При растворении и выщелачивании поверхностными и подземными водами известняков, доломитов, мела, мергелей, гипсов, ангидритов, каменной и калийной солей на поверхности земли образуются воронки, провалы и другие формы рельефа, а в толще горных пород – разнообразные пустоты, каналы, пещеры. Все образующиеся таким путем поверхностные и подземные формы называются карстом.
Карсты имеются в Ленинградской области, в Подмосковном каменноугольном районе, в районах Казани и Куйбышева, в западных предгорьях Урала, в Крыму и на Кавказе. Значительная карстовая область занимает Онежско-Двинский водораздел, характеризующийся большим количеством озер, то наполняющихся водой, то иссякающих.
Карстообразование тесно связано с положением базиса эрозии. Повышение или понижение базиса эрозии отражается на развитии карста. Иногда карст бывает резко выраженным; при этом образуются большие воронки, провалы, прогибы больших участков территории, ясно свидетельствующие о необходимости избегать освоения под застройку такой территории. В процессе карстообразования может наступить период равновесия при данном положении базиса эрозии, а затем — процесс затухания карста.
Характер этих образований зависит от толщины слоя и состава грунтов, покрывающих выщелачиваемые породы.
Процесс выщелачивания зависит от количества воды, проходящей через такую породу. Если эти породы расположены под проницаемыми песчаными грунтами, процесс выщелачивания происходит быстрее. Если же сверху выщелачиваемых пород лежат непроницаемые или слабопроницаемые глинистые грунты, этот процесс происходит медленнее.
Карстовые явления обычно наблюдаются на возвышенностях, имеющих благоприятные условия для выхода подземных вод у подошвы склона (берега реки, обрыва и т. д.). Выявление карстовых образований требует бурения большого количества скважин или выработок шурфов, располагаемых по определенной системе (по вершинам сетки квадратов), что не всегда приводит к получению необходимых результатов.
В процессе производства работ по строительству фундаментов стен зданий, при прокладке подземных коммуникаций и устройстве дорог карсты могут привести к временной остановке работ и изменению конструкций этих сооружений. Поэтому закарстованные площади считаются неудобными для городской застройки. Их целесообразно использовать для устройства парков и зоны отдыха, которые не требуют возведения капитальных сооружений.
Точно установить границы расположения карста не всегда представляется возможным.
При возведении сооружений вблизи выявленной границы расположения карста, могут встретиться отдельные карстовые образования. В этих случаях принимают необходимые меры к прекращению развития карста, а также для устранения причин его появления. Для этого исключают возможность движения подземных и поверхностных вод через образование карста, а также заполняют пустоты утрамбованным грунтом или тощим бетоном. После проведения этих мероприятий можно продолжать начатые строительные работы.
Для защиты от вредного влияния подземных вод на выщелачиваемую породу предусматривают устройство дренажа. Для предохранения от проникания поверхностных вод к карсту благоустраивают застраиваемую территорию и организуют надежный отвод поверхностного стока. При вертикальной планировке не следует допускать большую срезку грунта на закарстованной территории, так как при этом увеличится возможность проникания поверхностных вод к карсту. Необходимо избегать размещения сетей подземных коммуникаций на закарстованной территории, так как при разработке траншей создаются условия проникания через эти траншеи поверхностных вод в толщу почвенного слоя, а также условия движения подземных вод вдоль траншей, засыпанных грунтом с нарушенной структурой. При возможной утечке воды из сетей в процессе их эксплуатации будет происходить дополнительное обводнение территории.
При проектировании дорог в районе расположения карстов трассу следует направлять в обход выявленной границы закарстованной территории во избежание возможных просадок и провалов дороги.
На парковых территориях с карстовыми образованиями нельзя устраивать водоемы с большой площадью обводнения, так как при утечке воды из них могут образоваться провалы и разрушения.