Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет: исследования и проекты для Арктической зоны
Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет в прошлом году отметил свой 190-летний юбилей. Одно из основных направлений научной работы этого старейшего учебного заведения — Арктика и все связанное с ее освоением. Ученые развивают новые мультидисциплинарные научные проекты, обеспечивающие научно-технические и образовательные приоритеты развития Арктической зоны России, ведут экспертную работу по вопросам ее устойчивого развития. СПбГАСУ — один из лидеров по разработкам новых технологий строительства в условиях вечной мерзлоты.
На сегодняшний день в области транспорта и транспортных систем выделены две приоритетные темы научно-исследовательской работы. Первая из них — «Разработка комплексной системы безопасности арктического типа для повышения надежности эксплуатации объектов транспортной инфраструктуры в условиях вечной мерзлоты».
Как показала практика, эксплуатация объектов транспортной инфраструктуры в зоне вечной мерзлоты и полученные в прошлом столетии общие технические наработки не позволяют учесть существующие геокриологические условия и спрогнозировать их динамику. Природные условия в целом и мерзлота, как их часть, всегда изменялись и будут меняться. В настоящее время вследствие природных и техногенных причин нарастают объемы деградации вечной многолетней мерзлоты Арктической зоны. Кроме того, в процессе эксплуатации технических объектов транспортной инфраструктуры происходит изменение температурного баланса системы «массив — фундамент». Всё это приводит к потере устойчивости массивов, изменению напряженно-деформированного состояния конструкций, повышению вероятности достижения критических значений напряжений. При превышении допустимых значений напряжений происходит образование трещин, в свою очередь вызывающих снижение несущей способности или аварийные случаи.
В связи с этим, на первый план выдвигается непрерывный мониторинг. Он позволит оценивать фактическое техническое состояние сооружений, прогнозировать техническое состояние или определять скрытые дефекты фундаментов, будет сигнализировать о приближении контролируемых параметров к предельным значениям. На основе такой системы комплексной безопасности арктического типа можно вырабатывать обоснованные рекомендации по предотвращению опасных ситуаций и повысить безопасность и эксплуатационную надежность объектов.
Основные задачи, которые решают специалисты СПбГАСУ:
- разработка бурового инструмента и технологии бурения, оборудованных системой термостабилизации грунтов, обеспечивающей сохранение температурного баланса вмещающих массивов;
- разработка комплекса измерения физических величин, обеспечивающего сбор данных о значениях контролируемых параметров с заданной периодичностью, с передачей на единый пульт обработки для анализа и выработки обоснованных рекомендаций при строительстве и эксплуатации объектов различного назначения.
Вторая из важнейших тем научных исследований — «Обоснование конструктивных параметров и режимов работы гидроабразивной установки для удаления льда с рабочих поверхностей объектов транспортной инфраструктуры в Арктических регионах».
Длительный зимний период делает насущной проблему очистки рабочих поверхностей объектов транспортной инфраструктуры (дорог, взлетно-посадочных полос аэродромов, мостов, эстакад и пр.) в городах Арктической зоны от льда и снега, как факторов снижающих безопасность эксплуатации.
Традиционный механический способ очистки поверхностей обладает рядом недостатков, главный из которых — разрушение не только ледяной корки, но и нарушение целостности рабочей поверхности обрабатываемого объекта. Одним из перспективных путей является применение струйной очистки. Струи формируются из раствора антиобледенителя с добавлением твердых частиц абразивного материала (например, кварцевый песок), что позволяет эффективно разрушить ледяную корку и удалить с рабочей поверхности, не нарушая при этом ее целостности.
В результате исследований ученые СПбГАСУ выявляют закономерности, позволяющие обосновать конструктивное решение машины и рациональные режимы взаимодействия гидроабразивных струй с ледяным слоем на рабочей поверхности объекта транспортной инфраструктуры.
Благодаря подобным исследованиям Арктика становится ближе. Нельзя забывать, что этот регион не только кладезь полезных ископаемых, но и территория, освоение которой нуждается в новых технологиях. Она обладает немалым туристическим потенциалом. И проектирование устойчивой транспортной инфраструктуры — дело ближайших лет и задача огромной важности.
190005, г. Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., д. 4. Общий отдел: тел. (812) 575-05-34. E-mail: rector@spbgasu.ru, https://www.spbgasu.ru/