"Погружение" зданий в землю. Причины.

Возможно не каждый знает об этом, но в мировом океане есть нечто вроде обширных зон безжизненности (абиссальные равнины).  Как правило находятся они в центре океанов вдали от берегов и течений, там всегда постоянная температура, над ними почти не бывает гроз и здесь крайне скудно присутствует жизнь в виде водорослей, рыб, медуз и пр.

Но это только видимость, на дно этих подводных равнин постоянно происходит выпадение мельчайших осадков в виде отмершего фито и зоопланктона, а так-же частиц других веществ. Средняя скорость нарастания осадков – от 1 до 5 мм. в год и в некоторых местах толщина этого осадочного слоя дошла за миллионы лет до 5 км.

Возле побережья климат гораздо менее стабильный, постоянно происходят тектонические процессы и активно кипит биологическая жизнь. Поэтому здесь величина оседающих осадков во много раз больше чем на абиссальных равнинах.

Именно так и возникли глины, большая часть которых сформировалась на дне океанов за счёт накопления осадков и которые являются самой распространённой осадочной породой на Земле (глина образовалась в результате эрозии горных пород до мельчайших частиц, размером 0,005 мм).

Аналогичные процессы происходят и в атмосфере нашей планеты. Ежедневно в этот воздушный океан вздымаются ветрами и испарениями миллиарды тонн различных веществ, которые затем переносят воздушные массы и осаждают на поверхность. И есть прямая закономерность – чем активнее протекают атмосферные и эрозионные процессы, тем больше разных веществ отлагается на поверхность возле тех мест, где протекают данные процессы.

Среда, в которой особо активно образуются и после оседают воздушные взвеси различных веществ – это конечно-же в первую очередь город. И это отнюдь не миллиметры в год, а сантиметры или даже десятки сантиметров. Разумеется, при строительстве и проектировании современного города этот фактор учитывается. Именно для этого нужны ливневые канализации, большое количество коммунальных служб и техники для уборки улиц и соответствующее устройство – расположение домов, коммуникаций и улиц, позволяющее без проблем убирать мусор и отходы.

Совсем по другому выглядел город скажем или 300 или 400 лет назад. Прежде всего в нём не было централизованно-постоянного вывоза всех отходов или тем-более смыва мелко дисперсного мусора. То есть попросту говоря приход отходов намного превышал их уход из города. Что неизбежно вело к ежегодному увеличению толщины осадочного чехла различных веществ (приносимое в город на колёсах и подошвах ног, сажа и пепел, из печных труб, частицы строительного мусора, ветер приносящий мелкие частицы пыли, пыльцы и т.д).

На фото. Срез культурного слоя в Санкт-Петербурге (производство ремонтных работ на дороге вдоль одного из каналов) видны остатки, как минимум 2 мостовых.

Примерно с середины 1800-х годов стало уделяться более пристальное внимание обустройству городов (из-за улучшения экономического состояния и возрастающего технического прогресса). Начали строиться канализации и более прочные дороги (из брусчатки), появились многочисленные службы регулярно занимающиеся вывозом мусора и очисткой улиц (в Петербурге 1860-х годов создаётся система дождевой канализации под главными улицами города, начиная с Гороховой ул. и Каменноостровского проспекта, улучшается ассенизационная канализация). Все эти меры существенно затормозили дальнейшую скорость прироста культурного слоя, именно этим объясняется факт того, что первые этажи некоторых зданий 1700-х (начало 1800-х) годов находятся гораздо ниже (окна практически у земли) зданий построенных в конце 1800 г, хотя между ними приблизительный временной интервал - всего около 100  лет.

(Ещё одна причина низких окон - законодательный запрет на постройку зданий выше определённого уровня, поэтому приходилось заглубляться. С середины 1700-х годов и до начала 1800-х в Санкт-Петербурге царил классицизм (ранний, строгий и поздний) для которого характерно строгое следование классическим архитектурным канонам, прямоугольные симметричные компоновки зданий, применение колоннад, аркад, портиков, фронтонов.  Для выдерживания единообразного стиля в 1765 году были введены ограничения на высоту зданий - разрешалось строить не выше 21 метра. И только к середине 1800-х годов по мере развития  новых социально - экономических отношений, единообразие и приказные порядки в архитектуре перестали быть главенствующими принципами. С середины 1840-х годов снимается ряд ограничений на архитектурные, цветовые и конструктивные решения частных домов, намечается отход от классицизма, появляется разнообразие стилей).

16-17 линии Васильевского острова в Петербурге

Ярославль, дом рядом с пл. Богоявления. Вход явно занижен и окна у тротуара.

Два разновременных здания в Ярославле.

Собор Спаса Преображения - белая, справа (1505-1516) и церковь Ярославских Чудотворцев (1827-1831). В более старом храме уровень пола первого этажа на полметра ниже современного уровня земли. В "новой" церкви - высота крыльца и вход на высоте примерно полтора метра от земли.

Наиболее быстро погружались в культурный слой дома, которые находились рядом с оживлённой проезжей дорогой, поскольку она требовала постоянного ремонта, т.е. появления на ней всё новых и новых слоёв. В результате часть нижних этажей некоторых домов оказывались по землёй практически полностью. На следующих двух фото - окна домов в Самаре

Постоянная очистка вокруг одного дома или квартала не решала проблему, т.к. баланс оставался тот же - осадки просто перекидывались с одного места на другое, или в небольшом количестве удалялись за пределы города. Все эти слои различных веществ покрывали различные мелкие предметы и постройки, иногда целиком и впоследствии воспоминания о них могла полностью исчезать из человеческой памяти. Именно так нарастал, так называемый культурный слой. (Научная формулировка выглядит так: «постепенно формирующиеся в результате взаимодействия процессов почвообразования и разнообразной жизнедеятельности человека отложения» Лесман 1998).

Состоит он ещё так-же ещё из древних погребённых фундаментов, разрушенных подвалов, погребов, колодцев, скоплений бытового и строительного мусора, остатков покрытий тротуаров и улиц, выброшенных или утерянных предметов, орудий, речных наносов после наводнений и т.д. Существенной составляющей культурного слоя многих древнерусских городов был навоз, только в 15-16 веке его начинают вывозить на поля и использовать в качестве удобрения. Наибольшей толщины культурный слой достигает там, где были засыпаны ручьи, реки, овраги, балки, канавы и прочие понижения рельефа. Его приблизительная толщина в некоторых городах: Одесса и Киев - 44 м, Пермь и Баку - 40, Лондон - 25, Париж - 20 м. На окраинах Москвы толщина культурного слоя - 10 метров, в центре - 8 м. Самый мощный культурный слой в мире находится в древних городах Месопотамии - 20 м и на некоторых городищах в Средней Азии - 34 м.

Далее - несколько поселений, полностью погребённых под слоями почвы и после выкопанных.

Поселение Скара-Брэй на Оркнейских островах.

Город Горгиппия. (Анапа).

Восток Болгарии. Поселение около г. Провадия в Варненской обл.

г. Булгар. (Около г. Болгар в Татарстане)

Ацомпа. (рядом с г. Охака, Мексика)

Рассмотрим простой пример: допустим есть жилой каменный дом, с качественной гранитной мостовой вокруг него на 3 метра. Вопрос - как он мог «погрузиться» в землю? ведь жильцы вроде-бы постоянно живут там, а значит следят за его состоянием.

Представим, что толщина почвы вокруг дома с каждым десятилетием растёт, но жильцы исправно очищает пространство вокруг дома, не давая гранитной мостовой оказаться под слоем грязи и отходов. В результате роста культурного слоя вокруг дома (во всём городе) и отсутствия данного слоя непосредственно у дома, он оказывался в своеобразной воронке. 

Далее события развивались по какому-либо из двух вариантов.

Жизнь в древние времена была беспокойной и тяжёлой, средняя продолжительность жителей России (Руси), от древних времён и до 1900-го года колебалась от 30 до 40 лет. В летописи любого города обязательно можно найти потрясения, через которые этот город проходил – эпидемии, войны, природные катаклизмы и пр.  То есть население города периодически беднело и сокращалась и часть города на какое-то время приходила в запустение. Это означает что в определённые промежутки времени не кому становилось следить за состоянием нижних этажей, было просто не до этого. Как результат перепад уровней почвы (города и вокруг дома) выравнивался (дождями, колёсами, ногами) и часть нижнего этажа за считанные годы оказывалась под слоем почвы. После когда жизнь налаживалась ни кто уже не откапывал нижние этажи, поскольку проще было сделать заниженный полуподвальный вход или прорубить выше входной проём. 

Второй вариант. Факт нахождения дома ниже уровня окружающей почвы, (по сути дела в большой яме), вызывал крайние неудобства, так как после дождей или таяния снега нижний этаж дома сильно отсыревал или даже стоял в воде. В результате хозяева дома добровольно выравнивали перепад уровней почвы, превращая тем самым первый этаж в цокольный этаж или даже в подвал. 

Но чаще конечно-же культурный слой незаметно и постепенно нарастал вокруг дома (домов во всём городе).

Какие ещё факторы дополнительно влияли на возрастание культурного слоя? Их три, коротко остановлюсь на них.

1.  Дорожно - строительные работы. Замена дорожного полотна редко происходит с полным снятием предыдущего покрытия. Наиболее распространённые  этапы возрастания толщины проезжей части городских улиц выглядели следующим образом. 1) Земляная укатанная дорога. 2.) Бревенчатый настил 3.) Булыжная мостовая (или брусчатка). 4.) Асфальт.

Особенно хотел-бы отметить булыжную мостовую, которой были вымощены улицы многих наших городов с 17 века по 1960-е годы. Понятно, что происходил постоянный ремонт мостовой, т.к. она подмывалась дождями, участки её оседали, камни разбивались. То есть за десятилетия толщина дорожного полотна тоже постепенно возрастала, поскольку ремонт требовал постоянной досыпки связующего камни песка и добавления новых и новых камней. В 1714 году для мощения улиц в Петербурге было велено собирать дикий камень. Суда, приходившие в город, должны были привозить от 10 до 20 камней. Каждая крестьянская подвода - 3 камня весом, каждый весом ок 2 кг. За неисполнение указа налагался штраф - 1 гривна за 1 камень. Распоряжение генерал-полицмейстера Петербурга А. Девиера в 1718 году:«Каждому жителю против своего двора посыпать песком и камнем мостить гладко, как будет показано от мастеров, и чтобы были твердо утверждены, дабы весною и в дожди не заносило».

Вот отрывок из статьи П. Раевского "Некачественный ремонт" томской газеты: «Северный колхозник» от 28 сентября 1957г: "На некоторых улицах Любима закончен ремонт булыжной мостовой. Однако произведен он некачественно. Мостовщики не выполняют ряд очень важных работ: не делают правильной разбивки дороги, перевязки швов, расклинцовки, по уложенному камню не засыпают мелкий гравий, плохо производят трамбовку. Все это приводит к тому, что камни ложатся неплотно. Между ними расстояние не должно превышать нескольких миллиметров, а оказывается от четырех до восьми сантиметров. Конечно, такая мостовая долго не прослужит. Например, на Октябрьской улице и на улице Ленина она уже стала разрушаться. Плохо и то, что при ремонте в некоторых случаях мостовая делается более узкой, чем прежде. Мостовая от хлебокомбината до Красноармейской улицы раньше была шириной в семь метров, а теперь - всего лишь в четыре. Это произошло потому, что хлебокомбинат заблаговременно не подготовился к ремонту, не заготовил нужного количества камня и песка. Некачественный ремонт приводит к тому, что через некоторое время наши мостовые снова выйдут из строя".

На фото - образцы булыжной мостовой, дошедшие до наших дней 

г. Боровичи, ул. Майкова. Лен. обл. 

Саратов. На мостовую наткнулись, когда реставрировали старый завод, над ней был культурный слой толщиной около метра.

Город Новозыбков. Видно, что асфальт положен прямо поверх булыжной мостовой.

2.  Сырость, вызывающая активный рост растительной массы (в основном мхов и лишайников). Расскажу о своём личном опыте. Я 7-й год работаю на археологическом объекте, который выглядит как голая скала под открытым небом (около 900 кв/м). Что произойдёт если скалу перестать каждый год очищать от мха и песка? Лет через 10-15 на месте обширной и голой скальной поверхности будет тонкий слой почвы, с подрастающими на нём деревцами и кустарничками (сначала заполнятся мхом понижения, заполненные водой, потом оттуда слой мха и растительности расселится по всей скале, образуя слой из отмерших однолетних трав, приносимой ветром пыльцы, коры, песка, веток).

В данном случае главными инициаторами разрастания слоя почвы являются неприхотливые мхи, которые быстро растут и очень любят влагу. Большая часть русских городов расположена возле рек, (т.к. это пути сообщения и источник воды) это означает что влажность там довольно высокая, что являлось благоприятной средой для роста многочисленных лишайников и мхов (и ускоренного роста слоя почвы в наиболее влажных местах, особенно в низинах).

Помимо всего прочего мхи и лишайники увеличивают эрозию, поскольку они выделяют слабые органические кислоты, разрушающие поверхность, на которой селятся.

3.   Оседание грунта. Масса зданий, создающая большое давление на грунт и откачка подземных вод - это является ещё одной причиной погружения построек в землю. Строительство крупных городов с нагрузкой высотных и промышленных зданий вызывает опускание земной поверхности. Оно отмечается во многих городах. В Москве, например, средняя скорость опускания почвы - 14 мм в год, а центр города проваливается на 60 мм в год, причём особо выделяются полосы проседания вдоль тоннелей и станций метро на глубину 50–80 см, прокладка более глубоких линий метро уменьшила размеры проседания.

 Породы оседают под городами не только из-за тяжести сооружений, но и от сотрясений и вибрации. Эту вибрацию вызывают машины и другой транспорт. Измерения покрывают, что улицы с интенсивным транспортным движением оседают больше, чем переулки и тупики. На Земле существует масса городов, которые довольно быстро по геологическим меркам проваливаются под землю. Джакарта – за 12 лет город просел на глубину 1 метр. На такую-же величину осел Бангкок за 30 лет. В Сан-Франциско поверхность земли понизилась за 200 лет на 2,4 м, что привело к необходимости сооружения дамб, сдерживающих наступление воды залива на сушу. В Мехико оседание земной поверхности за последние 70 лет достигло 10,7 метров и дворец изящных искусств, расположенный в центре города, опустился более чем на 3 м. ниже уровня улиц. Лонг-Бич (около Лос-Анджелеса) при скорости оседания 10–70 см в год опустился на 8,8 м.