#грунт

В декабре 2020 года зонд «Хаябуса-2» доставил на нашу планету образцы грунта с околоземного астероида Рюгу. Однако редкий минерал, ранее не встречавшийся в подобных телах, обнаружили только сейчас.

Для обеспечения устойчивости сооружений, например, основания фундамента и насыпи для дорог и площадок, часто используют армогрунтовые конструкции. В них послойно чередуется грунт и укрепляющий (армирующий) геосинтетический материал, который изготавливают из синтетического сырья. При проектировании важно понимать, как армирующий элемент взаимодействует с грунтом для обеспечения надежной эксплуатации в будущем. В России сейчас принята только одна методика для проведения таких испытаний, но процесс затратный и трудоемкий, отсутствует в необходимом количестве и зарубежное лабораторное оборудование. Ученые Пермского Политеха разработали удобный отечественный способ, который требует меньше финансовых и временных затрат, при этом остается эффективным для применения в реалиях нашей страны.

Изучая доставленные на Землю зондом «Хаябуса-2» образцы грунта с астероида Рюгу, ученые выявили в нем карбонаты натрия, хлориды и сульфаты (соли хлора и серы). Эти соединения указывают на то, что на родительском теле астероида когда-то присутствовала соленая вода.

В условиях плотной городской застройки, где доступ к строительной площадке затруднен близким расположением зданий, обычному крупногабаритному экскаватору не развернуться и даже не подъехать к месту работы. Поэтому в таких случаях используют его мини-версию. Благодаря своей компактности машина легко работает в ограниченных пространствах, а также обладает высокой маневренностью, что минимизирует риск повреждения окружающих объектов. Но при этом она не может эффективно выкапывать и разрезать грунт, потому что силы ковша для этого недостаточно. Ученые Пермского Политеха нашли способ увеличить усилие заглубления ковша мини-экскаватора до двух раз.

На Красной планете находят все больше мест, в которых могли сохраниться органические следы древней жизни. Авторы нового исследования, однако, в успехе поисков сомневаются: оказалось, потенциальные признаки жизни разрушаются под действием космической радиации быстрее, чем считалось ранее. Более того, соленая среда, которую нередко рассматривают как перспективную для сохранения признаков жизни, эти процессы ускоряет.

Свайные фундаменты широко применяют в промышленном, гражданском и транспортном строительстве. Они служат в качестве основных несущих элементов для ангаров, складов, жилых зданий, коммерческих сооружений, трубопроводов, ограждений на автодорогах. При проектировании таких видов фундаментов предусматривают высокий запас прочности и устойчивости к внешним воздействиям, учитывая нагрузки и изменения условий эксплуатации без риска разрушения или деформации. Соблюдение этих факторов ведет к снижению экономической эффективности использования свай, увеличению стоимости и сроков строительства. Ученые Пермского Политеха предлагают новый подход по расчету их несущей способности. Он позволит учесть реальную работу с грунтовым основанием, снизить затраты и качественно спроектировать фундамент под сооружения.

В России, особенно в Сибири и на Урале, широко распространены элювиальные (выветрившиеся) глинистые и песчанистые грунты. Их размягчение при насыщении водой приводит к неравномерным оседаниям фундаментов, потере устойчивости склонов, провалам шахт и протечкам плотин. Ученые Пермского Политеха совместно с Санкт-Петербургским горным университетом исследовали механические характеристики таких грунтов при водонасыщении. Их учет при проектировании фундаментов зданий позволит сократить аварийные ситуации.

Свайный фундамент широко используется для высотных или нагруженных зданий, а также в слабых грунтах. Со временем состояние грунта может ухудшиться и в дальнейшем не позволяет выдерживать большие нагрузки. Одним из наиболее результативных способов для его укрепления считается метод контурного армирования, когда основание усиливается дополнительными элементами. Ученые Пермского Политеха определили, как разные способы армирования влияют на прочность фундамента и разработали рекомендации, которые позволят предотвратить преждевременные разрушения ответственных зданий и сооружений и увеличить срок их службы.

Почвы и грунты имеют сложное строение из-за изменчивости их морфологии и химического состава. Изучение характеристик почвогрунтов важно для выяснения происхождения, свойств и уровня плодородия почв. Такие исследования полезны при составлении карт почвенного покрова, которые необходимы в строительстве, агропроизводстве и нефтяной промышленности. Классические методы не позволяют проводить точный анализ неоднородных грунтов, состоящих из различных пористых компонентов. Ученые Пермского Политеха разработали подход для качественного анализа их морфологических характеристик. Способ дает возможность достоверно и эффективно оценить особенности структуры грунтов.

Ученые Пермского Политеха предложили использовать для укрепления глинистых грунтов галитовые отходы с калийных предприятий, которые содержат в своем составе нужные химические соединения. Такая технология снижает себестоимость строительства за счет использования альтернативных материалов и эффективно уменьшает объем промышленных отходов.

Во время строительных работ важно контролировать качество грунтовых конструкций (насыпей, подушек, оснований под фундаменты и полы), особенно тех, что работают под нагрузкой. Недостаточное уплотнение может привести к изменению расчетной схемы зданий и сооружений, а в будущем — к их разрушению. Сейчас для контроля используют коэффициент уплотнения или модуль деформации. Но чтобы их вычислить, нужны длительные лабораторные исследования. Ученые ПНИПУ протестировали экспресс-метод и предложили использовать новый показатель, который дает нужные данные прямо на строительной площадке. Исследование позволит ускорить процесс строительства без ущерба качеству.

Сточные воды — это крупнотоннажные отходы, объем которых увеличивается с ростом общей численности населения планеты. В процессе их очистки образуется большое количество иловых осадков. Они содержат широкий спектр загрязняющих веществ — тяжелые металлы, патогенные микроорганизмы, токсичные органические и неорганические соединения. Но вместе с этим отличаются высоким содержанием макроэлементов, необходимых для роста растений и восстановления поврежденной почвы. Проблема утилизации этих отходов и использование их потенциала в сельском хозяйстве актуальна для мирового сообщества. Ученые ПНИПУ подобрали особый химический состав для утилизации вредных веществ в иловых осадках и разработали способ их переработки. Исследование позволяет эффективно и экономически выгодно получить безопасный материал, пригодный для рекультивации нарушенных земель.

Оползни вызывают разрушения и аварии жилых и производственных зданий, что приводит к экономическому ущербу и к гибели людей. Для повышения устойчивости насыпей широко применяется армирование строительными геосинтетическими материалами, например, геоячейками, георешеткой и геотекстилем. Но в некоторых случаях, например, при сильных динамических нагрузках или сезоннопромерзающих грунтах, они не обеспечивают нужную устойчивость склона. Ученые Пермского Политеха выяснили, стоит ли заменять геосинтетик альтернативой — бетонными монолитными плитами.

В доставленных на Землю образцах грунта с околоземного астероида Бенну содержатся вода и углерод. С большой долей вероятности в породе «космического странника» ученые найдут и другие «строительные кирпичики жизни». Такое предположение озвучили представители NASA во время презентации образцов астероида, которая прошла в Космическом центре имени Линдона Джонсона в Хьюстоне.

В это воскресенье, 24 сентября, знаменитая американская космическая межпланетная станция OSIRIS-REx доставит на Землю самую большую партию образцов, взятых с астероида. Так завершится семилетняя миссия к космическому страннику Бенну, сформировавшемуся, как предполагают ученые, еще в эпоху зарождения Солнечной системы.

Начало XIX века было золотым веком для датского искусства и пивоварения. Связь между ними оказалась самой непосредственной: ученые показали, что мастера живописи грунтовали и лакировали свои полотна, используя остатки пивного производства.

Чтобы здание стояло долго и прочно, при его проектировании необходимо учесть возможную осадку фундамента. Основная ее причина состоит в недостаточной несущей способности почвы. И хотя ее характеристики принимаются во внимание при проектировании, влияние на грунт самих строительных работ не берется в расчет. Чтобы верно определить осадку фундамента, ученые Пермского Политеха составили формулу, которая учтет изменение характера грунта из-за забивки свай.

При прокладке магистральных трубопроводов через водные преграды возникает проблема их всплытия. Чтобы этого не происходило, трубопровод нагружают балластом, искусственно утяжеляя его. Ученые Пермского Политеха определили наиболее экономичный способ балластировки трубопровода, исходя из инженерно-геологических условий его прокладки.

Возведение сооружений на слабых грунтах — сложная задача. Стоимость фундамента в таких случаях может составлять до 30–35 процентов от стоимости всего сооружения. На сегодняшний день одним из способов увеличения несущей способности и уменьшения осадки фундаментов на сильно сжимаемых почвах является использование армированных грунтов. Ученые Пермского Политеха предложили более экономичный способ укрепления земли на пылевато-глинистых и заторфованных поверхностях с установкой армирующих элементов для возведения фундамента стальных цилиндрических резервуарах, которые используются для очистки водопроводной воды перед отстаиванием и фильтрацией.

Коллектив ученых из Сколтеха опубликовал серию из трех работ, посвященных разным аспектам проникновения морской соли и других солей в мерзлый грунт, содержащий газовые гидраты — льдоподобные кристаллы, состоящие из воды и газа, в основном метана. Поскольку этот процесс, называемый солепереносом, влияет на скорость таяния мерзлоты на фоне глобального потепления, его учет необходим для достоверного моделирования климатических изменений.