სამეცნიერო პროექტის დასახელება: გრუნტის მაღალწყლიან ზონებში მეხდაცვის ფიზიკური პროცესების კვლევა

გრანტის დაფინანსების წყარო: ბათუმის შოთა რუსთველის სახელმწიფო უნივერსიტეტი

სამეცნიერო პროექტის ხელმძღვანელი: ასისტენტ პროფესორი მაია ტუღუში

სამეცნიერო პროექტის შემსრულებელი: პროფესორი გაიოზ ფარცხალაძე, ასოცირებული პროფესორი გოჩა ჩავლეშვილი,  ასისტენტ პროფესორი მადონა ლორია, ბორის კარასევი, სტუდენტები: გელა ბოლქვაძე, დიმიტრი მახარაძე

სამეცნიერო პროექტის განხორციელების ვადა: 2018 წ.

პროექტის მიზანი, ამოცანები და აქტუალობა: პროექტი ითვალისწინებს მეხდაცვის არსებული კონცეფციის თეორიულ კვლევას და მასში კორექტირების შეტანას.

მეხდაცვის თანამედროვე კონცეფცია მდგომარეობს იმაში, რომ შენობა-ნაგებობაზე მეხის დაცემის შემთხვევაში მოხდეს მისი მიწაში რაც შეიძლება სწრაფი გატარება სპეციალური ჩამამიწებელი მოწყობილობით, ისე რომ დამიწების პროცესში რაიმე ახალი მოვლენის პროვოცირება არ მოხდეს. ეს პრობლემა განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია ტროპიკულ და სუბტროპიკულ ზონებში გრუნტის მაღალ წყლებთან ახლოს, მაგ. ქ. ბათუმში, ადგილი აქვს არაერთ შემთხვევას შენობა-ნაგებობის ფუძე-საძირკვლის დაზიანების, რომელსაც ხშირად გრუნტის თავისებურებებიოთ ხსნიან და იფარგლებიან საძირკვლის გასამაგრებელი სამუშაოების ჩატარებით. ცნობილი ძეგლის “ალი და ნინო” საძირკველის დაზიანების მიზეზი, რომელიც ზღვისპირას იყო აღმართული, ახსნეს ტალღის მიმოქცევის გავლენით და შემოიფარგლნენ ძეგლის გადატანით ზღვის ნაპირიდან მოშორებით. დაზიანების მიზეზის საფუძვლიანი კვლევა არ ჩატარებულა. მსგავს დაზიანებას განიცდის არაერთი საპორტო Fშენობა, რომლის საძირკველი მაღალწყლიანი გრუნტის ზონაშია.

ელვის პირდაპირ მიწაში – თხევად გარემოში გატარების დროს ელექტრულმა განმუხტვამ შესაძლებელია წარმოქმნას ე.წ. “ელექტროჰიდრავლიკური დარტყმა (ეჰდ)” (იუტკინის ეფექტი). სითხეში ელექტრული განმუხტვის დროს წარმოიქმნება სითხის შიგნით ენერგეტიკული აფეთქება, რასაც მოყვება გარკვეულ წერტილში ენერგიის მომენტალური გამოყოფა. გამოყოფილი თბური და კინეტიკური ენერგიის  რაოდენობა და სისწრაფე ბევრ ფაქტორზეა დამოკიდებული მათ შორის ელექტრული განმუხტვის პარამეტრებსა და სითხის თვისებებზე. თუ ელექტრული განმუხტვის გზაზე აღმოჩნდება მეტალური ჩანართები (მავთულები, კაბელები, მეტალური ზონარები და სხვ.) ელექტროჰიდრავლიკური დარტყმის სიმძლავრე მკვეთრად გაიზრდება. მას დაემატება “თბური აფეთქებაც” და მთელი ეს გარდაქმნილი პლაზმა დაიწყებს ზებგერითი სიჩქარით მოძრაობას, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს მისი გავრცელების გზაზე ყველაფრის ნგრევა. ეს ენერგია ბევრად გადააჭარბებს პირველწყაროს იმპულსურ სიმძლავრეს.

აღწერილი ფიზიკური მოვლენა ცნობილია და 50 წელზე მეტია მსოფლიო მეცნიერების კვლევის ობიექტია. ამ კვლევათა შედეგებმა გამოყენება ჰპოვა მრეწველობაში (მაგ. გრანიტისა და ბეტონის ფილების, სხვადახვა ქვების დასანაწევრებლად)., სოფლის მეურნეობასა და მედიცინაში  და ა. შ. ეს კვლევები ძირითადად მიმართულია ელექტროჰიდრავლიკური დარტყმის ეფექტის გაძლიერებისაკენ.

აღნიშნულისაგან განსხვავებით, მოცემულ პროექტში ელექტროჰიდრავლიკური დარტყმა დაკავშირებულია მეხდაცვის საკითხთან და გამოკვლეული იქნება მისი შემცირების, შეძლებისდაგვარად მთლიანად გამორიცხვის გზები.
სუბტროპიკულ ზონაში (მაგ. ქ. ბათუმში) სამშენებლო ნაგებობების ფუნდამენტების უმრავლესობა, განსაკუთრებით წვიმიან ამინდებში, წყალშია. სამშენებლო ნაგებობების მეხამრიდების უმრავლესობა მიერთებულია ფუნდამენტთან, რომელიც წარმოადგენს დაარმატირებულ ბეტონს და გამოიყენება ბუნებრივ დამამიწებლად.

ევროპული სტანდარტებით  მეხდაცვის განხორციელებისას დასაშვებია, ზოგჯერ კი აუცილებელია, რომ ჩამამიწებლის ელექრული კონტური უერთდებოდეს მეხდაცვის ელექტრულ კონტურს (მაგალითად,  ევროპულ სტანდარტში ICE 62305-1:2006 Protection against lightning Part 1: General principles - ატმოსფერული ელექტროობისაგან დაცვა. ნაწილი 1: ზოგადი პრინციპები).

კვლევის აქტუალობა მდგომარეობს იმაში, რომ კონკრეტულ ადგილას (კლიმატური პირობების მიხედვით) მეხის დაცემით გამოწვეული ფიზიკური პროცესების გაცნობიერების გარეშე მეხდაცვის მოთხოვნების ავტომატურად შესრულებისას, მეხამრიდი შეიძლება გახდეს დასაცავი ობიექტის მოულოდნელი ნგრევის მიზეზი. პირველად იქნება განხილული მეხდაცვის საკითხები ელექტროჰიდრავლიკურ ეფექტთან ერთად, რომელსაც შეიძლება ადგილი ჰქონდეს წყლიანი გრუნტის ზონაში შენობა-ნაგებობაზე მეხის Dდაცემის დროს.

სამეცნიერო პროექტის მოსალოდნელი შედეგები: ელექტროჰიდრავლიკური ეფექტის ექსპერიმენტალური გამოკვლევის შედეგად დადგენილი იქნება დაარმატურებული ფუნდამენტის ბუნებრივ ჩამამიწებლად გამოყენების შესაძლებლობა; ჩამამიწებელ მოწყობილობაზე იმპულსური დენის ზემოქმედებით კვლევის შემდეგ დაზუსტდება ჩამამიწებელი მოწყობილობის სრული წინაღობის ცვლილების დიაპაზონი MRU-200 ხელსაწყოს საზომი დენის მოქმედების დროს და ელვის განმუხტვის პროცესში წარმოქმნილი დენის შემთხვევაში; აღნიშნული კვლევების ჩატარების და ანალიზის შემდეგ დადგინდება ჩამამიწებელი მოწყობილობის წინაღობის მასში გამავალ დენზე დამოკიდებულების არაწრფივი მახასიათებელი და მონაცემებზე დაყრდნობით შედგება ჩამამიწებელი მოწყობილობის ელექტრული სქემა (მოსალოდნელია ჩამამიწებელი მოწყობილობის წინაღობის განსაზღვრისას დიდი ცდომილება MRU-200 ხელსაწყოს ჩვენებასთან შედარებით);

პროექტის კვლევის შედეგები შესაძლებელია გამოყენებული იქნეს მაღალი ძაბვის გადამცემი ხაზების ქსელის და მანაწილებელი მოწყობილობის მონტაჟისა და ექსპლუატაციის დროს.

სამშენებლო ობიექტების მეხდაცვის სისტემის სტანდარტების არ არსებობის გამო ხშირი ელჭექის რეგიონებში ადამიანების ელექტროუსაფრთხოების პირობები დაბალია. მოცემული პროექტით შემოთავაზებული კვლევების შედეგები ამ პრობლემის გადაჭირის ბაზური დოკუმენტის შექმნის საფუძველი იქნება, რომლიც შესაძლოა აისახოს  საერთაშორისო მეხდაცვის სტანდარტებში.