Инженерно-криоэкологический прогноз воздействия линейных сооружений (дорог и магистральных трубопроводов) на многолетнемерзлые породы на полуострове ямал



жүктеу 0.67 Mb.
бет4/4
Дата07.02.2019
өлшемі0.67 Mb.
түріДиссертация
1   2   3   4

Табл.8 Результаты расчетов несущей способности основания свайного фундамента. Первый ключевой участок, скв.№372, длина сваи 10м, мощность СТС 1,8м.




 

песок

суглинок

Расстояние от подошвы СТС до уровня, на котором определяется температура

z, м

1,3

5,4

 Теплоемкость талого грунта

Cf, Дж/ (м3* ˚С)*106

2,06

2,12

 Теплопроводность талого грунта

ʎf, Вт/(м*˚С)

2,14

1,8

 Температура на глубине нулевых годовых амплитуд

T0, ˚С

-3,1

-3,1

 Параметр

z(Cf/Lf)

1275,47

5860,3757

 Коэффициент сезонного изменения температуры пород основания

аZ

0,36

0,94

 Коэффициент теплового влияния сооружения

k

1

1

 Температура начала замерзания грунта

Tbf, ˚С

-0,1

-0,2

 Расчетная температура грунтов

Tz, ˚С

-1,18

-2,93

 Температурный коэффициент

Yt

1,1

 Коэффициент условий работы

Yc

1

 Площадь опирания сваи на грунт

A, м2

0,09

 Расчетное давление под нижним концом сваи

R, кПа

1450

 Площадь поверхности смерзания

Aaf, м2

3,12

6,72

 Расчетное сопротивления сдвигу по боковой поверхности сваи

Raf, кПа

140

200

 Несущая способность основания

F, тс

214,4

Табл.9 Результаты расчетов несущей способности основания свайного фундамента. Первый ключевой участок, скв.№372, длина сваи 15м, мощность СТС 1,8м.




 

песок

суглинок

Расстояние от подошвы СТС до уровня, на котором определяется температура

z, м

1,3

7,9

 Теплоемкость талого грунта

Cf, Дж/ (м3* ˚С)*106

2,06

2,12

 Теплопроводность талого грунта

ʎf, Вт/(м*˚С)

2,14

1,8

 Температура на глубине нулевых годовых амплитуд

T0, ˚С

-1,5

-1,5

 Параметр

z(Cf/Lf)

1275,47

8573,51

 Коэффициент сезонного изменения температуры пород основания

аZ

0,36

1,02

 Коэффициент теплового влияния сооружения

k

1

1

 Температура начала замерзания грунта

Tbf, ˚С

-0,1

-0,2

 Расчетная температура грунтов

Tz, ˚С

-1,18

-3,16

 Температурный коэффициент

Yt

1,1

 Коэффициент условий работы

Yc

1

 Площадь опирания сваи на грунт

A, м2

0,09

 Расчетное давление под нижним концом сваи

R, кПа

1450

 Площадь поверхности смерзания

Aaf, м2

3,12

12,72

 Расчетное сопротивления сдвигу по боковой поверхности сваи

Raf, кПа

140

200

 Несущая способность основания

F, тс

349,0

3.3 РАСЧЕТ ОРЕОЛА ОТТАИВАНИЯ ВОКРУГ ПОДЗЕМНОГО ТРУБОПРОВОДА

Подземные трубопроводы могут эксплуатироваться только при положительной температуре, поэтому они являются мощными источниками тепла, оказывающими большое влияние на температурное поле грунта. В результате температура вмещающей среды повышается, и она теряет прочность. Образование больших ореолов оттаивания опасно для устойчивости трубопровода, поскольку может привести к его недопустимой осадке или всплытию. Таким образом, расчет ореола оттаивания вокруг подземного трубопровода есть непременное условие при его проектировании.

На исследуемой территории мостового перехода выполнен расчет ореола оттаивания на первом ключевом участке для низкотемпературного трубопровода с температурой транспортируемой среды 10˚С. В результате расчета глубина оттаивания многолетнемерзлых пород по центром трубы диаметром 1,2м составляет 7,3м, при заглублении 1,5м ниже подошвы сезонно-талого слоя.

На третьем ключевом участке при заложении подземного трубопровода в области несквозной таликовой зоны, существенных изменений во вмещающей среде наблюдаться не будет, здесь при положительной температуре транспортируемой среды возможно лишь сокращение глубины сезонного промерзания пород.

Рис.2 Ореол оттаивания вокруг подземного трубопровода

Т
аблица 10. Результаты расчетов ореола оттаивания вокруг подземного трубопровода


 Глубина заложения трубы

H

1,5 м

 Радиус трубы

r тр

0,6 м

 Безразмерный параметр

M

2,5

 Безразмерный параметр

N

0,38

 Теплопроводность грунта в талом состоянии

ʎth, Вт/(м*˚С)

1,80

 Теплопроводность грунта в мерзлом состоянии

ʎf, Вт/(м*˚С)

1,86

  Безразмерная температура

Bt

0,32

 Среднегодовая температура грунта на подошве слоя сезонного оттаивания

T0, ˚С

-3.1˚С

Температура транспортируемой среды

Tс, ˚С

10˚С

 Термическое сопротивление теплопередаче

Rt

0,14 (м2*˚С)/Вт

Глубина оттаивания под центром трубы

hн

7,32 м

Мощность мерзлого грунта над центром трубы

hв

0,26 м

Радиус ореола оттаивания

rот

3,53 м

Смещение вниз центра ореола оттаивания по отношению к центру трубы

Δот

2,29 м

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Район проведенных исследований является типичным для большей части территории п-ова Ямал, сложенной неоплейстоценновыми и голоценовыми песчано-глинистыми отложениями морского и ледниково-морского генезиса, находящимися в многолетнемерзлом состоянии. Толща ММП лишь вблизи водотоков прерывается несквозными таликами, что позволяет распространить результаты инженерно-геокриологического прогноза на значительные, сходные по строению территории. Типичной является и долина р. Щучьей с термокарстовыми озерами на прилегающей казанцевской террасе.

В пределах инженерно-геокриологического разреза выделяются столь же типичные инженерно-геологические элементы в количестве 10 - 15 (на приведеннм разрезе их выделено 8, разрез сравнительно однороден). Мощности СТС в естественных условиях по нашим расчетам составляют 0,9 – 1,2 м, нормативные значения, естественно, превышают 1,5 м.

В качестве наиболее характерных для данной территории линейных инженерных сооружений нами были выбраны трасса магистрального трубопровода, насыпь и мостовой переход дороги, причем начальные и граничные условия были заложены в нескольких вариантах: высоты насыпи, температура наполнителя трубы и др. Поскольку для всех сооружений наиболее опасным представляется термокарст, была рассчитана и вероятность его прогрессивного развития.

По нашим расчетам, тепловой режим большинства термокарстовых озер в районе стабилизирован в диапазоне отрицательных температур, дальнейшее увеличение глубины и площади их мало вероятно. Нулевая среднегодовая изотерма располагается на глубине 0,6 м, донные отложения даже при глубине озера 1,3 м протаивают летом на 1,7 м, и только при превышении глубины озер более 1,3 – 1,5 м возможен прогрессивный, то есть опасный термокарст.

Дорожное строительство в зоне вечной мерзлоты вызывает, в зависимости от температур ММП, изменение мощности СТС и положения ММП под насыпью. Наши расчеты показывают, что в условиях Ямала при любой мощности подсыпки кровля ММП поднимется, увеличивая устойчивость насыпи, а в случае высоты насыпи более 1,1 м в ней самой возникнет мерзлое ядро.

Устойчивость мостовых переходов определяется несущей способностью свай. По нашим расчетам несущая способность свай сечением 30х30см при погружении их на глубину 10 м является достаточной для обеспечения устойчивости мостовых переходов.

Подземные трубопроводы оказывают большое влияние на температурное поле грунта. Наши расчеты показывают, что вокруг подземного трубопровода будет образовываться ореол оттаивания, смещенный вниз относительно центра трубы. При диаметре трубы 1,2 м и температурой транспортируемой среды +10˚С глубина оттаивания многолетнемерзлых пород под центром трубы достигнет 7,3 м.

Сплошное распространение низкотемпературных ММП, представленных достаточно однородной толщей морских отложений, позволяет рассматривать центральные области Ямала как благоприятную геологическую среду, но техногенное воздействие на нее линейных сооружений требует учета описанных выше прогнозных криоэкологических расчетов.



СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Свод Правил 25.13330.2012. Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах. Министерство регионального развития Российской Федерации, Москва, 2012г.

  2. Геокриология СССР. Т.2 Западная Сибирь. М, Наука, 1999г.

  3. Инженерная геология СССР. Т.2 Западная Сибирь. Издательство МГУ, 1976г.

  4. Ершов Э.Д., Хрусталев Л.Н., Дубиков Г.И., Пармузин С.И. «Инженерная геокриология: Справочное пособие». Москва, Недра 1991г.

  5. Кудрявцев В.А. «Основы мерзлотного прогноза при инженерно-геологических исследованиях». Издательство МГУ, 1974г.

  6. Кудрявцев В.А., Достовалов Б.Н., Романовский Н.Н., Кондратьева К.А., Меламед В.Г. «Общее мерзлотоведение». Москва, Издательство МГУ, 1978 г.

  7. Николаева Т.Н., Усов В.А. «Физико-механические свойства мерзлых пород: Методические указания к лабораторным работам. Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», СПб, 2014г.

  8. Трофимов В.Г., Баду Ю.Б., Кудряшов В.Г., Фирсов Н.Г. «Полуостров Ямал». Издательство МГУ, 1975г.

  9. Усов В.А., Николаева Т.Н. «Инженерное мерзлотоведение: Методические указания к лабораторным работам». Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», СПб, 2014г.

  10. Крюков А.В., Грива Г.И., Брушков А.В «Инженерно-геокриологическое районирование трассы газопровода бованенково-ухта на территории полуострова Ямал». Журнал «Инженерная геология», издательство Геомаркетинг, Москва, 2013г., с.26-33.

Приложение 1. Инженерно-геокриологический разрез мостового перехода железной дороги через реку Щучья.



Достарыңызбен бөлісу:
1   2   3   4


©kzref.org 2017
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет