Комплекс споруд заповідника «Києво-Печерська лавра» є національним надбанням України. На стан її пам’яток впливає чимало факторів, зокрема, стан водогону за межами заповідника, рух важкої техніки тощо. З’ясувати, в якому стані перебувають споруди, які є ризики щодо їх збереження, а також – що потрібно зробити, щоб усунути ці загрози, вирішили науковці Інституту геологічних наук НАН України.
Команда під керівництвом провідного наукового співробітника інституту Дмитра Бугая виконує проєкт «Комплексне дослідження геоекологічного стану збереження об’єктів історико-культурної спадщини Національного заповідника «Києво-Печерська лавра» в умовах воєнних дій». Проєкт переміг у конкурсі Національного фонду досліджень України «Наука для відбудови України у воєнний та повоєнний періоди» і отримав грантове фінансування.
Науковці планують дослідити стан ґрунтових основ на найбільш проблемних ділянках заповідника, визначити рівень вологи, знайти тріщини й пустоти, з’ясувати, чи є нахили у спорудах, і чи є ці нахили небезпечними. «Ми поєднуємо експериментальні методи та математичне моделювання і плануємо отримати результати, які матимуть і наукове, і прикладне значення. Сподіваємося, що результати нашої роботи допоможуть зберегти пам’ятки світового значення», – розповів Дмитро Бугай.
Команда вже придбала програмне забезпечення для моделювання напружено-деформованого стану ґрунтів і прогнозування інженерно-геологічних умов. Вчені почали геофізичні дослідження в Митрополичому саду, де зафіксовано підняття рівня ґрунтових вод через прориви труб водопостачання за межами заповідника. «Мета досліджень – визначити стан і динаміку зволоження ґрунту. Ці дослідження виконуються неруйнівними методами, для них не потрібно бурити свердловини у ґрунті, вони дозволяють зберегти культурний шар та конструкції історичних пам’яток», – зазначив керівник проєкту.
Як же виконують ці дослідження?
За словами науковця, в землю занурюють електроди, які вимірюють електричний опір ґрунту на різній відстані й глибині. На основі аналізу отриманих даних створюють профіль геофізичних властивостей ґрунту. «Тобто ми робимо електричну томографію ґрунту», – пояснив пан Дмитро.
За результатами досліджень буде побудована тривимірна модель електричних властивостей ґрунту. У ній буде враховано просторовий розподіл у ґрунтовому розрізі глини й піску, вологи і солей, а також – стан інженерних споруд та комунікацій, розташованих на ділянці. «Рівень ґрунтових вод відстежували й раніше, за допомогою свердловин, – додав вчений. – Але це була точкова інформація. Наше ж дослідження допоможе охопити ширшу територію, дасть комплексну картину стану ґрунту і будівель».
До речі, вчені сподіваються дізнатися і про стан підземних ходів XVII-XVIII століть, які знаходяться під Митрополичим садом. І, можливо, знайти ходи, які до цього часу залишалися невідомими.
За результатами спостережень буде визначено найбільш проблемні ділянки лаври, які обстежать особливо ретельно. За попередніми даними, це буде Велика лаврська дзвіниця (є дані про її нахил), Успенський собор (помічено просідання й тріщини в конструкціях будівлі) та Митрополичий сад (там склалася небезпечна гідрологічна ситуація).
– Ми оцінимо стан споруд, щодо яких зафіксовано прояви негативних геологічних, гідрологічних та інженерно-геологічних процесів, – пояснив Дмитро Олександрович. – Визначимо, що спричинило розвиток цих процесів та розробимо рекомендації, що потрібно зробити, щоб запобігти негативним впливам у майбутньому.
У наступному році команда планує придбати комплекс геофізичних датчиків, за допомогою яких можна буде в режимі реального часу стежити за технічним станом пам’яток. Це, зокрема, акселерометри (вони вимірюватимуть вібраційне навантаження на споруду, а спеціальна програма ідентифікує старі й нові тріщини), сейсмічні і акустичні датчики (допоможуть знайти тріщини й пустоти), лазерний нахиломір (допоможе визначити, чи є нахили у будівлях, і чи є ці нахили небезпечними).
Команда, яка виконує дослідження – мультидисциплінарна, у ній є і практики, які вже мають досвід збереження пам’яток, і теоретики. Наприклад, Дмитро Бугай працював з відомим ученим Вадимом Рибіним, який ще двадцять років тому бив на сполох, що чимало пам’яток лаври перебувають у аварійному та напіваварійному стані, і попереджав, що якщо системно, з залученням науковців, не укріплювати комплекс, то можна втратити заповідник. У 2005-2007 роках науковці досліджували ділянку саду над Ближніми печерами, де відбулися просідання й провали ґрунту, обладнали мережу спостережних свердловин, встановили в печерах датчики вологи.
Стан ґрунтів у рамках проєкту аналізує завідувачка відділом інженерної геології Інституту геологічних наук НАН України Тетяна Кріль. Також Тетяна Василівна моделюватиме можливі сценарії (зокрема, ймовірність зсувів і просідань), до яких можуть призвести техногенні та природні впливи.
Електричну томографію для ґрунту аналізуватиме завідувач навчальною лабораторією кафедри геофізики КНУ імені Тараса Шевченка Сергій Попов. Мікросейсмічними дослідженнями стану будівель займатиметься старший науковий співробітник відділу сейсмічної небезпеки Інституту геофізики ім. С.І. Субботіна НАН України Сергій Щербина. Мікросейсмічні дані за допомогою математичних методів обробить викладач Інституту високих технологій КНУ імені Тараса Шевченка Василь Мостовий. Також у команді два молоді науковці – аспіранти Олег Чалий і Богдан Заноз.
Запитуємо в керівника проєкту: чи має команда бачення щодо впровадження результатів дослідження?
– Так!, – відповів пан Дмитро. – Ми тісно співпрацюємо з Національним заповідником «Києво-Печерська лавра», одна з наших співвиконавців – завідувачка науковим сектором моніторингу нерухомих пам’яток заповідника Ірина Черевко. Пані Ірина знає у лаврі кожен закуток, є однією з найактивніших дослідниць лаврських пам’яток. Результати дослідження і рекомендації щодо збереження передамо фахівцям заповідника та представникам місцевого самоврядування столиці.
Науковці планують продовжити дослідження і після закінчення проєкту. Вони впевнені, що система моніторингу, яку вони вибудовують на території лаври, допоможе вчасно «бачити» сигнали про небезпеку і реагувати на них.
Світлана ГАЛАТА
