Условия взаимодействия трубопровода с окружающей средой

Вследствие многообразия факторов, влияющих на действительные условия работы трубопроводов, их нагружение, деформации, напряженное состояние, защемление в грунте, степень коррозии, плавучесть, изгибные деформации, вызванные взаимодействием с окружающей средой, динамические воздействия, температурный режим, определяющие конструктивную надежность трубопроводной системы, необходимо в особо сложных условиях строительства и эксплуатации систем вести систематические наблюдения за динамикой изменения, если не всех, то основных факторов, влияющих на работоспособность трубопроводов.

Климатические наблюдения

Температурный режим поверхности почвы зависит от климатических условий. Для выполнения прогнозных расчетов в программу режимных наблюдений на мерзлотных станциях и опытных участках действующих трубопроводов включают:

- наблюдения за температурой и влажностью воздуха;

-высотой и плотностью снега, скоростью ветра;

-составляющими радиационно-теплового баланса;

-количеством осадков, которые выпадают летом.

Одновременно проводятся градиентные наблюдения за изменением температуры воздуха и скорости ветра на различных высотах.

Определение состава и физических характеристик грунтов на опытных участках при проведении стационарных наблюдений

Состав грунтов и их свойства определяют условия строительства трубопроводов, особенно в районах Крайнего Севера.

От особенностей их состава и криогенного строения зависят:

-температурный режим и глубина сезонного промерзания или оттаивания грунтов;

-характер проявления инженерно-геологических процессов на трассах газопроводов.

Необходимо изучать условия залегания различных типов пород, их физические, механические и теплофизические свойства, гранулометрический и минералогический состав, содержание водорастворимых солей и органических остатков.

Физические свойства определяются: объемным весом грунта с естественной влажностью и нарушенной структурой; объемным весом скелета грунта; удельным весом; пористостью; влажностью (максимальная молекулярная, полная влагоемкость, число пластичности); льдистостью; коэффициентом фильтрации; показателями консистенции.

Механические свойства грунтов характеризуются: силами сцепления грунтов; углом внутреннего трения, сопротивлением сдвигу; прочностью смерзания грунтов со стройматериалами; длительной прочностью.

Теплофизические свойства определяют показателями теплоемкости, теплопроводности, фазовым составом воды в мерзлых грунтах (незамерзшая вода) и термовлагопроводностью.

Детальные исследования грунтов на опытных площадках должны быть сведены к следующему:

- необходимо получить геологический разрез по всем скважинам и поперечникам с характеристикой состава, мощности, криогенного строения и льдистости каждой встреченной разновидности пород;

- все разновидности должны быть детально описаны, определены их литологические особенности и изучены основные показатели физико-механических и теплофизических свойств;

- в течение всего периода наблюдений в различные времена года следует изучать изменения влажности и льдистости пород, их плотность и теплопроводность.

Исследование грунтов в специальных лабораториях

Изучение гранулометрического и минералогического состава пород, их механических и теплофизических свойств целесообразно проводить в специализированных лабораториях. Для этой цели при бурении скважин и проходке шурфов на опытных площадках отбираются и отправляются в лабораторию образцы мерзлых и талых грунтов ненарушенной и нарушенной структуры.

Исследования в термометрических скважинах

При проходке термометрических скважин, а также при ежегодном контрольном бурении небольших скважин и проходке шурфов необходимо определять объемный вес, влажность и льдистость грунтов.

Контрольное бурение проводится в конце зимы (до начала протаивания) и в конце лета (перед промерзанием). В последнем случае необходимо обращать внимание на наличие надмерзлотных вод и мощность водоносного горизонта.