Руководитель – главный научный сотрудник Института мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН, действительный член Российской инженерной академии (РИА), доктор технических наук, заслуженный деятель науки Российской Федерации и Республики Саха (Якутия) Чжан Рудольф Владимирович.
Он является одним из ведущих специалистов в области инженерного мерзлотоведения, автором более 150 научных трудов, в том числе трех монографий, соавтором 10 патентов, 2 сборников практических рекомендаций.

Якутское отделение Российской инженерной академии (РИА) ведет свою историю с 1991 г., когда под руководством директора Института мерзлотоведения СО РАН (г. Якутск), д.т.н. Р.М. Каменского было организовано Северо-Восточное отделение РИА, которое в 2006 г. было реорганизовано в Якутское отделение РИА. Отделение ведет научные исследования и разработки в области естественных и технических наук. Деятельность Якутского отделения РИА всегда была ориентирована на решение крупных научных, прикладных и инновационных  задач, возникающих при освоении природных ресурсов в криолитозоне. Эти задачи охватывают основные производственные отрасли России и Республики Саха (Якутия) – строительство, транспорт, добычу газа, нефти, алмазов, гидроэнергетику и водное хозяйство, горную промышленность и т.д.

==

 

Устойчивое экономическое и социальное развитие страны во многом зависит от осуществления федеральных мега-проектов, реализуемых на территории Республики Саха (Якутия) и сопредельных территориях. Это:  проекты  Южно-Якутского гидроэнергетического комплекса; Талаканского нефте-газо-конденсатного месторождения; Эльконского уранового месторождения,  железорудных и угольных месторождений Южной Якутии; алмазоносных рудников «Мир», «Интернациональный», «Айхал»,  «Удачный», «Нюрбинский» в Западной Якутии; нефтепровод «Восточная Сибирь – Тихий океан»; железные дороги «Улак-Эльга» и «Томмот-Кердем-Якутск» и др. Успешная реализация этих проектов связана с безаварийной эксплуатацией различных инженерных сооружений. Учитывая, что специфика мерзлых грунтов определяется динамикой их свойств в зависимости от температуры, давления и других факторов,  геокриологический мониторинг и прогноз являются важным и необходимым в оценке устойчивости сооружений в условиях потепления климата.

Вот некоторые из них, в которых ЯО РИА принимает непосредственное участие.

В области газо-нефтяной тематики были проведены, а на ряде объектов продолжаются в рамках мониторинговых программ, исследования на севере Красноярского края (ЗАО «Ванкорнефть» (г. Красноярск) ­­­– « Геокриологический мониторинг на Ванкорском месторождении»); в Восточной Сибири по трассе трубопроводной системы «Восточная Сибирь – Тихий океан» (ООО «Стройрезерв» (г. Москва) – «Организация и проведение мониторинга геотермической среды, водных объектов, поверхностных вод и донных отложений в период строительства трубопроводной системы «Восточная Сибирь-Тихий океан (участка Алдан-Тында, Тында-Сковородино)»); в Якутии (ОАО «Сахатранснефтегаз» – «Геотермические исследования на Среднетюнгском ГКМ»).

В области горно-гидротехнической тематики это объекты Центральной и Западной Якутии, и Магаданской области. Созданы системы геокриологического мониторинга на подземных рудниках «Интернациональный» и «МИР», на каскаде Вилюйских ГЭС и гидротехнических сооружениях  ГОКов в Западной Якутии. Эти системы представляют собой комплекс расчетных и прогнозных программ по регулированию режима замораживания свайного основания в соответствии с данными термометрических наблюдений по скважинам. Использование систем геотермического контроля позволит оперативно управлять мерзлотными условиями оснований, что обеспечит устойчивость сооружений.

 

На основании мониторинговых исследований на Аркагалинской ГРЭС ОАО «Магаданэнерго» показана возможность многолетней успешной работы низконапорных гидроузлов в криолитозоне, плотины которых изначально были запроектированы по мерзлому варианту (с мерзлым противофильтрационным ядром), но при эксплуатации перешли в талое состояние. Этот факт имеет принципиальное значение, так как позволяет пересмотреть СНиП по проектированию гидроузлов этого класса. Сформулированы определяющие понятия и требования, относящиеся к низконапорным гидротехническим сооружениям на многолетнемёрзлых основаниях, на основе которых составлены рекомендации по их проектированию, строительству и эксплуатации. Рекомендации могут быть использованы при создании новых и реконструкции существующих гидроузлов водохозяйственного и мелиоративного назначения в криолитозоне.

В ходе работ по созданию федерального криохранилища семян растений (Якутск, территория Института мерзлотоведения СО РАН), введенного в 2012 г., был решен ряд задач проектирования, строительства и эксплуатации подземных инженерных сооружений в толще многолетнемерзлых пород. Реализованы новые патентные разработки по использованию ресурсов естественного холода применительно к проблеме создания криобанков биологических материалов, обладающих повышенной устойчивостью, экономичностью (минимальной энергозатратностью при эксплуатации) и стабильностью температурно-влажностного режима на долгосрочный период. Получен патент РФ по способу длительного хранения семян.

Уникальность данного сооружения состоит в том, что это первое в России подземное сооружение, специально построенное для долговременного хранения семян растений в толще вечной мерзлоты. Для поддержания необходимой температуры внутри криохранилища впервые в мире используется только естественный холод. Для циркуляции хладагента здесь не применяются ни насосы, ни компрессоры, ни вентиляторы – только естественная конвекция холодного атмосферного воздуха в зимнее время. Разработан способ аккумулирования холода  и отвода тепла в летнее время для стабилизации температуры в криохранилище.

В области автомобильного и железнодорожного строительства исследования проводились в Якутии, Читинской и Амурских областях. Объектами исследований явились федеральные автомобильными дорогами «Амур» и «Амга», и железная дорога «Томмот – Якутск» (Амуро-Якутская ж/д магистраль). По Федеральной автодороге «Амур» в правительство РФ была представлена аналитическая записка состояния дороги, в которой были вскрыты геокриологические причины потери устойчивости её на отдельных участках. Амуро -Якутская железнодорожная магистраль взята под полное научное сопровождения мониторинга.

Был проведен комплекс работ по оценке изменения геокриологических условий и районирование прилегающей к строящейся железной дороге «Томмот-Кердем» территории по степени опасности развития криогенных и других деструктивных процессов», а также мониторинг состояния насыпи, выемок, искусственных сооружений и прилегающей к железной дороге Томмот – Кердем территории.

Оценены результаты многолетних наблюдений за тепловым состоянием горных пород в слое годовых теплооборотов на нарушенных участках в районе трассы железнодорожной магистрали Чокурдах – Нижний Бестях.

На основе результатов теоретических исследований проведено инженерно-геокриологическое районирование для северной зоны Амуро-Якутской железнодорожной магистрали (М 1:2000000), выявившее шесть типов условий с нумерацией в порядке возрастания льдистости и степени выветрелости грунтов (I-VI).

В области фундаментостроения в криолитозоне проведенные исследования позволили для свайных фундаментов зданий и  сооружений, возводимых в условиях островного, прерывистого и сплошного распространения многолетнемерзлых грунтов с допущением их оттаивания в процессе эксплуатации составлены рекомендаций по проектированию и устройству свайных фундаментов зданий и сооружений на оттаивающих и талых грунтах Магаданской области.

Составлены рекомендации по проектированию зданий и сооружений на пространственных вентилируемых фундаментах на промежуточном слое (подсыпке) в районах вечномерзлых грунтов. Рекомендации предназначены для статических расчетов, расчета температурного режима вечномерзлых грунтов оснований, которые используются в мерзлом состоянии, сохраняемом в процессе строительства и в течение всего заданного периода эксплуатации здания или сооружения, а также для конструирования и технологии устройства пространственных вентилируемых фундаментов.

Для главного корпуса Якутской ТЭЦ на основании многолетнего геокриологического мониторинга даны практические рекомендации по повышению устойчивости отдельных частей здания.

Впервые в криолитозоне под строительство домов была использована пойма р. Лена. Инженерная подготовка этой территории ведется с помощью создания искусственных оснований методом гидронамыва. Первая очередь, созданного более 20 лет назад (202 квартал) показал принципиальную возможность строительства на поймах сибирских рек. Была намыта вторая очередь – 203 квартал. Однако, несмотря на успешный эксперимент, где был заложен первый принцип использования грунтов основания (мерзлое состояние грунтов основания), в процессе эксплуатации он не выдерживается. Поэтому в результате комплексных натурных исследований был сделан принципиальный вывод о возможности применения второго принципа строительства (талое состояние).  В ООО «РДР Групп» передан отчет  НИР «Стационарные мерзлотно-гидрогеологические наблюдения за состоянием намывных и подстилающих грунтов основания инженерных сооружений в 203 квартале г. Якутска и разработка мероприятий по эффективной их эксплуатации», в котором обосновывается не традиционный для этих инженерно-геокриологических условий принцип строительства, а именно – талый.

В области космофизических исследований и аэрономии создан новый современный прибор для измерения интенсивности космических лучей — сцинтилляционный мюонный телескоп, позволяющий производить непрерывную регистрацию интенсивности КЛ из 13 различных направлений в диапазоне энергий 2-300 ГэВ. Три однотипных телескопа установлены в шахте на уровнях 7, 20 и 40 м водного эквивалента и запущены в режим опытной регистрации.

Общий вид сцинтилляционного мюонного телескопа

В исследованиях солнечных космических лучей важной характеристикой является их энергетический спектр – зависимость числа регистрируемых частиц от энергии. При энергиях менее 1 Гигаэлектроновольта (ГэВ) эти сведения получают из наблюдений на спутниках и космических ракетах, а при более высоких энергиях – из наблюдений наземной аппаратурой. В последнем случае требуется особая методика пересчета показаний приборов в энергетический спектр. Создана методика, которая минимизирует возникающие ошибки. Анализ, проведенный в 2014 г., показал, что ошибка в определении энергии частиц составляет 10-20 МэВ, что обеспечивает высокую точность метода.

В Правительственные структуры РФ и РС (Я) и другие организации переданы экспертные заключения на следующие материалы:

• В Межведомственный Совет по присуждению премий Правительства РФ в области науки и техники за 2015 год передано экспертное заключение на  работу  АК «АЛРОСА» (ОАО) «Создание и широкомасштабное промышленное внедрение систем подземной разработки алмазных месторождений в экстремальных условиях криолитозоны Якутии»;
• В комиссию по Государственным премиям Республики Саха (Якутии) в области науки и техники за 2014 г. передано экспертное заключение на работу «Разработка и внедрение инновационных технологий инженерной подготовки оснований способом намыва для строительства на пойменных территориях в криолитозоне», выдвигаемую на соискание Государственной премию РС(Я) в области науки техники за 2014 год им. Г.И Чиряева;
• «Ситуационный план по ликвидации аварийных разливов нефти на подводном переходе магистрального нефтепровода ВСТО через р. Лену»;
• «Оценка запасов подземных вод с целью водоснабжения приемо-сдаточного пункта трубопровода Верхнечонского нефтегазоконденсатного месторождения».
• В УСК «Мост» (г.г. Москва — Новосибирск) были переданы материалы по мерзлотно-гидрогеологическому и инженерно-геокриологическому обоснованию возможности строительства совмещенного железнодорожного и автомобильного тоннеля через р. Лену в районе пос. Табага.

Члены РИА  принимают активное участие в работе следующих научно-технических, общественных и других советах, рабочих группах и комиссиях: Совет при Президенте Республики Саха (Якутия) по науке и научно-технической политике; Высший инженерный совет РС(Я); научно-технический совет Министерства строительства, промышленности и строительных материалов РС(Я); научно-технический совет управления по мелиорации земель и сельскохозяйственного водоснабжения Министерства сельского хозяйства РС(Я); научно-технический совет Министерства охраны природы РС(Я); научно-технический совет Ленского бассейнового водного управления; научно-технический совет при главе городского округа «Город Якутск»; общественный экологический совет при министерстве охраны природы РС(Я) и др.

Ведется большая работа по популяризации науки и инженерных достижений – издается научно-популярный журнал «Наука и Техника в Якутии», главным редактором которого является чл.-корр. РИА, д.г.-м.н., проф. Шепелёв В.В.

Журнал «Наука и техника в Якутии» № 1 и 2 за 2014 г.

Крупным событием для инженерной геокриологической науки в 2014 г. было проведение X юбилейного Международного симпозиума по инженерному мерзлотоведению «Инженерно-геокриологические проблемы адаптации природно-технических систем к изменению климата» (21-28 августа 2014 г., г. Харбин, Хэйлунцзян, Китай), одним из организаторов которого был Институт мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН. В работе симпозиума приняли участие свыше 300 ученых из 6 стран (Россия, Китай, США, Канада, Япония, Турция), в том числе 21 сотрудник института.

На симпозиуме было отмечено, что приоритетным в ближайшие годы будет решение следующих проблем:

1) развитие фундаментальных теоретических и методических основ  оценки трансформации вещественного состава, строения и свойств мерзлых, промерзающих и протаивающих горных пород с учетом ритмичности  климата и техногенного влияния на окружающую среду;

2) совершенствование теории надежности геотехнических систем в криолитозоне в условиях изменяющегося климата; совершенствование фундаментостроения на основе применения инновационных материалов и ресурсосберегающих технологий;

3) разработка и испытание новых конструкций фундаментов на многолетнемёрзлых засолённых грунтах для инженерных сооружений (трубопроводов, автомобильных и железных дорог, линий электропередачи, гидротехнических и др.)  в арктических и субарктических областях криолитозоны;

4) разработка фундаментальных и прикладных основ проектирования и строительства полифункциональных криохранилищ в мерзлых толщах.

Перечень других перспективных направлений деятельности в 2015-2016 гг.:

1) совершенствование технологии и приборной базы для дистанционного инженерно-геокриологического мониторинга природно-технических систем в криолитозоне;

2) участие в разработке национальных и международных стандартов инженерно-геокриологических исследований кинетики и механики криогенных процессов и их взаимодействие с техническими системами;

4) совершенствование нормативной базы инженерно-геокриологических изысканий с учетом стадий проектирования инженерных сооружений;

5) создание мобильных комплексов для проведения экспресс-исследований физико-механических и теплофизических свойств мерзлых и протаивающих грунтов в полевых условиях;

6) международный обмен опытом между инженерами-мерзлотоведами, проведение тематических рабочих совещаний, приглашение иностранных специалистов для стажировки и чтения курсов лекций, проведение научных экскурсий и т.д.

Труды симпозиума опубликованы в трех научных журналах:
«Journal of Glaciology and Geocryology», «Sciense in Gold and Arid Regions»
и «Journal of Engineering of Heilongjiang University».

За последние три года членами отделения опубликованы три монографии, свыше 30 статей в журналах из списка ВАКа, сборники рекомендаций, главы в монографиях. Получено 11 патентов на изобретения и полезные модели. Разработаны: «Способ  хранения семян с использованием естественного холода» – способ круглогодичного поддержания в подземных сооружениях отрицательной температуры более низкой, чем температура окружающих мерзлых грунтов путем использования холода атмосферного воздуха; «Устройство для охлаждения вечномерзлых грунтов», предназначенное для замораживания талых и охлаждения мерзлых грунтов основания сооружений холодом атмосферного воздуха; «Геокриогенный охладитель для жидкостей и газов»; «Устройство для стабилизации температуры в закрытых помещениях», предназначенное для круглогодичного поддержания высокой отрицательной температуры на основе использования теплоты фазовых переходов воды; создана методика, минимизирующая ошибки при исследованиях солнечных космических лучей.

Результаты исследований опубликованы в коллективной монографии «Низконапорные гидроузлы криолитозоны Якутии: рекомендации по проектированию и строительству», «Рекомендациях по проектированию и устройству свайных фундаментов зданий и сооружений на оттаивающих и талых грунтах Магаданской области», «Рекомендациях по проектированию и устройству поверхностных пространственных вентилируемых фундаментов на промежуточном слое в районах вечной мерзлоты» (Якутск, 2012 г.).

Члены Якутского регионального отделения РИА приняли активное участие в подготовке и проведении II Съезда инженеров Якутии (г. Якутск, 30-31 октября 2014 г.).

На выставке детского творчества