МОНИТОРИНГ ФАКТОРОВ ДЕСТРУКЦИИ ВЕРТИКАЛЬНЫХ ДОМИНАНТ ГОРНОГО ЛАНДШАФТА (НА ПРИМЕРЕ ЗАБРОШЕННЫХ БАШЕННЫХ КОМПЛЕКСОВ РЕСПУБЛИКИ СЕВЕРНАЯ ОСЕТИЯ–АЛАНИЯ)

Введение

Горные районы Республики Северная Осетия–Алания характеризуются высокой концентрацией средневековых башенных комплексов, являющихся важнейшими элементами культурного и исторического ландшафта Центрального Кавказа. Башенные сооружения выполняли одновременно оборонительные, сигнальные и жилые функции, формируя систему вертикальных доминант в пределах ущелий и склоновых террас. Наиболее распространённой строительной технологией являлась бутовая кладка на известковом растворе с применением локальных элементов сухой кладки. Для компенсации сезонных подвижек склонов и перераспределения нагрузки использовались так называемые сухостойные замки — участки кладки без раствора, выполнявшие роль деформационных компенсаторов.

В настоящее время значительная часть башенных комплексов находится в заброшенном состоянии. Отсутствие регулярного мониторинга и реставрационных мероприятий приводит к постепенному разрушению фундаментов, деформации стен и утрате верхних ярусов. Особую опасность представляют сочетанные процессы инженерно-геологической дестабилизации склонов и рекреационной нагрузки. В условиях роста внутреннего туризма в Северной Осетии наблюдается увеличение числа стихийных пешеходных троп, прокладываемых непосредственно у оснований башен.

Нарушение дернового покрова способствует ускоренному поверхностному стоку атмосферных осадков. Вода проникает в кладку, вымывает известковый раствор и создаёт условия для развития мхов, лишайников и бактериальных колоний. Биокоррозия особенно интенсивно проявляется на северных и северо-западных фасадах, где коэффициент увлажнения достигает максимальных значений.

Дополнительным фактором деструкции является осыпание склонового материала. Для высокогорных территорий характерна активизация процессов делювиального смещения грунтов, особенно в период весеннего снеготаяния. При прохождении тропы вблизи фундамента происходит локальное уплотнение грунта и разрушение корневой системы дерна, вследствие чего скорость склоновой денудации возрастает в несколько раз.

Цель настоящего исследования заключается в количественной оценке факторов разрушения башенных комплексов Северной Осетии и определении взаимосвязи между рекреационной нагрузкой, осыпанием грунта и биокоррозией кладки.

Методы исследования

В качестве объектов исследования были выбраны три башенных комплекса Республики Северная Осетия–Алания:

- Цмити;

- Дзивгис;

- Лац.

Выбор объектов определялся степенью сохранности сооружений, различиями в рекреационной нагрузке и особенностями геоморфологического положения.

Полевые наблюдения проводились в летне-осенний период. Для оценки состояния кладки использовались механические щупы и цифровые штангенциркули. Ширина трещин фиксировалась в миллиметрах по наиболее ослабленным участкам стен. Скорость осыпания грунта определялась методом повторного нивелирования контрольных реперов. Уровень влажности основания измерялся контактными влагомерами.

Для оценки факторов деструкции была введена балльная шкала от 0 до 5:  - 0–1 балл — слабое проявление фактора;

- 2–3 балла — умеренное проявление;

- 4–5 баллов — высокая степень воздействия.

Научная новизна исследования заключается во введении коэффициента рекреационной тропы (КРТ), отражающего влияние туристической активности на устойчивость фундамента башни.

Коэффициент рассчитывался как отношение расстояния от тропы до фундамента к среднесуточной интенсивности пешеходного потока:

КРТ = P/N, (1)

где:

P — расстояние от тропы до фундамента, м;

N — среднесуточная посещаемость, чел./день.

При малых значениях расстояния и высокой интенсивности посещений коэффициент КРТ возрастает и прямо коррелирует с риском разрушения.

Таблица 1.

Оценка факторов разрушения башенных комплексов

Название комплекса	Степень осыпания грунта (баллы)	Ширина трещин в стенах (мм)	Близость тропы к фундаменту (м)	Наличие застоя воды у стен	Итоговый балл деструкции
Цмити	5	37	1,4	да	16
Дзивгис	3	18	4,8	частично	10
Лац	5	42	1,1	да	18

 

Полученные данные демонстрируют, что наиболее неблагоприятная ситуация наблюдается в комплексах Цмити и Лац. В обоих случаях фиксируется сочетание интенсивного осыпания грунта, крупных трещин и минимального расстояния между стихийной тропой и фундаментом.

Схема 1. Геоморфологический разрез склона и влияние рекреационной тропы

При прохождении пешеходов по уплотнённой тропе возникает локальная вертикальная нагрузка, распространяющаяся в прилегающий склоновый материал. В результате происходит постепенное разрушение дернового слоя и снижение сцепления грунта. После удаления дерна атмосферные осадки беспрепятственно проникают к кладке, подмывают известковый раствор и запускают процессы биокоррозии.

Таблица 2.

 Скорость осыпания грунта в зависимости от рекреационной нагрузки

Местоположение	Скорость осыпания грунта (мм/год)	Средняя плотность тропы (чел/день)
Охранная зона с ограничением доступа	2,4	4
Охранная зона с частичным доступом	3,1	7
Стихийная туристическая тропа	12,6	48
Интенсивно используемая тропа	17,8	73

 

Результаты нивелирования свидетельствуют о резком ускорении склоновой денудации в районах интенсивной рекреационной нагрузки. На участках с неконтролируемым туристическим потоком скорость осыпания грунта возрастает более чем в пять раз.

Результаты исследования

Для интегральной оценки вероятности разрушения башенных комплексов была предложена следующая формула:

R=(КРТ×А)+(Б×В)+(С×Г), (2)

где:

КРТ — коэффициент рекреационной тропы;

А — вес влияния тропы (0,4);

Б — скорость осыпания грунта (мм/год);

В — вес фактора осыпания (0,3);

С — степень биокоррозии (0–5 баллов);

Г — вес биокоррозии (0,3).

Для интерпретации результатов были введены следующие пороговые значения:

R<20 — устойчивое состояние;

20≤R≤35 — критическое состояние;

R>35 — высокий риск обрушения в течение ближайших пяти лет.

Для комплекса Цмити было получено значение:

R=38;

— что соответствует высокой вероятности частичного обрушения. Основным фактором риска является сочетание интенсивного осыпания склонового материала и близости туристической тропы к фундаменту. Дополнительное негативное влияние оказывает застой влаги у северной стены башни.

Для комплекса Дзивгис:

R=29;

— состояние объекта оценивается как критическое, однако вероятность обрушения ниже вследствие меньшей интенсивности рекреационной нагрузки и наличия более устойчивого скального основания.

Для комплекса Лац:

R=42;

— полученное значение свидетельствует о крайне неблагоприятном состоянии сооружения. В ходе обследования были выявлены многочисленные вертикальные трещины шириной свыше 40 мм, а также активное разрушение известкового раствора в нижней части кладки.

Сопоставление результатов показывает наличие прямой корреляции между плотностью рекреационных троп и скоростью деструкции. Наиболее опасными являются ситуации, при которых тропа проходит на расстоянии менее 2 м от основания башни. В подобных условиях нарушается естественный режим инфильтрации влаги и активизируются процессы поверхностного смыва. 

Полевые наблюдения также показали, что биокоррозия существенно усиливается при наличии застоя воды. На участках с постоянным увлажнением плотность мохово-лишайникового покрова на кладке достигала 60–70%, тогда как на сухих участках не превышала 15–20%.

Дополнительную опасность представляет сезонное промерзание кладки. Вода, проникающая в трещины, при отрицательных температурах расширяется и вызывает постепенное расслоение бутового камня. Особенно интенсивно этот процесс проявляется на объектах с разрушенной кровлей.

Выводы

Проведённое исследование показало, что разрушение башенных комплексов Северной Осетии обусловлено комплексным воздействием инженерно-геологических и антропогенных факторов. Установлена прямая зависимость между наличием стихийных рекреационных троп и скоростью деструкции склонов и фундаментов. На участках интенсивного туристического воздействия скорость осыпания грунта возрастает в 4–6 раз по сравнению с ненарушенными склонами.

Введение коэффициента рекреационной тропы (КРТ) позволило количественно оценить влияние рекреационной нагрузки на устойчивость объектов культурного наследия. Наибольший риск разрушения выявлен для башенных комплексов Цмити и Лац, где стихийные тропы проходят на расстоянии менее 2 м от фундаментов.

Установлено, что проведение полномасштабной реставрации большинства заброшенных башен является экономически затруднительным. Средняя стоимость укрепления кладки, стабилизации склонов и устройства дренажных систем превышает 5 млн руб. на объект.

В качестве приоритетных мероприятий рекомендуется применение методов геопластики склонов: террасирование, организация поверхностного водоотвода, восстановление дернового слоя и посев многолетних трав. Дополнительно необходимо создание сертифицированных туристических маршрутов с настильными конструкциями, расположенными на расстоянии 10–15 м от башен. По расчётам, это позволяет снизить коэффициент КРТ на 70–80% и существенно уменьшить вероятность обрушения сооружений.