Введение к работе
Актуальность работы
Сильные землетрясения, произошедшие в Эквадоре за последние десятилетия, показали, что республика находится в зоне высокой сейсмичности. Согласно Сейсмическому Каталогу Эквадора (Egred, 1999a), за последние 110 лет были зарегистрированы 7 землетрясений силой от 6,8 до 8,8 баллов по шкале Рихтера. К недавним землетрясениям, которые принесли значительный ущерб стране, относятся землетрясения марта 1987 и августа 1998 годов.
В первом случае эпицентр находился в районе вулкана Ревентадор, на восточных склонах Анд на северо-востоке Эквадора. Повреждения были значительными, так как движения грунтовых масс, сопровождаемые землетрясением, спровоцировали разрыв нефтепровода СОТЭ (Система Нефтепроводов Эквадора). Это событие уменьшило на 60% доход от национального экспорта нефти.
В связи с тем, что в Эквадоре нефтепроводы находятся в районах высокой сейсмичности, проблема их строительства в таких условиях особенно актуальна.
В мировой практике строительства трубопроводов используются различные способы и конструктивные решения по их прокладке в сейсмических районах. Широко применяется способ прокладки трубопроводов над поверхностью земли на свободноподвижных опорах. Данный способ прокладки наиболее эффективен при пересечении трассой трубопровода активных тектонических разломов. K недостаткам способа относятся высокая металлоемкость и необходимость установки демпфирующих элементов.
При прокладке подземных трубопроводов применяется способ с разработкой траншеи с пологими откосами (уклон 1:1,5), устройством подсыпки из мягкого грунта толщиной не менее 200 мм, засыпкой трубопровода измельченным, несвязным грунтом (крупнозернистым песком, торфом).
Недостатком данного способа является то, что мелкий песок и торф вымываются из траншеи потоками воды от ливневых дождей и весеннего паводка. Это в конечном итоге приводит к ухудшению компенсационного и демпфирующего свойств окружающего грунта при данном способе прокладки трубопровода.
Цель работы: повышение сейсмостойкости подземных трубопроводов на основе усовершенствования способов их прокладки для компенсации поперечных и продольных нагрузок, а также демпфирования колебаний при воздействии землетрясений.
Задачи исследований
Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решаются следующие задачи:
-
Анализ особенностей работы трубопроводов, прокладываемых в сейсмически опасных районах, в частности, в Эквадоре.
-
Расчёт напряженно-деформированного состояния трубопровода при землетрясении для усовершенствованного способа его прокладки.
-
Расчёт сил, необходимых для достижения скольжения трубы относительно окружающего грунта в поперечном направлении.
-
Исследование воздействия динамических нагрузок на трубопровод для усовершенствованного способа его укладки.
-
Создание новых безопасных и экономичных конструктивных решений, позволяющих противостоять нагрузкам при землетрясениях и разработка технологии прокладки трубопроводов в районах с высокой сейсмической активностью.
Научная новизна
1 Выполненными расчетами напряженно-деформированного состояния трубопроводов установлены рациональное количество и толщина упругопластичных элементов для трубопроводов различных диаметров, прокладываемых в районах с высокой сейсмической активностью.
-
-
Экспериментальными исследованиями установлена зависимость воздействия поперечной силы на трубопровод от угла откоса траншеи для различных видов грунта при прокладке трубопроводов в сейсмически опасных зонах.
-
Экспериментальными исследованиями показано снижение параметров вибрации для трубопровода диаметром 219 мм в 1,5-3,2 раза в зависимости от количества и толщины упругопластичных элементов и чередования воздушных прослоек.
На защиту выносятся теоретические и экспериментальные исследования, технические и технологические решения повышения сейсмостойкости подземных трубопроводов с применением упругопластичных элементов в траншее с пологими откосами.
Практическая ценность
-
-
-
Получен патент на изобретение №2447348, Российской Федерации «Способ прокладки трубопроводов в сейсмических районах».
-
Результаты работы используются в учебном процессе УГНТУ при чтении курса лекций по дисциплинам «Сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ», «Сооружение и ремонт газонефтепроводов» и «Современные технологии сооружения и ремонта газонефтепроводов и газонефтехранилищ», при дипломном проектировании студентами специальности 130501 «Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ», а также при подготовке выпускных квалификационных работ бакалаврами и диссертаций магистрантами направления подготовки 130500 «Нефтегазовое дело».
Апробация работы
Основные положения диссертационной работы докладывались на следующих конференциях: 59-я научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ, 2008 г.; 61-я научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ, 2010 г.; VI Международная учебно-научно-практическая конференция «Трубопроводный транспорт-2010», 2010 г.; 62-я научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ, 2011 г.; VII Международная учебно- научно-практическая конференция «Трубопроводный транспорт-2011», 2011 г.; 63-я научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ, 2012 г.; VIII Международная учебно-научно-практическая конференция «Трубопроводный транспорт-2012», 2012 г.
Публикации
По материалам диссертации опубликовано 12 печатных работ, в том числе патент на изобретение и полезную модель, десять статей, из них три статьи в научно-технических журналах, включенных в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, выпускаемых в Российской Федерации в соответствии с требованиями ВАК Минобразования и науки РФ.
Структура и объем работы
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов и рекомендаций; содержит 163 страниц машинописного текста, в том числе 17 таблиц, 76 рисунков, библиографический список из 113 наименований и 2 приложения.
Похожие диссертации на Особенности строительства трубопроводов в районах с высокой сейсмичностью
-
-
-
