Автореферат (1151668), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

Методы экстренного предотвращения аварий предусматривают засыпку мест размыва грунтом и камнем, укладку мешков с цементно-песчаной смесью и (или) дополнительное заглубление трубопровода методом подсадки. Однако использование этих методов приводит к возникновению вторичных русловых деформаций в зонах засыпки и размыву трубопроводов на соседних участках русла.

Методы крепления береговых склонов каменной или гравийной наброской, бетоном, асфальтобетоном или геотекстильным синтетическим материалом. Недостаточная экологическая надежность (асфальтобетон), деструкция полотна (геотекстиль) и высокая стоимость этих методов ограничивают их сферу применения.

Методы защиты трубопроводов, использующие русловыправительные и наносоудерживающие сооружения, полузапруды, сквозные и глухие шпоры, продольные и поперечные дамбы и др. При этом необходимым условием устойчивости русловыправительных сооружений является согласованность используемой схемы выправления участка реки с направленностью и интенсивностью руслового процесса (движение побочней, развитие излучин, перемещение осередков и островов).

Однако выполнить достоверный прогноз переформирования речных русел и пойм в условиях их стеснения выправительными сооружениями довольно сложно. Поэтому эти сооружения недолговечны и, кроме того, их строительство требует больших капитальных затрат.

На основе результатов теоретических и экспериментальных исследований разработан новый способ защиты русел от размыва на участках подводных переходов трубопроводов. Предлагается формировать на участках перехода динамически устойчивое русло путем перераспределения грунтовой массы из зоны заиления в зону размыва с помощью землесосных снарядов. При этом достигается выравнивание поля скоростей водного потока и их понижение до величины, близкой к не размывающей скорости. На поверхности тела намыва формируется защитный поверхностный слой из наиболее крупных фракций грунта по специальной технологии работы земснаряда (перемещение торца намывного плавучего пульпопровода)

Предлагаемая технологическая схема защиты подводных переходов включает следующий цикл работ: создание базы данных (информация об объекте) мониторинг русловых процессов (гидрологические изыскания, батиметрия, деформации русла за ряд лет и т.д.) прогноз деформаций русла и оценка безопасной работы перехода на оставшийся период эксплуатации разработка рекомендаций по проведению профилактического или капитального ремонта ТЭО и технический проект защитных мероприятий ремонтные работы и мониторинг русловых процессов в послестроительный период, рис 3.

Предложенная схема принципиально отличается от существующей, которая включает следующие работы: обследование состояния подводного перехода разработка проекта капитального ремонта капитальный ремонт с использованием одного из трех указанных выше способов защиты подводных переходов. Преимущество предложенной в работе схемы и реализующих ее методов заключается в возможности замены дорогостоящего капитального ремонта подводных переходов профилактическим, выполняемым гидромеханизированным способом.

Для прогнозирования русловых процессов на участках подводных переходов разработаны аналитические методы расчета, основанные на теории насыщения и научных представлениях о связи скорости размыва ложа русла реки со скоростью диффузии взвешенных частиц из придонного слоя (формулы 18 и 21). Для определения значений переменных, входящих в эти формулы, используются следующие допущения: непрерывные кривые гидрографа и водомерного графика заменяются на дискретные (ступенчатые); момент перехода процесса размыва в процесс заиления устанавливается по точке "отсечения"; граничные условия в расчетных створах заменяются на начальные с выделением характерных гидродинамических зон (рис. 4).

Рис. 3. Информационно-технологическое обеспечение гидротехнической защиты

подводных переходов

Расчеты транспортирующей способности потока при краткосрочных прогнозах деформаций русла необходимо производить относительно границ двух соседних интервалов времени и .

Другим принципиальным отличием предлагаемой методики является использование в расчетах гидравлических характеристик, отнесенных к выделенным гидродинамическим зонам и скоростным вертикалям (в существующих нормативах предлагается использовать гидравлические характеристики, полученные осреднением аналогичных величин по всему расчетному участку). Выявление однородных гидродинамических зон проводится на основе анализа поперечных сечений и продольных профилей русла с нанесенными на них изотахами, построенными по данным гидрологических изысканий.

Предложенная методика была апробирована на крупных гидротехнических сооружениях «Тюментрансгаза» на участках технических коридоров подводных переходов газопроводов через р.Обь (пос. Андра) и Алешкинскую протоку (рис. 5).

Объект исследования на р.Оби расположен между двумя крупными островами: о.Безымянный находится выше технического коридора перехода, а о.Низямский - в конце перехода.

Основная часть расхода воды проходила по правому рукаву русла реки, разделенного о.Безымянным. Причиной размыва русла в зоне ниток трубопроводов подводного перехода стал побочень (объем 2,5 млн.м³), формирующийся у левого берега. В результате этого сечение левобережной части русла значительно уменьшилось, а скорости потока в центральной части возросли. В 1989 г. произошел отрыв побочня от берега и образовалась протока, интенсивное развитие которой привело к размыву дна и возникновению провисов газопроводов, рис. 5.

Вследствие сжатия побочнем поперченного сечения русла у правого склона левобережной стрежневой ложбины произошел значительный размыв русла. Глубина размыва достигала 7,0 … 7,5 м, что также привело к провису ниток трубопроводов, рис. 6.

Анализ фракционного состава донных отложений на участке технического коридора подводных переходов (рис. 5) показал, что в русле практически отсутствуют мелкие фракции с диаметром частиц мм, которые выполняют связующую функцию в донных грунтах. Вполне вероятно, что эти фракции были снесены транзитным потоком в период производства строительных работ. Отсутствие связующих фракций является одной из причин высокой интенсивности русловых процессов на участке перехода.

Результаты сравнения расчетных и измеренных значений деформаций русла за период 1967-1989 гг. свидетельствуют о достаточной для инженерных целей точности расчета по предлагаемой методике. Так, для участка на р.Оби расчетные значения эрозии в области фарватера достигают 8,36 м, а наблюдаемые фактические значения - 8,0 м; в правобережной зоне соответствующие деформации практически совпали (6,50 и 6,38 м). Расчетные и измеренные значения максимальных понижений отметок дна тоже совпали. Достоверность предлагаемой методики подтверждается также сравнением площадных характеристик размыва, полученных в период наблюдений на р.Оби, и рассчитанных по методике. Наблюдаемая аккумуляция наносов в левобережной зоне соответствует расчетным приращениям донных отложений; динамика эрозионных процессов, зафиксированная на фарватере и в правобережной зоне, соответствует тенденции размыва дна, выявленной расчетными методами.

Таким образом, сравнение результатов вычислений деформаций русла, выполненных по предлагаемой методике, с измеренными значениями показало ее преимущество и высокую достоверность. Результаты расчетов убедительно доказывают необходимость обязательного разбиения изучаемого участка русла реки на зоны, дифференцированные по интенсивности гидродинамических процессов. Использование осредненных по всему участку значений глубин и скоростей приводит к серьезным ошибкам прогноза развития русловых деформаций. Согласно расчетам, выполненным по нормативным документам (проект института «Гипроречтранс»), величина размыва составляет 1,4 м, что существенно отличается от измеренной величины - 8,0 м. Сравнение результатов вычислений деформаций русла, выполненных с использованием балансовых методов и по предложенной методике с измеренными значениями, показало (см. табл.2) высокую достоверность и преимущество предложенной методики.

Характеристики

Список файлов диссертации