ГЕОІНЖЕНЕРНИЙ МОНІТОРИНГ І СТРАТЕГІЯ ЗБЕРЕЖЕННЯ УНІКАЛЬНИХ ПІДЗЕМНИХ СПОРУД НА ПРИКЛАДІ АНТОНІЄВИХ ПЕЧЕР, М. ЧЕРНІГІВ
DOI:
https://doi.org/10.30836/igs.1025-6814.2025.4.345841Анотація
У роботі представлено результати інженерно-геологічних, мікрокліматичних і геотехнічних досліджень комплексу Антонієвих печер, розташованих у межах зсувонебезпечного схилу Болдиної гори в м. Чернігів. Антонієві печери разом з Іллінською церквою є ключовою пам’яткою Національного архітектурно-історичного заповідника «Чернігів стародавній» та характеризуються підвищеною вразливістю до впливу природних і техногенних чинників. За результатами обстеження 9 липня 2025 р. виявлено активні геонебезпеки: обвалення ґрунту, відшарування, конденсаційне зволоження, розвиток плісняви, зумовлені інфільтрацією опадів і недостатньою вентиляцією. Інструментальні заміри (SM150T – об’ємна вологість ґрунту, TESTO 606-2 – вологість штукатурки, МВ-4М – психрометр) зафіксували відносну вологість повітря до 96,7 % та об’ємну вологість ґрунту до 27,8 %, що перевищує природні значення та свідчить про високий рівень водонасичення. Просторовий аналіз у середовищі ArcGIS підтвердив вплив геоморфологічних умов і властивостей лесоподібних відкладів з високою фільтраційною здатністю на формування нестійких зон. Аналіз сезонної динаміки температури точки роси та умов утворення конденсату на стінах комплексу Антонієвих печер дозволив вперше виділити рівні ризику появи додаткового зволоження ґрунтових стін печер і визначити потенційні наслідки для технічного стану комплексу. Математичне моделювання напружено-деформованого стану ґрунтів у навколопечерному просторі показало потенційне зниження їх структурної міцності, підвищення ризику локальних вивалів у періоди активного розвитку конденсату на стінах печер. На підставі отриманих даних запропоновано комплекс таких заходів: системний моніторинг, нормалізацію мікроклімату, гідроізоляційний захист і стабілізацію схилу. Результати дослідження створюють науково обґрунтовану основу для комплексної дорожньої карти стратегії збереження підземного історико-архітектурного комплексу. Комплексний підхід, запропонований у роботі, забезпечує підвищення рівня збереження унікальної підземної пам’ятки та може бути застосований для інших гіпоґейних об’єктів у подібних геологічних умовах.
Посилання
Alduchov O.A. & Eskridge R.E. 1996. Improved Magnus Form Approximation of Saturation Vapor Pressure. Journal of Applied Meteorology and Climatology, 35 (4), 601–609. https://doi.org/10.1175/1520-0450(1996)035<0601:IMFAOS>2.0.CO;2
Aydan Ömer, Ulusay Reşat. 2003. Geotechnical and geoenvironmental characteristics of man-made underground structures in Cappadocia, Turkey. Engineering Geology, 69 (3–4), 245 –272. https://doi.org/10.1016/S0013-7952(02)00285-5
Benrabah A., Senent Domínguez S., Collado Giraldo H., Chaves Rodríguez C., Jorda Bordehore L. 2024. Stability Assessment of the Maltravieso Cave (Caceres, Spain) Through Engineering Rock Mass Classification, Empirical, Numerical and Remote Techniques. Remote Sens., 16, 3883. https://doi.org/10.3390/rs16203883
Bonini J.E., Vieira B.C., Corrêa A.C.d.B., Soldati M. 2023. Landslides and Cultural Heritage – A Review. Heritage, 6, 6648–6668. https://doi.org/10.3390/heritage6100348
Caves of Aggtelek Karst and Slovak Karst. 2020. UNESCO World Heritage Outlook. Retrieved from: https://whc.unesco.org/en/list/725/
Cerevko I.A., Kril T.V., Bezrodnyi D.A. 2024. Non-destructive methods of establishing a cause-and-effect re-lationship between water supply network accidents and the conditions for preserving architectural heritage. Geologičnij žurnal, 3 (388), 11–30. https://doi.org/10.30836/igs.1025-6814.2024.3.307769 (in Ukrainian).
Cherevko I., Kril T., Bugai D. & Shekhunova S. 2024. Impact of hydrogeology factors on geotechnical conditions of the heritage Kyiv-Pechersk Lavra Monastery complex: Lessons from three decades of monitoring. Acque Sotterranee – Italian Journal of Groundwater, 13 (3), 91–101. https://doi.org/10.7343/as-2024-765
Chiarini V., Duckeck J., & De Waele J.A. 2022. Global Perspective on Sustainable Show Cave Tourism. Geoheritage, 14, 82, P. 1-27. https://doi.org/10.1007/s12371-022-00717-5.
Climate Chernihiv. 2025. Data reported by the weather station: 331350. Retrieved from: https://en.tutiempo.net/climate/ws-331350.html. (Accessed 07 November 2025).
Composition and content of scientific and design documentation for the restoration of monuments of architecture and urban planning. 2016. With Amendment No. 1. DBN A.2.2-14:2016 [effective from 2016-12-29]. Kyiv. 33 p. (in Ukrainian).
Comprehensive research aimed at protecting the Near Caves. Kyiv, 1991. 53 p. (Preprint / Institute of Geology of the Academy of Sciences of Ukraine; No. 91-B). (in Russian).
Convention Concerning the Protection of the World Cultural and Natural Heritage. 1972. UNESCO. Paris. URL: https://whc.unesco.org/archive/convention-en.pdf
Fayvishenko A.G., Patrushev M.A., Lepikhov A.G., Karnaukh N.V., Rybin V.F., Kutsiba V.A., Kanareva O.S. 1990. Developing Technologies for Eliminating the Disaster Condition of the 11th-17th Century Architectural Monuments of the Anthony Caves and the Church of St. Elijah in Chernihiv. Research Report. Donetsk (in Russian).
Fayvishenko A.G., Shevchenko V.V. 1995. Executive shooting of the lower tier of the Anthony Caves of the Chernigov State Architectural and Historical Reserve. Explanatory note. Inv. nom. 95-102-ІИ. Donetsk (in Russian).
Fernandez-Cortes A., Palacio-Perez E., Martin-Pozas T., Cuezva S., Ontañon R., Lario J., Sanchez-Moral S. 2025. Defining the Optimal Ranges of Tourist Visits in UNESCO World Heritage Caves with Rock Art: The Case of El Castillo and Covalanas (Cantabria, Spain). Appl. Sci., 15, 3484. https://doi.org/10.3390/app15073484
Geological map of the Ukrainian USSR, scale 1:200,000. 1973. Dnieper-Donetsk series. Sheet M-36-II. Explanatory note. Shunko V.I., Bokhonova E.S., Lipkina-Kuchinskaya N.E., Voronov V.A. Kyiv, 146 p. (in Russian).
Gryva A., Smirnov R., Kaubov S., Bogdanov V. 1973. Report on Special Engineering-Geological Surveys to Establish the Causes of Uneven Foundation Settlement of the Church of St. Elijah in Chernihiv. State Construction Committee of the Ukrainian SSR "UkrGIINTIZ". Kyiv. 168 p. (in Russian).
Guidelines for the implementation of repair and restoration work on monuments of architecture and urban planning. 2016. DSTU-N B V.3.2-4:2016 [effective from 2017-01-01]. Kyiv. 50 p. (in Ukrainian).
Guidelines for the inspection of buildings and structures to determine and assess their technical condition. 2017. DSTU-N B V.1.2-18:1016. [effective from 2017-04-01]. Kyiv. 44 p. (in Ukrainian).
ICOMOS & ICCROM. 2024. Guidance: Recovery following catastrophic events for cultural heritage sites, including subterranean structures. ICCROM. Retrieved from:: https://www.iccrom.org/sites/default/files/publications/2024-02/en_icomos-iccrom_guidance_iccrom_2024.pdf
International Charter for the Conservation and Restoration of Monuments and Sites (Venice Charter 1964). ICOMOS, 1964. Retrieved from: https://www.icomos.org/images/DOCUMENTS/Charters/Venice_Charter_EN_2023.pdf
IUCN & UIS. 2008. World Heritage caves and karst. IUCN. Retrieved from: https://portals.iucn.org/library/efiles/documents/2008-037.pdf
Kaubov S., Bogdanov V. 1974. Report on Additional Engineering-Geological Surveys at the Site of the Church of St. Elijah in Chernihiv. State Construction Committee of the Ukrainian SSR “UkrGIINTIZ”. Kyiv. 18 p. (in Russian).
Kril T., Cherevko I., Shcherbyna S. & Chalyi O. 2024. Modern risk assessment of the influences of natural and military man-made factors on the state of the historical buildings of the Kyiv-Pechersk Lavra. Geofizicheskiy Zhurnal, 46 (5). P. 93-105. https://doi.org/10.24028/gj.v46i5.309056
Kril T., Shekhunova S. and Cherevko I. 2023. Identification of Potentially Unstable Areas by Engineering and Geological Processes Monitoring and Heritage Building Deformations. 17th International Conference Monitoring of Geological Processes and Ecological Condition of the Environment, EAGE, Nov. 2023, 2023, 1–5. https://doi.org/10.3997/2214-4609.2023520203
Lange-Enyedi N.T., Borsodi A.K., Németh P., Czuppon G., Kovács I., Leél-Őssy S., Dobosy P., Felföldi T., Demény A., Makk J. December 2023. Habitat-related variability in the morphological and taxonomic diversity of microbial communities in two Hungarian epigenic karst caves. FEMS Microbiology Ecology, 99, 12, 161. https://doi.org/10.1093/femsec/fiad161
Maerker M., Rellini I., Mucerino L., Torrese P. 2023. Cavity detection using a pseudo-3D electric resistivity tomography at the Palaeolithic/Neolithic site of Scaloria Cave, Apulia, Italy: integrated assessment of synthetic and field data sets. Archaeol Anthropol Sci., 15, 175. https://doi.org/10.1007/s12520-023-01859-5
Manuals – PLAXIS. Retrieved from: https://communities.bentley.com/products/geotech-analysis/w/wiki/46137/manuals---plaxis (Accessed 07 November 2025).
Margottini C., Antidze N., Corominas J., Crosta G.B., Frattini P., Gigli G., Giordan D., Iwasaky I., Lollino G., Manconi A., Marinos P., Scavia C., Sonnessa A., Spizzichino D., Vacheishvili N. 2015. Landslide hazard, monitoring and conservation strategy for the safeguard of Vardzia Byzantine monastery complex. Landslides, 12, 193–204. https://doi.org/10.1007/s10346-014-0548-z
PLAXIS 2D. Geotechnical Engineering Software. Retrieved from: https://www.bentley.com/software/plaxis-2d/ (Accessed 05 May 2025).
Prehistoric Sites and Decorated Caves of the Vézère Valley. 2021. UNESCO World Heritage Centre. Retrieved from: https://whc.unesco.org/en/list/85/
Rybin V.F., Kutsiba V.A., Cherny G.I., Dzekunov N.E., Sokovnina N.Kh., Rudenko Yu.F., Skal'skiy A.S. 1999. Hydrogeological monitoring and methods for combating flooding of historical development zones of Kyiv. Scientific report. Kyiv, 130 p. (in Russian).
Rybin V.F., Kutsiba V.A., Terepishchiy A.S., Cherny G.I., Dzekunov N.E., Sokovnina N.Kh., Skal'skiy A.S. 1995. Development of scientific foundations and recommendations for geological protection of historical and architectural monuments of Ukraine. Scientific report. Kyiv (in Russian).
Selivachova Yu.M., Stadnichenko S.M. 2012.Geological environment peculiarities and granulometric composition of Hnylets man-made caves sediments (Tserkovshchina Dell). Collection of scientific works of IGS of the NAS of Ukraine, 5, 240–244 (in Ukrainian).
Shults R., Bilous M. and Kovtun V. 2019. Monitoring and preservation of the Kyiv Pechersk Lavra caves, Int. Arch. Photogramm. Remote Sens. Spatial Inf. Sci., XLII-2/W11, 1053–1058. https://doi.org/10.5194/isprs-archives-XLII-2-W11-1053-2019
Singh S., Dhyani S., Kokate P., Chakraborty S., Nimsadkar S. 2019. Deterioration of World Heritage Cave Monument of Ajanta, India: Insights to Important Biological Agents and Environment Friendly Solutions. Heritage, 2, 2545–2554. https://doi.org/10.3390/heritage2030156
Sitnikov A.B. 2010. Issues of migration of substances in soils. Kyiv: IGN of the NAS of Ukraine. 640 p. (in Russian).
State Geological Map of Ukraine. 2004. Scale 1:200,000. Series: Dnieper-Donetsk. Sheets: M-36-II (Chernihiv), N-36-XXXI (Gomel), N-36-XXXII (Novozybkiv), M-36-I (Pripyat). Kyiv: Ministry of Ecology and Natural Resources of Ukraine, Northern State Regional Geological Enterprise “Pivnichgeologiya”. 94 p. (in Ukrainian).
Sun B., Li X., Cui K., Peng N., Hong J., Chen R., Jia C. 2023. Study on the Characteristics of Damaged Sandstone in the Longshan Grottoes Using Water Chemistry and Freeze–Thaw Cycling. Minerals, 13, 430. https://doi.org/10.3390/min13030430
Toomey R.S. 2009. III. Geological monitoring of caves and associated landscapes, in Young, R., and Norby, L., Geological Monitoring: Boulder, Colorado, Geological Society of America, p. 27–46. doi: 10.1130/2009.monitoring(02)
Zhang H., Li T., Tang S., Li P., Wang Y. & Tang C. 2023. The influence of environmental humidity change on the stability of rock caves in Longyou Grottoes. Tunnelling and Underground Space Technology, 140, 105291. https://doi.org/10.1016/j.tust.2023.105291
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Т.В. Кріль, І.А. Черевко
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та безоплатно передають журналу невиключне право публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License (CC BY-NC 4.0), котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з некомерційними цілями, з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
