Численное исследование методов инженерной защиты подземных трубопроводов от силового воздействия на них пучинистых грунтов

UDK: 624.131 621.644
DOI: 10.24887/0028-2448-2019-1-88-93
Ключевые слова: морозное пучение, гидроизолированная подушка, напряженно-деформированное состояние (НДС) трубопровода
Авторы: Е.В. Марков (Тюменский индустриальный университет), С.А. Пульников (Тюменский индустриальный университет), к.т.н.

Эксплуатационная надежность трубопроводных систем в условиях Западной Сибири определяется главным образом способностью конструкции трубопровода обеспечивать эксплуатационное положение в границах допустимых значений под воздействием разрушающих геологических процессов. Для «теплых» и «холодных» трубопроводов наиболее опасно морозное пучение грунтов, что связано с огромными величинами погонных усилий и малостью абсолютных деформаций, которые не позволяют проводить своевременную диагностику в условиях высокого снежного покрова без системы мониторинга планово-высотного положения. В настоящее время проектные решения по инженерной защите трубопроводов от морозного пучения не обеспечивают нормативный уровень надежности, что обусловливает актуальность проблемы повышения эффективности инженерных защит.

В статье способы инженерной защиты разделены на две группы: 1) направленные на уменьшение пучинистых свойств грунта; 2) направленные на снижение силовых воздействий со стороны пучинистого грунта. Выполнено численное исследование различных методов инженерной защиты второй группы. Анализ результатов показал повышенную опасность локальных участков морозного пучения протяженностью не более 21 м для магистральных трубопроводов диаметром от 530до 1420 мм по сравнению с более длинными. Это обусловливает необходимость применения инженерной защиты на всем протяжении от скважины с пучинистым грунтом до скважины с непучинистым грунтом. Уменьшение защемляющей способности прилегающих непучинистых грунтов снижает напряженно-деформированное состояние на участках пучения, однако в инженерно-геологических условиях Западной Сибири увеличивает риски всплытия и аркообразования и потому не рекомендуется к применению. Применение подушек из непучинистых материалов под нижней образующей трубопроводов для уменьшения усилий и перемещений от морозного пучения позволяет существенно снизить напряженно-деформированное состояние трубопровода. Численное исследование геометрических параметров подушек показало, что подушка из материалов более жестких, чем грунт основания, должна быть более глубокой, а менее жесткая - более широкой, что обусловлено различием защитных свойств.

Список литературы

1. Лазарев С.А., Пульников С.А., Сысоев Ю.С. Диагностирование протяженных пространственно-деформируемых участков магистральных газопроводов в системе управления техническим состоянием и целостностью ПАО «Газпром» // Территория Нефтегаз. – 2016. – № 4. – С. 106–115.

2. Лазарев С.А., Пульников С.А., Сысоев Ю.С. Оценка технического состояния линейной части магистрального газопровода на участках со значительными пространственными деформациями // Газовая промышленность. – 2016. – № 9 (743). – С. 84–90.

3. Алескерова З.Ш., Пульников С.А., Сысоев Ю.С. Категории и критерии оценки геотехнического состояния магистральных газопроводов в условиях динамики негативных климатических процессов // Известия вузов. Нефть и газ. – 2016. – № 6. – С. 30–35.

4. Горковенко А.И. Основы теории расчета пространственного положения подземного трубопровода под влиянием сезонных процессов: дис. ... д-ра техн. наук. – Тюмень, 2006. – 305 с.

5. Иванов И.А. Эксплуатационная надежность магистральных трубопроводов в районах глубокого сезонного промерзания пучинстых грунтов: дис. … д-ра техн. наук. – Тюмень, – 2002. – 267 с.

6. Михайлов П.Ю. Динамика тепломассообменных процессов и теплосилового взаимодействия промерзающих грунтов с подземным трубопроводом: дис. … канд. физ.-мат. наук. – Тюмень, 2012. – 175 с.

7. Чикишев В.М. Исследование процесса силового взаимодействия линейной части трубопроводов с промерзающим грунтом: дис. ... канд. техн. наук. – Тюмень, 1999. – 143 с.

8. Айбиндер А.Б. Расчет магистральных и промысловых трубопроводов на прочность и устойчивость. – М.: Недра, 1991. – 287 с.

9. Киселев М.М. Расчет нормальных сил морозного выпучивания фундаментов // Основания, фундаменты и механика грунтов. – 1961. – № 5. – C. 23–24.

10. Пусков В.И. Расчет нормальных сил морозного пучения грунтов на подошве жесткой полосы с ограниченной податливостью // Тр. ин-та / НИИЖТ. – 1967. – Вып. 13. – C. 141–150.

11. Швец В.Б. Элювиальные грунты Урала как основания фундаментов зданий и сооружений: автореф. дис. ... д-ра техн. наук. – М., 1967. – 51 c.

12. Кузнецов А.О. Практическая методика расчета откосов, армированных горизонтальными стержнями круглого сечения // Известия ВНИИ гидротехники им. Б.Е. Веденеева. – 2017. – № 283. – С. 88–96.



Внимание!
Купить полный текст статьи (формат - PDF) могут только авторизованные посетители сайта.