Глобальное потепление является одной из главных угроз, которые вызывают беспокойство ученых на сегодняшний день. Но, как показывает исследование специалистов Северо-Западного университета (США), климат меняется и под землей. А вместе с ним происходят изменения грунта, что потенциально может отразиться и на устойчивости зданий с небоскребами.
Скрытая угроза
Особенно в крупных городах по всему миру происходит выработка тепловой энергии в достаточных объемах для ощутимого нагрева земли. Как показывали предыдущие исследования, нагреву подвергаются неглубокие недра под зданиями - от 0,1 до 2,5 градуса за 10 лет. Однако и этого достаточно для появления экологических проблем наподобие загрязнения грунтовых вод.
Источниками тепла являются подвалы, туннели, гаражи, метро и другие объекты, которые прямо связаны с поверхностью земли и генерируют тепловую энергию.
Стройматериалы сами по себе не вырабатывают тепло, но могут эффективно его удерживать и распределять. Конструкции нагреваются в результате деятельности человека, не говоря о воздействии солнечных лучей.
Влияние на здания
Нагрев земли может вызывать смещение фундаментов, снижая устойчивость зданий с небоскребами. Расширение и сжатие грунта под действием тепла неизбежно приведет к деформации строительных сооружений.
По данным исследователей, уже сейчас некоторые повреждения в зданиях возникают по причине температурных изменений под землей. Но в будущем данная угроза будет только нарастать.
Проблема в том, что существующие здания и инженерные сооружения в большинстве своем не рассчитаны на деформационные процессы в почве по причине температурных колебаний.
Изучение проблемы
Команда Северо-Западного университета использовала Чикаго в качестве объекта анализа, на примере которого можно отслеживать динамику подземного потепления и его влияние на городскую среду. Для этого ученые примерили сеть из 150 беспроводных датчиков как над землей, так и под ней в разных местах.
Полученные данные подтвердили, что действие тепла приводит к расширению и сжатию материалов. Далее была разработана модель для прогнозирования возможных изменений температуры до 2051 года.
Будущее потепление, согласно результатам, может привести к набуханию и повышению грунта на 12 мм. Но не исключен и другой сценарий, в котором произойдет сжатие и опускание земли под тяжестью зданий на 8 мм. Для жителей города эти изменения будут происходить незаметно, но для строительных конструкций и фундаментов подобные процессы деформирования могут стать критическими. В результате ученые не исключили возникновение проблем в работе гражданской инфраструктуры.
Меры противодействия
Остановить процесс потепления грунта под городской инфраструктурой теоретически могли бы помочь специальные улавливатели тепла. Такие устройства могли бы потреблять энергию от подземных транспортных систем, подвалов и гаражей. Более того, полученная таким образом энергия может использоваться в других целях, например поддерживая те или иные системы городского обеспечения.
