Содержание к диссертации
Введение
1. Характеристика природно-климатических и техногенных факторов, влияющих на строительство, продолжительность безопасной эксплуатации трубопроводных систем в НАО 9
1. Характеристика природно-климатических и техногенных факторов, влияющих на строительство, продолжительность безопасной эксплуатации трубопроводных систем в НАО 9
1.1. Природно-климатические условия территории 9
1.2. Состояние ресурсов углеводородного сырья, варианты транспортировки его из региона 16
1.3. Особенности строительства трубопроводов на многолетнемерзлых грунтах 22
2. Исследование геокриологической среды на контакте с сооружениями, совершенствование методик расчета напряжённо-деформированного состояния грунтовых оснований, устойчивости фундаментов под нефтепроводами 34
2.1. Анализ способов прокладки и оценка взаимодействия оснований и фундаментов с трубопроводами на ММП „. 34
2.2. Влияние геокриологических процессов на характеристики покровных отложений 42
2.3. Совершенствование методик расчёта напряжённо-деформированного состояния грунтового основания, устойчивости фундаментов нефтепроводов на ММП 49
3. Разработка методик оценки вариантов прокладки трубопроводов в осваиваемых районах, оптимизации состава инженерных изысканий, проектирования нефтепроводов в северных регионах 63
3.1. Методика экономической оценки вариантов размещения на осваиваемых трассах трубопроводов 63
3.2. Оптимизация состава, объёмов проведения инженерных изысканий при строительстве трубопроводов на ММП 69
3.3. Особенности проектирования надземных трубопроводов для северных регионов 78
4. Новые разработки при строительстве нефтепроводов на ММП в северных регионах 87
4.1. Совершенствование способов возведения искусственных оснований, теплогидроизоляционных покрытий, фундаментов и нефтепроводов в НАО 87
4.2. Рекомендации по проектированию, строительству трубопроводов с продлёнными сроками эксплуатации на Крайнем Севере 92
Заключение 103
Список литературы 105
Приложения 118
- Состояние ресурсов углеводородного сырья, варианты транспортировки его из региона
- Влияние геокриологических процессов на характеристики покровных отложений
- Оптимизация состава, объёмов проведения инженерных изысканий при строительстве трубопроводов на ММП
- Рекомендации по проектированию, строительству трубопроводов с продлёнными сроками эксплуатации на Крайнем Севере
Введение к работе
Актуальность исследований. Развитие нефтегазового освоения северных регионов России существенно зависит от сроков возведения, эксплуатации трубопроводных систем. Трубопроводное строительство в Заполярье, и в частности в Ненецком автономном округе (НАО), в условиях повсеместного распространения многолетнемёрзлых пород (ММП), избыточной обводненности, засоленности грунтов на побережье Баренцева моря, ранимости тундровых земель от техногенных воздействий характеризуется значительными затратами, свыше 50 % от стоимости обустройства месторождений. В НАО с учётом мерз-лотно-грунтовых, экологических условий осваиваемых районов, требований к трубопроводным системам используются подземный, наземный и преимущественно надземный типы прокладки нефтепроводов. Анализ применения традиционных конструкций нефтепроводов на свайных надземных фундаментах в зонах распространения деформируемых грунтов позволяет отметить, что при существенных затратах они не соответствуют требованиям устойчивости, долговечности и безопасности эксплуатации на ММП. По нашему мнению, заглублённые фундаменты, установленные в пылеватых, увлажнённых, засоленных грунтах при наличии колебаний температур наружного воздуха и прокачиваемого по трубам флюида приводят к вертикальным и горизонтальным перемещениям нефтепроводов. Данные недостатки приводят к дополнительным затратам на ремонт, ликвидацию на трубопроводах осложнений и аварийных ситуаций. В связи с этим представляется актуальной задача совершенствования строительства нефтепроводов, обеспечивающих их продолжительную, безаварийную эксплуатацию в Заполярье.
Целью работы является совершенствование строительства нефтепроводов в северных регионах для обеспечения устойчивости и надежности эксплуатации при сокращении затрат.
Для решения поставленной цели были сформулированы следующие основные задачи:
Анализ природно-климатических условий НАО, возможностей продолжительной, безопасной эксплуатации трубопроводов в регионе;
Исследование состояния и изменений геокриологической среды с морозобойными трещинами на контакте с фундаментами и нефтепроводами, совершенствование методики расчёта напряженно-деформированного состояния (НДС) промерзающих-оттаивающих грунтовых оснований, устойчивости фундаментов и трубопроводов на ММП;
Оптимизация состава и объема инженерно-экологических изысканий на различных этапах проектирования, разработка методики экономической оценки вариантов размещения нефтепроводов;
Совершенствование способов, составление рекомендаций по возведению искусственных оснований, теплогидроизоляционных покрытий, фундаментов и нефтепроводов с продленными сроками эксплуатации в сложных природно-климатических условиях Заполярья.
Объект исследования и методы решения поставленных задач
При выполнении исследований использованы результаты анализа опубликованных и фондовых данных, материалы лабораторных и натурных исследований, полученные за период с 2004 по 2009 год. Лабораторные изыскания проводились в Архангельском государственном техническом университете. Основной объём полевых работ выполнялся в составе инженерно-экологических изысканий ООО «Техноэкология Плюс» на нефтяных месторождениях НАО (Восточно-Сарутаюском, Тобойском и Ардалинском); на трассе нефтепровода Харьяга - Южное Хыльчую; на площадках насосно-перекачивающих станций (НПС) «Инзырей» и «Восточное Сарутаю».
Для анализа, статистической обработки результатов изысканий использовались стандартные компьютерные программы.
Научная новизна результатов работы:
Предложена модель тепломассообменных процессов в деятельном слое ММП с морозобойными трещинами;
Усовершенствована методика расчёта НДС грунтовых оснований с морозобойными трещинами, устойчивости фундаментов и трубопроводов, учитывающая наличие в основаниях вертикальных и горизонтальных составляющих тепломассообмена и вязкопластических деформаций;
Для различных этапов проектирования трубопроводов разработана методика экономической оценки вариантов их размещения, оптимизированы состав и объем инженерно-экологических изысканий, необходимые для проектирования нефтепроводов в условиях Крайнего Севера;
Усовершенствованы способы возведения искусственных оснований, фундаментов и трубопроводов, обеспечивающие безопасность эксплуатации трубопроводных систем в районах распространения ММП.
На защиту выносятся:
1. Модель деятельного слоя с морозобойными трещинами, учитывающая наличие горизонтальных и вертикальных составляющих тепломассообмена;
Методика расчёта НДС оснований нефтепроводов, включающая определение вязкопластических перемещений грунтов с учётом вертикальных и горизонтальных составляющих тепломассопереноса, подвижной границы фазовых превращений влаги в грунтовых основаниях;
Методика экономической оценки вариантов размещения нефтепроводов с учетом затрат на обеспечение экологической безопасности, обоснованная оптимизация состава и объема инженерно-экологических изысканий для строительства нефтепроводов в сложных условиях северных регионов;
Способы возведения искусственных оснований, теплогидроизоляци-онных покрытий, фундаментов и трубопроводов, обеспечивающие при оптимальных затратах их долговременную, безопасную эксплуатацию в Заполярье.
Практическая ценность результатов работы
Систематизированы природно-климатические и техногенные факторы, влияющие на безопасность, продолжительность эксплуатации трубопроводов в НАО.
Усовершенствована и апробирована методика расчёта НДС промерзающих-оттаивающих грунтовых оснований с морозобойными трещинами, устойчивости фундаментов и трубопроводов в районах распространения ММП.
Разработана методика экономической оценки, выбора на различных этапах проектирования трасс размещения в осваиваемых районах трубопроводов; оптимизированы состав и объем инженерно-экологических изысканий, необходимые для проектирования нефтепроводов в сложных геокриологических условиях.
Усовершенствованы способы, составлены рекомендации по возведению искусственных оснований, теплогидроизоляционных покрытий, фундаментов и трубопроводов, обеспечивающие при оптимальных затратах продолжительную, безопасную эксплуатацию нефтепроводов в Заполярье.
Результаты проведённых изысканий использованы ООО «Технология Плюс» при проектировании альтернативного варианта трассы нефтепровода Харьяга - Южное Хыльчую, составлении программ проведения геокриологического и экологического мониторинга в 2009-2012 гг. на участках трассы, при обустройстве площадных сооружений Восточно-Сарутаюского месторождения. Применение запроектированных решений при строительстве нефтепровода позволит снизить капитальные затраты, увеличить на 10...12 % срок безопасной эксплуатации сооружений в сложных геокриологических условиях НАО.
Апробация результатов работы. Основные положения и результаты работы использованы в различных проектных и производственных организа-
циях, доложены на IV научно-практической конференции «Экологическое образование и экологическая наука: сотрудничество и проблемы» (Архангельск, 2004), международной научно-практической конференции «Развитие минерально-сырьевой базы Архангельской области: проблемы, перспективы, задачи» (Архангельск, 2006), Всероссийской конференции с международным участием «Академическая наука и ее роль в развитии производительных сил в северных регионах России» (Архангельск, 2006), международной молодежной конференции «Экология - 2007» (Архангельск, 2007), на региональных научно-технических конференциях в Архангельском государственном техническом университете (2005-2009 гг.).
Публикации. Основные результаты опубликованы в 16 научных трудах, в т.ч. в 1 ведущем рецензируемом научном журнале, рекомендованном ВАК Министерства образования и науки РФ, получены 3 патента на изобретения.
Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка использованной литературы, включающего 121 наименование, и 3 приложений. Работа изложена на 150 страницах машинописного текста, содержит 6 таблиц, 18 рисунков.
Автор выражает глубокую признательность научному руководителю д.г-м.н., проф. М.Г. Губайдуллину, благодарность д.т.н., проф. А.Л. Невзорову, д.г-м.н. А.И. Малову за ценные советы и замечания по содержанию диссертации.
Состояние ресурсов углеводородного сырья, варианты транспортировки его из региона
В настоящее время в НАО добывается более 15 млн. тонн нефти в год. Разведанные запасы позволяют осуществлять разработку месторождений порядка 50 лет и довести добычу нефти до 25...30 млн. тонн в год [32]. Первое месторождение углеводородов НАО было открыто в 1966 году. Наиболее интенсивное развитие поисково-разведочных работ в Ненецком округе пришлось на 1975... 1985 годы. В этот период открыт новый Варандей-Адзьвинский нефтегазоносный район (Варандейское нефтяное месторождение в северной части вала Сорокина - 1976 г.), Торавейское - 1977 г., Лабо-ганское и Южно-Торавейское - 1978 г., Наульское - 1979 г., Седьягинское 1980 г. нефтяные месторождения (рис. 1.3). Важным и принципиальным результатом работ явилось открытие в Варандей-Адзьвинской структурной зоне крупного по запасам Северо-Сарембойского и Сарембойского нефтяных месторождений. В 1977 году была проведена промышленная оценка Ворку-тинского нефтегазоносного района Северо-Предуральской нефтегазоносной области (Падимейское месторождение), в период 1981-1985 гг. - нефтегазоносное о. Колгуев и Медынского полуострова, открыты Мусюшорское и Северо-Хоседаюское нефтяные месторождения. В результате детального проведения геологоразведочных работ к началу 1986 года промышленную оценку получили все 7 нефтегазоносных комплексов осадочного чехла, от ордовикско-нижнедевонского до триасового включительно. Установлены основные закономерности пространственного размещения углеводородного сырья, проведено детальное тектоническое и нефтегазогеологическое районирование перспективных земель на площади 118 тысяч квадратных километров [96].
По результатам дальнейших работ в 1992 году открыты новые Пюсей-ское и Северо-Ошкотынское месторождения, в 1993 году - нефтяные месторождения имени Ю. Россихина на Восточно-Ярейюской структуре и Табро-вояхинское. В 1994 году в НАО было введено в промышленную эксплуатацию третье после Василковского газоконденсатного и Харьягинского нефтяного, Ардалинское месторождение нефти. В 1995 году открыто нефтяное месторождение Варандей-море на шельфе и утверждены запасы нефти, свободного и растворённого газа Песчаноозёрского месторождения, в 1996-1997 гг. введены в поисковое бурение Южно-Вангурейская, Восточно-Прибрежная и Юшмановская площади, проведена защита в государственной комиссии по запасам РФ промышленных запасов углеводородов по Хыльчуюскому и Ярейюскому месторождениям. После возобновления в 1998 году компанией «Лукойл» поисково-разведочных работ утверждены технологические схемы разработки таких месторождений, как Варандейское, Торавейское, Тэдин-ское, проведены работы по расконсервации части поисково-разведочных скважин [32, 96].
Северный экономический район, в состав которого входит ресурсный потенциал НАО, по разведанным запасам занимает третье место в Российской Федерации. Основу запасов сырья северной части ТПНГП составляют нефтяные месторождения. Запасы газа НАО уступают запасам, имеющимся в других регионах страны. Их общее количество составляет 525 млрд. м сво-бодного газа и 65 млрд. м в растворенном состоянии, что вполне достаточно для удовлетворения местных потребностей.
Печоро-Колвинская нефтегазоносная область (рис. 1.4) включает Мут-номатериково-Лебединский, Шапкина-Юрьяхинский, Лайско-Лодминский, Ярейюский, Харьяга-Усинский районы. На ее территории установлены как газоносность, так и нефтеносность отложений.
На территории Хорейверской нефтегазоносной области выделяются Колвависовский, Чернореченский районы. Нефти по составу средние и тяжелые (0,846...0,902 г/см), парафинистые (8,7...13,2 %), сернистые (0,6... 1,9 %).Средние начальные дебиты нефти составляют 200... 1200 м /сут. В состав Варандей-Адьзвинской нефтегазоносной области входят Со-рокинский, Верхнеадзьвинский районы. Область характеризуется большим стратиграфическим диапазоном нефтеносности. Самым крупным является Торавейское нефтяное месторождение. Нижнедевонские нефти по массе изменяются от 0,840 до 0,860 г/см и имеют кинематическую вязкость от 32,0 до 137,0 сСт. В пластовых условиях их вязкость меняется от 0,7 до 5,9 мПа с. Нижнедевонские нефти содержат от 8 до 11 % парафина и от 0,4 до 0,9 % серы. Верхнедевонские нефти характеризуются плотностью от 0,50 до 0,930 г/см3. Их вязкость меняется до 590 сСт и 14,8 мПа с. Они содержат парафин от 6 до 12 %, серы до 2,8 %. Карбонатные отложения нижней перми, залегающие на глубинах от 1000 до 1600 м, представлены органогенными известняками. Они имеют вязкость от 34,0 до 54,0 сСт и от 6,8 до 12,4 мПа с, малопарафинистые (от 1,2 до 1,8 %) и сернистые (от 2,0 до 2,5 %).
Влияние геокриологических процессов на характеристики покровных отложений
Значительное изменение температур грунта в течение года, наличие в НАО обводнённых территорий, многочисленных участков с выраженными понижениями и повышениями рельефа местности являются основными причинами развития криогенных процессов в геологической среде, и в частности развития в тундровых ландшафтах морозобойных (криогенных) трещин, специфического термовлажностного режима грунтов деятельного слоя [21, 40, 65].
По результатам проведённых автором исследований в НАО на трассе межпромыслового нефтепровода «Харьяга - Южное Хыльчую» были обнаружены морозобойные трещины. Они, как правило, представляли собой в плане четырёхугольники со сторонами протяжённостью (1,6-4,4) м при ширине их раскрытия на поверхности (0,05-0,35) м. Их смыкание соответствовало глубинам полного оттаивания ММП (0,5-2,1 м) или положению уровня грунтовых вод (УГВ). С учётом этого, физико-механические и теплофизиче-ские свойства деятельного слоя целесообразно исследовать с учётом предлагаемой модели блочной структуры покровных отложений. По нашему мнению это справедливо для влажных пород деятельного слоя, обеспечивающих своей массой смыкание трещин в основании блоков. Предлагаемая нами модель структуры грунта (рис. 2.5) позволяет более обоснованно прогнозировать для переходных периодов года водно-тепловые режимы, НДС покровных отложений в основаниях и под фундаментами поверхностного типа трубопроводов [106, 108, ПО].
Исследования водно-теплового режима грунтов с учётом модели блочной структуры покровных отложений, включающей наличие морозобойных трещин, выполнены с учётом следующих допущений. Частицы грунтов имеют гидрофобные свойства. Влажность блоков обусловлена атмосферными процессами, УГВ и капиллярными свойствами покровных отложений. Трещины с относительно большими в сравнении с порами скелета грунта размерами имеют ограниченное гидравлическое сопротивление и прямую связь с гидрологической системой осваиваемой территории. В грунтовых блоках, расположенных выше УГВ, капиллярную систему следует рассматривать в виде вертикальных, сообщающихся между собой цилиндрических сосудов. Ниже УГВ грунты имеют полную влагоёмкость. Суммарная влажность покровных отложений включает содержание жидкости как непосредственно в трещинах, так и в капиллярах, расположенных выше УГВ, грунтовых блоков.
Известно, что влагосодержание деятельного слоя существенно меняется в различные периоды года. Так по результатам проведённых в НАО исследований на участке, имеющем на поверхности морозобойные трещины шириной 0,25 м, глубиной 1,2 м и протяжённость трещин в плане порядка 2,5 м, нами были определены следующее циклические изменения влажностного режима в покровных отложениях. К концу весеннего снеготаяния объём капиллярной влаги, содержащейся в одном условном блоке (при УГВ=\,2 и и объёмной осреднённой по высоте блока влажности w = 0,22) составил:
Содержание воды в трещинах к началу летнего периода было наибольшим и соответствовало:
Суммарное влагосодержание в условном блоке и прилегающих к нему морозобойных трещинах к концу весеннего периода было равно:
В меженный период года при практически неизменном содержании капиллярной влаги в условных блоках объём воды в трещинах снижался до 7-12 % от максимального и составлял порядка 0,43 м . В осенний период года при практически неизменном содержании капиллярной влаги в блоках объём воды в трещинах повышался (до 70 % от максимального значения) и составил 1,01 м.
В ходе натурных исследований на участках с морозобойными трещинами было установлено следующее. Морозобойные трещины, с относительно большими в сравнении с порами скелета грунта размерами, не имели гидравлических сопротивлений и входили в состав общей гидрологической системы изучаемого участка. В грунтовых блоках капиллярную систему можно рассматривать в виде вертикальных, сообщающихся между собой сосудов. При этом капиллярная влажность в блоках в основном зависит от гидрофизических свойств деятельного слоя ММП и положения УГВ. Ниже УГВ влажность грунтов постоянна и соответствует значениям их полной влагоёмкости. Температурный режим в разобщённых трещинами грунтовых блоках формируется под воздействием вертикальных и горизонтальных теп-лопотоков. Наблюдениями было установлено существенное превышение осадок при оттаивании разобщённых блоков в сравнении с деформациями их пучения (на 30...40%). Это, по-видимому, вызвано как миграцией влаги из блока к верхней границе промерзания, так и горизонтальным оттоком влаги из блока в промерзающие трещины.
Данные наблюдений за водно-тепловым режимом грунтового полупространства, включающие сведения о промерзании, оттаивании, увлажнении грунтов сезонно промерзающего-оттаивающего слоя и подстилаемых грунтов при различных значениях УГВ, приведены на рис. 2.6.
Оптимизация состава, объёмов проведения инженерных изысканий при строительстве трубопроводов на ММП
Предлагаемый нами подход проектирования сооружений на мелко заглублённых, поверхностного типа или свайных фундаментах позволяет снизить затраты на проведение инженерно-экологических изысканий, осуществлять краткосрочные и долгосрочные прогнозы изменений водно-теплового режима, физико-механических свойств, НДС покровных отложений, обеспечить надёжность строительства и эксплуатации промысловых объектов в сложных геокриологических условиях. В состав проектирования сооружений входит: ознакомление с имеющимся опытом работы транспортных систем и материалами ранее проведённых изысканий; обоснование альтернативных маршрутов для проведения полевых работ; уточнение состава, объёмов, сроков проведения инженерно-экологических изысканий; оценка и прогноз возможных воздействий на ОС, а также выбор оптимальных трасс размещения трубопроводов в зонах распространения ММП.
Материалы инженерно-геологических изысканий должны содержать информацию: о распространении, особенностях формирования, мощности распространения ММП; среднегодовой температуре грунтов на глубине нулевых амплитуд; криогенном строении, текстуре грунтов в плане и по глубине; разновидности грунтов по степени льдистости, засоленности, темпера-турно-деформируемом состоянии; условиях залегания, морфометрических характеристиках залежей подземного льда и его генезисе, толщине снежного покрова. Также необходимы: данные о нормативных и расчетных физических, теплофизических, химических характеристиках грунтов, включающих сведения об их засоленности, коррозионной агрессивности, температуре начала замерзания, деформационных и прочностных свойствах в мерзлом и оттаивающем состояниях; границах распространения, условиях формирования, интенсивности развития криогенных процессов и образований, степени нарушенное поверхности осваиваемой трассы этими процессами и образованиями; а также составе, состоянии, криогенном строении и свойствах грунтов сезонно-талого и сезонно-мерзлого слоев; распространении, характерных проявлениях и генезисе таликов, охлажденных грунтов и таликовых зон. Наряду с вышеназванной информацией в ходе изысканий должны быть получены сведения: о гидрогеологических условиях изучаемых трасс; прогнозах изменений геокриологических условий в естественных условиях и в процессе освоения, устойчивости состояния ММП и допустимых на них техногенных воздействиях в процессе строительства и эксплуатации объектов; разработаны рекомендации по выбору принципов использования многолетнемерзлых или талых грунтов в качестве оснований фундаментов, по защитным мероприятиям от опасных криогенных процессов; оценке влияния проектируемых сооружений на развитие, формирование криогенных процессов.
Состав изыскательских работ согласно [92] существенно зависит от категории сложности, степени изученности геологических, геокриологических и других условий осваиваемого района, требований к инженерно-экологической опасности проектируемых сооружений. На объёмы изыскательских работ влияют: запланированные решения по возведению грунтовых оснований, фундаментов и трубопроводов; особенности режимов эксплуатации нефтепроводов с учётом нормативных требований, ограничений [84]. С повышением категории сложности изучаемого района соответственно увеличиваются количество и глубина изыскательских скважин.
Для обогреваемых трубопроводов (со среднегодовой положительной температурой эксплуатации) глубину горных выработок следует согласно [83] назначать с учётом нижеприведенных нормативных требований: ? при подземной или наземной прокладке трубопроводов на грунтовое основание, поверхность основания располагают на 3 м ниже расчетной глубины оттаивания грунтов; ? при подземной прокладке нефтепроводов с использованием плитного фундамента, глубину инженерных изысканий назначают на 3 м ниже сжимаемой толщи грунтового основания; ? при надземной прокладке трубопровода на свайных фундаментах глубина геологических разрезов должна быть на 3 м ниже «острия» сваи; ? при надземной прокладке трубопровода на плитных фундаментах глубина геологических разрезов должна быть ниже на 3 м сжимаемой толщи грунтового основания.
Для определения свойств и температур ММП выше и ниже границы нулевых амплитуд часть изыскательских скважин должна иметь глубину более 10 метров. Количество, глубина проходки скважин регламентируются нормами, программой изысканий с учётом инженерно-экологической опасности трубопроводов, например, промысловый, межпромысловый или магистральный. В пределах каждого из ландшафтных типов (участков) трассы трубопровода следует проходить не менее 2-3-х скважин, обеспечивающих геокриологическое изучение осваиваемой территории.
При наличии заранее согласованной с Генпроектировщиком программы работ допускается, с учётом использования материалов предыдущих изысканий, уменьшать рекомендуемые нормами глубины и объёмы проходки геологоразведочных скважин. Так при проектировании надземных нефтепроводов в районах распространения слитых ММП глубину проходки геологоразведочных скважин целесообразно назначать на два метра ниже предполагаемого погружения «острия» сваи [92]. Это связано с тем, что нормы, регламентирующие глубину проходки горных выработок, завышены и не учитывают фактической работы ограниченных по глубине заложения свай надземных трубопроводов, в основном, на «выдёргивание». Исключением является работа заглублённых фундаментов надземных трубопроводов на «задавлива-ние», например, в случаях размещения свай в сильно засоленных грунтах.
Рекомендации по проектированию, строительству трубопроводов с продлёнными сроками эксплуатации на Крайнем Севере
Основные требования к трассам трубопровода определяются положениями СНиП 2.05.06-85 . Выбор трасс трубопроводов должен производиться с помощью математических методов проектирования по одному или нескольким критериям оптимальности. В качестве критериев оптимальности следует принимать приведенные затраты, металлоемкость, конструктивные схемы сбора газа и нефти, заданное время строительства, очередность ввода скважин на месторождении, затраты на соблюдение экологических требований и др. Прокладка трубопроводов должна осуществляться, по возможности, на малоценных или непригодных для сельскохозяйственных целей землях и лесах малоценных пород. Переходы следует выбирать в местах, где невозможно разрушение берегов в результате эрозионных процессов, а также развития оползневых явлений и активного карстообразования.
Для предварительной оценки вариантов трасс мы рекомендуем вышеописанную методику с предложенными нами критериями экологической опасности. Мы считаем допустимым по величине затрат на природоохранные, восстановительные и другие мероприятия принимать заключение о целесообразности (при S? lASj) или запрещении (при ? 1 AST) деятельно-сти. При увеличении исходной сметной стоимости S± более чем в 1,4 раза планируемая производственная деятельность становится, как правило, нерентабельной Г32].
Проектирование нефтепроводов на ММП существенно зависит от состава, объёмов инженерно-экологических изысканий. В ходе изысканий наряду с природно-климатическими, техногенными условиями, изучаются зоны распространения, мощность, температура, льдистость, засоленность слитых и неслитых ММП. Наряду с ними в составе изысканий уточняются глубины и физико-механические свойства грунтов деятельного слоя и подстилающих геологических элементов, обследуются водные и техногенные преграды, плохо промерзающие болота, морозобойные трещины, подземные и повторно-жильные льды, бугры пучения, изучаются участки, имеющие термокарстовые и эрозионные процессы.
Для проектирования в НАО состав, объёмы изысканий необходимо назначать с учётом требований СНиП 11-02-96х, 2. 05.05-85 (200), СП 11-102-97х, специфических геокриологических, гидрологических особенностей осваиваемых районов. При этом состав изысканий должен включать изучение толщ грунтов деятельного слоя и подстилаемых ММП, в которых на контакте с нефтепроводами происходят основные изменения напряжённо-деформируемого состояния (НДС), водно-теплового режима грунтовых оснований.
Изыскания для широко применяемых в Заполярье надземных трубопроводов, возводимых на свайных фундаментах, также необходимо проводить по выше приведенным регламентам. Для заглублённых фундаментов согласно действующим требованиям в зонах распространения пучинистых, высоко температурных, льдистых или засоленных ММП необходимо осуществлять проходку на десять и более метров. При назначении глубин проходки изыскательских скважин для свайных фундаментов промысловых объектов, со сроками эксплуатации до 25...35 лет, необходимо учитывать: категорию сложности и степень изученности осваиваемого района, этап выполнения проектных работ; мощность и особенности залегания ММП (слитый или неслитый тип мерзлоты); назначение и особенности эксплуатации нефтепроводов.
По результатам выполненных расчётов, можно сделать вывод: буроза-бивные сваи, погруженные в слабо засоленные, слитые ММП на глубину свыше 5 м, не выпучиваются. Следовательно, мы рекомендуем в подобных геокриологических условиях проводить изыскания на глубину 7...7,5 м. При наличии на исследуемых участках засоленных, слитых ММП, бурозабивные свайные фундаменты не выпучиваются при погружении свыше 8 м. В подобных условиях изыскательские скважины в ММП необходимо бурить на глубину свыше десяти метров.
На основе данных наблюдений за водно-тепловым режимом грунтового полупространства, включающие сведения о промерзании, оттаивании, увлажнении грунтов сезонно промерзающего-оттаивающего слоя и подстилаемых грунтов при различных значениях УГВ был установлен график изменения объемного влагосодержания в морозобойных трещинах и подтверждена неизменность влагосодержания в условных грунтовых блоках при высоком УГВ. Наблюдениями было установлено существенное превышение осадок при оттаивании разобщённых блоков в сравнении с деформациями их пучения. Это происходит вследствие наличия не только вертикальной, но и горизонтальной миграции влаги. Мы рекомендуем учитывать влияние морозобойных трещин на результаты изысканий, а также применять прогнозные данные объемного влагосодержания в расчетах.
При проектировании оснований и фундаментов на пучинистых, т.е. деформируемых грунтах необходимо предусматривать мероприятия (инженерно-мелиоративные, строительно-конструктивные, термохимические), направленные на уменьшение деформаций зданий и сооружений. Выбор типа и конструкции фундамента, способа подготовки основания и других мероприятий по уменьшению неравномерных деформаций от морозного пучения или деформаций при его оттаивании должен решаться на основе технико-экономического анализа с учетом конкретных геокриологических и техногенных факторов. В соответствии с нормативными требованиями свайные фундаменты в пучинистых, высоко температурных, льдистых и засоленных ММП погружают на 10 и более метров.
