Wpływ stanu naprężeń i jego zmian w masywie skalnym na rozwój pustek krasowych

Abstract

Obserwacje i pomiary w jaskiniach krasowych wykazały, że stan naprężeń w masywie skalnym wpływa istotnie na natężenie krasowienia oraz na kształt form krasowych. Wszystkie formy krasowe powstają z przekształcenia pierwotnych pustek skalnych. Poszerzenie pustek skalnych w wyniku długotrwałej korozji ścian, występujących poniżej maksymalnego i powyżej minimalnego poziomu wody podziemnej, prowadzi do powstania obszarów naprężeń rozciągających w stropie pustki, co - po przekroczeniu wytrzymałości na rozciąganie skał stropowych - powoduje opadanie ich fragmentów na dno w postaci ostrokrawędzistego gruzu i wykształcenie się samoczynnie eliptycznego stropu. Powyżej maksymalnego poziomu wody podziemnej w strefie odprężenia lub grawitacyjno-anizotropowego stanu naprężeń istniejące szczeliny pionowe poszerzają się; w wyniku łączenia się parów powstają pionowe szczelinki oraz kominy krasowe. Poniżej minimalnego poziomu wody podziemnej, przy grawitacyjnie anizotropowym stanie naprężeń, zwłaszcza zbliżającym się do stanu izotropowego, kształty pustek krasowych, na których obwodzie odbywa się stale spowolniona erozja, ulegają niewielkim zmianom; o postępie krasowienia decyduje przede wszystkim korozja, a udział samoczynnego, mechanicznego kształtowania się eliptycznego stropu zanika całkowicie w strefie izotropowego stanu naprężeń.INFLUENCE OF STRESSES AND THEIR CHANGES ON KARST CAVITIES DEVELOPMENT IN ROCK MASSIFS Results of many measurements of some form of studied karst cavities - especialJy their roofs - and observations of sharp-edged debris on their bottoms and also results of some executed theoretical studies in the field of rock mechanics were compared. On the ground of these data one can come to the following conclusions: 1.       Stresses in rock massifs influence essentially on karst forms. 2.       Every karst form arises from transformation of a primary rock void to a karst cavity. 3.       Widening of a rock void results in course of the long-lasting corrosion of void walls below the maximal and above the minimal positions of the ground-water table and effects formation some tensile stress areas above the void roof and below the void floor, what can cause falls of the sharp-edged roof rock fragments on the void floor, when the tensile stress values overcomes the tensile strength of the roof rocks, and form automatically some elliptic roofs. In this case the contribution of the automatic mechanical formation of some elilptic roofs is predominant in this lone, and causes some kind of the cave upward movement (Fig. I, 2, 4). 4.       Widening of the existing vertical joints and formation of new vertical fissures, as the result of junction some pores, being each over, take place in the relaxed or gravitationally anisotropic stress zones, above the maximal ground water table. 5.       Forms of karst voids and cavities change only slowly and equal in each direction below the minimal ground water table position in zones less gravitationally anisotropic zones, especially near to the isotropic one (the contribution of the karst corrosion is, first of all, predominant over the mechanical formation of elliptic roofs in this zone). Thus the contribution of the mechanical formation of elliptic roofs is diminishing in depth and disappears entirely in the zone of isotropic stresses.