Экологи СПбГУ придумали, как быстрее измерять глубину залегания вечной мерзлоты
Кейсы
Мерзлые породы
Геологоразведка
31.10.24
Изобретение позволяет быстрее, информативнее и с большей достоверностью измерять глубину залегания мерзлоты, не нарушая почву.

профессор, и. о. заведующего кафедрой прикладной экологии СПбГУ, профессор РАН (отделение сельскохозяйственных наук)
Евгений Васильевич Абакумов
НЬЮСМЕЙКЕР
Зачем нужен?
Исследования глубины залегания мерзлоты нужны не только в научных целях, но и для проведения инженерно-строительных и геологоразведочных работ, а также для геологодобычи. Ученым и ряду специалистов важно знать не просто расположение мерзлых пород, но и понимать, как и с какой скоростью они оттаивают. Эти данные помогают спрогнозировать, например, вероятность просадок грунтов, которые приводят к разрушению фундаментов различных построек и инженерных сетей.

«Сейчас почвенные исследования на Севере чаще всего осуществляют с использованием специального стального щупа, которым протыкают почву. На следующий год эту процедуру нужно повторить, спустя год — еще раз. Если один раз проткнуть слой почвы до мерзлоты, это не отразится на результате измерения. Другое дело, если это делать из года в год на одном участке. Почва на нем начинает прогреваться быстрее, а значит, и глубина залегания мерзлоты на этой площадке будет меняться с более высокой скоростью. Следовательно, исследователи или изыскатели получат результаты со значительной погрешностью», — рассказывает Евгений Васильевич Абакумов, автор изобретения, профессор, и. о. заведующего кафедрой прикладной экологии СПбГУ, профессор РАН (отделение сельскохозяйственных наук). Чтобы избежать этого, нужны такой способ и устройство, которые не требуют механического нарушения целостности почвенно-растительного покрова.
Что собой представляет?
Ученые СПбГУ разработали и то, и другое, обратившись к возможностям электрофизики. «Предложенный нами способ (патент RU 2646952 C1. — Прим. ред.) предполагает электрическое зондирование почвенно-мерзлотной толщи при помощи электродов, а устройство позволяет осуществлять измерение электрической проводимости грунта. В рыхлых грунтах она маленькая, а в мерзлоте резко увеличивается. Таким образом, благодаря устройству мы можем сделать электрический профиль почвы на исследуемом участке», — рассказывает Евгений Абакумов. На изобретение получен патент (201700525 А2) в Евразийском патентном ведомстве.

Устройство представляет собой приемник в пластиковом корпусе. В него встроены милливольтметр, блок питания, измеряющее устройство, источник питания (батарея), электроды, провода, а также переносная модель с фиксаторами электродов. Она позволяет, во-первых, ускорить процедуры измерений. На ней можно заранее зафиксировать на нужном для исследователя расстоянии и погрузить в почву не один или два, а сразу группу электродов. «Можно автоматически разносить два электрода, а можно в почву на разных расстояниях воткнуть хоть 10 или 20, но подключать их к измерителю по очереди», — поясняет Евгений Абакумов. Во-вторых, разнесение электродов с помощью панели повышает точность измерений электрического сопротивления почвы.

Комплексно, информативно, достоверно
Ученые успешно опробовали устройство в условиях полярной тундры, а именно на территории Ямало-Ненецкого автономного округа. В ходе экспериментов исследователи измеряли электрическое сопротивление почв на глубинах от 10 сантиметров до 5 метров.

Бесспорным преимуществом устройства является возможность его использования для детального исследования почв и грунтов на малых глубинах (от 5 до 10 сантиметров), что позволяет послойно изучать строение почвенно-мерзлотного комплекса на интересующем участке, а также повышает комплексность, информативность и достоверность полученных результатов.
  • Евгений Васильевич Абакумов
    профессор, и. о. заведующего кафедрой прикладной экологии СПбГУ, профессор РАН (отделение сельскохозяйственных наук):
    «Такое дробное измерение сопротивления по глубинам необходимо для почвенно-инженерных и проектных работ. Особенно это актуально для почв и грунтов с высоким содержанием камней, когда традиционный разрез или яму заложить почти невозможно».
Потребность в устройстве, способном с высокой достоверностью обследовать почвенно-мерзлотный комплекс на небольших глубинах, объясняется еще и тем, что средняя глубина обнаружения мерзлоты в Российской Арктике — 10–50 сантиметров.
Мобильное и недорогое
«Весит устройство всего лишь 500 грамм. Его легко транспортировать и доставлять к местам проведения изысканий и исследований», — отмечает изобретатель. По его оценкам, стоимость производства устройства — порядка 250 тысяч рублей. Все компоненты могут быть произведены и собраны на базе отечественных промышленных предприятий. Никаких деталей иностранного производства не требуется.

Вера Свиридова
Автор статьи
Слушать подкаст
Ученые СПбГУ отвечают на важные вопросы
Научно-популярные новости СПбГУ, исследования, видеолекции, интервью с учёными Университета
Ландау позвонит
Оставить заявку
Укажите контактную информацию, мы вам перезвоним и ответим на интересующие вопросы
Наши эксперты готовы ответить на ваши вопросы
Получить консультацию
Полезные статьи, инструкции и подборки для вашего бизнеса
Интересное — у вас в почте
Подпишитесь на соцсети СПбГУ, чтобы быть в курсе актуальных новостей
Подписывайтесь на наши соцсети