ГОЛУБИН СТАНИСЛАВ ИГОРЕВИЧ ПОВЫШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ В КРИОЛИТОЗОНЕ С ПРИМЕНЕНИЕМ ТЕХНОЛОГИИ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ТЕРМОСТАБИЛИЗАЦИИ ГРУНТОВ

Краткое содержание

Во введении обоснована актуальность работы, сформированы цели и задачи исследований, сформулирована научная новизна и практическая значимость полученных результатов, приведены основные защищаемые положения работы, отражена апробация на практике, научных конференциях и семинарах, в научных публикациях, а также дана общая характеристика работы.
В первой главе рассматривается обзор литературы по проблемам обеспечения устойчивости оснований и эксплуатационной надежности магистральных газопроводов в криолитозоне.
В первой половине 70-х годов XX века в связи с широкомасштабным освоением месторождений природного газа севера Тюменской области, строительством северных магистральных газопроводов и объектов инфраструктуры в институте ВНИИГАЗ Мингазпрома были начаты исследования, посвященные тепловому воздействию объектов газотранспортных систем (ГТС) на грунты оснований в районах распространения вечной мерзлоты. Соответственно, получили развитие исследования методов и средств инженерной защиты от негативных и опасных инженерно–геологических, гидрологических и геокриологических явлений и процессов, проявляющихся и развивающихся при строительстве и эксплуатации сооружений в криолитозоне.
С середины 70-х годов во ВНИИГАЗе проводились в т.ч. работы по разработке, исследованиям и внедрению технологий и технических средств инженерной защиты и термостабилизации грунтов в основаниях объектов обустройства северных месторождений и ГТС. Большой комплекс работ проведен такими учеными как Г.Э. Одишария, В.В. Харионовский, Р.М. Баясан.
В справочных пособиях и руководствах (ПНИИИС, НИИОСП им.Н.М. Герсеванова и др.) зачастую отражены элементы и примеры прогнозных расчетов техногенного воздействия сооружений на мерзлые грунты и наоборот. Над проблемой такого термомеханического взаимодействия магистральных трубопроводов с многолетнемерзлыми грунтами и технической диагностикой в целом работали такие ученые различных организаций ВНИИГАЗ, ВНИИСТ, Гипроспецгаз, ЮжНИИгипрогаз, Оргэнергогаз, МГУ им.М.В.Ломоносова и т.д.
Следует отметить, что основные методики расчета акцентированы на оценку напряженно-деформированного состояния трубы при известных нагрузках от природных воздействий. Выявленные закономерности, как правило, носят исключительно эмпирический характер. При этом специфика таких воздействий, их возможные количественные показатели, факторы их активизации в литотехнических системах, а также общий методический подход к принятию оптимальных проектно-технических решений до сих пор полно не рассматривались в научно-технической литературе.
Во второй главе проанализированы основные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации магистральных газопроводов в криолитозоне. Описаны негативные геокриологические процессы и их влияние на устойчивость оснований и эксплуатационную надежность магистральных газопроводов.
Спецификой проектирования, строительства и эксплуатации магистральных трубопроводов в криолитозоне является особое состояние грунтов оснований. В процессе строительства и эксплуатации газопроводов происходит интенсификация и активизациях негативных геокриологических процессов, таких как: пучение грунтов, термокарст, морозобойное растрескивание, солифлюкция, формирование повторно-жильных льдов и как следствие, изменение естественных геокриологических условий.
Одной из особенностей грунтов оснований магистральных трубопроводов в северных регионах является наличие засоленности. Засоленные грунты характеризуются смещением температуры фазовых переходов (замерзания-оттаивания грунтов) в сторону отрицательных значений (от 00С к -1,0…-2,00С и более), что негативно влияет на несущую способность основания трубопровода свайных и др. конструкций.
Геокриологические процессы крайне негативно сказываются на эксплуатационной надежности магистральных газопроводов вследствие потери устойчивости литотехнической системы «МГ – грунт оснований» и зачастую приводят к следующим негативным последствиям:
• выпучивание трубопровода;
• всплытие трубопровода;
• провисание трубопровода вследствие его термоэрозионного размыва и «оголения»;
• прямое деформационное механическое воздействие на трубопровод.
Третья глава посвящена разработке общего алгоритма принятия оптимальных проектно-технических решений по обеспечению устойчивости оснований в основе разработки методов повышения эксплуатационной надежности магистральных газопроводов с применением технологии и технических средств активной термостабилизации многолетнемерзлых грунтов оснований (рисунок 1).