Инженерно-геологическая диагностика включает целенаправленную и широкую программу исследований, предназначенную для адекватного отражения сферы взаимодействия при обосновании технических решений по стабилизации природно-технической системы.

Программа исследований решает следующие задачи:
— сбор и анализ историко-архивных материалов, свидетельствующих о ретроспективных деформациях храма и ремонтно-восстановительных работах;
— проведение деформационной съемки (трещинная съемка, определение кренов, выявление обрушений и вывалов кладки);
— выполнение инженерно-геологических работ с целью получения материалов для диагностики причин деформации;
— проведение изысканий для разработки проекта вертикальной планировки территории;
— проведение исследований для проектирования дренажных сооружений;
— разработка рекомендаций по гидрозащите фундамента и стен здания.

Комплекс мероприятий по диагностированию храмов осуществляется с опережением всех возможных событий, связанных с природной составляющей исторических систем и угрожающих их сохранению. Отсутствие правильного ухода и слежения за территориями храмов, неконтролируемый ход хозяйственного освоения окружающей их местности, вызывают, с одной стороны, образование техногенных накоплений, а с другой стороны, приводят к деформации дневной поверхности, нарушая первоначальную вертикальную планировку и прямо связанную с ней структуру поверхностного и подземного стоков, а также условия инфильтрационного питания грунтовых вод.

Все это сказывается на режиме зоны аэрации. На застроенных исторических территориях, в связи с уменьшением инфильтрации атмосферных осадков за счет создания искусственных влагопаронепроницаемых покрытий, в ряд важнейших источников увлажнения грунтов зоны аэрации попадает процесс конденсирования пара, испарившегося с поверхности грунтовых вод. По данным увеличение влажности грунтов за счет конденсации может составить 5-10%. Дальнейшие пути миграции влаги зависят от конкретной структуры зоны аэрации в сфере взаимодействия с фундаментами и цокольной части зданий храмов, а также от степени просвета грунта, в искусственных покрытиях.

Покрытие улиц, тротуаров, площадей, устройство отмосток с применением асфальта и бетона при сохранившейся плотной застройке центров исторических городов привело к созданию резкого дисбаланса в распределении атмосферных осадков, что не замедлило сказаться на состоянии зоны аэрации.

В общем виде зона аэрации представляет собой верхнюю часть геологической среды, где сосредоточено взаимодействие многих факторов, что оказывается достаточным условием для возникновения изменений, приводящих к негативным последствиям при сохранении храмов. Прежде всего, это пространство, в котором расположены фундаменты, заглублены подвалы и подполья, размещается культурный слой с археологическими памятниками.

В пределах зоны аэрации размещены и водо, и электро, и теплокоммуникации, являющиеся источниками соответствующих воздействий на геологическую среду, которые при взаимодействии с ее составом и структурой определяют развитие процессов, от которых в значительной мере зависит сохранность и стабильность грунтов и фундаментов.

За счет только термоградиентов, от теплокоммуникаций, глинистые грунты увеличивают влажность на 5 — 7%. Дополнительное увеличение влажности грунтов зоны аэрации происходит в предзимний период, когда тепловой поток вследствие температурного градиента направляется снизу-вверх, в сторону охлажденного грунта вблизи фундаментов, куда под действием сил упругости устремляются водяные пары. В результате созданного температурного градиента к их поверхности мигрирует не только парообразная, но и пленочная, и капиллярная вода. Таким образом, термовлагооборот в зоне аэрации переводит связанную воду в свободную. При наличии в этой зоне пылевато-глинистых грунтов с высокой капиллярностью, увеличение влаги столь велико, что оно в зимнее время приводит к образованию шлиров льда. Этот процесс протекает неравномерно и приток влаги снизу наиболее активно проявляется на участках повышенного охлаждения и промерзания. К ним в первую очередь относится зона интенсивного охлаждения вокруг валунного и белокаменного фундаментов, поскольку их теплопроводность превышает теплопроводность вмещающих грунтов до 50%. Так по данным исследований, увеличение влажности материала стен и фундаментов по массе на 26 — 28% приводит к увеличению их теплопроводности в 1,5 раза. Это особенно опасно при увеличении промерзания фундаментов и примыкающих к фундаментам грунтов, склонных к морозному пучению.

Асфальтовые и другие виды паронепроницаемых покрытий вместе с застройкой исторических территорий практически исключают попадание атмосферных осадков в грунт, а с другой стороны, оказывают экранирующее воздействие на испарение влаги из зоны аэрации. Это приводит к активизации процессов термовлагопереноса и конденсации влаги и, в конечном итоге, к ее накоплению под паронепроницаемыми покрытиями. Выпадающие атмосферные осадки при отсутствии в покрытиях просветов в основном становятся поверхностным стоком, поскольку его коэффициент в этом случае весьма высок и частично испаряются с поверхности искусственных покрытий. Для этого случая можно принять, что водообмен между поверхностью земли и грунтами зоны аэрации отсутствует и вся испарившаяся с поверхности грунтовых вод влага, остается в зоне аэрации. Разгрузка избыточного увлажнения происходит в сторону открытых пространств на дневной поверхности земли и в сторону незащищенных гидроизоляцией фундаментов и подвальных помещений, вызывая их увлажнение.

Наиболее вероятный путь поступления влаги к стенам и интерьерам храмов лежит через фундаменты и реже через наружные поверхности цоколей. Основным источником поступления влаги в несущие конструкции служат фундаментные воды, накапливающиеся чаще всего за счет прямого затекания атмосферных вод в пустоты и трещины фундаментов и мигрирующая к телу фундаментов, влага в виде капиллярного подсоса (постоянная миграция) и конденсационная влага (периодическая миграция).