Содержание статьи
Городская геология
Геология городов — новый раздел в инженерной геологии, связанный с разносторонними исследованиями природных условий, призванных осуществлять гармоничное единение городской инфраструктуры и окружающей природы.
Рост городов, урбанизация — характерная особенность нашего времени. Город — сердце современной цивилизации, создание человека, мир «искусственной» природы. В его пределах запланировано место деревьям, цветам, травам, животным, озерам, рекам, валунам, скалам, но только в том случае, когда они вписываются в проекты. Это задача городской геологии.
Казалось бы, жизнь города полностью подчинена человеку, его воле, знаниям, умению. Искусственный свет и отопление, переплетение транспортных магистралей, нагромождение разнообразнейших строений: промышленные предприятия, учреждения, жилые дома, индустрия развлечений, очаги культуры, науки, искусства — вот некоторые приметы современного города. Где еще природа настолько преобразована, изменена, переделана? Город—результат труда строителей, архитекторов, проектировщиков… Перечень можно продолжить, однако при этом не всегда и уж, конечно, не сразу будут упомянуты геологи. А ведь у них в городах много работы. Создается даже особая отрасль знаний — геология городов.
Город в гармонии с природой
На первый взгляд может показаться, что в городе нет «естественной природы», все искусственное. Это, конечно же, не так. Город неотделим от природы, составляет с ней одно целое. Прежде всего, потому, что любое сооружение стоит на земле, на различных грунтах, в конкретной природной обстановке. Тут холмы и низины, склоны гор, размываемые побережья морей и рек, болота, песчаные дюны, подземные льды, районы, где происходят сильные землетрясения…
Для природы город «инородное тело», и не удивительно, что она как бы противодействует внедрению города в свое лоно.
Ослабить противоречия между естественной природой и искусственной призван раздел инженерной геологии — наука геология городов и инженер-геолог. Он помогает строить города с учетом особенностей окружающей среды. Если нужно, порекомендует провести работы, которые изменят природную обстановку, насколько это возможно и выгодно для целей градостроительства. Но в любом случае город и его окружение остаются связанными тысячами нитей; в городах формируется особый климат, особые грунты, особые типы природных вод, особые ландшафты, животный и растительный мир.
Большой вклад в развитие Инженерной геологии внес советский ученый Ломтадзе Валерий Давидович, написавший много научных трудов.
Города на вечной мерзлоте
Зону вечной мерзлоты, заполярные районы человек осваивал издавна. Однако лишь в последние десятилетия здесь началось сооружение крупных промышленных и жилищных объектов.
Казалось бы, чем плоха вечная мерзлота для строительства? Земля круглый год скована льдом, превращена фактически в «льдобетон». Прочнейшее основание: строй любые сооружения!
Увы, с вечной мерзлотой совсем не так все просто. «Льдобетон» прочен лишь при отрицательных температурах. Дома существенно повышают температуру мерзлого грунта, залегающего ниже фундамента. Лед вытаивает, и монолитная порода начинает расползаться под нагрузкой, продавливаться, течь.
С этой бедой научились бороться. Строят дома, не нарушая мерзлоту. Здание поднимают над землей на бетонных опорах — сваях. Вроде бы все предусмотрели. Однако возникают новые осложнения.
В городах температура воздуха, как правило, повышается. По наблюдениям специалистов, в городе Воркуте, например, средняя годовая температура воздуха повысилась на 1—1,5 градуса. Зимой в ясную тихую погоду в центре города на 5—6 градусов теплее, чем за городом. В результате мерзлые грунты в городе оттаивают не только под сооружениями, но и вдали от них. Мерзлота отступает под воздействием городов. При нарушении мерзлоты теряют устойчивость склоны, развиваются обвалы, оползни: сползают массы грунта по кровле мерзлых пород.
Городское строительство в зоне вечной мерзлоты должно считаться с целым рядом мерзлотных явлений, и естественных и вызванных (стимулированных) деятельностью человека.
Города и подземные воды
Немало хлопот доставляет городской геологии и инженеру-геологу вода, в первую очередь подземная.
Город Мехико знаменит не только своими древностями, памятниками культуры и архитектуры. Он, пожалуй, чемпион мира по оседанию. За последние несколько десятков лет город опустился местами на шесть метров! К счастью, опускание происходит более или менее равномерно и не приводит к катастрофическим разрушениям.
Мехико (как и многие другие города) опускается из-за того, что идет интенсивная откачка воды для водоснабжения города. Грунты, теряя воду, уплотняются, и земная поверхность опускается.
А бывает и так, что уровень грунтовых вод под городом или отдельными его районами повышается по сравнению с естественным. Этому, казалось бы, парадоксальному явлению найдено объяснение. Самоподтопление городов связано с несколькими процессами: с утечками из водопроводов и канализации, с тем, что в городах нарушен естественный сток атмосферных осадков, затруднено испарение подземных вод, спрятанных под панцирем бетона и асфальта. Поверхность грунтовых вод (ее называют еще зеркалом грунтовых вод) поднимается на несколько метров.
Но больше всего беспокоит инженеров-геологов самоподтопление городов там, где развиты лёссовые породы. Например, во многих районах Украины.
Лёсс — необычная порода. Она пронизана множеством пор. В сухом состоянии сохраняет значительную прочность и служит неплохим основанием для сооружений. Однако при замачивании, под нагрузкой резко уменьшается в объеме, проседает. Если такое происходит в городе, возможны крупные аварии.
Природные катастрофы большие и малые
Есть города, на которые из века в век время от времени обрушиваются страшные катастрофы: землетрясения, извержения вулканов, гигантские таранные волны — цунами, ураганы и смерчи, наводнения… А люди с удивительной настойчивостью после катастроф продолжают восстанавливать разрушенные города в опасной зоне.
Геологи оконтуривают границы районов, где можно ожидать крупные землетрясения. Казалось бы, стоит ли селиться там, где тебе угрожают землетрясения, наводнения, вулканы и прочие природные стихийные силы?
Нет, люди так не рассуждают, много разнообразных причин заставляет их пренебречь возможной опасностью. В силу социальных, политических, технических факторов города нередко рождаются в таких местах, где природа вовсе этому не благоприятствует. При строительстве таких городов геологам приходится быть особенно предусмотрительными и учитывать условия геологии города.
Для городов, расположенных на склонах гор, на высоких морских и речных берегах, немалую опасность представляют «тихие» катастрофы, вызванные сползанием огромных масс грунта.
Крутые уступы, подмываемые водой или подрезаемые строительными работами, обрушиваются или постепенно оползают. Усиленное обводнение поверхностными и подземными водами (а в городах такие явления наблюдаются сплошь и рядом) тоже сильно снижает устойчивость уступов и склонов.
Изучением оползней и разработкой мер борьбы с ними занимаются геологи в самых разных уголках нашей планеты.
Непредусмотрительность градостроителей проектировщиков и геологов обходится дорого. Вот почему необходимо очень внимательно изучить природную обстановку, прежде чем проектировать или расширять город.
Подземная урбанистика
Градостроителям все чаще и чаще приходится осваивать «неудобные», опасные или бросовые земли. Потому что это слишком большая роскошь — отдавать под города земли, пригодные для сельского хозяйства или для добычи полезных ископаемых, или просто прекрасные уголки природы. Выгоднее с государственной точки зрения застраивать неудобные для строительства земли, чем отчуждать и застраивать ценные сельскохозяйственные угодья. Но чем неудобнее территория для строительства, тем ответственнее и сложней задача геолога н строителя.
Особая ответственность и сложность геологических работ в городе связана со строительством подземных сооружений.
В городах России, в странах Европы и Америки, в Японии построены и строятся многочисленные подземные транспортные н пешеходные тоннели, метрополитены, вокзалы, гаражи…. Под землю переводят складские и некоторые коммунально-бытовые помещения.
Реализация подобных проектов во многом зависит от геологических особенностей городской территории, от условий залегания подземных вод. Подземное градостроительство требует детального знания геологии города, глубоких недр, которые прежде изучались лишь в исключительных случаях.
Для градостроительных сооружений не так опасны неблагоприятные геологические условия, насколько серьезна опасность в недостаточном знании этих геологических обстоятельств и несостоятельность оценить их с точки зрения того или иного инженерного сооружения.
Следовательно, инженеры-геологи должны как можно больше знать о природной среде, о геологических и гидрогеологических условиях проектируемых населенных пунктов.
Чем больше собрано геологической информации и чем лучше она осмыслена, тем надежнее будут стоять наши города.
