Прогноз изменения температурного состояния основания здания в условиях потепления климата

Изменение состояния вечной мерзлоты и ее деградация в результате потепления климата в России и мире оказывают непосредственное влияние на расположенные на ней строительные объекты. Наблюдается тенденция увеличения деформированности и аварийности зданий, расположенных в криолитозоне. Целью данного исследования является оценка влияния потепления климата на изменение температурного состояния оснований зданий и сооружений. Произведено моделирование изменения температурного состояния основания расположенного в Норильске здания при потеплении климата с увеличением температуры воздуха за период 60 лет (2000–2059 гг.) согласно региональной климатической модели Главной геофизической обсерватории им. А.И. Воейкова. Получены значения увеличения сезонно-талого слоя (при большей скорости увеличения, чем вне контура здания), расширения чаши оттаивания, роста среднегодовой температуры многолетнемерзлых грунтов. Определены деформации основания (осадка и относительная разность осадок), обусловленные действием собственного веса оттаивающего грунта. Сделан вывод о нарушении эксплуатационной пригодности существующих зданий к концу моделируемого временного периода. Доказано, что потепление климата в Норильске является значимым фактором возникновения аварийности, который необходимо учитывать при расчете оснований на весь период строительства и эксплуатации объектов.

В.А. ИЛЬИЧЕВ¹, академик РААСН, д-р техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.);
Н.С. НИКИФОРОВА², д-р техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.);
А.В. КОННОВ³, канд. техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.)

¹ Российская академия архитектуры и строительных наук (127025, г. Москва, ул. Новый Арбат, 19)
² Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (129337, г. Москва, Ярославское ш., 26)
³ Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук (127238, г. Москва, Локомотивный пр., 21)

1. Хрусталев Л.Н., Пустовойт Г.П., Емельянова Л.В. Надежность и долговечность оснований инженерных сооружений на вечномерзлых грунтах в условиях глобального потепления климата // Основания, фундаменты и механика грунтов. 1993. № 3. С. 10–13.
2. Ильичев В.А. и др. Перспективы развития поселений Севера в современных условиях. М.: РААСН, 2003. 151 с.
3. Стрелецкий Д.А., Шикломанов Н.И., Гребенец В.И. Изменение несущей способности мерзлых грунтов в связи с потеплением климата на севере Западной Сибири // Криосфера Земли. 2012. № 1. С. 22–32.
4. Второй оценочный доклад Росгидромета об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. М.: Росгидромет, 2014. 1007 с.
5. IPCC Special Report on the Ocean and Cryosphere in a Changing Climate. Geneva: IPCC Secretariat, 2019.
6. Grebenets V., Streletskiy D., Shiklomanov N. Geotechnical safety issues in the cities of Polar Regions // Geography, Environment, Sustainability Journal. 2012. Vol. 5. No. 3, pp. 104–119.
7. Петухова Ж.Г., Петухов М.В. Успехи и проблемы города Норильска, построенного на широтах Крайнего Севера в условиях распространения вечной мерзлоты // Научный вестник Арктики. 2019. № 7. C. 44–46.
8. Nikiforova N.S., Konnov A.V. Influence of permafrost degradation on piles bearing capacity. II All-Russian conference with international participation Deep foundations and geotechnical problems of territories. Perm. 2020.
9. Школьник И.М., Ефимов С.В. Региональная модель нового поколения для территории северной Евразии // Труды Главной геофизической обсерватории им. А.И. Воейкова. 2015. Вып. 576. С. 201–211.
10. Катцов В.М. и др. Развитие технологии вероятностного прогнозирования регионального климата на территории России и построение на ее основе сценарных прогнозов изменения климатических воздействий на секторы экономики. Ч. 1. Постановка задачи и численные эксперименты // Труды Главной геофизической обсерватории им. А.И. Воейкова. 2016. Вып. 583. С. 7–29.
11. Катцов В.М. и др. Развитие технологии вероятностного прогнозирования регионального климата на территории России и построение на ее основе сценарных прогнозов изменения климатических воздействий на секторы экономики. Ч. 2. Оценки климатических воздействий // Труды Главной геофизической обсерватории им. А.И. Воейкова. 2019. Вып. 593. С. 6–52.
12. Zepalov F.N. et al. Active-layer Monitoring at a New CALM Site, Taimyr Peninsula, Russia. Proc. of the 9th Intern. Conf. on Permafrost. Fairbanks, Alaska. 2008. Vol. 2, pp. 2037–2042.
13. Демидюк Л.М. Состав и криогенное строение пород. В кн.: Геокриология СССР. Средняя Сибирь. М.: Недра, 1989. C. 176–180.
14. Гребенец В.И., Исаков В.А. Деформации автомобильных и железных дорог на участке Норильск–Талнах и методы борьбы с ними // Криосфера Земли. 2016. Т. XX. № 2. С. 69–77.
15. Алексеев А.Г., Зорин Д.В. Об изменении температурного состояния многолетнемерзлых пород в Таймырском районе Красноярского края // Фундаменты. 2020. № 2. С. 4–7.
16. Царапов М.Н., Котов П.И. Свойства мерзлых грунтов при оттаивании // Путь и путевое хозяйство. 2013. № 9. С. 31–34.