Геокриологический мониторинг

По данным Росгидромет многолетеняя мерзлота занимает более 60% территории современной России. При этом строительство и эксплуатация техногенных объектов в этих регионах в значительной степени зависят от состояния криолитозоны — почв, пород и грунтов, для которых характерны постоянные отрицательные температуры.

Фоновый геокриологический мониторинг (ФГМ) — это комплекс мероприятий по наблюдению за процессами взаимодействия в природно-техногенных системах, с прогнозированием и контролем их влияния на эффективность, безопасность и экологичность условий жизни и хозяйственного освоения.

Мониторинг многолетней мерзлоты делится на частный и общий, национальный, региональный, локальный и может быть востребован не только для оценки текущего состояния территории или объекта, но и как средство раннего прогнозирования тенденций и последствий преобразований, вызванных глобальным изменением климата, геологическими явлениями, техногенными нагрузками.

Объекты геокриологического мониторинга

Являясь наиболее эффективным инструментом наблюдения, оценки и прогноза, геотехнический мониторинг криолитозоны помогает обнаруживать связи и закономерности во взаимодействии естественной (фоновой) и техногенной среды в зонах многолетней мерзлоты, помогая корректировать производственные цели предприятий с геотехнической и экологической обстановкой на исследуемой территории.

В качестве объектов природной среды в первую очередь рассматриваются грунты (мерзлые, морозные, талые), климат (температура и осадки), отслеживаются криогенные процессы и явления (пучение, осадка, термоэрозия, термокарст и т.д.).

Контроль техногенной среды подразумевает наблюдение за зданиями и сооружениями (линейными и площадными, подземными и наземными), инженерной инфраструктурой, анализом техногенных нагрузок и влияния хозяйственного освоения на окружающие территории.

Схема проведения геокриологического мониторинга

Традиционный подход к наблюдениям за геокриологической обстановкой включает ряд этапов, порядок и количество которых могут изменяться в зависимости от целей проекта.

Предварительный сбор и анализ данных с составлением инженерно-геокриологических карт. Типизация территорий, природных условий и техногенных объектов на основе существующих фондовых материалов.
Прогноз динамики изменения природных систем под влиянием техногенеза. Оценка реакции многолетнемерзлых пород на интенсивность энергообмена с объектами хозяйственной деятельности (существующими или планируемыми).
Выбор конкретных объектов ФГМ и методов, обследование участка, создание программы и определение режимов наблюдения на основе условий, целей и возможностей оборудования.

Реализация программы инженерно-геокриологического мониторинга, включающей создание наблюдательной сети — связанной системы, состоящей из специально оборудованных скважин.

Точность результатов термометрии повышается, если одновременно с ней наблюдение ведется с применением различных геотехнических средств: тензодатчиков, инклинометров, гидронивелиров.

Эффективна комбинация с инструментами дистанционного мониторинга. Если локальный термокаротаж дает возможность анализировать состояние и динамику мерзлых пород в области разреза, что полезно для небольших локаций и объектов, то изучение криогенных и термоэрозионных очагов с применением радиоуправляемых беспилотных аппаратов, повышает качество и оперативность в оценке фоновой обстановки на территориях большого масштаба.

Обработка полученных данных с классификацией и анализом причин деформирования грунтов и фундаментов. Идентификация участков взаимодействия природной и техногенной среды, на которых динамика процессов выходи за рамки установленных нормативов.
Уточнение закономерностей в создании текущих инженерно-геокриологических условий с прогнозированием относительно изменений мерзлотной среды (экологической обстановки) под влиянием техногенных факторов, вызванных строительством или эксплуатацией сооружений (тепловое и механическое взаимодействие).
Разработка проекта мероприятий по защите геотехнических систем, с целью предупреждения развития геологических процессов, провоцирующих деформацию оснований с последующей потерей устойчивости и разрушения инженерных сооружений.
Анализ эффективности внедренных методов. Для этого на исследуемом участке продолжаются режимные наблюдения за инженерно-геокриологической обстановкой, с оценкой соответствия контролируемых параметров природной среды и техногенного объекта проектным (рекомендуемым) значениям.

Важно! Особенность геотехнического мониторинга в криолитозоне — необходимость в продолжительности наблюдений, когда динамика в изменениях температур грунтов и цикличность процессов протаивания-промерзания становятся очевидными, позволяя точно прогнозировать дальнейший ход событий.

Заключение

Геотехнический мониторинг зданий и сооружений в криолитозоне — обязательное условие для обеспечения безопасной эксплуатации геотехнических систем Крайнего Севера и Арктической зоны. Деформирование грунтов оснований и фундаментов, вызванное природными факторами и деятельностью человека, является одним наиболее серьезных факторов, оказывающих влияние на эффективность хозяйственного освоения указанных регионов.

Температура пород и грунтов в зоне многолетней мерзлоты — ключевая метрика стабильности геофизических процессов в криолитозоне.

Компания РУСГЕОТЕХ — поставщик современного оборудования и программных решений, для организации автоматических комплексов мониторинга многолетнемерзлых пород.

Обладая многолетним практическим опытом и подтвержденной экспертизой в оптимизации прикладных инструментов изучения, прогноза и контроля геокриологической среды, мы готовы предоставить профессиональную техническую поддержку на всех этапах строительства и эксплуатации объектов.