В центре внимания
IV форум "Арктика и Крайний Север" собрал в Новосибирске более 150 специалистов со всей страны. Они собрались не только поделиться опытом, но и укрепить долгосрочное взаимодействие и наладить механизм распространения успешных разработок и идей на всю страну. Москва, Санкт-Петербург, Ярославль, Тюмень, Якутск, Пермь, Екатеринбург и многие другие города, отправившие своих представителей на форум, с повышенным вниманием прислушивались к докладам инженеров и строителей из Норильска.
Дело в том, что в Норильске, самом северном городе мира с населением свыше 150 тысяч человек, с 2021 года реализуется проект по мониторингу состояния вечномерзлых грунтов. Его результаты используются в создании и отладке математической модели прогнозирования их поведения, как рассказал в своем выступлении главный менеджер департамента диагностики "Норникеля" кандидат геолого-минералогических наук Павел Котов.
- Если раньше меры инженерной защиты разрабатывались, чтобы стабилизировать мерзлотную обстановку, то на сейчас, на основе метода математического моделирования, мы предсказываем в горизонте 50 лет возможный год перехода здания в аварийное состояние, связанное с деградацией мерзлоты, с учетом климатических изменений и текущего режима эксплуатации. Данная информация поможет на раннем этапе запланировать проведение ремонтных работ, мероприятий, в том числе не очень затратных, для сохранения зданий и сооружений.
Уникальная система
Как известно, все промышленные и жилые здания, расположенные на территории промышленной деятельности "Норникеля" в Красноярском крае, стоят на вечной мерзлоте. Разумеется, когда в последние десятилетия глобальное потепление климата оформилось в устойчивый тренд, металлурги решили заранее просчитать, как поведет себя в этих условиях почва. Крайне важно не допустить разрушения стоящих на ней зданий и сооружений. Главным стал вопрос, как правильно организовать наблюдение, чтобы отразить объективную картину. Для этого норильские инженеры и ученые разработали уникальную двойную систему, состоящую из фонового и геотехнического мониторинга.
Геотехническое наблюдение - это дополнительные, кроме стандартных, обследования зданий и сооружений с помощью системы приборов и датчиков. Малейшие деформации конструкций стали вносить в трехмерные модели грунтов и оснований зданий, чтобы понимать, какие точки несут наибольшее напряжение и нуждаются в укреплении. Однако только геотехнических данных недостаточно для точного прогнозирования, ведь любой локальный участок почвы встроен в общую экосистему тундры и ведет себя в зависимости от общего ее состояния.
Поэтому норильчане одновременно с геотехнической частью мониторинга запустили и фоновую: наблюдение за всеми природными территориями от Талнаха до Дудинки. Данные, полученные от этой части системы, позволяют правильно интерпретировать события геотехнического мониторинга и вычленить природную составляющую в тех изменениях окружающей среды, которые наблюдаются при строительстве и эксплуатации сооружений.
Математический взгляд в будущее
О том, как инженеры используют полученные с помощью мониторинга данные, рассказал в своем докладе Владимир Ерохин - начальник отдела организации и контроля строительства проектного офиса реализации комплексных мер по развитию города Норильска компании "Норникель".
- В последнее время при проектировании сооружений мы практикуем разработку цифровой информационной модели, которая позволяет снизить количество возможных коллизий, - рассказал Владимир Ерохин. - Во всех проектах, которые мы реализуем, предусмотрен раздел "геотехнический мониторинг", где оговаривается его состав и объем, сроки проведения и применяемые приборы. Эту информацию мы передаем департаменту диагностики, который в дальнейшем осуществляет мониторинг в процессе эксплуатации здания.
Также Владимир Ерохин отметил, что внедренные компанией технологии позволяют снизить стоимость строительства и оптимизировать отдельные строительные решения.
- С 2022 года запущена цифровая платформа - информационно-диагностическая система, которая содержит все данные мониторинга, - дополнил Павел Котов. - Используя данные мониторинга, можно оценить устойчивость любого сооружения на каждый момент времени. Для этого разработана специальная методика моделирования, которая уже апробирована на нескольких зданиях. Комплексный подход, сочетающий мониторинг и современное математическое моделирование, позволяет перейти от реактивного к проактивному управлению рисками, связанными с деградацией многолетнемерзлых грунтов. В настоящее время мы планируем полностью изменить подход к обеспечению безопасной эксплуатации зданий и сооружений компании и перейти от оценки текущего состояния мерзлотных условий на территории или у зданий по данным геотехнического мониторинга к прогнозу его изменения на основе численных методов расчета.
Выступил на форуме и директор центра технической экспертизы "Норникеля" Антон Прямицкий. Он подчеркнул, что сегодня, ввиду изменения климата и потепления, вечная мерзлота начинает деградировать, поэтому очень важно отслеживать изменения показателей состояния грунтов, которые влияют на устойчивость зданий и сооружений, надежность инфраструктуры северных городов, а без науки этого сделать практически невозможно.
Бесценный опыт
Учитывая, что "Норникель" сегодня единственная в России компания, которая ведет фоновый мониторинг за вечномерзлыми грунтами, не удивляют оживленные дискуссии, которые вызвали на форуме доклады норильчан. Их коллеги со всей страны обсуждали, как можно этот опыт распространить на всю Россию, большая часть которой находится в криолитозоне. В том же, что такое распространение необходимо, сомнений не было ни у кого.
- Опыт норильчан по созданию и эксплуатации комплексной автоматизированной системы мониторинга зданий и сооружений на многолетнемерзлых грунтах является новым и демонстрирует трансформационный потенциал интеграции датчиков, цифровой платформы и моделирования для обеспечения устойчивости инфраструктуры в Арктике и оценки влияния климата на мерзлоту. Другие регионы также могут использовать подобный подход для обеспечения устойчивости своих объектов, - заметил Павел Котов.
- Мы же первые, кто смогли совместить полученные с двух направлений данные и построить прогнозные модели, - с гордостью добавил Антон Прямицкий. - У коллег, естественно, возникают вопросы, потому что мы - новаторы в этой сфере. Есть моменты, которые следует доработать, тем не менее "Норникель" - одна из первых компаний, которая достигла таких результатов и продолжает их развивать.
Вместе сильнее
Норильская система мониторинга внесла свой вклад в выводы форума, однако и другим участникам было что предложить на обмен знаниями. Говорили о развитии фундаментальной науки в Арктике и в северных регионах, об инженерной защите территорий и конструкций на них в криолитозоне, о новых строительных технологиях, материалах, оборудовании, проектировании оснований, фундаментов и многом другом. И в очередной раз форум доказал, что практический обмен между экспертами, которые объединены желанием развивать страну, дает результаты.
Как отметила генеральный директор Международной ассоциации фундаментостроителей Екатерина Дубровская, это является одной из главных целей данного события:
- Мы решили проводить крупный форум не только в Москве. Будем продолжать эту практику и распространять ее на другие регионы России, особенно на северные, где развита мерзлота. Возможно, приедем и в Норильск. Благодарю компанию "Норникель" за то, что много лет остается нашим отраслевым партнером. Опыт промышленных компаний, которые в том числе занимаются добычей полезных ископаемых, очень важен для нашей аудитории. Он дает возможность изучить подходы к деятельности компании на многолетнемерзлых грунтах, провести параллели, узнать о новых технологиях, которые "Норникель" применяет, и поделиться в свою очередь нашими технологиями, перспективными разработками из других отраслей промышленности.