К провалу грунта в Талнахе привлекли науку

28 июня в Талнахе — районе на северо-востоке Норильска — произошел провал грунта на участке вблизи гаражного массива. В результате под землей оказался вагончик, в котором находилась 59-летняя женщина-сторож. Спасательные работы начались незамедлительно, но спустя время их пришлось остановить. Причиной тому стал осыпающийся грунт. Однако окончательно поиски не прекращены: в настоящее время ведутся масштабные исследования, направленные на минимизацию рисков для спасателей и возобновление операции. Мы выяснили обстоятельства поисковых работ и спросили ученых о рисках таяния грунтов в Арктике.

Выйти из полноэкранного режима

Развернуть на весь экран

Первый этап — изыскания

Решение о приостановке поисково-спасательных работ из-за осыпающегося грунта было принято комиссией по ЧС Норильска 14 июля. Руководитель комиссии Артем Старовойтов пояснил, что главное — не подвергать риску жизни всех, кто задействован в поисковой операции.

Для продолжения работ требовались дополнительные изыскания, для которых администрация города задействовала компанию «Интерраскан». Специалистам предстояло выявить аномалии в подповерхностной структуре грунтов. С помощью георадаров «Интерраскан» и PYTHON-3 удалось получить данные о состоянии грунтов на глубине до 15–25 метров и выявить зоны с высокой водонасыщенностью. Участки характеризуются разуплотнением и расположены рядом с провалом. Передвижение тяжелой техники по ним без риска для спасателей невозможно.

Однако выявить потенциально опасные насыщенные водой зоны — это только первый этап. Следующий шаг — дополнительное изучение неустойчивых структур, которое позволит определить план дальнейших действий. Для детального анализа грунта и комплексного геологического исследования в районе обвала привлекли структурные подразделения «Норникеля».

Составить полную картину

В настоящее время специалистами компании выполнен первый этап исследовательских работ — геофизические измерения комбинированным методом стоячих волн (КМСВ). Этот метод основан на установке специальных датчиков, которые фиксируют данные о состоянии грунта. Сейчас проводится электроразведка методом электротомографии по сети профилей общей протяженностью более 4 км на площади 0,5 кв. км. После завершения полевых работ специалисты займутся обработкой и интерпретацией полученных данных, что займет около двух недель.

По итогам электроразведки предстоит составить геоэлектрические разрезы, которые отобразят подробную картину состояния отложений. Это позволит выявить зоны, перенасыщенные водой, и места, где вечная мерзлота оттаяла. Также специалисты определят участки, где грунт менее устойчив, и вероятные источники, откуда вода попадает в грунт.

На основе этих данных будет создана объемная модель с визуализацией аномальных зон на глубину до 60 метров. Это, в свою очередь, позволит увидеть, где находятся пустоты, разуплотненные участки, но и вместе с тем — безопасные зоны для продолжения поисковых работ.

После завершения электроразведки начнется второй этап — бурение скважин. Этот процесс позволит изучить состояние массива рыхлых четвертичных отложений, водоносные горизонты, температурный режим почвы и другие важные параметры.

— Мы оказываем городу полную поддержку по всем направлениям — техническим, экспертным, организационным. По запросу администрации мы предоставили данные по опасной зоне от нашего института «Гипроникель», помогаем с мониторингом: еженедельно проводим аэросъемку дронами, отслеживаем динамику провала. Мы делаем все, чтобы понять, как происходят процессы в грунтах и как это может повлиять на безопасность. Вопросы стабильности грунтов, таликовых вод, пустот мы изучаем комплексно. Город привлекает своих подрядчиков, и мы готовы помогать — в том числе за счет предоставления материалов или финансирования дополнительных работ, если это потребуется. Главное — действовать на основе данных, а не гипотез, — подчеркнул вице-президент по промышленной безопасности, охране труда и экологии ЗФ «Норникеля» Станислав Селезнев.

По словам начальника управления ГО и ЧС Норильска Игоря Большакова, решение о возобновлении поисковых работ в зоне провала на глубине проседания грунта с использованием тяжелой специализированной техники будет принято после всестороннего анализа результатов геологических исследований и разработки соответствующей методики проведения таких работ, исключающей риски для жизни и здоровья спасателей.

На данный момент каждый этап исследований приближает к возможности безопасно продолжить поисковые работы.

Мнение науки

При этом меняющееся состояние грунтов — это не локальная ситуация, а проблема всей Арктики. Деградации вечной мерзлоты, рост числа оползней, изменение гидрологического режима отмечаются повсеместно, и причина этому — глобальное потепление. О влиянии роста среднегодовых температур на состояние мерзлоты и грунтов на примере Якутска рассказала специалист по городскому развитию, исполнительный директор компании «Научные разработки» Татьяна Красникова:

— За последние 50 лет Якутск столкнулся с тем, что среднегодовая температура выросла на 3,3 градуса. На первый взгляд это может показаться незначительным изменением, которое не должно сильно повлиять на состояние вечной мерзлоты. Однако на практике мы наблюдаем процессы ее точечной деградации, усиление термокарстовых просадок, а также рост заболачивания и подтопления. Все это напрямую связано с разрушением мерзлоты. Важно понимать, что эти процессы взаимосвязаны: вода сама по себе ускоряет разрушение вечной мерзлоты, а ее деградация, в свою очередь, усиливает заболачивание и подтопления. Получается замкнутый круг, который значительно повышает совокупные риски.

По данным лаборатории геоэкологии Севера географического факультета МГУ, из-за таяния мерзлоты уже к началу 2000-х годов несущая способность стандартных свай по сравнению с показателями 1960–1970-х снизилась. Например, для Салехарда — со 100 % до 68–70 %. Особая опасность в том, что мерзлота деградирует неравномерно: где-то почвы более влажные, где-то есть дополнительное антропогенное воздействие.

Как добавляет руководитель Центра геокриологических и геотехнических исследований НИИОСП им. Н. М. Герсеванова, эксперт проектного офиса развития Арктики Андрей Алексеев, к настоящему моменту накоплены почти 90-летние наблюдения, которые подтверждают: повышение температуры воздуха приводит к изменению температурного режима грунтов основания. Это, в свою очередь, снижает несущую способность фундаментов, даже при использовании основных охлаждающих устройств.

— Классические решения проблемы — проветриваемые подполья, неотапливаемые первые этажи, термостабилизаторы, трубоканалы. Сегодня мы предлагаем и активно развиваем новые подходы: регулируемые железные решетки для подпольев, вентилируемые блоки, круглогодично работающие термостабилизаторы, тепловые насосы, — комментирует Андрей Алексеев.

Ключевой фактор, способный предупредить возникновение ЧС на фоне изменяющихся климатических условий, по мнению ученых, — это полноценный контроль и создание систем мониторинга за состоянием грунтов.

— Мы знаем, что во многих регионах фиксируется повышение температуры мерзлых пород и, соответственно, деградация мерзлоты. Но региональные различия этих процессов, их особенности, а также то, в каких именно территориях и городах они проявляются в наибольшей степени, пока изучены недостаточно. Сегодня актуальность организации более разветвленной системы мониторинга только возрастает, потому что очень велика скорость трансформации внешней среды и тех изменений, которые происходят с мерзлотой, — отмечает заведующий кафедрой геокриологии геологического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова, эксперт проектного офиса развития Арктики Анатолий Брушков.

Как заключают эксперты, крайне важен регулярный мониторинг температуры грунтов, уровня подземных вод и деформаций земной поверхности с помощью современных технологий — датчиков, спутниковых данных, дронов и автоматизированных станций. Также необходимо создавать единые цифровые платформы, на которых будут объединены данные ученых, промышленных предприятий и органов власти. Только так можно будет прогнозировать изменения, разрабатывать адаптивные строительные нормы и оперативно реагировать на риски. Это особенно актуально для территорий, расположенных на многолетнемерзлых грунтах, где даже незначительное потепление может запустить цепную реакцию деструктивных процессов.