Присцилла Нельсон, профессор Горной школы Колорадо (Priscilla Nelson, Department of Mining Engineering, Colorado School of Mines) рассказала «Голосу Америки» о том, насколько сложно строить подобные сооружения и обнаруживать их.
Голос Америки: Насколько сложен процесс строительства туннелей?
Присцилла Нельсон: Под землей достаточно безопасно находиться, и чем глубже, тем лучше вы защищены от внешних воздействий, например, от взрывов. Грунтовые тоннели, вырытые вручную, обычно не очень глубоки и чем ближе к поверхности они вырыты, тем более нестабильными они могут быть.
В подземном строительстве существует базовая концепция, называемая «временем выдержки» – это время, которое проходит с момента выемки грунта до установки опор. Различные виды грунта имеют разное время выдержки. Твердые грунты могут оставаться без опоры неделями и месяцами.
Значение также имеет уровень грунтовых вод. Так, почвы ниже уровня грунтовых вод обычно менее устойчивы и более проблематичны. Таким образом, это всегда компромисс, необходимо учитывать глубину туннеля, уровень залегания грунтовых вод, наряду с типом грунта.
Г.А.: Сложно ли было построить такие глубокие туннели, как те, которые обнаружила израильская армия в Газе?
П.Н.: Люди строили туннели на протяжении тысячелетий, например в Ираке и Иране, где все было прорыто вручную. Но для туннелей необходимо пробурить шахты для подачи воздуха – иногда именно шахты являются наиболее проблемными элементами такого строительства. Кроме того, грунт в неглубоких туннелях, залегающих на глубине чуть более двух метров, может обрушиться.
Поэтому туннель должен быть достаточно глубоким, чтобы почва образовывала арку вокруг вырытого отверстия, формируя естественное кольцо компрессии. Большинство гражданских туннелей - круглые, потому что в поперечном сечении создается напряжение за счет равномерного давления почвы. Увеличение арочного напряжения способствует повышению устойчивости туннеля.
Я думаю, что в Газе прорывают глубокие туннели, иначе их можно было бы легко обнаружить. Кроме того, неглубокие туннели опасны: обрушение грунта, которое происходит очень быстро, распространенная причина смерти при строительстве – будь то открытая траншея или неглубокий туннель. Предполагаю, что в этих туннелях погибло много рабочих в процессе строительства.
Я не эксперт по грунтам в Газе, но подозреваю, что они в основном состоят из ила и песка, и из-за близости к Средиземному морю, в почвах много извести, что фактически их цементирует. Этот фактор увеличивает сложность выемки грунта, для чего, вероятно, необходимо использовать отбойные молотки или механические гидравлические экскаваторы и подобные устройства. Туннели в грунтах из песка, воды и ила более устойчивы.
Я сомневаюсь, что какой-либо из туннелей в Газе находится ниже уровня грунтовых вод. Но грунты там вполне могут быть влажными, а вода увеличивает прочность конструкции: подобно тому, что происходит с замками из песка на пляже – если вы попытаетесь построить их из сухого песка, у вас ничего не получится.
Однако когда туннель во влажном песчаном грунте высыхает, он разрушается. Поэтому необходимо поддерживать определенную влажность, что может представлять проблему из-за системы вентиляции – и туннели приходится дополнительно укреплять. Я думаю, что для укрепления туннелей в Газе используют комбинацию стали и бетона, в меньшей степени – деревянные балки и стойки.
Одна из проблем, с которой вероятно столкнулся ХАМАС, заключается в необходимости утилизации грунта. Им приходится избавляться от вынесенного из туннеля грунта, чтобы избежать обнаружения с воздуха места его скопления.
Думаю, что у них есть небольшая группа специалистов, чьи знания основаны на приобретенном опыте.
Г.А.: Как вы думаете: строители туннелей в Газе имеют инженерное образование?
П.Н.: Возможно, что у кого-то из них есть инженерная подготовка. Но когда «отец механики грунта», как мы его называем, Карл Терцаги, (основоположник науки о механике грунтов, автор монографии «Строительная механика грунтов» изданной в 1925 г. – Г.А.) разработал теорию механики грунтов для строительства туннелей, она была основана на опыте, который был накоплен еще до появления этой научной дисциплины. Люди копали туннели и благодаря этому выясняли: что работает, а что нет. Человечество накопило такие знания, их можно применить и адаптировать под конкретные почвы в том или ином регионе.
Строители туннелей в Газе не обязательно должны были быть инженерами, специалистами по строительству туннелей. Выяснить, каким должен быть бетон и какой толщины, нужно ли его армировать или насколько крупной должна быть стальная конструкция, можно методом проб и ошибок. Я думаю, там взаимодействуют те, кто копает туннели с инженерами-строителями, которые понимают, как использовать бетон и сталь, и насколько прочными они должны быть, какого размера балки использовать и т.д.
Г.А.: В Газе был обнаружен туннель, по которому мог передвигаться автомобиль. Что можно сказать о таком сооружении?
П.Н.: Я видела фотографии возле въезда, не знаю, как это выглядит внутри, но это определенно был круглый туннель большого диаметра.
Внутри установлена, так называемая, сегментная облицовка, собранные вместе изогнутые бетонные конструкции, что-то вроде обжимных колец для бочек, которое сдерживают давление грунта и не позволяет ему обрушиться.
Я не знаю, укрепляют ли они предварительно грунт другими способами с помощью цемента или эпоксидной затирки, которая впрыскивается в почву по краям и фактически цементирует ее.
Некоторые из этих туннелей, как я понимаю, уходят в глубину более чем на 30 метров, где давление выше и там вероятно грунт укреплен бетоном и потом установлены железобетонные кольцевые сегменты.
Например, туннели под рекой Гудзон, проходящие между Нью-Йорком и Нью-Джерси, облицованы стальными изогнутыми панелями, образующими кольцо. Для придания жесткости конструкции такие туннели укреплены эпоксидной затиркой или бетоном.
Если давление грунта будет в каком-то месте выше, то кольцевая структура туннеля не будет равномерно сжиматься и может обрушиться целиком. Поэтому при строительстве сначала устанавливают кольцо, а затем убеждаются, что между почвой и кольцом есть хороший контакт.
И, как я уже упоминала, вряд ли туннели в Газе находятся ниже уровня залегания грунтовых вод, особенно с учетом того, что грунт вынимается вручную. В гражданском строительстве туннели, проходящие ниже уровня грунтовых вод, считаются одними из самых дорогих.
Для прокладки таких туннелей используют конструкции, которые похожи на большую консервную банку и гидравлические тараны, которые толкают их вперед. Такой процесс необходимо тщательно контролировать и
если начинается смещение породы, то необходимо немедленно реагировать.
Часто для строительства крупных туннелей прокладывают несколько более стабильных небольших туннелей, а затем используют их для установки фундаментов и укрепления грунта вокруг большого туннеля.
Г.А.: Если посмотреть на плотность застройки сектора Газа, то удивляет, почему туннели под зданиями на обрушаются?
П.Н.: Я подозреваю, что они знают, где находятся фундаменты, и стараются не строить туннели под ними. Их туннели представляют собой сеть лабиринтов.
Были сообщения, что для строительства туннелей в Газе используют отбойные молотки, я не уверена в этом, потому что они довольно шумные, и строительство туннеля легко обнаружить.
Над технологией обнаружения туннелей работали, начиная с войн во Вьетнаме и в Корее, пытаясь обнаружить туннели под демилитаризованной зоной.
Г.А.: Как туннели снабжают воздухом и электричеством?
П.Н.: Не думаю, что у них в туннелях стоят вентиляторы: вероятно, они строят вентиляционные шахты, придерживаясь определенного эмпирического правила, например, каждые сто метров. Они могут, например, выводить шахты в чьи-то дома.
Например, при прокладке туннелей в Иране были проложены шахты, чтобы обеспечить приток воздуха. А чтобы получить естественный поток воздуха, без использования больших вентиляторов для его нагнетания, создается система естественных потоков, как в пещерах, (за счет разницы температур снаружи и под землей, где холоднее – Г.А.). Для этого необходимо иметь стабильные конструкции постоянно открытых шахт. Строительство вентиляционных шахт – отдельная строительная специализация.
Г.А.: Насколько оправдано уничтожение туннелей ХАМАС с помощью закачивания морской воды?
П.Н.: Это имеет смысл, потому что эти туннели стабильны, если остаются сухими, а если вы затопите их, произойдет смещение грунта и туннели могут обрушиться. Это достаточно разумная тактика.
В то же время, если гражданская инфраструктура была спроектирована для сухой почвы, то при затоплении могут возникнуть проблемы с фундаментами зданий, водопроводными и канализационными сетями.
Г.А.: Какую технологию используют для обнаружения туннелей?
П.Н.: Для обнаружения туннелей используются различные геофизические технологии, которые обнаруживают аномалии. Если в туннелях есть электричество, можно определить его наличие, по магнитным свойствам. С помощью радаров можно обнаружить пустоты или наличие стали. Большие туннели обнаружить сложнее, потому что при проведении гравитационной съемки для обнаружения пустот, гравитационное свечение будет незначительным.
Полный текст интервью сокращен и адаптирован для удобства понимания.
Форум