Preview

Proceedings in Cybernetics

Advanced search

PERMAFROST OIL PIPELINE SOIL TEMPERATURE FIELD AND STRESS-STRAIN STATE ANALYSIS ERROR ESTIMATION

Abstract

The effects of some natural and artificial factors on the thermal interaction between a pipeline and permafrost soil has been studied. A mathematical model describing the soil temperature profile, thawed soil subsidence and pipeline elevation has been proposed. A temperature profile of the soil around the pipeline has been determined through solving the heat conductivity equation. The analysis accounts for the thermal interaction between the pipeline and permafrost soil; soil surface heat exchange; and porous moisture phase transformation heat exchange. For displacement and stress-strain analysis a pipeline has been represented as an elastic endless beam exposed to complex loads. The thermal and mechanical pipeline to soil interaction analysis accuracy has been estimated as the surrounding soil temperature field, the thaw halo border, and the pipeline stress-strain state is determined. The error is estimated by analyzing the data obtained analytically and through experiments. The obtained accuracy is sufficient to apply the proposed model for long-term stress-strain state analysis of a pipeline in permafrost. The model can identify vulnerable permafrost pipeline sections, and forecast the scope of work for each pipeline segment.

About the Authors

P. A. Novikov
Bauman State Technical University
Russian Federation


V. I. Larionov
Bauman State Technical University
Russian Federation


S. P. Sushchev
Bauman State Technical University
Russian Federation


V. L. Iakushev
Institute for Analytical Instrumentation RAS
Russian Federation


I. S. Nikitin
Institute for Analytical Instrumentation RAS
Russian Federation


References

1. Порхаев В. Г. Тепловое взаимодействие зданий и сооружений с вечномерзлыми грунтами. М. : Наука, 1970. 208 с.

2. Паздерин Д.С. Тепловое взаимодействие горячего подземного трубопровода с грунтом и сезонно-действующими охлаждающими устройствами // Нефтяное хозяйство, 2014. № 5. С. 102-104.

3. Основы геокриологии. Ч. 5. Инженерная геокриология // под ред. Л. Н. Хрусталева, Э. Д. Ершова. М. : Изд-во МГУ, 1999. 518 с.

4. Novikov P., Makarycheva E., Larionov V. Model of Permafrost Thaw Halo Formation Around a Pipeline // Engineering Geology for Society and Territory / G. Lollino et al. (eds.). V. 6. Applied Geology for Major Engineering Projects. Turin : Springer, 2015. P. 405-408.

5. Новиков П. А., Александров А. А., Ларионов В. И. Оценка результатов прогнозирования ореола оттаивания вокруг трубопровода на участках с многолетнемерзлыми грунтами // Вест. МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер.: Естественные науки. 2013. № 1(48). С. 73-81.

6. СП 25.13330.2012. Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах: СНиП 2.02.04-88. Актуализированная редакция. Минрегион России. Введ. 01.01.2013. М. : 2012. 112 с.

7. Яницкий П. А. Расчет теплового взаимодействия коридоров коммуникаций с мерзлыми грунтами // Нефтепромысловое строительство. М. : ВНИИОЭНГ, 1981. С. 13-15.

8. Макарычева Е. М., Ларионов В. И., Новиков П. А. Экспериментальные исследования ореола оттаивания для верификации и калибровки прогнозных математических моделей // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер.: Естественные науки. 2013. № 1(48). С. 109-116.

9. Савин В. К., Краснов М. И., Шубин И. Л. и др. Строительная климатология: Справочное пособие к СНиП 23-01-99* (под ред. В. К. Савина). М. : НИИ строительной физики РААСН, 2006. 258 с.

10. Преображенский В. П. Теплотехнические измерения и приборы. М. : Энергия, 1978. 703 с.


Review

For citations:


Novikov P.A., Larionov V.I., Sushchev S.P., Iakushev V.L., Nikitin I.S. PERMAFROST OIL PIPELINE SOIL TEMPERATURE FIELD AND STRESS-STRAIN STATE ANALYSIS ERROR ESTIMATION. Proceedings in Cybernetics. 2017;(2 (26)):44-50.

Views: 153


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1999-7604 (Online)