Введение
Глава 1. Анализ существующих методов обеспечения безопасности трубопроводов в многолетнемерзлых грунтах 13
1.1 Оценка опасностей, возникающих при прокладке трубопровода в условиях многолетнемерзлых грунтов 13
1.2 Современные способы защиты магистральных нефтепроводов при прокладке и эксплуатации в многолетнемерзлых грунтах
1.2.1 Особенности проектирования и строительства трубопроводов в многолетнемерзлых грунтах 15
1.2.2 Мероприятия по инженерной защите трубопровода и сохранению грунта в мерзлом состоянии
1.3 Анализ существующих методов расчета ореола оттаивания и осадки грунта под трубопроводом 24
1.4 Анализ статистических данных по аварийности магистральных трубопроводов 1.4.1 Аварийность на трубопроводах России 32
1.4.2 Аварийность американских трубопроводов 35
1.4.3 Аварийность европейских трубопроводов 36
Выводы по главе 1 36
Глава 2. Разработка метода долгосрочного прогнозирования напряженно-деформированного состояния нефтепровода на участках многолетнемерзлых грунтов 38
2.1 Математическая модель долгосрочного прогнозирования теплового и механического взаимодействия трубопровода с многолетнемерзлыми грунтами 39
2.1.1 Общие положения 39
2.1.2 Моделирование напряженно-деформированного состояния трубопровода на участках многолетнемерзлых грунтов 43
2.1.3 Требования к исходным данным математической модели 53
2.2 Алгоритмизация математической модели 54
2.2.1 Алгоритм определения переменного шага расположения сечений
вмещающего грунтового массива для расчета ореола оттаивания и осадки
грунта 54
2.2.2 Алгоритм долгосрочного прогнозирования теплового и механического взаимодействия нефтепровода с грунтом на участках
прокладки с многолетнемерзлыми грунтами 55
2.3 Программно-расчетный модуль долгосрочного прогнозирования теплового и механического взаимодействия трубопровода с
многолетнемерзлыми грунтами 57
Выводы по главе 2 59
Глава 3. Натурные исследования температурного поля и границ ореола оттаивания грунта вокруг нефтепровода в многолетнемерзлых грунтах 61
3.1 Выбор участков трубопровода для проведения натурных исследований. 62
3.1.1 Описание участка № 1 64
3.1.2 Описание участка № 2
3.2 Разработка методики проведения натурного эксперимента и выполнение полевых работ 68
3.3 Обработка и анализ результатов эксперимента
3.3.1 Результаты натурных исследований, проведенных на участке № 1 в период максимального промерзания грунтов 78
3.3.2 Результаты натурных исследований, проведенных на участке № 2 в период максимального промерзания грунтов 80
3.3.3 Результаты натурных исследований, проведенных на участке № 1 в период максимального оттаивания грунтов 82
3.3.4 Результаты натурных исследований, проведенных на участке № 2 в период максимального оттаивания грунтов 84
3.3.5 Анализ результатов натурных исследований 86
Выводы по главе 3 87
Глава 4. Результаты проведения исследований и рекомендации по их практическому применению 89
4.1 Обоснование применимости метода долгосрочного прогнозирования теплового и механического взаимодействия трубопровода с многолетнемерзлыми грунтами 89
4.1.1 Результаты сопоставления расчетного и измеренного ореола оттаивания для участков № 1 и № 2 в период максимального промерзания грунтов 89
4.1.2 Результаты сопоставления расчетного и измеренного ореола оттаивания для участков № 1 и № 2 в период максимального оттаивания грунтов 91
4.1.3 Графическое сопоставление результатов расчетов с данными измерений температуры грунта на всех исследованных участках 92
4.1.4 Оценка погрешности расчета температурного поля грунта, границы ореола оттаивания и напряженного состояния трубопровода 93
4.2 Расчетное исследование теплового и механического взаимодействия подземного магистрального нефтепровода с грунтом 95
4.2.1 Расчет НДС на участках неравномерной просадки грунта 95
4.2.2 Проведение долгосрочного прогнозирования развития ореола оттаивания для протяженных участков нефтепровода 96
4.2.3 Выявление опасных участков вдоль нефтепровода в многолетнемерзлых грунтах 98
4.2.4 Многофакторный анализ влияния характерных параметров на НДС трубопровода 100
4.3 Метод ранжирования участков большой протяженности по степеням опасности на многолетнемерзлых грунтах при длительной эксплуатации трубопровода 102
4.3.1 Описание метода ранжирования участков 102
4.3.2 Оценка эффективности повышения безопасности трубопроводов на основе внедрения технологии ранжирования участков 109
4.4 Рекомендации по повышению безопасности трубопроводов на участках многолетнемерзлых грунтов 110
4.4.1 Рекомендации по долгосрочному прогнозированию ореола оттаивания грунта вокруг нефтепровода 110
4.4.2 Рекомендации по обоснованию степени опасности участков трубопровода 112
4.4.3 Рекомендации к обоснованию и порядку выполнения компенсирующих мероприятий 114
Выводы по главе 4 116
Основные выводы и рекомендации 118
Список сокращений 120
Словарь терминов 121
Cписок литературы 122
