Опасны ли для городов искусственно создаваемые карсты?

Но прежде всего — что такое карст? Это геологический процесс образования подземных полостей (пещер, гротов, воронок) за счёт химического (выщелачивание) и гидрологического воздействия подземных вод на мягкие горные породы (кальциты, карбонаты, доломиты, мергели, гипсы). Однако карсты, как подтверждает опыт и объективная реальность двух последних столетий, вполне могут быть рукотворного, антропогенного происхождения.

В городах это интенсивное строительство метрополитенов, в провинциях — подземная добыча полезных ископаемых: уголь, никель, хром, марганец, алмазы и пр. Сейчас трудно найти город с населением свыше полутора миллионов, в котором не было бы такого жизненно необходимого не только транспортного, но и как средства защиты населения на случай потенциально возможных боевых действий, сооружения. Естественно задать вопрос: представляет ли такое строительство для жителей городов такой вид транспорта и соответствующая подземная архитектура завалами, затоплениями, плывунами, взрывами газов, провалами грунтов, как это нередко случается на шахтах?

Если учесть, что такие объекты строятся с большим запасом прочности из лучших конструкционных материалов и, надо полагать, не на одно столетие, то опасности для городов и их населения они на обозримую перспективу не представляют. Достаточно сказать, что самому старому в мире лондонскому метрополитену едва полторы сотни лет, но он, хотя и с периодическими аварийными ситуациями, продолжает функционировать, расширяться, углубляться. Этого требует неуклонно прогрессирующий рост населения.

Однако ничто не стоит на месте, всё течет во временном потоке, изменяется, рано или поздно подвергаясь энтропии. И если еще относительно недавно прокладка штолен, туннелей и выработок осуществлялась в одном горизонте, то в данное время как в горнорудной промышленности, так и в метрострое стало носить многоуровневый характер, буквально превращая в губку слой подлежащих пород, т. е. создавая рукотворный карст. Спросите теперь любого геолога, гидролога или геофизика: допустимо ли фундаментальное строительство, каковым является жилищно-хозяйственный комплекс городов, на карсте? Ответ будет однозначным: хотя и необходимо, но опасно и слишком накладно, однако экономическая целесообразность и конъюнктура диктуют свои правила.

Как-то выездная бригада специалистов нашего института, в состав которой входил и я, с консультационной целью работала в шахтёрском посёлке, каковых по области наберётся не один десяток. Я обратил внимание на то, что одни дома, казалось бы, вполне пригодные для проживания, красовались пустыми глазницами окон, другие же по периметру были обтянуты толстыми лентами-стяжками. Поинтересовался у жителей, что бы это значило?

Началось всё с середины лихих 90-х — с отчаянием на лицах объясняли вопрошаемые. Именно с тех пор, как за ненадобностью и в массовом порядке стали закрываться и затапливаться грунтовыми водами шахты. Многоуровневые их горизонты располагались на глубине от 400 до 800 м не только за пределами, но и под самими посёлками. Опасности для наземных сооружений в функционирующем состоянии они не представляли. Проседанию пород не позволял надёжный крепёж и такая же инфраструктура. На бесхозных же и затопленных объектах уже в ближайшее время начался процесс энтропии и проседания. Казалось бы, такая гигантская толща пород не позволит отрицательным образом отразиться на целостности объектов дневной стороны. Увы! Может, да еще и как.

А почему бы подобие такого не может произойти с метрополитеном, тем более что нигде в мире не существует такого глубокого его залегания, а прокладка штолен и туннелей осуществляется едва ли не на уровне культурного слоя, не достигая коренных пород. Случаев провалов, затоплений, прорыва плывунов в мировой практике сколько угодно, причем случаются такие аварийные ситуации прямо пропорционально возрасту объекта. Казалось бы, тюбинги — эти основные несущие конструкции, выполненные из прочнейших марок конструкционных сталей, способны выдержать двух-, трехкратную нагрузку. Выходит, что и не выдерживают, и разрушаются. В чем же причина?

Основная — в гидрологии и электрохимических коррозионных процессах, перед которыми не в состоянии устоять самые прочные металлические конструкции. Как известно, весь подземный транспорт работает на электротяге постоянного тока и высокого напряжения. Часть этой энергии, какой бы ни была надёжная изоляция, экранизация, попадает в подлежащие породы. Взаимодействуя с грунтовыми водами, содержащими в себе различные соли, они тем самым образуют электролиты.

Проектировщики и метростроевцы, однако, с апломбом возразят: всё продумано, предусмотрено, построено едва ли не на вечность. Точно так думали и строители американских близнецов ВТЦ, мол, они, как египетские пирамиды — неподвластны времени. Глубоко ошиблись уважаемые, их непоколебимые рукотворные детища на поверку рассыпались, как карточные домики. Здесь инициирующим фактором оказался самолёт, а дальше сработала цепная реакция.

А почему бы не предположить, что такого инициирующего фактора не может случиться с метро, допустим, в результате тектонических подвижек литосферных плит или от электрохимической коррозии и усталости несущих конструкций тюбингов? И начнут наземные сооружения принимать позу Пизанской башни. Мало не покажется.

Удобен, конечно, и незаменим подземный транспорт, но сколь бы мы ни были привязаны к нему, со временем от него придётся отказаться.