Лондон строился на глинистых, мягких грунтах. Поэтому здесь высотные дома начали возводить лишь в последние годы, когда научились понимать будущее поведение земных толщ под нагрузкой. А вести себя они могут весьма необычно. Вот примеры.
В одном городе долгие годы вполне прочно стояли здания. Успели вырасти вокруг них деревья. Беды совсем не ожидали. Но однажды появились трещины в стенах домов. Пришлось приставить к зданиям крепкие подпорки. Не помогло. Казалось, разрушение домов неминуемо. Они начали быстро проседать.
И тогда пришли люди с пилами. Спилили деревья. Потом несколько дней непрерывно поливали землю водой. Они не собирались высаживать новые деревья. Люди лечили дома. Трещины, наконец, сомкнулись. В чем дело? Да в том, что фундаменты зданий опирались на постоянно увлажненные глинистые грунты. Когда деревья стали большими, они своими мощными корнями, словно насосами, начали усиленно отбирать из глины воду. Глина усохла, здания неравномерно просели. Непрерывный полив заставил глины вновь разбухнуть, а заодно и сомкнуть трещины в зданиях. Старые постройки сохранились.
А вот другой пример. Строители вырыли огромный котлован. Убрали верхний слой ненужных пород. Вывезли их. Когда утром пришли на работу, увидели приподнявшийся и растрескавшийся пласт известняка. Он вспучился, потеряв привычную нагрузку сверху.
Явления эти исключительны. Они — свидетельство неожиданных капризов обычных пород и смекалки человека. Такое сочетание рождает подчас и архитектурные шедевры.
Туристы иногда удивляются фантазии людей, сумевших воплотить ее в зданиях удивительной конструкции. Им, может быть, невдомек, что подобные шедевры возникли благодаря свойствам горных масс, залегающих под фундаментами сооружений. На чертежах архитекторов колонны и арки выглядели совсем иначе.
В Англии, в городе Уэлсе, есть оригинальный собор. Заложили его в 1184 году. Спустя шесть десятилетий землетрясение повредило недостроенное здание. Как видите, и на Британских островах землетрясения, хотя и редко, но бывают. В 1321 году воздвигли центральную башню собора. Потом собор вдруг стал оседать. Разумеется, в те годы о геологическом изучении пород под сооружениями не думали. Искали и нашли выход из создавшегося положения. Соорудили двойные перевернутые своды — подпорки с трех сторон центрального купола, украсили их. Так появилась архитектурная достопримечательность, спасшая собор от разрушения из-за просадки гравийных пород, служивших основанием.
И каждый день нагрузка
Возле крупных городов кое-где появились возвышенности. Одни из них покрыты травой, на них растут деревья. Другие — современные городские свалки. Их разный вид одновременно угнетает и вселяет надежду: пройдет время — уродливое будет стерто природой. Еще лучше, если этому поможет человек. В больших городах должны работать диспетчеры, регулирующие потоки вывоза отбросов. Видимо, пришла пора и тут специализировать геологическую службу городов. Тогда можно будет заранее запланировать прекрасные парки и места строительства, многие из которых без вредных для сооружений и жителей последствий расположатся на месте бывших карьеров и свалок.
Нагрузки на земную поверхность многих городов непрерывно возрастают. Лишь незнающие и равнодушные могут этого не заметить. Кое-где, как говорят ученые, наступают необратимые процессы деформации — разрушения. Их было немало в истории строительства городских зданий.
Тысячи различных способов придумали люди, чтобы избежать этого. Чаще всего они создают искусственные, необычные для природы условия. В земные толщи нагнетают цемент, глину, битум, жидкое стекло и смолы. Грунты замораживают, осушают. Воздействуют на них химическими веществами, электрическим током… В общем, все делают с одной целью: изменить свойства, а иногда и состав грунтов. Пройдут десятилетия. Исчезнут с поверхности следы былой деятельности людей. Наши потомки могут и не заметить, что некогда здесь существовало что-то иное. Зато недра хранят эти следы.
Когда в Англии решили построить новое здание библиотеки для университета в Галифаксе, выбрали отличную площадку. Однако вмешались старожилы. Они вспомнили, что когда-то тут были выемки. Строители выяснили, что на искусственно засыпанном участке в 1784 году существовало болото, протекал ручей, из которого развозили по городу в бочках питьевую воду. Ясно, что строить на болоте, хотя и бывшем, слишком ненадежно и дорого. Спохватились вовремя. Нашли для библиотеки другое место.
Поистине не верь глазам своим, а возьми лопату и докопайся до сути. Иначе потерпишь убытки.
Правда, есть закон Архимеда. Он позволяет ставить любое сооружение, где захочешь. Жил Архимед более 2000 лет назад. Но и поныне бытует легенда, что свое открытие он сделал случайно. Решил искупаться в ванне. Потом с криком «Эврика!» выбежал голым на улицу. Такова была радость ученого.
Суть открытия понятна и школьникам. На тело, погруженное в жидкость или газ, действует выталкивающая сила, направленная вверх, равная весу вытесненного телом вещества и приложенная в центре тяжести объема погруженной части тела.
Этот закон в известной мере распространяется и на земные толщи. Особенно при возведении построек в мягких и однородных породах. Можно вырыть котлован, вынув из него земли столько, сколько будет весить будущая постройка. Тогда она прочно встанет в углубление. Можно упростить работу. Очень точно рассчитать возможную просадку. Заложить фундамент с режущими краями. Здание само погрузится, например в глину, выдавив излишки глины по краям. «Тонуть» так оно может очень Долго, к тому же первые этажи дома станут подземными.
Известно ли вам, что многие крупные города уже теперь образовали на поверхности планеты вмятины? Таково суммарное влияние городских нагрузок на земную кору. Даже легкие автомобили, стремительно проносящиеся мимо, влияют на уровень улиц, которые постепенно опускаются вниз.
Миллионы коммуникационных сетей проложены под землей. Их воздействие на земную поверхность и недра многообразно. Обеспечение жителей Запорожья санитарно-гигиеническими удобствами — водопроводом и канализацией — привело к подъему уровня подземных вод за счет утечки воды из труб. Здания стали оседать, разрушаться. Они построены на лёссах — грунтах, уплотняющихся при смачивании. В Омске по той же причине, наоборот, дома стали приподниматься. Здесь они стоят на глинах, которые обычно разбухают при замачивании.
Приводить примеры различных нагрузок на землю можно до бесконечности. Каждый день добавляется воздействие на них миллионов бетонных плит и кирпичей, металлических конструкций. Прокладываются тысячи километров подземных труб, заполняемых различными жидкостями и газами. А вместе с этим в верхних слоях пород возникают физические и химические процессы непрерывных преобразований, последствия которых нас обычно не интересуют. Но они постоянно тревожат специалистов. Их задача — предупредить ответное буйство молчаливых и, казалось бы, извечно спокойных геологических отложений планеты.
Сибирь техногенная
Поезд шел в Братск. Я возвращался в знакомые с детства края. Узнавал их и не узнавал. В старинном городе увидел почерневшие от времени высокие заборы, прочно срубленные домики и знаменитую Братскую башню. Она совсем обыкновенная, невысокая. Срублена из такого же, как и все здесь, кондового сибирского дерева. Не зря говорят — таежные края.
Потом увидел мыс Пурсей. Одинокую сосну. Надпись на скале: «Здесь будет Братская ГЭС».
И вот Ангара, бурливая, холодная. На берегах ее стояли большие палатки, засыпанные снизу землей, обитые горбылем для сохранения тепла. Выше, за крутым взгорьем, из смолистых бревен рубились двухэтажные дома и красивые коттеджи, напоминающие дачные домики. Тогда, в конце 50-х годов, я успел искупаться в Ангаре, побродить по серым скальным надолбам порогов. Ныне там дно Братского моря. В общем, я тоже принимал участие в создании техногенной Сибири на рубеже второй половины нашего столетия, когда работал на строительстве Братской ГЭС.
Ангара 80-х годов иная. Это, скорее, не река, а цепочка искусственных озер, соединенных протоками. Их длина почти 1000 км, глубина до 100 метров. Новые берега этих озер протянулись на 16 тыс. километров.
Главное водохранилище в этой цепи озер — уникальный Байкал. Помню мальчишкой жил там в поселке Култук. Брал палку, привязывал к ней вилку. Как индеец, с острогой охотился за байкальскими бычками, зарывавшимися в песок или под камни в мелководье. А наверху грохотали взрывы, гудели экскаваторы и машины. Строилась железная дорога. Это еще один штрих техногенной Сибири.
От развороченных скал и земляных осыпей я уходил дальше, в нетронутую тайгу. Жевал зеленые перья черемши, по вкусу похожие на смесь лука с чесноком. Пугал симпатичных бурундуков. Иногда и сам пугался нежданной встречи с косматым лесным великаном — лосем. Липкая смола кедров накрепко приваривалась к штанам и рубахе. Зато всегда были вкусные кедровые орешки.
Теперь здесь многое изменилось. Для людей — к лучшему, для природы — не всегда. Быстро размываются склоны новых берегов и откосов. Рождаются оползни, карстовые провалы. Под Братским водохранилищем прогибается дно. Но главное — совершенно преобразовался режим и водообмен поверхностных и подземных вод. Природа Сибири таких сюрпризов нам в ближайшее время не сулила. Вот немного повысился уровень Байкала. Пришлось думать о сохранности прибрежных сооружений, железной дороги. Это дополнительный труд и затраты.
Десятки тысячелетий ледники и эрозия создавали Великие озера Северной Америки. Всего три десятилетия потребовалось человеку, чтобы соорудить подобное в Сибири с помощью техники.
Изыскательская судьба забрасывала меня и в Майну. Тогда она была маленьким отдаленным поселком горняков, прижатым к скалистым берегам бурного Енисея. Здесь, в предгорьях Саян, поднялась бетонная плотина Саяно-Шушенской ГЭС. Уютный городок Минусинск с красно-кирпичными рядами старинных купеческих лабазов, окружавших тихий городской сквер, и белокаменный Абакан превращаются в крупнейшие промышленные центры. Так первозданная тайга сибирского севера, холмистые степи и перелески юга, подпираемые горными хребтами, приобретают другой, неизвестный природе облик.