В.М.Слукин и др. (УГАХА)

Введение

Настоящий отчёт составлен по результатам исследовательских работ, проведённых с использованием неразрушающих инженерно-геофизических методов на территории западного склона Вознесенской горки на месте расположения старой застройки, включавшей усадьбу инженера Н.Н.Ипатьева.

Работы выполнялись с целью уточнения местоположения фундаментов и остатков стен подвального этажа дома Ипатьева, где произошла величайшая трагедия XX века - расстрел семьи последнего российского императора, для последующего учёта этих исторических фрагментов при строительстве памятного Храма.

Исследуемый участок территории располагается в пределах усадьбы инженера Н.Н.Ипатьева и ограничен с востока - красной линией Вознесенского проспекта, с юга - красной линией Вознесенского переулка (впоследствие - ул. Клары Цеткин), с запада - линией сохранившихся деревьев сада, с севера - линией, проходящей в 5-6 м от северной стенки выхода подземного перехода.

При исследованиях применялись электрометрические и сейсмоакустические методы по методике археофизических изысканий. Работы проводились в ноябре 1999 г. Руководитель работ - профессор УралГАХА В.М.Слукин, участники: доцент Н.Н.Городецкая, ст. научный сотрудник М.Ю.Горбачёв, инженеры А.П.Сазонов и Ю.Г.Сконечный, техники В.Н.Мишенёв и А.В.Кочегаров

Результаты исследовательских работ предпосылки для постановки геофизических методов

Подстилающий скальный грунт участка представлен метаморфизованными амфиболитовыми сланцами, имеющими плотную структуру. На этих сланцах располагается толща техногенных строительных остатков (почвенный слой, битый кирпич, известковый раствор, садово-парковый грунт и т.п.) с включением плотных блоков и фрагментов кладки стен, возникших при разрушении здания и оставленных на месте или сброшенных в подвальные углубления, а так же части фундаментов с остатками стен в.виде ненарушенных блоков. Образовавшаяся после разрушения и разравнивания площадка была засыпана строительным мусором. Таким образом, толщина техногенного слоя вместе с сохранившимися фундаментами и частями стен составляет около 2.5-3 м.

Обследуемые объекты представляют прежде всего вертикальные плотные структуры в виде непрерывных или прерывающихся линейно вытянутых образований, которые размещаются в достаточно рыхлом техногенном грунте. Ширина таких структур составляет 0.7-0.8 м. Кроме того, в техногенных грунтах могут находится остатки печных фундаментов, представляющих плотные объекты с примерными размерами в плане 1.5 х 1.5м.

Фундаменты с остатками стен, печные фундаменты и крупные блоки разрушенных стен обладают комплексом физических свойств, отличающихся от свойств техногенного и насыпного грунта. Наиболее существенным и контрастно проявляющимися свойствами в данном случае являются электросопротивление и плотность. Это определяет выбор методов для проведения исследований. Наиболее целесообразным является использование электрометрического метода срединного градиента и сейсмометрического метода преломленных волн.

Методика исследований

Метод срединного градиента

Метод срединного градиента осуществлялся по отдельным планшетам площадью 10 х 10 м и 10 х 20 м. В том и другом случае длина измерительных профилей составляла 10 м, совпадая с длиной средней части площади установления электрического поля, равной одной трети расстояния между питающими электродами. Расстояние между приёмными электродами составляло 1 м, шаг измерений -1м. Измерения электрических параметров выполнялось с помощью аппаратуры АНЧ-3. Данные измерений выносились на планшеты и проводились изолинии, соединяющие одинаковые значения параметра.

Сейсмометрический метод

Сейсмометрия выполнялась методом преломленных волн для определения плотностных свойств объектов и грунтов, слагающих исследуемый участок. Наблюдения выполнялись корреляционным методом преломленных волн (КМПВ) с непрерывным профилированием по системе двух встречных и нагоняющих годографов. Использовалась цифровая трёхканальная сейсмостанция "Талгар-3" с накоплением полезного сигнала. Длина сейсмометрической расстановки равнялась 11 метрам, при шаге сейсмоприёмников 1 метр. Пункты ударов располагались на концах сейсмокосы и на расстоянии 11 м от 1-го сейсмоприёмника. При наблюдениях с выносных пунктов удара регистрировались продольные и поверхностные волны. Максимальная длина годографа составила 22 м. Упругие колебания возбуждались при помощи кувалды весом 10 кг. Число накоплений полезного сигнала колебалось от 3 до 15, в зависимости от интенсивности помех и условий возбуждения колебаний. Регистрация колебаний осуществлялась с помощью сейсмоприёмников СВ-20. По результатам полевых работ были построены годографы продольных волн и рассчитаны скорости поверхностных волн. Дальнейшая обработка проводилась на ПЭВМ по специальной программе И-116, в которой реализованы следующие основные операции:

сглаживание годографов по пятиточечной системе, или показательной функцией при значительном искажении годографа за счет горизонтальных неоднородностей и помех;

восстановление скоростного разреза по одиночному годографу;

восстановление скоростного разреза поперечных волн по корреляционным уравнениям;

вычисления модуля Юнга, коэффициента Пуассона и модуля деформации грунтов.

Результаты исследований

Результаты представлены в виде плана изолиний электросопротивлений метода срединного градиента и горизонтальных карт значений плотности для глубин 2 м и 3 м. План изолиний МСГ (см.рис.) даёт представление о распределении высокоомных объектов на исследуемом участке. Прослеживаются линейно вытянутые интенсивные аномалии по взаимно перпендикулярным направлениям, что даёт возможность предполагать наличие фундаментов с остатками стен, пересекающихся в углах. Достаточно уверенно выделяется фундамент внешней южной стены и фундамент внутренней продольной стены. Их пересечение определяет угол того самого подвального отсека, где произошла трагедия. Отдельными аномалиями, укладывающимися тем не менее в определённые направления, выделяются фрагменты фундаментов других отсеков, опорных столбов веранды и т.п. Линейно протянувшейся группой аномалий определяется местоположение крупных блоков кирпичной кладки от рухнувшей в подвальное помещение стены.

Характерные интенсивные аномальные поля приурочены в основном к южной половине участка. На остальной территории отмечаются элементы поля, либо близкие к фоновым распределениям, либо слабо подчёркивающие контуры неких строительных фрагментов.

При наложении масштабного плана дома Ипатьева на полученный план изолиний МСГ с таким расчётом, что восточная стена дома проходит по красной линии Вознесенского проспекта, а южная стена - по линии застройки Вознесенского переулка, можно наблюдать достаточно убедительное совпадение результатов исследований с расположением частей дома. Следует отметить ряд обстоятельств. Так, например, слабо проявляется наличие восточной внешней стены. Это, по-видимому, связано с тем, что прокладка основания под дорожное полотно захватила значительно большее пространство, нежели составляет современная ширина проезжей части с тротуаром. При этом часть восточной продольной стены (вернее, её разрушенные элементы) могла быть утрачена при вывозе вынутого грунта.

Строительство подземного перехода, своим выходом "врезавшего" в северную часть дома Ипатьева, привело к утрате конструкций этой части на участке, значительно большем, чем площадь самого выхода. Фрагменты западной продольной стены, стоявшей внизу по склону, оказались засыпанными техногенным грунтом в большей степени, чем все другие, что произошло при разравнивании площадки разрушенного дома.

По результатам сейсмометрического определения плотности грунтов на глубине 2 м отмечается аномальная структура повышенной плотности на участке фундаментов под стеной в среднем подвальном отсеке. Эта аномалия хорошо увязывается с расположением аномалии МСГ. Таким образом, две аномалии, полученные методами разной природы, отражают один и тот же объект. Следует отметить, что на глубине 2 м, по-видимому, слабо проявляется общая картина распределения плотности. Это свидетельствует о более глубинном проявлении неоднородностей. Зоны повышенной плотности на глубине 3 м образуют более информативное распределение, которое коррелируется с данными МСГ практически на всех участках, обозначая план изолиний МСГ с таким расчётом, что восточная стена дома проходит по красной линии Вознесенского проспекта, а южная стена по линии застройки Вознесенского переулка, можно наблюдать достаточно убедительное совпадение результатов исследований с расположением частей дома.

Общие выводы

Проведённые исследования с использованием инженерно-геофизических методов, включающих электрометрический метод срединного градиента и сейсмометрический метод преломленных волн позволяют считать следующие:

Использование современных геофизических методов на исторических территориях городской застройки является перспективным и целесообразным для решения целого ряда задач при поисках и картировании историко-культурных объектов в грунтах.

На участке западного склона Вознесенской горки, отнесённого к исторической зоне застройки, включавшей разрушенный дом инженера Ипатьева, выявлены аномальные зоны по электросопротивлению и плотности, отражающие реальные объекты технико-строительного характера в грунте участка.

Анализ и качественная интерпретация результатов на основе планов распределения измеренных параметров свидетельствует о том, что выявленные аномальные зоны отражают фрагменты фундаментов, остатков стен, блоков кирпичной кладки, оставшихся на месте разрушения, здания дома "Ипатьева " и в определённой степени сохраняют структурные технико-строительные параметры.

Результаты свидетельствуют, что в наибольшей степени сохранились фрагменты фундаментов и стен южной части здания там, где произошли в подвальном помещении трагические события 1918 года. Остальная часть здания (северная), а также восточная стена и прилегающие к зданию службы были почти полностью разрушены прокладкой дороги и устройством подземного перехода.

Таким образом, обобщая приведённые выше выводы, можно утверждать , что часть фундаментов и ограниченное ими подвальное пространство дома Ипатьева сохранились, представляют собой достаточно плотные структуры, способные существовать при дальнейшем укреплении и консервации.