Команда инженеров Томского государственного архитектурно-строительного университета (ТГАСУ) приступила к поиску неразрушающих методов диагностики состояния ледяного покрова ледовых переправ и транспортных площадок в районах Арктики и Крайнего Севера.
К учёным ТГАСУ обратилась компания «Арктик Шельф Консалтинг» (г. Санкт-Петербург), занимающаяся в том числе логистическим и консалтинговым обеспечением морских и береговых экспедиций, с практической задачей – поиском методов обследования поверхности льда для дальнейшего безопасного размещения площадки для разгрузки.
"Для полноценного функционирования в районах Крайнего Севера компаниям необходима транспортная площадка. Размер ее порой равен двум футбольным полям", – отмечает заведующий кафедрой металлических и деревянных конструкций СФ ТГАСУ Андрей Пляскин. – "Ледяной покров, который служит платформой для разгрузки, имеет свойство трескаться при воздействии внешних факторов. Все это может привести к различного рода последствиям. Профессиональный гидрогеолог только по внешним характеристикам может определить проблему, но чаще всего она лежит намного глубже. На сегодняшний день в России нет достоверного метода определения несущей способности ледяного покрова с учетом наличия трещин".
Специалисты ТГАСУ предлагают обследование ледяного покрова по принципу анализа изменения динамических параметров (частот колебаний). Впервые современный метод диагностики отрабатывался учеными на строительных конструкциях при диагностике фундаментов турбоагрегатов Томской ГРЭС №2. Тогда метод позволил безошибочно найти трещину в фундаменте. Чтобы выявить проблему во льду, определить его прочность недостаточно. Ученые отмечают, что динамические параметры (частота собственных колебаний, амплитуда колебаний) – интегральная характеристика, которая отображает жесткость конструкции ледяного покрова, а значит, она не может обмануть.
Перед инженерами стоит важная задача – определить, какое влияние оказывает статическая трещина на изменение динамических характеристик льда. Первым этапом исследования стала серия экспериментов на пресных водоемах с различными характеристиками. Первые 11 образцов получены с озера на территории Томской области. Чтобы узнать несущую способность льняных кубов при статическом сжатии, ученые провели их деформацию при помощи пресса. Перед тем как проверить образцы на сжатие, инженеры замерили высоту и ширину каждого куба, его температуру и вес. Средний показатель, при котором начинается деформация льда, пойдет в основу его будущей численной модели.
"Для создания модели необходимо знать физико-механические характеристики самого льда, – добавляет Андрей Пляскин. – Это долговременный процесс. На втором этапе мы рассчитываем вырезать балки двухметровой длины для определения их прочностных характеристик на изгиб. После мы можем начать моделирование в программном комплексе. Параллельно с этим планируем провести экспериментальные исследования на озере – искусственно имитировать трещину на всю толщину льда и на ее часть, а затем зафиксировать, как именно влияют трещины на динамические параметры льда".
Для испытания льдов на сегодняшний день нет нормативных документов. После отработки методики ее с успехом можно использовать при диагностике и мониторинге ледяных покровов. Она может стать полезной для работы широкого ряда компаний и бесперебойного функционирования водных переправ.
Источник - ТГАСУ