледяных тел.

Одним из достаточно серьезных факторов влияющих на активное развитие суффозионных процессов является постоянное и значительное просачивание воды и водных растворов различных соединений (удобрения, пестициды) из ирригационных каналов в зонах развития благоприятных для этого процесса циклически построенных толщ лессов. В особенности, когда в разрезе залегают несколько горизонтов крупнозернистых песков или галечников. Как указывалось выше, такие разрезы лессовых массивов характерны для южных предгорных районов развития лессов. На этих же территориях, в основном, расположены старые, глубоко врезанные ирригационные каналы. Их днище порой расположено ниже основной поверхности лессовых массивов на 10-15м, что еще более усиливает суффозионные процессы.

Суффозия – очень сложный процесс, который до настоящего времени остается недостаточно изученным. Обычно его развитие предполагается в лессах со значительным содержанием легкорастворимых в воде солей и минералов. В то же время отмечены многочисленные случаи когда суффозионные и просадочные явления интенсивно развивались в лессовых породах с весьма незначительным содержанием таких солей и минералов. Следовательно, необходимо привлекать другие механизмы для объяснения таких явлений. Наиболее вероятен или в значительной мере доминирует механизм разрушения глобулярной структуры лессов и вынос мелких частиц водным потоком.

Постоянная или периодическая утечка воды из каналов насыщает грунт водой уменьшая его прочностные свойства и активизирует развитие псевдокарста, который в свою очередь может спровоцировать активизацию таких процессов как обвалы и оползни. Описан случай, когда строительство траншеи и автодороги вдоль бровки берега водохранилища на лессовых грунтах спровоцировало образование оползня объемом 1,3млн.м3.