Вопрос 18

В общем случае подземный трубопровод или трубопровод, проложенный в насыпи и находящийся под воздействием внутренних и внешних усилий, может изменять свое положение относительно положения, занимаемого им в период укладки, перемещаясь в направлениях 1, 2, 3, 4 и, в общем случае, любых промежуточных между ними.

1 и 3 –вертикальные перемещения;

2 и 4 – горизонтальные перемещения.

1 – перемещение вертикально вверх имеет место в случаях:

• под действием выталкивающей силы водонасыщенной среды в болотах и обводненных грунтах;

• на выпуклых участках рельефа под действием сжимающих продольных сил;

• на вогнутых участках под действием растягивающих сил;

• при демонтаже трубопровода с оставлением части грунта.

2, 4 – перемещения в горизонтальных плоскости – горизонтальные или боковые перемещения происходят в случаях:

• на участках поворота трубопровода в горизонтальной плоскости под действием растягивающих продольных сил (вовнутрь), сжимающих продольных сил (в наружную сторону);

• при обтекании подземного трубопровода оползнем.

3 – осадка трубопровода в слабом грунте (болотном, оттаивающем мерзлом), если вес трубопровода больше выталкивающей силы водонасыщенного грунта. Строго горизонтальное перемещение трубопровода в обычных грунтах – большая редкость, чаще всего это происходит с трубопроводами, проложенными в насыпи.

Обычно, из-за пассивного отпора грунта горизонтальному перемещению трубы, трубопровод получает перемещение в наклонной плоскости, т.е. получает какую-то составляющую перемещения и в вертикальном направлении.

Наиболее неблагоприятными для нормальной эксплуатации являются вертикальные перемещения, т.к. они могут привести к выходу трубопровода на поверхность, потере устойчивости оболочки трубы, повреждению изоляции и стенки трубы и т.д.

Для оценки возможности выхода трубопровода на поверхность или потери продольной устойчивости нужно определить сопротивление грунта поперечным перемещениям подземного трубопровода.

Сопротивление грунта поперечным перемещениям трубопровода зависит от наклона плоскости, в которой возможно перемещение.

При вертикальном перемещении трубопровода вверх сопротивление будет зависеть от вида и характеристик грунта засыпки и глубины заложения трубопровода. При горизонтальной или наклонном расположении плоскости, в которой перемещается трубопровод, дополнительно к сказанному на величину сопротивления грунта будут влиять размеры и формы траншеи.

2. Сопротивление грунта вертикальному перемещению трубопровода.

Эксперименты по выдергиванию отрезков труб из грунта в направлении, нормальном к продольной оси, показали следующие:

1. влияние вида грунта на величину сопротивления грунта и на вид расчетной формулы тем больше, чем больше времени прошло после засыпки трубопровода и чем больше восстановилась природная структура грунта;

2. картина напряженно-деформированного состояния и объем грунта, вовлеченного трубой в движение зависят от:

   • вида и состояния грунта;

   • диаметра и глубины заложения трубопровода.

Теоретические исследования по вертикальному перемещению штампов цилиндрической формы в сплошной среде (Трéска, Прандтль и др.) показывают, что изобары максимальных касательных напряжений и линии скольжения имеют форму:

1- ш тамп, 2- изобара максимальных касательных напряжений и линии скольжения; 3 – ядро уплотнения грунта.

II стадия (равномерное движение) – зависит от вида грунта, глубины заложения и диаметра трубы.

а) песчаный грунт, независимо от глубины заложения и диаметра трубы – обтекание грунтом штампа (сухие мелкие и пылеватые, средние и крупные пески любой влажности, кроме мелких и пылеватых влажных песков).

Схема а)

б) – для обычной глубины заложения (h≈D_н) и глинистых грунтов.

глинистый грунт:

вариант 1 – влажные пластичные глины и тяжелые суглинки;

вариант 2 – мелкие и пылеватые влажные песчаные грунты, супеси и легкие суглинки при любой влажности; сухие и маловлажные глины и тяжелые суглинки.

1. линия выпучивания грунта;

2. поверхности среза грунта;

3. ядро уплотнения грунта.

1. я дро уплотнения

2. плоская поверхность среза

AC, BD – поверхности трения трубы о грунт,

CE, DE – поверхности трения ядра уплотнения о грунт;

EF – поверхность трения в грунте засыпки.