Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обеспечение устойчивости магистральных нефтепроводов, проходящих по карстовой территории
1.1 Перспективы освоения ресурсной базы углеводородов Восточной Сибири и Дальнего Востока 8
1.2 Распространение карста в новых регионах трубопродного строительства 14
1.3 Анализ нормативного обеспечения и практики инженерно-строительного освоения территории с опасными геологическими процессами 21
1.4 Постановка задачи моделирования взаимодействия геотехнической системы "трубопровод-карст" для обеспечения устойчивости трубопроводных систем 28
Глава 2. Исследование процесса развития карста и его воздействие на магистральный нефтепровод
2.1 Исследование механизма протекания процесса развития карста 32
2.2 Классификация карстопроявлений 45
2.3 Карстовая опасность и критерии устойчивости участков подверженных карстовым процессам 61
2.4 Методика определения параметров карстового провала 72
Глава 3. Моделирование взаимодействия геотехнической системы «трубопровод-карст»
3.1 Выбор расчетной модели и моделирование несущей способности конструкции нефтепровода в процессе развития карста 80
3.2 Расчет предельных значений напряженно-деформированного состояния нефтепровода в зависимости от протяженности карстового провала 97
Глава 4. Разработка рекомендаций по обеспечению устойчивости нефтепроводов, подверженных воздействию карста
4.1 Анализ вариантов методов защиты нефтепровода для повышения устойчивости положения 119
4.2 Критерии выбора вариантов защиты нефтепровода на участках подверженных карсту 138
4.3 Технико-экономическое сравнение вариантов защиты нефтепрвода на участках подверженных карстовым процессам 141
4.4 Способы мониторинга карста 152
Заключение 155
Список литературы 156
- Анализ нормативного обеспечения и практики инженерно-строительного освоения территории с опасными геологическими процессами
- Карстовая опасность и критерии устойчивости участков подверженных карстовым процессам
- Расчет предельных значений напряженно-деформированного состояния нефтепровода в зависимости от протяженности карстового провала
- Критерии выбора вариантов защиты нефтепровода на участках подверженных карсту
Введение к работе
Актуальность темы диссертации
В настоящее время одним из стратегически приоритетных направлений топливно-энергетического комплекса страны является освоение углеводородных ресурсов Восточной Сибири и Дальнего Востока, а также формирование новых систем трубопроводного транспорта.
При проектировании, строительстве и эксплуатации трубопроводных систем в таких природно-климатических условиях особое внимание уделяется вопросам обеспечения прочности и требуемого уровня устойчивости. Однако до сих пор остается много нерешенных проблем в части определения участков трубопроводов, где наиболее высока вероятность возникновения аварийной ситуации при прохождении трассы в инженерно-геологических условиях подверженных воздействию опасных природно-техногенных процессов, таких как карст, оползни, подтопление, овражная эрозия, заболачивание, криогенное пучение, сейсмичность и другие. Особое место среди них по степени скрытости протекания процесса, внезапности проявления и трудности прогнозирования последствий занимает карст. При этом территории распространения карста в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке довольно обширны. Это отчетливо видно на примере магистрального нефтепровода «Восточная Сибирь - Тихий океан» общая протяженность карста только непосредственно на трассе нефтепровода занимает около 4,5 %.
Карст представляет собой совокупность геологических, гидрогеологических и (или) техногенных процессов и явлений, обусловленных растворением скальных или полускальных горных пород, в результате которых происходят изменения структуры и состояния этих и вышележащих пород, образование системы взаимосвязанных полостей, каверн, трещиноватых и разуплотненных зон и связанных с ними деформаций земной поверхности и оснований соору-
жений (провалы, оседания и др.). Вследствие развития карстовых процессов происходит горизонтальная и вертикальная деформация земной поверхности, что может стать причиной нарушения целостности и последующего разрушения трубопровода.
Несмотря на широкое распространение карста единых специальных норм проектирования, сооружения и эксплуатации трубопроводов в карстовых районах Российской Федерации не существует. Зарубежный опыт также отсутствует в силу специфичности карстового явления для условий России.
Следует отметить, что последствия в случае не учета влияния карста при проектировании, строительстве и эксплуатации трубопроводов самые серьезные. Это и риск возникновения аварии, тяжелые экологические последствия и весьма значительные затраты на устранение последствий, что в конечном итоге предопределяет необходимость учета взаимодействия геотехнической системы «трубопровод-карст» и применение методов защиты для повышения устойчивости трубопроводов сооружаемых и эксплуатируемых на участках подверженных карсту.
В связи с перспективным развитием магистрального трубопроводного транспорта в районах Сибири и Дальнего Востока, где размещаются основные разведанные и прогнозные запасы (около 77% нефти и 85 % природного газа) актуальность решения задачи обеспечения устойчивости магистральных нефтепроводов на участках подверженных карсту несомненна.
Цель диссертационной работы состоит в разработке методов и вычислительных алгоритмов обеспечивающих формирование эффективных проектных решений по оценке устойчивости магистральных нефтепроводов и выбору эффективных методов инженерной защиты на участках подверженных карсту.
Основные задачи исследования
Реализация поставленной цели обусловила необходимость решения следующих задач:
Проведение анализа современных технологий и нормативных требований к сооружению магистральных нефтепроводов, прокладываемых по карстовой территории.
Исследование процесса развития карста и моделирования его воздействия на магистральный нефтепровод.
Определение критических параметров напряженно-деформированного состояния нефтепровода в зависимости от протяженности карстового участка и величины провиса нефтепровода.
Разработка рекомендаций по выбору конструктивных решений для инженерной защиты нефтепроводов подверженных воздействию карста. Научная новизна
Основные научные результаты работы состоят в разработке методики оценки устойчивости магистральных нефтепроводов на основе определения параметров влияния карста на напряженно - деформированное состояние нефтепровода и разработке алгоритма выбора технологически допустимых и экономически эффективных методов инженерной защиты нефтепровода в зависимости от интенсивности протекания карстового процесса.
Практическая ценность научного исследования определяется успешным опытом использования ее основных результатов при решении актуальных прикладных задач инженерной защиты трубопроводной системы «Восточная Сибирь - Тихий океан».
Апробация работы
Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на семинарах и конференциях, посвященных проблемам развития трубопроводного транспорта и обеспечения устойчивость и безопасности магистральных трубопроводов, в том числе на:
- Научно-методическом семинаре «Сооружение и ремонт газонефтепроводов и хранилищ», г. Москва, РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2008 г.;
Всероссийской конференции молодых ученых, специалистов и студентов "Новые технологии в газовой промышленности" г. Москва, 2009 г.;
Заседании технического совета г.Москва ОАО «АК «Транснефть», 2010 г.
Публикации
По материалам диссертации опубликовано 8 печатных работ, в том числе 3 статьи в журналах, входящих в перечень ведущих рецензируемых научных журналов утвержденных ВАК РФ.
Структура и объем работы
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов и содержит 164 страницы машинописного текста, 45 рисунков, 22 таблицы, список литературы, включающий 84 наименования.
Анализ нормативного обеспечения и практики инженерно-строительного освоения территории с опасными геологическими процессами
Фундаментальные исследования по разработки гидродинамической зональности карстовых массивов, а именно решению вопроса глубинности карста, его зональности, зависимости от скоростей движения вод (их динамики) и их химического состава в различных геосферах посвящены работы середины 40-х гг. XX века U.K. Зайцева, U.K. Игнатовича, В.А. Сулина и др.
В 50-х и начале 60-х годов учение о гидродинамической зональности карста развивалось в направлении детализации особенностей миграции вод, отраженное в работах Д.С. Соколова (1951-1962), Г. А. Максимовича (1962-1963) и др. Изучение условий и факторов динамики роста карста получило свое развитие только в конце 70-х - 80-е гг.
Проблеме изучения условий и закономерностей развития карста, способам и методам инженерной защиты от него, прогнозированию проявлений карста и оценке карстоопасности при освоении территорий посвящены работы многих известных российских исследователей (А.А. Крубер, Г.А.Максимович, Н.В. Родионов, Н.А. Гвоздецкий, Д.С. Соколов, и др.), проблемам инженерно-строительного освоения закарстованных территорий посвящены работы В.В. Толмачева, Г.М. Троцкого, В.П. Хоменко, Н.М. Кухарева, B.C. Лукина, Ю.А. Ежова, А.Г. Лыкошина, М.С. Газизова, Э.И. Мулюкова, В.И. Мартина, А.И. Травкина и др. Проблемами устойчивости зданий и сооружений в карстовой территории занимались Д.Л. Иванов, Н.К. Николаев, В.И. Рыбаков, Н.Н. Мас-лов и др. Это объясняется чрезвычайно широким распространением и многообразием карстовых проявлений, активно влияющих на безопасность сооружений и жизнедеятельность людей.
Однако количество публикаций по вопросу взаимодействия объектов магистральные трубопроводов с карстовыми проявлениями весьма ограничено. В существующих нормативных документах отсутствует достаточная информация по проектированию трубопроводов на участках развития карстов, к примеру в СНиП 2.05.06 - 85 трубопровод должен, трассироваться в обход участков карстообразования, в РД 51 - 42 - 003 - 97 «Методические рекомендации по расчетам конструктивной надежности магистральных газопроводов» отсутствуют оценки прочности трубопровода в карстовой зоне, а также ограничено количество публикаций по взаимодействию с карстовыми проявлениями магистрального трубопровода,
В работах: Е.Г. Карпова, рассмотрена необходимость учета особенностей и опасности закарстованных территорий; Н.З. Готмана приведены результаты экспериментальных исследований поведения свайных фундаментов опор трубопроводов, проложенных в карстовых фунтах; И.А. Шаммазова, В.А. Чичелова, В.А. Зарипова представлено обеспечение прочности действующих магистральных газопроводов, пересекающих массивы карстующихся пород.
Проведенный анализ нормативно-технических документов по проблеме прочности и устойчивости подземных трубопроводов, прокладываемых в сложных инженерно-геологических условиях, показал недостаточное количество нормативных и методических документов по проектированию магистральных трубопроводов в карстовых районах, а также отсутствие исследований о типах и уровнях природно-климатических нагрузок на трубопровод, проложенного в карстовом фунте, что в свою очередь осложняет принятие обоснованных инженерных решений при сооружении и эксплуатации трубопроводов.
Примером магистральных трубопроводов, находящихся под разрушительным воздействием карста служит газопровод «Уренгой-Ужгород» коридор из шести ниток диаметром 1420 мм, пересекающих в Прикамье массив карстующихся пород на протяжении 600 км. При строительстве газопроводов произошло преобразование в карстовом массиве, увеличилась интенсивность карстово-суффозионных процессов в результате воздействия техногенных факторов, что привело к высокой аварийности участка газопровода пересекающего карстующие породы.
Для сооружений магистральных трубопроводов опасность представляют современные формы карста и, прежде всего, макро- и мезоформы: мульды оседания, участки сочленения блоков пород с разнонаправленными неотектоническими движениями, усиленные карстовыми и, в том числе, провальными процессами. Количественно оценить эти процессы - задача исключительно важная в практическом отношении. Для сооружений магистрального трубопровода основная опасность заключается не столько в образовании отдельных подземных карстовых полостей и провальных форм, сколько в формировании унаследованных площадных деформаций земной коры типа оседания или оседания-обрушения поверхности земли над зонами сосредоточения подземного и поверхностного стока, и в примыкающих приподнятых частях этих зон. Именно с этими зонами связаны максимумы интенсивности и объема подземной химической денудации в зоне сезонных и многолетних колебаний уровня трещинно-карстовых вод. Самые крупные по мощности подземные полости и зоны разуплотнения формируются на приподнятых участках бортов долин и суходолов.
В условиях техногенеза, связанного со строительством и эксплуатацией магистральных трубопроводов, происходит резкий рост трещиноватости пород в зоне аэрации в связи с применением буровзрывных работ; повышение температуры воды и пород вокруг трубопроводов, превращает карстовый процесс в круглогодичный, а его интенсивность возрастает более чем на порядок.
Вопросы хозяйственного освоения территорий с опасными геологическими процессами отражаются в ряде законов Российской Федерации. Однако основные положения в них излагаются лишь в самом общем виде. В связи с этим весьма затруднительно использовать их непосредственно применительно к строительству на территориях с теми или иными опасными природными и природно-техногенными процессами.
Карстовая опасность и критерии устойчивости участков подверженных карстовым процессам
При оценке карстоопасности типа А следует принимать во внимание следующие закономерности и особенности загрязнения геологической среды на за-карстованных территориях: -загрязнения трещинно-карстовых вод могут в плане распространяться на значительные расстояния (десятки километров) от источника загрязнения; -на закарстованных территориях наиболее отчётливо проявляется сезонность интенсивного загрязнения трещинно-карстовых вод, как правило, приходящегося на весенне-летний период; -загрязнение подземных вод во времени имеет, как правило, пульсирующий характер, что связано с дискретным характером карстопроявлении; -скорости переноса загрязнений в трещинно-карстовом водоносном горизонте на несколько порядков выше, чем в обычных; -загрязнение трещинно-карстовых вод, как правило, приводит к значительному повышению скорости растворения карстующихся пород; -загрязнение фунтов покровной толщи приводит к снижению несущей способности грунтов, в результате чего облегчаются условия формирования поверхностных карстопроявлении а в сжимаемой толще основания сооружений создаются предпосылки для сверхнормативных осадок конструкций. Карстоопасность типа В обусловлена вероятностью повреждений сооружений поверхностными карстовыми деформациями. В зависимости от тех или иных видов карстопроявлении целесообразно подразделять карстоопасность типа В на соответствующие подтипы: 1) В1 (провалы), 2) В2 (локальные оседания), 3) ВЗ (старые провальные карстовые воронки); 4) В4 (неравномерные осадки); 5) В5 (общие оседания); 6) Вб (карстовые или карстово-суффозионные просадки): Как указывалось выше, воздействие локальных карстовых деформаций типа В1 и В2 на сооружения происходит в течение небольшого времени (провалы - минуты, часы; локальные оседания - несколько часов - дни): 1) Провальная опасность (подтип В1) имеет следующие особенности: - провалы образуются практически мгновенно. Иногда.образованию провалов предшествуют просадки, небольшие локальные оседания, концентрические трещины на земной поверхности и т.п., которые могут служить определёнными симптомами образования провалов в данном месте; - на месте ранее образовавшихся провалов или непосредственно вблизи них образуются повторные провалы; - форма провальной впадины на земной поверхности (или в основании подошвы фундаментов сооружений) достаточно быстро (в зависимости от вида грунта и соотношения её диаметра и глубины) изменяется во времени (диаметр её поверху увеличивается, а глубина уменьшается), принимая в итоге достаточно устойчивую конусообразную форму воронки. 2) Опасность, обусловленная локальными оседаниями (подтип В2), ха рактеризуется следующими особенностями: - формирование локальных оседаний на земной поверхности (в основании сооружений) может происходить постепенно в течение от нескольких дней до нескольких месяцев; - конечные диаметры локальных оседаний на земной поверхности составляют, как правило, несколько десятков метров при относительно небольшой глубине (до 1-2 м). 3) Опасность, обусловленная наличием на участке расположения соору жения старой карстовой воронки (подтип ВЗ), характеризуется следующими особенностями: - над воронкой и в зоне вблизи неё существует высокая вероятность обра зования нового провала, локального оседания или карстовой просадки. - зона в непосредственной близости от воронки характеризуется понижен ной несущей способностью фунтов и повышенной водопроницаемостью. 4) Опасность, обусловленную возможностью образования неравномер ных осадок на закарстованных территориях (подтип В4), следует принимать во внимание, как правило, в условиях: - открытого карста, при наличии на поверхности карстующихся пород заполненных коррозионных воронок и трещиноватых зон; - покрытого неглубокого карста, при наличии на поверхности карстующихся пород переуглублений, - вертикальных каналов, слоев доломитовой муки и других карстовых аномалий; - покрытого глубокого карста, при наличии в сжимаемой толще грунтов погребенных карстовых воронок, разуплотненных зон и других карстовых (карстово- суффозионных) проявлений. 5) Опасность, обусловленная общими оседаниями (подтип В5), характе ризуется следующими особенностями: - формирование мульды оседаний на земной поверхности продолжается в течение длительного времени (годы - десятки лет); - скорость оседания в разных частях мульды неравномерна и может составлять от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров в год; возможны периоды оживления и затухания; - формы мульд оседания в плане могут иметь самые разнообразные очертания, а их размеры достигать несколько сотен метров; - в зоне оседаний помимо вертикальных деформаций имеются и горизонтальные. 6) Опасность, обусловленная карстовыми (карстово-суффозиоиными) просадками грунтов (подтип Вб), характеризуется следующими особенностя ми: - карстовые просадки, как и провалы, образуются практически мгновенно; - размеры просадок в плане составляют, как правило, не более 1 -2 м, а глубина не более 0,3 м; - чаще всего карстовые просадки формируются при длительном замачивании грунта, а также под действием динамических и статистических нагрузок от сооружений; - карстовые просадки, как правило, не вызывают существенных повреждений большинства сооружений; - в ряде случаев карстовые просадки могут предшествовать образованию провалов; - при строительстве и эксплуатации сооружений чрезвычайно важно строго фиксировать точное место и время образования этих деформаций. 7) Опасность, наличия коррозионных воронок, трещин и других карсто-проявлений на поверхности карстующихся пород (подтип В 7) в условиях открытого карста для большинства сооружений незначительна.
Как указывалось выше, критерием карстоопасности (или устойчивости территорий - по СП 11-105-97 ч.П) в случае провалов и локальных оседаний является частота (интенсивность) образования провалов на единицу площади за определенное время (табл. 2.1).
Расчет предельных значений напряженно-деформированного состояния нефтепровода в зависимости от протяженности карстового провала
Для повышения надежности нефтепровода предусматривается решение следующих групп задач: 1) изменение в нужном направлении естественного развития карстовых процессов, предусматривающие уменьшение интенсивности растворения карстующихся пород (создание фильтрационных завес, осушение карстующегося массива, регулирование поверхностного стока), заполнение карстовых пустот грунтами и тампонажными растворами, закрепление покрывающей толщи пород (армирование грунта, использование свай, опор и т. д.. 2) уменьшение влияния хозяйственной деятельности человека на карстовые процессы; 3) защита объектов планировочными, конструктивными решениями или контролем за проявлением карстовых процессов.
Конструктивные решения для повышения устойчивости нефтепровода условно можно разделить на «профилактические» пассивного и активного воздействия и инженерно-технические (рисунок 4.1). К «профилактическим» мероприятиям пассивного воздействия можно отнести: - устройство противокарстовой охранной зоны шириной 100 м (по 50 м вправо и влево от оси нефтепровода); - устройство ограждающих водоотводных канав вдоль нефтепровода; - заполнение карстовых полостей, расположенных в пределах полосы отвода нефтепровода, глинистым грунтом с раскрытием их устья для возможности механизированного производства работ с послойным уплотнением глинистого грунта почвенно-растительным слоем; - организацию поверхностного стока (вертикальная планировка, рекультивация земель, изрытых, с нарушенным почвенно-растительным слоем при строительстве трубопроводов и другой хозяйственной деятельности). К «профилактическим» мероприятиям активного воздействия можно отнести: - заполнение карстовых воронок, провалов, просадок, расположенных вблизи трассы и непосредственно под нефтепроводом, не дренирующим грунтом, с применением песчано-глинисто-цементных, золошлакоцементных и вспененных цементных растворов; - создание противофильтрационных завес и экранов высокой плотности для максимального снижения расходов потоков подземных вод с применением цементных и химических инъекционных растворов; - увеличение толщины стенки трубопровода, заглубление траншеи ниже воронки, с использованием кривых (гнутых) вставок, усиление жесткости трубы и т.д. К инженерно-техническим мероприятиям относится тампонирование карстовых полостей и провалов непосредственно под трубопроводом, а также укладка бетонных блоков, плит, устройство трубопровода на опорах, создающих безопасный интервал провисания труб. Рассмотрим более подробно применяемые противокарстовые мероприятия. Замещение грунта и засыпка карстовых воронок В условиях неглубокого залегания карстующихся пород основным техногенным фактором, который может активизировать карстопроявления, являются земляные работы при устройстве траншеи для укладки трубы. В связи с этим земляные работы должны проводиться без использования взрывов. Последние могут спровоцировать обрушение кровель даже небольших по размерам карстовых полостей, которые в естественных условиях являются стабильными. Особенностью влияния взрывных работ на активизацию карстопрояв-лений является то, что карстовые провалы и просадки, спровоцированные взрывами, образуются не только и даже не столько в период строительных работ, а как в период эксплуатации. В связи с чем, на участках, подверженных карсту протяженностью до 20 м в диаметре и при возможной глубине до 3,0 м, необходимо предусматривать углубление трубопровода ниже дна карстовой воронки и следует выполнять при глубине карстовых воронок менее 1,0 м (рисунок 4.2) Причем предварительно засыпку карстового провала необходимо выполнять водонепроницаемым грунтом с уплотнением (глиной, суглинком), разработку траншеи предусматривать с перезаглублением (на 0,5 - 1,0 м), с устройством фунтового основания (подсыпка толщиной 0,5 м из водонепроницаемого грунта, с послойным уплотнением) и засыпкой уложенного в траншею трубопровода водонероницаемым грунтом. Глубина заложения до верхней образующей должна приниматься минимальной ( « 1,0 м) с целью минимизации массы грунта, воздействующего на трубопровод, и уменьшения его динамического воздействия в процессе1 образования провалов и оседаний. В процессе эксплуатации трубопровода, существующие карстовые воронки при образовании провалов в полосе отвода допустимо засыпать водонепроницаемым материалом (например, глиной или суглинком) (рисунок 4.3). При этом необходимо предусмотреть проведение специальных исследований на предмет выявления на участке провала опасных карстовых полостей.
Целенаправленный отвод поверхностных вод путем планировки участков и устройство водонепроницаемых покрытий, предупреждающих проникновение воды в толщу пород, способствуют замедлению карстовых процессов в районе залегания трубопровода. Для этого устраивается противо-фильтрационный экран из геомембраны из полиэтилена высокого давления, заключенную между двумя слоями геотекстиля. Под отсыпаемый глинистый грунт укладывается армирующая равнопрочная геоткань из высокомодульного полиэфира. Марка геоткани (прочность на разрыв, модуль упругости) определяются инженерными расчетами на весь срок эксплуатации трубопровода. Определение марки и типа геоткани рассчитывается в зависимости от глубины кастовых воронок, провалов, прочностных и деформационных характеристик грунтов, внешних транспортных нагрузок.
Критерии выбора вариантов защиты нефтепровода на участках подверженных карсту
В условиях неглубокого залегания карстующихся пород основным техногенным фактором, который может активизировать карстопроявления, являются земляные работы при.устройстве траншеи для укладки трубы. В связи с этим земляные работы должны проводиться без использования взрывов. Последние могут спровоцировать обрушение кровель даже небольших по размерам карстовых полостей, которые в естественных условиях являются стабильными. Такого рода прецеденты имели место как в России, так и за рубежом. Наиболее типичным негативным примером является строительство участка магистрального газопровода Ямбург - Елец І в Пермской области, где в результате техногенных воздействий, в том числе взрывных работ, интенсивность карстовых провалов вблизи трубопровода увеличилась в сотни раз (Кутепов В.М. Карст и его влияние на освоение территорий, Пермь 2004). Имеется негативный опыт применения взрывов при попытке «оздоровить» карстовую обстановку в условиях покрытого карста на Горьковской ж.д., а также при строительстве железной дороги- в Китае.
Особенностью влияния взрывных работ на активизацию карстопрояв-лений является то, что карстовые провалы и просадки, спровоцированные взрывами, образуются не только и даже не столько в период строительных работ, а в период эксплуатации.
При производстве земляных работ в условиях открытого карста возможна встреча на дне траншеи карстовых полостей, погребенных карстовых воронок и других карстовых аномалий. В этих случаях эти аномалии должны быть закреплены (затампонированы) недренирующим материалом (например, глиной) с перекрытием поноров на дне воронок железобетонными плитами (рисунок 4.7).
Параметры проектирования противокарстовой защиты зданий и сооружений должны определяться лишь по результатам специальных инженерно-геологических изысканий, проводимых непосредственно в зоне этих сооружений. При этом глубина обследования грунтов основания должна определяться глубиной залегания карбонатных пород согласно п. 5.2.6 СП 11 -105-97 ч.И.
Как правило, фундаменты этих зданий и сооружений должны выпол-няться из монолитного железобетона. На участках расположения насосно-перекачивающих станций и других сооружений с вибродинамическими воздействиями на грунты основания, должны быть разработаны мероприятия по уменьшению этих воздействий. Это в первую очередь относится к участкам открытого карста и участкам покрытого карста при наличии в покровной толще слоев водонасыщенных песчаных грунтов.
Противокарстовые мероприятия эксплуатационного характера С целью повышения эксплуатационной надежности трубопровода необходимо осуществлять определенные мероприятия в течение всего периода эксплуатации. Это связано со следующими обстоятельствами: - карстовый процесс является саморазвивающимся, а закономерности карстопроявлений носят ярко выраженный вероятностный характер; - в процессе производства строительных работ, а также в период эксплуатации могут быть спровоцированы карстопроявления. В комплекс эксплуатационных противокарстовых мероприятий должны входить: - ликвидация воронок, образовавшихся вследствие свежих провалов (локальных оседаний) под трубой (рисунок 4.2). При образовании провалов в полосе отвода допустима засыпка провальной впадины водонепроницаемым материалом (например, глиной или суглинком) без перекрытия дна воронки железобетонной плитой (рисунок 4.5). В обоих случаях необходимо проведение специальных исследований на предмет выявления на участке провала опасных карстовых полостей; - проведение карстомониторинга на опасных участках (периодические геодезические наблюдения за положением трубы, геофизические измерения состояния карстующейся толщи и покровной толщи); - организация технического контроля напряженности состояния трубы и анализ его динамики на наиболее карстоопасных участках и участках вблизи образовавшихся карстовых деформаций; - ведение специальных паспортов карстоопасных участков.
При существующих разнообразных вариантах защиты нефтепроводов, от воздействия карста, выбор одного из них для конкретных условий эксплуатации представляет непростую задачу. Задача осложняется тем, что не существует достаточно1 надежных математических моделей системы «трубопровод-карст», которые бы позволили расчетным путем определить основные эксплуатационные показатели того или иного метода защиты. Основные показатели - долговечность и стоимость - зависят от множества других факторов, таких как: распространение, характер и интенсивность проявления карста, закономерности и условия его развития, оценка устойчивости территории относительно карстовых провалов и оседаний, особенности физико-механических свойств грунтов и гидрогеологических условий, оценка развития карста под влиянием природных и техногенных факторов в период строительства и эксплуатации объектов и т.д.
