Институт мерзлотоведения Якутии оценит риски при строительстве Ленского моста

"Где есть мерзлота, а где ее нет"

О проведенной работе Института мерзлотоведения Сибирского отделения Российской Академии наук рассказала и. о. заведующего лабораторией подземных вод и геохимии криолитозоны, кандидат геолого-минералогических наук Надежда Павлова.

— Наша основная задача — изучить геокриологическую обстановку, составить мерзлотно-ландшафтную и геокриологическую карты территории, где будет вестись строительство моста с сопутствующей инфраструктурой: подъездными путями, вахтовым поселком, временными дорогами и прочим. 

— То есть, если простыми словами…

— В каких условиях будет вестись строительство: где есть мерзлота, а где ее нет. Длина мостового перехода составит 14 километров. Строительство его будет проводиться на разных участках, на каждом из них свои условия. Например, пойма — это постоянно затапливаемая территория, здесь часто встречаются талые грунты среди мерзлых. Низкая надпойменная терраса — это низменная территория, тоже ранее подверженная затоплению. Бестяхская терраса — песчаная, со своими грунтовыми и мерзлотными особенностями.

— Надежда Анатольевна, вы упомянули Бестяхскую террасу. Я правильно понимаю, что рассматривались и другие территории, где будет построен мост через Лену?

— Нет. Мостовой переход будет пересекать несколько геоморфологических уровней: пойму реки на левом берегу, русло, затем — пойменную часть с протоками на правом берегу, дальше — низкую надпойменную террасу и следующую за ней Бестяхскую террасу.

— Какие работы провели? 

— Изучали разрезы скважин и измеряли температуру грунтов. Эти скважины были пробурены заказчиком работ, и часть из них оставили нам для ведения наблюдений. Температуру замеряли с марта по декабрь 2020 года, эти работы будут продолжаться и в 2021 году. Летом выезжали непосредственно на место, на разных участках измеряли специальным щупом глубину протаивания пород, смотрели, проявляются ли какие-то процессы, которые необходимо учитывать при любом строительстве. Описывали, какая растительность произрастает на местности. По ней тоже можно определить, как глубоко протаивает или промерзает грунт, есть ли близко подземные воды. 

Проводили геофизические исследования. Они были нужны для уточнения мерзлотных условий. Многие знают, что под руслом Лены сквозной талик, нет вечной мерзлоты. А на какую площадь простирается этот талик вглубь берега? Где границы у надмерзлотных таликов, которые встречаются на пойме реки? Это можно определить по данным геофизических работ. Такие исследования проводились, в основном, на спорных участках, чтобы выяснить, какая там обстановка в грунтах. 

"Работы начали еще до договора, без денег…"

— В какой период вели или продолжаете вести работы и наблюдения?

— Свои работы и наблюдения наш институт начал с марта прошлого года, еще до заключения договора. Потому что мы понимали, что подобные работы необходимы, и если мы их не начнем, то будет упущено время, а режимную информацию невозможно восстановить и тем более получить заново.

— Самый сложный период был после закрытия ледовой переправы. Наблюдения за температурой грунтов надо ведь проводить постоянно. И мы заранее забросили на правобережье реки Лены наших научных сотрудников, и они до ледохода полтора месяца вели свою работу. 

Заказчик работ предоставлял нам материалы бурения, разрезы скважин. В работах приняли участие 27 сотрудников Института мерзлотоведения из четырех лабораторий. 

Чтобы было понятнее, в Институте мерзлотоведения нам "расшифровали": какая лаборатория чем занималась в ходе работ по договору с проектировщиками моста.

– Лаборатория геотермии криолитозоны — измерение температуры грунтов, составление инженерно-геокриологических разрезов.

– Лаборатория геоинформационных систем и картографирования криолитозоны — описание ландшафтов, составление карт. 

– Лаборатория подземных вод и геохимии криолитозоны — изучение подземных вод в районе строительства моста и прилегающей территории.

– Лаборатория инженерной геокриологии — выполняли геофизические работы. Именно эта лаборатория занимается и производит теплотехнические расчеты. То есть то, как будет взаимодействовать такое сложное инженерное сооружение с грунтами, повлияет оно на состояние грунтов или нет. Также научным сотрудникам предстоит сделать расчетную часть. 

"Очень сложная обстановка"

Ученые Института мерзлотоведения отмечают, что территория, где планируется строить мост, "очень сложная". 

"Во-первых, здесь есть подрусловой талик. Под руслом Лены имеются подземные воды, которые движутся, конечно, со значительной меньшей скоростью, чем в самой реке. Во-вторых, на пойменной территории и на террасах на обеих берегах присутствуют надмерзлотные талики — талые непромерзающие породы, насыщенные водой. Далее по температурам. На глубине 10 метров нами отмечены температуры от –0,2 до –1,5 градуса. А где талики, там отмечаются положительные температуры. Довольно, скажем так, "пестрая" обстановка. И при строительстве всё это надо будет учесть". 

Моделирование (какая будет гидрологическая ситуация во время весеннего паводка и изменятся ли ледовые условия во время ледохода на реке при строительстве будущего моста) выполняют лаборатории МГУ им. Ломоносова и Санкт-Петербургский государственный гидрологический Институт. 

Как отметили в Институте мерзлотоведения СО РАН в Якутске, "не только на моделях, но и в натурных условиях нужно обязательно следить, как поведут себя грунты и при строительстве, и при эксплуатации моста в тех или иных ситуациях. Так, мы предложили наиболее интересные, на наш взгляд, участки, где надо проводить систематические наблюдения за температурой грунтов и подземными водами. Наша следующая задача — просчитать, насколько изменятся геокриологические условия при строительстве и эксплуатации моста. Все это требуется для того, чтобы он надежно и долго эксплуатировался. Варианты взаимодействия моста и временных сооружений с грунтами сейчас просчитываются". 

"Оценку рисков проведем на последнем этапе" 

К настоящему времени закончен второй этап работ по договору с заказчиком. Изучены геокриологические условия территории, гидрогеологическая обстановка, составлены необходимые карты. При подготовке отчета максимально использовались и фондовые материалы. Напомним, что работы по изучению грунтов в районе прохождения железной дороги и возможного мостового перехода через Лену проводились еще в 70-е и в 80-е годы прошлого столетия. Впереди у ученых — третий окончательный этап, на котором будут проведены теплотехнические расчеты и выведены результаты — оценка геокриологических рисков.