فروریزشهای حفره ای عمیق یا فروچاله ها یکی از پدیده های شگرف زمین شناسی بوده که دربسیاری از مناطق مختلف دنیا تشکیل شده اند. با توجه به اثرات تخریبی که این پدیده بر روی سازهای مهندسی و بخصوص در نواحی مسکونی می تواند ایجاد کند، از نظر زمین شناسی مهندسی ، ژئوتکنیک و زیست محیطی مورد توجه قرار گرفته و در گروه بلایای طبیعی رده بندی می شود
تعریف فروچاله ها از دیدگاه زمین شناسی مهندسی:
فرورفتگي سطح زمين كه در اثر گسيختگي لايههاي سطحي ايجاد شده است، فروچاله ناميده ميشود. فروچالهها معمولاً داراي ديوارههاي با شيب تند در اشكال بيضوي يا كروي ديده ميشوند. متوسط ابعاد آنها در حدود سه متر ميباشد و در برخي از موارد تا دهها متر نيز ميرسد. فروچالهها به صورت يك حوضه قيفي شكل آبهاي سطحي را زهكشي ميكنند كه باعث تسريع انحلال پذيري سنگهاي زيرين مي گردد. اكثر فروچالهها در سنگهاي كربناته شكل ميگيرند.وقوع فروچاله در مناطق كارستيك امري بديهي است.
در متون علمی طبقه بندی های متعدد و متفاوتی برای فرو چاله ها ارائه شده است. از جمله این طبقه بندیها می توان به موارد زیر اشاره کرد (ford 1989) :
( Beck and Sinclair 1986 , culshiw and Waltham 1987, white 1988 , fordan and Williams 1989 , ….)
در زیر چند واژه اساسی در طبقه بندی فرو چاله ها شرح داده شده است:
1-فروچاله های کارستی انحلالی solution sinkhole :
این فرو چاله ها در اثر انحلال بخشی از سنگهای کارستی بر جا ایجا می گردند.
2-فروچاله های فرونشستی : subsidence sinkhole
که در اثر گسیختگی خاک روی آهک کارستی زیرین حادث می شود. علاوه بر این دو نوع suffusion و dropo sinkhole به عنوان زیر مجموعه فرو چاله های فرو نشینی تعریف شده اند .
3-فرو چاله های رمبشی (: (collapse sinkhole
عامل اصلی ایجاد این نوع فرو چاله ها در زیر سطح زمین است. سنگهای کارستی و یا خاک روی سنگهای کارستی بطور ناگهانی ریزش می کنند. این فروچاله ها بر اساس مکانیسم تشکیل به سه گروه تقسیم می گردد .
فرو چاله های رمبشی پوششی نوعی از فرو چاله های رمبشی است که از سه بخش تشکیل شده است:
الف: خاک یا مواد غیر پیوسته ای که دارای خاصیت چسپندگی است و بر روی سازندهای کارستی قرار دارد.
ب: بخش کم عمق : وجود شکافهای انحلالی یا شافت در سنگ بستر کارستی که بتواند رسوبات را به قسمت های عمیق تر کارست منتقل کند، که در این بخش حرکت آب به صورت عمودی است.
ج : غار یا مجاری کارستی که در قسمت های پایین سازند کارستی وجود داشته باشد بطوری که آب ذرات خاک را به خارج از منطقه کارست حمل کند و حفره های بزرگ قدیمی وجود داشته باشند که رسوبات حمل شده در داخل آنها تجمع نمایند. در این منطقه آب در غار یا مجاری کارستی حرکت افقی دارد.
در محل ارتباط بین خاک و حفره های ایجاد شده در داخل سنگهای آهکی به علت ارتفاع ستون آب تنش موثر و ارتباط بین دانه های خاک بسیار ضعیف است و جریان آبی که از درون خاک به حفره وارد می شود به راحتی می تواند خاکهای روی سنگ بستر کارستی را شسته و از طریق شکافهای بزرگ به مجاری اصلی زیرین انتقال دهد. این پدیده در طول زمان توسعه پیدا کرده و در نهایت حفره بقدری بزرگ می شود که سقف غار تحمل وزن روباره خود را ندارد و ریزش اتفاق می افتد. عوامل متعددی در تشکیل فروچاله ها و به شرح زیر اثر می گذارند(white and white 1995 ):
الف) هر چه خاک ضخیم تر باشد احتمال تشکیل فروچاله کاهش می یابد، ولی فروچاله هایی با ابعاد بزرگتر ایجا د می شوند .
ب) چسبندگی خاک از عوامل موثر در تشکیل این نوع فرو چاله ها است . خاکهای شنی با چسبندگی کم در اثر شستشو و انتقال خاک نمی تواند هیچ گونه حفره ای ایجاد کند ، این نوع خاکها معمولا تشکیل فروچاله های فروشست ( Suffosion ) را می دهند .
ج) سرعت آب باید به حدی باشد که بتواند ذرات خاک را جا به جا کند .
د)اگر در اعماق سنگ بستر، خاکهای شسته شده انتقال نیابد، درون شکافها از خاک پر شده و جریان آ ب متوقف می شود و هیچ فرو چاله ای ایجاد نمی شود.
فروچاله های رمبشی به خصوص نوع پوششی آن حادثه ساز بوده و باعث خسارات مالی و جانی می شود.