МОДЕЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ПОДЗЕМНОГО ТРУБОПРОВОДА ПРИ СДВИГАХ ГОРНЫХ ПОРОД В ЗОНАХ АКТИВНЫХ ТЕКТОНИЧЕСКИХ РАЗЛОМОВ

Д. В. Ялалов, А. Р. Валеев, Р. М. Аскаров, Т. А. Хакимов

Аннотация


Введение В России на протяжении долгого времени магистральные трубопроводы сооружаются без учета влияния геодинамических зон на положение трубопровода. Изменение положения трубопровода в геодинамических зонах может проявляться в силу сейсмической активности, оползней, карстов, на границах тектонических разломов. Наиболее распространенными первичными движениями по разломам являются сдвиги, взбросы и сбросы, а также одновременное совместное воздействие этих движений. Локальное изменение положения трубопровода, происходящее при этих воздействиях, вызывает дополнительные напряжения от его изгиба, и общее напряженно-деформированное состояние ухудшается, что может привезти к разрушению трубопровода и авариям. Цели и задачи Задачей данного исследования является определение того, насколько влияют локальные движения грунта на напряженно-деформированное состояние трубопровода. Методы Напряженно-деформированное состояние магистрального трубопровода в данной работе оценивается с помощью программного комплекса ANSYS. Для этого в программе строится модель трубопровода в грунте. Локальное движение грунта рассматривается на примере сдвига горных пород в зоне активных тектонических разломов. На первом этапе расчета форма траншеи для трубопровода не имеет значения, поскольку траншея засыпается грунтом, не отличающимся от грунта за пределами траншеи. Моделируется сдвиг грунта, определяются максимальные напряжения и деформация металла трубопровода. На втором этапе расчета моделируются две различные формы траншеи - прямоугольная и трапециевидная. Расчет производится для различных грунтов засыпки. Результаты По результатам расчета в работе определена зависимость напряжений в трубопроводе от типа грунта и значения предельных смещений грунта, не вызывающих разрушающие напряжения в трубопроводе. Выявлено, что засыпка траншеи более плотным грунтом приводит к снижению максимально возможного смещения грунта, а засыпка менее плотным грунтом - к увеличению предела сдвига грунта. Также определено, что в траншеях трапециевидной формы грунт можно сдвинуть на большее расстояние, чем в траншеях прямоугольной формы. Таким образом, для улучшения напряженно-деформированного состояния трубопровода в зонах активных тектонических разломов рекомендуется применять засыпку траншеи несвязным грунтом и при этом использовать грунт засыпки с меньшей плотностью и меньшим модулем деформации, а также в качестве формы траншеи выбирать трапециевидную.

Ключевые слова


подземный трубопровод;напряженно-деформированное состояние;сдвиги горных пород;underground pipeline;stressstrain state;rock shifts;

Полный текст:

PDF

Литература


Мастобаев Б.Н., Аскаров Р.М., Китаев С.В., Каримов Р.М., Валеев А.Р., Хакимов Т.А., Исламов И.М. Напряженно-деформированное состояние газопровода на пересечениях с геодинамическими зонами по данным неоднократной внутритрубной дефектоскопии // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. 2017. № 6. С. 50-57.

Савина А.В. Определение минимальных безопасных расстояний от магистральных трубопроводов до населенных пунктов, зданий и сооружений. Газотранспортные системы: настоящее и будущее // GTS - 2011: Cб. докладов IV Международ. науч.-технич. конф. и выставки. М.: Газпром ВНИИГАЗ. С. 320-324.

Давлетов М.И. Исходные параметры для расшифровки геологических факторов аварий трубопроводов на территории Башкортостана // Энергоэффективность. Проблемы и решения: V Российский энергетический форум. Уфа, 2005. С. 232-237.

Фигаров Э.Н. Разработка методики оценки напряженно-деформированного состояния трубопровода в зонах активных тектонических разломов с целью обеспечения его безопасной эксплуатации: дисс. … канд. техн. наук. М., 2014. 127 с

Андреева Е.В. Разработка методики оценки несущей способности подземных магистральных трубопроводов в сейсмически опасных зонах: дисс. … канд. техн. наук. М., 2009. 138 с.

Автахов З.Ф., Пионт П.Ю., Трушин Р.С., Галкин В.А. Безопасность магистральных трубопроводов на участках перехода тектонических разломов // Трубопроводный транспорт (теория и практика). 2007. № 3 (9). С. 108-112.

Сущев Т.С. Повышение безопасности магистральных нефтепроводов на участках пересечения с АТР: дисс. … канд. мат. наук. Уфа: УГНТУ, 2010. 114 с.

Андреева Е.В. Расчетные модели подземного трубопровода при воздействии поперечных сейсмических воздействий. М.: РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, 2007. С. 49-54.

СТО Газпром 2-2.1-249-2008. Магистральные газопроводы. М.: ОАО «Газпром», 2008. 239 с.

Айнбиндер А.Б., Камерштейн А.Г. Расчет магистральных трубопроводов на прочность и устойчивость: справочное пособие. М.: Недра, 1982. 341 с.




DOI: http://dx.doi.org/10.17122/ntj-oil-2019-3-102-112

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


(c) Д. В. Ялалов, А. Р. Валеев, Р. М. Аскаров, Т. А. Хакимов

Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.