До конца 1980-х гг. на территории г. Москвы были выявлены 42 карстово-суффозионные воронки. Исследования механизма их образования основывались на методах физического моделирования с использованием эквивалентных материалов и разработках детерминистских расчетных математических моделей, по результатам применения которых оценивались напряженно-деформированное состояние закарстованных участков и параметры деформаций на поверхности земли. При этом исследователями предлагались различные механизмы развития процесса; в расчетах диаметров карстово-суффозионных провалов и воронок повсеместно использовалось значение мощности относительно водоупорных глин, разделяющих карбонатный массив и покровные отложения. В работе обсуждается новый взгляд на механизм карстово-суффозионных процессов, основанный на результатах комплексных инженерно-геологических исследований, проведенных непосредственно на участках образования воронок. Комплекс методов включал раскоп воронок, геодезические и визуальные наблюдения за динамикой развития воронок и деформаций зданий, наземные геофизические исследования, динамическое зондирование, бурение скважин с проведением каротажа и межскважинных геофизических исследований, лабораторные работы и режимные гидрогеологические наблюдения. Механизм образования карстово-суффозионных воронок реализуется в несколько этапов и заключается в разрушении глин снизу вверх под действием циклических аэродинамических и гидродинамических нагрузок, вызванных резкими колебаниями уровня трещинно-карстовых вод вследствие интенсивных откачек. При образовании сквозного нарушения в относительно водоупорных глинистых грунтах происходит вынос водонасыщенных песков в закарстованный карбонатный массив, и при достижении разуплотненной зоной поверхности земли формируется карстово-суффозионная воронка. Мощность глин юрского и позднекаменноугольного возраста при этом не влияет на размеры воронок на поверхности земли, а определяет вместе с другими факторами и условиями длительность процесса образования сквозного нарушения в них. Результаты данной работы вместе с проведенными ранее исследованиями дают исходные материалы для математического моделирования процесса образования карстово-суффозионных воронок в г. Москве.

1. Аникеев А.В., 1988. Моделирование провалообразования в песчаной покровной толще закарстованного массива. В сб. научных трудов под ред. В.М. Моргалева, Геологические исследования литосферы. Наука, Москва, с. 52–56.
2. Аникеев А.В., 2017. Провалы и воронки оседания в карстовых районах: механизмы образования, прогноз и оценка риска. Изд-во РУДН, Москва.
3. Давыдько Р.Б., Толмачев В.В., 1977. О моделировании механизма карстовых провалов. Труды ПНИИИС, Вып. 47, с. 123–133.
4. Кожевникова В.Н., 1980. Особенности механизма образования просадок и провалов в результате изменений гидрогеологических условий закарстованных территорий. В сб. научных трудов под ред. И.Я. Пантелеева, Прогноз изменения гидрогеологических условий застраиваемых территорий. Стройиздат, Москва, с. 116–132. 5.
5. Кочев А.Д., 1988. Комплексная оценка состояния геологической среды на участке карстово-суффозионной воронки в
г. Москве. Материалы 15 научной конференции молодых ученых геологического факультета МГУ. Секция «Грунтоведение, инженерная геология и охрана геологической среды», Москва, 1988, с. 97–104.
6. Кочев А.Д., 1988. Опыт изучения механизма образования карстово-суффозионной воронки в условиях крупного города. Проблемы изучения техногенного карста, Тезисы докладов регионального совещания, Кунгур, 1988, с. 78–79.
7. Кочев А.Д., 2019. Факторы и условия развития карстово-суффозионных процессов на территории г. Москвы. Инженерные изыскания, Том XIII, № 5–6, с. 8–20, https://doi.org/10.25296/1997-8650-2019-13-5-6-8-20.
8. Кочев А.Д., Чертков Л.Г., Зайонц И.Л., 2018. Карстово-суффозионные процессы на территории г. Москвы и проблема оценки их опасности. Инженерная геология, Том XIII, № 6, с. 24–32, https://doi.org/10.25296/1993-5056-2018-13-6-24-32.
9. Кочев А.Д., Чертков Л.Г., Зайонц И.Л., Афанасьев В.Ю., 1989. Методика и результаты комплексного изучения карстово-суффозионных процессов в г. Москве. Инженерная геология, № 6, с. 77–94.
10. Кутепов В.М., 1983. Формирование напряженного состояния массивов горных пород на закарстованных территориях. Инженерная геология, № 1, с. 67–81.
11. Кутепов В.М., Кожевникова В.Н., 1989. Устойчивость закарстованных территорий, отв. ред. П.Ф. Шевцов. Наука, Москва.
12. Лехов А.В., 1983. Моделирование карстового процесса. Строительство на закарстованных территориях, Тезисы докладов Всесоюзного совещания, Москва, 1983, с. 3–4.
13. Мартин В.И., Травкин А.И., 1979. Моделирование карстовых провалов и прогноз устойчивости закарстованных территорий для строительства. Моделирование формирования суффозионных и карстовых полостей, Тезисы докладов научно-технического семинара, Пермь, 1979, с. 18–20.
14. Парфенов С.И., Кутателадзе И.Ф., 1976. О поверхностных проявлениях карста в Москве. В сб. статей под ред. В.И. Савченко, Вопросы изучения режима подземных вод и инженерно-геологических процессов, Вып. 108. Изд-во Всесоюзного научно-исследовательского института гидрогеологии и инженерной геологии, Москва, с. 70–73.
15. Печеркин И.А., 1988. Механизм и динамика карстовых деформаций. Методика инженерно-геологических и гидрогеологических исследований карстовых областей в связи с промышленным и городским строительством, Тезисы докладов научно-технического совещания, Пермь, 1988, с. 3–6.
16. Толмачев В.В., Давыдько Р.Б., Хоменко В.П., 1979. Экспериментальное изучение механизма карстовых деформаций. Моделирование формирования суффозионных и карстовых полостей, Тезисы докладов научно-технического семинара, Пермь, 1979, с. 24.
17. Толмачев В.В., Карпов Е.Г., Хоменко В.П., 1982. Механизм деформаций горных пород над подземными карстовыми формами. Инженерная геология, № 4, с. 46–59.
18. Хоменко В.П., 2003. Закономерности и прогноз суффозионных процессов. ГЕОС, Москва.
19. Хоменко В.П., Зиангиров Р.С., 1981. Экспериментальное изучение закономерностей формирования провалов в песках, перекрывающих карстовые полости. Инженерная геология, № 2, с. 72–84.
20. Чертков Л.Г., 1984. Карстовые и суффозионно-провальные явления на территории г. Москвы и методика их инженерно-геологического изучения. Автореф. дис. … канд. геол.- мин. наук, МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва.

КОЧЕВ А.Д.
ООО «Институт Транспроектинжиниринг”», г. Москва, Россия, a.kochev@mail.ru
Адрес: ул. Привольная, д. 2, корп. 5, г. Москва, 109145, Россия

Until the end of the 1980s about 42 karst-suffusion funnels were identified in Moscow. The study of the mechanism of their formation was based on the methods of physical modeling using equivalent materials and on the development of deterministic computational mathematical models. The results obtained were used to assess the stress-strain state of karst areas and the parameters of deformations on the earth surface. At the same time, the researchers proposed various mechanisms of the process. When calculating the diameters of karst-suffusion sinkholes and funnels the value of the thickness relative to impermeable clays separating the carbonate massif and covering deposits was used everywhere. The paper discusses a new view on the mechanism of karst-suffusion processes, based on the results of complex engineering-geological studies carried out directly in the areas of funnels’ formation. The complex of methods included the excavation of funnels, geodetic and visual observations of the funnels’ development dynamics and buildings’ deformations, ground geophysical surveys, dynamic sounding, well drilling with a complex of logging and cross-well geophysics, laboratory work, and regime hydrogeological observations. The mechanism of formation of karst-suffosion funnels includes several stages and consists in the destruction of clays from the bottom up under the action of cyclic aerodynamic and hydrodynamic loads caused by sharp fluctuations in the level of fractured-karst waters due to significant pumping. When an open-end disturbance is formed in relatively impermeable clay soils, water-saturated sands are carried out into the karst carbonate massif, and when the decompressed zone reaches the earth’s surface, a karst-suffusion funnel is formed. The thickness of Jurassic and Upper Carboniferous clays does not affect the size of funnels on the earth’s surface, but determines, together with other factors and conditions, the duration of the formation of an open-end disturbance in them. The results of this work, together with previous studies, are the formulation of the mathematical modeling problem of the karst-suffosion funnels’ formation process in Moscow.

1. Anikeev A.V., 1988. Modeling of sinkhole formation in the sand cover of a karst massif. In collection of scientific papers V.M. Morgalev (ed.), Geological studies of the lithosphere. Nauka, Moscow, pp. 52–56. (in Russian)
2. Anikeev A.V., 2017. Sinkholes and funnels in karst areas: formation mechanisms, forecast, and risk assessment. Publishing house of the RUDN, Moscow. (in Russian)
3. Davydko R.B., Tolmachev V.V., 1977. On modeling the mechanism of karst sinkholes. Trudy Proizvodstvennogo i Nauchno-Issledovatelskogo Instituta po Inzhenernym Izyskaniyam v Stroitelstve, Issue 47, pp. 123–133. (in Russian)
4. Kozhevnikova V.N., 1980. Features of the formation mechanism of sinks and collapse sinks as a result of changes in hydrogeological conditions of karsted territories. In collection of papers I.Ya. Panteleev (ed.), Prediction of the hydrogeological condition variations of the territories under construction. Stroyizdat, Moscow, pp. 116–132. (in Russian).
5. Kochev A.D., 1988. Complex assessment of the state of geological environment at the site of karst-suffosion sinkhole in Moscow. Materials of the 15th scientific Conference of young scientists, Faculty of Geology, Lomonosov Moscow State University. Section “Soil science, engineering geology, and geological environment protection”, Moscow, 1988, pp. 97–104. (in Russian)
6. Kochev A.D., 1988. Experience in studying the mechanism of a karst-suffusion funnel formation in a large city. Problems of studying technogenic karst, Abstracts of reports of the regional Meeting, Kungur, 1988, pp. 78–79. (in Russian)
7. Kochev A.D., 2019. Factors and conditions for the development of the karst-suffosion processes in Moscow. Engineering Survey,
Vol. XIII, No. 5–6, pp. 8–20, https://doi.org/10.25296/1997-8650-2019-13-5-6-8-20. (in Russian)
8. Kochev A.D., Chertkov L.G., Zayonts I.L., 2018. Karst-suffosion processes on the territory of Moscow and the problem of their hazard assessment. Inzhenernaya Geologiya, Vol. XIII, No. 6, pp. 24–32, https://doi.org/10.25296/1993-5056-2018-13-6-24-32. (in Russian)
9. Kochev A.D., Chertkov L.G., Zayonts I.L., Afanasiyev V.Yu., 1989. Methodology and results of the comprehensive study of karstsuffosion processes in Moscow. Inzhenernaya Geologiya, No. 6, pp. 77–94. (in Russian)
10. Kutepov V.M., 1983. Formation of the stress state of rock massifs in karsted areas. Inzhenernaya Geologiya, No. 1, pp. 67–81. (in Russian)
11. Kutepov V.M., Kozhevnikova V.N., 1989. Stability of karst territories, in P.F. Shevtsov (ed.). Nauka, Moscow. (in Russian)
12. Lekhov A.V., 1983. Modeling of the karst process. Construction in karsted territories, Abstracts of the reports of the All-Union Meeting, Moscow, 1983, pp. 3–4. (in Russian)
13. Martin V.I., Travkin A.I., 1979. Modeling of karst sinkholes and stability forecast of karsted territories for construction. Modeling the formation of suffosion and karst cavities, Abstracts of the reports of scientific and technical Seminar, Perm, 1979, pp. 18–20. (in Russian)
14. Parfenov S.I., Kutateladze I.F., 1976. On the surface manifestations of karst in Moscow. In collection of papers V.I. Savchenko (ed.), Issues of studying the regime of ground waters and engineering-geological processes, Issue 108. Publishing house of the All-Union Research Institute of Hydrogeology and Engineering Geology, Moscow, pp. 70–73. (in Russian)
15. Pecherkin I.A., 1988. Mechanism and dynamics of karst deformations. Methods of engineering-geological and hydrogeological studies of karst areas in connection with industrial and urban construction, Abstracts of reports of scientific and technical Meeting, Perm, 1988, pp. 3–6. (in Russian)
16. Tolmachev V.V., Davydko R.B., Khomenko V.P., 1979. Experimental study of the mechanism of karst deformations. Modeling the formation of suffosion and karst cavities, Abstracts of the reports of scientific and technical Seminar, Perm, 1979, p. 24. (in Russian)
17. Tolmachev V.V., Karpov E.G., Khomenko V.P., 1982. Mechanism of rock deformations over underground karst landforms. Inzhenernaya Geologiya, No. 4, pp. 46–59. (in Russian)
18. Khomenko V.P., 2003. Patterns and forecast of suffusion processes. GEOS, Moscow. (in Russian)
19. Khomenko V.P., Ziangirov R.S., 1981. Experimental study of the regularities of the formation of sinkholes in sands that overlap karst cavities. Inzhenernaya Geologiya, No. 2, pp. 72–84. (in Russian)
20. Chertkov L.G., 1984. Karst and suffusion-failure phenomena in Moscow and the methodology of their engineering-geological study. Extended abstract of PhD Thesis, Lomonosov Moscow State University, Moscow. (in Russian)

ANDREI D. KOCHEV
Institute Transprojectengineering LLC; Moscow, Russia; a.kochev@mail.ru
Address: Bld. 2, Hse 5, Privolnaya St., 109145, Moscow, Russia