Найден новый метод безопасного строительства на вечной мерзлоте
Новый способ строительства на вечной мерзлоте с помощью метода водного потенциала открыли ученые Сколковского института науки и технологий, 14 марта сообщает Phys.org.
Мониторинг температуры промерзания грунта и количества незамерзшей в нем воды имеет решающее значение для строительства и обслуживания дорог, мостов, домов, заводов и других объектов. в районе вечной мерзлоты, особенно в эпоху глобального потепления, вызывающего оттаивание и нестабильность почвы, заявили исследователи Сколтеха.
Новый метод является точным, быстрым, относительно недорогим и применимым к различным типам почв.
«Всякий раз, когда вы строите что-то на вечной мерзлоте в арктическом регионе, вы должны знать, при какой температуре замерзает эта конкретная почва и каково остаточное содержание жидкой воды в ней, — сказал ведущий научный сотрудник Евгений Чувилин из Сколтеха. — Эти параметры влияют на механические свойства почвы и необходимы для расчетов, обеспечивающих устойчивость жилья, транспортной инфраструктуры и промышленных объектов, таких как заводы, трубопроводы и нефтяные скважины».
Необходимые измерения можно провести с помощью ядерного магнитного резонанса или контактного метода, но первый очень дорог, а второй отнимает много времени и не совсем дешев, так как требует больших образцов почвы, которые необходимо замораживать с помощью дорогостоящего холодильного оборудования.
Однако ученые разработали альтернативный метод — метод водного потенциала, который основан на сравнительно дешевом оборудовании. Он включает поэтапное высушивание образца и регистрацию связанного с этим изменения энергии связи воды в порах с частицами почвы и давления пара над влажным образцом. Эти значения затем можно использовать для расчета температуры замерзания и содержания незамерзшей воды.
Метод водного потенциала быстр и не требует охлаждения образца, что удешевляет измерения. Ученые также продемонстрировали его эффективность, проверив его на соответствие традиционным методам.
«Мы показали, что метод работает на естественных почвах с различным размером частиц, минеральным составом, соленостью и общим содержанием органического углерода, — сказал Чувилин. — Результаты хорошо согласуются с прямыми измерениями, включая ядерный магнитный резонанс, что означает, что наш метод обеспечивает необходимую степень точности. Поэтому мы можем рекомендовать его для определения температуры замерзания и содержания незамерзшей воды для различных типов почв».
