Строительство подземных сооружений, в частности метрополитена. В данном случае опускается узкая полоса территории шириной несколько сотен метров

2.  Строительство подземных сооружений, в частности метрополитена. В данном случае опускается узкая полоса территории шириной несколько сотен метров.

3.  Действие статических и динамических нагрузок. Под действием веса сооружения образуются осадочные воронки, которые распространяются за пределы зданий на десятки метров. Динамические нагрузки от транспорта распространяются вдоль дорог. На небольших участках сказывается действие вибрационных и других ударных механизмов.

4.  Изменение режима влажности пород и разложение органических веществ в зоне аэрации.

Таким образом, речь идет о комплексном сочетании горнотехнических (внутренних) и инженерно-строительных (внешних) причин.

Гидрогеологические исследования в Лондоне показали, что длительное искусственное понижение подземных вод и создание депрессионных воронок в зонах откачки привели к возникновению новых процессов. Изменились гидродинамический, химический и температурный режимы водоносных горизонтов, переместились области питания, стока и разгрузки вод. Это в свою очередь привело к тому, что реки на отдельных участках из естественной дренажной системы превратились в источники питания подземных вод. В окрестностях Большого Лондона отмечено исчезновение родников и мелких ручьев. Ухудшилось и качество пресной воды, из эстуария начали поступать солоноватые морские воды. Так изменялась гидрогеологическая обстановка. Наряду с этим преобразовывались осадочные породы. Происходил процесс их осушения и уплотнения.

Следует отметить, что в отличие от Москвы и Лондона в ряде крупнейших городов мира тектонические движения земной поверхности, вызванные усиленным водоотбором, уже теперь приводят к катастрофическим последствиям, требующим принятия неотложных мер. Венеция возникла в лагуне, состоящей из 117 мелких островов. 15 тысяч домов города поставлены на миллионы свай длиной от 3 до 10 м. Сваи в илистое или песчаное дно. Венеция соединена с сушей почти четырехкилометровой дамбой. Казалось бы, со временем благодаря наносам с суши и уменьшению процессов размыва здесь будут накапливаться минеральные отложения. Иначе говоря, Венеция должна превращаться в сухопутное поселение. Однако каждое столетие она опускается примерно на 20 см в море. Когда-то вход в гавань охраняла крепость Св. Андрея. В 1950 г. Знаменитое творение зодчего Санмикели обрушилось. Относительно будущего этого уникального города пока преобладают пессимистические прогнозы.

С давних времен Япония усиленно потребляет подземные воды. Их откачка привела к уплотнению массивов пород, сложенных осадочными образованиями. Теперь часть Токио располагается ниже уровня моря. Оседание отмечено на площади в несколько сотен квадратных километров. В отдельных местах поверхность ежегодно опускается на 18-20 см. За полстолетия город опустился почти на 3,5 м, притом наиболее быстрые опускания происходили в последнее время. Любопытен и такой факт. К концу второй мировой войны многие скважины в Токио не работали, и оседание поверхности прекратилось. Это свидетельствует о том, что тектонические нарушения здесь, безусловно, связаны с хозяйственной деятельностью человека.

В последние десятилетия проблемы городского строительства и охраны окружающей среды поставили на повестку дня задачу хозяйственного освоения недр под промышленными и культурными центрами. Тысячи километров подземных дорог сооружены под большими городами. Все это требует продуманного изучения и прогнозирования тех изменений, которые могут возникнуть в результате развития работ, сочетающих в себе инженерно-геологические и горнотехнические аспекты.

По данным вопросам, относящимся к горной геомеханике, имеется достаточно обширная литература, которая может быть весьма полезной, в частности при теоретических и прогнозных разработках и в целом для комплексного рассмотрения проблем, связанных с влиянием деятельности человека на строение приповерхностных участков литосферы.

В горном деле, например, используют два основных вида защитных мероприятий: горные и конструктивные. Наиболее эффективными считаются горные мероприятия, так как они предусматривают частичное или почти полное сохранение ранее существовавших природных условий в породах, залегающих над подземными выработками. В настоящее время к числу таких общепризнанных мер относят закладку отработанных участков материалом, дающим наименьшую усадку

Применительно к постановке проблемы в целом следует лишь обратить внимание на то, что при закладке нередко используются искусственно созданные смеси и естественные массы, которые без человеческой деятельности не могли бы проявиться в недрах.

Таким образом, мы должны учитывать, что инженерно-строительная и горнотехническая деятельность вызывает изменения не только в строении горных масс, но и в их составе.

Часть III

Управление техногенезом

Сила Человека

В середине прошлого века Чарльз Лайель, обобщая геологические факты и идеи, отметил в числе прочих геологических агентов и человечество.

В своей геологической функции человечество выступает не как источник энергии. Энергетические возможности человека как биологического вида очень ограничены.

Не менее показательно сопоставление массы биомассы человечества (около 2 ∙ 10⁸ т) с крупными скоплениями саранчи, превышающими порой 4∙ 10⁷ т.

Такова главная особенность человечества как геологического агента: при собственной ничтожной биомассе с помощью техники оно владеет ( сознательно или бессознательно) мощностями, превышающими энергетические возможности всех живых организмов Земли, вовлекая в движение массы вещества более значительные, чем перемещают все остальные эрозионные геологические силы.

Техника почти бесконечно расширила приспособительные возможности человека, позволив ему существовать и на морском дне, и на километровых глубинах земной коры, и в космическом пространстве, и на Луне. По спектру охвата разнообразных природных условий человек с помощью техники превзошел все остальные живые существа вместе взятые.

Конечно, позволительно считать себя центром Вселенной или, во всяком случае, господином планеты. Субъективно, как мыслящий человек, микрокосм, разумом охватывающий бесконечность, каждый из нас противостоит окружающему миру. Весь он фокусируется в нашем сознании и в этом смысле, можно сказать, принадлежит нам, служит нам объектом изучения несравненно менее — объектом обработки. Мы существуем среди техники и за счет техники.

Мы, безусловно, вынуждены обслуживать технику, заботиться о ней, в какой-то степени к ней приспосабливаться, вынуждены учитывать ее возможности и запросы, максимально содействовать ее прогрессу и постоянной работе в оптимальном режиме…

Все так. Но допустимо ли забывать о цели, которую мы преследуем, становясь придатком техники? Цель эта — собственное благо. Можно сказать, мы создаем технику, которой вынуждены отчасти покоряться для того, чтобы она работала на нас, перестраивая окружающую среду.

Однако, с годами, относясь к технике по-прежнему как к средству, мы все более попадаем под ее влияние. Современная цивилизация несравненно теснее связана с техникой, чем прежние. Создавая электронно-счетные машины и автоматические системы, помогающие управлять механизмами или процессами, мы становимся еще более зависимыми от техники, которой управляем с помощью техники. Создавая технику и управляя ею, мы в то же время сами, сознательно или бессознательно, соотносим с ней свои судьбы, надежды, жизни.

Природные ресурсы не безграничны. Плацдарм жизни имеет конкретные пределы. Живые существа размножаются в геометрической прогрессии, и каждый вид потенциально способен за сравнительно короткий срок охватить всю область жизни. Возникает необходимость в игре, в регуляции, в динамичном постоянном приспособлении к условиям среды и к поведению всех остальных партнеров по «игре жизни».

Человечество — не исключение. Оно тоже участвует в «игре жизни» и тоже вынуждено пользоваться богатствами природы. Но в отличие от всех других существ человек создал себе могущественного помощника, робота — технику.

Система человек — техника

Техника каменного века, оставаясь продолжением органов чувств и действий человека, способствовала достижению нашими далекими предками биологического могущества. Человек, вооруженный орудиями труда, трудовыми навыками и взаимопомощью, добился господства над всеми другими живыми существами. Он противопоставил себя и неорганической природе, и всем остальным живым существам, став как бы третьим партнером в игре (взаимодействии) геологических сил на поверхности Земли.

Существует «даровая» кладовая энергии — солнечное излучение. Ею пользуется жизнь. А то, что «отнимается» у неорганической природы, вновь возвращается, благодаря налаженной системе круговоротов. С органическими остатками окружающая среда обогащается и солнечной энергией, ассимилированной живым веществом. Следовательно, плацдарм жизни не только не скудеет, но и расширяется за счет космической энергии. Создается возможность для дальнейшего расцвета жизни и для более крупных ее «выигрышей» в игре с Природой.

Но вот появилась техника, обладающая собственной внутренней энергией, сама вырабатывающая энергию. Мы до сих пор, по-видимому, недооцениваем этот факт. Двигатели внутреннего сгорания энергетически подобны живым существам и человеку.

За последние столетия технические системы поглощают и вырабатывают огромные количества энергии.

Мы привычно относимся к технике как к нашему рабу, покорному исполнителю нашей воли. И вследствие этого попадаем в рабскую зависимость от техники, превращаемся в ее придаток, за иллюзию власти расплачиваясь реальной своей властью.

По-видимому, следует говорить о взаимосвязи человечества и техники.

Интересы человечества нередко вступают в конфликт с «интересами» живого вещества, окружающей среды и с некоторыми результатами техногенеза. Тогда начинают исчезать отдельные виды животных, гибнут леса, загрязняются реки, терпят лишения люди, выходит из строя техника. Создаются трудные ситуации, выход их которых найти чрезвычайно трудно из-за сложности взаимосвязей и противоречивости некоторых осознанных или бессознательных целей партнеров.

В природных условиях подобные «кризисы» регулируются естественно за достаточно длительные промежутки времени. Бурное развитие и необычайная агрессивность техногенеза не оставляют надежд на естественную регуляцию. Приспособительные возможности живого вещества и неорганической материи очень высоки лишь для геологических масштабов времени. А техногенез удваивает свою мощь в считанные десятилетия (теперь уже в считанные годы). По сравнению с природными процессами он идет со скоростью взрыва, сплошь и рядом круша сложившиеся природные объекты, переиначивая течение геохимических реакций, активизируя инертные зоны…

И чем значительней успехи человека, тем быстрее приближается банкротство партнеров.

Однако техногенезом управляют не только воля и технические навыки людей. Есть еще два фактора, заставляющие решительно оспорить воззрения технократов и позволяющие реально рассчитывать на «укрощение» техногенеза, предполагая счастливое будущее человечества. Эти факторы: знания и разум человека и его чувство красоты и нравственность.

Современная техника, достигшая небывалой мощи, немыслима без людей. Действующая техника предполагает явное или неявное присутствие человека, включает в себя человека как необходимый, важнейший компонент.

Наука — руководство к действию

«Мысль не есть форма энергии, — писал В.И. Вернадский. — Как же она может изменять материальные процессы?»

Действительно, техногенез выступает как геологическая сила, приводящая в движение гигантские массы вещества. А силой мысли не сдвинуть и песчинку. Мысль бесплотна. Она формирует сознание человека, помогает ему лучше раскрыть свои возможности, открывает ему новые пути освоения мира. Она сказывается на его поступках и действиях, направляя деятельность человека. Эта деятельность, в свою очередь, тысячекратно усиливается с помощью техники. Человек остается связующим звеном между духовным миром идей и материальным миром геологической реальности.

Вправе ли мы считать науку направляющей и решающей силой в техногенезе? Или именно техногенез как материальный фактор бытия определял развитие науки как элемента сознания?

Нередко философы пишут о решающем значении техники для развития науки.

А. Эйнштейн считал, что задача ученого — «выведать у природы четко формулируемые общие принципы, отражающие определенные общие черты совокупности множества экспериментально установленных фактов». Современная наука связана с теоретическими исследованиями, с познанием мира, с логическими системами, классифицирующими факты и находящими закономерности в этих классификациях; с личностями и коллективами, осуществляющими эту работу.

По отношению к техногенезу наука выполняет несколько функций.

В форме трудовых навыков, опыта, здравого смысла она сопровождает и предопределяет техногенез на протяжении всей его истории.

В форме теоретических обобщений наука открывает возможности для дальнейшего развития техногенеза.

В форме особой, духовной деятельности наука удовлетворяет потребности человечества в познании, осмыслении окружающего мира и самого себя.

Итак, необычайная мощь техногенеза и вызываемые им непредвиденные, вредные для человека последствия заставляют уточнять, дополнять социальный заказ науке. На первый план постепенно выходит функция науки, связанная с регуляцией техногенеза, с управлением геологической деятельностью человечества.

Таким образом, человеческая деятельность отличается от деятельности биологических видов тем, что она основана на знании, разумном планировании действий. Она предваряется практическим знанием, навыком, опытом и служит основой для глубоких теоретических обобщений, которые открывают для нее новые перспективы при технической реализации достижений науки. Техногенез призван удовлетворять потребности человека — физические и духовные.

Если бы техногенез всецело зависел от науки, регулировался ею на основе точных знаний и расчетов, то мы были бы избавлены от множества трудных и нерешенных проблем нашего взаимодействия с природой, которые стоят сейчас перед нами.

Все достоинства и недостатки человечества, так или иначе, сказываются на его деятельности, на техногенезе. Техногенез выступает как бы отражением человечества, его проекцией на плоскость геологических процессов. Изучая техногенез, мы сначала все дальше отходим от человека, выявляя объективную сущность природного явления. Затем неизбежно возвращаемся к человеку, если всерьез рассчитываем найти средства к управлению великим геологическим процессом, нами вызванным.

Год Икс

Для современного техногенеза наиболее существенно деление на два рода процессов: целенаправленные и непредвиденные, нежелательные. Эти слагаемые постоянно растут. Причины роста: увеличение народонаселения; возрастающие потребности людей; возможность для человечества осваивать с помощью техники все новые и новые пищевые пласты.

Теоретически техногенез может развиваться безгранично, охватывая другие космические тела, используя термоядерную энергию и т.д.

Но современному человеку совершенно необходима живая природа Земли, биосфера. Как бы счастливо не складывался космический полет, космонавт с величайшим наслаждением покидает свою техногенную биосферу, подставляя лицо ветру и вдыхая земной воздух.

Между человеком и биосферой сформировался мощный новый пласт — техника. С ее помощью человек получает колоссальные возможности использовать биосферу для своих нужд. Средства, которые мы предоставляем технике, изымаются из биосферы и обедняют ее. В какой-то момент может создаваться ситуация, когда человек, чтобы обеспечить свои возрастающие потребности, будет больше тратить средств на поддержание техники, чем получать полезной для себя продукции.

С «года икс», если цивилизация развивается стихийно, начинается неизбежная деградация окружающей среды, несмотря на все усилия, направленные в противоположном направлении. После «года икс», когда полезные целенаправленные воздействия на биосферу достигли максимума, дальнейший рост техногенеза вызывает уменьшение биологической активности живого вещества, а особенно техногенные, не связанные с биогенезом процессы продолжают расти.

Так техногенез исподволь перерастает из процесса, направляемого человеком для удовлетворения своих потребностей, в процесс, направленный преимущественно на «удовлетворение потребностей» техники, на содержание и воспроизводство технических систем.

Можно ли вновь вернуться к «году икс» и как бы продолжать движение вспять, к реконструкции биосферы, к возвышению человеческих ценностей?

Возможность вернуться к более светлым временам во взаимоотношениях с живым веществом планеты у человека имеется. Однако эта возможность до сих пор не реализуется. В целом для планеты положение остается очень серьезным.

Проблема выходит за рамки исследований техногенеза и во многом охватывает области наук негеологических, в частности, социальных.

Ограниченный техногенез

Человек живет слишком недолго, а период его активной творческой работы и вовсе мал. Это порождает множество неудобств и очень усложняет требования к обучению специалистов, определяющих активизацию техногенеза.

Едва ли не самый существенный ограничитель техногенеза — ограниченная продуктивность биосферы, с которой неразрывно связан человек. В принципе техногенез возможен и без человека, но этот вариант вряд ли может удовлетворить нас, людей.

Современный техногенез и анализ его эволюции невозможно совместить с картиной будущего.

Нам следует трезво оценивать возможные пути и выбрать из них наилучший.

Один путь — усиление техногенеза, переход его в «сверхтехногенез». Возможно, биосфера современного облика в этом случае полностью перейдет в какие-либо иные формы.

Другой путь — переход к гуманизации техногенеза. Он связан с существенными переменами в психике людей, воспитании, отношениях людей между собой и с природой, в первую очередь — с саморегуляцией человечества и в биологическом, и в духовном смысле.

Принципы управления

Рассуждения о необходимости и возможностях управления техногенезом увели нас далеко от практического вопроса: а как собственно, надо было бы управлять техногенезом?

Управлять техногенезом можно и должно на основе научных рекомендаций.