Исследование водно-теплового режима торфяного грунта вокруг трубопровода при подземной прокладке

• Автор: Чикирева, Татьяна Викторовна
• Шифр специальности: 05.23.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Тюмень
• Количество страниц: 125 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.

Глава 1. Общее состояние проблемы. Обзор изученной литературы

1.1. Природноклиматические, инженерногеологические условия ЗападноСибирского нефтегазового региона Среднего Приобья

1.2. Температурновлажностный режим грунтов и теплофизические характеристики торфов

1.3. Инженерная подготовка заторфованных территорий и пабшодеиия за тепловым режимом вокруг канала трубопроводов.
1.4. Исследование теплового режима грунта вокруг прямоугольного канала трубопроводов.
1.5. Водный и тепловой режим поверхностной толщи торфа и земляного полотна автомобильных дорог

1.6. Исторический обзор изученности движения воды в грунтах

1.7. Анализ изученности фильтрационных и физикомеханических

свойств торфов.

Глава II. Экспериментальное изучение изменения физикомеханических свойств торфов Западной Сибири.
2.1. Методика планирования и проведения экспериментальных исследований.
2.1.1. Изучение фильтрационных свойств торфа в лабораторных условиях в горизонтальном направлении при его уплотнении.
2.1.2. Изучение фильтрационных свойств торфа в лабораторных условиях в вертикальном направлении при его уплотнении.
2.2. Результаты экспериментальных работ и математический анализ зависимостей коэффициентов фильтрации в горизонтальном и вертикальном направлениях от относительного уплотнения
2.3. Изучение фильтрационных свойств торфа при его уплотнении в полевых условиях
2.4. Изучение компрессионных свойств торфа.
Глава 3. Воднотепловой режим торфяного грунта вблизи канала трубопровода тепловых сетей.
3.1. Изменение во времени напряженного состояния слоя водонасыщенного торфа.
3.2. Математическая модель процесса теплообмена системы коммуникаций с окружающими торфяными грунтами.
3.3. Решение задачи воднотеплового режима торфяного грунта вблизи канала трубопровода тепловых сетей.
3.4. Тепловые потери трубопровода тепловых сетей при канальной
прокладке в сезоннопромерзающем грунте.
Выводы.
Литература


На основе проведенных экспериментов автором предложены функциональные выражения для коэффициентов фильтрации и пористости. С учетом функционального изменения коэффициента горизонтальной фильтрации и коэффициента пористости от уплотнения выведено дифференциальное уравнение, которое определяет изменение влажности торфяного грунта по времени и в пространстве. Вместо решения двумерной задачи предложено упрощение, согласно которому введены горизонтальные слои по глубине и для каждого слоя предложено решать одномерное уравнение по пространственной координате с учетом взаимодействия между слоями. В дальнейшем решение этого уравнения использовалось при исследовании процесса водно-теплового режима торфяного грунта вокруг прямоугольного канала трубопровода тепловых сетей. Решена задача двумерной нестационарной теплопроводности при взаимодействии с инженерными сооружениями промерзающих - протаивающих грунтов в многослойной плоской системе с учетом фазового перехода поровой влаги и с учетом фильтрации влаги. Полученная математическая модель водно-теплового режима позволила выявить закономерности взаимодействия влагопереноса в торфе и теплового режима трубопровода. Предложенная модель позволяет решать прикладные инженерные задачи, прогнозировать изменение водно-теплового режима торфяной массы и инженерных коммуникаций, что подтверждается актами о внедрении. Отдельные результаты диссертационной работы использованы в научной и учебной работе преподавателей. Апробации и внедрение. Научная конференция преподавателей молодых ученых, аспирантов и соискателей ТюмГАСА, г. Тюмень, год. XI международная научно-практическая конференция "Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири (Сибресурс-)", г. Барнаул, сентябрь г. XII международная научно-техническая конференция "Информационная среда ВУЗа", г. Иваново, ноябрь г. Научные семинары на кафедрах ТГВ; математики; информационных технологий и информатики; межкафедральной экспериментальной научной лаборатории ТюмГАСУ. Сведения о внедрении результатов, по которым имеются документы, приведены в Приложении. Автор приносит благодарность за внимание к работе д. Аксенову Б. Г., д. Кутушеву А. Г., д. Шаповапу А. Ф., д. Моисееву Б. В., к. Кушаковой Н. П., ст. Чекенко Л. Д. и другим ученым. По теме диссертации опубликовано шесть печатных работ. Эмпирические зависимости от уплотнения коэффициентов фильтрации торфа в горизонтальном и вертикальном направлениях, а также эмпирические зависимости коэффициента пористости и влажности от нагрузки. Модель послойной консолидации, позволяющая определять изменение влажности торфяного грунта но времени и в пространстве с учетом неоднородности и анизотропности его физико-механических свойств. Математическая модель водно-теплового режима торфяного грунта вокруг прямоугольного канала трубопровода тепловых сетей с учетом фазового перехода воды в грунте. Пакет прикладных программ для решения модели. Анализ взаимозависимости явлений консолидации в торфе и тепловых потерь трубопровода. Глава 1. Общее состояние проблемы. Ландшафт Западно-Сибирского нефтегазового региона представляет собой большое количество болот и заболоченных лесов. Авторы [1;2] и др. Среднего Приобья озерно-болотный комплекс превышает % . I'идрогеологические условия Среднего Приобья характеризуются высоким уровнем вод; глубина их залегания составляет на болотах и заболоченных территориях до 0,5 м; на участках вдоль берегов рек от 6,0 до 8,0 м. Колебание уровня вод в мае - июне достигает двух - трех метров. Болотные воды залегают у поверхности, реже на глубине до 0,5 метров, и колебание их уровня не превышает 0,5 м. Тип минеральных грунтов заболоченных территорий - это аллювиальные, переносимые водными потоками, и озерно-ледниковые толщи. Озерно-ледниковые залежи, образованные скоплением остатков растений, подвергающихся неполному разложению в условиях болот, т. В процессе торфообразования, сопровождающегося биохимическим распадом волокнистой массы, происходят глубокие изменения химического состава, физико-химических и механических свойств и структуры системы в целом. Т.е.