Пещеры Лонгью покоя не дают :о)

Здравствуйте, уважаемые читатели!

На фоне оглушительного разоблачения папы Карло из ближнего зарубежья, пытавшегося сваять на нашей территории  Русь Возрождённую   , неожиданно снова всплыла тема фрезеровщиков глубокой старины. И, как обычно, альтернативщики выкладывают "сенсационный" материал, не приложив ни чуточки усилий на мало-мальскую проверку своих сведений. А между тем, недолго мне пришлось на этот раз искать :о) Выкопала я несколько статей про столь таинственные и "невозможные" объекты. Разрешите представить вам статью коллектива авторов:

Zhifa Yang, Zhongqi Yue, LihuiLi1

Дизайн, конструкция и механическое поведение сохранившихся в целостности больших старинных скальных пещер Лонгью, высеченных в глинистых алевролитах

Горные пещеры Longyou представляют собой группу крупных скальных полостей на мелководных глубинах, чисто вырезанных в глинистом алевролите мелового возраста древними людьми около 2 000 лет назад. Они расположены на небольшом холмистом месте на северном берегу реки Цюцзян в округе Лонгью в центре бассейна Цюйчжоу-Цзиньхуа, провинции Чжэцзян, Восточный Китай (рис.1 и 2).

Рис. 1 Расположение и топография округа Лонгу в центре Цюйчжоу - Цзиньхуа

Рис.2. Каменные пещеры Лонгью на небольшом холме с неровными наземными возвышениями от 47 до 60 м и содержащие глинистый алевролит мелового возраста на северном берегу реки Куцзян с высотой 36 м вблизи округа Лонгью (на спутниковом изображении Google Map 2011).

1.1. Открытие реликвий

Выемки полноскальных пещер были обнаружены местными фермерами в июне 1992 года. В их деревне на невысоком холме было много небольших водоемов. Пример водоёма показан на рис.3. Фермеры использовали воду в бассейнах для повседневной жизни. Они заметили, что в некоторых бассейнах есть рыбы, а в других - нет, что привлекло их любопытство.

Рис.3. Небольшой водоем длиной 12 м и шириной от 2 до 5 м  вертикального ствола затопленной скальной пещеры № 7 на холме.

В конце концов, 9 июня 1992 года четыре фермера решили исследовать бассейны, при этом они использовали водяной насос для откачивания воды одного из бассейнов. В конечном счёте, после 17 дней непрерывной откачки была осушена и предстала перед глазами фермеров большая каменная пещера. А после очистки грязевых отложений в ней, они обнаружили, что в пещере имелось обычное подземное пространство, каменная лестница, несколько скальных столбов и регулярные изогнутые отпечатки на поверхностях колонн из горных пород, предполагаемых боковых стенок и наклонной скальной крыши (см. Рис. 4). Обычное подземное пространство, каменная лестница и скальные отпечатки убедили фермеров, что в скальном грунте пещеры были вырезаны вручную.

Рис.4. Незатопленная скальная пещера № 2 с четырьмя скальными колоннами, одна каменная лестница, один вертикальный портал с солнечным светом и изогнутые отпечатки на поверхностях горных пород боковых стенок, три колонны (P21, P22 и P23) и наклонная крыша в глинистом алевролите мелового возраста.

Взволновавшись, изследователи продолжили откачивать воду из других четырех смежных бассейнов. Таким образом ещё четыре похожие отдельные скальные пещеры были опустошены одна за другой. Фермеры очистили пещеры от грязи и использовали все пять пещер для туристического бизнеса. В настоящее время пещеры ежегодно посещают около 600 000 туристов.

1.2. Цели авторов

Новость об этом открытии немедленно распространилась в Китае. Первый автор данной статьи, узнав эту новость в декабре 1998 года, сразу же отправился на объект. Он был поражен и взволнован увиденным. Пять  пещер со свободными пролётами между 18 и 34 м и высотой от 10 до 20 м. Каждая пещера имеет свою отличительную форму, необычные колонны и замечательные изогнутые и "дрожащие" отпечатки повторяющиеся с высокой регулярностью. Как можно было вырезать и сохранить несколько крупных древних скальных пещер под этим небольшим холмом, который имеет неравномерную высоту земли между 47 и 60 м и плоскую площадь около 350 м × 280 м? Он считал, что реликвии - это чудеса природы с многочисленными неизвестными и вопросами. Они безценны для культуры, техники и науки.

С тех пор он и его товарищи провели множество исследований в скальных пещерах. Многие результаты исследований были опубликованы  на китайском языке, несколько на английском. Поэтому в настоящем документе представлено обновленное исполнительное и все же всеобъемлющее резюме основных данных, анализов, выводов и вопросов исследований продолжительностью двенадцать лет...

Чем же именно интересовались учёные, в  числе которых был и автор приводимой мною статьи? Подземные объекты сооружались не только в древние времена, но и нынче они возтребованы. Особой задачей при таком строительстве является обезпечение надёжности и долговечности объектов. Даже при современном уровне развития техники, методов геологических изысканий и разсчётов, задача эта весьма трудная, иногда случаются ошибки. Именно по этой причине учёные заинтересовались, а как же с задачей справлялись древние строители, сооружения которых прошли изпытания большими сроками времени.

3. Реликвии десяти целых скальных пещер

Как показано на рис. 5, на участке небольшого холма имеется по меньшей мере 24 отдельных каменных пещеры. Все они были сооружены аналогичными методами ручной резьбы в толстом глинистом алевролите. Десять из 24 скальных пещер были целыми, в то время как остальные - разрушены.

Рис.5. Топография и план местоположения 24 порталов горной пещеры Лонгью на небольшом холме в глинистом алевролите (единица: м). Зелёным цветом указаны осушенные целые пещеры, синим - затопленные целые (полные) пещеры, красным - разрушившиеся.

Полные скальные пещеры были определены по их особым свойствам следующим образом:

(1) скальные пещеры были стабильными и сохраняли свою оригинальную рукотворную геометрию; (2) у них не было никаких видимых обрушений и повреждений в окружающих их породах; (3) резные или выточенные отпечатки на поверхностях горных пород их внутренних помещений, включая потолки, стены и колонны, были свежими, четко-рельефными и с регулярным узором; (4) почти не наблюдалось трещин на поверхностях горных пород;  (5) слой грязевых осадков находился на основании пород каждой пещеры, когда они заливались водой.

Пять полных пещер № 1 были обнаружены или опустошены, откачкой воды из их небольших водоемов в 1992 году. Небольшие водоемы были фактически вертикальными порталами, отмеченными на рисунке. Остальные пять полных скальных пещер № 6-8, 16 и 17 все ещё заняты водой. Их вертикальные порталы представляют собой небольшие водные бассейны, обозначенные соответственно WP6, WP7, WP8, WP16 и WP17. За исключением пещеры № 1, маленький портал каждой пещеры расположен на ее южной границе.

Рис.6. План границ десяти полных пещер и их вертикальных порталов с небольшими водоемами.

Два геологических разреза построены и показаны на рис. 7 и 8. Сечение I-I 'на рис. 7 соединяет пещеры № 4, 5, 3 и 2 и показывает их поперечные профили обычного подземного пространства пещеры В глинистом (или пелитическом) алевролите, покрытом тонкой мантией поверхностных почв. Сечение II-II 'на рис. 8 соединяет пещеры № 17, 4, 7 и 16 и показывает их продольные профили обычного подземного пещерного пространства.

Рис.7. Геологическое поперечное сечение I-I 'к рис. 6 для полных пещер № 2-5.

Рис.8. Геологическое сечение II-II 'на рис. 6 для полных пещер № 2-5.

3.1. Полные скальные пещеры №1-5

На рисунках 9-23 приведены гораздо более подробные сведения о структурах неорощенных каменных пещер № 1-5. В таблице 1 перечислены их размеры, включая геометрию пещеры, порталы, горные лестницы, ловушки для каменной воды и каменные столбы. За исключением грязевых отложений, все пять пещер состоят из глинистого алевритового слоя in-situ. Потолочные поверхности наклонены и изогнуты. Боковые стенки обычно наклонены, и их углы наклона также указаны на этих рисунках. Отложения грязи на основании пород каждой пещеры не были полностью удалены, поэтому фактическая база пород не совсем ясна.

Рис.9. План вида на полные скальные пещеры № 1-3, показывающий их лестницы, водные ловушки и столбы.

Рис.10. Геологическое сечение 1-1 'на рис. 9 для полной пещеры № 1.

Рис.11. Геологическое сечение 2-2 'на рис. 9 для полных пещер № 1, 2 и 8.

Рис.12. Вертикальный профиль четырех внутренних почти вертикальных стенок для полной пещеры № 1 с углами от A1 до J1 на рис.9.

Рис.13. Геологическое разрез 3-3 'на рис. 9 для полной пещеры № 3.

Рис.14. Вертикальный профиль четырех внутренних почти вертикальных стенок для полной пещеры No.3 с угловыми положениями A3-J3 на рис.9.

Я намеренно публикую здесь профили пещер, чтобы вам было видно: каждая пещера уникальна, имеет свою геометрию, планировку и глубину залегания. Также нестандартны колонны, подпирающие потолки пещер. Задайтесь простым вопросом: если древние имели технику, подобную современной, например, со фрезами, умели производить геодезическую сьёмку и производить точные разсчёты, выглядели бы тогда колонны в пещерах столб корявыми и изогнутыми? Алевролит - материал достаточно мягкий, что позволяет его обрабатывать зубилами из твёрдого дерева. Что было бы с колоннами из такого материала, если бы их "вытачивали"  мощной фрезой, оказывающей вибрационно-ударное воздействие не только на ствол колонны, но и на прилегающий грунт основания?

Рис.15. Подробные горизонтальные поперечные сечения трех скальных столбов P31, P32 и P33 на пяти разных высотах в полной пещере № 3 на рис.9.

Рис.16. Фотография сайта, показывающая три скальных столба (P31, P32 и P33) в глубине полной пещеры № 3.

Рис.17. План вида на полные скальные пещеры № 4-7, показывающие их лестницы, водные ловушки и столбы.

Думаю, что мой вопрос для многих из вас явился наводкой на определённые соображения :о) Добавлю ещё немного сведений о колоннах:

3.3.4. каменные-столбы

В таблице 3 приведены высоты столбов от 4,6 до 12,0 м и площади поперечного сечения от 1,3 до 5,0 м. Как показано на фиг. 16 и 20, поперечные сечения имеют неправильную пятиугольную или треугольную геометрию. Более широкая сторона АВ всегда находится к воротам каверны и вдоль продольного направления пещеры. Точка C всегда идет к концу боковины. В Таблице 3 ширина основания - это ширина более широкой стороны AB, а базовая длина - расстояние от точки C до более широкой стороны AB, как показано на рис. 16 и 20. Три коэффициента упругости, отмеченные цифрами A, D и T в таблице 3, могут быть рассчитаны для каждого столбца путем деления высоты столба относительно ширины основания, эквивалентного диаметра и длины основания, соответственно. Вычисленные результаты в таблице 3 показывают, что опорные столбы представляют собой тонкие структуры колонн. Кроме того, каждый из коэффициентов гибкости, связанных с длиной основания, намного меньше, чем соответствующие ему коэффициенты гибкости, связанные как с шириной основания, так и с эквивалентным диаметром. Средние коэффициенты гибкости пятнадцати столбов для типов A, D и T равны 6,25, 5,00 и 3,85 соответственно.Направление длины основания находится вдоль продольного направления пещеры и следует направлению падения наклона наклона потолка. Направление ширины основания перпендикулярно направлению длины основания и следует поперечному направлению пещеры. Кроме того, небольшие коэффициенты гибкости (Т) сильно увеличивают жесткость столба по отношению к нагрузке наклонных полых пород и, следовательно, в значительной степени усиливают способность столба сопротивляться деформации изгиба, вызванной наклоненными потолочными породами.

Кроме того, как показано на фиг.4, 28 и 29, дуговое соединение было выполнено из-под скалы между столбом и потолком, так что площадь соединения горных пород была увеличена, что могло бы уменьшить концентрацию напряжений на столбе и потолке участка, смежного с местом контакта.

Рис.28. Дуговое соединение для скалы in-situ между столбом и потолком и регулярными резными отпечатками на потолке, столбе и стене.

Рис.29. Наклонная боковая стенка и другие детали для полной скальной пещеры No.2.

Были проведены трехмерные численные анализы оценки функций опорных столбов для стабильности и деформации каменных пород...  Численные результаты показывают, что: во-первых, опоры из столбов важны для устойчивости и удобства эксплуатации скальных пещер; и во-вторых, специальные конструкции опорных столбов лучше подходят для уменьшения кровли скальной породы и формирования пластических зон в окружающих породах. Наклоном стен внутрь пещеры достигался арочный эффект.

Самое "сладкое", которое выбивает почву под ногами у альтернативщиков

3.3.6. Регулярные и угловые резные отпечатки

Когда откачивали воду, резные угловые отпечатки с регулярными рисунками наблюдались на поверхностях горных пород боковых стенок, потолков и столбов пещер. Как показано на рис.30 и 31, отпечатки имеют два типа. Одним типом являются регулярные длинные прямые отпечатки. Они показаны как те, которые соединяют А с А ', В от В', С к С ', D к D' и E к E на рис. 30, и те, которые связывают А-D и В-С на рис.31. Каждая группа прямых отпечатков имеет от двух до трех длинных резных желобов. Расстояние между любыми двумя наборами соседних прямых отпечатков составляет от 500 до 600 мм, как показано на рис. 30 и 31. На поверхностях горных пород боковых стенок и столбов прямые отпечатки обычно располагаются горизонтально, как показано на рис. На потолочных поверхностях горных пород они обычно располагаются вдоль поперечного направления пещеры, как показано на рис. 19 и 31. Их поверхности очень гладкие и тонкие.

Рис.30. Регулярные и элегантные длинные прямые отпечатки и короткие изогнутые отпечатки, вырезанные на поверхности каменной поверхности в полной пещере No.3.

Рис.31. Регулярный и элегантный длинный прямой отпечаток и короткие изогнутые отпечатки, вырезанные на боковых стенках и потолочных поверхностях скалы в полной пещере No.4.

Другой тип - это короткие короткие изогнутые отпечатки. Их длина обычно ограничена от 540 до 750 мм. Они показаны как изогнутые желоба между прямыми отпечатками на рис. 30 и 31. Типичным примером является изогнутый желоб, соединяющий А и В на фиг.30. Угол между изогнутым желобом и его нижним прямым желобом (т. Е. Угол ∠abc на рис. 30) составляет от 60 ° до 75 °. Глубина желоба варьируется от 6 до 14 мм, а его средняя глубина составляет 10 мм. Расстояние между двумя соседними желобами составляет 30-50 мм.

Как показано на рис.31, были приложены специальные старания и дизайн, чтобы соединить прямые отпечатки на потолке с такими же прямыми на боковине и соединить изогнутые отпечатки на потолке с изогнутыми на боковине. Кроме того, треугольник с точками d, e и f на рис. 30 показывает специальную конструкцию для соединения изогнутых отпечатков между двумя соседними наборами длинных прямых отпечатков.

Кроме этого замечательны лестницы пещер. Они ведут к вертикальным порталом, и ступеньки их имеют ширину большую, нежели высоту. В пещерах приняты меры для сбора и отвода воды. Далее, опуская подробные описания и зарисовки пещер, перехожу к основному блюду :о)

6. Реконструкция древних методов проектирования и строительства

Описания и данные о реликтовых пещерах в Разделах 3-5 демонстрируют, что у древних людей имелся набор методов проектирования и строительства, и они использовали их для успешного сооружения скальных пещер. Поэтому можно задать вопросы по их методам проектирования и строительства.

Некоторые вопросы: (1) как древние люди думали о выборе места пещеры и её глубины? (2) как древние люди проводили изследование? (3) как древние люди решали проблему освещения во время строительства? (4) как древние люди вырезали большие скальные пещеры, плавно погружаясь в горные породы? (5) как древние люди вырезали регулярные отпечатки?  (6) как люди осматривали фронт работ и занимали позицию во время строительства?

Эти вопросы рассматриваются ниже.

6.1. Выбор места объекта и слоев

Как обсуждалось выше, небольшой холмистый участок очень хорош с точки зрения инженерных геологических условий. Выбор породы должен соответствовать древним строительным инструментам. Кроме того, горные породы в бассейне Цюйчжоу-Цзиньхуа имеют сложное строение. Древние люди должны были иметь хороший опыт резьбы камней в районе Лонгу. Они могли бы использовать аналогичный метод для выбора небольшого холмистого места в качестве места для строительства 24 скальных пещер. Кроме того, горные породы, слагающие небольшой холм, включают грубые, средние и мелкие песчаники, толстый глинистый алевролит, тонкий алевролит и аргиллит, которые разположены в разных местах и ​​в глубинах. Тонкие алевролиты и аргиллиты очень бедны и определённо не подходят для пещер. Поэтому древние люди могли изпользовать метод пробной разработки, чтобы выбрать фактическое местоположение для каждой пещеры. При выкапывании шахтного ствола они могли бы оценить качество горных пород. Если качество горных пород не подходило, они могли покинуть место и попробовать новое. Этот метод пробной ямы подтверждается двумя заброшенными выемками, где на основании раскопок были обнаружены глинистые прослойки (мягкие породы). Поэтому они выбрали толстый глинистый алевролит как скальную кровлю выемки для стабильности и надёжной защиты. Кроме того, они пытались выбирать подходящее место для каждого портала пещеры, чтобы наклон портала не разрушался.

6.2. Освещение пещер

При входе в большие скальные пещеры мы не можем не думать о том, как древние люди вырезали регулярные узорчатые отпечатки в тёмном подземном пространстве. Им нужно было осветить пещеру, чтобы они могли заниматься резьбой. В противном случае они не могли ясно видеть, как вырезать. Конечно, они могли изпользовать солнечный свет, как показано на рис.4. Однако для больших пещер солнечный свет из их вертикальных порталов не является достаточным. На этот вопрос можно ответить, заметив множество небольших отверстий в скальных столбах и боковых стенках. Пример таких небольших отверстий приведен на рисунке. Есть подозрение, что каждое маленькое отверстие было использовано для установки факела на каменной поверхности. Таким образом, факелы могут использоваться для освещения во время строительства.

Рис.44. Небольшое отверстие диаметром 60-100 мм и глубиной 80-150 мм и углом вверх 40 ° -60 ° в поверхности породы столба P32.

Однако на поверхности горных пород не было обнаружено никаких пятен закопчения, что могло бы предполагать, что отпечатки были сформированы после образования пространства пещеры на определенной глубине (от 2 до 3 м). В результате конечные поверхности горных пород были свободными от копоти, что может быть требованием конструкции пещеры.

6.3. Методы строительства

6.3.1. Этапы строительства

Первым шагом было построение вертикального ствола или горизонтального портала. Затем, пещера вырезалась сверху вниз и последовательно по слоям. Согласно конструкции, скальная колонна, наклонный потолок и боковые стенки также были сформированы послойно сверху вниз. Каждый слой может иметь толщину двух смежных горизонтальных жесткостей, как показано на рисунке. Этот процесс повторяли до самого основания (пола) пещеры. Как обсуждалось выше, отпечатки были вырезаны после образования высоты пещеры до подходящей глубины.

6.3.2. Инструменты для резьбы

Основываясь на изследовании участка, вполне возможно, что пещера была сформирована путем вырезания камней скалы сверху вниз и по слоям. Инструменты могут быть короткими долотами разных размеров. На рисунке 45 показаны четыре коротких долота, обнаруженные в скальных пещерах № 1 и 5. Они изготовлены из стали. Также предполагается, что молотки были сделаны из твердых пород дерева.

Рис.45. Четыре коротких стальных долота, обнаруженные в скальных пещерах № 1 и 5.

6.3.3. Метод резьбы для блоков горных пород

Образец незавершенной резьбы для каменных блоков был обнаружен в небольшой пещере рядом с рухнувшей каменной скалой на рис. 46. Основываясь на этой реликвии и других фактах, метод резки каменного блока реконструируется следующим образом: (1) вырезание четырех глубоких желобов для отделения прямоугольного горного блока от окружающих пород; (2) сверление ряда одинаковых и горизонтально разнесенных отверстий вблизи основания вдоль длины одной стороны; (3), затем аккуратно покачивая долота, вставленные в отверстия, и один за другим откалывая прямоугольный горный блок от основной породы; И (4), наконец, удаление горного блока.

Рис.46.  Незавершенная резьба для каменных блоков в небольшой каменной скале.

6.3.4. Метод резьбы  узорчатых отпечатков

До сих пор не было обнаружено никакой дополнительной реликвии по производству резных отпечатков. Известно, что скала может существенно снизить ее прочность и жесткость после насыщения водой. Это поведение породы могло использоваться древними людьми. Они могли бы намочить поверхность камня вдоль горизонтальных линий и почти вертикальных кривых. Затем они могли изпользовать стальные долота, чтобы вырезать желобки вдоль влажных линий. Каждый человек мог бы использовать левую руку, чтобы держать стальное долото и правую руку, чтобы держать деревянный молоток, чтобы вбить долото в скалу. Таким образом, формировались имеющие форму желобка отпечатки.

6.3.5. Функции ловушки воды

Водозабор, связанный с каждой пещерой, может иметь по меньшей мере три функции: (1) собирать воду, чтобы конструкция могла быть выполнена в сухом состоянии; (2) собирать воду после завершения строительства;  (3) собирать воду для людей. Древние люди могли построить водозабор на каждой глубине выемки, чтобы обработка могла быть проведена в сухом состоянии.

6.4. Строительная съемка

Как показано на рис.9 и 11, каменная стенка, разделяющая полные пещеры № 1 и 2, имеет толщину 0,55-1,3 м. Она имеет длину 16,5 м и высоту 5 м. Кроме того, 24 каменных пещеры были построены в небольшом объеме подземных пород, занимающих горизонтальную плоскую площадь 350 м × 280 м (длина × ширина). Однако пещеры были хорошо расположены и не имели никакого вмешательства. Эти факты могут показать, что древняя возможность изследования была высокой. Поэтому есть подозрение, что древние люди использовали компасный инструмент для подземной съемки во время строительства пещеры.

Могу напомнить, что древние римляне построили прекрасные акведуки, умудрившись выдержать нужный уклон на протяжении более десяти километров в горных условиях. Для этого, естественно, им были необходимы геодезические инструменты. Такие инструменты были. Так что, и древним китайцам мы отказать в обладании подобным инструментарием не в праве.

Вот так, уважаемые читатели. На сегодня всё.

Полный текст статьи можно прочитать: http://www.sciencedirect.com/s...

О пещерах Лонгью у меня были публикации:

1 - https://cont.ws/@efiere/341243

2 - https://cont.ws/@efiere/344700

Как видите, сделаны пещеры Лонгью были всё-таки вручную. Так что, нечего верить всяким проходимцам.