Ученые выяснили, как быстро могут разлагаться геосинтетические материалы, применяемые в противооползневых сооружениях

Российские учёные совместно с зарубежными коллегами выяснили, как в условиях Юго-Восточной Балтики изменяются свойства геосинтетических материалов, применяемых в берегоукрепительных сооружениях. Хотя доля стабиматов и геотекстилей составляет около 5% от стоимости конструкций, они играют важную функциональную роль. Это первая в России оценка изменения свойств геосинтетического материала подобного противооползневого берегоукрепительного сооружения после его эксплуатации в реальных условиях (2017-2021). Полученные учёными данные могут быть использованы в качестве примера для оценки степени деградации подобных материалов, для планирования улучшения качества объектов, в которых используются геосинтетические материалы, а также для оценки целесообразности использования биоразлагаемых материалов с точки зрения сохранения качества окружающей среды.

Действие ветра, волн и течений приводит к разрушению (абразии) берегов Юго-Восточной Балтики. Угроза возрастает из-за подъёма уровня Мирового океана, увеличения количества атмосферных осадков и речного стока. Всё это, а также дефицит свободного песчаного материала заставляет учёных искать новые способы защиты берегов.

При строительстве берегозащитных сооружений в последнее время кроме традиционных материалов используются также и современные геосинтетические материалы, повышающие надёжность конструкций. При создании таких материалов применяют натуральные или искусственные полимеры. Но в случае нарушения технологий, повреждения или длительного использования геосинтетические материалы могут разрушаться и попадать в морскую среду. В настоящее время на протяжении 20 км побережья Юго-Восточной Балтики расположено более 30 берегозащитных сооружений, при строительстве которых использована геосинтетика. Все они – потенциальные источники загрязнения.

Одно из таких сооружений привлекает особое внимание своими огромными размерами. Это комплекс инженерного укрепления абразионного склона в городе-курорте Светлогорске Калининградской области (площадью 90 тыс. м² и протяжённостью 1300 м). Здесь в качестве сплошного покрытия откосов используются геоматы – полотно, изготовленное из переплетающихся между собой полипропиленовых или полиэтиленовых сеток. А в основаниях склонов используется геотекстиль – водонепроницаемое полотно, которое изготавливается из полимеров.

Ученые из подведомственного Минобрнауки России Института океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук, ГБУ КО «Балтберегозащита», Балтийского федерального университета им. И. Канта и с участием зарубежных коллег проанализировали, насколько быстро геосинтетические материалы, использованные в этом сооружении, могут разрушаться под воздействием внешних факторов. Исследование было основано на серии лабораторных анализов образцов геомата и геотекстиля, использованных для защиты склона.

«В ходе исследования мы выяснили, что геосинтетические материалы, используемые в таких наружных (открытых) берегоукрепительных сооружениях, со временем деградируют. Например, полимерные нити в геомате за 3 года эксплуатации потеряли 39–85% своей эластичности», – сказал заведующий лабораторией прибрежных систем Института океанологии Борис Чубаренко.

Поскольку геосинтетические материалы могут разлагаться при контакте с кислородом воздуха и под действием солнечного света, ожидалось, что основным фактором деградации геосинтетического материала (геотекстиля или противоэрозионного геомата) могут быть фотоокислительные условия – образцы, выставленные на солнечный свет, обычно теряют эластичность и более склонны к разрушению из-за хрупкости. «Но в нашем случае наиболее ломкими оказались образцы, взятые из затенённых участков в траве и под оползнем. Само же противооползневое сооружение, с инженерной точки зрения, пока находится в хорошем состоянии: конструкция выполняет задачу по стабилизации склона, поверх синтетического покрытия развивается почвопокровная растительность. Сейчас нет необходимости проводить какие-либо восстановительные работы», – добавил Борис Чубаренко.

Инженерная идея сооружения в Светлогорске заключалась в использовании слоя геомата в качестве основы для развития почвопокровной растительности, которая разовьется через 3–5 лет, а при хорошей задернованности геомат может даже разрушиться, так как он уже отслужил. Но использование небиоразлагаемого материала может оказывать негативное воздействие на окружающую среду за счёт выдувания и вымывания мелких фрагментов геомата.

Сбор данных и лабораторные анализы были произведены в рамках проекта РФФИ 18-55-76002 ERA_a (EI-GEO), анализ данных осуществлён Институтом океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук при финансовой поддержке Минобрнауки России. Материалы опубликованы в международном журнале: https://doi.org/10.3390/jmse11010113

Chubarenko B., Domnin D., Simon F.-G., Scholz P., Leitsin V., Tovpinets A., Karmanov K., Esiukova E. Change over Time in the Mechanical Properties of Geosynthetics Used in Coastal Protection in the South-Eastern Baltic // Journal of Marine Science and Engineering. 2023. Vol. 11. №113. doi:10.3390/jmse11010113