Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Повышение устойчивости газопроводов на оползневых участках

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

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Васильев, Максим Игоревич

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. КРИТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ РАБОТ, ПОСВЯЩЕННЫХ

БОРЬБЕ С ОПОЛЗНЕВЫМИ ЯВЛЕНИЯМИ И

СТРОИТЕЛЬСТВУ МАГИСТРАЛЬНЫХ

ТРУБОПРОВОДОВ В СЛОЖНЫХ ГОРНОГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ.

1.1. Состояние проблемы строительства, эксплуатации и диагностики газопроводов в горных условиях.

1.2. Характеристики грунтов в районах прохождения трасс газопроводов и современное состояние противооползневой защиты.

1.3. Аварийность газопроводов и. анализ факторов, её вызывающих.;.*. .'л?.

1.4. Цель и задачи исследований.

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ТРУБЫ С ГРУНТОМ В УСЛОВИЯХ

СМЕЩЕНИЯ ОСНОВАНИЯ ТРУБОПРОВОДА.

2.1. Постановка задачи.

2.2. Приборы и оборудование для изучения физико-механических свойств грунтов и свойств материала газопровода.

2.3. Создание экспериментального стенда для изучения взаимодействия трубы и грунта основания.

2.4. Методика проведения исследований.

2.5. Результаты исследования взаимодействия трубы газопровода с грунтом основания.

3. ИССЛЕДОВАНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ ТРУБОПРОВОДОВ НА ОПОЛЗНЕВОМ УЧАСТКЕ.

3.1. Постановка задачи.

3.2. Анализ грунтов и пород оползневого участка трассы газопровода Майкоп-С амурская -Сочи.

3.3. Методы и особенности расчёта на устойчивость трубопроводов на оползневых участках.

3.4. Результаты расчёта устойчивости участка газопровода ООО «Кубаньгазпром».

4. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ЗАЩИТЫ ТРУБОПРОВОДОВ ПРИ ИХ СТРОИТЕЛЬСТВЕ

В СЛОЖНЫХ УСЛОВИЯХ.

4.1. Методы и средства повышения несущей способности грунтов на оползневых склонах.

4.2. Новые решения по защите магистральных газопроводов от оползней с применением поворотно-осевого компенсатора.

5. РЕЗУЛЬТАТЫ ВНЕДРЕНИЯ РАЗРАБОТАННЫХ МЕТОДОВ ЗАЩИТЫ КОНСТРУКЦИИ ГАЗОПРОВОДОВ ОТ ОПОЛЗНЕЙ.

5.1. Система долговременных геодезических наблюдений за оползневыми участками магистральных газопроводов.

5.2. Контроль напряженно-деформированного состояния газопровода на потенциально опасных участках.

5.3. Контроль состояния грунта на оползневых участках.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Повышение устойчивости газопроводов на оползневых участках"

Российская Федерация является крупнейшим экспортером газа.Транзит добытого газа осуш:ествляется по системе магистральных газопроводов, обш;ая длина которых на сегодняшний день составляет около 200 тыс. километров. Существование газовой отрасли невозможно без строительства новых и реконструкции старых газопроводов, их технического перевооружения и модернизации.Эффективность работы газопровода напрямую зависит от его аварийной опасности, поэтому снижение данного показателя остается наиболее важной проблемой при транспортировании газа по системе магистральных газопроводов. Правильный выбор конструктивных решений, проведение инженерных изысканий в полном объеме и применение новых технических средств дает возможность существенно снизить или полностью исключить возможность возникновения аварии.Снижение аварийной опасности при эксплуатации магистральных газопроводов занимает одно из ведущих мест по своей значимости и экономическим затратам. Поэтому в настоящее время большое значение приобрела проблема снижения эксплуатационных затрат, связанных с ремонтно-восстановительными мероприятиями и капитальным ремонтом газопроводов.

Заключение Диссертация по теме "Строительство и эксплуатация нефтегазоводов, баз и хранилищ", Васильев, Максим Игоревич

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ 1. Изучены и обобщены существующие материалы об оползневых процессах, происходящих на трассах магистральных газопроводов. Выполнен анализ существующих методов диагностирования состояния грунтовых масс и методов противооползневой защиты в условиях эксплуатации магистральных трубопроводов.

2. Создан экспериментальный стенд с моделью трубопровода, позволяющий моделировать оползневой процесс и определять зоны максимальных напряжений в прямолинейном подземном газопроводе.

3. Разработана и утверждена инструкция по инспекциям и техническому обслуживанию оползневых участков магистральных газопроводов ООО «Кубаньгазпром», в которой определены организация, периодичности и состав работ для наблюдения и капитального ремонта участков магистрального газопровода.

4. Разработан пункт электронного контроля состояния оползневого фунта, позволяющий снизить риск возникновения аварии и спрогнозировать развитие оползневого процесса. Прибор установлен на оползневом участке газопровода «Майкоп - Самурская - Сочи» (ПК 1134).

5. С целью повышения устойчивости магистральных газопроводов на оползневых участках разработан комплекс мер по защите газопроводных конструкций от действия оползневых масс и снижению активности оползневых процессов. Получен патент на устройство для компенсации перемещений подземного газопровода.

Заключение

В настоящее время многие предприятия ОАО «Газпром» сталкиваются в проблемой эксплуатации участков магистральных трубопроводов, проложенных в неустойчивых грунтах. Это и карстовые явления в «Пермтрансгаз», сели и оползни в «Кавказтрансгаз», обрушения прибрежной зоны у подводных переходов через реки в «Волгоградтрансгаз», явления пучения и просадки вечномерзлых грунтов в «Севергазпром» и

Сургуттрансгаз», «Надымгазпром» и «Тюменьтрансгаз». Многие предприятия разрабатывают собственные программы борьбы с этими явлениями. Однако, на данном этапе деятельности всего общества «Газпром» должны быть выработаны общие подходы и типовые высокоэффективные мероприятия, позволяющие решить весь комплекс этих проблем быстро и качественно.

Результатами работы по снижению аварийности магистральных газопроводов ООО «Кубаньгазпром» является снижение количества аварий в 2 раза по сравнению с 1998-1999 годами. При непосредственном участии автора выполнены мероприятия по оценке и прогнозированию состояния оползневых участков газопровода «Майкоп - Самурская - Сочи» выявили критическое состояние двух оползневых участков на ПК1161 и 1296. Они были оперативно разгружены, при этом измеренные с помощью магнито-шумового прибора Stresscan напряжения снизились после вскрытия подземного газопровода с 270МПа до 170МПа. Все работы были спланированы и осуществлены в весенне-летний период с наименьшими затратами сил и средств. Выполнен плановый ремонт оползневых участков газопровода «Майкоп - Самурская - Сочи», позволивший снизить риск возникновения аварии.

На газопроводе Россия - Турция установлено 14 устройств типа «интеллектуальная вставка», которые расположены на оползневых участках №3,4,6,9,11,17,26,32. Кроме того, эти устройства будут контролировать участки тоннельных переходов через хребты «Кобыла» и «Безымянный». Устанавливаются устройства типа сейсмоакустических зондов и инклинометров для краткосрочного прогноза активизации оползневых явлений на оползнях № 6,9,17,26,32.

Благодаря разработанной методике, уже на этапе строительства после установке устройств «интеллектуальная вставка» были выявлены максимальные продольные напряжения до 120 МПа, которые были вызваны одними строительно-монтажными нагрузками.

Таким образом, деформации линейной части газопроводов, проложенных на неустойчивых грунтах носят сложный и многофакторный характер. Максимально полный учёт всех факторов, составляющих полную картину напряженно-деформированного состояния газопровода даст возможность реальной оценки состояния трубопровода и прогноз его дальнейшей работоспособности.

Работа по контролю и предупреждению возникновения аварийной ситуации на оползневых участках магистральных трубопроводах находится в стадии становления. Много ещё предстоит проверить. В ходе полевых измерений и последующего анализа данных определены новые подходы к измерению абсолютных напряжений и конструктивных мероприятий по закреплению грунтов и защите конструкций на оползневом склоне. Практика становится критерием оценки многих новых технических решений, предложенных в ходе проектирования и строительства самого современного газопровода Россия - Турция. Немаловажным фактором является экономическая оценка эффективности предложенных решений и мероприятий. Всё это позволяет унифицировать методы борьбы с оползневыми, карстовыми и сейсмическими явлениями оснований трубопроводов и наладить высокоэффективный контроль состояния конструкций и сооружений на неустойчивых грунтах.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Васильев, Максим Игоревич, Москва

1. Абрамович А.Н. Закрепление грунтов и противофильтрационные завесы в гидротехническом строительстве. М.: Энергия, 1980. - 320 с.

2. Айбиндер А.Б. Расчет магистральных и промысловых трубопроводов на прочность и устойчивость. М., Недра, 1991, 40-79 с.

3. Будников В.Ф., Кожеуров А.И., Москалев А.Н., Шачин А.А., Васильев М.И. Заявка на изобретение № 2000120346 от 28.07.2000г. (положительное решение) «Поворотно-осевой компенсатор».

4. Бабин Л.А., Быков Л.И., Рафиков С.К. Искусственное улучшение грунтов в практике трубопроводного строительства. М.: Недра, 1990. - 153 с.

5. Временное руководство по химическому закреплению грунтовых оснований объектов газотранспортных систем для повышения их эксплуатационной надежности в условиях Севера. Москва 1987г.

6. СП 11-104-97. Инженерно-геодезические изыскания для строительства / Госстрой России. М.: НИИС Госстроя России, 1997. - 77с.

7. СП 11-105-97. Инженерно-геологические изыскания для строительства. Часть 1. Общие правила поризводства работ / Госстрой России. М.: ПНИИИС Госстроя России, 1997. -47с.

8. СНиП 2.05.06-85*.Магистральные трубопроводы / Госстрой СССР. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1988. - 52 с.

9. РД 51-3-96 Регламент по техническому обслуживанию подводных переходов магистральных газопроводов через водные преграды, ИРЦ «Газпром», 1996г., 72 с.

10. ВРД 39-1.10-006-2000 Правила технической эксплуатации магистральных газопроводов. ИРЦ «Газпром», 2000, 218 с.

11. Методические рекомендации по выбору аппаратуры акустической эмиссии дляконтроля газопроводных конструкций. М.: ВНИИГАЗ. 1998.14 е.

12. В.П. Черний, А.Н. Шилин, В.И. Городниченко, М.И. Васильев Методика определения наиболее напряженных зон газопровода на участках с тектоническими процессами. М. ИРЦ «Газпром», 2000г.,22 с.

13. Трубопроводы в сложных условиях. П.П. Бородавкин, В.Д. Таран. Издательство «Недра», 1968, стр. 304.

14. Морозов А.В. Трубопроводы в сложных геологических условиях

15. Металлические конструкции: Спец. Курс. Учеб. Пособие для вузов/ Е. И. Беленя, Н. Н. Стрелецкий, Г. С. Ведеников и др.; Под общ. Ред. Е. И. Беленя. 2-е изд., перераб. И доп. -М.: Стойиздат, 1982. - 472 с.

16. Петлюк И.В. Моделирование строительных конструкций. Будевельник, Киев, 1975.

17. Методические рекомендации по длительным натурным измерениям параметров напряженно-дефомированного состояния магистральных трубопроводов. ИРЦ «Газпром», Москва, 1993г.

18. Березин B.JL, Шутов В.Е. Прочность и устойчивость резервуаров и трубопроводов.-М.: Недра, 1979.- 199с.

19. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов. М.: Наука, 1979.- 560с.

20. Поляков Л.П., Файнбурд В.М. Моделирование стройтельных конструкций.-Киев.: Будивельник, 1975.-159с.

21. Дидух Б.И., Каспэ И.Б. Практическое применение методов теории размерностей и подобия в инженерно-строительных расчётах.- М.: Стройиздат, 1975.- 48с.

22. Веденянин Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных М.: Колос, 1967.- 159с.

23. Каширин Б.Л., Розенталь A.JI. Организация эксперимента. Учебное пособие. Часть1.- М.: МИСиС, 1987.- 127с.

24. Харионовский В.В., Курганова И.Н. Несущая способность участков газопроводов в непроектном положении// Газов.пром.-1987.№6.

25. Спектор Ю.И. Повышение устойчивости подземных газопроводов методами искуственного улучшения свойств грунтов/ Обз. Информ. Сер. Транспорт и подзем. Хр. Газа. М., ИРЦ «Газпром».

26. Харионовский В.В., Васильев М.И. Особенности строительства газопроводов в природно-климатических условия Краснодарского края НТС «Транспорт и подземное хранение газа», -М.: ИРЦ Газпром. №5,1998г.

27. Будников В.Ф.,Москалев А.Н., Васильев М.И. Анализ влияния оползней на устойчивость газопровода. Сборник научных трудов «Надежность газопроводных конструкций», «ВНИИГАЗ», М.2000г.

28. Тухбатулин Ф.Г., Аскаров P.M., Файзуллин С.М., Усманов P.P. О переводе перехода трубопровода из разряда подземного в воздушный на размывваемых участках//Газ.пром. Сер. Транспорт и подз. Хр. Газа: НТС/ВНИИЭГазпром. М., 1998, №3.

29. Зверьков Б.В., Кац Ш.Н. Расчёт и конструирование трубопроводов: Справочное пособие. — JL: Машиностроение. Ленинградское отд-е, 1979 246с., ил.

30. Концепция производственно-экологического мониторинга газопровода Россия-Турция, под редакцией Осипова В.А. -М.: ИРЦ «Газпром», 1998г.

31. Викторов А.В. Применение сейсмоакустики для прогнозирования подвижек земной коры. М.: Наука, 1997г.

32. Громов А.В., Каликин А.А. Строительство магистральных трубопроводов. Киев «Будивельник», 1975.

33. Бабин Л.А., Быков Л.И., Волохов В.Я. Типовые расчёты по сооружению трубопроводов. М., «Недра», 1979.

34. Седов Л.И. Методы подобия и размеренности в механике.-М: Наука, 1981.

35. Гухман А.А. Введение в теорию подобия.-М.: Высшая школа, 1973.

36. Луданов В.Н. Механика грунтов в строительстве трубопроводного транспорта. МИНХ и ГП 1986, с. 11-18

37. Харионовский В.В., Ваильев М.И. Особенности строительства газопроводов в природно-климатических условия Краснодарского края, НТС «Транспорт и подземное хранение газа», -М.: ИРЦ Газпром. №5,1998г. 5 с.

38. Васильев М.И. Увеличение устойчивости газопроводов на оползневых склонах, Сборник научно-технических докладов молодых специалистов, г. Краснодар, 1999г. 9 с.

39. Будников В.Ф., Москалев А.Н., Васильев М.И. Анализ влияния оползней на устойчивость газопровода Сборник научных трудов «Надежность газопроводных конструкций», «ВНИИГАЗ», М.2000г. 9 с.

40. Васильев М.И. Проблемы строительства газопроводов на территориях со сложными природно-климатическими условиями Аннотированный сборник конкурсных работ аспирантов и специалистов РАО «Газпром», Москва, 1998, 2с.

41. Харионовский В.В., Васильев М.И. Повышение надежности магистральных газопроводов на оползнях Тезисы докладов третьей всероссийской конференции молодых учёных, специалистов и студентов, Москва, 1999, 2с.

42. Диньков В.А., Иванцов О.М., Открытое письмо в журнал «Газовая промышленность» / Газовая промышленность №3, 1998,12с.

43. Материалы меяедународной конференции «Диагностика трубопроводов-2000», М.: ИРЦ «Газпром», 2000г., 103 с.

44. Светлицкий В.А. Механика гибких стержней и нитей. М.: Машиностроение, 1978, 222 с.

45. Baum R.L., Jonson A.M., Fleming R.W. Measurement of slope deformation using guadrilaterals. Washington 1988. p 111.

46. Keller D.K., Jonson A.M., Morphology, mobilization and movement. Washington 1983. p 53-56

47. Savage W.Z., Smith W.K. A model for plastic flow of landslides. Washington 1986. p 32

48. Shadunts, K.Sh. & Matsiy, S.I. North Caucasus landslides and struggle against them. 30th International Geological Congres. Beijing, China, 8-14 August 1996. Abstracts, Vol. 3, p. 365

49. Shadunts, K.Sh. & Matsiy, S.I. Landslide stabilisaition based jn three-demensional analysis. Proceedings of the Seventh International Symposeum on Landslides. 17-21 June 1996. Trondheim, Vol .3, pp. 1793-1798.

50. Shadunts, K.Sh. & Matsiy, S.I. Investigations of North Caucasus landslides and antilandslide desings development. International simposium Engineering Geology and the Environment Greece 1997, p. 1037-1039.