Методика расчета несущей способности магистрального нефтепровода, проложенного в скальных грунтах, под воздействием сейсмовзрывных волн

• Автор: Булдаков, Евгений Леонидович
• Шифр специальности: 25.00.20
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 105 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 ОБЗОР МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ИЗОТРОПНЫХ СРЕД ПРИМЕНЯЕМЫХ ПРИ РЕШЕНИИ ЗАДАЧ СЕЙСМОВЗРЫВНОГО НАГРУЖЕНИЯ

1.1 Обзор моделей динамического деформирования фунтовых сред

1.2 Обзор моделей деформирования трубопроводов

1.3 Обзор методов расчета сейсмического действия взрыва

1.4 Выводы по главе

ГЛАВА 2 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ О ВЗАИМОДЕЙСТВИИ СЕЙСМОВЗРЫВНЫХ ВОЛН С ПОДЗЕМНЫМ НЕФТЕПРОВОДОМ

2.1 Расчетная схема

2.2 Постановка задачи динамического деформирования скального массива и начальные условия задания нафузки
2.3 Постановка задачи динамического деформирования трубы
2.4 Постановка задачи движения жидкости
2.5 Определение условий контакта системы «грунт-трубопровод-жидкость»
2.6 Выводы по главе
ГЛАВА 3 ЧИСЛЕННЫЕ СХЕМЫ И АЛГОРИТМЫ
3.1 Построение разностной схемы для уравнений динамики грунта методом
С.К. Годунова
3.2 Построение разностной схемы для уравнений динамики оболочки методом С.К. Годунова
3.3 Построение разностной схемы для уравнений динамики жидкости внутри оболочки методом С.К. Годунова
3.4 Граничные условия при совместном решении разностных схем
3.5 Реализация численных схем на алгоритмическом языке
3.6 Выводы по главе

ГЛАВА 4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ БУРОВЗРЫВНЫХ РАБОТ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ТРАНШЕИ ВБЛИЗИ ЛИНЕЙНОГО УЧАСТКА
ДЕЙСТВУЮЩЕГО МАГИСТРАЛЬНОГО НЕФТЕПРОВОДА
4.1 Проведение инструментальных измерений параметров сейсмовзрывных волн при ведении взрывных работ и оценка численных экспериментов
4.1.1 Порядок проведения измерений
4.1.2 Результаты инструментальных измерений параметров сейсмовзрывных волн, сопоставление с численными экспериментами
4.2 Определение масс зарядов для численных экспериментов
4.3 Проведение численных экспериментов для определения скоростей смещений и напряжений в стенке нефтепровода
4.3.1 Эксперимент №1: диаметр зарядов <Л = 64 мм
4.3.2 Эксперимент №2: диаметр зарядов с1 = 76 мм
4.3.3 Эксперимент №3: диаметр зарядов с1 = 89 мм
4.3.4 Эксперимент №4: диаметр зарядов с1= 102 мм
4.4 Обобщение результатов численных экспериментов
4.5 Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ *
Актуальность работы. Строительство траншей для прокладки нефтепроводов тесно связано с большим объемом работ по выемке грунта. Особую трудность представляет разработка скальных грунтов, для рыхления которых применяется энергия взрыва. Наращивание объемов перекачки нефти, связанное со строительством второй нитки нефтепровода в скальном грунте вблизи действующего нефтепровода, приводит к необходимости определения безопасных параметров буровзрывных работ (БВР), обеспечивающих сохранность эксплуатируемого нефтепровода.
Основную опасность при взрыве заряда взрывчатого вещества (ВВ) вблизи подземного нефтепровода представляет сейсмовзрывная волна, характеристики которой определяются свойствами грунта и параметрами буровзрывных работ. Выбор и обоснование сейсмобезопасных параметров БВР тесно связаны с определением возникающих в грунте и стенке трубопровода, находящейся под давлением жидкости, полей напряжений и скоростей смещений, вызванных взрывом, что является весьма трудной задачей, требующей для своего решения привлечения сложного математического аппарата и современной вычислительной техники.
Согласно действующим правилам и нормам при ведении БВР вблизи зданий и сооружений необходим расчет безопасной массы заряда, обеспечивающей сохранность объектов от воздействия сейсмических волн взрыва. В то же время, в нормативных документах нет прямых указаний на то, как выполнять расчет параметров БВР с учетом воздействия сейсмовзрывной волны на подземный нефтепровод. В связи с этим возникает необходимость обоснования критериев оценки уровня сейсмического воздействия взрывных работ, проводимых в зоне расположения действующего нефтепровода.
Сейсмическое воздействие взрывных работ на охраняемые объекты исследовалось в работах М.А. Садовского [1,2,3], Г.М. Ляхова [4,5,6], В.В. Адушкина [7,8], Б.Н. Кутузова [9], С.В. Медведева [10], Б.В. Эквиста [11,12], А.П. Господарикова [13,14], А.Е Азарковича [15], П.С. Миронова [16], Я.И. Цейтлина [17], Н.Л. Горохова [14,18] и др.
трубопровода изотропен и подчиняет ограничений напряженное состояние уравнениями Новожилова В.В. в р продифференцированного по времени
' дТ ЕИ 5/ 1 - V

5/ ~ 12Л
Система дифференциальных ; производных (2.6) в матричной форме
д1 дв
где V = (и,м,Ш,Т,М,ИИ)7 - вектор неизве
0 0 0 1 р/г 0
0 0 0 0 0 1 pH
0 0 0 0 1 рИ
ЕИ 1-Г2 0 0 0 0
0 0 ЕИ 0 0
1 2 1 - г
0 СИ 0 0 0
I линейному закону Гука. С учетом этих трубопровода описывается известными лках плоской деформации и с учетом 1кона Гука [56]:
+ М + дв;
~Т + Чг;

'к1 да>
-у2)~дв’
дм Л о + и .

равнений первого порядка в частных тмеет вид:
= СУ + Р, (2.10)
0 0 0 0

0 0 0 1 0

п — 0 0 0 0
о — pH

0 9 0 0 0
1 - V
0 0 0 0 0
12в
-СИ 0 0 0
И /