Пояснительная записка1 (1228756)

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

Текст из файла

СОДЕРЖАНИЕ

Введение..........................................................................................................4

1 Краткая характеристика объекта и района его расположения...................7

1.1 Географо-климатические условия района..........................................11

1.2 Инженерно-геологические особенности территории........................14

1.3 Гидрогеологические особенности территории...................................16

2 Природа и закономерности морозного (криогенного) пучения..............19

2.1 Основные понятия морозного пучения...............................................19

2.2 Механизм морозного пучения..............................................................22

2.3 Факторы, определяющие интенсивность морозного пучения..........27

3 Анализ существующих мероприятий инженерной защиты.....................29

3.1 Теоретические основы и принципы инженерной защиты.................29

3.2 Инженерно-мелиоративные мероприятия..........................................35

3.2.1 Тепломелиорация...........................................................................35

3.2.2 Гидромелиорация...........................................................................38

3.3 Конструктивные мероприятия.............................................................42

3.4 Физико-химические мероприятия.......................................................46

3.4.1 Гидрофобизация.............................................................................47

3.4.2 Засоление.........................................................................................49

3.4.3 Введение противопучинистых компенсирующих веществ (ПКВ)........................................................................................................51

4 Разработка мероприятий инженерной защиты фундаментов и площадок технологического оборудования от действия сил морозного пучения......52

4.1 Численное моделирование процесса промерзания и оттаивания грунта в программном модуле "Termoground".........................................52

4.1.1 Построение модели теплофизических задач методом конечных элементов.................................................................................................52

4.1.2 Численная реализация модели грунта для решения теплофизических задач.............................................................................................58

4.2 Разработка мероприятий инженерной защиты, выбор и обоснование.....................................................................................................................63

Заключение....................................................................................................79

Список использованных источников..........................................................81

ВВЕДЕНИЕ

Эксплуатационная надежность транспортной системы углеводородов всегда была и остается в настоящее время актуальной научной и производственной проблемой, сложность решения которой обусловлена множеством различных по своей природе факторов: протяженность транспортной системы и многообразие входящих в нее объектов, более того, данный фактор связан с другим не менее важным - это занятость значительной территории нашей страны, которая пестрит различными природно-климатическими, геологическими условиями, а также многое другое.

Если ограничится магистральным трубопроводом, а именно одной нефтеперекачивающей станцией, то по статистике можно выявить, что большинство отказов и аварий связано с геотехническими проблемами. Одной из таких проблем является морозное (криогенное) пучение.

Действие сил морозного пучения грунтов ухудшает условия эксплуатации и укорачивает сроки службы объектов, вызывает разрушения и деформации их конструктивных элементов, что приводит к большим ежегодным затратам на ремонт и наносит значительный ущерб АК "Транснефть".

Решение проблемы морозного пучения особенно актуально для Дальнего Востока, территория которого сложена либо вечномерзлыми, либо сезоннопромерзающими склонными к пучению грунтами.

Дальний Восток - это перспективный регион для развития нефтегазового сектора экономики, свидетельством этому является огромное количество проектов запланированных и реализуемых на сегодняшний день. В ближайшие годы планируются строительство нефтеперекачивающих станций второй очереди, строительство которых будут происходить и на пучинистых грунтах.

Из сказанного выше, можно обозначить цель данной работы - это прежде всего разработка мероприятий инженерной защиты для отдельных объектов вновь строящихся перекачивающих станций, которые позволят полностью исключить, снизить или компенсировать влияние сил морозного пучения.

Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд задач:

1) изучить явление морозного пучения и его механизм;

2) исследовать существующие на сегодняшний день мероприятия инженерной защиты против сил морозного пучения;

3) решить теплофизическую задачу распределения температур в грунте при промерзании;

4) проанализировать разрушения и деформации фундаментов зданий, сооружений и площадок технологического оборудования на нефтеперекачивающей станции №34.

Объектом исследования стала нефтеперекачивающая станция №34.

Предмет исследования - деформации и повреждения фундаментов зданий, сооружений и площадок технологического оборудования.

Первый раздел посвящен описанию исследуемой перекачивающей станции и района ее расположения, информация о которой была получена на преддипломной практике; второй и третий - теоретическая часть, разделы были написаны на основе анализа существующих научных работ отечественных и зарубежных авторов, а также нормативной документации; в четвертом - рассмотрен алгоритм решения теплофизической задачи с помощью программного комплекса "FEM-models" модуля "Termoground", в этом же разделе были описаны мероприятия инженерной защиты, разработанные на основе результатов, полученных при решении теплофизической задачи и при анализе разрушений и деформаций объектов на станции №34.

Новизна темы исследования выражается в том, что произведено расчетное обоснование конструкций инженерной защиты от морозного пучения в программном модуле "Termoground". Разработанные мероприятия помогут учесть действие сил морозного пучения при строительстве новых станций и, как следствие, избавиться АК "Транснефть" от ежегодных затрат на восстановление поврежденных и разрушенных объектов.

На данный момент разработанные мероприятия не реализованы на практике, но тем не менее они получили положительные отзывы от жюри на конференциях таких компаний как АК "Транснефть", "РН-Востокнефтепродукт".

Отдельные вопросы данной выпускной квалификационной работы были изложены на:

1) III Научно-технической конференции молодежи ООО "Транснефть - Дальний Восток" 2015 (работа заняла 2-е место);

2) X Региональной научно-технической конференции молодых специалистов "РН - Востокнефтепродукт" 2016;

3) Межвузовской 77-й студенческой научно-практической конференции "Научно-техническому и социально-экономическому развитию Дальнего Востока России - инновации молодых" 2016.

Также по данной теме имеется одна публикация, которая освещена в сборнике "Тезисы докладов межвузовской 74-й студенческой научно-практической конференции 10-11 марта 2016 г., том 1".

Работа изложена на 90 страницах, состоит из введения, 4-х основных разделов, включающих подразделы, заключения и списка использованных источников.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенного исследования, достигнута поставленная цель, а именно, разработаны мероприятия инженерной защиты для объектов вновь строящихся и реконструируемых перекачивающих станций, которые позволяют максимально снизить и компенсировать действие сил морозного пучения.

Достижению цели предшествовало последовательное решение задач из полученных результатов которых можно сделать следующие выводы:

1. Морозное (криогенное) пучение - это опасный природный процесс деформирования грунтов при определенных гидротермических условиях в пределах сезонного промерзания, который происходит за счет кристаллизации воды, находящейся в грунте, и образования ледяных включений в виде прослойков, линз поликристаллов и т.д. Внешним проявлением пучения являются поднятия дневной поверхности при промерзании и ее опускания при оттаивании.

Основное условие пучения любого грунта - это превышение общего объема замерзшей и незамерзшей воды, аккумулированной в массиве промерзающего грунта над объемом свободных от воды пор того же массива. Пучение связных (глинистых) грунтов, в добавок, отличается наличием пленочной воды, которая обуславливает процесс миграции влаги (перераспределение и накопление) в промерзающем грунте, вследствие ее поступления из смежных немерзлых зон.

На интенсивность морозного пучения влияет совокупность различных по своей природе факторов, которые условно можно разделить на пять групп:

1) географо-климатические условия;

2) инженерно-геологические и гидрогеологические условия;

3) физико-механические и теплофизические свойства грунтов;

4) техногенные факторы;

5) факторы связанные с неправильным строительством и эксплуатацией.

2. На сегодняшний день существует несколько десятков мероприятий инженерной защиты, которые направлены на борьбу с действием сил морозного пучения. Согласно СНиП 22-02-2003, по технологии устройства все мероприятия можно разделить на:

• инженерно-мелиоративные (тепломелиорация и гидромелиорация);

• конструктивные (направленные на снижение касательных сил; на заанкерирование фундамента; на приспособление фундаментов и надземной части сооружения к неравномерным деформациям при пучении);

• физико-химические (гидрофобизация, засоление и введение ПКВ);

• комбинированные.

При изучении мероприятий особое внимание уделялось выяснению срока действия данной защиты, ее сложности и простоте в исполнении.

Было выяснено, что для борьбы с пучением, имеющимися мероприятиями, сложно соблюдать равномерное соотношение "простота-цена-качество", кроме того, сделано заключение, что большая часть существующих на сегодня мероприятий либо являются полностью непригодными и неэффективными в условиях нефтеперекачивающих станций, либо требуют доработки для получения необходимых результатов.

3. Разработке собственных мероприятий способствовало решение теплофизических задач распределения температур в промерзающем грунте с помощью модуля "Termoground" программы "FEM-models".

Основной вывод из результатов решенных задач:

"Промораживание грунтов происходит за счет промерзания бетонных и железобетонных конструкций (фундаментов, площадок, опор и т.д.), они являются своеобразным "холодильником", распространяющим холод на глубине".

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Гольдштейн М.Н. Деформации земляного полотна и оснований сооружений при промерзании и оттаивании/ М.Н. Гольдштейн. - М.: Трансжелдориздат, 1948. - 212 с.

2. ГОСТ 25100-95. Грунты. Классификация. - М.: Издательство стандартов, 2008. - 29 с.

3. Гречищев С.Е. Криогенные физико-геологические процессы и их прогноз/ С.Е. Гречищев, Л.В. Чистотинов, Ю.Л. Щур. - М.: Недра, 1980. - 382 с.

4. Золотарев Г.С. Инженерная защита территорий и объектов от опасных геологических процессов/ Г.С. Золотарев, В.А. Осиюк, П.Э. Роот, Т.Е.Бурлина, О.В. Зеркаль, С.Н. Емельянов. - М.: Библиография, 1994. - 71 с.

5. Карлов В.Д. Сезоннопромерзающие грунты как основание сооружений: Дис. ... д-ра техн. наук:(05.23.02)/ В.Д. Карлов. - СПб., 1998. - 349 с.

6. Киселев М.Ф. Мероприятия против деформаций зданий и сооружений от воздействия сил морозного выпучивания фундаментов/ М.Ф. Киселев. - М.: Стройиздат, 1971. - 220 с.

7. Киселев М.Ф. Предупреждение деформаций грунтов от морозного пучения/ М.Ф. Киселев. - Л.: Стройиздат, 1985. - 130 с.

8. Королев В.А. Инжерная защита территорий и сооружений: учебное пособие/ В.А. Королев. - М.: ИД КДУ, 2013. - 470 с.

9. Кудрявцев С.А. Проектирование фундаментов промышленных и гражданских зданий в инженерно-геологических условиях Дальневосточного федерального округа: учебное пособие/ С.А. Кудрявцев. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2008. - 117 с.

10. Кудрявцев С.А. Промерзание и оттаивание грунтов: практические примеры и конечноэлементные расчеты/ С.А. Кудрявцев, И.И. Сахаров, В.Н. Паромонов. - СПб., 2014. - 261 с.

11. Кудрявцев С.А. Теория и практика проектирования фундаментов зданий и сооружений в пучиноопасных грунтах Дальнего Востока: учебное пособие/ С.А. Кудрявцев, И.М. Тюрин. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 1999. - 83 с.

12. Миронов В.А. Проектирование оснований и фундаментов сооружений в сложных инженерно-геологических условиях/ В.А. Миронов. - Калинин: КГУ, 1988. - 95 с.

13. Невзоров А.Л. Фундаменты на сезоннопромерзающих грунтах: учебное пособие/ А.Л. Невзоров. - М.: АСВ, 2000. - 152 с.

14. Орлов В.О. Криогенное пучение тонкодисперсных грунтов/ В.О. Орлов. - М.: Изд-во АН СССР, 1962. - 188 с.

15. Орлов В.О. Морозное пучение грунтов в расчетах оснований сооружений/ В.О. Орлов, Б.Б. Елгин, Н.И. Железняк. - Новосибирск: Наука, 1987. - 196 с.

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

17. Перетрухин Н.А. Закономерности взаимодействия пучинистых грунтов с фундаментами сооружений в районах вечной мерзлоты: Дис. ... д-ра техн. наук/ Н.А. Перетрухин. - М., 1971. - 417 с.

18. Пусков В.И. Силовые воздействия морозного пучения на фундаменты сооружений и методы их расчета: Дис. ... д-ра техн. наук: (05.23.02)/ В.И. Пусков. - Новосибирск, 1992. - 421 с.

19. Рекомендации по учету и предупреждению деформаций и сил морозного пучения. - М.: Стройиздат, 1986. - 72 с.

20. Руководство по проектированию оснований и фундаментов на пучинистых грунтах. - М.: Стройиздат, 1979. - 41 с.

21. Сафронов Ю.В. Морозное пучение грунтов и методика полевого определения касательных сил пучения: Дис. ... канд. техн. наук: (04.00.07)/ Ю.В. Сафронов. - М., 1985. - 185 с.

22. Смышляев Б.Н. Особенности проектирования искусственных сооружений в условиях Дальневосточного региона: учебное пособие/ Б.Н. Смышляев, Г.М. Боровик. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2008. - 93 с.

23. СП 115.13330.2011 (Акт. ред. СНиП 22-01-95). Геофизика опасных природных воздействий. - М.: Минрегион России, 2011. - 57 с.

24. СП 116.13330.2012 (Акт. ред. СНиП 22-02-2003). Инженерная защита зданий и сооружений от опасных геологических процессов. Основные положения. - М.: Минрегион России, 2012. - 96 с.

25. СП 22.13330.2011 (Акт. ред. СНиП 2.02.01-83*). Основания зданий и сооружений. - М.: Минрегион России, 2011. - 166 с.

26. Тыртиков А.П. Влияние растительного покрова на промерзание и протаивание грунтов/ А.П. Тыртиков. - М.: Изд-во МГУ, 1969. - 192 с.

27. Цытович Н.А. Механика мерзлых грунтов/ Н.А. Цытович. - М.: Высшая школа, 1973. - 448 с.

28. Швец В.Б. Эливиальные грунты как основания сооружений/ В.Б. Швец. - М.: Стройиздат, 1993. - 220 с.

9

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов ВКР