Ливни резко ускоряют провалы грунта над поврежденными трубопроводами

Исследование специалистов Чанъаньского университета показало: ливни способны резко ускорять разрушение грунта над поврежденными подземными трубами. Ключевым фактором образования провалов оказалось давление воды, которая вытекает из неисправного трубопровода. Результаты опубликованы в журнале Scientific Reports. Об этом пишет Science XXI.

Группа ученых под руководством Лимина Сюэ выясняла, как совместное действие осадков и утечек из подземных коммуникаций меняет устойчивость почвы. Использовались эксперименты в лаборатории, машинное обучение и компьютерные расчеты. Разработанная модель описывала, как при насыщении влагой меняются жесткость и прочность грунта.

Всего рассмотрели 120 сценариев развития ситуации. В расчетах варьировались глубина прокладки труб, сила дождя и давление воды возле места повреждения. Такой подход позволил оценить вклад каждого параметра в формирование разрушений.

Механизм выглядит так. Сначала дождевая вода пропитывает верхние слои почвы. Одновременно рядом с поврежденной трубой появляется и постепенно расширяется зона повышенной влажности. Как только два увлажненных участка соединяются, грунт теряет устойчивость, а деформация устремляется к поверхности — появляется риск обрушения дороги.

На давление утечки пришлось 86,42% различий в глубине провала, 87,79% — в площади почти полностью насыщенной водой зоны и 92,77% — в глубине распространения влаги. Осадки усиливали процесс: при более сильном дожде опасные изменения возникали даже при меньшем давлении внутри поврежденной трубы. Глубина залегания коммуникаций определяла, как соединятся влажные области и в каком направлении пойдет деформация.

С помощью моделей машинного обучения исследователи определили сочетания условий, при которых относительный риск обрушения повышается. По оценке авторов, методику могут применять коммунальные службы — для поиска опасных участков подземных сетей и определения очередности их обследования.