Сто историй о подземном городе

«Разрушители станций»

Опорные колонны подземной станции дрогнули, повернулись; свод дал трещину. Ещё мгновение — и земляная толща раздавила всё сооружение! Станции как не бывало.

Я видел это своими глазами.

— Какая станция метро разрушилась? Где, когда? — нетерпеливо спросите вы.

— Новая, двухэтажная. Которой ещё нет, — отвечу я вам. И это будет правдой.

Просто то, что я видел, происходило с моделью будущей станции.

Что такое модель самолёта, парохода, вы все прекрасно знаете. А о моделях станций метро и о том, как работают с ними исследователи, я вам сейчас расскажу.

Мы уже говорили о том, что все станции метро разные, что каждая станция имеет своё лицо, — это её «внешность», парадный вид. Но у каждой станции есть и «скелет» — это своды, колонны, пилоны, стены, тюбинги. Он тоже у каждой станции особенный. Надо, чтобы «скелет» этот был крепким. Не забывайте — верхний слой земли в несколько десятков метров толщиной давит на него!

Вот почему прежде чем строить каждую новую станцию, делают её модель и проверяют на ИСПЫТАТЕЛЬНОМ СТЕНДЕ.

Что это за стенд? Если посмотреть на него до начала испытаний — ничего интересного. Огромный пустой шкаф трехметровой высоты. Для модели станции.

Но сначала делают модель земной толщи, в которой станция будет строиться.

Это не просто. Одно дело стенд просто землёй засыпать, совсем другое — построить макет всех слоёв земли снизу доверху, да так, чтобы каждый макетный слой по своим свойствам был точь-в-точь как настоящий.

Разные земляные слои приготовляют различными способами. Голубые глины, в которых наше метро строят, оказывается, пекут. Для этого берут мелкий песок, вазелин, слюду. Их раздельно нагревают в печи до 90 градусов, а затем смешивают, и очень тщательно.

Готовую смесь ровным слоем засыпают в шкаф-стенд и разглаживают катком через плотную картонку.

Слой за слоем — заполнили шкаф до самого верха. Чего здесь только нет: и кембрийская порода, и ленточные глины, и песчаник. Словом, точная копия участка ленинградской земли, в которой предстоит потом станцию строить.

А теперь поговорим о МАСШТАБЕ. Вы, наверное, знаете, что масштаб — это соотношение размеров модели с действительными размерами. В моделях станций метро принят масштаб 1:100, то есть модель в сто раз меньше настоящей станции. И это соотношение соблюдается для всех деталей модели как закон. Если, предположим, толщина настоящего слоя голубых глин пятнадцать метров, то на модели она будет — пятнадцать сантиметров; диаметр перегонного тоннеля пять метров, а модели — пять сантиметров.

Итак, пора строить модель станции. Тоже строго по правилам!

В задней стенке испытательного стенда снимают металлическую крышку, которая поддерживает «породу», и устанавливают там модель проходческого щита.

Специальным скребком исследователи разрабатывают «породу» впереди щита и медленно продвигают его. После каждого движения щита «тоннель» укрепляют «тюбингами». Они, конечно, крошечные, но очень похожи на настоящие.

Станцию с перегонными тоннелями построили успешно. Теперь смотрят на показания приборов. Их много у испытательного стенда. Приборы показывают давление земных слоёв на станцию, нагрузку на отдельные ее участки и многое другое.

Так мы увидим, что земля давит на один квадратный метр игрушечной станции с силой в одну тонну. Но это на модели! А на самом деле? Помните о масштабе? Взаправду земля будет давить на настоящую станцию с силой в сто раз большей: сто тонн на один квадратный метр!

Если модель станции нагрузку выдержала, — значит, и будущая станция не развалится. Так ведь?

Так бы оно и было, если бы не каверзы подземного царства. Вдруг случится так, что над каким-то участком новой станции спряталась от глаз геологов горушка из тяжеленных ледниковых валунов. Это означает, что на таком участке земля над станцией будет в два, а то и в три раза тяжелее, чем на остальных.

Значит, на всякий случай нужно, чтобы станция строилась с ЗАПАСОМ ПРОЧНОСТИ. Запас прочности уже на модели проверяют. С этой целью ее обязательно доводят до разрушения.

Наверху испытательного стенда есть специальные прессы. Их начинают полегоньку подкручивать, тем самым увеличивают давление на модель станции. Вот уже три тонны на квадратный метр… Четыре… Пять…

И вот опорные колонны подземной станции дрогнули, повернулись, свод дал трещину… Та самая картина, с которой началась глава.

Какой же вывод могут сделать исследователи в результате испытаний моделей станции? Во-первых, узнать предельную нагрузку, которую может вынести будущая станция. Во-вторых, найти самое слабое звено станции. В данном случае это опорные колонны.

Они во время испытаний рухнули первыми. Их нужно укрепить.

Испытания, о которых я рассказал, называются МОДЕЛИРОВАНИЕМ и проводятся в специальной лаборатории. А учёные, которые занимаются моделированием, в шутку называют себя «разрушителями станций».