Определение температуры промерзания почвы и содержания незамерзшей воды, необходимое при строительстве различных объектов в районах распространения вечной мерзлоты, методом водного потенциала разработали и опробовали ученые из Сколтеха и Научно-исследовательского центра «Строительство», 14 марта сообщает научно-популярный портал Naked Science.

Исследование метода проводилось на естественных почвах различного гранулометрического и минерального состава, засоленности и содержания общего органического углерода. Полученные с помощью метода оценки температуры замерзания и содержания незамерзшей воды показали хорошее совпадение с результатами прямых измерений. Результаты проведенных испытаний опубликованы в журнале Cold Regions Science and Technology.

Первый автор исследования, ведущий научный сотрудник Сколтеха Евгений Чувилин пояснил: «Когда речь заходит о строительстве на вечной мерзлоте в арктическом регионе, нужно понимать, при какой температуре замерзает — или оттаивает — тот или иной грунт и каково остаточное содержание жидкой воды в нем».

Эти данные важны для оценки механических свойства грунта и применяются при рассчетах его стабильности для строений жилищного фонда, транспортной инфраструктуры и промышленных объектов, таких как газопроводы, нефтяные скважины и других, уточнил Чувилин.

Он отметил особую важность такого мониторинга для излучающих тепло объектов, например, ТЭЦ, а также и других, учитывая происходящее глобальное потепление.

Кроме предложенного учеными метода водного потенциала, существуют и другие, такие как спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и контактный метод. Однако процедура ЯМР стоит очень дорого, отчего провести ее могут позволить себе только крупные организации. Контактный метод также требует много времени и серьезных затрат на сбор множества образцов грунта, которые для исследования должны быть охлаждены дорогостоящим оборудованием.

Водно-потенциометрический метод, запатентованный его разработчиками из Сколтеха, использует относительно недорогое оборудование и быстро работает, не требуя заморозки грунта.

Образцы почвы в его случае ступенчато высушиваются и при этом производится регистрация изменения энергии связи воды в порах с частицами грунта, а также давление пара над влажным образцом. Полученные данные позволяют вычислить температуру замерзания и содержание незамерзшей воды, значения которых подтвердились другими экспериментальными методами.

«Таким образом, на основании результатов исследования можно рекомендовать метод водного потенциала для определения температуры замерзания и содержания незамерзшей воды для различных типов почв», — заключают разработчики в своей статье.