книги из ГПНТБ / Гофман-Захаров П.М. Проектирование и сооружение подземных резервуаров - нефтегазохранилищ

ширина 22 м, что позволяет применять стандартные фермы пе­ рекрытия наибольшего типоразмера (30 м);

глубина прямоугольного хранилища определяется из условия получения минимальной площади контакта продукта с ограж­ дающими поверхностями.

Наименьшую боковую контактирующую площадь будет иметь прямоугольное хранилище (параллелепипед), у которого попе­ речное сечение представляет собой квадрат, следовательно, глу­ бина заложения хранилища должна равняться ширине. По сра­ внению с хранилищем, имеющим форму равновеликого цилиндра, хранилище прямоугольной формы будет иметь несколько худшие технико-экономические показатели:

по капиталовложениям на сооружение перекрытия, т. к. пло­ щадь перекрытия хранилища прямоугольной формы больше, чем у хранилища цилиндрической формы;

по капиталовложениям на замораживание грунта для вывода хранилища на эксплуатационный режим;

по эксплуатационным затратам — по статье «холодопотери че­ рез ограждающие конструкции», т. к. общая поверхность у хра­ нилища прямоугольной формы больше, чем у хранилища цилин­ дрической формы.

Прямоугольное хранилище характеризуется лучшими показа­ телями:

по капиталовложениям на сооружение котлована, т. к. глубина выемки у него меньше, чем у хранилища цилиндрической формы;

Согласно данным проф. С. С. Вялова, сопротивление мерзлого грунта при длительном воздействии нагрузки в несколько раз меньше сопротивления мгновенно действующей нагрузке. .

По мнению Н. А. Цытовича, при длительном воздействии на­ грузки лед медленно, но беспрерывно течет, что в значительной степени обеспечивает пластичность дисперсных грунтов.

Зависимость сопротивления разрыву о мерзлой супеси от вре­ мени действия нагрузки т показана на рис. 28. По оси абсцисс отложено время действия нагрузки в ч, по оси ординат — предел прочности при растяжении в кГ/см2.

Как видно из графика, в течение некоторого промежутка вре­ мени (100 ч) предел прочности уменьшается, и в дальнейшем величина эта остается неизменной.

Зависимость предела прочности мерзлых грунтов и льда от значения отрицательной температуры приведена на рис. 29.

В табл. 8 приведены величины пределов прочности различных мерзлых грунтов при растяжении и сжатии в зависимости от абсолютного значения отрицательной температуры при влаж­ ности, соответствующей полной влагоемкости этих грунтов.

ОСНОВНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ И ТЕПЛОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРУНТОВ

Удельный вес. Согласно данным Д . Е. Полыпина удельные веса грунтов чрезвычайно устойчивы. В частности, на основании про­ изведенной им обработки данных многочисленных определений с вероятной ошибкой в пределах от ±0,36 (для песков) до ±0,99% (для глин) можно принять:

Пористость — это суммарный объем всех пор в единице объема грунта независимо от их величины и степени заполнения. Порис­ тость определяется как отношение объема пор в. грунте V'„ ко всему занимаемому грунтом объему V, выраженное в процен-

тах n, или к объему, занятому только грунтовыми частицами, выраженное в долях единицы | . Величину п называют пористо­ стью, величину | — коэффициентом пористости, или приведенной пористостью.

женное в процентах; естественная влажность — влажность грун­ та в условиях естественного залегания. В СССР методика опре­ деления влажности стандартизирована (ГОСТ 51—79—64).

Льдистость. Относительной льдистостью мерзлых грунтов на­ зывают отношение веса льда к весу всей'воды в мерзлом грунте.

Исследованиями фазового состава воды в мерзлых грунтах установлено, что в песках при температуре около 0° практически замерзает вся вода и льдистость близка к единице, а в глинистых грунтах некоторое количество воды не замерзает даже при зна­ чительных отрицательных температурах. Данные опытов пока­ зывают, что, например, в илистом грунте даже при температуре минус 40° не замерзает более 10% воды. От количества незамерзшей влаги существенно зависят теплофизические и прочност­ ные свойства мерзлых грунтов. Поэтому как в тепловых расчетах, так в самом процессе замораживания этот фактор игнорировать нельзя.

В табл. 9 представлены опытные данные по определению льди-

Теплоемкость грунтов. Согласно рекомендациям В. С. Лукья­ нова и X. Р. Хакимова для определения теплоемкости грунта пра­ вомерно сделать следующее обобщение

где С — теплоемкость грунта;

Для определения теплоемкости талого грунта следует прини­ мать і=0, соответственно для полностью промороженного грунта ; = і .

На основании многочисленных экспериментов теплоемкость скелета грунта можно брать по следующим данным: для кварце­

Теплоемкость льда в зависимости от температуры можно опре­

Теплопроводность грунтов. Величина коэффициента теплопро­ водности различных мерзлых грунтов при различных влажностях колеблется весьма значительно. Предпочтительнее в каждом кон­ кретном случае пользоваться данными, полученными непосред­ ственно на площадке строительства. Наибольшего внимания за­ служивают методы, основанные на анализе наблюдений за изме­ нением температур зимой в слое промерзшего грунта, т. е. в есте­ ственных условиях. Определенный таким образом коэффициент теплопроводности является усредненной характеристикой мерз­ лого грунта в естественных условиях, т. е. именно тем парамет­ ром, который нужен для расчетов.

В случае отсутствия таких данных можно пользоваться пока­ зателями, представленными в табл. 10.

Температуропроводность грунтов. При выполнении расчетов переменного по времени теплопритока к ледогрунтовым подзем­ ным емкостям нередко пользуются величиной температуропро­

Определение толщины мерзлотного цилиндра. Мерзлотный ци­ линдр является начальной герметизирующей оболочкой буду­ щего хранилища и одновременно подпорной стенкой. В ледогрунтовом цилиндре развиваются лишь сжимающие напряжения, в связи с чем при значительном сопротивлении мерзлого грунта сжатию можно обойтись небольшими толщинами мерзлотной зоны.

Т а б л и ц а 10

На выбор расстояния между колонками главным образом влияют такие факторы, как время, заданное на выполнение работ, расход труб, мощность замораживающей станции.

При выборе схемы размещения замораживающих колонок рекомендуется различать два типа стенок: массивные — с неглу­ боким заложением фундамента и тонкие — с большим заглубле­ нием в грунт (рис. 31 и 32). К последним можно отнести шпун­ товые стенки, столбы, сваи, тонкие стенки железобетонных ус­ тоев. Очевидно, что при малой толщине а стенки сравнительно с длиной h пренебрегать возможным искривлением нельзя, в то время как для массивных стенок этим обстоятельством пренебре-

КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛА, НЕОБХОДИМОЕ ДЛЯ ЗАМОРАЖИВАНИЯ ГРУНТОВ ВОКРУГ БУДУЩЕГО ХРАНИЛИЩА

Расчет выполняют в такой последовательности:

а) определяют среднеинтегральную температуру заморажи­

ного грунта за рассматриваемый период, которое складывается из следующих составляющих:

теплоты, отбираемой от воды, заключенной в породе, при ох­ лаждении ее от нормальной температуры tr до температуры за­

скрытой теплоты ледообразования, отдаваемой водой при ее