Воздействие глобального потепления на многолетнемерзлые грунты в Республике Саха (Якутия).

The impact of global warming on permafrost soils in the Republic of Sakha (Yakutia).

Как известно в Якутске, находящимся в резко-континентальном климате, подавляющее большинство зданий и сооружений возведено на сваях. Каким образом поведут себя данные строения при протаивании грунта? Также город находится в сейсмоопасной зоне. Если здания устоят после оттайки грунта, насколько велики будут последствия сейсмических толчков?

         Глобальное потепление происходит из-из скопления парниковых газов в верхних слоях атмосферы. Тепловая энергия Солнца достигает Земли, поддерживая на планете пригодный тепловой баланс для обеспечения жизни. За последние сто лет, выбросы углекислого газа стали расти с каждым годом. Это привело к тому, что парниковые газы образовали нечто похожее на оболочку, которая препятствует высвобождению тепловой энергии, исходящей от Солнца. СО2 и раньше выбрасывался в атмосферу в больших количествах, в следствии извержения вулканов, но сейчас основной вклад в выбросы парниковых газов вносит антропогенный фактор. С каждым годом средняя температура Земли увеличивается на 1,5 градуса по Цельсию. Данные климатические отклонения связывают с участившимися пожарами, наводнениями, засухами и ураганами. [1]

http://meridian-journal.ru/uploads/1872-1.PNG

Рисунок 1. Подземный лед

Рисунок 1. Карта общего сейсмического районирования Территории Российской Федерации - ОСР – 2015 - А


Рисунок 3. Карта общего сейсмического районирования Территории Российской Федерации - ОСР – 2015 - В

         На данный момент город Якутск находится в зеленой, желтой и оранжевой зонах сейсмичности – 6,7 и 8 баллов соответственно, но многолетнемерзлый грунт средней мощностью в 300-400 метров препятствует данному явлению.

 


Рисунок 4. Карта общего сейсмического районирования Территории Российской Федерации - ОСР – 2015 - С


         В Якутске преобладают глинистые грунты, суглинистые и супеси. Под действием нагрузки от фундамента, глинистые грунты подвергаются осадке, которая длится около нескольких сезонов. Проседание таких

 


грунтов зависит от пористости. Чем выше пористость, тем глубже и дольше по времени займет проседание. Естественное уплотнение глинистого грунта происходит под давлением вышележащих слоев: чем глубже находится слой, тем сильнее он уплотнен, тем меньше его пористость и тем больше его

несущая способность.

Таблица 1. Расчетные сопротивления грунтов оснований [2,3]

Грунт

В оттаянном состоянии, [кПа]

В мерзлом состоянии, [кПа]

Супесь

300

750

Суглинки

350

650

Глины

600

650

Пески

400

850

(мелкой крупности)

         В многолетнемерзлом грунте присутствует большое количества льда. Влага, равномерно распространяясь по периметру почвы, с наступления холодов сковывает грунт. Такой грунт по прочностным характеристикам можно сравнить со скальными породами.

         Касательно города Якутска можно предположить следующее: поскольку в городе преобладают глинистые грунты, суглинистые и супеси, которые скованны льдом. При оттаивании будут образовываться пустоты, грунт под весом зданий и сооружений начнет проседать. Проседание будет не равномерным из-за множества факторов, таких как:

  • Инсоляция - Облучение земной поверхности солнечной радиацией (ведь на южной стороне всегда больше света, а значит и тепла);
  • Разновидность почвы;
  • Временных, кратковременных и особых нагрузок (масса стационарного оборудования в зданиях, временного, сейсмических воздействий, аварий).

         Глобальное потепление движется быстро, но неизвестно сколько понадобится времени, чтобы грунт мощностью в среднем 300 – 400 метров полностью оттаял. Можно предположить, что после проседания грунта, территория города из-за высокого уровня грунтовых вод, превратится в болотистую местность. После потери ледяного щита, Якутск станет беззащитен перед воздействием землетрясений в 6 – 8 баллов. Свайный фундамент в таких условиях не сможет работать по назначению. Скорее всего срок эксплуатации большинства зданий и сооружений к этому моменту уже выйдет и оптимальным вариантом будет являться перенос города на устойчивые скальные грунты. Близлежащие населенные пункты, такие как город Покровск, построенный на скальных грунтах и поселок городского типа Нижний Бестях, расположенный на противоположном от Якутска высоком правом берегу реки Лена, станут хорошей альтернативой.

  Список литературы.

  1. Александр Еникеев. Слишком поздно, Земле грозит катастрофа из-за глобального потепления. Пострадают Россия, США и Канада [Электронный ресурс]: Наука и техника // LENTA.RU. URL: https://lenta.ru/articles/2019/03/17/global/ (дата обращения: 02.12.2019).
  2. СП 25.13330.2012 Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах. Актуализированная редакция СНиП 2.02.04-88 (с Изменениями N 1, 2, 3).
  3. Григорьев Д.А., Местников А.Е. ЭКОНОМИЧНЫЕ ВИДЫ ФУНДАМЕНТОВ ДЛЯ МАЛОЭТАЖНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА В УСЛОВИЯХ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЯКУТИИ. // Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова, г. Якутск