поступать ложные сейсмические сигналы. По-видимому, именно это и произошло в районе Мовуазен в Швейцарии, где под долиной велась проходка туннеля. По данным геофизических исследований стало известно, что здесь имеется погребенное ущелье. Но подземная выработка вошла в эти отложения в совершенно неожиданном месте, и в туннель устремился поток воды, смешанной с песком; погибло четыре человека.
Последствия недостаточно тщательной разведки погребенных долин могут быть ужасными. С самого начала сооружения туннеля Летшберг в Швейцарии совершенно не учитывались местные геологические условия. По этому туннелю протяженностью около 15 км должна была проходить железнодорожная магистраль через Бернские Альпы — от Кандерштега на севере до Гоппенштайна на юге. Оба входа в туннель планировалось расположить в живописнейшей местности на уровне дна ледниковых долин.
У Кандерштега долина имеет удлиненный профиль с четко выраженными уступами, что характерно для многих ледниковых долин. Железная дорога должна была входить в туннель у одного из таких уступов, вздымавшегося почти на 200 м. Выше по течению погребенная долина разветвлялась, и одно ответвление — Гастернталь — проходило как раз над туннелем. Инженеры, проектировавшие туннель в конце XIX века, плохо знали геологию местности. Предполагалось, что у Кандерштега туннель пройдет через известняки под горой Физишток, а затем войдет в твердый гранит под горой Бальмхорн; не было полной ясности и в геологическом строении долины Гастернталь.
Туннель должен был строиться на глубине 180 м от поверхности земли. Грунт в долине был представлен рыхлыми осадками, однако геологи, консультировавшие строителей туннеля, авторитетно заявляли, что мощность рыхлых осадков не превышает 60 м и «никакого риска» нет. Один из геологов, правда, высказал мнение, что мощность рыхлых осадков, возможно, достигает 200 м и часть туннеля пройдет через них. Он рекомендовал поставить буровые работы в долине Гастернталь. Однако проект строительства туннеля был уже утвержден, и на сообщение этого геолога не обратили никакого внимания.
В октябре 1906 г. была начата проходка туннеля Лётшберг. Два года спустя его протяженность со стороны Кандерштега уже превысила 2,5 км. Предполагаемая «опасная зона» под северным бортом долины Гастернталь осталась позади, и проходка туннеля уже велась под долиной. Шли обычные подземные строительные работы. В половине третьего ночи 24 июля 1908 г. был проведен очередной взрыв. Еще не смолкло его эхо, когда лавина из валунов, грязи, воды и песка прорвалась в туннель и заполнила его на протяжении 1300 м. Все находившиеся здесь люди, а их было 25, погибли. Одновременно наверху, в долине Гастернталь, в русле реки образовалась типичная депрессия опускания диаметром 150 м.
Нет почти никаких сообщений о причинах этой катастрофы и о последовавших за ней событиях. Однако совершенно ясно, что туннель вошел в отложения очень глубокой погребенной долины, выполненной рыхлыми осадками. Разведочные скважины, пробуренные впоследствии в долине Гастернталь, достигли глубины 215 м, но о полученных результатах тоже ничего не сообщалось. Тем временем работы по строительству туннеля продолжались. Вести проходку в насыщенных водой, рыхлых отложениях, выполнявших долину, можно было только после их укрепления нагнетанием цементного раствора либо замораживанием. В данном случае применить любой из этих методов было очень трудно, к тому же рыхлые отложения, заполнившие туннель, невозможно было удалить, так как под давлением они постоянно перемещались.
Было принято единственно возможное решение — забетонировать штрек и забросить участок туннеля протяженностью около 1,5 км, заполненный рыхлыми осадками. Это и было осуществлено; проходку затем начали вести в новом направлении, вследствие чего в туннеле образовалось три изгиба. Туннель прошел под долиной Гастернталь выше по течению, где между выработкой и рыхлыми осадками залегали коренные породы мощностью 150 м. В 1913 г. по туннелю Лётшберг началось движение поездов.
Катастрофы в Лётшберге могло бы и не быть, если бы предварительно были проведены более детальные геологические исследования или хотя бы учтены все имеющиеся данные. Гастернталь являет собой прекрасный пример глубокой ледниковой долины, заполненной рыхлыми отложениями. В таких долинах совершенно невозможно заранее предсказать, до какой глубины эти рыхлые отложения распространяются. Коренные породы выходят здесь на земную поверхность в ущелье Клюз ниже долины Гастернталь. Для того чтобы при проходке туннеля встретились рыхлые отложения, было достаточно даже незначительного (не более 1: 10) обратного уклона дна погребенной долины. Такое явление весьма характерно для альпийских ледниковых долин Швейцарии, где крутые склоны часто выпаханы ледниками, двигавшимися вверх по склону. Все настораживающие признаки были налицо, но ни инженеры, ни «геологи-консультанты» не придали им никакого значения.
По существу ни один геолог не мог точно указать, на какую глубину распространяются рыхлые отложения в долине Гастернталь. Однако любой знающий геолог, как, например, тот, на заявление которого перед катастрофой не обратили никакого внимания, должен был предупредить, что рыхлые отложения вполне могут достигать уровня проходки туннеля. Возможно, стоило пойти на некоторый финансовый риск и повести туннель в другом направлении, что в конце концов и пришлось сделать. Тогда по крайней мере было бы спасено 25 человеческих жизней
Как выяснилось впоследствии, дешевле всего было бы до сооружения туннеля пробурить скважину в дне долины. Если бы этот туннель строился сейчас, мощность рыхлых отложений можно было бы определить геофизическими методами. Однако в связи с тем что долина Гастернталь очень узкая, результаты могли оказаться и ошибочными. Мораль истории туннеля Лётш-берг такова: ничто не может заменить буровую скважину.
Проблемы горных работ в породах со сложной структурой
Если проходка туннеля или иной горизонтальной выработки ведется в породах, которые могут быть охарактеризованы как «достаточно однородные с геологической точки зрения», особых трудностей не возникает и опасности обрушения грунта нет. Независимо от того, крепкая порода или рыхлая, можно применять принципы горной механики, а метод извлечения, соответствующий данным условиям, можно выбрать на основании математических расчетов. Однако очень часто строительство туннеля приходится вести в породах с разными свойствами и сложной структурой. Если при этом определять и учитывать все геологические условия, сооружение туннеля будет очень дорогостоящим и потребует много времени. С другой стороны, если геология участка недостаточно хорошо изучена, проходка туннелей или проведение горных работ в слабом грунте могут привести к катастрофе.
Железнодорожный туннель Квинешей в Норвегии был построен в 1940 г. Через 8 лет он частично обрушился. В результате постепенного разрушения кровли туннеля в ней образовалась трубо-образная полость диаметром до 6 м и высотой более 30 м. Эта «труба» возникла вдоль пересечения двух разломов.
Разломы — это проблема, с которой инженеры-строители сталкиваются постоянно. Тип разломов обычно бывает невозможно предсказать, и они почти всегда являются плоскостями ослабления. Разломы развиваются в результате движения, происходящего между двумя блоками горных пород, поэтому они включают зоны обломочных пород, известных под названием брекчий, или пласты тонкоразмолотой породы — «жильной глинки», которая может содержать очень рыхлые глинистые минералы, щ
При обрушении в туннеле Квинешей одна трещина включала брекчию, слабо сцементированную растворимым кальцитом, а другая — монтмориллонитовую жильную глинку, этот глинистый минерал широко известен благодаря своему свойству разбухать при контакте с водой. Как обычно наблюдается вблизи разломов, порода была сильно трещиноватой; вода, поступившая из разлома, где содержался кальцит, вызвала разбухание монтмориллонита. В конце концов давление и вес породы стали чрезмерно большими для неукрепленной облицовки туннеля, и произошло обрушение. .
В гидроэнергетических системах обрушения туннелей происходят особенно часто в связи с тем, что на породы воздействуют огромные гидростатические силы, а также изменения давления, которые в свою очередь обусловлены неравномерным использованием водной энергии. В 1956 г. обрушился туннель
