Центр строительных геокомпозитных материалов, конструкций и технологий

764

Описание

Основные задачи центра адаптация и использование фундаментальных научных знаний об управляемом целенаправленном изменении физико-механических свойств естественных и техногенных грунтов, в том числе физико-химических механизмов синтеза геополимеров и геокомпозитов, для строительства объектов промышленного и гражданского назначения в сложных инженерно-геологических и гидрологических условиях.

Центр должен стать лидером в области исследований преобразования естественных и техногенных грунтов в Российской Федерации и обеспечить опережающее развитие науки и технологий в строительной отрасли в целом.

История

Вопросы преобразования грунтов, начиная с 30-х годов прошлого века входили в область исследования технической мелиорации грунтов (ТМГ), одним из основоположником которой был доктор технических наук, профессор Василий Михайлович Кнатько, создавший в последствии Ленинградскую школу физико-химического преобразования грунтов, накопившую обширные эмпирические и теоретические знания о физико-химических механизмах синтеза геокомпозитов. Его сын к.ф.-м.н. Михаил Васильевич Кнатько продолжил дело Василия Михайловича, расширив накопленную базу знаний новыми данными, а также теоретическими и прикладными разработками в области синтеза новых строительных геокомпозитов, смог апробировать их в решении практических задач строительства и промышленной строительной экологии.

В 2017 г. с целью дальнейшего развития накопленного знания, способного эффективно решать геоэкологические и геотехнические задачи отечественной природоохранной и строительной отрасли на базе Инженерно-строительного института Санкт-Петербургского Политехнического института Петра Великого. Результаты проводимых исследований, направленных на изучение механизмов синтеза геокомпозитов и создание прикладных методик преобразования естественных и техногенных грунтов, будут способствовать не только внедрению отечественных инновационных технологических и технических решений, способных стать драйвером для формирования новых промышленных и технологических кластеров, но и эволюции принципов устойчивого развития в строительной и природоохранной отраслях.

Стратегия центра

Миссией Центра является генерация и аккумуляция передовых знаний основанных на междисциплинарном подходе к проблемам разработки и создания геокомпозитных технологий для реабилитации природной среды и технической мелиорации грунтов, благодаря использованию современных достижений теории и практики процессов синтеза геополимеров и геокомпозитов для эффективного решения геоэкологических и геотехнических задач в природоохранной и строительной отрасли в условиях быстро меняющегося мира и современных технико-технологических вызовов. Центр должен стать лидером в области исследований преобразования естественных и техногенных грунтов в Российской Федерации и обеспечить опережающее развитие науки и технологий в строительной и природоохранной отраслях в целом.

Целью научно-исследовательской деятельности Центра является разработка и создание геокомпозитных технологий для реабилитации природной среды и распространение знаний об управляемом целенаправленном изменении физико-механических свойств естественных и техногенных грунтов, в том числе изучение физико-химических механизмов синтеза геополимеров и геокомпозитов.

Ключевые направления деятельности

Научные направления

«Разработка геокомпозитных технологий»

  • Разработка физико-механической модели консолидации основных типов, видов и разновидностей грунтов (прежде всего пластичных глинистых);
  • Разработка теории естественной прочности контактных взаимодействий в грунтах;
  • Разработка стандартной модели формирования грунта как трехфазной и четырехкомпонентной  системы;
  • Комплексное изучение состава, строения физико-механических свойств грунтов различного типа, вида, генезиса;
  • Моделирование инженерно-геологических свойств измененного массива грунта, создание методик расчета совместного взаимодействия оснований зданий, сооружений, фундаментов с геологической средой (литосферой).

Научно-исследовательская работа по тематике «Разработка геокомпозитных технологий» будет опираться на теоретические и эмпирические знания направления «Изучение геокомпозитов, механизмов и методов их синтеза».

«Изучение геокомпозитов, механизмов и методов их синтеза»

  • Теоретические и экспериментальные работы по исследованию минеральных новообразований в процессе взаимодействия «грунт – реагент»;
  • Минералогические, кристаллохимические и микроструктурные  исследования новообразованных систем «грунт – реагент» и «грунт – инертные материалы»;
  • Лабораторные исследования Центра в области физико-механических (строительных) свойств геокомпозитов как линейки продуктов для решения различных задач строительства (несущие грунтовые конструкции, плоскостные решения, противофильтрационные экраны и т.п.) применительно к различным типам эколого-геологических и инженерно-геологических  условий территории;
  • Лабораторные исследования Центра, направленные на изучение свойств геокомпозитов, при решении геоэкологических задач обращения с техногенными продуктами (отходами) производства и потребления.

Прикладные исследования

  • Обеспечения возможности производства строительно-монтажных работ и возведения объектов промышленного и гражданского назначения в сложных инженерно-геологических условиях (на территориях сложенных обводненными, тиксторопными, пучинистыми, текучими, просадочными и органоминеральными грунтами (в том числе торфяными массивами) со слабой несущей способностью;
  • Предотвращение нарушений целостности ресурсопроводов обусловленной деформацией грунтов (в том числе просадкой и пучинистостью) в основании трассы линейного объекта;
  • Снижение риска аварийных ситуаций на ресурсопроводах и утечке углеводородов, вызванных снижением несущей способностей грунтов в основании трасс с использованием методик мониторинга, моделирования (изменение динамических характеристик грунтов), методов устранения негативных явлений;
  • Изучение механизмов карстообразования при разведочном, поисково-оценочном и эксплуатационном бурении с целью предотвращения просадочных явлений на кустовой площадке;
  • Повышение надежности, срока службы и межремонтного периода временных, промысловых и постоянных линейных инфраструктурных объектов путем позитивного изменения физико-механических свойств грунтов оснований трасс, объектов, в том числе объектов нефтегазовой инфраструктуры (площадок размещения специализированного оборудования);
  • Разработка экономичных методов организации временных технических площадок, вертолетных площадок и временных промысловых дорог при разведочном, поисково-оценочном бурении благодаря управляемому позитивному изменению физико-механических свойств грунтов;
  • Снижение стоимости производства строительно-монтажных работ нулевого цикла при возведении инфраструктурных и производственных объектов путем создания массивов модифицированных грунтов, в том числе в береговых зонах;
  • Разработка передовых и экономичной методик субаквального твердения модифицированных грунтов при подводной укладке ресурсопроводов;

Кроме решения геотехнических задач возведения промышленных и специальных объектов в сложных эколого-геологических и инженерно-геологических условиях, исследования лаборатории будут так же направлены на решение геоэкологических задач сопровождения хозяйственной деятельности природоохранных, строительных и топливно-энергетических компаний.

  • Разработка замкнутого жизненного цикла строительных техногенных продуктов бурения и освоения месторождений с применением методик преобразований грунтов;
  • Разработка передовых методов обустройства мест размещения и хранения отходов, локализации и предотвращения аварийных ситуаций, связанных с попаданием отходов в окружающую среду, и методов производства работ по рекультивации территорий, нарушенных при строительстве и освоении месторождений;
  • Разработка отраслевых и общефедеральных нормативных документов по грунтам, строительным материалам и геокомпозитам.