Москва, г. Москва и Московская область, Россия
Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана (профессор)
Москва, г. Москва и Московская область, Россия
При оценке безопасности поземного трубопровода, эксплуатируемого в сложных инженерно-геологических условиях, необходимо знать и учитывать основные закономерности, обусловленные взаимодействием трубопровода с грунтом. Представленная в статье математическая модель пространственного изгиба трубопровода под действием группы нагрузок и воздействий позволяет оценить влияние сложных геологических условий и конструктивных особенностей на напряженно-деформированное состояние и надежность трубопровода.
трубопровод, кривизна, изгиб, грунт, нагрузки, моделирование, надежность, безопасность трубопроводного транспорта
1. Введение
Повышение надежности и безопасности трубопроводного транспорта относится к числу наиболее актуальных задач для нефтегазовой промышленности. Особенно трудно обеспечить надежность подземных магистральных трубопроводов (МТ), проложенных в сложных инженерно-геологических условиях. К ним относятся территории с карстовыми образованиями; зоны многолетнемерзлых грунтов; оползневые участки; сейсмоопасные зоны; заболоченные и подтопленные территории; сильнопересеченная местность.
Для предотвращения аварий трубопроводов, проложенных в сложных инженерно-геологических условиях, необходимо вести наблюдение геологических процессов на участках прокладки МТ, выявлять и контролировать потенциально опасные участки трубопровода. Этих участки выявляют не только техническими средствами (внутритрубная диагностика, замеры напряжений в стенке трубы, определение положения трубопровода), но и путем расчета трубопровода на прочность. Для адекватного анализа прочности трубопроводов с приемлемой точностью в настоящее время используют методы математического моделирования, когда нагруженный участок нефтепровода представляется как упругая балка, находящаяся под действием комплексных нагрузок.
2. Моделирование взаимодействия трубопровода с грунтом на участках сложных геологических условий
Задача состоит в определении напряженно-деформированного состояния (НДС) трубопровода с учетом особенностей его конструкции, основных закономерностей функционирования системы «атмосфера — грунт — трубопровод — продукт», нелинейного поведения грунта, влияния эксплуатационных нагрузок и внешних воздействий на трубопровод, возможности изменения и перераспределения нагрузки на трубопровод в зависимости от деформации самого трубопровода и грунта, ряда других причин. Рассмотрим основные закономерности взаимодействия трубопровода с грунтом на участках сложных геологических условий (СГУ). В данном случае под действием грунтовых изменений участок трубопровода подвергается воздействиям во всех направлениях в пространстве (рис. 1).
