Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ причин деформаций межпромысловых газопроводов в криолитозоне при подземной, наземной и надземной схемах прокладки 9
1.1. Взаимодействие газопроводов с многолетнемерзлыми грунтами оснований 9
1.2. Характеристика инженерно-геокриологических условий на участках переходов газопроводов через малые водотоки на Уренгойском нефтегазоконденсатном месторождении 22
1.3. Опыт эксплуатации межпромысловых газопроводов на Уренгойском нефтегазоконденсатном месторождении при различных схемах прокладки 30
Глава 2. Экспериментальные исследования устойчивости газопроводов при их подземной и надземной прокладке на крупномасштабной грунтовой модели 42
2.1. Конструкция и параметры грунтовой модели 42
2.2. Результаты исследований 49
2.3. Обсуждения результатов экспериментальных исследований 50
Глава 3. Тепловое взаимодействие газопроводов с многолетнемерзлыми грунтами оснований 59
3.1. Оценка техногенных и климатических факторов, влияющие на природный теплообмен в основаниях опор газопроводов 59
3.1.1. Методы исследования 59
3.1.2. Нагрев поверхности грунта излучением от опоры 64
3.1.3. Теплопередача по материалу опоры сваи 71
3.1.4. Нарушение природного поверхностного слоя грунтов 73
3.1.5. Влияние снежного покрова 73
3.2. Рекомендации по расчету глубины сезонного оттаивания основания опор газопроводов при надземной прокладке 77
3.2.1. Влияние продолжительности эксплуатации опоры и начальных температур фунтов основания на глубину сезонного оттаивания и температуры грунта под опорой 77
3.2.2. Методика расчета длины свай под опорой с учетом техногенных и природных факторов 79
Глава 4. Технические решения оснований, обеспечивающие длительную устойчивость межпромысловых газопроводов 84
4.1. Основные принципы конструирования оснований газопроводов 84
4.1.1. Требования к теплозащитным устройствам 84
4.1.2. Теплозащитные устройства, уменьшающие тепловое воздействие газопроводов на основания 86
4.2. Оценка эффективности теплоизолирующих экранов для защиты оснований газопроводов 87
4.2.1. Эффективные теплоизоляционные материалы 87
4.2.1. Теплотехническое обоснование применимости теплозащитных экранов в основаниях газопроводов 92
4.2.2. Оценка возможности восстановления нарушенного температурного режима оснований опор газопроводов после их многолетней эксплуатации 92
4.3. Оценка эффективности использования сезонно-действующих охлаждающих устройств для защиты оснований газопроводов 100
4.4. Конструктивные решения оснований газопроводов с использованием теплозащитных экранов и термостабилизаторов 104
Заключение 108
Литература
- Характеристика инженерно-геокриологических условий на участках переходов газопроводов через малые водотоки на Уренгойском нефтегазоконденсатном месторождении
- Обсуждения результатов экспериментальных исследований
- Теплопередача по материалу опоры сваи
- Оценка эффективности теплоизолирующих экранов для защиты оснований газопроводов
Характеристика инженерно-геокриологических условий на участках переходов газопроводов через малые водотоки на Уренгойском нефтегазоконденсатном месторождении
Газопроводы (магистральные, межпромысловые) являются основным звеном в системе транспорта газа, это разветвленная система трубопроводов большой протяженности. Например, на УНГКМ они связывают 19 установок комплексной подготовки газа, 30 цехов дожимных компрессорных станций и другие объекты.
При строительстве газопроводов применяют три конструктивных схемы прокладки: подземную, наземную и надземную.
При подземной прокладке газопровод укладывают в траншею и засыпают грунтом. При транспортировке газа с положительной среднегодовой температурой Тсг 0С - так называемый "теплый" трубопровод (на отдельных участка температура внутри трубы может доходить до 40С и более), вокруг него возникает ореол оттаивания, размеры которого переменны по дли 10 не трубопровода, имеют сезонные колебания и увеличиваются в течение первых лет эксплуатации до момента установления стационарного (установившегося) состояния.
Сезонные и многолетние изменения параметров ореола оттаивания вызывают нестабильные во времени и неравномерные по длине деформации осадки и подъема трубопровода, которые усугубляются под влиянием его веса и вибрации. При этом в процессе промерзания в осенне-зимнее время се-зонно-талого слоя и полном или частичном промерзании оттаявшего ореола под газопроводом формируются локальные замкнутые области талого грунта, в которых в процессе дальнейшего всестороннего промерзания замкнутого объема талого грунта может развиваться повышенное давление, выдавливающее трубу вверх.
В результате оттаивания мерзлых грунтов вдоль трассы газопровода происходит обводнение грунтов и развиваются термо-водо-эрозионные процессы. Оттаивание и водная суффозия грунтов способствуют разуплотнению и смещению обратной засыпки и пригруза трубы. В результате чего, на многих участках газопроводов наблюдается всплытие трубопроводов. Так, вдоль трассы газопровода Уренгой-Надым-Пунга на участках, занятых многолетне-мерзлыми грунтами, произошло всплытие труб на 60-70 % протяженности трассы.
При транспортировке "холодного газа" (Тсг 0С), охлажденного до температур минус 2 - минус 4 град., что стало возможно с вводом на установках комплексной подготовки газа (УКПГ) станций охлаждения газа, вокруг заглубленного газопровода по сравнению с окружающими грунтами происходит ускорение промораживания фунтов в осеннее время и замедление оттаивания в весенне-летнее. Кроме того, происходит многолетнее промерзание талых грунтов на участках несливающейся мерзлоты и локальных таликов. Совокупность этих процессов вызывает выталкивание (подъем) трубопроводов. На рис. 1 автором зафиксирован пример выталкивания "холодного" трубопровода диаметром 325 мм на подземном переходе через реку Марело-ва-Яха. Следует отметить, что переход был построен в полном соответствии с проектом, уложен в траншею на глубину 1 метра ниже дна реки и засыпан. Газопровод с продуктом всегда обладал отрицательной плавучестью, кроме того, был забалластирован в русле реки железобетонными утяжелителями.
При наземной прокладке газопроводы, как правило, сооружают в насыпи, в этом случае непосредственный контакт трубопровода с природным мерзлым грунтом отсутствует, но естественные условия теплообмена и поверхностного водостока нарушаются, что приводит практически к такому же тепловому взаимодействию трубопровода с грунтом, как и при подземной прокладке.
При транспортировке «теплого» газа под газопроводом происходит формирование зоны оттаивания и неравномерная осадка природного грунта и грунта насыпи. При этом надмерзлотные и поверхностные воды, фильтруя вдоль оттаянной зоны вызывают процесс подземной водной эрозии и, как следствие, разрушение и смыв насыпи.
При транспортировке «холодного» газа наблюдается поднятие верхней поверхности мерзлых грунтов вдоль газопровода, этот льдогрунтовый барьер перегораживает пути природных стоков поверхностных и надмерзлотных вод. Выше льдогрунтового барьера возникает подпор вод сезонноталого слоя, подтопление и заболачивание территории, развитие термокарста (по наблюдениям просадки могут достигать 2 м в год) и, в результате, размыв насыпи. Ниже льдогрунтового барьера происходит осушение территории, вызывающее пучение поверхности (со скоростью 3-5 см/год) и образование бугров пучения.
Обсуждения результатов экспериментальных исследований
Основные деформации подземных трубопроводов наблюдаются при переходе через водные преграды или при пересечении обводненных ложбин, этим объясняется достаточно большое количество публикаций, посвященных сооружению подводных трубопроводов (Бородавкин П.П. и др. 1979, Кукушкин Б.М., Канаев В.Я., 1982, Ланчаков Г.А. и др., 1995). Акцент в публикациях по подводным трубопроводам сделан на технологию устройства трубопроводов и на инженерные мероприятия по защите труб от всплытия (пригрузы, анкера и др.), причины аномального пучения опор трубопроводов и труб при подземной их прокладке, как правило, не рассматриваются. Имеются ряд публикаций по взаимодействию опор линий электропередачи с мерзлыми грунтами (Лязгин А.Л., Чеверев В.Г., Чисник С.А., 2001, Лязгин А.Л., Пусто-войт Г.П., 2001), которые подтверждают выпучивание малонагруженных свайных фундаментов в северном регионе.
Тепловое взаимодействие подземных трубопроводов с многолетнемерз-лыми грунтами рассматривали многие авторы (Порхаев Г.В., 1970, Минкин М.А., 1972, Яницкий П.А., 1990, Гайдаенко Е.И., Константинов И.П., 1989, Харионовский В.В., 1990, Козлов А.Н. и др.,2001), но мало кто увязывал динамику промерзания с формированием повышенных давлений в основании опоры или заглубленной трубы, вызывающих их деформации. Публикации, в которых было бы рассмотрено напряженно-деформированное состояние грунтов в процессе их многолетнего взаимодействия с трубопроводами или их опорами, практически, отсутствуют. Как правило, взаимодействие трубопроводов с вечномерзлыми грунтами приводится в качестве примера поведения малонагруженных опор или труб при развития сил морозного пучения или осадок при сезонном промерзании-оттаивании грунтов (Далматов Б.И., 1957, Орлов В.О. и др., 1977, Гречищев СЕ. и др., 1980).
Взаимодействие трубопроводов или их опор с многолетнемерзлыми грунтами, как показывают результаты исследований (Дубина М.М., Красо-вицкий Б.А, 1983), а также исследования автора (Пазиняк В.В., 1999, 2001, Чигир В.Г., Пазиняк В.В. и др., 1998), имеют специфику, существенно меняющую как качественную, так и количественную картину развития деформаций оснований трубопроводов и их опор.
В последнее время появились публикации, в которых оценивается давление, возникающее внутри трубопровода при промерзании продукта, и решение задачи внешнего и внутреннего оледенения низкотемпературного трубопровода при его надземной прокладке (Двойрис А.Д. и др. 1979). Дубиной М.М. и Красовицким Б.А. (1983) рассмотрены процессы и даны методы оценки "заколонных" давлений, возникающих в затрубном пространстве обсаженных скважин в случае их промерзания изнутри.
Натурные исследования, проведенные на Соленинском опытно-промышленном полигоне (Бородавкин П.П., 1983), показали, что несмотря на ряд технических мероприятий (бронирование мерзлых стенок траншеи грунтом обратной засыпки, формирование насыпей высотой до 2.0 м, устройство бетонных перемычек), призванных предотвратить нежелательные процессы, через два года после возведения газопровод обнажился на всем подземном участке, а местами всплыл, по бортам траншеи наблюдалась термоэрозия, вдоль трассы - термокарст. Многолетние наблюдения на трассе газопровода Мастах-Якутск (Отчеты Фундаментпроекта, 1993, 1997) показали, что на подземных участках подавляющее большинство аварий происходит в зимнее время, что дает возможность предположить, что при промерзании сезонноот-таявших грунтов вокруг трубопровода напряжения в нем возрастают до критических значений. Практически во всех наблюдаемых точках зафиксировано пучение грунтов и подъем трубы. За год величина пучения грунта составила 262 мм, вертикальные перемещения трубы - 229 мм. Оттаивание грунтов в летнее время вызывает осадку грунта, достигающую 50 мм.
Интересный пример приводит В.В.Харионовский (1990). На холодном газопроводе, проложенном в пойме р. Енисей на глубине 1.3-1.5 м, в ноябре при температуре наружного воздуха минус 44С произошел разрыв трубы, при этом часть трубы была жестко защемлена в мерзлый грунт, другая - смещена силами пучения вверх на 50-60 мм с разрывом по сварному соединению. Исследования показали удовлетворительное качество труб и сварного соединения. Он же отмечает, что под газопроводом "... пучение возрастает в 1.1-1.4 раза по сравнению с ненарушенными условиями".
Таким образом, при прокладке трубопроводов происходит изменение природного температурно - влажностного состояния многолетнемерзлых грунтов в зонах действия опор при надземной схеме прокладки или вдоль трубы при подземной или наземной схемах прокладки.
Рассматриваемая территория представляет собой плоскую террасированную равнину, что обусловлено структурно-тектоническими особенностями Западно-Сибирской плиты, формирование современных форм рельефа которой происходило на фоне прерывающейся со среднего плейстоцена регрессии полярного бассейна (Трофимов В.Т., 1977, Отчет НИР СибПНИИИС, 1982). Среди равнинных поверхностей выделяются: морская равнина (четвертая и третья террасы) на отметках до 60 м, озерно-аллювиальная равнина с абсолютными отметками 20-40 м, первая надпойменная терраса рек Ен-Яха, Хадуттэ и Сидя-Яха, долины рек Ен-Яха, Арка-Есета-Яха и ручьев (Отчет НИР ЗапСибПНИИИС, 1989, выполненный при участии автора).
Так как в работе рассматриваются, главным образом, участки водных переходов, то геокриологические условия рассмотрены для первой надпойменной террасы, пойма и русла рек. Поверхность первой надпойменной террасы представляет собой сильно расчленные закустаренные участки с бугри-сто-западинным микрорельефом. Терраса сложена вечномерзлыми грунтами сливающегося типа, представленными песками пылеватыми, мелкими и средней крупности с прослоями и линзами супесей и суглинков. Среднегодовые температуры грунтов составляют минус 0.5...3.7С, под торфяниками понижаются до минус 4.6С, максимальные глубины сезонного оттаивания, соответственно, до 1.4 и 0.5 м. Мерзлые грунты имеют массивную и слоистую криотекстуру, льдистость, соответственно, равна 0.18...0.20 и 0.29. В слое сезонного оттаивания влажность повышается до 38% и более. Грунты являются средне и сильно пучинистыми. Из мерзлотных процессов распространены термокарст и заболачивание. На схеме, приведенной на рис.6, видно разнообразие природно-климатических условий и многочисленность водных переходов на пути межпромыслового коллектора УНГКМ. На рис. 7 дан продольный профиль инженерно-геокриологического разреза вдоль трассы межпромыслового коллектора (Отчет ЗапСибПНИИИС, 1989, при участии автора).
В долинах рек Ен-Яха, Арка-Есета-Яха и др., дренирующих рассматриваемую часть территории, выделяются прирусловые, пойменные части и склоны долин. Склоны долин относительно пологие, с бугристо-западинным рельефом, покрытые лесом (деревья высотой до 5-8 м) и кустарником высотой 1.5-2.0 м. Поверхность низкой и высокой пойм местами заболочена с кочковатым микрорельефом и осоково-кустарниковой растительностью. Отдельные участки низких поймах представляют собой песчаные пляжи в виде по-бочней и осередков.
В качестве примера ниже приведены результаты инженерно-геокриологических изысканий для участков водных переходов рек Ен-Яха и Арка-Есета-Яха, к этим же участкам относятся численные значения характеристик грунтов. Приведенные данные являются типичными для рассматриваемой в работе территории. На рис. 8 и 9 показаны, соответственно, схема водного перехода в плане и фрагмент профиля трассы на участке реки Арка-Есета-Яха.
Теплопередача по материалу опоры сваи
На второй стадии формирования бугра происходит трехстороннее смыкание слоя, промерзающего с поверхности, с подстилающими многолетне-мерзлыми грунтами (рис. 19 б). На этой стадии промерзание происходит в замкнутом объеме, но с подтоком воды к фронту промерзания, что существенно увеличивает давление внутри бугра. Рост давления обусловлен тем, что между мерзлым основаниям и искривленным ледяным покровом в месте перехода ровной поверхности льда в криволинейную все время остается клиновидная щель. Вода замерзает в виде ледяного клина, и вследствие большой подъемной силы, развиваемой кристаллами льда (до 2000 кгс/см2), значительно превосходящей силы смерзания льда с основанием (до 6-7 кгс/см2), поднимает вмороженную сваю и отрывает примерзший слой ледяного покрова от основания. Давление падает, но образуется новая щель - под сваей и клиновидная щель в месте отрыва льда от основания, в которые поступает новая порция воды, и т.д., цикл повторяется.
Погашенная кинетическая энергия потока переходит в потенциальную, которая проявляется в возникновении динамического подпора Ah: отметки поверхности воды после и до опоры или трубы , Vi , V2 - средние скорости течения с подпором и без подпора воды. При этом развивается подсос воды в формирующийся бугор из продру-словых таликов. Увеличение глубин оттаивания в зоне расположения опоры (или трубопровода) увеличивает объемы воды, способной двигаться в сторону фронта промерзания.
На третьей стадии (рис.19 в) происходит всестороннее промерзание воды и грунта в замкнутом объеме.
При исследовании на модели подток воды происходил с поверхности (см. рис.18, 19 марта). На стадии 3 наблюдается промерзание грунта в локальном замкнутом объеме (рис.19 в). При этом к "подъемной силе" за счет распора льда (стадия 2) добавляется давление замерзающей воды, которое по величине сопоставимо с ней. На модели эта стадия соответствует процессам с 15 по 19 марта. Именно то, что на контакте "свая-грунт" действуют не только силы смерзания по боковой поверхности, но силы всестороннего обжатия, которые существенно больше сил смерзания, объясняет аномально большой подъем короткой сваи.
Нижняя часть длинной сваи, очевидно, вмерзла в грунт еще до начала эксперимента, так как потребовалось время для загрузки емкости модели песком, а температура наружного воздуха была довольно низкая. Кроме того, можно предположить, что промерзание по периметру модели не было равномерным из-за ее неравномерного обдува наружным воздухом (преимущественное направление ветров в марте - северное), поэтому объем грунта, имеющий высокое давление сформировался только вокруг короткой сваи.
Условие обеспечения устойчивости длиной сваи во время эксперимента записывается: R дав Ь дав R a f h см , (4) где R дав, Ra f - силы, соответственно, давления и смерзания по боковой поверхности сваи, тс/м2, h дав, h см - высота сваи, на которую действуют, соответственно, силы давления и силы смерзания, м.
Такое сопоставление позволяет сделать вывод о правомерности высказанных выше предположений: смерзание длинной сваи с грунтом обеспечило устойчивость сваи против действующего давления, в противном случае давление 58 кгс/см2 вытолкнуло бы и длинную сваю.
Подъем в 2 см длинной сваи может быть объяснен или обычным пучением пылеватых песков или краевым влиянием давления вблизи короткой сваи..
На стадии 3 процесс промерзания может быть приравнен к процессу образования бугра в замкнутом объеме. Например, как это было предложено при образовании пинго (Mackay J. Ross, 1973 ), формирование которых определяет условие: давление льда на границе промерзания (равно давлению перекрывающего слоя промерзшего грунта; Р w - давление поровой воды на линии промерзания; с І W = 3x10 "5 - энергия на поверхности раздела "лед-вода" (поверхностное натяжение), гс - радиус, эквивалентный размеру наибольших пор в грунте. Член (2сг І w / г с) близок к нулю для крупного песка, для мелкого песка он равен приблизительно 0.075 кгс/см2, для пылеватых песков, глин и илов его величина может быть в пределах от 0.15 до 0.5 кгс/см2.
Очевидно, что предложенные схемы являются приближенными, вопрос образования бугров пучения в областях основания водотоков в условиях техногенных нарушений природного теплового и водного равновесия в много-летнемерзлых грунтах при их сезонном оттаивании-промерзании требует дальнейшего изучения.
Тем не менее, они позволяют качественно оценить последовательное действие рассмотренных процессов промерзания, формирующих высокие давления в локальных областях оснований опор или труб при в зонах водных переходов или обводненных низин, что вызывает выдавливание свай или труб.
На основании результатов обобщения опыта эксплуатации газопроводов, которые приведены в главе 1, из природных и техногенных факторов, наиболее существенно влияющих на изменение процессов природного тепло-и водообмена в основаниях эксплуатируемых опор, выделены следующие: - нарушение мохо-торфяного и почвенно-растительного слоя во время строительства; - изменение толщины снежного покрова после возведения опоры под влиянием заносов; - влияние температуры продукта, транспортируемого газопроводом; - влияние нагрева трубы газопровода, опоры и открытых частей свай солнечной радиацией.
Влияние указанных факторов на тепловой режим грунтов в основании опор трубопроводов при надземной прокладке практически не изучалось. В литературе имеются упоминания о влиянии снежного покрова Носов В.Л., (1980), разрушения мохо-торфяного и почвенно-растительного слоя, а также о воздействии солнечной радиации на глубину оттаивания грунтов под опорами трубопроводов, но количественная оценка отдельных видов воздействия, а тем более всего комплекса воздействий, отсутствует.
Вопрос о теплопередаче излучением от нагретых поверхностей рассмотрен подробно в разделе теплофизики высокотемпературных процессов. Теплопередача излучением для условий, приближенных к теплообмену "опора-грунт", изучалась только для условий теплообмена в вентилируемых подпольях зданий и сооружений, где также происходит теплопередача излучением от нагретой поверхности перекрытия подполья к поверхности грунтов основания. Поэтому в этой части исследований нами использовались данные натурных наблюдений и исследований на моделях вентилируемых подполий (Лыков А.В., 1952, Иванов В.Н., 1972). Как показали исследования, от наружной поверхности перекрытия над вентилируемым подпольем передача тепла излучением повышает температуру поверхности грунта по сравнению с температурой воздуха в подполье, даже при достаточно невысоких температурах на поверхности перекрытия температура на поверхности на 2-3 градуса выше, чем температура наружного воздуха.
В качестве методов расчета теплообмена использованы известные теоретические работы таких авторов, как Мак-Адаме, 1936, М.А. Михеев, 1956, А.ВЛыков (1961) , В.В.Батурин, В.М. Эльтерман (1963), В.Н. Талиев (1963), Г.В. Порхаев, 1970. Этими авторами рассмотрен теплообмен между нагретыми стержнем или поверхностью и воздухом. Полученные методики не могут быть впрямую распространены на относительно слабо нагретые тела и поверхности, каковыми являются нагретые опоры газопровода. Поэтому в работе предложена упрощенная инженерная методика, позволяющая тем не менее задать температуру опоры трубопровода и поверхности грунта под ней.
Для оценки влияния теплопередачи излучением от нижней поверхности опоры к грунту использован метод тепловых балансов, который позволяет учесть тепло, выделяемое опорой и поступающее в грунт от теплообмена с наружным воздухом.
Влияние техногенного разрушения природного мохо-торфяного и растительного покровов оценено по результатам численных прогнозных расчетов многолетнего промерзания-оттаивания грунтов в основании опор газопроводов при их надземной прокладке.
Влияние снежного покрова на температурное состояние грунтов основания исследовано путем прогнозных теплотехнических расчетов при различных характеристиках и толщине снежного покрова.
Качественная и количественная оценка техногенных и климатических факторов, изменяющих природный теплообмен между опорой и многолетне-мерзлыми грунтами, проведена с помощью выполнения комплекса теплотехнических расчетов на ПЭВМ.
Оценка эффективности теплоизолирующих экранов для защиты оснований газопроводов
В качестве материалов для теплоизоляционных экранов рассмотрены традиционные материалы, такие как керамзитовый гравий или плиты мине-раловатные или из пенополистирола (полиуретана), и плиты из новых материалов, таких как пеноплэкс.
Керамзитовый гравий не пригоден для укладки в обводненные грунты, так как пропитываясь водой, разрушается и теряет свои теплоизоляционные качества, этими же недостатками обладают минераловатные плиты. Сравнение характеристик плит пенополистирола (полиуретана) с плитами пеноплэкса показало, что при одинаковой плотности (р=15-35 кгс/м3 у пенополистирола и р=35-45 кгс/м3 у пеноплэкса) у пеноплэкса меньше водопоглощение в 20-40 раз, теплопроводность в 1.3-1.4 раза, в тоже время у пеноплэкса выше прочность на сжатие в 2-8 раз и предел прочности на изгиб в 2-10 раз.
Для использования вблизи газопроводов немаловажное значение имеет огнестойкость материала, плиты пеноплэкса имеют огнестойкость класса В1 и группу пожарной безопасности Г1В2ДЗРШ по ГОСТ 30244-94 (время самостоятельного горения 4 мин.).
Как следует из сопоставления характеристик плит из пенополистирола, изготавливаемых беспрессовым методом, и плит из пеноплэкса, получаемых экструзионным методом, плиты из пеноплэкса эффективнее пенополисти-рольных.
Для создания теплозащитного экрана возможно также использовать любые другие теплоизоляционные материалы, в том числе из вспененных полимеров, изготовляемых непосредственно на площадке строительства опор или трубопровода с помощью передвижных пенообразующих механизмов, например таких, какие используются для приготовления на стройплощадке пенобетонов и других вспененных материалов. Такой способ является эффективным и экономичным, особенно при подземной прокладке трубопроводов, так как позволяет в короткое время создать теплозащитный экран любой конфигурации и толщины. Пример создания подобного экрана вокруг газопровода подземной прокладки приведен на рис. 27. Чтобы обеспечить теплоизоляцию нижней части трубы вдоль трассы целесообразно предусмотреть опирание трубы на ряд плитных опор, расположенных с шагом 3-9 м вдоль трассы. На участках с высокотемпературными грунтами для упрочнения грунтового основания под плитной опорой возможна установка заглубленных СОУ, пример приведен на рис. 28.
Недостатками такого решения является возможность водонасыщения вспененного материала, внешнюю поверхность которого необходимо гидро-изолировать, что существенно уменьшает возможность создания подобной конструкции в полевых условиях. В последнее время появилось несколько модификаций подобного материала (пенополистирол, ), но долговечность сохранения им гидрофобных и теплоизолирующих качеств во впроцессе многолетней эксплуатации во влажном грунте при переменных, в том числе низких температурах, требует соответствующей проверки в натурных условиях. Кроме того, в последнее время появились плиты пеноплэкса, имеющие форму труб магистральных газопроводов
Задачей теплотехнических расчетов является оценка влияния теплозащитных экранов и их теплотехнических и геометрических параметров на температурный режим многолетнемерзлых грунтов оснований опор надземных трубопроводов. В расчетах размещение теплозащитных экранов предусмотрено на поверхности фунтов. Для защиты от разрушения теплозащитные экраны целесообразно располагать на некоторой глубине от поверхности (до 1 м), что, тем не менее, не внесет существенных искажений в полученные результаты. ПоА-А
Для оценки влияния на температурный режим грунтов основания площади SH3 и величины сопротивления теплопередаче RH3 теплозащитного экрана выполнены расчеты для различных сочетаний SH3 и RH3.
При прогнозных теплотехнических расчетах использованы краевые условия, полученные в результате исследований, результаты в которых приведены в главе 3 и исходные характеристики, приведенные в таблицах 3-5. Расчеты выполнены для опоры из четырех свай диаметром 0325 мм длиной 6000 мм, расстояние между сваями в осях 1000 мм. При заданной площади опоры равной S=2.6 м , имеющей массу Р=1150 кгс, приращение температуры поверхности грунта под опорой к известной (табл.5) температуре наружного воздуха составило 20 %. Пример расчета граничных температур для численного теплотехнического расчета приведен в разделе 3.
Результаты численных теплотехнических расчетов грунтового основания опоры показали, что использование теплозащитных экранов достаточно эффективно для уменьшения глубины сезонного оттаивания грунтов под опорой и вокруг свай (см. рис. 29) и понижения температуры мерзлых грунтов ниже слоя сезонного оттаивания-промерзания (см. рис.30).
