Tipovye_raschyoty_pri_sooruzhenii_i_remonte

uo – продольные перемещения концов прилегающих участков трубопровода ln в направлении деформируемого участка l под действием силы Р; uсл – удлинение

участка l за счет слабины, равное (1-1,5) см на каждые 100 м трубопровода; ko – коэффициент постели грунта при сжатии (см. табл.2.14).

Величина продольных перемещений uo определяется с учетом характера взаимодействия трубопровода с грунтом. При упругой связи:

при упругопластической связи:

350

Задаваясь несколькими значениями Р, рассчитываем прогибы f по формулам (4.29) и (4.30) и строим графики зависимостей f от Р, точка пересечения которых определяет фактические значения Рф и fф.

Далее находим значения изгибающего момента Мо в сечениях х=0 и х=l по формуле (4.31) и изгибающего момента Мс в сечении х =l/2 по формуле:

Для безотказной работы трубопровода проверку его прочности в продольном направлении (см. п.2.2.3) следует выполнить с учетом дополнительных продольных напряжений, вызванных действием оползня:

4.1.4. Расчет основных параметров буровзрывных работ при строительстве трубопроводов в горах

В скальных грунтах перед разработкой траншеи одноковшовыми экскаваторами необходимо предварительно рыхлить грунт взрывным способом [132]. Рыхление осуществляется группой небольших зарядов, помещенных в шпуры – цилиндрические полости диаметром до 85 мм

351

и длиной до 5 м. В качестве взрывчатых веществ (ВВ) применяются зерногранулиты, игданиты, гранулиты, аммониты.

Расчет величины заряда в шпуре Qзар ведется из предположения, что при взрыве образуется воронка, объем которой V связан с величиной Qзар соотношением

где Ар – удельный расход ВВ на рыхление, величина которого для эталонного ВВ (аммонита № 6 ЖВ) приведена в табл. 4.1 в зависимости от категории крепости породы.

Объем воронки определим через радиус r и глубины W, которая называется линией наименьшего сопротивления (кратчайшее расстояние от центра заряда до свободной поверхности):

Таблица 4.1

Удельный расход эталонного ВВ

352

а учитывая, что показатель действия взрыва n, равный отношению r/W, при

рыхлении должен быть меньше единицы, можно считать, что V ≈W 3 . Схема расположения заряда показана на рис. 4.9. Длину шпура L рекомендуется принимать в 1,2 раза больше проектной глубины траншеи hТ. Длина перебура

lпер составляет (0,15–0,2) hТ; lзар – длина заряда принимается равной (0,3–0,6)L;

lзаб – длина забойки. При lзар = L/3 и lпер=0,2hТ длина шпура L = 1,2 hТ и величина W становится равной hТ, таким образом, выражение (4.41) принимает

вид

Полученная величина округляется в большую сторону до ближайшего существующего значения диаметра бурового инструмента. В пределах от 25 до 75 мм градация диаметров идет через каждый миллиметр, от 75 до 295 мм – через 5 мм, от 295 до 450 мм – через 10 мм. Плотность различных взрывчатых веществ, применяемых при строительстве трубопроводов, дана в табл. 4.2. Там же приводятся значения поправочного коэффициента е, на который следует умножить удельный расход эталонного ВВ, чтобы получить идентичную величину для другого ВВ.

Расстояние между шпурами в ряду а обычно составляет (0,5–1,0)hТ. При ширине траншеи по дну до В ≤ 2 м заряды располагаются в один ряд, при большей ширине – в два ряда.

353

перекрывали друг друга (рис. 4.10). Зоны, заштрихованные на риснуке, дорабатывают механизированным способом. Первый ряд располагают у основания откоса полки, так чтобы центры зарядов находились на уровне подошвы при этом W1=Bsinαк, r1 = nW1. Второй ряд располагается на расстоянии и от первого, ориентировочно равном b = 1,2r1/n. Аналогично отыскивается положение третьего ряда.

Рис.4.10. Схема расположения зарядов при разработке полки

При расположении центра заряда на расстоянии W от поверхности грунта длина перебура lпер =lзар, в то же время рекомендуемое значение lпер = (0,1– 0,15)W. Приравняв правые части этих уравнений, имеем lпер = (0,2–0,3)W; длина

скважины L = W + lпер = (1,1–115)W. Величина заряда определяется по формуле:

Если показатель действия взрыва n = 1, образуется воронка нормального выброса, если n > 1 – усиленного выброса. Расстояние между зарядами в ряду определяют по формуле a = mW, где m = 1 при n = 1 и m = 1,25 при n = 1,5.

Диаметр скважины определим аналогично предыдущему случаю: объем

На крутых склонах от 45° до 60° все скважины бурят веером с одной стоянки буровой машины, для прохода которой вначале устраивают тропу шириной bТ = 4,5 м, используя шпуровые заряды (рис. 4.11).

355

4.3 и 4.4). Диаметр скважины принят 105 мм, расстояние между скважинами в ряду а= 3,4 м.

Таблица 4.3

Параметры буровзрывных работ при αк = 45°, Нn= 15 м; Н = 6,4 м

4.1.5. Расчет напряженного состояния трубопровода при тоннельной прокладке

Освоение бестраншейного метода сооружения трубопроводов с использованием тоннелей очень важно в связи с планами развития нефтяной и газовой промышленности в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке. При этом потребность в использовании тоннельных переходов значительно возрастает, так как в горных районах, в сложных природных условиях они смогут обеспечить высокую надежность сооружаемых трубопроводных систем. Учитывая сравнительно большую протяженность тоннельных переходов, важным является вопрос компенсации продольных деформаций от изменения температуры стенки трубы и внутреннего давления транспортируемого продукта.

357

При строительстве тоннельного перехода через хребет Безымянный на трассе газопровода Россия – Турция был применен способ предварительного напряжения тоннельного участка трубопровода. Это позволило избежать применения компенсирующих устройств и упростить конструкцию перехода

[140].

Рис.4.12. Конструктивно расчетная схема бескомпенсаторного тоннельного участка газопровода

Конструктивно-расчетная схема тоннельного участка газопровода (рис.4.12) представляет собой надземный бескомпенсаторный неразрезной многопролетный балочный переход общей длиной L. Собственный вес трубопровода воспринимается шарнирными катковыми опорами, расположенными с определенным шагом вдоль оси. В трубопроводе действует внутреннее давление р. Кроме того, он воспринимает воздействие температурного перепада ∆Τ, равного разности температур трубопровода в период эксплуатации и в момент «замыкания» тоннельного участка. На входе и выходе перехода смонтированы неподвижные опоры, которые исключают любые перемещения трубопровода в этих точках. На полость трубопровода в его торцевых сечениях действует осевая сила, равная произведению внутреннего давления на площадь сечения в свету рFсв.

Кольцевые σкц и продольные осевые σпрN напряжения в трубопроводе без компенсации деформаций (при этом считается, что продольные осевые деформации равны нулю) определяются по формулам (2.9) и (2.40).

Когда невозможно избежать сжимающих осевых напряжений, можно применить предварительное напряжение участка путем приложения к его торцам предварительных растягивающих усилий. В этом случае решаются две задачи:

•обеспечивается условие прочности по нормам проектирования;

•исключается возможность неконтролируемого выпучивания

358