Анализ результатов длительных наблюдений за геотехническими системами в криолитозоне

АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ДЛИТЕЛЬНЫХ НАБЛЮДЕНИЙ ЗА ГЕОТЕХНИЧЕСКИМИ СИСТЕМАМИ В КРИОЛИТОЗОНЕ

 

С.Н. Стрижков, Н.А. Скорбилин

НПО «Фундаментстройаркос», г.Тюмень, e-mail: fsa@npo-fsa.ru

 

Анализируются результаты длительных термометрических наблюдений на объектах с установленными системами температурной стабилизации грунтов оснований зданий и инженерных сооружений. Даются статистические данные по установке этих систем и термометрических скважин, их распределения по регионам. Рассматриваются исторические и организационные особенности проведения термометрических исследований в разных районах криолитозоны

 

Из всей территории Российской Федерации площадью немногим более 17 млн. км² примерно 11 млн. км², то есть около 65%, занято многолетнемерзлыми горными породами, формируя обширную криолитозону [1].

К важнейшим особенностям проектирования, строительства и эксплуатации зданий и инженерных сооружений в криолитозоне относится необходимость учитывать и регулировать теплообмен грунтов с этими зданиями и сооружениями, а также с внешней средой. При хозяйственном освоении территории изменения температурного и влажностного режимов грунтов, особенно с переходом температур через 0^оС, вызывают изменения состава, строения и свойств грунтов, прочности, несущей способности и сжимаемости мерзлых пород, напряжения и деформации пучения и осадки в промерзающих и протаивающих породах, разрабатываемости мерзлых пород при горных работах, интенсивности развития термоэрозии, наледей, термокарста, солифлюкции и других криогенных процессов и явлений. Это может привести к значительным разрушениям и деформациям строящихся и эксплуатируемых зданий и инженерных сооружений, а также необратимым негативным последствиям для окружающей природной среды. Около 30% всего жилого фонда на российском арктическом побережье составляют деформированные здания, многие из которых находятся в непроектном или аварийном состоянии.. Потери на ремонт и реконструкцию поврежденных зданий составляют около 10% их стоимости. Основные причины деформаций – это осадки многолетнемерзлых грунтов (ММГ) при оттаивании или их пучение при промерзании. Огромные экономические потери по аналогичным причинам отмечаются при строительстве и эксплуатации железых и автомобильных дорог, подземных коммуникаций, плотин и других инженерных сооружений [2].

В связи с этим защита территорий от опасных криогенных процессов и явлений, надежность эксплуатируемых объектов, в первую очередь – их оснований, и экологи­ческая безопасность окружающей природной среды должны быть обеспечены на всех стадиях формирования и функционирования геотехнических систем (ГТС), состоящих из совокупности природных объектов и технических сооружений, прямо связанных друг с другом, когда функционирование технического объекта сильно зависит от природного и наоборот [3].

В число наиболее эффективных методов предотвращения и устранения аварийных ситуаций в периоды строительства и эксплуатации зданий и сооружений в криолитозоне входит температурная стабилизация и замораживание талых и охлаждение пластично-мерзлых грунтов. Для этих целей ООО НПО «Фундаментстройаркос» разработало, производит и широко использует системы температурной стабилизации грунтов оснований (ТСГ): системы «ГЕТ» (системы горизонтальные, естественнодействующие, трубчатые), системы «ВЕТ» (системы вертикальные, естественнодействующие, трубчатые), «ТК» (индивидуальные «СОУ»-термостабилизаторы), «СОУ» (сезоннодействующие глубинные охлаждающие устройства) и другие [4-8].

География работ ООО НПО «Фундаментстройаркос», включая разработку, производство, установку, мониторинг и научно-методологическое сопровождение систем ТСГ, охватывает многие регионы России, особенно в ее северной и восточной частях, а также восточные районы Украины (рисунок 1).

 

 

Рисунок 1 – География работ ООО НПО «Фундаментстройаркос»

Всего за период 1993-2010 гг. установлено 104428 систем и устройств ТСГ производства ООО НПО «Фундаментстройаркос», в том числе: «ГЕТ» – 1020 систем, «ВЕТ» – 337 систем, «ТК» и «СОУ» – 103071 устройство [9], причем их соотношение по регионам следующее (таблица 1):

 

Таблица 1 -  Установленные за период 1993-2010 гг. системы ТСГ

по регионам

 

№	Регион	Количество
		«ГЕТ»	«ВЕТ»	«ТК»
1	Ямало-Ненецкий автономный о�