Вопросы обеспечения безопасности объектов капитального строительства на территориях, где распространены многолетнемёрзлые грунты, в условиях глобальных климатических изменений стали ключевой темой обсуждения на III Международном строительном форуме «Арктика», который прошёл в Москве в последний месяц осени прошлого года.
Особое внимание было уделено необходимости разработки прогнозных карт изменений температуры воздуха и грунтов. Участники форума подчеркнули важность внедрения методов риск-ориентированного проектирования, перехода на малые архитектурные формы, использования лёгких конструктивных решений и создания новых типов фундаментов. На государственном уровне акцент сделан на реализацию мастер-планов развития опорных населённых пунктов в Арктической зоне, развитие транспортной инфраструктуры и привлечение инвестиций через механизмы территорий опережающего развития.
Заведующий кафедрой геокриологии геологического факультета Московского государственного университете имени М. В. Ломоносова, доктор геолого-минералогических наук Анатолий Брушков представил доклад об организации мониторинга состояния многолетнемёрзлых грунтов. Эта тема также была затронута в рамках одной из секций Российского форума изыскателей 2024 года. Основные тезисы его выступлений заслуживают особого внимания.
Данные последних десятилетий показывают рост температур воздуха и горных пород в области криолитозоны, отметил Анатолий Викторович. Это приводит к увеличению глубины сезонно-талого слоя и формированию таликов – участков незамерзающей породы в толще вечной мерзлоты. В результате снижается несущая способность грунтов, что вызывает осадки и деформации зданий и сооружений. На обширных территориях, где проходят трубопроводы, наблюдается активизация термокарстовых процессов – неравномерного проседания грунтов и горных пород из-за оттаивания подземных льдов. Также возрастает риск оползней и термоэрозии берегов морей и рек.
Глобальные климатические модели указывают на продолжение повышения температур. Однако скорость изменения температур воздуха и грунтов различается. По словам ведущего научного сотрудника Института криосферы Земли Российской академии наук Галины Малковой, за последние три десятилетия (1991-2020 годы) среднегодовая температура воздуха в северных широтах росла на 0,1°C в год, что в 3-4 раза выше, чем в предыдущий период. При этом температуры верхних горизонтов мерзлоты (до 10-ти метров) увеличивались на 0,01-0,05°C в год, а с 2015-го наблюдается их частичная стабилизация.
Деградация мерзлоты уже привела к деформациям множества объектов в криолитозоне. Например, в Норильске требуется ремонт более 200 жилых зданий, из которых 100 находятся в аварийном состоянии. В Игарке и Диксоне повреждено около 60% зданий, в Воркуте – 40%, в Якутске с 1970-х годов серьёзные повреждения получили более 300 зданий. В Канаде аналогичные проблемы заставили приступить к реконструкции всех 10 арктических аэродромов.
В таких условиях мониторинг вечной мерзлоты становится ключевым инструментом для обеспечения безопасности объектов. Он позволяет оперативно реагировать на изменения, обеспечивая надёжность инфраструктуры. Мониторинг включает наблюдения, анализ, прогноз и разработку решений по инженерной защите. Выделяют два основных типа мониторинга: фоновый и геотехнический.
Геотехнический мониторинг (ГТМ) – это комплексный контроль, прогнозирование и управление состоянием природно-технических комплексов (ПТК) и систем (ГТС) на всех стадиях их жизненного цикла. ГТМ целесообразно начинать ещё на этапе инженерных изысканий и продолжать на стадиях строительства и эксплуатации. В рамках мониторинга должны фиксироваться количественные изменения геологической среды, достаточные для составления геокриологического прогноза.
В России проведение ГТМ регламентируется нормативными документами, но задача обоснования его необходимости перед проектировщиками и заказчиками остаётся сложной. Проблемы усугубляются отсутствием единой технической политики, унифицированных методик измерений и стандартов обмена данными.
Фоновый мониторинг направлен на изучение естественных изменений природной среды. Он проводится Росгидрометом и Арктическим и антарктическим научно-исследовательским институтом (ААНИИ). В 2024 году было утверждено Положение о государственном фоновом мониторинге состояния вечной мерзлоты. Однако текущая сеть наблюдательных скважин (более 10.000) не позволяет проводить достоверный анализ изменений температуры и свойств грунтов. Проблемы связаны с выбором недостаточно репрезентативных площадок и отсутствием учёта таких факторов, как снежный покров, растительность и теплофизические характеристики грунтов.
Анатолий Брушков подчеркнул важность разработки прогнозов изменения природно-климатических условий для объектов в зоне вечной мерзлоты. Накопление данных без их анализа теряет смысл. Необходимо внедрение современных методов прогнозирования, разработанных российскими научными учреждениями ещё в середине XX века. Сегодня требуется адаптация и применение этих методик на практике.
Мониторинг состояния вечной мерзлоты – это сложный, но необходимый процесс, включающий фоновый и геотехнический подходы. Его цель – обеспечение безопасности объектов в условиях деградации мерзлоты. Однако для достижения эффективности требуется устранение существующих проблем: создание единой технической политики, стандартизация методик и повышение доступности данных. Только так можно будет обеспечить устойчивое развитие территорий криолитозоны в условиях меняющегося климата.
При полном и/или частичном копировании данного материала, для последующего размещения его на стороннем ресурсе, обратная, индексируемая ссылка на источник обязательна!
16.01.25 в 07:19
