Взаимодействие подземных трубопроводов с мерзлыми грунтами. Учебное пособие

определяются, в основном, величинами или t . По данным заводаизготовителярассматриваемогоконденсатопроводатолщинастенкиравна:

8 мм 0, 4 мм

( - среднеквадратичное отклонениевеличины ).

Что касается величины t , то точное определение t достаточно затруднительно из-за объективного фактора. По актам сварочных работ можно принять:

t t t 200 C 50 C.

Данные по пределу текучести T определены по сертификатам заводаизготовителя:

т т т 517МПа 15МПа.

Используя формулу (3.63) и числовые данные по нормативному пределу текучести, находимсредниезначения:

M ( экв) 257МПа;

M ( т) 517МПа;

M Q M ( т) M экв 260МПа.

Используя формулу (3.74) и данные по среднеквадратичным значениям параметров, выполним расчеты по определению величины дисперсии

Q T экв :

81

D(Q) D( т) D( экв) 434(МПа)2.

Найденное значение M(Q) и D(Q) позволяют определить из (3.69) и (3.70) коэффициентбезопасностиγивероятностьбезотказнойработы:

МD((QQ)) 20,8260 12,5;

Р(Q 0) 0,5 Ф 12,5 0,9999 .

Такая высокая вероятность безотказной работы свидетельствует о высокой эксплуатационной надежности трубопровода при соблюдении необходимой технологииегостроительства.

При оценке коэффициента безопасности и вероятности безотказной работы с учетом воздействия на трубопровод морозного пучения аналитическая зависимость между экв и параметром Si , в общем случае, отсутствует, поэто-

му для определения производных в формуле (3.74) использовано численное дифференцирование, т.е. задавалось изменение фактора S1 и с помощью про-

граммы находилось соответствующее значение экв . Для выполнения расче-

тов по температуре конденсата была предварительно построена таблица3.1, позволившаяупроститьвычисления.

Таблица3.1

Зависимостьтолщинымерзлогогрунтаподтрубопроводом исреднейтемпературыконтактирующегогрунтаоттемпературыконденсата

82

Из данных таблицы 3.1 следует, что зависимости H fn (tж) и tм(tж) явля-

ются линейными. При выполнении расчетов бралось контрольное сечение 90км (Новый Уренгой), время, соответствующее максимальной толщине мерзлогогрунтаподтрубопроводом( =4,50мес), относительноепучениесчиталось равным εfn =0,12. Расчет производился по методике, приведенной в главе 2. Грунтсчитаетсясезонно-мерзлым. Расчетныеданныеприведенывтаблице3.2.

Таблица3.2

Расчетныеданныедляопределениядисперсии дополнительногопродольногонапряженияΔσпр

Все вычисления относились к дополнительным продольным напряжениям Δσпр, поскольку расчеты для продольного напряжения без учета приведены выше.

В качестве контрольного выбиралось сечение с абсолютным максимумом дополнительного продольного напряжения (z = -z1 =-0,35м). Результаты расчетоввыглядятследующимобразом:

пр 2,12 107 П0 а;

tж С

пр 7.40 108 Па;

f

М( пр) 200МПа; D( пр) 672(МПа)2.

83

Так как наибольшее эквивалентное напряжение приходится на верхнюю образующую, то результаты его вычисления, а также коэффициента безопасности и вероятности безотказной работы выглядят так:

М( экв) 436МПа; D( экв) 622(МПа)2 ;

М(Q) 81МПа;

D(Q) 847(МПа)2 ;

2,78;

Р(Q 0) 0,9973.

Следует отметить, что даже при действии достаточно мощного морозного пучения коэффициент безопасности и вероятность безотказной работы трубопровода остались на достаточно высоком уровне.

Это объясняется, в первую очередь, большим запасом по прочности трубопровода. Если вычислить условный коэффициент запаса К по известной формуле:

то в начальный момент времени он равен R 517257 2,01, что и объясняет высокое значение γ.

КОНТРОЛЬНЫЕВОПРОСЫ

1.В чем заключается физический смысл энергетической теории проч-

ности?

2.Какое напряженное состояние является наиболее опасным при оценке поэнергетическойтеориипрочности?

3.От каких факторов зависит морозное пучение? Какие их них наиболее значимы?

4.Каковоусловиенадежнойэксплуатации?

5.Что такое дисперсия, среднеквадратичное отклонение и математическое ожидание?

6.Чем объясняется высокая надежность трубопровода при соблюдении всехтребованийкстроительству?

84

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.Айнбиндер А.Б. Расчет магистральных и промысловых трубопроводов напрочностьиустойчивость: Справочноепособие.- М.: Недра, 1991.-287с.

2.Вагнер В.В. и др. Развитие арочных выбросов подземных магистральных газопроводов при переменной обводненности грунтов/ В.В. Вагнер, С.Я. Кушнир, С.А. Пульников. СПб.: ООО «Недра», 2010. 226с.

3.Вялов С.С. Реологические основы механики грунтов: Учеб. пособие длястроительныхвузов. – М.: Высш. школа, 1978. – 447с.

4.Голубев В.Н. Зарождение и рост кристаллов льда в атмосфере //

Лёд и снег. 2013. № 1. С. 53–60.

5.Гречищев С.Е., Чистотинов Л.В., Шур Ю.Л. Основы моделирования криогенныхфизико-географическихпроцессов. М.: Наука, 1984.

6.Иванов И.А., Кушнир С.Я. Магистральные и промысловые трубопроводы в районах глубокого сезонного промерзания пучинистых грунтов / И.А. Иванов, С.Я. Кушнир. – СПб: ООО «Недра», 2010. – 174с.

7.Иванов И.А. и др. Геотехнические проблемы трубопроводного транспорта: учебное пособие/И.А. Иванов, С.Я. Кушнир, С.А. Пульников. Тюмень: ТюмГНГУ, 2011. 208с.

8.Киселев М.Ф. Предупреждение деформации грунтов от морозного пучения. – Л.: Стройиздат. Ленингр. отд-ние, 1985.

9.Основы геокриологии. Ч. 1: Физико-химические основы геокриологии / Под ред. Э.Д. Ершова. – М.Ж Изд-во МГУ, 1995. – 368с.

10.Роман Л.Т. Механика мерзлых грунтов. – М.: МАИК «Наука/Интерпериодика», 2002. – 426с.

11.Фролов А.Д. Электрические и упругие свойства мерзлых пород и льдов. Пущино. ОНТИ ПНЦ РАН. 1998. - 515с.

85

Учебное издание

Составитель: ПУЛЬНИКОВ Сергей Александрович

СЫСОЕВ Юрий Сергеевич МАРКОВ Евгений Викторович

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПОДЗЕМНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ С МЕРЗЛЫМИ ГРУНТАМИ

В авторской редакции

Подписано в печать 7.04.2016. Формат 60х90 1/16. Печ. л. 5,3. Тираж 500 экз. Заказ № 472.

Библиотечно-издательский комплекс федерального государственного бюджетного образовательного

учреждения высшего образования «Тюменский индустриальный университет». 625000, Тюмень, ул. Володарского, 38.

Типография библиотечно-издательского комплекса 625039, Тюмень, ул. Киевская, 52.

86