Математическое моделирование процессов формирования ледовых воздействий, вызывающих абразию сооружений шельфа

• Автор: Помников, Егор Евгеньевич
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 148 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ГЛОССАРИЙ
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
Введение
Глава 1 Обобщение и анализ литературы по проблеме ледовой абразии
гидротехнических сооружений
1Л Экспериментальные исследования сопротивления ледовой абразии
1Л Л Полевые наблюдения и лабораторные испытания ледовой абразией
1Л .2 Экспериментальные исследования ледовой абразии
1Л.З Установки для изучения сопротивления материала (бетона) ледовой абразии
1.2 Теоретические исследования ледовой абразии
1.3 Выводы
Г лава 2 Математическое моделирование ледовых воздействий, вызывающих абразию материала конструкций сооружений
2.1 Методика расчета ледовой абразии
2.2 Общая имитационная модель взаимодействия ледяного покрова с сооружением
2.3 Математическая имитационная модель формирования ледовой
нагрузки и расчета длины пути абразии от ледяных полей
2.4 Математическая имитационная модель формирования ледовой
нагрузки и расчета длины пути абразии от обломков ледяных полей
2.5 Математическая имитационная модель формирования ледовой
нагрузки и расчета длины пути взаимодействия от битого льда
2.6 Математическая модель определения глубины истирания
2.7 Назначение зоны истирания
2.8 Общий порядок расчета
2.9 Выводы
Г лава 3 Анализ результатов
3.1 Косвенная верификация
3.1.1 Постановка численоного эксперимента
3.1.2 Численное моделирование интенсивности ледовой абразии
3.1.3 Численное моделирование скорости ледовой абразии
3.1.4 Анализ результатов расчета интенсивности ледовой абразии
3.1.5 Анализ результатов расчета скорости ледовой абразии
3.2 Прямая верификация модели
3.2.1 Методика экспериментальных исследований

3.2.2 Расчет глубины ледовой абразии
Г лава 4 Примеры расчетов
4.1 Особенности ледового режима северо-восточного шельфа о.Сахалин
4.2 Описание конструкции OFT
4.3 Эмпирическая модель абразии для ледовой зоны ОГТ
4.4 Выводы
4.5 Результаты расчетов на абразию и их анализ
4.6 Выводы
Заключение
Список литературы
ГЛОССАРИЙ
Морской лед (Sea ice). Любая форма льда, встречающегося в море и образовавшегося в результате замерзания морской воды.
Припай (Fast ice). Морской лед, который образуется и остается неподвижным вдоль побережья, где он прикреплен к берегу, к ледяной стене, к ледяному барьеру, между отмелями или севшими на отмели айсбергами. Во время изменения уровня моря можно наблюдать вертикальные колебания. Неподвижный лед может образоваться естественным образом из соленой воды или в результате примерзания к берегу или припаю плавучего льда любой возрастной категории. Он может простираться на расстояние всего в несколько метров или на несколько сотен километров от берега. Неподвижный лед может быть более одного года по возрасту, и в этом случае он может быть определен соответствующей возрастной категорией (старый, двухлетний или многолетний). Если его толщина более 2 м над уровнем моря, он называется шельфовым льдом.
Дрейфующий лед/паковый лед (Drift ice/Pack ice). Термин, употребляемый в широком смысле и включающий любой вид морского льда, за исключением неподвижного, независимо от его формы и распределения. При высокой сплоченности, а именно 7 баллов и более, термин "дрейфующий лед" может быть заменен термином "паковый лед". (В прошлом термин паковый лед использовался для всех значений величины сплоченности.)
2, Возрастные характеристики льда
Однолетний лед (First-year ice) - Морской лед, просуществовавший не более одной зимы, резвившийся из молодого льда. Толщина его - от 30,0 см до 2,0 м. Может быть подразделен на тонкий однолетний лед (белый лед), однолетний лед средней толщины и толстый однолетний лед.
Многолетний лед (Multi-year ice) - Старый лед толщиной до 3,0 м и более, переживший таяние, существующий по крайней мере, в течение двух лет. Торосы еще более сглажены, чем у двухлетнего льда, и лед почти полностью, опреснен. Цвет его в местах, где он не заснежен, обычно голубой.

ны износа. Глубину износа различных типов железобетонных конструкций в ледовых морях можно примерно рассчитать путем умножения длины пути истирания на интенсивность истирания.
Таблица 1.2 - Средняя интенсивность износа образцов
Образец Скорость изнашивания (мм/км)
ЬУС (ас=568 кгс/см2) 0
Облицовка полиуретановой смолой 0
Облицовка смоляным строительным раствором 0
Пропитка растворами полимера 0
Пропитка растворами полимера и арматура из стальных волокон 0
На практике для расчета глубины износа реальных сооружений необходимо тщательно изучить местные ледовые условия, включая распределение температуры морского льда и давления льда.
/=5 м/сек., ас=10 кгс/см2

О 0.10 ф

О (мм/км)

Контактное давление
5.0 кгс/см2
10,0 кгс/см2
15,0 кгс/см2
кгс/см2 —±0. 1 1 1
0 5 10 15
Контактное давление сь (кгс/см2)
О -5
Температура льда Т(°С)
Рисунок 1.24 - Зависимость между интенсивностью абразии и температурой льда Т (°С)
Рисунок 1.23 - Зависимость между интенсивностью абразии и контактным давлением су
Т.ТакеиеЫ и др. (2004) исследовали распределение местного давления льда, действующего на морские платформы. Исследовались два вида распределения давления льда. Эти два типа зависят от отношения у/Ъ, где V - скорость индентора, Ь - толщина льда. При этом соблюдались следующие условия, где лед ведет себя как хрупкий или как гибкий материал: