2809

При установлении сроков ремонта за меру отклонения конкретных значений сроков службы от их среднего значения принимают дисперсию Dx , которую определяют по формуле

i 1

На практике удобнее пользоваться не дисперсией, а среднеквадратическим отклонением (стандартом) срока службы:

Срок ремонта конструкции определяется на тот момент времени, когда вероятность отказа конструкции еще незначительна:

где Тср – средний срок службы элемента.

Возможны подходы к назначению межремонтных сроков с оптимизационных позиций. Рассмотрим два способа оптимизации ремонтных сроков для строительных конструкций.

Первый способ заключается в оптимизации межремонтного срока для одной конкретной конструкции. Он основан на минимизации приведенных затрат на изготовление и эксплуатационный ремонт конструкции:

где Зизг t – затраты на изготовление конструкций, которые зависят

от предполагаемого межремонтного срока; Н – приведенное количество отказов за межремонтный срок.

Затраты на изготовлении конструкции зависят от предполагаемого межремонтного срока следующим образом:

– за время t увеличиваются временные нагрузки:

t a

где u, a – параметры двойного экспоненциального распределения;

391

– за время t уменьшается прочность конструкции по логарифмическому закону за счет накопления повреждений:

где b – параметр экспоненциального закона распределения; D, K – параметры, подбираемые экспериментально.

Второй способ заключается в оптимизации межремонтных сроков всех конструкций строительного объекта одновременно. При этом используется аппарат линейного программирования. Целевой функцией является выполнение условия:

где C1, C2 , , Cn – стоимость ремонта 1, 2, 3, …, n-го типа конструкции; С – сметная стоимость ремонтируемого объекта; n1, n2 , , nn – количество ремонта 1, 2, 3, …, n-го типа конструкции.

n1 n2 nn ,

где АО – ежегодные амортизационные отчисления.

392

AO СТ .

Моральный износ строительных объектов может оказывать влияние на межремонтные сроки. При этом могут возникать ситуации, когда моральное старение является причиной уменьшения межремонтного срока. Такое может произойти при условии, когда стоимость преждевременного капитального ремонта и перепрофилировки морально устаревшего объекта окажется ниже прибыли, получаемой после реконструкции строительного объекта. В этом случае целесообразно провести капитальный ремонт в сроки, соответствующие моральному старению строительного объекта.

Экономические способы назначения межремонтных сроков имеют преимущества перед другими возможными способами. Это объясняется тем, что основным решающим фактором являются материальные затраты, которые интегрально учитывают все возможные затраты.

Однако те же способы имеют и существенные недостатки, связанные в первую очередь с неучетом условий эксплуатации конструкций и их начальных качеств. Учесть эти особенности позволяют технические способы назначения межремонтных сроков. Однако такие способы не в полной мере учитывают экономические аспекты.

В связи с этим наиболее приемлемым способом определения межремонтных сроков является объединение экономических и технических способов.

Надежность инженерных сооружений в конце срока эксплуатации должна быть не менее заданной (Wz). Фактическое изменение надежности конструкции во времени отличается от проектного, причем, как правило, в худшую сторону (рисунок). Закон изменения надежности во времени представлен формулой

393

WH , WK – надежность конструкции на начало и конец эксплуатации,

которые вычисляются по схеме взаимодействия распределений нагрузок и несущей способности элемента.

Значение t определяем по формуле

Рис. Изменение надежности во времени

Как правило, t tэкспл, поэтому определенное таким образом

значение t может на научной основе оценить срок капитального ремонта, целью которого является восстановление первоначальной надежности.

В связи с тем что теория надежности учитывает рассеяние параметров, определяющих свойства конструкции, они имеют тесную связь с контролем качества строительной конструкции, в том числе и экологической безопасностью.

Использование теории надежности оказывает непосредственное положительное влияние на развитие научных исследований в области расчета строительных элементов и систем.

При планировании эксплуатационными службами ремонтновосстановительных работ с учетом изменившихся условий производства к оценке нормированного уровня надежности можно подойти с позиций ее оптимизации по критерию приведенных затрат.

394

Список литературы

1.Дормидонтова Т.В. Мониторинг несущих конструкций одноэтажного каркасного сборного железобетонного здания // Науковеде-

ние. – 2014. – № 2.

2.Дормидонтова Т.В., Филатова А.В. Анализ методов проектирования автомобильных дорог // Научное обозрение. – 2015. – № 7.

3.Дормидонтова Т.В., Гареева Л.Х., Солкарян Н.Г. Применение метода «Дерево решений» и планированного эксперимента для выбора лучших вариантов при заданных критериях в транспортном строительстве // Науковедение. – 2015. – Т. 7, № 1.

4.Дормидонтова Т.В., Кирьяков В.В Применение методов теории надежности на практике // Науковедение. – 2015. – Т. 7, № 2.

5.Dormidontova T.V. Operational safety assessment of stadium stands // Procedia Engineering XXIV R-S-P seminar, Theoretical Foundation of Civil Engineering (24RSP) (TFoCE 2015).

Об авторах

Асадуллин Илдус Ряшитович – магистрант кафедры управления промышленной и экологической безопасности, Тольяттинский государственный университет, e-mail: ask-a2006@yandex.ru.

Дормидонтова Татьяна Владимировна – кандидат техниче-

ских наук, профессор РАЕ, почетный доктор International Academy of Natural History (Doctor of Science, Honoris Causa), заведующая кафед-

рой автомобильных дорог и геодезического сопровождения строительства, Самарский государственный архитектурно-строительный уни-

верситет, e-mail: adisk63@yandex.ru.

395

УДК 624.131.137

Б.С. Юшков, А.С. Сергеев, Д.С. Бабин

СТРОИТЕЛЬСТВО ДОРОГ НА НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ ГРУНТАХ

Строительство дорог на нефтезагрязненных грунтах – актуальная проблема для Пермского края и России в целом. В нашей стране проблема нефтяного загрязнения почв практически не решается. При этом нефтезагрязненные грунты необходимо обезвреживать, так как они опасны для окружающей среды и человека. Технологический и научный уровень средств и способов очистки невысокий, поэтому проблема загрязнения нефтепродуктами почв Российской Федерации актуальна и нуждается в большем внимании всех заинтересованных правительственных, научных и производственных организаций. В работе даются общие сведения о проблеме, ее масштабах, причинах возникновения.

Ключевые слова: нефтезагрязненные грунты, строительство дорог, деградация почв, механический и физико-химический способы, класс опасности.

B.S. Yushkov, A.S. Sergeev, D.S. Babin

ROAD CONSTRUCTION CONTAMINATED SOILS

The construction of roads in the oil-contaminated soils urgent problem for the Perm region and Russia as a whole. In our country, the problem of oil pollution of the soil is practically not solved. This is necessary to neutralize the contaminated soils, because they are dangerous to the environment and humans. The technological and scientific level of the means and methods of treatment is low. Therefore the problem of oil pollution of the soil of the Russian Federation and the actual needs more attention of all interested government, academic and industrial organizations. The paper gives an overview of the problem, its extent, the causes.

Keywords: oil-contaminated soils, roads, soil degradation, mechanical, physical and chemical processes, hazard class.

Нефть – один из основных факторов экономического развития стран в ХХ веке, таким же он останется в ближайшем будущем. Широкое распространение потребления нефти и нефтепродуктов в современном мире приводит к большому количеству загрязнений окружающей среды (рис. 1).

396

Рис. 1. Нефтешлам

Нефтяное загрязнение как по масштабам, так и по токсичности представляет собой общепланетарную опасность. Утечки нефтепродуктов приводят к деградации почв, отравлению и смерти организмов. Процесс рекультивации и самоочищения почвы долгий, особенно продолжителен он в регионах, где преобладают минусовые температуры в течение большей части года. Решение проблемы очистки почвенного покрова от загрязнений нефтью, разработка новых и совершенствование существующих технологий восстановления нефтезагрязненных земель относятся к числу приоритетных задач.

Любой грунт может быть нефтезагрязненным, так как источники загрязнения разнообразны и встречаются повсеместно. Любому нефтезагрязненному грунту, подлежащему вывозу и утилизации, присваивается категория опасности, зависящая от степени его загрязнения. Информация заносится в паспорт опасного отхода. Предельно допустимая концентрация вредных веществ в грунтах указана в СанПиН [1], ГН [2, 3].

Все нефтезагрязненные грунты относятся к IV и V классам опасности и подлежат обезвреживанию [4].

Процесс обустройства и эксплуатации нефтяного месторождения требует значительного вмешательства в природу: изменение природного ландшафта, загрязнение окружающей среды.

397

В первую очередь загрязнению подвергается почвенный покров. Деградация почв вызвана механическим и химическим воздействиями. Это является одной из наиболее болезненных проблем нефтегазового комплекса.

Рис. 2. Нефтяной разлив

Аварии на нефте- и газопроводах являются наиболее ущербными с экологической точки зрения (рис. 2). Так, при одном прорыве нефтепровода выбрасывается в среднем 2 т нефти, что выводит из строя 1000 м3 земли, а в результате аварий на газоконденсатопроводе в землю в среднем попадает не менее 2 млн т в год нефтепродуктов [5].

Образование битуминозных солончаков, гудронизация, цементация и другие изменения, возникающие в почве после попадания в нее нефтепродуктов, – все это приводит к снижению ее плодородия и ухудшает состояние растительности. В результате начинаются негативные процессы: эрозия почв, деградация, криогенез.

Проблема деградации почв серьезна и масштабна, она требует незамедлительного принятия решений по разработке методов борьбы с ней.

Деградация почв возникает в результате разных природных и антропогенных причин, принимая формы химического загрязнения, опустынивания, заболачивания и т.д. Антропогенная деградация является либо непосредственным результатом залповой техногенной на-

398

грузки (механической, химической), либо связана с природными гипергенными или почвообразовательными процессами.

Эта проблема актуальна и для Пермского края, который богат нефтью и газом, рудными и нерудными ископаемыми. Как следствие, на его природную среду оказывается большая антропогенная нагрузка, связанная с образованием и накоплением отходов промышленной деятельности. Предприятием «Природа-Пермь» очищено и сдано более 200 тыс. м3 нефтезагрязненных грунтов за период с 2001 по 2009 год, рекультивировано более 1,5 млн м2 нарушенных земель в местах аварийных разливов, ликвидировано более 60 мест складирования нефтеотходов [6].

Загрязнение почв нефтью и нефтепродуктами – одна из сложных и многоплановых проблем экологии и охраны окружающей среды. На данной момент единственным реальным способом борьбы с последствиями загрязнения почв нефтепродуктами является комплекс работ, включающий механическое или физико-химическое удаление разлитых нефтепродуктов с последующей очисткой остающейся в почве нефти биологическими методами при помощи биодеструкции нефтеокисляющими микроорганизмами.

Так как нефтезагрязненные грунты скапливаются в больших количествах, а их утилизация и очистка – долгий и дорогой процесс, то необходимо научиться применять промышленные отходы нефтегазового комплекса, в том числе и нефтезагрязненный грунт, в дорожном строительстве без ущерба экологии и человеческому здоровью.

Существующие сегодня препараты и средства в России малоэффективны, особенно в экстремальных климатических условиях наших регионов. Следовательно, для успешной очистки нефтезагрязненных грунтов требуются поиск и разработка новых препаратов, методов и устройств.

Список литературы

1.СанПиН 2.1.7.1287–03. Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы. Дата введения 15.06.2003. – М., 2003.

2.ГН 2.1.7.2041–06. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве. Дата введения 23.01.2006. – М., 2006.

399

3.ГН 2.1.7.2511–09. Ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) химических веществ в почве. Дата введения 01.07.2009. – М., 2009.

4.ГОСТ 17.4.1.02.83. Охрана природы. Почва. Классификация химических веществ для контроля загрязнений. Дата введения

01.01.1985. – М., 1985.

5.Гриценко А.И., Акопов Г.С., Максимов В.М. Экология. Нефть

игаз. – М.: Наука, 1997. – 598 с.

6.Деловое Прикамье. – 2010. – 21 августа.

Об авторах

Юшков Борис Семенович – кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой автомобильных дорог и мостов, Пермский государственный национальный исследовательский университет, e-mail: admpnipu@mail.ru.

Сергеев Андрей Сергеевич – ассистент кафедры автомобильных дорог и мостов, Пермский национальный исследовательский по-

литехнический университет, e-mail: Zzverdvd@mail.ru.

Бабин Дмитрий Сергеевич – магистр кафедры автомобильных дорог и мостов, Пермский национальный исследовательский политехнический университет.

400