ОЦЕНКА ПОГРЕШНОСТИ РАСЧЕТА ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛЯ ГРУНТА ВОКРУГ МАГИСТРАЛЬНОГО НЕФТЕПРОВОДА И ЕГО НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ В МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ГРУНТАХ

Исследуется влияние ряда природных и техногенных факторов на протекание процесса теплового взаимодействия трубопровода с многолетнемерзлыми грунтами. Предложена математическая модель, описывающая температурный режим грунта, осадку оттаивающего грунта и планово-высотное положение трубопровода. Расчет температурного режима грунтового массива, окружающего трубопровод, основан на решении уравнения теплопроводности, учитывает тепловое взаимодействие трубопровода и многолетнемерзлых грунтов, теплообмен на поверхности грунта, теплообмен фазовых превращений поровой влаги. При моделировании изменения положения и напряженного состояния трубопровод рассматривается как упругая балка бесконечной длины, находящаяся под действием комплексных нагрузок. Сделаны оценки погрешности расчетов теплового и механического взаимодействия трубопровода с грунтом при определении температурного поля окружающего грунта, положения границы ореола оттаивания и напряженного состояния нефтепровода. Погрешность оценивается на основе анализа данных, полученных расчетным и экспериментальным способами. Полученный уровень погрешности позволяет применять рассмотренную математическую модель на практике для оценки напряженного состояния трубопровода на участках многолетнемерзлых грунтов при долгосрочном прогнозировании. На основе математической модели возможно выявление опасных участков нефтепровода, проложенного в мерзлых грунтах, а также планирование объемов работ на разных отрезках трассы.

магистральный нефтепровод, многолетнемерзлые грунты, ореол оттаивания, математическое моделирование, major pipeline, permafrost soil, thaw halo, mathematical modeling

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.