0
0
Подвижное будущее: ученые рассказали, что будет с вечной мерзлотой на Ямале
На Ямале, где вечная мерзлота — не просто географическая особенность, а главный фактор, определяющий устойчивость зданий и дорог, особую роль играют точные научные данные о свойствах грунтов. В Салехарде работает Комплексная грунтовая лаборатория Научного центра изучения Арктики, которая не только проводит детальные испытания образцов почвы, но и участвует в мониторинге растепления мерзлоты — процесса, напрямую влияющего на безопасность городской инфраструктуры. В том, как устроены исследования, почему характеристики грунта могут меняться со временем и какие научные инициативы готовит лаборатория, разбирался «Север-Пресс».
Открытие и статус лаборатории грунтов в Салехарде
Лаборатория изучения грунтов Центра изучения Арктики в Салехарде начала работу в августе 2025 года и получила аттестат аккредитации. Как рассказала директор лаборатории Оксана Чумак, учреждение функционирует в качестве испытательной лаборатории и проводит инженерно‑геологические изыскания.
«Мы, как лаборатория, которая определяет физические, механические, теплофизические, химические свойства грунтов, являемся в нашем регионе самой оснащенной лабораторией, которая имеет опыт работы с многолетними мерзлыми грунтами», — подчеркнула Оксана Чумак.
На Ямале лаборатория Центра изучения Арктики — единственное место, которое обладает столь широкой приборной базой. Все оборудование официально проверено в государственных центрах стандартизации и метрологии. Образцы грунта привозят для анализа в Салехард со всего округа.
Зачем изучают вечную мерзлоту
Ключевое направление работы лаборатории — исследование мерзлых грунтов и геотехнический мониторинг: научные сотрудники отслеживают деградацию мерзлоты в регионе.
«Деградация — это когда растепление мерзлоты происходит со временем. В связи с глобальным потеплением повышаются температуры грунтов, при этом всем происходит растепление мерзлоты, ну, грубо говоря, ее оттаивание», — объяснила Оксана Чумак.
Эти данные критически важны для строительства: характеристики грунтов напрямую влияют на устойчивость зданий и дорог. Если строить, не учитывая свойства почвы, есть риск разрушения сооружений: грунт может начать «выталкивать» их из земли из‑за пучения. Пучение — это процесс увеличения объема грунта при промерзании содержащейся в нем влаги. Вода, превращаясь в лед, расширяется примерно на 9%, что создает мощные выталкивающие силы, способные деформировать фундаменты зданий, разрушать дорожные покрытия и инженерные коммуникации.
Как проходят исследования
Процесс изучения грунта наглядно продемонстрировал лаборант Дмитрий Ферьев. Специалисты определяют естественную влажность образца, взвешивают его, затем в течение суток сушат в сушильном шкафу до постоянной массы. Далее проводят испытания в несколько циклов: создают естественную среду, промораживают грунт, а затем оценивают степень промерзания, деформацию и давление. Для объективности анализа с одного образца грунта ставят параллельно три емкости. Весь процесс занимает около трех дней.
Результаты позволяют понять, насколько грунт предрасположен к пучению и можно ли на нем вести строительство. «И уже по расчету смотрим, какой это грунт. Существует несколько типов: непучинистый, слабопучинистый, среднепучинистый или сильнопучинистый. Вот непучинистый и слабопучинистый — на таком, скорее всего, можно строить», — рассказал Дмитрий Ферьев.
1 / 5
Наглядные последствия глобального потепления
Лаборатория работает не только в рамках научных исследований, но и решает прикладные задачи. По словам Оксаны Чумак, результаты исследований передаются департаменту капитального строительства округа, на их основе проектируют гражданские и промышленные объекты.
«В основу любого проекта закладываются достоверные результаты. Некоторые, допустим, лукавят и делают на основании прежних лет, не исследуя грунты дополнительно. Однако со временем грунты имеют свойство менять свои характеристики под воздействием различных факторов, таких как окружающая среда», — отметила директор лаборатории.
Особое значение это имеет в условиях глобального потепления: мерзлота превращается в талые грунты, и свойства почвы могут существенно меняться даже за несколько лет. Поэтому перед любым строительством местность необходимо «сканировать» заново. В коридорах лаборатории висят фотографии реальных последствий глобального потепления.
«Это просто наглядные примеры тех последствий, которые несут за собой оттаивание мерзлоты. Грубо говоря, это эрозия различного рода грунтов вследствие того, что лед, который был внутри грунта, он растепляется, превращается в воду, вытекает, подтапливает, а потом проседает. Естественно, от этого мы уже никуда не уйдем. Мерзлоту обратно мы не заморозим, поэтому нужно изучать эти изменения», — объяснила Оксана Чумак.
Чтобы минимизировать риски при строительстве, в Салехарде применяются специальные технологии. Например, по словам Оксаны Чумак, вокруг домов устанавливают термометрические датчики, которые в режиме онлайн отслеживают состояние грунтов под зданием. Также используют второй принцип строительства — облегчают конструкцию здания: например, вместо девятиэтажного строят трехэтажное.
Куда «едут» ямальские грунты
В кабинете директора висят карты с изменениями мерзлотных условий в течение XXI века. Если на карте начала столетия мерзлота распространяется по всей территории Ямала, то по прогнозу к концу века ситуация будет совсем другой.
«У нас на данных картах видно, если вы прочитаете, здесь вот: в начале XXI века у нас мерзлота была в таком состоянии. Там до минус 12 градусов даже были зоны под землей, где мерзлота распространялась. А розовым сейчас выделено, это температура грунта выше нуля — это уже, грубо говоря, какой-то прогноз на конец XXI века», — рассказала Оксана Чумак.
Однако, по словам директора лаборатории, глобально грунты не «поедут» и для обычного обывателя ничего не изменится.
«Просто грунты поменяют свои свойства, перейдут из одного фазового состояния в другое. Оно же не так глобально все распространено. Так значительно проседать грунты будут только там, где есть большие линзы льда, но они не повсеместно распространены. Есть грунты, которые в отрицательной температуре находятся, но в них очень мало воды. И тогда они просто перейдут, допустим, из категории мерзлых в талые», — объяснила директор лаборатории.
Планы лаборатории на будущее
В планах лаборатории на следующий год — научно‑исследовательская работа по изучению теплофизических характеристик грунтов, в частности, их теплопроводности. Оксана Чумак отметила, что в действующих нормативных документах температуры для исследования грунтов указаны не вполне корректно.
«Мы хотим изучить зависимость свойств грунтов от температуры их естественного залегания. И потом уже стать инициатором внесения изменений в нормативную документацию. Грунты нужно исследовать на теплофизические свойства не при −15 градусах, допустим, а при их естественном залегании — там при −0,3 градуса, например. Если в скважине температура минус 0,3, мы должны изучать их теплопроводные свойства именно при этой температуре», — рассказала директор.
Для этих исследований уже заказано специальное оборудование — оно поступит в ближайшее время. Уже в следующем году лаборатория объявит о результатах своего исследования, которые могут повлиять на будущее округа.
«Север-Пресс» выяснил, почему мусор в ямальской тундре нельзя просто закопать. В зоне низких температур кладбища отходов представляют особую угрозу — они причиняют больший вред, чем аналогичные объекты в средней полосе России.
Читайте «Север-Пресс» в мессенджере «Макс».
0
0
Теги: