Инженерно-геологические и гидрогеологические причины разрушения фундаментов и строительных конструкций

Разрушение конструкций и фундаментов церковных зданий происходит под воздействием множества факторов. Среди них следует особо выделить антропогенные влияния, а также инженерно-геологические и гидрогеологические условия, такие как морозно-сезонные пучение, суффозия, выветривание грунтов оснований, материалов фундаментов и стен, а также подтопление территорий и фундаментов зданий, водная эрозия и

Факторы подтопления территорий

Подтопление территорий происходит на тех участках, где уровень грунтовых вод располагается (постоянно или временно) выше оснований подземных сооружений. Однако даже если уровень грунтовых вод находится ниже оснований зданий, последние также могут подвергаться временному или постоянному воздействию капиллярных вод, что способствует повышению влажности в ограждающих конструкциях и увеличению сырости в подвальных помещениях.

Факторы, вызывающие обводнение территорий весьма разнообразны. Их можно разделить на две основные группы: естественные и искусственные.

Естественные факторы подтопления

Неблагоприятные гидрогеологические условия территории, на которой расположено церковное здание, обусловливающие их естественное обводнение и подтопление, зависят в основном от особенностей геологического строения, климата района, рельефа местности и степени развития гидрографической сети в районе.

Геологическое строение района и литологический состав пород влияют на условия залегания подземных вод и положение их уровня. Близкое к дневной поверхности залегание водоупорных и слабоводопроницаемых пород или водонепроницаемых линз благоприятствует образованию верховодки или грунтовых вод, для формирования которых особое значение имеет инфильтрация ливневых и талых вод.

Характер рельефа определяет условия стока ливневых и талых вод в районе церковного здания и в определенной мере влияет на инфильтрацию последних в грунт. При достаточном уклоне и отсутствии местных понижений создаются благоприятные условия для поверхностного стока. При слабых уклонах и наличии впадин и понижений происходит застой поверхностной воды, что способствует инфильтрации осадков в грунт и зачастую приводит к заболачиванию территории. Гидрографическая сеть в виде глубоких оврагов, рек, озер, прудов оказывает большое влияние на условия естественного дренирования подземных вод. Очень часто в сухое время года грунтовые воды свободно стекают в открытые водоемы, а весной, в половодье, происходит подпор грунтовых вод и частичное пополнение их запасов водой открытого водоема.

Примером сезонного подтопления территорий может служить подтопление владений Мирожского монастыря в Пскове, находящегося в излучине двух рек Великой и Мирожки, а также территории Большого Тихвинского монастыря, расположенного на берегу реки Тихвинки в Ленинградской области.

Территория Мирожского монастыря находится в зоне избыточного увлажнения с сезонным типом грунтовых вод. Начало весеннего их подъема связано с переходом к устойчивым положительным среднесуточным температурам воздуха.

Во время предвесеннего минимума приток подземных вод еще невелик, так как пополнение истощенного за зиму запаса подземных вод путем инфильтрации талых вод и атмосферных осадков происходит медленнее, чем подъем воды в реках. В этот период уклон поверхности грунтовых вод имеет направление от монастыря к рекам Великой и Мирожке.

Во время снеготаяния поверхностные талые воды устремляются в реки, вызывая резкий подъем уровня воды в них. Именно поэтому в период паводка речные воды становятся основным источником питания грунтовых вод на территории монастыря, и уклон поверхности грунтовых вод приобретает обратное направление — от рек к монастырю. Таким образом, в периоды паводков реки являются областью питания грунтовых вод, а в промежутках между паводками — областью разгрузки.

Во время разлива реки Великой здания Мирожского монастыря периодически затапливаются. При 25% обеспеченности (то есть один раз в 4 года) паводковая вода достигает уровня пола в Спасо-Преображенском соборе ХII в., а при 1% обеспеченности (то есть один раз в 100 лет) вода поднимается на 4 м выше пола собора. Самые мощные наводнения, от которых сильно пострадали здания монастыря и, в частности, Спасо-Преображенский собор, отмечались в 1800 и в 1900 гг.

После спада воды в реках происходит снижение уровня грунтовых вод в прибрежной полосе, и уклон их поверхности снова приобретает направление в сторону рек, а сами реки вновь становятся дренами.

Грунтовые воды на территории Большого Тихвинского монастыря в Ленинградской области гидравлически связаны с водами речки Тихвинки. В паводковые периоды питание горизонта грунтовых вод осуществляется, в основном, за счет фильтрации воды из монастырского пруда, озера Таборы и речки Тихвинки; в межпаводковые периоды — за счет инфильтрации атмосферных осадков. В летний период разгрузка грунтовых вод осуществляется во все эти водоемы.