сооружения предусматриваются во всех плотинах такого рода. Несмотря на то что в ретроспективе механизм обрушения плотины Мальпассе стал совершенно очевидным, несправедливо было бы обвинять в непредусмотрительности инженеров-проектировщиков, которые в то время ничего не знали о принципах такого механизма. В данном случае инженерам можно простить некоторые геологические ошибки, поскольку еще не были изучены все проблемы, возникающие в условиях, когда огромные силы оказывают воздействие на такие природные материалы, как вода и горная порода.
Будущее
Почему происходит обрушение плотины? Неужели каждый раз, когда обрушение носит иной характер, чем предшествующие катастрофы, человек неизменно будет понимать это уже слишком поздно?
Трагедии в Мальпассе и горах Болдуин произошли потому, что причины, их вызвавшие, не были своевременно выявлены. Несомненно, предсказать катастрофу гораздо труднее, чем говорить о случившемся post factum. Нелепые ошибки в конструкциях плотин Сент-Франсис и Ле-Шёрфа уже стали достоянием истории. Однако в июне 1976 г. обрушилась плотина на реке Титон в Соединенных Штатах. Что же это было: сказалась еще одна досадная ошибка или проявилась какая-то новая, ранее не известная причина? В результате обрушения плотины на реке Титон погибло 11 человек, 25 000 осталось без крова, а общий ущерб составил около 400 млн. долл. Однако надо отдать должное Управлению мелиорации США, под руководством которого кроме плотины на реке Титон было сконструировано более 300 других плотин: оно стало инициатором досконального расследования причин катастрофы.
Земляная плотина была размыта, когда водохранилище впервые заполнили. Истинная причина катастрофы до сих пор неизвестна, вероятно, обрушение было обусловлено слабостью фундамента. В основании плотины залегал сильно трещиноватый рио-литовый туф, который местами являлся водоносным горизонтом. В нем было пробурено несколько скважин, таким образом в плотине был создан цементный экран и огромная, невиданных ранее масштабов траншея для отвода воды. Дно траншеи покрывалось цементом вручную, в этом-то и заключалась роковая ошибка. Проектировщики полагали, что подобное цементирование сделает поверхность породы водонепроницаемой. Однако строители выполнили цементирование лишь с целью укрепления фундамента плотины: густой цементный раствор был залит во все крупные трещины в риолите, а на трещины около 1 см в поперечнике не обратили внимания.
Затем на этой поверхности была заложена плотина из алеврита и глины; когда водохранилище было заполнено, вода проникла в эти мелкие трещины и достигла основания плотины. Смесь алеврита и глины была размыта; этот материал меньше подходит для строительства плотины, чем самоуплотняющаяся глина, но в других местах он с успехом применялся. В результате 140
вода начала вытекать из-под плотины над цементной перегородкой в породе фундамента, после этого обрушение стало уже неизбежным. Плотина на реке Титон обрушилась потому, что ее конструкция, правильная по своей сути, не учитывала местных геологических условий. Ужасно, что чаще всего именно этот промах приводит к катастрофе. Но послужило ли обрушение плотины на реке Титон должным уроком?
Геологические причины обрушения плотин обычно выявляются быстро, и если плотина выдерживает первое заполнение водохранилища, это означает, что она устоит и в дальнейшем. Однако это нельзя сказать о других сооружениях, где мы имеем дело с водой.
До 1818 г. Рейн в своем верхнем течении между городами Базель и Карлсруэ меандрировал по широкой пойме. В том году начали проводить мероприятия, направленные на регулирование течения этой реки; эти работы продолжаются и сейчас. Длина реки была сокращена, построили плотины, каналы, дамбы, благодаря чему Рейн превратился в транспортную артерию, каковой является и в настоящее время. Печальный результат всех этих работ, выполнявшихся различными организациями без взаимного согласования, заключается в том, что теперь у реки нет поймы и все паводковые волны, возникающие во время весеннего таяния снегов в альпийских водосборах, мгновенно проносятся вниз по течению.
Расположению города Карлсруэ в настоящее время не позавидуешь. В 1955 г. он сильно пострадал во время весенних паводков, но если бы то же самое произошло в Альпах в 1978 г., уровень наводнения из-за проведенных за эти годы на реке работ повысился бы на 35 %. Лучший способ избежать такой катастрофы — это воссоздать ту пойму, которая была у реки в 1818 г. В этих условиях паводковая вода будет растекаться по местности, а не устремляться единым потоком к городу Карлсруэ. Подобная схема уже существует на бумаге. Но будет ли она внедрена в практику? Или придется ждать того момента, когда в городе Карлсруэ произойдет еще одна катастрофа, — на этот раз уже не из-за реки, а по вине человека?
Проседание грунта
Это было в 1965 г. в городе Лексингтон, штат Кентукки. Около строительной площадки остановился грузовик и стал спускать цемент в форму для фундамента дома. Внезапно раздался глухой грохот, земля под цементовозом разверзлась, и он тут же провалился в зияющую дыру глубиной около 4 м. В Лексингтоне коренной породой является известняк, содержащий многочисленные полости. Обрушение кровли одной из них могло послужить причиной возникновения провала.
Проседание грунта может происходить многими разнообразными путями. Внезапному проседанию может подвергнуться очень небольшой участок, но и этого бывает достаточно для падения одной опоры здания. Иногда проседание грунта вызывает медленное опускание целых городов. Наиболее известным примером такого рода является Венеция. Хотя проседание грунта бывает и естественным процессом, оно также может быть и следствием человеческой деятельности; наиболее очевидный пример этого — обвалы в старых шахтах. Важно помнить, что большинство случаев проседания земли связано, хотя бы косвенно, с влиянием человека на естественную стабильность грунтов. Искусство строительства на сегодняшний день достигло таких успехов, что почти любая проблема может быть разрешена, если известна ее природа, но вопрос о проседании грунта представляет непреодолимую трудность.
Во многих случаях проседание затрагивает небольшие и вполне доступные для исследования площади. Однако предсказание такого процесса является трудной задачей. Естественные полости в грунте, например в известняках, чрезвычайно трудно обнаружить. Для этого необходимо проведение дорогостоящих работ, предусматривающих бурение скважин на очень малых расстояниях друг от друга. Региональное проседание, затрагивающее большие площади, предвидеть в общем легче. Сейчас технически возможно остановить опускание области, соизмеримой по площади с Венецией, но стоимость подобных работ необычайно высока.
Вероятно, единственный тип проседания, который не подчиняется контролю человека, — это образование изгибов геологических слоев, затрагивающих всю толщу земной коры. Это явление становится катастрофическим, если оно сопровождается землетрясениями. Обычно же подобные движения совершаются очень медленно, так что их результаты становятся заметными через сотни лет. Таким образом, проседание земли, за исключением последнего случая, — процесс, теоретически предсказуемый и контролируемый, однако добиться этого на практике значительно сложнее.
Известняк, гипс и каменная соль в естественных условиях хорошо растворяются в воде. Из этих пород наибольшее распространение и наименьшую растворимость имеет известняк. Он отличается от гипса и каменной соли еще и тем, что в результате его подземного растворения образуются полости, которые обычно обладают очень устойчивой кровлей. Проседание и обрушение — для известняков явления распространенные и всегда связанные с полостями. Каменная соль, напротив, — порода гораздо более хрупкая и к тому же лучше растворимая; она часто подвергается проседанию, но это редко бывает связано с
