Специалисты Московского государственного строительного университета (МГСУ) провели исследование геологической обстановки в селе Дивеево Нижегородской области. Выводы, опубликованные в научном вестнике, указывают на наличие подземных пустот как естественного (карстового), так и техногенного происхождения на территории Свято-Троицкого Серафимо-Дивеевского монастыря и жилых кварталов.
Село Дивеево с населением около 7 тысяч человек в последние десятилетия интенсивно развивается в связи с деятельностью всемирно известного православного центра. Ежедневно сюда прибывают сотни паломников, ведется активное строительство храмов, дорог, гостиниц и жилых домов. В этих условиях, как отмечают авторы исследования В.В. Михайлов и С.Н. Чернышев, особую актуальность приобретает изучение инженерно-геологических условий местности.
Согласно данным Инженерной геологии СССР (1971 г.), территория Дивеева находится в зоне активного проявления карбонатного карста. Однако до недавнего времени прямых свидетельств карста здесь зафиксировано не было, хотя в городе Сарове, расположенном в 15 километрах и находящемся в тех же геолого-структурных условиях, карстовые пещеры известны давно.
Двойная природа провалов
Исследователи выделяют два типа провалов на территории Дивеева. Первый связан с деятельностью человека. В XVIII веке в этих местах велась подземная добыча железной руды из флювиогляциальных песков. Добыча осуществлялась через шахты-дудки с горизонтальными рассечками, которые крепились деревом. Со временем деревянная крепь сгнила, что привело к подвижкам грунта и образованию провалов.
Авторы приводят описание трех таких воронок:
Воронка у Троицкого собора: Диаметром около 5 метров на внутри монастырской дороге, к северу от алтаря собора. Асфальт здесь разорван, и в воронку уходят ливневые и талые воды с территории в несколько гектаров.
Воронка на перекрестке: Диаметром около 15 метров на пересечении улиц Школьной и Первомайской. В нее также попадают сточные воды. При исследовании этой воронки в шурфе на глубине 5 метров были обнаружены фрагменты почвы и глыбы пород, что является следами древнего обрушения.
Воронка у монастырского корпуса: Обнаружена весной 2010 года под южной стеной старого корпуса литографии. Шурф под ленточным фундаментом вскрыл воронку с «норой» диаметром около 30 см, которая поглощала сухой песок.
Событие 10 августа 2005 года
Главным предметом научного анализа стало происшествие на Лесной улице, которое ученые однозначно связывают с карстовым процессом.
10 августа 2005 года при ручной проходке колодца произошло редкое событие. На глубине около 12 метров рабочие вскрыли плитчатые глинистые известняки (коренные породы казанского яруса) и продолжили углубление с помощью зубила и кувалды. При заглублении в коренные породы примерно на 0,5 метра проходчик ощутил сильное сотрясение дна и крепежа. Через дно колодца начала быстро поступать вода.
Хозяйка дома, находившаяся в трех метрах от устья колодца, почувствовала сильный удар. Висевшая на цепочках лампада сначала зависла в воздухе, затем опустилась и начала раскачиваться. В соседнем доме, примерно в 70 метрах, люди, сидевшие за столом, также ощутили сотрясение. На расстоянии 100 метров подземный толчок уже не ощущался.
Вывод ученых: Удар кувалдой спровоцировал обвал свода в подземной карстовой полости, заполненной водой. Это было локальное, близповерхностное землетрясение с эпицентром у строящегося колодца. Силу толчка специалисты оценили в 5 баллов на поверхности и до 6 баллов в забое по шкале MSK-64.
Косвенным подтверждением наличия карста на Лесной улице служат и рассказы старожилов: ранее в старом колодце на этой улице было слышно журчание воды и видны струи подземного течения, что может указывать на подземную речку.
Расчеты и цифры
Чтобы оценить размер предполагаемой полости, авторы применили формулу связи энергии землетрясения, глубины гипоцентра и балльности (формула Н.В. Шабалина). В расчетах использовались данные макросейсмического эффекта на поверхности и на дне колодца.
Для вычислений ученые сделали ряд допущений, в том числе о том, что обрушившийся свод имел форму шарового сегмента высотой, равной 1/6 диаметра полости (R=3a). Путем математического моделирования были получены следующие параметры:
- Диаметр выемки (обрушившейся части свода): 12 метров.
- Высота выемки: 2 метра.
- Объем обрушившейся породы: около 66,7 кубических метров.
- Масса обрушившейся породы: около 100 тонн.
- Расчетный диаметр карстовой полости: не менее 12 метров.
- Объем полости: около 900 кубических метров.
Помимо карстовой угрозы, авторы обращают внимание на просадочность лессовидных покровных суглинков. Именно просадочные деформации, по их данным, характерны для ряда зданий в Дивееве, включая бывшее здание райкома (ныне монастырская гостиница) и районную типографию. Сельская церковь Казанской иконы Божией Матери подверглась сильным деформациям сразу после постройки в XVIII веке.
Заключение
Проведенное исследование впервые документально фиксирует карстопроявление непосредственно в селе Дивеево. Полученные данные, по мнению ученых, должны учитываться при проектировании и строительстве на закарстованных территориях, а также при прогнозе сохранности уже существующих сооружений, особенно учитывая высокую социальную и культурную значимость Дивеевского монастыря.
Источник: Вестник МГСУ, 1/2011, с. 417-422, авторы: В.В. Михайлов, С.Н. Чернышев.*