Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Основы теории расчета пространственного положения подземного трубопровода под влиянием сезонных процессов

ВАК РФ 25.00.19, Строительство и эксплуатация нефтегазоводов, баз и хранилищ

Автореферат диссертации по теме "Основы теории расчета пространственного положения подземного трубопровода под влиянием сезонных процессов"

На правах рукописи

ГОРКОВЕНКО АЛЕКСАНДР ИВАНОВИЧ

ОСНОВЫ ТЕОРИИ РАСЧЕТА ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПОЛОЖЕНИЯ ПОДЗЕМНОГО ТРУБОПРОВОДА ПОД ВЛИЯНИЕМ СЕЗОННЫХ ПРОЦЕССОВ

Специальность 25.00.19 - Строительство и эксплуатация

нефтегазопроводов, баз и хранилищ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Тюмень 2006

Работа выполнена в Тюменском государственном нефтегазовом университете

Научный консультант: доктор технических наук, профессор,

Заслуженный деятель науки и техники РФ Кушнир Семен Яковлевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Земенков Юрий Дмитриевич

на заседании диссертационного совета Д 212.273.02 при Тюменском государственном нефтегазовом университете по адресу: 625000, г.Тюмень, ул.Володарского, 38.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ТюмГНГУ по адресу 625039, г.Тюмень, ул.Мельникайте, 72.

Автореферат разослан « Л » ¿¿¿г7и ^2006г.

доктор технических наук, профессор академик АН РБ, Заслуженный деятель науки Гумеров Асгат Галимьянович

доктор технических наук, профессор Спектор Юрий Иосифович

Ведущая организация: ООО «Сургутгазпром»

Защита диссертации состоится 13 октября 2006г. в. /4 час.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук, профессор

Челомбитко С.И,

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В настоящее время и в ближайшие десятилетия обеспечение эксплуатационной надежности линейной части подземных трубопроводов является и будет оставаться сложной научной и инженерной проблемой. Особенно актуальной она является для районов с экстремальными климатическими и сложными гидрогеологическими и геокриологическими условиями, в частности, для Западной Сибири.

Указанные условия в значительной степени определяются характером протекания сезонных процессов. В ряде случаев эти процессы вызывают изменение пространственного положения трубопровода с увеличением уровня продольных напряжений в его стенке.

Среди причин, влияющих на напряженно-деформированное состояние подземных трубопроводов в холодный период года, морозное пучение является недостаточно изученным. Это объясняется как сложностью этого многофакторного процесса, так и отсутствием адекватных расчетных схем, в полной мере учитывающих закономерности морозного пучения.

В тепльщ период года на участках трассы с пониженным сопротивлением поперечным перемещениям трубы при дополнительном воздействии паводковых явлений возможны процессы образования арок различных конфигураций и пространственного положения.

Указанные процессы требуют детального изучения закономерностей продольных перемещений трубопровода в область аркообразования с учетом давления и температуры транспортируемого продукта, упругого и пластического режима сопротивления грунта сдвигу. Особый интерес представляет собой описание этих процессов во времени, что связано с построением соответствующих реологических моделей грунта.

Не менее важным является прогноз особенностей формирования

арки от начального искривления до конечной стадии, в том числе и при дополнительном воздействии гидростатических сил выталкивания.

Цель работы. Разработать теоретические основы расчета изменения высотного положения подземного трубопровода под воздействием сил морозного пучения, выявить закономерности формирования арок различной конфигурации с учетом продольных и поперечных перемещений трубопровода и определить напряженно-деформированное состояние его стенки.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:

разработать модель теплового взаимодействия подземного трубопровода с сезонно промерзающими - оттаивающими грунтами, имеющими различные физико-механические и теплофизические характеристики;

разработать научно обоснованные расчетные схемы воздействия нормальных и касательных сил морозного пучения на трубопровод и балластировочные пригрузы;

исследовать процесс изменения высотного положения трубопровода и определить его напряженное состояние при морозном пучении;

изучить закономерности процесса продольных перемещений действующего прямолинейного трубопровода при переменных по его длине значениях температуры и давления перекачиваемого продукта;

выявить особенности статики и динамики продольных перемещений трубопровода в область аркообразования;

исследовать закономерности образования и роста арок с различными конфигурациями и пространственным положением;

для арок, находящихся под дополнительным воздействием гидростатических сил выталкивания, найти уравнение упругой линии и

изучить ее трансформацию при снижении уровня паводковых вод;

исследовать особенности напряженно-деформированного состояния (НДС) арок различных конфигураций и пространственного положения.

Методы исследований

При выполнении работы использованы экспериментальные и теоретические методы исследований, технические данные внутритрубной инспекции и результаты натурных наблюдений арочных выбросов, данные полевых и лабораторных испытаний по морозному пучению грунтов.

При теоретических исследованиях использовано вариационное исчисление и методы математического и регрессионного анализа, математической физики, теории теплообмена, строительной механики и сопротивления материалов, механики талых и мерзлых грунтов.

Научная новизна выполненных исследований

- впервые получены зависимости распределения температуры транспортируемого продукта по длине трубопровода и формирования температурного поля мерзлого фунта с различными теплофизическими характеристиками;

на основе закономерностей морозного пучения разработана расчетная силовая схема, позволяющая прогнозировать высотное положение подземного трубопровода на участке пучения;

впервые рассчитано напряженное состояние трубопровода на участке пучения и определены опасные сечения с экстремальными значениями дополнительных продольных напряжений;

установлены закономерности распределения продольного перемещения и продольной силы для прямолинейного трубопровода с учетом изменения температуры и давления транспортируемого продукта;

- впервые показана возможность рассмотрения статики и динамики продольных перемещений трубопровода в область аркообразования на

длине краевого эффекта;

впервые рассмотрен процесс формирования арок выбранной конфигурации от начального искривления до конечного положения с учетом изменения продольной силы в стенке трубопровода;

выявлены особенности роста и трансформации высотного положения арки, находящейся под действием гидростатических сил;

определено НДС стенки трубопровода при процессе аркообразования и введен геометрический критерий, позволяющий сравнивать уровень дополнительных продольных напряжений для арок с разными геометрическими характеристиками.

Практическая ценность работы

Полученные результаты расширяют познания в области динамики формирования температурного поля мерзлого грунта вокруг действующего подземного трубопровода. Разработанная методика позволяет выполнить прогноз высотного положения и напряженного состояния трубопровода на участке пучения. Результаты исследований предъявляют дополнительные требования к организации инженерно-изыскательских работ по части определения характеристик морозного пучения грунтов на участках трассы, что, в свою очередь, должно учитываться на этапе проектирования трубопровода.

Такой учет может найти отражение в мониторинге потенциально опасных по пучению участков трассы и организации соответствующих противопучинистых мероприятий.

Рассмотренные закономерности роста арок различных конфигураций от начального искривления до конечного состояния доведены до расчета напряженного состояния трубопровода с определением координат опасных сечений.

Основные результаты работы получены в виде аналитических зависимостей, что позволяет поставить обратные задачи нахождения

параметров силового воздействия мерзлых и талых фунтов на трубопровод и определения дополнительных продольных напряжений по данным натурных наблюдений за изменением пространственного положения трубопровода.

Результаты исследований позволяют перейти от аналитических результатов к инженерным критериям и оценкам в виде нормативных документов, методов и средств контроля, разработок по повышению конструктивной надежности и т.д.

По результатам исследований разработаны и используются рекомендации для 000«Сургутгазпром» (ОАО«Газпром») по организации противопучинистых мероприятий.

На защиту выносятся:

- модель теплового взаимодействия подземного трубопровода с промерзающим грунтом, имеющим различные теплофизические характеристики по трассе;

методика определения нормальных сил морозного пучения, воздействующих на трубопровод;

расчетная схема силового взаимодействия подземного трубопровода е мерзлым фунтом на участке пучения;

расчетные схемы статики и динамики продольных перемещений трубопровода в область аркообразования с учетом реологических свойств талого фунта и переменного значения продольной силы;

динамика формирования арок различной конфигурации от начального искривления до конечной формы;

определение уравнения упругой линии вертикальной арки с учетом и меняющегося во времени уровня паводковых вод;

закономерности изменения НДС стенки трубопровода при морозном пучении и аркообразовании.

Апробация работы

Основные положения и результаты диссертационной работы были доложены на:

всероссийской научно-технической конференции

«Моделирование технологических процессов бурения, добычи и транспортировки нефти и газа на основе современных информационных технологий», г.Тюмень: ТюмГНГУ, 1998 г.;

конгрессе нефтегазопромышленников России, секция «Экология и энергосбережение в нефтегазовом комплексе», г.Уфа, 1998 г.;

международной научно-практической конференции «Проблемы экологии и энергосбережения в условиях Западной Сибири», г.Тюмень: ТюмГАСА, 1998 г.;

региональной научно-технической конференции Тюменского учебного научного центра • федеральной целевой программы «Государственная поддержка интеграции высшего образования и. фундаментальной науки на 1997 — 2000 гг.», г.Тюмень, 1999 г.;

международном семинаре «Геотехнические и эксплуатационные проблемы нефтегазовой отрасли», г.Тюмень, 2002 г.;

международной научно-практической конференции «Проблемы эксплуатации транспортных систем в суровых условиях», г.Тюмень, 2002г.;

международной конференции «Экстремальные криосферные явления: фундаментальные и прикладные аспекты», Пущино, 2002г;

региональной научно-практической конференции «Нефть и газ. Новые технологии в системах транспорта», г. Тюмень, 2003 г;

международной научно-практической конференции

«Интерстроймех-2005», г, Тюмень, 2005 г;

международной конференции «Теория и практика оценки состояния криосферы земли и прогноз ее изменений», г.Тюмень, 2006 г.

Публикации

Основное содержание работы изложено в 18 работах автора.

Объем работы

Диссертация состоит из введения, 7-ми разделов, общих выводов и списка литературы. Диссертация изложена на 305 стр., содержит 93; рисунка и 28 таблиц. Список литературы включает 217 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы актуальность диссертационной работы, приведены цели и задачи исследований, сформулированы научная новизна и практическая ценность работы.

В первом разделе приведен анализ взаимодействия подземного трубопровода с окружающими грунтами. Воздействие со стороны грунта осуществляется силовым, тепловым, влажностным, электрохимическим коррозионным, биологическим и другими способами.

В свою очередь, трубопровод влияет на окружающий грунт как через постоянно действующие нагрузки, так и переменные, обусловленные, в основном, температурой и давлением транспортируемого продукта.

Существенное влияние на различные виды взаимодействия трубопроводов с грунтами могут оказать следующие сезонные процессы:

- промерзание талых грунтов в холодный период времени года;

- динамика изменения толщины снежного покрова в этот же период;

- оттаивание мерзлых грунтов в теплый период;

- скорость и интенсивность протекания паводковых явлений при таянии снега;

- характер и направление движения паводковых вод;

- осадки в виде дождя в теплый период;

- изменение уровня грунтовых вод.

Особую роль сезонные процессы играют для районов строительства и эксплуатации подземных трубопроводов со сложными климатическими, гидрогеологическими и геокриологическими условиями (Ямал, Западная и Восточная Сибирь).

Исходя из этого, в качестве исследуемых объектов были выбраны конденсатопровод «Новый Уренгой - Сургут» и две нитки магистрального газопровода «Уренгой — Сургут - Челябинск».

Перекачка конденсата осуществляется с помощью одной насосной станции, расположенной в г. Новый Уренгой. Большая длина конденсатопровода (698 км) приводит к стабилизации температуры конденсата на уровне температуры окружающего фунта. Положение начала участка со стабилизированным значением температуры зависит от времени года (в холодный период оно колеблется в пределах 220-250 км от насосной станции). Температура грунта на участке стабилизации в холодный период года может быть отрицательной, что, при определенных условиях, приводит к появлению сил морозного пучения, воздействующих на конденсатопровод. Косвенное подтверждение такого воздействия нашло отражение в виде дефектов, обнаруженных при внутритрубной инспекции, проведенной в 1998г. с помощью измерительного снаряда «Ультраскан»: расслоений стенки — 217; вмятин — 3105; гофр - 334.

Что касается газопровода, то прямого воздействия морозного пучения не обнаружено, однако наблюдаются в большом количестве сбросы балластирующих пригрузов и разрывы анкерных связей на заболоченных участках при неравномерном морозном пучении заторфованных грунтов.

Одной из основных проблем при эксплуатации газопровода является значительное его отклонение от проектного положения, зачастую приводящее к образованию арки (арочного выброса). Причиной этого являются интенсивные паводковые явления в теплый период года,

приводящие к резкому снижению сопротивления грунта поперечным перемещениям трубы (вплоть до его полного размыва). Указанная проблема характерна как для северных, так и для южных районов.

Так, по данным мониторинга, осуществленного в 1999 - 2003 гг. НПФ«Поиск» (г.Владимир, руководитель — академик PAT Валуйских В.П.) на 66-80 км трассы обнаружено 56 арок различной конфигурации. Для южной части газопровода суммарная длина всплывших участков газопровода равняется 3,84 км для первой нитки и 7,25 км для второй нитки (по данным Демьянского ЛПУ).

Для объяснения указанных явлений должны быть изучены особенности теплового взаимодействия подземного трубопровода с грунтами и предложены соответствующие силовые расчетные схемы, позволяющие прогнозировать продольные и поперечные перемещения трубопровода с учетом характерных особенностей сезонных процессов.

Вопросами теплового взаимодействия подземных трубопроводов с грунтами занимались Г.В.Порхаев, Б.П.Поршаков, М.М.Дубина, Б.А.Красовицкий, А.Л.Ястребов, Б.Л.Кривошеин, А.Ф.Клементьев, П.И.Тугунов, Р.П. Бикчентай, Ю.С.Даниэлян и др.

Термодинамические процессы в мерзлых грунта при наличии миграции влаги и механизм мерзлого пучения грунтов получили отражения в исследованиях В.О.Орлова, Э.Д.Ершова, В.Г.Чеверева, П.Ф.Швецова, О.Р.Голли, Л.Т.Роман, И.А.Комарова, Л.В.Чистотинова, Б.И.Далматова, В.И.Аксенова, Ю.Я.Велли, М.Ф.Киселева, В.А.Королева.

Изучением свойств мерзлых грунтов занимались С.С.Вялов, Н.А.Цытович, С.Е.Гречищев, Я.А.Кроник, Ю.К.Зарецкий, И.А.Золотарь, А.А.Коновалов, Р.В.Максимяк, Н.К.Пекарская, А.М.Пчелинцев, С.Б.Ухов И др.

Определению сопротивления грунта обратной засыпки продольным и поперечным перемещениям трубы посвящены работы А.Б.Айнбиндера,

И.П.Петрова, П.П.Бородавкина, Л.А.Бабина, Л.И.Быкова, Э.М.Ясина, В.И.Чернинина, Л.А.Димова, В.В.Рудометкина, В.В.Харионовского. П.Н.Григоренко, В.Н.Морозова, Т.А.Мусаткиной, С.М.Соколова, Ю.П.Яблонского, С.К.Гильзина и др.

Расчетным схемам силового взаимодействия фунтов с подземным трубопроводом и методам определения его пространственного положения (в том числе и численным, основанным на методе конечных элементов) посвящены работы А.Б.Айнбиндера, П.П.Бородавкина, Г.К.Клейна, Е.Е.Тартаковского, М.Ш.Хигера, Н.В.Николаева, В.В.Харионовского, В.Н.Стоякова, В.А.Алешина, И.А.Иванова, В.А.Селезнева, А.Д.Дорогина. Р.М.Зарипова, А.Г.Гумерова, А.Г.Камерштейна, В.Л.Березина, К.Е.Ращепкина и др.

Значительный вклад в изучении явления аркообразования внесли В.В.Харионовский и И.Н.Курганова.

Анализ работ вышеприведенных авторов позволил сформулировать цель исследований, обозначить круг основных задач и область возможного приложения полученных результатов.

Во втором разделе рассматривается тепловое взаимодействие сезонно промерзающих — оттаивающих фунтов с подземным трубопроводом (рис. 1).

При фиксированном значении координаты г сечения трубопровода трехмерное нестационарное температурное поле фунта сводится к двухмерному /(л;^;г;т)1=с<то(:

где 1ф,<2ф - температура начала замерзания грунта и удельная теплота этого процесса.

Краевые условия задачи (1) связаны с изотерм ичностью внешней поверхности трубопровода (фаница Г) и непрерывностью теплового

АЛО

дх

д_ ду

.0)

потока при у — 0:

<Ъ> К НсЛч

где г) является температурой транспортируемого продукта, а

температура наружного воздуха ¿„(г) и толщина снежного покрова Нси (г) определяются климатическими условиями региона.

анЛн(т)

Рис. 1. Поперечное сечение трубопровода при сезонном промерзании - оттаивании грунта

Отсчет времени т соответствует моменту наступления холодного периода года, ■ начальное распределение температуры описывается формулой Форхгеймера с линейным распределением температуры продукта по формуле Шухова при 1гр = :

г \ г

\ )

(3)

где К,,

параметр, определяющий скорость падения температуры

продукта по длине трубопровода.

Поскольку температура (г;7"), входящая в первое краевое условие, является неизвестной, то на первом этапе находилось решение при известном значении ¿.„.(О/г) =/'(г). По найденному решению через криволинейный интеграл по границе Г вычислялась линейная плотность теплового потока <7, (0,г), после чего по назначенной длине /, находилась температура продукта в сечении г, (г, — Г0 =/,):

"(г)-^. (4>

(<Э,ср - массовый расход продукта и его удельная теплоемкость).

Полученное значение (г,;!) позволяет рассчитать температурное поле грунта (лг;_у;г,;г) при г — найти (г,;г), выбрать новую длину 12—г2—г1 и т.д. Выбор шагов по длине /,,/2.... определяется заданной точностью численных расчетов, видом инженерно-геологических элементов (ИГЭ) по трассе трубопровода и протяженностью их залегания.

Результатами расчетов установлено, что в теплый период года и на начальном этапе промерзания фунта распределение температуры продукта как качественно, так и количественно может быть аппроксимировано формулой Шухова со значениями и I-, зависящими, в общем случае от времени Т. На последующих этапах промерзания на трасе появляются участки, на которых наблюдается повышение до 0°С (ИГЭ с

поверхностным слоем торфа). Для выбранного сечения конденсатопровода, в котором (г; г) < 0 рассчитаны толщина Нм „ (г) мерзлого фунта под нижней образующей и его отрицательная температура г).

В третьем разделе на основе анализа существующих результатов выбраны расчетные схемы силового взаимодействия грунтов с участком трубопровода единичной длины (/0 = ]).

Для изучения динамики продольных перемещений с величиной и используется разработанная реологическая модель, согласно которой сопротивление талого грунта <7Т при сдвиге равняется

ди

чЛи>"):

ДА," + к0ц-

дс

ЯпР+коМ

ди

дГ

О<и<и-

пр '

»пп <

(5)

где /л и к0- динамическая вязкость талого фунта и коэффициент, зависящий от наружного диаметра трубопровода.

При перемещении участка /0 вверх погонное сопротивление талого фунта <7Т зависит от поперечного перемещения IVу следующим образом:

9тЮ =

Ч"Р Нп-1У„

0,12 Е,к.

к..-. , . "V (6)

0 " пр

(безразмерный коэффициент зависит от отношения И0/ Д,).

Поперечное сопротивление талого грунта при перемещении участка /0 в плане равняется

\KDWt, 0 < IV < IVр-

[<?„„, И'„р < и/.,

при этом коэффициент постели грунта кх по горизонтали вычисляется аналогично ку со своим значением к{.

Для определения ки и с/ использованы известные теоретические и экспериментальные результаты.

яЛ^)

(7)

При перемещении участка /0 вверх сопротивление мерзлого непучинистого грунта находится по формуле

\Чпр ^и^пр ' " пр — "у*

где коэффициент км вычисляется аналогично ку (&, = 1) с использованием известных экспериментальных зависимостей модуля деформации Е^ и предела длительной прочности на сжатие мерзлого фунта от его отрицательной температуры в{х).

Для нахождения интенсивности нормальных сил морозного пучения, воздействующих на участок /0 вверх, используется механизм линейного пучения:

V ни

О <\У<НГ, (9)

где - максимальное значение погонной силы пучения;

—/Нмн =/'[^//Л1И(т') + 0,18£>н] - величина свободного пучения, зависящая от интенсивности пучения / и средней толщины Ни н мерзлого фунта под нижним полупериметром трубы. Для нахождения Ц™** в работе использованы данные полевых испытаний В.О.Орлова и гипотеза А.Б.Айнбиндера, связывающая д™"* с пассивным давлением талого фунта на отметке фронта промерзания.

Соотношения (5)-(9) в дальнейшем интефированы в уравнения продольного перемещения трубопровода, его продольно-поперечного изгиба и используются при энергетическом методе.

В четвертом разделе рассматривается воздействие нормальных сил морозного пучения на подземный трубопровод. Эти силы обусловлены появлением мерзлого грунта под нижней частью трубопровода (рис.3).

Рис.3. Общая расчетная схема изгиба трубопровода на участке пучения

2£0 - длина участка с постоянной интенсивностью пучения; 1,2 - длина участка с переменной интенсивностью пучения; ¿2з - длина участка с пластическим отпором непучинистого грунта; 1^4 - длина участка с упругим отпором непучинистого грунта.

Если для каждого участка ввести свою систему координат (/"-5-1—4), то уравнения продольно-поперечного изгиба для правой части трубопровода на каждом участке выглядят следующим образом:

1-

1-

\ (

1

^12 > V

IV,

Н

Г )

0<Г, <10;

= 0, 0<72</,2; (Ю) 0<г4 <134.

ЕИУ? + Ш? + кл1У4 = 0,

Так как длина участка Ь23 с предельным сопротивлением q

является неизвестной, то для нахождения однозначного решения системы (10) требуется семнадцать условий.

Пять из них определяются соотношениями:

(0) = IV/" (0) = 0; Пш Г,=М< -н»; ^ (12}) = \¥пр, (11)

а остальные двенадцать находятся из условия сопряжения геометрических и силовых факторов на границах участков.

Поскольку, в общем случае, величины //у,<7и кч зависят от

времени г, то численное решение системы (10) находилось методом смены стационарных состояний с шагом Дг = 1 неделя.

Результаты вычислений показали, что продольная сила N в системе уравнений (10) может быть опущена, а при длине переходного участка

¿12 > 2,5 м участок с предельным сопротивлением пропадает,

В пятом разделе на первом этапе исследований рассматриваются продольные перемещения прямолинейного трубопровода длины ,

возникающие под действием давления р и температуры ^ транспортируемого продукта.

При упругом сопротивлении грунта сдвигу стационарное перемещение и (г) удовлетворяет уравнению

с/2« 2 йФ _ _

-т2и= 0<2<£, (12)

ог

2 2

где т —-—- - постоянная с размерностью 1/м .

ЕЕ

Функция определяется распределениями температуры (ж (г)

и давления. продукта по длине трубопровода и может быть

представлена в виде:

Ф(г) = аа +а, ехр(-ю) +а2г. (13)

При краевых условиях первого рода

и(0) = и(Ь) = 0 (14)

и с учетом выполняемых на практике неравенств

>« г т\ао\

— »1; тЬ» 1; —(15) п а2

решение уравнения (12) имеет вид

, ч 1 йФ

"00 =--2~Г- (16)

т аг

Продольная сила в стенке трубопровода связана с перемещением и(^) соотношением

(17)

Ы(г) = ЕЕ и в случае (17) равняется

ЛГ(г) = £/*г>(г). (18)

На втором этапе находятся продольные перемещения трубопровода в

область аркообразования длины 2Ь0 ограниченной сечениями 1-1 И 2-2 (рис.3). Механизм образования и роста арки, разбираемый в шестом разделе, заключается в следующем. Интенсивные паводковые явления могут сопровождаться полным водонасыщением грунта обратной засыпки и его частичным или полным размывом. Вследствие этого сопротивление грунта поперечным перемещениям трубы резко снижается (при полном размыве падает до нуля). Если продольная сила N в стенке трубы является сжимающей (необходимое условие аркообразования), то в указанной области начинается изгиб трубопровода, вызванный или потерей устойчивости его прямолинейной формы, или из-за наличия начального искривления. По мере роста стрелки изгиба / величина силы N будет уменьшаться (вследствие увеличения длины трубопровода 2Ьтр

на участке 2Ь0). Уменьшение силы N приводит к перемещению трубопровода через сечения 1-1 и 2-2 в область аркообразования, дополнительному увеличению / и 2Ьтр, последующему перемещению

сечений трубопровода и т.д. В конечном счете, величина N может упасть до нуля, при этом арка сработает как естественный компенсатор, переводящий потенциальную энергию сжатого трубопровода в потенциальную энергию его изгиба на участке 2Ь0.

Для левой части трубопровода продольное перемещение щ (г) удовлетворяет системе уравнений

где и - начальное и конечное значение продольной силы N.

(19)

21_о

N и1(Ь1;т> к \ и г(1_г;т) иг(г;т)

"1 2 *

1 2

Ык N.

N1(11:1) N2(12:1) ч- Мг(г;т)

и Ь

дь ЛЬ

Рис. 3 Расчетная схема «сброса» продольных деформаций трубопровода в область аркообразования

2¿0 - размер области аркообразования, ограниченный сечениями 1-1 и 2-2; /,, и ¿2 - расстояние от концов арки до предыдущей и последующей КС; Д£, и Д£2 - конечные перемещения трубопровода через сечения 1-1 и 2-2;

и] (г;т) и М2(г;т) - продольные перемещения поперечных сечений трубопровода в момент времени г; Л^, (г; т) и //2 (г; т) - продольные силы в поперечных сечениях трубопровода в момент времени г; и Л^ (¿2;т)-продольные силы в сечениях и Ь2 в момент времени г; - конечное значение сил и Л^/^г).

Решением уравнения (19) при условиях (20) является выражение

„Ы-—— (м - N Ааг сцпЛсКтЦ-тг)

Л ) тЕБ Хк)ск{тЦ) \т2 тг) сИ(тЦ)

а/1

ехр(-пг)-

2 г\ ) 2' т т

При выполняемых на практике неравенствах

т£,»1; »!(£,-£,)»1, (22)

продольное перемещение трубопровода в область аркообразования равняется

ДА = = «(■А)■= ^Л <23)

Характерной особенностью решения (21) является наличие длины области краевого эффекта Ь , вычисляемой по формуле

л 4>5

К=—• (24)

т

Если координата г удовлетворяет неравенствам 0 < 2 < — Ькр, то

выражения для и, (г) и (г) переходят в соотношения (16) и (18).

Следовательно, величина Ькр определяет радиус влияния процесса

аркообразования на левую часть трубопровода.

Для короткого участка аркообразования, определяемого практически всегда выполняемым неравенством

Ф(Ц)-Ф(Ц+2Ь0)

<0,05, (25)

Ф(Ц)

результаты вычислений для левой части трубопровода полностью переносятся на правую часть, в частности, перемещение трубопровода через сечение 2-2 равняется Д£2 = АЦ = АЬ .

Наличие длины краевого эффекта позволяет рассмотреть временную динамику процесса продольных перемещений с учетом первого реологического уравнения (5). При переносе центра координат в точку = — Ькр нестационарное перемещение м,(г;т) для левой части трубопровода удовлетворяют параболическому уравнению

5т Л дг2 с начальным условием

и краевыми условиями

и(0;г) = 0; ^ ЕР

Где А ' -, В — ш А

0<т<+оо, 0<2<Ц, (26)

с1г

м(г;0) = 0

ЕР

С \ -

1-ехр т

к го,

(27)

= *(г). (28)

постоянные величины; а т0 является

характерным временем протекания паводковых явлений.

Точное решение системы (26)-(28) может быть получено с помощью функции Грина, однако медленная сходимость рядов, входящих в эту функцию, делает анализ точного решения затруднительным. Поэтому для получения приближенного аналитического решения использовались метод Галеркина и метод Канторовича. Уже первое приближение дало

предельное значение «(/^оо) = АЦ что на 8% больше точного значения

АЦ по формуле (23).

Полученные результаты пятого раздела используются в шестом разделе при рассмотрении процесса аркообразования.

При сжимающей продольной силе арка с заметной стрелой изгиба возникает в следующих случаях:

I) сила N.> Nкр, где N является критической силой;

2) на участке трассы длины 2Ьй имеется начальное искривление трубопровода.

Нахождение N в первом случае связано с явлением бифуркации,

которое может быть проанализировано с помощью вариационных методов или путем определения собственных значений решения уравнения продольно-поперечного изгиба трубопровода.

В разделе показано, что тот же результат может быть получен при рассмотрении аркообразования с начальным искривлением, которое является «зародышем» арки.

Рис.4. Динамика роста арок с различной конфигурацией

а) арка с одной полуволной Лд (АОП);

б) арка с двумя полуволнами Я^ (АДП);

в) арка с тремя полуволнами Л, и ^ (АТП).

И*ги (г);^ {2)г/„>/к ~ уравнения упругой линии и стрела изгиба начального искривления и конечного положения арки.

На рис.4 приведены три основных вида встречающихся арок, развившихся из начального искривления с уравнением упругой линии При росте арки ее стрела изгиба увеличивается от величины /н до значения /к при следующих краевых условиях на ее концах

К (±¿0 ) = К(±Ь0) = Ж, ) = 1¥;{±Ь0 ) = 0. (29)

В дальнейшем рассматривается только правая часть арок, при изучении АДП и АТП для упрощения вычислений введены системы координат 0121 и Ог7.2.

Уравнения упругой линии \¥н (г) начального искривления для

правой части арок имеет следующий вид:

яг 21

0 < г < Ьп

(30)

>

Л^п

Г \ Л2Х

,0 <г,</,;

/я

лг2

Т2

IV =

,0 <2,</,.

-Л соэ

/„ СОБ2

тгг,

кТ;

( \

712-,

,0<г, </,;

,0 <г2<12.

Для АДП и АТП из условий сопряжения геометрических и силовых факторов для г, = /, и гг = 0 следуют соотношения между длинами /, и 12:

/2 = 72/, (АДП) и /2 (АТП).

(31)

При пуске трубопровода в эксплуатацию под действием возникшей сжимающей продольной силы стрела изгиба начального искривления

увеличится до значения . Значения /н, найденные энергетическим методом, при постоянном значении ИИ определяются следующий формулой:

-7—^—2 El + a2k(2L0+ NH

-=-——- (32)

j-l^EI+a^L,) -N„

l2M

где ax = 39,5; 81,2; 145 и a2 = 0,076; 0,021; 0,010 для АОП, АДП и АТП; k = kyDH или kxDH- коэффициент, характеризующий упругие свойства грунта по вертикали или горизонтали. Сила NKp равна минимальному значению NKp = Nmin = NH, при котором знаменатель дроби обращается в нуль, при этом силе Nmm соответствует определенное значение 2L0 = 2L0m-B:

^¡„^.^Шпри 2LDm!n=¿ Д (33)

V к

(bt = 3,46; 2,61; 2,38 и Ъ2 = 4,77; 7,89; 9,87 для АОП, АДП и АТП).

При дальнейшем увеличении числа полуволн арок значение N

стремится к известному значению NKp = 2 л/kEI, что объясняется

увеличением числа «шарниров» внутри арки.

При паводковых явлениях вследствие размыва грунта и резкого снижения сопротивления грунта арка изменит стрелу изгиба от f„ а о fK. Конечная стрела изгиба fK также рассчитывается с помощью энергетического метода, при этом учитывается работа AN переменной продольной силы N и уменьшение потенциальной энергии ДU сжатого

трубопровода:

Ан =\{NH + Nk)&L = -^(N1 - М1),Штр ^(NI - N]).( 34)

В случае полного размыва грунта (к = 0) и полной компенсации продольного напряжения (NК — 0) величина /к равняется

где а} = 9,86; 28,7 и 57,4 для АОП, АДП и АТП.

Дополнительное развитие вертикальная АОП может получить под воздействием гидростатических сил выталкивания. На основе разработанной расчетной схемы установлено, что при £0 > Ьтт значение /к практически равно Н0 — , где Н0 - уровень паводковых вод по отношению к дну траншеи. Величина Хтах зависит от изгибной жесткости газопровода Е1, погонного значения выталкивающей силы дв и //0.

После схода паводковых вод уравнение упругой линии провисшей арки ищется в виде усеченного ряда Фурье:

Для нахождения коэффициентов а0,а1 и а2 использованы краевые условия (29) и минимизация функционала суммарной потенциальной энергии изгиба трубопровода и энергии в поле тяжести при условии постоянства длины трубопровода Ьтр.

В седьмом разделе рассматривается изменение напряженно-деформированного состояния (НДС) стенки трубопровода, вызванное морозным пучением и аркообразованием.

Плосконапряженное состояние прямолинейного трубопровода определяется кольцевым С, и продольным сг'г напряжениями:

(35)

(36)

_ пР°«„ . 25 '

°2 = у<71 ~ о:А(Е.

(37).

В случае изгиба трубопровода в его стенке появляются дополнительные продольные напряжения Дсг2, зависящие от положения образующей относительно плоскости изгиба и имеющие локальные экстремальные значения

До-<Л)=±0,5£Д^-Т-. (38)

аг

В свою очередь, глобальные экстремальные значения Дс2 (г) реализуются в опасных сечениях трубопровода, в которых поперечная сила () обращается в нуль.

Влияние изменившегося продольного напряжения с новым значением £Т2 = сг2 + Д сг2 на НДС трубопровода учитывается в работе двумя способами. Первый из них основан на сравнении эквивалентного напряжения

= А2 . (39)

с пределом текучести <Тт трубной стали.

При втором способе сравнивается максимальное (по модулю) сжимающее продольное напряжение сг2=сг2 +Дсг2 с критическим напряжением <У2кр гофрообразования.

Для морозного пучения опасные сечения приходятся на начала участков с упругим отпором непучинистого фунта, а величина Дсг2 (при прочих равных условиях) пропорциональна ■ В частности, для

рассматриваемого конденсатопровода экстремальные значения Дсг2 на выбранном участке равнялись ± 200 МПа (при / =0,1). Большие значения / или О", дают значения <Х2 или <7жд, сравнимые с <?2кр или с Ст.

В случае вертикальной АОП (без учета гидростатических сил) значения Дсг соответствуют сечениям 2 = 0;г = ±/,0 и равняются

ЕГ)

Дсг2=±9,86Л--(40)

Для длины 2£0=180 м и найденному из (35) значению =0,31 м Д<Т2 = ±27,6 МПа.

При уровне паводковых вод в 0,1 м относительно дневной поверхности стрела изгиба увеличится до /к - 1,81 м с Дег2 = ± 161 МПа.

После схода паводковых вод уровень напряжений Дсг2 в провисшей арке достигает ± 400 МПа, что сравнимо с (Т2кр.

Основные выводы по работе

на основе метода конечных элементов разработана модель теплового взаимодействия подземного трубопровода с окружающим грунтом при сезонных явлениях;

выявлена динамика изменения толщины и температуры мерзлого грунта под трубопроводом;

- разработана методика определения сил морозного пучения действующих на трубопровод;

полученная методика интегрирована в расчетные силовые схемы взаимодействия трубопровода с мерзлыми грунтами;

на основе квазистационарного подхода определено изменение высотного положения трубопровода под воздействием нормальных сил пучения;

выявлены особенности НДС стенки трубопровода при морозном

пучении;

найдены распределения продольного перемещения и продольной силы трубопровода с учетом изменения температуры и давления по его длине;

изучена динамика продольных перемещений в область аркообразования на длине краевого эффекта;

выявлены закономерности формирования арок выбранной конфигурации;

- изучены особенности формирования вертикальной арки при переменном уровне паводковых вод;

на основе найденных уравнений упругой линии рассчитано напряженное состояние арок выбранных конфигураций.

Результаты исследований опубликованы в 18 научных работах, из них 8 - в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях ВАК России, определенных соответствующим перечнем:

1. Горковенко А.И. Влияние сил морозного пучения на высотное положение трубопровода // Известия вузов «Нефть и газ». - Тюмень: ТюмГНГУ, 1999г., №3. - С. 58-63.

2. Горковенко А.И., Кушнир СЛ., Гербер А.Д., Игнатко В.М. Воздействие нормальных сил морозного пучения на стеклопластиковые трубопроводы (по опыту эксплуатации в ОАО «Славнефть-Мегионнефтегаз) П Известия вузов «Нефть и газ». — Тюмень: ТюмГНГУ, 2003 г., №6. - С.46-49.

3. Горковенко А.И., Горелов A.C., Кушнир С.Я., Потапов А.Ю. Определение толщины оттаявшего мерзлого грунта под шлейфовым газопроводом в теплый период времени // Известия вузов «Нефть и газ». -Тюмень: ТюмГНГУ, 2004г., №3. - С.81-84.

4. Горковенко А.И., Кушнир С.Я., Горелов A.C. Силовое взаимодействие шлейфового газопровода с оттаявшим мерзлым грунтом // Известия вузов «Нефть и газ». - Тюмень: ТюмГНГУ, 2004г., №4. - С.47-49.

5. Горковенко А.И. Тепловое взаимодействие подземного трубопровода с сезонно промерзающим грунтом // Известия вузов «Нефть и газ». - Тюмень: ТюмГНГУ, 2005г., №6. - С. 58-61.

6. Горковенко А.И. Высотное положение вертикальной арки при воздействии гидростатических сил выталкивания // Известия вузов «Нефть и газ». - Тюмень: ТюмГНГУ, 2006г., №2. - С.55-58.

7. Горковенко А.И. Динамика роста арок с одной или двумя полуволнами // Известия вузов «Нефть и газ». - Тюмень: ТюмГНГУ, 2006г., №3,-С. 67-71.

8. Горковенко А.И. Динамика продольных перемещений газопровода в область аркообразования // Известия вузов «Нефть и газ». -Тюмень: ТюмГНГУ, 2006 г., №4. - С. 96-100.

Подписано к печати О?. Бум. писч. № 1

Заказ № Ун. - изд. л.

Формат 60x84'/16 Усл. печ. л.

Отпечатано на RISO GR 3750 Тираж <*¿>£> экз.

Издательство «Нефтегазовый университет» Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Тюменский государственный нефтегазовый университет» 625000, Тюмень, ул. Володарского, 38 Отдел оперативной полиграфия издательства «Нефтегазовый университет» 625039, Тюмень, ул. Киевская, 52

Содержание диссертации, доктора технических наук, Горковенко, Александр Иванович

Введение.

Раздел 1. Влияние сезонных процессов на тепловое н силовое взаимодействие подземного трубопровода с окружающими грушами.

1.1. Сезонные процессы промерзания - оттаивания грунтов и тепловое взаимодействие одиночного подземного трубопровода с окружающими грунтами.

1.2. Расчетные модели силового взаимодействия подземного трубопровода с грунтом.

1.3. Расчетные схемы силового взаимодействия трубопровода с грунтом и особенности процесса аркообразования.

1.4. Общая характеристика выбранных объектов исследования, анализ обнаруженных дефектов.

Выводы по разделу 1. Цели и задачи исследования.

Раздел 2. Тепловое взаимодействие подземного трубопровода с сезоппо промерзающими и оттаивающими грунтами.

2.1. Особенности сезонных процессов промерзания и оттаивания грунтов.

2.2. Теплообмен подземного трубопровода с окружающим грунтом в отсутствии фазовых переходов.

2.3. Тепловое влияние одиночного подземного трубопровода на сезонные процессы промерзания-оттаивания грунтов.

2.4. Применение метода конечных элементов при расчетах температуры транспортируемого продукта по длине трубопровода и температурного поля грунта при его сезонном промерзании (оттаивании).

2.5. Результаты численных расчетов тепловых режимов копдепсатопровода и газопровода.

Выводы по разделу 2.

Раздел 3. Силовое воздействие, оказываемое талыми и мерзлыми грунтами на участок подземного трубопровода единичной длины.

3.1. Физико-механические характеристики талых и мерзлых грунтов.

3.2. Сопротивление талого грунта продольным перемещениям трубы.

3.3. Сопротивление талого грунта поперечным перемещениям элементарного участка трубопровода.

3.4. Закономерности морозного пучения грунтов.

3.5. Касательные и нормальные силы морозного пучения грунтов.

Выводы по разделу 3.

Раздел 4. Влияние морозного пучении грунтов па высотное положение подземного трубопровода.

4.1. Классификация нагрузок и выбор расчетной схемы линейной части трубопровода.

4.2. Воздействие морозного пучения на участок трубопровода в пролете.

4.3. Определение высотного положения трубопровода на участке пучения с учетом отпора непучииистого грунта.

4.4. Влияние неравномерного морозного пучения на устойчивость пригрузов.

Выводы по разделу 4.

Раздел 5. Влияние сезонного оттаивания грунтов и паводковых явлений на продольные перемещения трубопровода в область аркообразоваиия.

5.1. Продольные перемещения прямолинейного трубопровода, возникающие под действием температуры и давления перекачиваемого продукта.

5.2. Определение продольных перемещений прямого трубопровода в районе участка аркообразоваиия при упругом касательном сопротивлении грунта.

5.3. Продольные перемещения прямого трубопровода в область аркообразоваиия при наличии участка с предельным сопротивлением сдвигу.

5.4. Динамика продольных перемещений в область аркообразоваиия.

Выводы по разделу 5.

Раздел 6. Изучение процесса аркообразования в теплый период года.

6.1. Исследование потери устойчивости прямолинейной формы трубопровода под воздействием давления и температуры транспортируемого продукта.

6.2. Изгиб трубопровода на участке с начальным искривлением.

6.3. Расчет конечной стрелы изгиба арок различной конфигурации.

6.4. Расчет АОП высотного положения, выходящей па дневную поверхность.

Выводы по разделу 6.

Раздел 7. Определение напряженно-деформированного состояния стенки трубопровода с учетом изменения его пространственного положения при сезонных процессах.

7.1. Определение дополнительных продольных напряжений в стенке трубопровода при его изгибе.

7.2. Расчет напряженного состояния трубопровода с учетом изменения его пространственного положения.

7.3. Расчет напряженно - деформированного состояния стенки конденсатопровода при морозном пучении в пролете.

7.4. Напряженно - деформированное состояние стенки трубопровода при наличии переходного участка пучения и отпора непучинистого грунта.

7.5. Расчет напряженного состояния трубопровода при аркообразовании.

Выводы по разделу 7.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Основы теории расчета пространственного положения подземного трубопровода под влиянием сезонных процессов"

Одним из основных факторов, определяющих эксплуатационную надежность подземных трубопроводов, является их взаимодействие с окружающими грунтами. Воздействие со стороны грунта может быть осуществлено силовым, тепловым, влажпостным, химическим, коррозионным, биологическим и другими способами.

В свою очередь, трубопровод также влияет на окружающий грунт как через постоянно действующие нагрузки (вес трубы, давление и т.д.), так и переменные, обусловленные продольной силой в трубопроводе и изменением температуры и давления перекачиваемого продукта по длине трубопровода.

В связи с этим при проектировании подземных трубопроводов должны учитываться не только постоянное воздействие трубопровода на грунт (что, собственно, и выполняется на стадии проекта), но и его переменная составляющая (что осуществляется в заметно меньшей степени).

Особое значение переменным нагрузкам должно уделяться для районов строительства и эксплуатации подземных трубопроводов в сложных климатических, гидрогеологических, и геокриологических условиях (Ямал, Западная и Восточная Сибирь).

Существенное влияние на различные виды взаимодействия трубопроводов с грунтами играют следующие сезонные процессы:

- промерзание талых грунтов в холодный период времени года;

- динамика изменения толщины снежного покрова в этот же период;

- оттаивание мерзлых грунтов в теплый период времени;

- скорость и интенсивность паводковых явлений при таянии снега;

- характер и направление движения паводковых вод;

- осадки в виде дождя в теплый период времени;

- изменение уровня грунтовых вод.

Указанные процессы могут не только повлиять на характер взаимодействия грунтов с подземным трубопроводом, по и изменить высотпоплановое положение последнего.

В свою очередь, возникающие при этом дополнительные продольные напряжения изгиба могут вызывать перестройку напряженно-деформированного состояния стенки трубопровода с уменьшением его эксплуатационной надежности и долговечности.

Актуальность работы

В настоящее время и в ближайшие десятилетия обеспечение эксплуатационной надежности линейной части подземных трубопроводов будет оставаться сложной научной и инженерной проблемой. Особенно актуальной она является для районов с экстремальными климатическими и сложными гидрогеологическими и геокриологическими условиями.

В значительной степени указанные условия определяются характером протекания сезонных процессов. В ряде случаев эти процессы вызывают изменения пространственного положения трубопровода с увеличением уровня механических напряжений в его стенке.

Научная новизна впервые получены зависимости распределения температуры транспортируемого продукта по длине трубопровода и формирования температурного поля мерзлого грунта с различными теплофизическими характеристиками;

- па основе закономерностей морозного пучепия разработана расчетная схема, позволяющая прогнозировать высотное положение подземного трубопровода па участке пучения;

- впервые рассчитано напряженное состояние трубопровода на участке пучения и определены опасные сечения с экстремальными значениями дополнительных продольных напряжений;

- установлены закономерности распределения продольного перемещения и продольной силы для прямолинейного трубопровода с учетом изменения температуры и давления транспортируемого продукта;

- впервые показана возможность рассмотрения статики и динамики продольных перемещений трубопровода в область аркообразования па длине краевого эффекта; впервые рассмотрен процесс формирования арок выбранной конфигурации от начального искривления до конечного положения с учетом изменения продольной силы в стенке трубопровода;

- выявлены особенности роста и трансформации высотного положения арки, находящейся под действием гидростатических сил;

- определено НДС стенки трубопровода при процессе аркообразовании и введен геометрический критерий, позволяющий сравнивать уровень дополнительных продольных напряжений для арок с разными геометрическими характеристиками.

Практическая ценность работы

Полученные результаты расширяют познания в области динамики формирования температурного поля мерзлого грунта вокруг действующего подземного трубопровода. По разработанной методике может быть выполнен прогноз высотного положения и напряженного состояния трубопровода па участке пучения. Это предъявляет дополнительные требования к организации инженерно-изыскательских работ по части определения характеристик морозного пучения грунтов на участках трассы, что, в свою очередь, должно учитываться при проектировании.

Такой учет должен найти отражение в мониторинге потенциально опасных по пучению участков трассы и организацией соответствующих противонучипистых мероприятий.

Рассмотренные закономерности роста арок различных конфигураций, от начального искривления до конечного состояния, доведены до расчета напряженного состояния трубопровода с определением координат опасных сечений.

Полученный в работе геометрический критерий позволяет быстро сравнивать уровень продольных напряжений для арок с различными геометрическими характеристиками.

Основные результаты работы получены в виде аналитических зависимостей, что позволяет поставить следующие обратные задачи: определить параметры силового воздействия мерзлых и талых грунтов на трубопровод, а также рассчитать его продольные напряжения по данным натурных наблюдений за изменением пространственного положения трубопровода.

Также появляется возможность перехода от аналитических результатов к инженерным критериям и оценкам в виде нормативных документов, методов и средств контроля, разработок по повышению конструктивной надежности.

На защиту выносятся:

- модель теплового взаимодействия подземного трубопровода с мерзлым грунтом, имеющего различные теплофизические характеристики по трассе; методика определения нормальных сил морозного пучения, воздействующих на трубопровод;

- расчетная схема силового взаимодействия подземного трубопровода с мерзлым грунтом на участке пучения;

- расчетная схема динамики продольных перемещений трубопровода в область аркообразования с учетом реологических свойств талого грунта и переменного значения продольной силы;

- динамика формирования арок различной конфигурации от начального искривления до конечной формы;

- закономерности роста арок, выходящих на дневную поверхность.

Апробация работы

Основные положения и результаты диссертационной работы были доложены па:

- всероссийской научно-технической конференции «Моделирование технологических процессов бурения, добычи и транспортировки нефти и газа на основе современных информационных технологий», г.Тюмень: ТюмГНГУ, 1998 г.;

- конгрессе нефтегазопромышленников России, секция «Экология и энергосбережение в нефтегазовом комплексе», г.Уфа, 1998 г.; международной научно-практической конференции «Проблемы экологии и энергосбережения в условиях Западной Сибири», г.Тюмень: ТюмГАСА, 1998 г.;

- региональной научно-технической конференции Тюменского учебного научного центра федеральной целевой программы «Государственная поддержка интеграции высшего образования и фундаментальной науки на 1997 -2000 гг.», г.Тюмень, 1999 г.;

- международном семинаре «Геотехнические и эксплуатационные проблемы нефтегазовой отрасли», г.Тюмень, 2002 г.;

- международной конференции «Экстремальные криосферные явления: фундаментальные и прикладные аспекты», Пущино, 2002 г; международной научно-практической конференции «Проблемы эксплуатации транспортных систем в суровых условиях», г.Тюмень, 2002 г.;

- региональной научно-практической конференции «Нефть и газ. Новые технологии в системах транспорта», г.Тюмень, 2004 г.;

- международной научно-практической конференции «Интерстроймех -2005», г.Тюмень, 2005 г.;

- международной конференции «Теория и практика оценки состояния криосферы земли и прогноз ее изменений», г.Тюмень, 2006.

Заключение Диссертация по теме "Строительство и эксплуатация нефтегазоводов, баз и хранилищ", Горковенко, Александр Иванович

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ на основе метода конечных элементов разработана модель теплового взаимодействия подземного трубопровода с окружающим грунтом при сезонных явлениях; выявлена динамика изменения толщины и температуры мерзлого грунта под трубопроводом; разработана методика определения сил морозного пучения, действующих на трубопровод; полученная методика интегрирована в расчетные силовые схемы взаимодействия трубопровода с мерзлыми грунтами; на основе квазистационарного подхода определено изменение высотного положения трубопровода под воздействием нормальных сил пучения; выполнен расчет напряженного состояния стенки трубопровода при пучении, найдены экстремальные продольные напряжения и координаты опасных сечений; получено распределение продольного перемещения и продольной силы трубопровода с учетом изменения температуры и давления по его длине; изучена динамика продольных перемещений в область аркообразования на длине краевого эффекта; выявлены закономерности формирования арок выбранной конфигурации; изучены особенности формирования вертикальной арки при переменном уровне паводковых вод; на основе найденных уравнений упругой линии рассчитано напряженное состояние арок выбранных конфигураций.

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора технических наук, Горковенко, Александр Иванович, Тюмень

1. Азметов Х.А. Расчет на прочность вскрытого криволинейного участка подземного трубопровода // Трубопроводный транспорт нефти и нефтепродуктов. Труды ВНИИСПТнефть. - Уфа: 1976. - Вып. 14. - С. 173-178.

2. Айнбиндер А.Б. Шнееров АЛ. Определение усилий и перемещений пространственного трубопровода // Оценка надежности магистральных трубопроводов. Сб. научи, трудов. М.: ВНИИСТ, 1987. - С. 3-17.

3. Айнбиндер А.Б. Расчет магистральных и промысловых трубопроводов на прочность и устойчивость. М.: Недра, 1991. - 287 с.

4. Айнбиндер А.Б., Камерштейн А.Г. Расчет магистральных трубопроводов на прочность и устойчивость. М.: Недра, 1982. - 340 с.

5. Александров A.B., Потапов В.Д., Державин Б.П. Сопротивление материалов. М.: Высшая школа, 1995. - 560 с.

6. Александров П.А., Харионовский В.В. Расчет подземных трубопроводов в условиях пучения грунта // Сб. науч. тр. М.:ВНИИГАЗ, 1986. -С. 37-44.

7. Александров П.А., Харионовский В.В. Расчет подземных трубопроводов в условиях пучения грунта // Транспорт природного газа. Сб.научн.трудов-М.: ВНИИГАЗ, 1986. С.37-44.

8. Бондаренко Г.И., Алексеев А.Г. Определение давления морозного пучения в лабораторных условиях // Геотехника: актуальные теоретические и практические проблемы. Сб. научн. трудов СПб., 2006. - С. 220-225.

9. Бородавкин П.П. Механика грунтов в трубопроводном строительстве. -М.: Недра, 1976.-280 с.

10. Бородавкин П.П. Подземные магистральные трубопроводы (проектирование и строительство). М.: Недра, 1982. - 384 с.

11. Бородавкин П.П. Подземные трубопроводы. М.: Недра, 1973. - 303с.

12. Бородавкин П.П., Березин B.JI. Сооружение магистральных трубопроводов, М.: Недра, 1977. - 407 с.

13. Бородавкин П.П., Быков Л.И., Григоренко П.Н. Влияние ползучести грунта на величину перемещений подземных нефтепроводов // Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов. -М.: ВНИИОЭНГ, 1971. №2. -С.7-10.

14. Бородавкин П.П., Быков Л.И., Яблонский B.C. Об устойчивости подземных и наземных трубопроводов // Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов. Труды НИИтранснефть, Вып.З. М.: Недра 1964. - С. 155-164.

15. Бородавкин П.П., Быков Л.И., Яблонский B.C. Расчет устойчивости подземных трубопроводов // Строительство трубопроводов, 1963. №5. - С.5-7.

16. Бородавкин П.П., Сишоков A.M. Прочность магистральных трубопроводов. М.: Недра, 1984. - 245 с.

17. Бородавкин П.П., Трап В.Д. Трубопроводы в сложных условиях. М.: Недра, 1968.-303 с.

18. Бородавкин П.П., Хигер M.1II. К теории продольных перемещений трубопроводов в грунте при ползучести // Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов. М.: ВНИИОЭНГ, 1976. - №3. - С. 5-7.

19. Бородавкин П.П., Хигер М.Ш. Модель системы труба-грунт для определения продольных перемещений трубопровода // Строительство трубопроводов. 1977. - №5. - С.24-25.

20. Бородавкин П.П., Щадрин О.Б., Сулейманов И.Н. Расчет продольных перемещений подземных трубопроводов // Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов. М.: ВНИИОЭНГ, 1971. - №5. - С. 5-7.

21. Бретшнайдер Ст. Свойства газов и жидкостей. Инженерные методы расчета. Л.: Химия, 1966. - 536 с.

22. Быков Л.И. Определение коэффициента постели грунта при поперечных перемещениях трубопроводов // Проектирование, строительство и эксплуатация магистральных газонефтепроводов и нефтебаз. Сб.научн.трудов УНИ.-Уфа: УНИ, 1969.-Вып.З.-С. 198-204.

23. Быков Л.И., Шувалов В.Ю. Оценка напряженно-деформированного состояния сложных участков трубопроводов. Сб. научн. трудов / Ред. кол. Шаммазов A.M. и др. Уфа: УГНТУ, 2001. - С. 309-312.

24. Васильев Н.П. Балластировка и закрепление трубопроводов. М.: Недра, 1984.- 166 с.

25. Виноградов C.B. Влияние основания на напряженно-деформированное состояние подземной трубы // Расчет сооружений, взаимодействующих с окружающей средой. М.: 1984. - С. 24-29.

26. Виноградов C.B. Расчет подземных трубопроводов на внешние нагрузки. М.: Стройиздат, 1980. - 135 с.

27. Власов В.З. Тонкостенные упругие стержни. М.: Физматгиз, 1959.508 с.

28. Вольмир A.C. Устойчивость деформируемых систем. М.: Наука, 1967.-984 с.

29. Вялов С.С. Реологические основы механики грунтов. Учебное пособие для строительных вузов. М.: Высшая школа, 1978. - 447 с.

30. Гайдамак В.В., Березин В.Л., Бородавкин П.П., Ясин Э.М. Надежность нефтепроводов, прокладываемых в неоднородных грунтах // Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов». М.: ВНИИОЭНГ, 1975. - 87 с.

31. Геокриологический прогноз при строительном освоении территорий. -M.: Наука, 1987.- 103 с.

32. Голли O.P. некоторые закономерности морозного пучения грунтов и перспективы их использования в строительстве // Проблемы инженерного мерзлотоведения в гидротехническом строительстве-М.: Наука, 1986.-С.53-61

33. Горковенко А.И. Влияние сил морозного пучения на высотное положение трубопровода // Известия вузов «Нефть и газ». Тюмень: ТюмГНГУ, 1999г. - №3. - С. 58-63.

34. Горковенко А.И. Высотное положение вертикальной арки при воздействии гидростатических сил выталкивания // Известия вузов «Нефть и газ». Тюмень: ТюмГНГУ, 2006г. - № 2 - С.55-58.

35. Горковенко А.И. Динамика продольных перемещений газопровода в область аркообразования // Известия вузов «Нефть и газ» Тюмень:ТюмГНГУ, 2006г.-№4-С.96-100.

36. Горковенко А.И. Динамика роста арок с одной или двумя полуволнами // Известия вузов «Нефть и газ». Тюмень: ТюмГНГУ, 2006г. -№ 3. - С. 67-71.

37. Горковенко А.И. Исследование влияния сил морозного пучения грунтов на напряженно-деформированное состояние трубопровода / Дис. . канд. техн. наук. Тюмень, 1999. - 115 с.

38. Горковенко А.И. Тепловое взаимодействие подземного трубопровода с сезонно промерзающим грунтом // Известия вузов «Нефть и газ». Тюмень: ТюмГНГУ, 2005г. - № 6. - С. 58-61.

39. Горковенко А.И., Горелов A.C., Кушнир С.Я., Потапов АЛО. Определение толщины оттаявшего мерзлого грунта под шлейфовым газопроводом в теплый период времени И Известия вузов «Нефть и газ». -Тюмень: ТюмГНГУ, 2004г. №3. -С.81-84.

40. Горковенко А.И., Иванов И.А., Кушнир С.Я. Силовое взаимодействие трубопровода с промерзающим грунтом / Геотехника. Мониторинг и оценка состояния сооружений: материалы междунар. конф. СПб.: Вердана, 2001. -С.100-105.

41. Горковенко А.И., Иванов И.А., Мосягин М.Н., Хабибуллин Ф.Х. Эксплуатационная надежность трубопроводов с учетом реологических свойств грунтов // Материалы междунар. совещания. Тюмень ТГНГУ, 2000. - С.96-97.

42. Горковенко А.И., Кушнир С.Я., Горелов A.C. Силовое взаимодействие шлейфового газопровода с оттаявшим мерзлым грунтом // Известия вузов «Нефть и газ». Тюмень: ТюмГНГУ, 2004. - №4. - С.47-49.

43. Горковенко А.И., Кушнир С.Я., Иванов И.А. Влияние сил морозного пучения грунтов на продольное напряжение в стенке трубопровода // Строительный вестник. Тюмень, 1999. - № 3 (4). - С. 61-60.

44. Горковенко А.И., Кушнир С.Я., Иванов И.А. О взаимодействии трубопровода с пучинистым грунтом // Природные и техногенные системы в нефтегазовой отрасли: Мат-лы региональной научн.-техн. конф. Тюмень: ТГНГУ, 1999 г.-С. 128-132.

45. Горковенко А.И., Кушнир С.Я., Иванов И.А. Силовое взаимодействие трубопровода с промерзающим грунтом // Геотехника. Мониторинг и оценка состояния сооружений: Мат-лы междунар. конф.- Санкт-Петербург, 2001 г. -С. 334-339.

46. Горковенко А.И., Кушнир С.Я., Казакова Н.В. Трубопроводный транспорт и его геотехнические проблемы // Проблемы магистрального и промыслового транспорта углеводородов: Мат-лы междунар. совещания. -Тюмень: ТюмГНГУ., 2000 г. С. 119-122.

47. Горковенко А.И., Чикишев В.М. Взаимодействие трубопроводов с грунтами в условиях глубокого сезонного промерзания // Строительный вестник. Тюмень, 1998 г. - № 4 (5). - С.57.

48. Горшков А.Г., Трошин В.Н., Шалашилин В.Н. Сопротивление материалов. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002. - 544 с.

49. Гумеров А.Г., Ильгамов М.А., Якупов Р.Г. Сильный изгиб трубопровода // Проблемы машиноведения, конструкционных материалов и технологий: сборник научных трудов. Уфа: «Гилем», 1997. - С.318-330.

50. Гумеров А.Г., Росляков A.B. Особенности работоспособности действующих нефтепроводов. М.: ВНИИОЭНГ, 1990. - 140 с.

51. Даниэлян Ю.С., Яницкий П.А. Вариационный принцип в задаче определния температурного поля вокруг группы подземных трубопроводов // Энергетика и транспорт. М., 1990. - № 1, - С. 151-157.

52. Даниэлян Ю.С., Яницкий П.А. Температурный режим нефтегазопроводов при их совместной прокладке в мерзлых грунтах // Энергетика и транспорт. М., 1988. -№1 - С. 95-100.

53. Дарков A.B., Шапошников H.H. Строительная механика. СПб.: Лань, 2005.-656 с.

54. Димов Л.А. Методы расчета трубопроводов в условиях болот / Автореферат дисс. . канд. техн. наук. М.: ВНИИГАЗ, 1997. - 462 с.

55. Дорогин А.Д., Кутузова Т.Г., Пвалова И.Г. Расчет напряженно-деформированного состояния подземного пространственно-линейного трубопровода // Строительная механика и расчет сооружений. М.: 1991. - №1. -С. 23-28.

56. Дубина М.М., Красовицкий Б.А Теплообмен и механика взаимодействия трубопроводов и скважин с грунтами. Новосибирск: Наука, 1983.- 132 с.

57. Зарипов P.M. К расчету прочности и устойчивости линейной части магистрального нефтегазопровода // Проблемы нефтегазового комплекса России: тез. докл. междунар. научн. техн. конф. - Уфа, 1998. - С. 35.

58. Зарипов P.M. Научные основы расчета напряженно-деформированного состояния трубопроводов, проложеЕШЫх в сложных инженерно-геологических условиях.- Дис. канд.техн.наук. Уфа, 2005. -344с.

59. Зарипов P.M., Коробков Г.Е., Чичелов В.А. Универсальный метод расчета на прочность магистральных газопроводов // Газовая промышленность. 1998.-№4.-С. 44-45.

60. Зарипов P.M., Хасанов Р.Н. Напряженно-деформированное состояние трубопроводов, эксплуатируемых в нестандартных условиях // Техника на пороге XXI века. Сб.научн.статей АН РБ. Уфа: «Гилем», 1999. - С.65-76.

61. Зарипов P.M., Чичелов В.А. Алгоритмизация расчета несущей способности газопроводов // Проблемы нефтегазового комплекса в условиях становления рыночных отношений. Сб.научн.статей. Уфа, 1997. - С. 165.

62. Зорин Е.Е., Ланчаков Г.А., Степаненко А.И., Шибнев A.B. Работоспособность трубопроводов. Часть 1. Расчетная и эксплуатационная надежность. М.: Недра, 2000. - 224 с.

63. Зорин Е.Е., Ланчаков Г.А., Степаненко А.И., Шибнев A.B. Работоспособность трубопроводов. Часть 2. Сопротивляемость разрушению. -М.: Недра, 2000.-224 с.

64. Иванов И.А. Эксплуатационная надежность магистральных трубопроводов в районах глубокого сезонного промерзания пучинистых грунтов. Автореферат дис. . канд.техн.паук. - Тюмень: ТГНГУ, 2002. - 48с.

65. Иванцов О.М. Надежность строительных конструкций магистральных трубопроводов. М.: Недра, 1985. - 231 с.

66. Иванцов О.М., Харионовский В.В., Черний В.П. Сопоставление методик расчета магистральных трубопроводов по нормам России, США, Канады и европейских стран. М.: ИРЦ Газпром, 1996. - 51 с.

67. Иванцов О.М., Харитонов В.И. Надежность магистральных трубопроводов. М.: Недра, 1978. - 66 с.

68. Ильинский В.М. Строительная теплофизика (ограждающие конструкции и микроклимат зданий). -М.: Высшая школа, 1974.

69. Инженерные коммуникации в нефтегазодобывающих районах Западной Сибири / Н.Н.Карнаухов, Б.В.Моисеев, О.А.Степанов и др. -Красноярск: Стройиздат, 1992. 160 с.

70. Инструкция по оценке прочности и контролю участков газопроводов в слабонесущих грунтах. М.: ВНИИГАЗ, 1986. - 57 с.

71. Исаченко В.П., Осипова В.А., Суномел A.C. Теплопередача. М.: Энергия, 1969.-439 с.

72. Исследование прочности магистральных трубопроводов. Сборник научных трудов.-М.: ВНИИСТ, 1984.- 153 с.

73. Кадет В.В. Методы математической физики в решении задач нефтегазового производства. Москва-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2004. - 148 с.

74. Казанцев B.C. Определение относительных деформаций морозного пучения грунтов прибором ЮУрГУ в лабораторных условиях // Геотехника: актуальные теоретические и практические проблемы: сб. научн. трудов СПб., 2006.-С. 225-228.

75. Камерштейп А.Г., Рождественский В.В., Ручимский М.Н. Расчет трубопроводов на прочность: Справочная книга. М.: Недра, 1969.-440 с.

76. Канадский национальный стандарт CAN3 Z183 - М86 «Системы нефтепроводов». - Самара: Самарский дом печати, 1990. - 196 с.

77. Карлов В.Д. О классификации грунтов по морозоопасности в строительстве // Геотехника. Оценка состояния оснований и сооружений: труды международной конференции СПб., 2001. - С148-153.

78. Карнаухов H.H., Моисеев Б.В., Степанов O.A., Малюшин H.A., Лещев H.H. Инженерные коммуникации в нефтегазодобывающих районах Западной Сибири. Красноярск: Стройиздат, 1992. - 160 с.

79. Карслоу Г., Егер Д. Теплопроводность твердых тел. М.: Наука, 1964. -488 с.

80. Киселев М.Ф. Предупреждение деформации грунтов от морозного пучения. Л.: Стройиздат, 1985. - 122 с.

81. Клейн Г.К. Расчет подземных трубопроводов. М.: Стройиздат, 1969. -270 с.

82. Клементьев А.Ф. Устойчивость магистральных трубопроводов в сложных условиях.-М.: Недра, 1985. 112 с.

83. Комаров И.А. Термодинамика и тепломассообмен в дисперсных мерзлых грунтах. М.: Научный мир, 2003. - 608 с.

84. Коновалов A.A. Прочностные свойства мерзлых грунтов при переменной температуре. Новосибирск: Наука, 1991. - 93 с.

85. Красников А.Ф., Иванов В.А., Аксенов A.B. Взаимодействие отремонтированных участков с мерзлыми грунтами // Нефть и газ. Новые технологии в системах транспорта: Сб.научн.тр. Тюмень: ТГНГУ, 2004. -С. 151-154.

86. Крылов В.Г, Полетыкина Т.П., Степанов O.A. Тепловые режимы газопроводов, проложенных в условиях Западной Сибири. М.: ВНИИГазпром, 1990.-36 с.

87. Курганова И.Н. Повышение устойчивости северных газопроводов в процессе их эксплуатации. Автореферат дис. . канд. техн. наук. - М.: ВНИИГАЗ, 1989.-20 с.

88. Курганова И.Н. Теоретическое обоснование результатов натурного обследования участков северных газопроводов в непроектном положении // Надежность газопроводных конструкций. М.: ВНИИГАЗ, 1990. - С. 147-155.

89. Курганова И.Н. Экспернменатльные исследования устойчивости линейной части эксплуатируемых газопроводов в условиях Западной Сибири // Магистральный транспорт природного газа. М.: ВНИИГАЗ, 1990. - С. 3-9

90. Курганова И.Н., Окопный 10.А., Радин В.П. Устойчивость и закритические деформации подземного газопровода // Проблемы ресурса газопроводных конструкций: сб. науч. тр. М.: ВНИИГАЗ, 1995. - С. 73-83

91. Лупман В.А., Пашков Ю.Н., Курганова И.Н. Критерий пластической устойчивости газопроводов // Проблемы ресурса газопроводных конструкций: сб. науч. тр. -М.: ВНИИГАЗ, 1995.-С. 101-108

92. Лыков A.B. Тепломассообмен. Справочник-М.:Энергия, 1978.-480 с

93. Махутов H.A. Деформационные критерии разрушения и расчет элементов конструкций на прочность. М.: Машиностроение, 1973. - 201 с

94. Махутов H.A., Пермяков В.Н. Гофрообразование на магистральных трубопроводах // Транспорт и подземное хранение газа. М., 1986. - Вып.8. -С. 13-15.

95. Методика оценки фактического положения и состояния подземных трубопроводов. М.: ВНИИГАЗ, 1992. - 53 с.

96. Методические рекомендации по натурным измерениям напряженного состояния магистральных газопроводов. М.: ВНИИГАЗ, 1985. -43 с.

97. Механика грунтов, основания и фундаменты. Учебное пособие для строит, спец.вузов / Под ред. С.Б.Ухова. М.: Высшая школа, 2004. - 566с.

98. Морозов В.Н. Магистральные трубопроводы в сложных инженерно-геологических условиях. М.: Недра, 1987. - 121 с.

99. Мустафин Ф.М., Быков А.И., Гумеров А.Г., Спектор Ю.И. и др. Промысловые трубопроводы и оборудование. М.: Наука, 2004. - 662 с.

100. Мясников В.А. Критериальная оценка прочности трубопроводов, эксплуатируемых на слабонесущих грунтах // Вопросы состояния и перспективы развития нефтегазовых объектов Западной Сибири. Тюмень: ТГНГУ, 2004.-С. 49-53.

101. Надежность газопроводных конструкций (Сборник научных трудов). -M.: ВНИИГАЗ, 1990.- 187 с.

102. Невзоров А.Д., Арнтсен Х.С. Способы оценки пучинистых грунтов / Геотехника. Оценка состояния оснований и сооружений: труды международной конференции СПб., 2001. - С. 189-193.

103. Нерпин C.B., Чудновский А.Ф. Физика почвы. М.: Наука, 1967.584 с.

104. Нефедов C.B., Силкин В.М. Оценка надежности магистральных трубопроводов в сезоннопромерзающих грунтах // Конструкционная надежность: труды МЭИ. -М.: МЭИ, 1990.- Вып.53. С. 38-46.

105. Орлов В.О. Закономерности развития и полевые методы оценки касательных сил морозного пучения // Реология грунтов и инженерное мерзлотоведение. М.: Наука, 1982. - 224 с.

106. Орлов В.О., Дубнов Ю.Д., Меренков Н.Д. Морозное пучение промерзающих грунтов и его влияние на фундаменты сооружений. Л.: Стройиздат, 1977. - 183 с.

107. Основания, фундаменты и подземные сооружения / М.И.Горбунов-Посадов, В.А.Ильичев, В.И.Крутов и др. М.: Стройиздат, 1985. - 480 с.

108. Основы геокриологии. Часть 4. Динамическая геокриология / Под ред. Э.Д.Ершова. М.: МГУ, 2001. - 688 с.

109. Основы геокриологии. Часть 5. Инженерная геокриология / Под ред. Э.Д.Ершова. М.: МГУ, 2001. - 688 с.

110. Оценка надежности магистральных трубопроводов / Сборник научных трудов. М.: ВНИИСТ, 1987. - 180 с.

111. Петров И.П. К вопросу расчета стальных трубопроводов на прочность и устойчивость // Оценка надежности магистральных трубопроводов: сборник научных трудов. М.: ВНИИСТ, 1987. - С. 39-45.

112. Петровский A.B. Овализация и гофрообразование в трубопроводах при изгибе // Надежность и диагностика газопроводных конструкций: сб. научи, трудов.-М.:ВНИИГАЗ, 1996.-С. 115-128.

113. Писаренко Г.С., Яковлев А.П., Матвеев В.В. Справочник по сопротивлению материалов. Киев: Наукова думка, 1988. - 736 с.

114. Писаренко Е.С, Сопротивление материалов: Учебник для вузов. -Киев: Вища школа, 1979. 696 с.

115. Полянин А.Д. Справочник по линейным уравнениям математической физики. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2001. - 576 с.

116. Порхаев Г.В., Александров Ю.А., Семенов Л.П., Шур Ю.Л. Пособие по теплотехническим расчетам санитарно-технических сетей, прокладываемых в вечномерзлых грунтах. М.: Изд. литер, по строительству, 1971. - 72 с.

117. Промысловые трубопроводы и оборудование / Ф.М.Мустафин, Л.И.Быков, А.Г.Гумеров и др. М.: Недра, 2004. - 662 с.

118. Прочность. Устойчивость. Колебания. Справочник в 3-х томах. Т.1 / Под ред. И.А.Биргера и Я.Г.Пановко. М.: Машиностроение, 1983. - с.

119. Ращепкин К.Е., Таран В.Д. Сложный изгиб действующего трубопровода // Труды МИНХ и ГП. М., 1971. - Вып.87. - С. 121-128.

120. Ращепкин К.Е. Исследование продольно-поперечного изгиба магистрального трубопровода // Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов. Труды ВНИИСПТнефть. - Уфа, 1969. - Вып.6. - С.84-86.

121. Рекомендации по определению гибкости и напряженного состояния криволинейных участков трубопроводов. М.: ВНИИСТ, 1984. - 24 с.

122. Рекомендации по оценке несущей способности участков газопроводов в непроектном положении. М.: ВНИИГАЗ, 1986.-43 с.

123. Рекомендации по проектированию и расчету малозаглубленпых фундаментов на пучинистых грунтах. М.: НИИОСП им. Н.М.Герсеванова. -1985.-60с.

124. Рекомендации по расчету магистральных трубопроводов на прочность по теории предельных процессов нагружения. М.: ВНИИСТ, 1982. -45 с.

125. Ремизов В.В., Шаповал А.Ф., Моисеев Б.В., Аксенов Б.Г. Особенности строительства объектов в нефтегазодобывающих районах Западной Сибири / Под ред. А.Ф.Шаповала. М.: Недра, 1996. - 371 с.

126. Рид Р., Праусниц Дж, Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей. Справочное пособие.-JI.: Химия, 1982.-592 с.

127. Роман JI.T. Механика мерзлых грунтов. М.: МАИК «Наука/Интерпериодика», 2002. - 426 с.

128. Сарданишвили С.А. Расчетные методы и алгоритмы (трубопроводный транспорт). М.: ФГУП, «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им.Губкина, 2005. - 577 с.

129. Свешников А.Г., Боголюбов А.Н., Кравцов В.В. Лекции по математической физике. М.: МГУ, Наука, 2004. - 416 с.

130. СНиП 2.02.04-88* Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1990. - 56 с.

131. СНиП 2.04.12-86* Расчет на прочность стальных трубопроводов. -М.:ГУП ЦППП, 2001.- 12 с.

132. СНиП 2.05.06-85* Магистральные трубопроводы / Госстрой России. -М.:ГУП ЦПП, 1998.-60 с.

133. СНиП 23-01-99* Строительная климатология / Госстрой России. -М.:ГУП ЦПП, 2000.-58 с.

134. СНиП 2-3-79* Строительная теплотехника / Госстрой России. М.: ГУП ЦПП, 2001.-29 с.

135. СП 50-101-2004 Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений. М.: ФГУП ЦПП, 2004. - 130 с.

136. Справочник по строительству на вечномерзлых грунтах / Под.ред. Ю.Я.Велли, В.И.Докучаева, Н.Ф.Федорова. Л.: Стройиздат, 1977. - 552 с.

137. Теплинский А.Ю. Актуальные вопросы эксплуатации магистральных газопроводов. СПб.: ООО «Инфо-Да», 2004. - 355 с.

138. Теплофизика промерзающих и протаивающих грунтов. М.: Наука, 1964.-198 с.

139. Тимербулатов Т.Н. Напряженное состояние выпученных участков газопроводов с учетом реологических свойств грунтов // Проблемы освоения нефтегазовых ресурсов Западной Сибири. Межвуз.сб.научн.трудов. -Тюмень: ТГУ, 1987.-С. 131-134.

140. Тимошенко С.П. Устойчивость стержней, пластин и оболочек. М.: Наука, 1971.-808 с.

141. Тимошенко С.П., Гере Дж. Механика материалов. СПб.: Лань, 2002. - 672 с.

142. Тихонов А.Н., Самарский A.A. Уравнения математической физики. -М.: Наука, 1977.-736 с.

143. Федоров Е.И., Майрансаев Г.М. К вопросу о моделях внутреннего давления и температурного перепада // Оценка надежности магистральных трубопроводов: сборник научных трудов. -М.: ВНИИСТ, 1987. С. 25-31.

144. Федоров Е.И., Майрансаев Г.М. К вопросу стохастической устойчивости подземных трубопроводов // Исследование надежности магистральных трубопроводов: сб. научн. тр. М.: ВНИИСТ, 1985. - С.65-70.

145. Фесенко С.С., Шимин А.Н. Определение напряженного состояния подземных участков трубопроводов, сместившихся относительно проектного положения // Проблемы ресурса газопроводных конструкций: сборник научных трудов.-М.: ВНИИГАЗ, 1995.-С. 17-28.

146. Филин А.П. Прикладная механика твердого деформируемого тела. Том.2. -М.: Наука, 1981.-616 с.

147. Флетчер К. Численные методы на основе метода Галеркина. М.: МИР, 1988.-352 с.

148. Формирование мерзлых пород и прогноз криогенных процессов. -М.: Наука, 1986.-227 с.

149. Фролов А.Д. Электирические и упругие свойства мерзлых пород и льдов. Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН, 1998. - 515 с.

150. Хаикин В.П. О методике расчета тепловых потерь подземного трубопровода // Оценка надежности магистральных трубопроводов. Сборник научных трудов. М.: ВНИИСТ, 1987.-С. 95-102.

151. Хаппель Дж., Бренер Г. Гидродинамика при малых числах Рейнольдса. М.: Мир, 1976. - 630 с.

152. Хариоповский В.В. Надежность и ресурс конструкций газопроводов. -М.: Недра, 2000.-467 с.

153. Харионовский В.В. Напряжения в газопроводе от воздействия пучения грунта // Транспорт природного газа. Сб.научн.трудов. М.: ВНИИГАЗ, 1984.-С. 153-159.

154. Харионовский В.В. Оценка долговечности участка газопровода в пучинистых грунтах // Транспорт природного газа. Сб. научн. трудов М.: ВНИИГАЗ, 1986.-С. 44-50.

155. Харионовский В.В. Повышение прочности газопроводов в сложных условиях. JL: Недра, 1990. - 180 с.

156. Харионовский В.В., Курганова И.Н. Надежность трубопроводных конструкций: теория и технические решения // ИНЭИ РАН, Энергоцентр, 1995. -125 с.

157. Хариоповский В.В., Курганова И.Н., Клюк Б.А. несущая способность участков газопроводов в непроектном положении // Газовая промышленность. 1987.- №6. - С. 32-35.

158. Харионовский В.В., Лупин В.А., Пашков Ю.Н. Оценка трещиностойкости магистральных газопроводов // Проблемы ресурса газопроводных конструкций: сб. науч. тр. -М.: ВНИИГАЗ, 1995. С. 62-73.

159. Харионовский В.В., Окопный Ю.А., Радин В.П. Исследование устойчивости подводных переходов газопроводов, имеющих размытые участки // Проблемы надежности газопроводных конструкций. М.:ВНИИГАЗ, 1991. -С. 94-99.

160. Харионовский В.В., Петровский A.B. Анализ расчетных моделей трубопроводов // Проблемы надежности газопроводных конструкций. Сб. научи, трудов ВНИИГАЗа. М.-.ВНИИГАЗ, 1991. - С. 79-90.

161. Харионовский В.В., Рудометкин В.В., Димов JI.A. Повышение надежности трубопроводов в условиях болот // Вопросы надежности газопроводных конструкций. Сб.научн.трудов ВНИИГАЗа. М.:ВНИИГАЗ, 1993.-С. 97-104.

162. Хигер М.Ш., Кучерюк В.И., Николаев Н.В. Изгиб трубопровода на упругом основании с учетом продольных сил и перемещений // Нефть и газ Тюмени. Тюмень, 1973. - Вып. 18.- С. 82-83.

163. Цлаф Л.Я. Вариационное исчисление и интегральные уравнения. -СПб.: Лань, 2005.- 192 с.

164. Цытович H.A. Механика грунтов. М.: Гос. изд. литературы по строительству, архитектуре и стр. матер., 1963. - 636 с.

165. Цытович H.A. Механика мерзлых грунтов. Учебное пособие. М.: Высшая школа, 1973.-448 с.

166. Черний В.П. Сплющивающие сечения цилиндрической оболочки при изгибе // Исследование надежности магистральных трубопроводов: сборник научных трудов. М.: ВНИИСТ, 1985. - С. 48-53.

167. Чикишев В.М. Исследование процесса силового взаимодействия линейной части трубопроводов с промерзающим грунтом. Дис. . канд. техн. наук. - Тюмень: ТюмГНГУ, 1999. - 142 с.

168. Чирков В.П. Нагрузки и воздействия, влияющие на надежность трубопроводных конструкций // Сборник научных трудов ВНИИГАа. -М.:ВНИИГАЗ, 1992.

169. Шаммазов A.M., Зарипов P.M., Коробков Г.Е. и др. Разработка методов расчета напряженно-деформированного состояния газопроводов, проложенных в сложных инженерно-геологических условиях // Нефтепроводное дело. Уфа: УГНТУ, 2005. - №2. - С. 25-28.

170. Шаммазов A.M., Зарипов P.M., Коробков Г.Е. Обеспечение прочности магистральных газопроводов, проложенных в сложных трассовых условиях / Н-ой конгресс нефтегазопромышленников России: тез.докл. Уфа, 2000. -С.94-95

171. Эксплуатация магистральных газопроводов. Учебное пособие / Под общей ред. Ю.Д.Земенкова. Тюмень: Вектор Бук, 2002. - 528 с.

172. Эльсгольц Л.Э. Дифференциальные уравнения и вариационное исчисление. М.: Наука, 1969. - 424 с.

173. Юфин В.А., Кривошеин Б.Л., Агапкин В.М., Куревлева Н.Я. Влияние теплофизических характеристик грунтов на режимы эксплуатации магистральных трубопроводов. М.: ВНИИЭГАЗПРОМ, 1974. - 69 с.

174. Ясин Э.М. Продольно поперечный изгиб криволинейных участков магистральных трубопроводов // Сбор, подготовка и транспорт нефти и нефтепродуктов. Труды ВНИИСПТнефть. - Уфа, 1973. - Вып. 11. -С.191.

175. Ясин Э.М., Гайдамак В.В. Анализ напряжений изгиба в подземных трубопроводах методами математической статистики // Нефтяное хозяйство. -1972. № 12.-С. 13-20.

176. Ясин Э.М., Гайдамак В.В. Закономерности искривлений подземных магистральных трубопроводов // Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов. Труды ВНИИСПТнефть. - Уфа, 1973. - Вып. 11. - С.34.

177. Ясин Э.М., Чернякин В.И. Устойчивость подземных трубопроводов. -М: Недра, 1967.- 119 с.

178. Andersland О., Ladanyi В. An introduction to frozen ground engineering. N.Y.: Chapman and Hall, 1994. 180 p.

179. Anderson D., Morgenstem N. Physic, chemistry and mechanic of frozen Ground // Permafrost. Second Int. Conference. 1973. Yakutsk. USSR. 1973. P. 257288.

180. Anderson D.M., PuschR., Penner E. Physical and thermal properties of frozen ground // Geotechnical Engineering for Cold Regions. N.Y.: McCraw-Hill, 1978. P. 37-102.

181. Anderson D.M., Tice A.R. The unfrozen interfacial phase in frozen soil // Water Systems Ecol. Stud., 1973. (4). P. 107-125.

182. Anderson D.M., Tace A.R., McKim H.L. The unfrozen water and apparent specific heat capacity of frozen soils // Permafrost/ Proc/ 2nd Int. Conf. Yakytsk. USSR: 1973. P. 289-295

183. Crory F.C. Settlement Associated With the Thawing of Permafrost // Proc. 2-nd. Intern. Conf. on Permafrost. Yakutsk, Washington: Nation. Academy of Sciences, 1973. P. 599-607.

184. Crory F.C., Reed R Measurement of frost heaving forces of pile // USA CRREL. Technical Report. 1965. 145 p.

185. Ellwood J.R., Nicon I.F. Observations of soil and ground ice in pipeline trench excavations in the South Yukon // Permafrost: 4-th int. conf. proc., jul. 17-22, 1983. Washington. - 1983. - P. 278 - 282.

186. Fish A.M. Kinetic nature of the long-term strength of frozen soils // Proc. 2-nd Intern. Symp. on Ground Freezing. Trondheim, Norway. 1980. P. 95-108

187. Fish A.M. Strength of frozen soil under a combined stress state // Proc. 6th Intern. Symp. on Ground Freezing, Beijing. China. 1991. Vol. l.P. 135-145.

188. Fucuda M., Kinosita S. Field prediction of the uplift force to conduits due to frost heaving // Proc. 5-th Intern. Symp. on Ground Freezing, Sapporo. Japan. 1985. Vol.2. P.135-139

189. Jahns H.S., Heuer C.E. Frost heave mitigation and permafrost protection for buried chilled gas pipeline // Permafrost: 4-th int. conf. proc., jul. 17-22, 1983. -Washington. - 1983. - P. 531 - 536.

190. Johnson I., Esch D. Trust jacking forces on pile and piles embedded in Fairbanks silt // Proc. 4-th Symp. on Ground Freezing, Sapporo. Japan, 1985. Vol. 2. P.125-133.

191. Kaustinen O. Polar gas rout design detailed // Oil and Gas J. 1986. - v. 84.-N1.-P. 76-80.

192. Keil L.D., Nielsen N.M., Gupta R.C. Thaw-consolidation of permafrost dyke foundations at the long spruce generating station // Proc. 26-th Can. Geotech. Conf. Toronto, 1973. P. 134-141.

193. Ladanyi B. Mechanical behavior of frozen soils // Proc. Intern. Symp. on Mech. of Structur. Media. Elsevier Sc. Publ. Co., Amsterdam, 1981. P. 205-245.

194. Low P.F., Anderson D.M., Hoekstra P. Some thermodynamic relationships for soil at and below the freezing point // Water Resources Res. 1968. V.4.№2.P. 379-394.

195. Lunardini V.J. Heat Transfer with Freezing and Thawing. Amsterdam-Oxford-N.-Y.-Tokyo: Elsevier, 1991. P. 437

196. Nixon J.F., Lem G. Creep and strength testing of frozen saline fine grained soils // Canad. Geotechn. J. 1984. N 21. P. 518-529.

197. Penner E. Pressures developed during unidirectual freezing porous materials // Intern. Conf. Low Temp. Sci Sapporo, Japan 1(2) 1966. P. 1401-1412.

198. Penner E. Uplift forces on foundations in frost heaving soils // Canad. Geotechn. J. 74. N11. P. 323-338.

199. Penner E., Ueda T. The dependence of frost heave on load application: preliminary results / Proc. Intern. Symp. On Frost Action in Soils. Lulea. Sweden. 1977. P. 92-100.