Где дома
разрушаются
сами…

В 1993 году выяснилось, что аппаратура, созданная в 1977 году для прогнозирования осложнений горнотехнической ситуации в угольных шахтах, при использовании на поверхности Земли может выявлять зоны тектонических нарушений.

За прошедшее с тех пор время было обнаружено, что эти зоны имеют, кроме известного повышенного уровня радона, еще целый ряд ранее неизвестных свойств, наличие которых выводит зоны тектонического нарушения на очень высокий уровень в смысле важности для всех землян. И по этой причине они вполне заслуживают собственную аббревиатуру - ЗТН.

Как оказалось, ЗТН – это такие зоны, где сами собой разрушаются дома, где высока вероятность возникновения тяжких заболеваний, и где высока аварийность при осуществлении многих производственных процессов.

Все началось с того, что в 1977 году при проведении экспериментальных сейсмоизмерений в шахтных условиях был обнаружен новый физический эффект и, по сути, новый тип колебательной системы. Эффект этот заключается в том, что при ударном воздействии на породный слой возникает сейсмосигнал, имеющий вид гармонического (синусоидального) затухающего процесса.

Для неподготовленного читателя этот факт может ничего не значить. Тем более, что понятие колебательной системы в литературе прописано весьма нечетко. Дело в том, что, согласно определению, провозглашенному еще лордом Кельвином, объект, который на ударное воздействие откликается гармоническим затухающим сигналом, является колебательной системой.

Таких объектов очень немного. Это маятник, струна, камертон, электрический колебательный контур. Вот, пожалуй, и всё. Но вот, в 1977 году оказалось, что не всё.

Как рассчитать колебания?

Как показали исследования, окружающие нас объекты из подавляющего большинства материалов являются колебательными системами. Причем каждый такой объект имеет столько собственных частот, сколько у него размеров. Плоскопараллельная структура (слой, пластина), в том числе, геологическая, имеет всего один размер – толщину h (если по какой-то причине мы имеем право игнорировать поперечные размеры), и собственная частота f₀ такой колебательной системы имеет следующее значение:

   (1)

где k – коэффициент с размерностью скорости, зависящий от материала исследуемого слоя-резонатора. Для горных пород k ≈ 2500м/с.

Если структура двухслойная, то такой объект имеет три значения h (h₁, h₂ и h₁+h₂) и, стало быть, три собственные частоты. И так далее, вплоть до размеров Земли. В соответствии с этой логикой, собственная частота нашей планеты определяется выражением (1) при h=D – диаметр планеты. Подставив значение D = 12750км, получим период собственных колебаний нашей планеты около 85 мин, что соответствует известным, полученным экспериментально данным.

На основании этого эффекта начало более или менее планомерно развиваться направление, которое получило название спектральной сейсморазведки, и сформировался основной метод – спектрально-сейсморазведочное профилирование (ССП). Использование ССП показало, что мы, на самом деле, существуем в окружении колебательных систем. Земная толща является совокупностью колебательных систем. И все инженерные сооружения также являются совокупностью колебательных систем.

То есть, стало понятно, что как в электротехнике понадобилась перестройка всех представлений об электричестве после обнаружения колебательных контуров, так и в нашей повседневной жизни, в связи с обнаружением наличия упругих колебательных систем вокруг нас, необходима перестройка представлений о той среде, в которой мы существуем.

Если живешь на совокупности колебательных систем (земная толща) и среди колебательных систем (инженерные сооружения), то это означает наличие высокой вероятности резонансных явлений.

Для колебательной системы основными характеристиками являются собственная частота f₀  и добротность Q. Добротность может определяться различными способами. Для нас, в аспекте этой статьи, добротность важна как фактор, показывающий, во сколько раз увеличивается амплитуда вибрации на резонансе.

Поясним. Допустим, некое устройство при работе вибрирует, и амплитуда вибрации составляет какую-то величину. Если это устройство оказалось установленным на колебательной системе, залегающей в земной толще, то при совпадении частоты его  вибрации с собственной частотой колебательной системы, то есть, на резонансе, амплитуда вибрации устройства (допустим, вращающегося механизма) возрастет в Q раз. На практике Q может достигать нескольких сотен, и тогда величина вибрации на резонансе может увеличиться также в сотни раз.

Существует известный всем энергетикам парадокс. При изготовлении динамо-машин их балансируют, добиваясь минимального значения вибрации при работе. Однако когда осуществляют установку на месте их постоянной работы, то на некоторых скоростях вращения возникает повышенная вибрация. Так возникают запрещенные скорости вращения. Причины этого явления были непонятны. Однако если учесть, что агрегат находится в связи с колебательной системой, залегающей в земной толще в точке установки агрегата, всё встает на свои места. Понятно, что при этом неизбежно на каких-то скоростях вращения возникают резонансные явления.

При возникновении резонанса амплитуда вибрации возрастает плавно, стремясь к значению, равному амплитуде исходной вибрации механизма, умноженной на Q. При этом может разрушиться грунт, и вибрирующий механизм провалится в образовавшуюся воронку. Если механизм закреплен на железобетонном основании, то при какой-то величине амплитуды вибрации разрушится это крепление, и механизм сорвется со стопоров (как произошло на Саяно-Шушенской ГЭС). Но в любом случае, это разрушение является быстропротекающим, взрывоподобным.

Важно то, что если такому разрушению предшествует плавное нарастание амплитуды вибрации, то это является ПРИЗНАКОМ того, что причина разрушения – резонанс. К сожалению, это является камнем преткновения. Потому что, с одной стороны, чтобы возник резонанс, должна существовать колебательная система, непосредственно связанная с вибрирующим механизмом. А с другой, согласно современной парадигме, в земной толще нет никаких колебательных систем. А стало быть, упоминание понятия резонанса как причины разрушений является как бы запрещенным.

Как определить ЗТН

В результате использования метода ССП обнаружилось следующее. Анализ ССП-разрезов показал, что время от времени общая слоистость исследуемого массива, которая и должна иметь место в условиях слоистого осадочного чехла, прерывается. И при этом на ССП-разрезе прорисовывается воронкообразная (V-образная) структура. Проведенная радоновая съемка показала весьма существенное увеличение уровня радона в зоне такого объекта. На основании этого стало ясно, что наличие на ССП-разрезе V-образной структуры или одной ее образующей является ПРИЗНАКОМ того, что профиль пересек зону тектонического нарушения (ЗТН).

Пример такого объекта приведен на рис.1.

Рис. 1

Свойством, подмеченным сразу же, при первом же случае обнаружения V-образного объекта, была надежная и однозначная связь между наличием ЗТН и наличием визуально наблюдаемых признаков разрушения находящихся рядом с ними инженерных сооружений. Признаки это были следующие:

1. Уход в грунт отдельных частей сооружений – крылечек, веранд или даже наклон дома целиком;

2. Возникновение углублений в поверхности грунта (или асфальта), которые не поддаются заравниванию. После заравнивания они спустя некоторое время возникают вновь;

3. Совершенно непонятный вид разрушения – это наличие вертикальных и субвертикальных трещин в стенах домов. Трещин таких в СПб великое множество, но оставалось непонятным, какие воздействия на дом могут вызвать разрушения такого типа.

И еще одно свойство было обнаружено в 1997 году. Оно заключается в том, что если заглубиться в грунт в ЗТН, то можно добывать воду. С тех пор метод ССП используется для того, чтобы обеспечивать людей водой, и это сейчас происходит как на  территории РФ, так и в ряде других стран. Как оказалось, вода, извлекаемая в ЗТН, поднимается с огромных глубин по проницаемым породам, является напорной, и по составу близка к воде, получаемой из близлежащих родников.

Начиная с 1998 года, стала проясняться физика некоторых свойств ЗТН. Дело в том, что в 1998 году ученые Екатеринбурга средствами космической геодезии обнаружили явление, которое они назвали планетарной пульсацией. Оно проявляется тем, что грунт в отдельных местах находится в постоянно подвижном состоянии. Движение грунта имеет вид пульсации, частота которой имеет настолько низкое значение, что его можно зарегистрировать только с помощью специальной аппаратуры, несмотря на то, что амплитуда пульсации может достигать огромных значений, вплоть до 10 см.

Как оказалось, проявляется планетарная пульсация только в зонах тектонических нарушений. И сразу, как только появилась эта информация, стали понятными некоторые моменты. Ну, во-первых, стало понятно, что эта пульсация как раз и является тем самым механизмом, который разрушает как горные породы в ЗТН, так и оказавшиеся там инженерные сооружения.

Так, если фундамент сооружения оказался только частично в ЗТН, то часть фундамента окажется в неподвижном состоянии, а часть будет подвергаться воздействию со стороны пульсирующего грунта. Возникающие при этом изгибные знакопеременные напряжения на границах ЗТН вызовут в хрупком материале фундамента и в стенах формирование вертикальных трещин. Это явление противоречит веками наработанному строителями принципу, который заключается в том, что чем прочнее фундамент, тем надежнее сооружение. В результате воздействия планетарной пульсацией получается наоборот. Как показывает практика, самыми ненадежными, самыми разрушающимися оказались дома, возводимые по монолитной технологии. И как оказалось, необъяснимые ранее разрушения плавающих оснований, железобетонных плит – весьма нередкое событие.

Далее, всё существенно усугубляется, если в возводимых в ЗТН сооружениях оказывается механизм, оказывающий на свое основание (на грунт или железобетонную плиту) динамическое (вибрационное) воздействие. Возникающие при этом резонансные явления резко увеличивают скорость разрушения сооружения, вплоть до возникновения аварийных ситуаций.

С увеличением на Земле количества разного рода энергетических установок (оказывающих на грунт динамическое воздействие) увеличивается вероятность попадания их в ЗТН, а следовательно, в условия возникновения резонанса. И, стало быть, увеличивается количество аварий на этих установках.

За счет увеличения вероятности разрушения энергетических установок снижается КПД планетарной энергетики, и если дальше так пойдет, то недалеко до такого состояния, когда увеличение энергетической оснащенности планеты станет экономически нецелесообразным.

ЗТН – на расстоянии протянутой руки

Некоторые обследования объектов методом ССП выливаются в демонстрационные сеансы. Так, в результате инженерно-геофизических исследований при строительстве Северо-Западной ТЭЦ (СПб) было обнаружено, что под только что возведенным по новейшим финским технологиям зданием машинного зала первой очереди залегают две пересекающиеся под центром зала линейные зоны тектонического нарушения. Так сложилось, что одна из этих зон ушла под корпус релейных защит, который разрушился, даже не дождавшись завершения своего строительства. Однако руководство ТЭЦ не могло себе представить, что это разрушение произошло из-за влияния каких-то эфемерных факторов (как они восприняли ЗТН), к тому же незамеченных при обследовании стандартными методами инженерной геологии. О том же, что эти объекты могут грозить разрушением машинному залу, никто такой мысли не допускал.

Разрушения в машинном зале начались меньше, чем через год после начала работы агрегатов. Причем ещё до того, как вибрация достигла ощутимых величин. В настоящее время в этом зале трещинами расходится пол.

Понимание физики взаимодействия объектов, оказывающих на грунт динамическое воздействие с грунтом, позволило бы существенно снизить аварийность таких объектов. А об уровне реальной аварийности можно судить, если добиться возможности сделать просто обзорную экскурсию по машинным залам различных ТЭЦ. Уровень разрушений практически всех этих объектов впечатлит любого непредвзятого зрителя.

Выходящие в ЗТН глубинные газы формируют геопатогенность. Попадая в подвал дома, эти газы могут при наличии вентиляции уходить в атмосферу, а в отсутствии вентиляции – в жилые помещения первого этажа. Это явление приводит к тому, что количество людей, болеющих тяжелейшими заболеваниями, на первом этаже ощутимо больше, чем на других этажах. По мнению медиков, изучавших этот феномен, глубинные газы, проникающие в жилые помещения, являются основной причиной подавляющего большинства тяжелейших заболеваний людей на Земле. Поэтому при строительстве и эксплуатации как жилых домов, так и производственных помещений, следует обращать особое внимание на вентиляцию поддомного пространства и не допускать длительного присутствия людей в подвалах (подвальные магазины, мастерские и т.п.).

Отмечу, что при монолитной технологии строительства поддомное пространство отсутствует, и при наличии трещиноватости в плите глубинные газы беспрепятственно проникают в жилые помещения.

Подводя итоги, можно сказать следующее.

Скорость разрушения инженерных сооружений, оказавшихся в ЗТН, всегда имеет повышенные значения. Скорость их разрушения зависит от величины ЗТН и ее параметров. Но, замечу, не зависит от величины сооружения, его конструкции и качества строительства. Однако при наличии в доме вибрирующих механизмов скорость разрушения возрастает многократно, а само разрушение может иметь быстропротекающий, взрывоподобный характер.

Стало очевидным, что для снижения аварийности и губительного воздействия со стороны ЗТН, необходимо перед началом строительства осуществлять обследование территории будущей стройплощадки на предмет наличия на ней зон тектонических нарушений. И только после этого можно принимать решение о местонахождении сооружения и его архитектуре.

Адам ГЛИКМАН,

директор научно-технической фирмы "Геофизпрогноз"

Этот материал опубликован в ноябрьском номере Отраслевого журнала «Строительство». Весь журнал вы можете прочитать или скачать здесь.