Обоснование конструкции опоры надземных магистральных трубопроводов, снижающей влияние морозного пучения грунта на сваи

Abstract

Актуальность определяется необходимостью понимания механизмов взаимодействия трубопроводного транспорта нефти и газа в условиях морозного пучения грунта в регионах Крайнего Севера для решения целого ряда научных и инженерных задач как в настоящее время, так и в перспективе. Причиной, приводящей к аварийным ситуациям и разрушению магистральных трубопроводов, является морозное пучение грунта. В процессе эксплуатации надземных магистральных трубопроводов, проложенных в мерзлых грунтах, морозное пучение вызывает движение опорной части, что приводит к возникновению опасных нагрузок на трубопроводе и, как следствие, к появлению дефектов. Основным методом устранения таких дефектов является применение различных опор, защищающих трубопровод от геологических процессов. В связи с этим необходимо разработать новый тип опорной части для магистральных трубопроводов, которые способны снизить негативное влияние морозного пучения грунта, а также разработать алгоритм расчета данной конструкции. Цель: определить эффективность применения клина опоры для защиты от воздействия морозного пучения грунта и разработать алгоритм расчета данной конструкции. Методы: статистические методы, рассчитывающие элементы конструкции опоры и определяющие опасные нагрузки линейных участков надземного магистрального трубопровода; оценка вертикальных выдергивающих сил сваи при воздействии сил морозного пучения грунта; оценка нагрузки на трубопроводе при воздействии сил морозного пучения грунта. Результаты и выводы. Предложен клин в конструкции опоры надземного магистрального трубопровода, потенциально уменьшающий воздействия сил морозного пучения грунта; предложена последовательность расчета, обеспечивающая подбор предлагаемых конструкций опоры; выполнен расчет нагрузок на линейном участке надземного магистрального трубопровода при условии морозного пучения грунта с клином опоры и без клина

Relevance. The need to understand the mechanisms of interaction between pipeline transport of oil and gas in conditions of frost heaving in the regions of the Far North in order to solve a number of scientific and engineering problems both now and in the future. The reason leading to emergency situations and the destruction of main pipelines is soil frosty heaving. During the operation of aboveground main pipelines laid in frozen soils, frost heaving causes movement of the supporting part, which leads to dangerous loads on the pipeline and, as a result, to the appearance of defects. The main method of eliminating such defects is the use of various supports that protect the pipeline from geological processes. In this regard, it is necessary to develop a new type of support part for the main pipelines that can reduce the negative impact of frost heaving, as well as develop an algorithm for calculating this design. Aim. To determine the effectiveness of using a support wedge to protect against the effects of frost heaving and to develop an algorithm for calculating this design. Methods. Statistical methods that calculate the parameters of individual support elements that determine the dangerous loads of linear sections of an aboveground main pipeline; assessment of vertical pile pulling forces under the impact of frost heaving forces; assessment of the load on the pipeline under the effect of frost heaving forces. Results and conclusions. The authors have proposed the wedge in the support structure of an aboveground main pipeline, potentially reducing the effects of frost heaving forces, the calculation sequence that ensures the selection of proposed support structures, calculated the loads on a linear section of an aboveground main pipeline under the condition of frost heaving with a support wedge and without a wedge