автореферат диссертации по строительству, 05.23.07, диссертация на тему:Научное обоснование проектирования гравитационных опорных блоков морских ледостойких платформ и их сопряжения с грунтовым основанием

На правах рукописи

БЕЛЛЕНДИР Евгений Николаевич

НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ГРАВИТАЦИОННЫХ ОПОРНЫХ БЛОКОВ МОРСКИХ ЛЕДОСТОЙКИХ ПЛАТФОРМ И ИХ СОПРЯЖЕНИЯ С ГРУНТОВЫМ ОСНОВАНИЕМ

Специальность 05.23.07 — Гидротехническое строительство

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Санкт-Петербург 2006

Работа выполнена в ОАО «Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники им. Б.Е. Веденеева»

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор Олег Евгеньевич Литонов Доктор технических наук, профессор Юрий Константинович Зарецкий Доктор технических наук, профессор Александр Константинович Бугров

Ведущая организация - Федеральное государственное унитарное предприятие «Центральное конструкторское бюро морской техники «Рубин»

Защита состоится « ¿-О » марта 2006 г. в 76? часов на заседании диссертационного совета Д 212.229.15 в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет» (195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29, Гидрокорпус, ауд. 411)

С диссертацией можно ознакомиться в Фундаментальной библиотеке ГОУ ВПО «СПбГПУ»

Автореферат разослан « » февраля 2006 г.

И. о. ученого секретаря диссертационного совета докт. техн. наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Технический прогресс требует непрерывного повышения объемов добычи углеводородного сырья, большие запасы которого сосредоточены в пределах морского и океанического шельфа. Добыча нефти и газа на шельфе возможна только с искусственных сооружений, обеспечивающих необходимые технологические процессы по бурению и эксплуатации скважин, сбору, подготовке, хранению и отпуску продукции скважин, размещению обслуживающего персонала и др.

Площадь российского шельфа превышает 6 млн.км2, что составляет около 25% шельфовой зоны всего мирового океана. Наибольший интерес представляют арктическая и дальневосточная шельфовые зоны, как по уже разведанным запасам нефти и газового конденсата, так и по перспективам открытий новых промышленно значимых месторождений. В настоящее время наиболее перспективными по разведанным запасам и возможностям их освоения считаются: Штокмановское, Лудловское, Приразломное и Варандейское месторождения в Баренцевом море; Русановское и Ленинградское месторождения в Карском море; Пильтун-Астохское, Лунское, Аркутун-Даги, Чайво и другие месторождения на Сахалинском шельфе Охотского моря. В целом, на шельфе арктических и дальневосточных морей России содержатся огромные разведанные и прогнозируемые запасы углеводородов, освоение которых находится на начальной стадии.

В мировой практике в последние 50 лет шельфовые месторождения осваиваются весьма активно. При этом используются различные типы конструкций стационарных платформ: гравитационные железобетонные и стальные, ферменные на свайном фундаменте, полупогружные на натяжных связях и др. В мире уже накоплен достаточный опыт проектирования, строительства и эксплуатации МНГС и разработаны нормативные документы, регламентирующие их проектирование (API, DNV, CAN/CSA, ISO и др.).

По природно-климатическим, батиметрическим, инженерно-геологическим, сейсмическим и другим условиям шельф России отличается рядом особенностей:

- тяжелые ледовые условия (большие поля дрейфующего льда, торосы, стамухи и др.);

- небольшие глубины (менее 100м), способствующие нелинейной трансформации волн, что ведет к существенному повышению волновых нагрузок;

- высокий уровень сейсмичности (на дальневосточном шельфе);

- сложные инженерно-геологические условия (как следствие многочисленных трансгрессий и регрессий моря), для которых характерно спорадическое распространение многолетнеохлажденных и мерзлых грунтов (на арктическом шельфе).

При проектировании МНГС на российском шельфе, как правило, требуется учитывать сочетание, как минимум, трех факторов из перечисленных, что не характерно для мировой практики. Мировой опыт исследований, проектиро-

вания и эксплуатации платформ не в полной мере учитывает сочетание такого количества неблагоприятных факторов. Российская инженерная практика пока не накопила большого опыта возведения сооружений на шельфе, но имеет большой опыт проектирования, строительства и эксплуатации гидротехнических сооружений в северной строительно-климатической зоне и в условиях высокой сейсмичности. Этот опыт нашел отражение в ряде нормативных документов (ГОСТ, СНиП и др.).

Ввиду особенностей географического положения перечисленных выше месторождений при их обустройстве требуется учитывать другие негативные обстоятельства, наиболее существенными из которых являются:

- удаленность от строительных баз и отсутствие инфраструктуры;

- небольшая продолжительность навигационного периода, благоприятного для транспортировки, сборки и установки платформ;

- сложные условия для проведения работ, сопутствующих установке платформ;

- тяжелые (с точки зрения нагрузок и воздействий) условия функционирования нефтедобывающих сооружений.

Эти условия требуют максимальной эксплуатационной готовности всех конструктивных элементов и систем платформ перед выходом в море (целиком или в виде крупных модулей), а также минимизация сроков доставки на точку установки и сроков сборки модулей в единый промышленно-технологический комплекс. Требуются обеспечение безопасности персонала и надежности сооружения в целом, оптимизация сроков начала технологических процедур. Рассматриваемые в диссертации конструкции гравитационного типа имеют ряд преимуществ, поскольку позволяют использовать для доставки на точку и монтажа крупные модули с максимальной технологической готовностью.

Большой вклад в исследования проблем, связанных с освоением арктического и дальневосточного шельфа, внесен трудами отечественных ученых: А.Т.Беккера, А.С.Большева, А.К.Бугрова, В.Б.Глаговского, М.Г.Гладкова, А.Л.Гольдина, Н.Н.Загрядской, Ю.К.Зарецкого, В.А.Ильичева, С.Н.Ковалева, П.П.Кульмача, Д.Д.Лаппо, О.Е.Литонова, А.С.Локтева, А.А.Малютина, Д.А.Мирзоева, М.Е.Миронова, С.М.Мищенко, Б.А.Никитина, С.И.Рогачко, Г.В.Симакова, П.А.Трускова, В.Г.Федоровского, С.И.Шибакина, К.Н.Шхинека, Н.Г.Храпатого и др. Из зарубежных авторов следует отметить работы К.Андерсена, Т.Доусона, Т.Лунне, П.Робертсона, Т.Хансена.

Целью работы является разработка научно-обоснованной методологии проектирования системы «сооружение-основание» платформ гравитационного типа на шельфе России, обеспечивающей требуемый уровень надежности и безопасности, в максимальной степени учитывающей международный и российский опыт проектирования, строительства и эксплуатации МНГС.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

1. Обобщение и анализ мирового опыта проектирования, строительства и эксплуатации гравитационных платформ на шельфе, сопоставление требований российских нормативных документов с требованиями зарубежных норм, корректировка значений частных коэффициентов надежности для обеспечения

принятого в российской и международной практике уровня надежности и безопасности.

2. Разработка комплексного научно-обоснованного подхода к обеспечению надежности и безопасности системы «сооружение-основание» гравитационных платформ на шельфе, обоснование перечня нагрузок и их сочетаний, учитываемых при проектировании опорных блоков МНГС.

3. Выбор корректных существующих и разработка новых методов определения нагрузок окружающей среды (в первую очередь волновых, ледовых и сейсмических).

4. Разработка концепции учета особенностей инженерно-геологических условий, определяемых историей и условиями формирования грунтового массива; выбор корректных полевых и лабораторных методов определения характеристик прочности, деформируемости и фильтрационной проницаемости грунтов, позволяющих учесть природное состояние грунтов и изменение этого состояния после установки и в процессе эксплуатации сооружения.

5. Учет влияния уровня, характера и продолжительности динамических воздействий на систему «сооружение-основание» для оценки характеристик связных и несвязных грунтов, порового давления и/или разжижения грунтов, в том числе, после окончания действия циклических нагрузок.

6. Формулирование дополнительных требований к морским инженерным изысканиям, оптимизация объемов и состава инженерно-геологических изысканий.

7. Обоснование перечня расчетных случаев для оценки несущей способности и напряженно-деформированного состояния системы «сооружение-основание», выбор обоснованных методов и методик расчетов.

Научная новизна работы заключается в разработке комплекса научно обоснованных технических решений по учету основных факторов, влияющих на надежность и безопасность опорных блоков МНГС, имеющего важное значение при их возведении в сложных природных условиях шельфа России. При этом предложены новые методики:

- расчета несущей способности и устойчивости грунтовых оснований опорных блоков МНГС, представленных переслаиванием водонасыщеиных песчаных и глинистых грунтов с учетом ледовых, волновых и сейсмических воздействий;

- определения нагрузок от торосов на вертикальные и наклонные грани МНГС;

- расчета волновых воздействий на сплошные преграды с большими поперечными размерами с учетом нелинейных эффектов взаимодействия волн с преградами;

- определения характеристик грунтов по совокупности данных лабораторных и полевых экспериментов;

- трехосных испытаний грунтов с учетом эффективных напряжений и порового давления в условиях естественного залегания;

- учета влияния природного состояния грунтов (степени переуплотнения и бокового давления), пригрузки сооружением и консолидации основания на прочность и деформируемость грунтов;

- лабораторных испытаний грунтов по определению динамических характеристик грунтов;

- оценки динамической прочности связных и несвязных грунтов при нерегулярном внешнем воздействии.

Личный вклад автора состоит в постановке комплекса задач, решение которых необходимо при научном обосновании проектирования и строительства МНГС; в разработке методик экспериментальных и теоретических исследований; в проведении расчетов по предложенным методикам, анализе результатов всех исследований и внедрении их на конкретных объектах. Автор являлся ответственным исполнителем договорных работ по научному обоснованию проектов платформы «Приразломная» и ряда платформ в рамках проектов «Са-халин-1» и «Сахалин-Н».

Автор искренне благодарен В.Б.Глаговскому, М.Г.Гладкову, А.Л.Гольдину, М.Е.Миронову, Д.Д.Сапегину, О.М.Финагенову, А.А.Храпкову, С.М.Мищенко, А.Д.Кауфману, В.С.Прокоповичу, Ю.Г.Смирнову, Е.Е.Торопову, Д.Р.Шейнкману, Р.А.Ширяеву, Т.Ф.Липовецкой, Т.Ю.Векшиной и Е.Д.Гибянской за плодотворное сотрудничество при выполнении отдельных этапов работы.

Практическая значимость результатов работы состоит в том, что разработанные автором комплексный подход к анализу и учету основных факторов, воздействующих на систему «сооружение-основание», и целостная методология расчетов устойчивости опорных блоков морских гравитационных платформ, учитывающая сложные природные условия шельфа, позволяют повысить уровень надежности и безопасности сооружений, уже использованы и могут использоваться в реальных проектах.

Реализация результатов. Разработки и предложения автора вошли в ГОСТ 20522-96 «Грунты. Методы статистической обработки», ГОСТ 12248-96 «Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости», СНиП 33-01-2003 «Гидротехнические сооружения. Основные положения», проект СНиП 33-03 «Строительство гидротехнических сооружений в сейсмических районах». Научные разработки, выполненные лично автором, были использованы при составлении Технических условий в проектах гравитационных платформ для Приразломного, Пильтун-Астохского, Лунского и других месторождений, а также терминалов для отгрузки нефти и газа в Охотском море (проекты «Сахалин-1» и «Сахалин-Н»).

На защиту выносятся следующие основные результаты работы:

1. Методология формирования комплекса исходных данных для расчетов прочности и устойчивости опорных блоков МНГС и их оснований, в частности, выбор критериев надежности (частных коэффициентов запаса), назначение нагрузок от окружающей среды (ледовых, сейсмических, волновых и т. д.), учет особенностей инженерно-геологических условий и др.

2. Классификация нагрузок и воздействий и их сочетаний, методики определения нагрузок от льда и волнения, методики определения сочетаний нагрузок с учетом их повторяемости, длительности и характера воздействия.

3. Теоретические исследования по изучению взаимодействия МНГС с грунтовым основанием. Методика циклических лабораторных исследований грунтов и анализа их результатов для оценки влияния динамического характера внешних воздействий на прочность грунтов основания.

4. Комплекс методов расчета прочности и устойчивости опорных блоков МНГС и их оснований применительно к сложным природным условиям российского шельфа; обоснование новых методов расчета несущей способности грунтового основания и усовершенствование имеющихся.

Апробация работы. Основные результаты исследований были доложены на: II, III, IV, V, VI, VII Международных конференциях «Освоение шельфа арктических морей России» (RAO-95, RAO-97, RAO-99, RAO-01, RAO-03, RAO-05) (г. Санкт-Петербург, Россия, 1995, 1997, 1999, 2001, 2003, 2005); X Международной конференции «Offshore and Polar Engineering Conference» (ISOPE-2000) (r. Сиэтл, США, 2000); VI Международной конференции «Ship and Marine Structure in Cold Region» (ICETECH-2000) (г. Санкт-Петербург, Россия, 2000); Международной конференции «Геотехника. Оценка состояния оснований и сооружений» (г. Санкт-Петербург, Россия, 2001); I, II Международных конференциях «Нефть и газ Арктического шельфа» (г. Мурманск, Россия, 2002, 2004); VI Международном симпозиуме «ISOPE Pacific/Asia Offshore Mechanics Symposium» (PACOMS-2004) (г. Владивосток, Россия, 2004); XVII Международном симпозиуме «International Symposium on Ice» (IAHR-2004) (г. Санкт-Петербург, Россия, 2004) и др.

Публикации. Основные результаты диссертационной работы изложены в 31 печатных работах, опубликованных в ведущих научных журналах, монографии, сборниках материалов научных конференций и симпозиумов, в том числе международных. По теме диссертации автором выпущено более 50 научно-технических отчетов, получено 2 авторских свидетельства.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и списка использованной автором литературы, включающего 399 наименований. Работа содержит 284 страниц машинописного текста и 109 иллюстраций.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы ее цели и задачи, отражены новизна проблемы и практическая значимость результатов.

В первой главе приведен обзор основных конструкций МНГС и их опорных блоков. Выделены типы ледостойких конструкций, предназначенных для круглогодичной эксплуатации на шельфе замерзающих морей, а также на акваториях незамерзающих морей, на которых могут появляться дрейфующие ледовые поля и отдельные крупногабаритные льдины. Дана общая характеристика природных условий арктического и дальневосточного шельфа России.

Отмечено, что конструктивные типы опорных блоков МНГС, предназначенных для эксплуатации в суровых природно-климатических условиях, в значительной мере определяются условиями окружающей среды, к которым в первую очередь относятся метеорологические, гидрологические, батиметрические, ледовые, инженерно-геологические и сейсмические условия. От них в существенной степени зависят величины и характер нагрузок на сооружения и их элементы, особенности взаимодействия опорных блоков МНГС с основанием.

Наравне с природными условиями на выбор того или иного типа конструкции опорных блоков МНГС оказывают влияние:

1. Принципиальная схема разработки месторождения, технология добычи и транспортировки углеводородов, в том числе предназначение сооружения, выбранная схема подготовки и транспортировки углеводородов и др.

2. Условия изготовления и транспортировки платформы, а именно ограничения при изготовлении и выводе сооружения с площадки строительства, ограничения при транспортировке, особенности балластировки и установки на точку.

Даны характеристики различных конструкций МНГС и приведены условия применения некоторых из них для условий российского шельфа (табл.1).

Указано, что при оценке несущей способности основания и назначении конструкции фундаментной части МНГС одним из определяющих факторов является наличие слабых глинистых грунтов, их мощности, глубины залегания от поверхности и физико-механические свойства. Выполнена типизация грунтовых условий российского арктического и сахалинского шельфа, выделены 4 типа характерных разрезов грунтового основания, наиболее вероятных для месторождений. Приведено описание характерных признаков каждого типа и даны рекомендации по предварительному выбору типов опорных блоков, предпочтительных для того или иного типа грунтовых условий.

Отмечено, что для кессонов, моноконов и многоколонных конструкций предпочтительными являются гравитационные фундаменты, для которых характерны:

- возможность обеспечения максимальной построечной и эксплуатационной готовности на заводе-изготовителе;

- минимальность вспомогательных средств при буксировке и установке на точку ввиду достаточной собственной плавучести и остойчивости;

- возможность размещения технологического оборудования, расходных материалов, постоянного (твердого) балласта и др.

Исследованы причины, по которым применение гравитационных опорных блоков может оказаться технически невозможным и экономически неоправданным. Основными среди них являются неблагоприятные грунтовые условия, а также ограничения, связанные со способами транспортировки и балластировки платформ.

Таблица 1

Характеристика типов опорных блоков МНГС и условия их применения _

Тип конструкции Глубина моря Условие применения Нагрузка, особенности Тип фундамента Примечание

Кессон менее 30м Вес в/строения > 30000 т. Наличие нефтехранилища. Большое количество скважин (>50 шт.) Стенка близка к вертикальной (угол к горизонту а> 60°). Экстремальная глобальная ледовая нагрузка (4+5 МН на пог. метр длины) больше волновой и, возможно, сейсмической. Эффекты ледовых, сейсмических и волновых воздействий на грунтовое основание сопоставимы вследствие динамики при волнении и сейсме. Гравитационный, возможно с грунтовым ядром.

Монокон до 100м Вес в/строения 15000+30000 т. Большое количество скважин - до 50 шт. Стенка наклонная 45°>а >60°. Величины экстремальной глобальной ледовой и волновой нагрузки сопоставимы. Вследствие слеминга интегральная палуба должна быть высоко поднята над MSL. При сейсмических воздействиях на верхнем строении возникают большие по сравнению с другими вариантами ускорения и усилия. Гравитационный или свайный. В свайном варианте необходима наводка в/строения (интегральной палубы) на заранее установленный опорный блок.

Многоколонный (2-4 колонны) до 100м Вес в/строения 15000-5-30000 т. Большое количество скважин - до 50 шт. Стенки колонн вертикальные либо наклонные в районе ватерлинии. Величина экстремальной глобальной волновой нагрузки меньше ледовой и/или сейсмической. Ледовая нагрузка может быть значительной, особенно при глубинах до 20 м. Интегральная палуба относительно невысоко над MSL. Гравитационный или свайный. В свайном варианте необходима наводка в/строения (интегральной палубы) на заранее установленный опорный блок.

«Легкие" конструкции до 50м Вес в/строения < 12000 т. Количество скважин < 20 шт. Сейсмическая и ледовая нагрузки больше волновой. Свайный Проблема транспортировки на точку.

Во второй главе рассмотрены особенности совместной работы системы «опорный блок МНГС - основание», выполнены анализ и сопоставление основных требований российских норм по проектированию гидротехнических сооружений и зарубежных норм по проектированию морских стационарных платформ, выработаны рекомендации, направленные на уточнение и корректировку отдельных требований российских СНиП.

Анализ и сопоставление российских и зарубежных норм показал, что наиболее близкими по подходам и основным требованиям являются российский СНиП 33-01 «Гидротехнические сооружения. Основные положения», БЫУ и САЫ/СБА. В качестве основного проектного метода в указанных нормах используется метод предельных состояний с использованием частных коэффициентов надежности. Однако формулировка и классификация предельных состояний, величины коэффициентов, а также классификация нагрузок несколько отличаются.

Сопоставляя классификацию предельных состояний ОЫУ и СНиП можно установить, что основные предельные состояния (иЬБ) являются аналогом предельных состояний первой группы, основного сочетания нагрузок; предельные состояния прогрессирующего разрушения (РЬБ) - предельных состояний первой группы, особого сочетания нагрузок; предельные состояния эксплуатационной пригодности (БЬБ) — второй группы предельных состояний. Предельное состояние усталостной прочности (И^Б) не имеет прямого аналога в российских нормах и в разных случаях дополняет предельные состояния первой или второй групп по СНиП.

В зарубежных нормах коэффициенты надежности по материалу ут и по грунту у8 вводятся аналогично российским, в то время как для перехода от нормативной к расчетной нагрузке вводится единый коэффициент уР. Поэтому прямое сопоставление нормируемых значений затруднено, однако для случая линейной реакции сооружения и/или основания такое сопоставление можно произвести, если рассматривать произведение частных коэффициентов СНиП как обобщенный коэффициент по нагрузке:

У к • Тп • ТгПп, (1)

где у/с - коэффициент сочетаний нагрузок, - коэффициент надежности по ответственности сооружения, у/, - коэффициент надежности по нагрузке.

В таблице 2 дан пример сопоставления обобщенных коэффициентов по нагрузке и коэффициентов по материалу, регламентированных рассмотренными нормами, для случая оценки общей устойчивости и прочности системы «опорный блок МНГС — основание» при действии нагрузок окружающей среды. Из представленных данных следует, что в целом обобщенные коэффициенты по нагрузке весьма близки между собой и их нормируемые значения находятся в достаточно узком диапазоне (например, для волновых ~ 5%, а для сейсмического воздействия уровня ПЗ ~ 10%). Следует отметить, что приведенное сопоставление носит условный характер, и меньшие значения того или иного коэффициента не означают меньшего уровня надежности и безопасности объекта нормирования, так как на результат влияет еще целый ряд факторов, в том

числе в значительной степени методы определения нормативных значений нагрузок.

Таблица 2

Сопоставление частных коэффициентов для случая проверки общей

устойчивости и прочности системы «опорный блок — основание» _при действии нагрузок окружающей среды_

Название документа Коэффициент постоянных нагрузок Коэффициент нагрузок окружающей среды Коэффициент надежности по материалу

ОЫУ 1,0 1,3 Сейм 1,0 1,15-1,25

САЫ/СБА 1,05/0,95 1,35 ПЗ- 1,1 МРЗ- 1,0 1,15

СНиП 2.06.01-86 1,05/0,95 Волна - 1,25 Лед - 1,375 Сейсм -1,125 1,05-1,25

СНиП 33-01 1,05/0,95 Волна - 1,25 Лед - 1,375 ПЗ - 1,187 МРЗ - 1,06 1,05-1,25

Как в российских, так и в зарубежных действующих нормативных документах в качестве основного метода регламентируется использование только детерминистических подходов. В настоящее время осуществляется внедрение в расчетную практику вероятностных методов оценки надежности и безопасности гидротехнических сооружений и нормирование вероятности отказа. В частности, по предложению и на основании разработок автора в СНиП 33-01 введена норма о непревышении вероятности отказа сооружений 1 класса (МНГС относятся к этому классу) 5 1 О*5 событий в год. В САМ/СБА также введено требование непревышения вероятности отказа 10~5 событий в год, а для сооружений, запроектированных по ЭЫУ указанная величина составляет 10"4- 10"6 событий в год. Таким образом, в целом требования российского СНиП 33-01 в части обеспечения надежности и безопасности достаточно близки к таковым в зарубежной практике. В то же время, есть ряд положений концептуального характера, которые требуют соответствующих уточнений и корректировок в части проектирования МНГС. В главе подробно рассмотрены и проанализированы положения, требующие соответствующих модификаций. В частности, это касается выбора нагрузок и комбинаций нагрузок окружающей среды с учетом их нестационарного характера, возможности одновременного действия различных видов нагрузок и срока службы сооружения.

В российской практике проектирования нагрузки классифицируются по критерию изменчивости во времени и подразделяются на постоянные, переменные (длительные и кратковременные) и особые. В зарубежной практике

длительность действия нагрузок также учитывается, но классификация в большей степени основана на природе действующих нагрузок. На рис. 1 дана блок-схема классификации нагрузок в соответствии с российскими СНиП и БИУ. Так называемые деформационные нагрузки О (вынужденные деформации, температурные воздействия, преднапряжения и т.д.), выделяемые в зарубежной практике, в российской практике относятся к постоянным и переменным длительным.

Постоянные

(Р)

НАГРУЗКИ

Л г V

Переменные Особые, Аномальные

Деформационные (О)

Длительные

Эксплуатационные (¿2)

Частые природные (Е,)

Редкие природные

(Е3)

Природные экстремальные

Аварийные (А)

(Е2)

Рис.1. Классификация нагрузок на МНГС

На основе анализа международной и российской практики в табл.3 рекомендован перечень сочетаний нагрузок от ветра, волн, течений, льда и землетрясений и их повторяемостей для учета при проектировании МНГС. Более детальные перечни для нагрузок от волн, льда и землетрясений предложены в разделе 3 диссертации.

Таблица 3

Рекомендуемый перечень сочетаний и соответствующие _ обеспеченности нагрузок __

Предельное состояние Ветер Волны Течение Лсд Землетрясения Уровень моря

Первая группа, основное сочетание (иЬБ) ю-2 КГ2 кг1 — — ю-2

10"' - ю-' 10-2 (гряда торосов) - м

Ожидаемое Ожидаемое Ожидаемое Ожидаемое ПЗ м

Первая группа, особое сочетание (РЬБ) кг2 - ю-' <10"* (воздействие стамухи) - м

ю-' - ю-' 1(гряда торосов) - м

ю-2 ю-4 10-' — — Ю-2

- — - - МРЗ м

Примечание: М - среднее значение; Ожидаемое - соответствует повторяемости не реже, чем один раз в год; ПЗ - проектное землетрясение; МРЗ -максимальное расчетное землетрясение.

В третьей главе показано, что воздействия льда на МНГС характерны для всех районов шельфа России, однако в арктических и дальневосточных районах нагрузки от льда, как правило, являются определяющими. Морской лед состоит из участков ровного однослойного и/или наслоенного льда из одиночных, вмерзших в поля ровного льда, торосов и из гряд торосов, ледовых островов и стамух. На рис.2 приведена блок-схема определения ледовых нагрузок для расчетов по предельным состояниям. При этом ледовые нагрузки предлагается принимать по табл.4.

Рис.2. Блок-схема определения ледовых нагрузок для расчетов по предельным состояниям

Наиболее опасными для платформ являются нагрузки от торосов РТ, которые по существующим нормам определяются или путем умножения наибольшей нагрузки от ровного льда на постоянный коэффициент торосистости независимо от морфометрических или механических характеристик торосов, или путем суммирования нагрузок от паруса (или надводного нагромождения обломков льда), консолидированного слоя Гс и киля тороса Г*:

(2)

Использование формулы (2) является более обоснованным. Очевидно, что учет коэффициента торосистости без выделения нагрузок от паруса и киля может привести к значительным ошибкам как при определении сдвигающих нагрузок от торосов, так и соответствующих опрокидывающих моментов. Это особенно относится к торосам с развитой подводной частью.

Таблица 4

Ледовые нагрузки в зависимости от предельных состояний_

Предельное состояние Класс Нагрузка Период повторяемости

Первая группа, основное сочетание нагрузок (иЬБ) Нагрузки от основного сочетания (аналог природных нагрузок Ег по схеме на рис. 1) — глобальные и местные От ровного /наслоенного льда и торосов Для эксплуатационного режима — 100 лет, для временных режимов — 10 лет или 1 год

Динамические нагрузки От ровного /наслоенного льда и торосов при особых ледовых условиях 100 лет

Сопутствующие нагрузки (аналог природных нагрузок Е( по схеме на рис.1) — глобальные От ровного /наслоенного льда и торосов 1 год или средние нагрузки для всего ледового сезона

Первая группа, особое сочетание нагрузок (РЬБ) Особые или аномальные нагрузки (аналог природных нагрузок Ез и/или аварийных по схсмс на рис.1) От торосов, ледовых островов и стамух > 1000 лет

Динамический усталостный эффект от природных нагрузок (РЬБ) История нагружения ледовых нагрузок (глобальных и/или местных) От ровного /наслоенного льда и торосов Весь эксплуатационный период службы сооружения

Вторая группа предельных состояний (БЬБ) Нагрузки от основного сочетания (аналог природных нагрузок Е]/Ег по схсмс на рис.1) От ровного /наслоенного льда 1 год

От торосов Средние нагрузки для всего ледового сезона

История нагружения ледовых нагрузок (глобальных и/или местных) От ровного /наслоенного льда и торосов Ледовый сезон со средними ледовыми условиями

Динамические нагрузки

Нагрузку от надводного нагромождения обломков льда (рис.3) рекомендуется находить по формулам:

а) для горизонтальной проекции нагрузки Fu h, МН,

FUth = 0.5 [l О"6 Pig (1 ■- ри) ЛХ + ctg Фи (ких -1) hu ] Ъи; (3)

б) для вертикальной проекции нагрузки Fu v, МН,

fu,v = Fuyg(90° - ß - а/ ) - 0,5см ctgy>u tgafbu hu (4)

В формулах (3), (4) pt — плотность льда, кг/м3; ри — пористость надводного нагромождения обломков льда; g — ускорение свободного падения, равное 9,81

м/с ; — высота надводного нагромождения обломков льда, определяемая по соотношению,

К = 9.1/г"4, (5)

Рис.3. Схема к определению нагрузки от тороса

Ъ\ - толщина ровного льда вокруг тороса, м; си - зацеп между обломками льда, МРа; (р„ - угол внутреннего трения ледяного образования, град; Ьа - средняя ширина преграды по фронту в зоне действия ледяного образования, м; и £и,с — коэффициенты горизонтальной составляющей пассивного давления ледяного образования, вычисляемые по формулам, приведенным в главе 3 диссертации;

аг = агсЩ/— угол трения между льдом и сооружением, град; f— коэффициент трения между льдом и сооружением; Оц < фи — угол наклона откоса ледяного образования к горизонту, град; /?- угол наклона напорной грани сооружения, град.

Нагрузку от консолидированного слоя тороса Гс, МН, предлагается определять по следующей формуле:

Рс = гс /120-0.155,- + 0.79)й + 1.39](Ае / Лс )~°'4 Ъске. (6)

Здесь гс — отношение прочностей консолидированного слоя и ровного льда на сжатие; Ьс - средняя ширина преграды по фронту в зоне действия консолидированного слоя, м; /?с - толщина консолидированного слоя тороса, м; ^ — соленость льда, %о; % - средняя температура льда, °С.

Нагрузку от киля тороса МН, рекомендуется определять с учетом трения между льдом и сооружением, а также с учетом угла наклона напорной грани к горизонту:

а) для горизонтальной проекции нагрузки МН,

FkJt = 0.5[10"6 (р„ -р,)g(1 -pt)(hk -hc)2 kk + Ck (hk - hc)ctgФа (kk -1 )~]bk, (7)

б) для вертикальной проекции нагрузки Fk>v, МН,

Fk,V = Fk,h 'g(90° - p - ay ) - 0,5 Q ctgn tga f bk (hk - hc) (8)

Здесь pw — плотность воды, кг/м3; pk — пористость киля; hk - глубина киля, м; hc — толщина консолидированного слоя, м; кк - коэффициент горизонтальной составляющей пассивного давления обломков льда в киле тороса, определяемый по формулам, приведенным в главе 3 диссертации; <рк — угол внутреннего трения киля, град; С* - сцепление киля, МПа; Ьк — ширина (диаметр) сооружения в зоне действия киля; а остальные обозначения прежние.

Для расчетов МНГС, строящихся в районах с повышенной сейсмической активностью, необходимо задание сейсмических нагрузок, и это требует задания параметров сейсмического воздействия, учета грунтовых условий площадки строительства, моделирования характера взаимодействия сооружения с основанием и выбора самой методики расчета.

В настоящее время основой проектирования МНГС служат рекомендации СНиП II-7-81 «Строительство в сейсмических районах», а уровень сейсмической опасности территории РФ регламентируется картами общего сейсмического районирования ОСР-97. Оценка сейсмической опасности для сложных и ответственных объектов в зарубежной практике выполняется с использованием двухуровневого подхода. На нижнем уровне рассматриваются расчетные события, появление которых вероятно в период эксплуатации объекта и которые не приводят к существенным повреждениям сооружения. Землетрясение, соответствующее этому уровню, называется проектным землетрясением — ПЗ (английская аббревиатура SLE — Strength-Level Earthquake). На верхнем уровне рассматриваются редкие события, способные причинить значительные повреждения и привести к утрате функциональной способности объекта. Землетрясение такого уровня называется максимальным расчетным землетрясением — МРЗ (DLE — Ductility-Level Earthquake).

В отечественной практике такой подход к оценке сейсмической опасности используется лишь при проектировании атомных электростанций. По предложению автора двухуровневый подход включен в утвержденный Госстроем РФ, но пока еще не введенный в действие СНиП 33-03-2003 «Гидротехнические сооружения в сейсмических районах». Для каждого расчетного землетрясения определяются значения основных параметров: период повторяемости и интенсивность расчетного землетрясения; максимальные значения пиковых ускорений сейсмических колебаний основания; общая длительность сейсмических колебаний; преобладающий период колебаний сейсмического воздействия; уровни спектров реакции ускорений колебаний грунта и др. Период повторяемости ПЗ предлагается принимать для МНГС в зависимости от назначенного срока службы сооружения до 500 лет (но не менее 100 лет), а период повторяемости МРЗ — в диапазоне от 3000 до 10000 лет.

Расчеты сейсмостойкости осуществляются на основании задания балльности землетрясения или путем задания кинематического возбуждения в виде

акселерограммы землетрясения. В первом случае для расчетов используется линейно-спектральная теория (JICT), во втором — динамическая теория (ДТ). Расчеты гидротехнических сооружений по ДТ должны выполняться на расчетные акселерограммы с величинами максимальных пиковых ускорений в осно-

ГТ1 »4 ро _

вании сооружения ап и ап (при расчете на ПЗ и МРЗ соответственно) не менее определяемых по СНиП 33-03-2003 с учетом коэффициентов, учитывающих как исходную сейсмичность и грунтовые условия площадки, повторяемость расчетного сейсмического события, так и назначенный срок службы сооружения.

m ni рч

Коэффициенты кА и кА , учитывающие вероятность сейсмического

события за назначенный срок службы сооружения Гсл, в зависимости от норма_ p>j X/fD'3

тивных периодов повторяемости Тпов и Тпов следует принимать по табл.5.

Таблица 5

ПО Ib

Коэффициенты кА и кА

Назначенный срок службы Гсл, лет *лПЗ *лМРЗ

Т пз лет 1 ПОВ 5 J1C1 ГповМРЗ, лет

100 200 300 400 500 5000 10000

10 0,55 0,60 0,65 0,68 0,70 0,70 0,80

20 0,63 0,70 0,74 0,78 0,80 0,80 0,90

50 0,70 0,78 0,83 0,87 0,90 0,90 1,00

100 и более 0,80 0,87 0,93 0,97 1,00 1,00 1,10

К расчетному пакету акселерограмм предъявляются следующие требования: представительность пакета акселерограмм и их спектрального состава; отсутствие дефектов записи в длиннопериодной части акселерограмм; отсутствие движения основания после окончания землетрясения; ограниченность остаточных смещений и соблюдение соответствия амплитуды расчетной акселерограммы ее преобладающему периоду.

При выполнении динамического анализа сейсмостойкости гидротехнических сооружений следует использовать параметры затухания С установленные на основе динамических исследований поведения сооружений при сейсмических воздействиях. При отсутствии экспериментальных данных о реальных величинах параметров затухания в расчетах сейсмостойкости рекомендуется принимать: С = 0,05 — для бетонных и железобетонных сооружений; С — 0,15 — для сооружений из грунтовых материалов; С, = 0,08 — для скальных оснований; С= 0,12 — для полускальных и нескальных оснований.

В диссертации вопросы сейсмостойкости рассматриваются применительно к условиям площадок МНГС около о.Сахалин, для которых сейсмические нагрузки являются определяющими (наряду с ледовыми). Автором совместно со специалистами ГУП «Росстройизыскания» была проведена оценка сейсмических нагрузок на морскую стационарную платформу ЛУН-А (проект «Саха-лин-И»).

Нормативная сейсмичность района установки платформы ЛУН-А была определена по карте В комплекта карт ОСР-97 (период повторяемости 1000 лет) и составила 9 баллов по шкале МБК-64. С целью получения количественных оценок пиковых значений горизонтальных ускорений движения грунта был проведен вероятностный анализ сейсмической опасности для площадки размещения сооружения. Расчетная сейсмичность, полученная на основе сейсмологических данных, составляет: для ПЗ — горизонтальное ускорение атахпз грунта 0,175^ — 7-8 баллов; для МРЗ — горизонтальное ускорение атахМРЗ грунта 0,595^ — более 9 баллов по шкале МЗК-64. Эти пиковые ускорения удовлетворяет требованиям СНиП 33-03-2003:

ятахПЗ = 0,175£>аппз = 0,156я; атахМРЗ = 0,595^ > а„МРЗ = 0,510*.

При проектировании МНГС для различных расчетных ситуаций должны определяться следующие волновые нагрузки и воздействия: горизонтальные и вертикальные волновые силы, моменты этих сил (экстремальные и средние значения); относительные фазы сил и моментов, распределения и повторяемости амплитуд за время расчетного шторма; волновые давления на напорные поверхности сооружений; максимальные возвышения волновой поверхности над спокойным уровнем воды; волновые давления на дно в пределах призмы выпора грунта; местные размывы дна у сооружений и др. Волновые нагрузки и воздействия для различных предельных состояний предложено принимать согласно табл.6.

При определении экстремальных волновых сил, как по российским нормам, так и по зарубежным стандартам должна использоваться полувероятностная модель, основанная на стохастическом (вероятностном) подходе к определению элементов волн и детерминистическом подходе к расчету волновых сил. Дополнительно может также применяться вероятностная модель наиболее тяжелого режима моря (спектральная). С целью калибровки или верификации расчетных данных могут использоваться данные физического моделирования.

Полувероятностная модель определения волновых нагрузок наиболее распространена в инженерной практике, особенно в тех случаях, когда собственные периоды колебаний сооружений достаточно далеки от периодов волн (например, в расчетах искусственных островов и гравитационных погружных платформ). В качестве расчетных при этом рассматриваются регулярные волны с высотой, соответствующей заданному периоду повторяемости.

Расчет экстремальных волновых нагрузок от регулярных волн в соответствии с российскими нормами предложено проводить в следующей очередности: рассчитываются средние элементы волн расчетного шторма (средняя высота /гау и средний период Гау волн) с заданным периодом повторяемости на основе сведений о соответствующей скорости ветра, длине разгона волн и глубине воды у сооружения; осуществляется переход к высоте волн /*0,1% с обеспеченностью 0,1% в системе расчетного шторма по зависимостям, вытекающим из распределения Рэлея; принимается период волн, равный периоду Тр пика спектра

волн; рассчитываются волновые нагрузки на базе теории волн конечной высоты с третьим порядком приближения.

Таблица 6

Предельное состояние Класс Период повторяемости

Первая группа, основное сочетание нагрузок (иЬБ) Нагрузки от основного сочетания (аналог природных нагрузок Ег по схеме на рис. 1) - глобальные Для эксплуатационного режима - 100 лет, для временных режимов -10 лет или 1 год

Сопутствующие нагрузки (аналог природных нагрузок Е1 по схеме на рис. 1) — глобальные 1 год или средние нагрузки для сезона открытой воды

Первая группа, особое сочетание нагрузок (РЬБ) Особые или аномальные нагрузки (аналог природных нагрузок Е3 и/или аварийным по схеме на рис.1) > 1000 лет

Динамический усталостный эффект от природных нагрузок История нагружения волновых нагрузок (глобальных и/или местных) Весь эксплуатационный период службы сооружения

Вторая группа предельных состояний (БЬБ) Нагрузки от основного сочетания (аналог природных нагрузок Е]/Е2 по схеме на рис.1) 1 год

История нагружения волновых нагрузок (глобальных и/или местных) Сезон открытой воды со средними волновыми условиями

В качестве примера на рис.4 представлена расчетная схема опорного основания платформы в виде опорного блока с выступающими из него колоннами, показывающая эпюры волновых давлений и их равнодействующие и при расположении вершины волны на оси ближайшей к лобовой грани колонны.

При построении эпюр линейных волновых нагрузок на колонны в соответствии с требованиями российских норм необходимо применять метод проф. Д. Д. Лаппо для обтекаемых волнами преград, основная расчетная формула которого весьма близка к уравнению Морисона. Волновые нагрузки на грани опорного блока находятся как на вертикальные стенки ограниченной ширины и неполной высоты при произвольном угле подхода интерферированных волн с учетом нелинейных эффектов на уровне 3-его приближения (пространственная задача). При этом важно учитывать изменения параметров волн над крышей опорного блока из-за уменьшения глубины, а также влияние течений на высоты и длины волн. Волновые нагрузки на опорное основание в целом необходимо

определять путем векторного суммирования линейных нагрузок на колонны и опорный блок.

Рис.4. Схема опорного основания платформы и эпюры волновых давлений

На базе этих методов предложен программный комплекс «Wave VNIIG», позволяющий рассчитывать волновые воздействия на преграды, напорные поверхности которых могут быть представлены в виде комбинаций произвольного числа плоских наклонных и вертикальных граней, при произвольном угле подхода волн. Данный вычислительный комплекс применялся автором при расчете волновых нагрузок на стационарную платформу для Приразломного нефтяного месторождения на этапах разработки специальных технических условий и ТЭО (проектов) в 1998 — 2003 гг. С помощью этого программного комплекса также выполнялись верификационные расчеты волновых нагрузок на погружные платформы ПА-Б и ЛУН-А по проектам компаний ЦКБ МТ «Рубин», «Sandwell», «ARUP» и «AKER» в рамках проекта «Сахалин-Ii» в 2000 — 2005 гг.

Вертикальные силы противодавления предложено вычислять исходя из предположения, что эпюра волновых давлений на подошву представляется в виде суммы эпюр для каждой из граней преграды с формой треугольника и значением наибольшего давления, равным боковым давлениям на грани опорного блока на уровне подошвы, с общим понижающим коэффициентом K/av в пределах от 0 до 1. При проверке условий устойчивости и прочности следует рассматривать наиболее консервативные комбинации волновых нагрузок, соответствующие, как минимум, двум случаям — при Kfav = 0 и 1. Разработан метод определения характеристик произвольного расчетного шторма с учетом особенностей реальных акваторий на основе модели Слепяна.

Для определения характеристик местных размывов у опорных блоков ле-достойких сооружений предложено использовать следующую совокупность специальных приемов. Во-первых, на физической модели в лабораторных условиях должны выявляться места расположения наиболее интенсивных местных размывов дна с учетом совместного действия волн и течений. Исследования должны проводиться на основе методов теорий подобия и размерностей. Во-вторых, в выявленных наиболее опасных с точки зрения размывов местах

fzc2

должны определяться наибольшие донные волновые скорости. В-третьих, по известным инженерным формулам должны вычисляться глубины местных размывов (с учетом известных элементов волн и течений, характеристик грунтовых условий и параметров литодинамических процессов, заданных размеров опорного основания, конструкции защиты дна от размыва и др.) и сопоставляться с допускаемыми (например, с принятой в проекте высотой юбки). Разработаны инженерные рекомендации по конструированию опорного основания платформы «Приразломная», предназначенной для эксплуатации в суровых условиях юго-востока Баренцева моря.

Достаточно часто МЛСП имеют массивные опорные блоки, взаимодействующие с грунтом как по подошве, так и по боковой поверхности. Наличие под сооружением слабых грунтов приводит к заглублению фундаментных блоков в грунт на значительную глубину (до 6 - 7м). Давление грунта на стенки опорного блока должно учитываться при анализе устойчивости МНГС в расчетах по первой группе предельных состояний при любом сочетании нагрузок.

До настоящего времени не было общепринятой расчетной методики, позволяющей с достаточной степенью надежности определять давление грунта на конструкции МНГС. Автором проведены теоретические исследования взаимодействия сооружений с грунтом при использовании упруго-пластических моделей и обращено внимание на необходимость учета величин перемещений на степень мобилизации активного и пассивного давлений грунта. Даны рекомендации по учету этого обстоятельства как при оценке общей устойчивости опорного блока, так и при оценке величин нагрузок на элементы конструкций.

Четвертая глава посвящена методологии определения геотехнических параметров оснований МНГС. Для оценки надежности и безопасности системы «сооружение-основание», расчетов несущей способности грунтов, осадок и кренов сооружения и т. д., требуется определенный набор геотехнических параметров, которые должны быть установлены в результате инженерно - геологических изысканий и лабораторных исследований.

Определение характеристик грунтов шельфа на разных стадиях проектирования затруднено:

- переслаиванием грунтов в пределах даже одного ИГЭ (инженерно-геологического элемента), когда соблюдение требований ГОСТ к необходимому для статистической обработки количеству опытов не гарантирует достоверной оценки характеристик ввиду большого разброса результатов;

- необходимостью выполнения предварительных расчетов, когда на площадке еще не проводились буровые работы с описанием кернов, отбором и исследованием грунтов, а выполнено только статическое зондирование, и параметры грунтов, необходимых для выбора корреляционных зависимостей, принимаются по аналогам;

- возможностью получения ряда характеристик грунтов шельфа только путем статического зондирования, в частности, относительной плотности £)г водонасыщенных песков в естественном состоянии, коэффициента бокового давления в массиве грунта Ко и др.;

- невозможностью выполнения требуемого по ГОСТ количества лабораторных определений ввиду высокой стоимости лабораторных исследований, а также высокой стоимости и сложности пробоотбора.

В зарубежной практике приоритетными являются полевые методы, и среди них выделяется метод статического зондирования СРТ (Cone Penetration Testing). При этом количество лабораторных испытаний не регламентируется (часто выполняются всего 2-3 опыта на каждый ИГЭ), статистическая обработка не является обязательной, нормативные значения зачастую определяются по корреляционным зависимостям из результатов СРТ. В России же традиционно нормативные параметры грунтов определяются путем статистической обработки лабораторных данных, а СРТ рассматривается как косвенный метод и используется, главным образом, для оценки пространственной изменчивости характеристик грунтов.

В расчетах устойчивости определяющими являются характеристики прочности грунтов: в полных напряжениях (в нестабилизированном состоянии) — угол внутреннего трения (р и сцепление с и/или сопротивление недрениро-ванному сдвигу в эффективных напряжениях (в стабилизированном состоянии)— (р' и с\

Для определения сопротивления недренированному сдвигу su по результатам СРТ используется известная зависимость:

Su=(qc-a\0)/Nk, (9)

где <7С — сопротивление внедрению конуса, а\0 — вертикальное эффективное напряжение в грунте на глубине зондирования, А^ — эмпирический параметр, зависящий от вида и состояния грунта. Последний параметр может изменяться в пределах от 8 до 25 и иметь нормальное или логнормальное распределение. При наличии достаточного количества лабораторных определений можно получить статистическую оценку среднего значения и вариации этого параметра, а также получить оценку параметра А^.

В случае отсутствия или недостаточного для статистической обработки количества лабораторных определений su имеется наложение двух неопределенностей: одна из них связана с вариацией N,определяемой видом и состоянием грунта, другая - с вариацией qc, определяемой неоднородностью грунта.

Рассмотрено влияние этих неопределенностей на силы сопротивления и коэффициенты надежности на примере условного основания из слабых глинистых грунтов, перекрытых слоем песчаных отложений толщиной 5м, что типично для многих изученных площадок. Площадь условного опорного блока — 100 х 100м2. Рассмотрены 3 варианта веса сооружения — 800, 1000 и 1200 МН. Горизонтальная нагрузка считается приложенной на высоте 20м от морского дна.

Схема сдвига (зависящая при прочих равных условиях от веса сооружения) влияет на плотность распределения предельной нагрузки и, соответственно, на показатели устойчивости. Из приведенных на рис.5 графиков следует, что, например, для заданной допустимой вероятности отказа 5% (точечная линия) определяя прочность слабых глинистых грунтов только по результатам СРТ, можно занизить несущую способность на 20% при плоском сдвиге (мень-

шем весе) и до 46% - при глубинном сдвиге по сравнению со случаем, когда выполнено достаточное количество лабораторных испытаний.

при фиксированной горизонтальной нагрузке

Сделан вывод, что для глинистых оснований достоверная оценка устойчивости может быть обеспечена только при сочетании данных полевых и лабораторных исследований. Особенно это касается слабых грунтов, на устойчивость которых оказывает сильное влияние вес сооружения. Опыт автора в составлении программ изысканий и последующей интерпретации их результатов, подтвердил, что для достоверной оценки грунтовых условий необходимо разумное сочетание полевых и лабораторных методов исследований грунтов, которое было реализовано в проекте «Сахалин-Н» и позволило получить необходимый набор геотехнических параметров и оценить их статистический разброс.

Основным при определении характеристик прочности грунтов оснований гидротехнических сооружений является метод трехосного сжатия («растяжения»). Методики трехосных испытаний, предлагаемые действующим ГОСТ, содержат, по мнению автора, ряд неоправданных ограничений и неточностей, снижающих ценность таких испытаний и не позволяющих в должной мере учесть специфику грунтов шельфа. На экспериментальные параметры прочности грунтов в нестабилизированном состоянии существенное влияние оказывают начальное напряженное состояние образца грунта, его пористость (плотность) и степень водонасыщения. Последние характеристики по существу определяют ту траекторию нагружения в эффективных напряжениях, которая должна быть реализована в опыте при сдвиге.

Формальное следование рекомендации ГОСТ по проведению неконсоли-дированно-недренированных (НН) и консолидированно-недренированных (КН) опытов может существенно исказить оценки сопротивления недренированному сдвигу В частности, для слабых грунтов (от текучей до тугопластической консистенции) могут быть получены оценки £и> заниженные на 50% и более, а для твердых и полутвердых грунтов, наоборот, завышенные оценки. Для получения корректных оценок необходимо в образце перед испытанием на прочность создавать напряженное состояние, соответствующее условиям его природного залегания по эффективным напряжениям в скелете грунта а'Уу0 и поро-вому давлению щ. Рекомендована процедура реконсолидации, позволяющая:

- избежать нарушения структуры грунта вследствие набухания при малых эффективных напряжениях;

- устранить «перегрузку» скелета грунта, т. е. превышение эффективными напряжениями значений, соответствующих природному напряженному состоянию;

- добиться к концу этапа реконсолидации растворения газа, находящегося в жидкости и в порах грунта;

- обеспечить перед началом испытания на сдвиг такое состояние образца, когда эффективные напряжения в скелете и поровое давление в максимальной степени соответствуют условиям естественного залегания.

Также предложена усовершенствованная методика проведения испытаний на прочность в условиях трехосного сжатия, которая позволяет:

- снизить влияние разуплотнения грунта при извлечении и транспортировке образца на результаты испытаний;

- избежать влияния дегазации поровой жидкости на характеристики прочности и коэффициент консолидации су за счет поддержания в процессе консолидации заданного уровня противодавления;

- провести выбор диапазона начальных значений эффективных напряжений в образце перед фазой сдвига, что позволяет надежно определить параметры прочности ц> \ с' (су) и модуль объемного сжатия К;

- определить как среднее по слою грунта значение сопротивления недренированному сдвигу , так и его изменение по глубине слоя;

- использовать результаты НН-опытов для определения 5и совместно с результатами КН-опытов, если они выполнены при начальных эффективных напряжениях а'3,0 и противодавлении «0, соответствующих глубине отбора образцов и др.

Данные предложения вошли в разработанную автором по заказу ЗАО «Росшельф» «Методику лабораторных испытаний слабых высокопористых грунтов арктического шельфа» и «Стандарт ВНИИГ на трехосные испытания грунтов оснований гидротехнических сооружений».

В состав основных геотехнических параметров входят деформационные характеристики грунтов, определяемые по результатам компрессионных и трехосных КД- испытаний, а также параметры консолидации — по результатам компрессионных и трехосных КН-испытаний.

Методики проведения компрессионных опытов в России и за рубежом практически идентичны, однако последующие оценки несколько различаются. Поскольку эти оценки базируются на экспериментальных данных, то при сопоставимых условиях можно использовать известные из механики грунтов аналитические зависимости для пересчета одних величин в другие. Оказывается, что получаемые из компрессии модули деформации Е по стандарту США (АБТМ) и отечественным нормам (СНиП) отличаются, причем для некоторых разновидностей грунтов значения Е по СНиП в большинстве случаев превышают таковые по АБТМ. Это различие обусловлено тем, что зарубежные нормы предполагают прямое использование модуля деформации, полученного из компрессионных опытов, а российские — с использованием дополнительных эмпирических коэффициентов, зависящих от вида грунта и условий работы сооружения.

Отмечена невозможность отбора образцов с ненарушенной структурой в слабых водонасыщенных грунтах шельфа. В связи с этим возникают сложности с назначением начальной плотности грунта в образце нарушенного сложения. Показано, что выходом из положения является использование в таких случаях результатов СРТ, что позволяет не только качественно, но и количественно оценить многие характеристики грунтов, и, в частности их относительную плотность т-вки. Рекомендовано использовать метод СРТ наряду с бурением в качестве основного при исследовании грунтов шельфа в массиве (при природном сложении и состоянии). Лабораторные исследования полученных при бурении образцов грунтов могут проводиться для уточнения корреляционных зависимостей если полевые и лабораторные исследования проводятся совместно.

При оценке устойчивости гравитационных МНГС определяются силы, удерживающие сооружения на грунтовом основании при различных положениях потенциальной поверхности разрушения. В ряде случаев потеря устойчивости платформы может происходить в виде сдвига по контакту сооружения с грунтом. Для оценки возможности такого разрушения необходимо знание характеристик трения на контакте «сооружение-основание». Это особенно важно, когда днище опорного блока выполнено из стали, и на параметры трения в контактной зоне оказывают влияние наличие продуктов коррозии. Установлено, что влияние продуктов коррозии (ржавчины) на характеристики трения существенно при их концентрации 35 — 40% в приконтактном слое грунта (рис.6).

Пятая глава посвящена учету влияния динамических воздействий на систему «сооружение-основание». Помимо статических нагрузок на МНГС действуют значительные по величине циклические волновые, ледовые и сейсмические нагрузки. Комбинации статической и циклической составляющих нагрузок могут приводить к значительному изменению прочности и деформируемости грунтов по сравнению с их статическими величинами. В несвязных грунтах деградация прочности связана с ростом избыточного порового давления и соответствующим снижением эффективных напряжений в скелете грунта, а в связных грунтах — с потерей структурной прочности.

0,07

а9 - 0Л Ша

игЧ

< а-

т

0.05 0,04

ода 0,02 0.01 о

1>ж««ввш с <£р*зт)

Рис.6. График для предельных напряжений сдвига в зависимости от концентрации продуктов коррозии

В зависимости от уровня нагрузок разрушение грунта может происходить или путем нарастания циклической составляющей деформации, или путем кумулятивного накопления статической составляющей, либо в виде комбинации двух указанных форм.

Нерегулярный характер внешних воздействий на сооружения, диссипация порового давления в грунте, влияние траектории нагружения и вида НДС затрудняют лабораторное моделирование. Перенос результатов лабораторных испытаний на натуру требует применения нетривиальных подходов к комплексной оценке влияния циклического характера нагружения, длительности воздействия, нелинейности реакции грунта как двухфазной среды на внешние воздействия, а также нелинейности процесса накопления повреждаемости.

Мировая практика проектирования и эксплуатации МНГС показывает, что для учета динамического характера нагружения необходимо определять:

- снижение прочности грунтов вследствие накопления повреждаемости при динамических воздействиях;

- избыточное поровое давление в грунтах как в процессе, так и после динамического воздействия;

- характеристики постциклической прочности грунтов;

- динамические модули сдвига и демпфирования в процессе динамического воздействия;

- дополнительные деформации грунтов вследствие динамического воздействия.

Автором были проведены экспериментальные исследования прочностных и деформационных свойств связных и несвязных грунтов, подверженных дина-

мическим воздействиям, с учетом принципа линейного суммирования внешних воздействий. Определялось количество циклов нагружения Ы, необходимое для разрушения грунта при различных соотношениях статической и динамической составляющих циклической нагрузки. Предварительно определялось сопротивление недренированному сдвигу и параметры трения для несвязных грунтов в условиях квазистатического нагружения. Затем при различных комбинациях нормализованной статической и циклической составляющих напряжений (гау/5и» та^а'у0, гсу/5и, гСу/сг'Уо) находилось количество циклов нагружения, приводящее к разрушению грунта в условиях перекрытого дренажа.

Динамическая прочность определялась по полученным кривым разрушения ГсуЛт'уо - ДМ) или Г^су/ст'уо ~ А^) ДЛЯ НеСВЯЗНЫХ ГруНТОВ и Гсу/^ц - ДАО или Гэкв/^и Для связных грунтов. Под разрушением образца понималось дос-

тижение заданной статической (/, £а) или циклической (усу, £^у) деформации, либо заданного избыточного порового давления. В расчетах сил предельного сопротивления использовались: для несвязных грунтов — эффективный угол внутреннего трения (р'л и эквивалентное избыточное поровое давление А и, связанные соотношением tg(p'л=(l-Au/(т'vo)tg (р'^, а для связных — статическое сопротивление недренированному сдвигу 5и с учетом его снижения при динамическом воздействии.

Характерной особенностью оснований МНГС является широта спектра амплитуд статической га и циклической гсу составляющих сдвиговых напряжений на потенциальной поверхности разрушения. Она вызывается одновременным, но не синфазным, действием сдвигающих сил и опрокидывающих моментов на частично проницаемое грунтовое основание. На результаты оценок прочности грунтов при динамических воздействиях влияет также «открытость» или «закрытость» системы, т. е. наличие или отсутствие дренажа.

При экспериментальном исследовании динамической прочности грунтов принималось

где N — число циклов нагружения, d$о — характеристика гранулометрического состава грунта; //ст - параметр Лоде; Tft су - пиковое значение динамических сдвигающих напряжений; coi,... соп - другие определяющие параметры.

Рассматривались гармонические внешние воздействия как при наличии, так и отсутствии дренирования, и проводились испытания в условиях трехосного сжатия или простого сдвига. Учитывалась знакопеременность итоговых напряжений Tfty. Применялись приборы прямого сдвига при частоте нагружения 0,1 - 1,0 Гц. В качестве характеристики циклического нагружения использовалось эквивалентное напряжение тэкв, определяемое по формуле

Введение тзкв позволило обеспечить удовлетворительную сходимость опытных результатов, а также получить единые кривые разрушения грунтов в координатах и N (рис.7).

(10)

Я 4%. 1=0,1 Гц #•6%. Г=01 Гц

8 8%. Г=0,1 Гц

■ - ш

1 10 100 1000 10000

N. циклов

Рис.7. Кривые разрушения связного грунта при различных уровнях

накопленной деформации

Эквивалентное число циклов экстремального воздействия Ыжв находилось с учетом гипотезы Пальгрена-Майнера в зависимости от степени кумулятивной повреждаемости А, соответствующей расчетному шторму, т. е.

= *ХА = и, + ^¿(л,/*,), (12)

¡=2

где N1 — предельное допустимое число циклов; п{ — число экстремальных по амплитуде циклов в расчетном шторме. Характеристики расчетного шторма принимались по данным табл.7.

Таблица 7

Характеристики расчетного шторма _

Число циклов N Сдвигающее напряжение Тсу / Б и

% от максимума МПа

3 100 0,20 0,441

10 89 0,18 0,394

20 79 0,15 0,347

100 68 0,13 0,300

500 53 0,10 0,235

1000 36 0,07 0,159

1500 21 0,04 0,094

В результате получено 7УЭКВ ~ 16, и это позволило оценить степень снижения прочности грунта для разного уровня у накопленной деформации сдвига

(табл.8).

Таблица 8

Соотношения т экв / 8 и

II о4 у = 6% у = 8%

0,84 0,93 0,95

По табл. 8 можно определить степень влияния цикличности нагружения, а также оценить снижение циклической прочности грунтов по сравнению со статической прочностью. При горизонтальных плоскостях сдвига табл. 8 может быть использована для определения тсупр. На наклонных поверхностях сдвига вес сооружения и грунта создают постоянное сдвигающее напряжение га.

Гипотеза линейного накопления повреждаемости формально может быть принята также и для несвязных грунтов. В качестве параметра повреждений тогда должно приниматься избыточное поровое давление в грунте. По результатам многочисленных опытов с несвязными грунтами при относительной плотности Д. > 0,7 получено следующее.

1. Прямое использование результатов КН-опытов дает заведомо консервативную оценку порового давления, т. к. при этом не учитывается диссипация порового давления.

2. Статическое осевое нагружение с постоянной скоростью при отсутствии дренирования приводит к незначительному доуплотнению с максимумом при деформациях менее 1% и последующей дилатансией испытываемых образцов. В условиях «закрытой» системы поровое давление является индикатором способности грунта изменять свой объем.

3. Динамическое нагружение при относительной статической составляющей касательных напряжений < 0,5 в водонасыщенных образцах приводит к перекомпоновке частиц скелета грунта и росту избыточного порового давления.

4. При одновременном приложении статической и циклической составляющих нагрузки разуплотнение грунта не происходит. Лавинообразный рост амплитуд циклических деформаций (либо рост порового давления) возможен лишь при тсу > та, т. е. переход образца несвязного грунта в разжиженное состояние возможен только при знакопеременной нагрузке.

При сейсмических нагрузках с переменными направлениями вектора ускорений часто возникают растягивающие напряжения в грунте. При воздействии на МНГС волн и льда учет сил межфазного взаимодействия, появляющихся при относительном движении поровой жидкости и частиц скелета, приводит к увеличению а'] и уменьшению а'3 при нагружении, что делает невозможным изменения знака их разности (ст'/ — а'з). Однако на этапе разгрузки могут создаться условия для смены знака разности (ег'/ - а'з), и это может привести к разжижению грунта.

На рис.8 приведены результаты трехосных динамических испытаний при наличии растягивающих напряжений. Продолжительность опытов соответствовала 3 — 300 циклам нагружения с частотой 0,2 Гц. Как видно, квазиупругое одноосное деформирование приводит к максимуму избыточного порового давления в скелете при Аи/ауо = 0,2 - 0,3. В дальнейшем происходит активная переупаковка частиц скелета, и необратимое перераспределение внешней нагрузки между скелетом и поровой жидкостью практически завершается при средних осевых деформациях в 3%.

1,5 1,2 §0,9 < 0,6 0,3

0 . , .-

-3 0 3 6 9 12

^ьсотр

+Ев*)/2

Рис.8. Графики для избыточного порового давления в зависимости от средних осевых деформаций при знакопеременных осевых нагрузках

В опытах с различной продолжительностью переход к лавинообразному росту деформаций происходил при превышении предельной прочности пиковыми эффективными нагрузками на скелет. При этом поведение грунтов при разжижении отличалось от поведения тяжелой жидкости. На рис.9 показаны графики деформаций при нулевых пиковых эффективных нагрузках на скелет. Способность к разуплотнению при сдвиге приводит к появлению фазы цикла с несущей способностью, отличной от нуля.

40

¿5 20 см"

Г8* 0 Ь

_ I

S -20

-40

-4 -3 -2 -1 0 1 2 3

еи%

Рис. 9. Графики нагружения по результатам динамических трехосных испытаний несвязного грунта

Сделан вывод, что понятие «частичное разжижение» применительно к грунтам на шельфе некорректно. Опыты показали, что при тсу < та разрушение в виде кумулятивного набора средних деформаций около 15 - 20% происходит при практически неизменных во времени избыточном поровом давлении и амплитуде циклических деформаций. Несвязный грунт при динамическом деформировании не проявляет способности к изменению объема. Различный уровень порового давления и накопленной деформации в опытах с одинаковыми параметрами динамической нагрузки объясняется высокой чувствительностью порового давления к неизбежным локальным неоднородностям в образцах нару-

шенной структуры. Зависимость порового давления от осевой деформации в условиях знакопостоянного нагружеиия показана на рис.10.

1

0.8

§ 0.6 гэ

< 0.4

0.2 0

( -вдМб

............ ...... Зд_18

Зд_19

10

е„ %

15

20

Рис.10. Графики для порового давления в зависимости от средних осевых деформаций образца

Результаты испытаний с «растяжением» показали, количество циклов до разрушения определяется не столько абсолютными значениями величин тсу и та, сколько их разностью тсу — та > 0 и потенциал разжижения можно оценить пороговым значением (тсу- га)пред- (рис.11).

40

л с

а

а

30 -20 10 0

у --0.0069х» 31.197

|у»-О.ООЗВх* 12.03в|

у--0.0014* «8 3681

200

400 „ 600

Мпред.

800

1000

Рис.11. Линии разрушения по результатам трехосных динамических опытов при различных уровнях гУсгуо = 0, гУсгуо =0,12, гУсгУ0 = 0,23

Для несвязных грунтов с Д. > 0,7 даже в случае перехода грунта в «разжиженное» состояние последующее (после окончания циклического воздействия) приложение статической сдвигающей нагрузки не приводит к неограниченному росту деформаций сдвига вследствие дилатансии грунта и соответствующего падения порового давления.

Исследования деформационных характеристик грунтов при динамических воздействиях заключались в определении в лабораторных условиях модуля сдвига грунта и коэффициента демпфирования при различных уровнях деформаций. Отмечено, что динамический модуль сдвига зависит от вида грунта, его плотности и степени водонасыщения, уровня эффективных напряжений, а также амплитуды деформаций. Показано, что максимальное значение модуля сдвига соответствует уровню сдвиговых деформаций в диапазоне 10 6 - 10~5, а максимальное изменение модуля сдвига наблюдается в диапазоне сдвиговых деформаций 10 5 - 10 2.

Автором получены зависимости значений модуля сдвига при малых деформациях от уровня эффективных напряжений для несвязных и связных грунтов (для последних эту зависимость удобно выражать в терминах степени консолидации), а также даны рекомендации по оценке изменения модуля сдвига в диапазоне сдвиговых деформаций 10 5 — 10 2.

Таким образом, выполнены оценки снижения прочностных свойств связных и несвязных водонасыщенных грунтов при динамических внешних воздействиях и даны рекомендации по учету эффектов динамического нагружения. Полученные экспериментальные данные уточнили условия перехода несвязных грунтов в различное состояние. Уточнение параметров внешних воздействий, при которых реализуются различные формы разрушения, позволили спрогнозировать возможные сценарии потери устойчивости гравитационных конструкций и оптимизировать программы динамических лабораторных испытаний.

Показано, что избыточное поровое давление не может служить оценкой повреждаемости. Формальное применение процедуры независимого суммирования при длительном многоцикловом нагружении может привести к существенному завышению расчетных оценок. При оценке прочности грунта под действием внешних циклических нагрузок предлагается определять следующие характеристики: для несвязных грунтов — т/1Су = та + тсу; для связных грунтов —

Тэкв = ГС.Д1 - (ТА,)2].

Для определения параметров динамической деформируемости грунтов необходимо проведение комплексных исследований, сочетающих полевые геофизические методы и лабораторные испытания, в том числе с помощью приборов ультразвукового зондирования и динамических стабилометров с высокочувствительными датчиками деформаций.

Шестая глава посвящена расчетам взаимодействия фундаментов гравитационных МНГС с основанием. Исходной информацией для таких расчетов служат сведения о сочетаниях нагрузок (приведены в главе 3) и данные геотехнических исследований (рассмотрены в главах 4 и 5).

Выделяются две группы расчетов — инженерные и численные. Инженерные методы основаны на упрощенных моделях грунтов, численные - на более совершенных, однако все они используют тот или иной тип связей между напряжениями и деформациями.

Проведен анализ грунтовых моделей, используемых для представления таких связей. Использованы труды Л.М.Качанова, В.В.Соколовского, Д.Д.Ив-

лева, В.Олыиака и др., В.Прагера, Р.Хилла, В.Н.Николаевского, В.Г.Федо-ровского, Ю.К.Зарецкого. Сделаны следующие выводы:

1. Модели должны обладать, с одной стороны, достаточной простотой с точки зрения возможности экспериментального определения параметров моделей и их численной реализации, а с другой — с достаточной точностью отражать "характерные особенности деформирования грунта.

2. Наиболее приемлемыми являются модели пластического течения.

3. Усложнение функций упрочнения и увеличение числа экспериментально определяемых параметров позволяет получить более точные кривые деформирования, однако требует выполнения большого числа специальных экспериментов на образцах-близнецах.

4. Для статических расчетов оснований предпочтительнее использовать КС-модель (модификация модели «Кем-Клей» для нормально- и слабо предуплот-ненных глинистых грунтов) и дилатансионную модель В.Н.Николаевского (для песков и сильно переуплотненных глин).

Автором для исследования локализации деформаций и скольжения, определяющих механизмы взаимодействия сооружений с грунтом, использована модель жестко-пластической среды с внутренним трением и дилатансией при плоской деформации. Показано, что во многих случаях потеря прочности и нарушение устойчивости оснований сопряжены с образованием в грунте узких зон больших деформаций, в которых происходят сдвиги, приводящие к разрушению грунтов. Поэтому адекватное описание специфических процессов разрушения грунтов, происходящих в таких зонах, представляет большой теоретический и практический интерес.

Для удовлетворительного описания явлений скольжения и локализации деформаций в модель жестко-пластической дилатирующей среды введены совмещенные разрывы напряжений и скоростей смещений. Полоса скольжения рассматривается как тонкий слой, границами которого служат сильные разрывы напряжений на верхней и нижней границах. Этот слой разделяет массивы «+» и «—», различающиеся напряженным состоянием и параметрами пластического течения. Из анализа кинематики течения и условий на сильных разрывах напряжений получено выражение для углов /<+ или //определяющих ориентацию слоя скольжения относительно направления главного напряжения в областях «+» или «-». При переходе через границу слоя среднее давление и действующее вдоль нее нормальное напряжение претерпевают разрыв, а угол трения х вдоль линии скольжения (угол трения Кулона) определяется значениями углов внутреннего трения (р* и дилатансии v* внутри полосы скольжения:

втер * соэ v *

1ёЗС=1-г^—г-(13)

1 — вш ф 81п v

В случае равенства углов трения в областях «+» и «-» и их отличия от угла внутреннего трения (р внутри полосы, слой скольжения не меняет напряженного состояния в массиве, где он появился, и он может быть отождествлен с полосой локализации деформаций. В этом случае вдоль полосы скольжения как единого целого выполняется закон поверхностного трения Кулона с коэффици-

ентом трения tg Х- Ориентация такого слоя хорошо согласуется с данными опытов, а условие (р* ф (р+, = цГ означает, что уже в момент появления полосы локализации свойства среды внутри слоя скольжения должны отличаться от свойств грунта в окружающем массиве и параметры (р* (или Аср = <р+ — <р*) и V* следует рассматривать как дополнительные параметры среды.

Указанные условия относятся к случаю, когда полоса скольжения уже имеет место в массиве грунтовой среды. Самостоятельный интерес представляют вопрос о зарождении полосы локализации деформаций в среде, находящейся в однородном напряженно-деформированном состоянии, а также условия, при которых становится возможным ее появление. Эта задача была решена путем поиска бифуркации определяющих уравнений в предположении скачкообразного изменения трения в пределах полосы локализации в момент ее появления. Полосы бифуркации (неоднозначности) решения в этом случае отождествлены с полосами скольжения, реально нарезающими среду на блоки.

В такой постановке скачок угла внутреннего трения рассматривался как дополнительный независимый параметр среды, определяющий потенциальную возможность перехода материала в состояние локализованного течения и зависящий от микроструктуры дисперсного материала. В результате было получено критическое значение скачка угла внутреннего трения А(р, при достижении которого становится возможным существование полосы локализации деформаций, и найдена ориентация этой полосы. На основании выполненных исследований показано, что в жесткопластической дилатирующей среде следует выделять три типа разрывов.

Разработан усовершенствованный инженерный метод оценки несущей способности основания полосового штампа под вертикальной нагрузкой. В традиционных методах расчета несущей способности область выпора грунта при исчерпании несущей способности основания представляется в виде трех сопряженных областей (рис.12), для которых угол а\ = я/4 + (р/2, а углы а2= а г = я/4 - (р!2.

Рис.12. Симметричная область выпирания грунта под малозаглубленным фундаментом

С учетом экспериментальных данных и результатов теоретических исследований принято:

1. Угол а\ (рис.12) изменяется в пределах от 45° до 45° + (р/2 в зависимости от свойств грунта и особенностей формирования НДС основания при на-гружении его штампом.

2. Углы аги аз изменяются в пределах от 45° до 45° — (р/2.

3. В момент исчерпания основанием несущей способности угол трения в пределах линии выпора АВСЭ может быть различным на разных участках и изменяться от пикового значения до остаточного в зависимости от величины достигнутой к этому моменту деформации сдвига внутри полосы локализации.

Приведен алгоритм определения несущей способности основания полосового штампа, получены численные значения коэффициентов, необходимых для определения ее величины. Проведено сравнение расчетных величин предельного давления с опытными и получено хорошее их соответствие.

Учет полос локализации деформаций в процессе исчерпания несущей способности основания позволяет объяснить и количественно оценить масштабный эффект, который проявляется при сравнении результатов штамповых испытаний, проведенных на малых моделях в лабораторных условиях и на больших моделях в специальных стендах. Эти результаты дают возможность более обоснованно переносить результаты лабораторных испытаний на натуру.

Важной составляющей геотехнических расчетов являются расчеты устойчивости к сдвигу, на основе которых, как правило, определяются размеры и конструкция опорной части гравитационных МНГС. Обычно рассматривается ряд схем разрушения, по которым проверяется способность основания выдерживать приложенные сдвиговые нагрузки. В российских и зарубежных стандартах приводятся указания по расчету устойчивости сооружений к сдвигу, но лишь для однородных оснований или оснований с линейным изменением прочности с глубиной. Для многих схем разрушения пригодны инженерные методы и компьютерные программы расчета устойчивости откосов, основанные на расчленении призмы обрушения на вертикальные отсеки и поиске наиболее опасной круглоцилиндрической или ломаной поверхности сдвига. Для таких расчетов рекомендуется применение разработанной под руководством автора программы «Устойчивость».

Предложен также инженерный метод расчета устойчивости сдвигу штампа на двуслойном основании при разрушении в окрестностях концов ребристых элементов, обеспечивающих сопряжение штампа с основанием. Такая схема реализуется при расположении на поверхности морского дна слабого слоя, на который опирается фундамент МНГС с системой перекрещивающихся стальных «юбок», вдавливаемых в основание. Показано, что при циклических нагрузках верхний слой основания разжижается, и в таких случаях «юбки» должны прорезать этот слой и передавать нагрузку на более прочные нижележащие слои.

Предложены рекомендации по выбору таких размеров «юбок» и расстояний между ними, при которых в момент разжижения реализовалась бы схема разрушения по поверхности, проходящей на уровне концов «юбок». Решение

получено на основе теоремы о верхнем пределе пластичности в предположении, что скольжение происходит по подошве слабого слоя с образованием возле «юбок» жестких клиньев. Найдена наиболее опасная конфигурация этих клиньев и представлено аналитическое выражение, позволяющее определять сопротивление одного погонного метра пролета фундамента с «юбками». Расчетные предельные сдвигающие нагрузки сопоставлены с нагрузками, полученными численным кинематическим элементным методом. Сравнение показало, что предельные нагрузки при наиболее опасных конфигурациях механизма разрушения идентичны.

На стадии детального проектирования для оптимизации конструкции опорных оснований платформ требуется выполнение численных расчетов НДС грунта, взаимодействующего с сооружением. Таким способом оцениваются осадки и смещения платформ, определяются величины и характер распределения давления грунта на элементы конструкций и их деформации, а также оценивается общая устойчивость сооружения. При этом необходимо учитывать:

- неоднородность геологического строения морского дна, сложенного как песчаными, так и глинистыми грунтами;

- нелинейность деформационных свойств грунтов, проявляемую при значительных внешних нагрузках;

- сложность природно-климатических условий и воздействие нагрузок со значительными горизонтальными составляющими, имеющими циклический и динамический характер (см. главы 3,4 и 5).

Под руководством автора на основе МКЭ разработан программный комплекс «ДИСК-Геомеханика», предназначенный для определения НДС водона-сыщенных грунтовых массивов с учетом процессов консолидации при упруго-пластическом деформировании скелета грунта по модели В. Н. Николаевского. Использование указанного комплекса дает возможность моделировать последовательность возведения сооружения и удаления грунта и оценивать их влияние на физико-механические свойства грунтов с учетом нелинейности деформирования.

Приведены результаты исследования влияния неоднородности грунтов (рис.13), слагающих основание МНГС, на смещения сооружения под действием нагрузок от окружающей среды. Численное моделирование НДС основания показало, что горизонтальные смещения платформ существенно зависят от прочностных характеристик глинистого слоя и от глубины его залегания. Предложена рациональная конструкция сопряжения фундаментной части платформ с грунтом. Определен оптимальный объем балластировки платформ и произведен выбор оптимального места установки.

Расчет сейсмостойкости конструкций опорных оснований платформ по динамической теории включает последовательный анализ реакции площадки и взаимодействия сооружения с грунтом. При оценке сейсмической опасности предусматривается двухуровневый подход, позволяющий обеспечивать необходимую надежность оценки сейсмических нагрузок на проектируемые сооружения.

Коэффициент перегрузки

О 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1,5 1,6 1.7 1,8 1.9 2

Рис.13. Зависимость горизонтальных перемещений платформы от горизонтальной нагрузки (схема 1 - сплошные линии, схема 2 -пунктирные)

Реализация этого подхода показана на примере расчета сейсмостойкости опорного основания платформы, возводимой в рамках проекта «Сахалин-Н» на глубине около 50м. Опорный блок состоит из 4 колонн высотой 45 м с расстоянием между центрами 68 м и опорного кессона высотой 15 м. Подошва опорного блока имеет прямоугольное очертание с площадью Ай= 12600 м2.

Пространственная дискретизация основания проводилась с использованием МКЭ. Разработана детальная конечноэлементная модель основания, в котором было выделено девять различных слоев. Размеры расчетной области и граничные условия выбраны таким образом, чтобы реакция сооружения на сейсмическое воздействие не искажалась. К нижней границе расчетной области приложено расчетное сейсмическое воздействие с заданной акселерограммой. Исходные воздействия, представленные записями ускорений свободной поверхности, были приложены к нижней границе расчетной области по методу Томпсона-Хаскела.

Для оценки сейсмостойкости опорного основания платформы при сейсмических воздействиях были выполнены расчеты устойчивости (несущей способности) системы «платформа-основание». Расчеты динамической реакции системы на воздействие уровня ПЗ проводились в предположении одновременного действия ледовых нагрузок повторяемостью один раз в год, нагрузок от веса грунта и от эксплуатационного веса сооружения. Для воздействия уровня МРЗ нагрузка ото льда не учитывалась. Для ПЗ был установлен период повторяемости 200 лет, для МРЗ — 3000 лет.

Расчеты динамической реакции системы «основание—платформа» проводились на основе прямого интегрирования по времени уравнений движения системы с учетом нелинейности динамического поведения грунта и зависимости его свойств от статического напряженного состояния.

Результатом расчетов явились величины горизонтальных и вертикальных составляющих ускорений свободной поверхности дна моря, на которое устанавливается опорный блок, а также центра кессона и верхней палубы. На основании этих данных производилась оценка локальных коэффициентов запаса в глинистых грунтах основания, которая показала, что зоны с коэффициентом запаса ниже 1,1875 при ПЗ и ниже 1,0675 при МРЗ, расположенные под углами кессона, имеют весьма ограниченные размеры и позволяют сделать общий вывод об обеспеченности общей устойчивости глинистых грунтов основания платформы при сейсмических воздействиях.

При оценке возможности разжижения поверхностного песчаного слоя было установлено, что при ПЗ несущая способность основания обеспечивается, при воздействии уровня МРЗ разжижение <1,0675) возможно под значительной частью опорного блока и необходимо выполнение инженерных мероприятий для исключения разжижения. В связи с этим были рассмотрены три альтернативных варианта; в результате детального анализа и технико-экономического сравнения для реализации было выбрано устройство эффективной дренажной системы в днище кессона, позволяющей снизить величину избыточного порового давления до приемлемого уровня.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании проведенных автором теоретических и экспериментальных исследований разработан и внедрен комплекс научно обоснованных технических решений по обеспечению надежности и безопасности системы «сооружение-основание» МНГС и предложены практические рекомендации для проектирования и строительства. Основные результаты состоят в следующем:

1. Обобщен и проанализирован мировой опыт проектирования, строительства и эксплуатации МНГС, выполнено сопоставление требований зарубежных и российских нормативных документов, а также корректировка некоторых требований для обеспечения принятого в российской и международной практике уровня надежности и безопасности. Показано, что во многих случаях гравитационные конструкции опорных блоков являются предпочтительными для условий российского шельфа. Даны рекомендации по выбору типа опорных блоков с учетом вариации грунтовых условий. Отмечены случаи, когда использование гравитационных опорных блоков являются технически и экономически неоправданным.

2. На основе анализа и сопоставления требований российских нормативных документов по проектированию гидротехнических сооружений и зарубежных нормативов по проектированию МНГС установлено, что в целом требования российских нормативов обеспечивают необходимый уровень надежности и безопасности платформ, однако требуется корректировка и модификация ряда

положений концептуального характера. В частности, это относится к выбору природных нагрузок с учетом их нестационарного характера и их сочетаний, возможности одновременного действия разных нагрузок, а также сроков службы сооружения. Выработаны соответствующие рекомендации и предложения, некоторые из них вошли в новую редакцию СНиП 33-01-2003.

3. Научно обоснован выбор корректных существующих методов и разработаны новые методики определения нагрузок от окружающей среды (ледовых, волновых, сейсмических), в частности:

- методы определения волновых нагрузок, позволяющие рассчитывать волновые воздействия на преграды, напорные поверхности которых могут быть представлены в виде комбинаций произвольного числа плоских наклонных и вертикальных граней при произвольном угле подхода волн; на основе предложенного метода разработан программный комплекс для ПК;

- предложен метод расчета ледовых нагрузок от тороса на преграды с вертикальными и наклонными стенками; модифицированный метода Долгопо-лова предложен для определения составляющих нагрузок от киля тороса;

- предложения автора по оценке сейсмического риска на площадках установки МНГС вошли в подготовленный проект СНиП 33-03 «Строительство гидротехнических сооружений в сейсмических районах».

4. С целью повышения достоверности определения характеристик прочности и деформируемости грунтов шельфа разработаны:

- методы учета особенностей инженерно-геологических условий, определяемых условиями формирования грунтового массива;

- сформулированы дополнительные требования к морским инженерным изысканиям, обеспечивающие получение необходимых геотехнических параметров;

- разработана научно обоснованная и проверенная экспериментально методика трехосных испытаний, позволяющая учесть природное состояние грунтов и изменение этого состояния после установки и в процессе эксплуатации сооружения;

- на основе анализа надежности результатов полевых и лабораторных исследований предложен подход к оптимизации состава и объема инженерно-геологических изысканий применительно к оценке параметров прочности грунтов;

- проведены экспериментальные исследования и получены данные о влиянии способов обработки поверхности днища и содержания продуктов коррозии на параметры трения на контакте «сталь-грунт».

5. Разработана концепция учета влияния динамических воздействий на систему «опорный блок МНГС - грунтовое основание», включающая:

- принципы и подходы к оценке влияния динамического характера на-гружения на параметры прочности и деформируемости грунтов;

- методики проведения полевых и лабораторных исследований в условиях циклического нагружения для оценки изменения параметров прочности и деформируемости грунтов;

- методики и гипотезы, приемлемые для оценки изменения свойств грунтов при переходе к реальному нерегулярному воздействию, определение необходимых исходных данных для подобного рода оценок;

- характеристик прочности при нагружении грунтов после завершения этапа циклического воздействия.

6. На основе теоретических исследований получены новые данные о формировании полос локализации деформаций в несвязных грунтах, новые аналитические и полуаналитические решения для оценки несущей способности полосового штампа на полупространстве и предельной величины сопротивления сдвигу ребристого штампа на двухслойном основании с низкой несущей способностью поверхностного грунта.

7. Обоснован перечень расчетных случаев для оценки несущей способности и напряженно-деформированного состояния системы «сооружение-основание», методов и методик расчетов. Даны примеры расчетов и их результатов, повлекшие необходимость принятия инженерно-технологических решений и их реализации для обеспечения требуемой надежности и безопасности опорных блоков МНГС.

Полученные результаты были использованы при разработке проектов и строительстве платформ для Приразломного, Пильтун-Астохского, Лунского и других нефтегазовых месторождений.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В

СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1. Ориентация полос локализации в несвязном грунте при плоской деформации. - Известия ВНИИГ им.Б.Е.Веденеева, 1988, т.207, с.3-8.

2. Взаимодействие подпорных стен с основанием и обратной засыпкой с учетом упругопластических свойств грунтов. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Л.: ВНИИГ. 1992. 24с.

3. Расчетные и экспериментальные исследования бокового давления грунта на блочной насосной станции Запорожской АЭС // Основания, фундаменты и механика грунтов. М., 1994, № 1, с. 10 — 15 (соавторы А.Л.Гольдин,

A.А.Готлиф).

4. О расчетном обосновании конструкций гравитационных ледостойких платформ на неоднородном основании // Тезисы докл. II межд. конф. «Освоение шельфа арктических морей России», СПб, 1995, с. 210 - 211 (соавторы

B.Б.Глаговский, А.А.Готлиф, Т.Ф.Липовецкая, В.С.Прокопович).

5. Определение механических параметров грунтов морского шельфа лабораторными методами // Тезисы докл. II межд. конф. «Освоение шельфа арктических морей России», СПб, 1995. с. 206 — 207 (соавторы В.Н.Кутергин, А.А.Платонов, Н.В.Чурсина).

6. Особенности оценки оснований ЛСП на арктическом шельфе // Тезисы докл. II межд. конф. «Освоение шельфа арктических морей России», СПб, 1995. с. 227 - 228 (соавторы Н.Ф.Кривоногова, В.В.Щемелинин).

7. Методические основы расчетов совместной работы ЛСП с основанием // Тезисы докл. II межд. конф. «Освоение шельфа арктических морей России»,

СПб, 1995, с. 208 - 210 (соавторы В.Б.Глаговский, Т.Ф.Липовецкая, Д.Д.Сапе-гин).

8. Исследования по обоснованию проектов сооружений на арктическом шельфе // Известия ВНИИГ им.Б.Е.Веденеева, СПб, 1996, т.231, с.287 - 296 (соавторы В.Б.Глаговский, Н.Ф.Кривоногова, Д.Д.Сапегин).

9. Проблемы проектирования оснований и фундаментов сооружений на арктическом шельфе России // Рефераты докл. III межд. конфер. «Освоение шельфа арктических морей России», СПб, 1997 (соавторы В.Б.Глаговский,

A.А.Готлиф, Т.Ф.Липовецкая, В.С.Прокопович).

10. Обоснование проектирования стационарных сооружений на арктическом шельфе // Гидротехническое строительство, 1997, № 7, с. 31 - 35 (соавторы В.Б.Глаговский, Н.Ф.Кривоногова, Д.Д.Сапегин).

11. Нормативная база проектирования оснований гидротехнических сооружений на шельфе. Анализ и предложения по совершенствованию // Труды Четвертой Международной конференции «Освоение шельфа арктических морей России», СПб, Июль 6 - 9, 1999. с. 239 - 246 (соавторы В.Б.Глаговский, Т.Ф.Липовецкая, С.М.Мищенко, Д.Д.Сапегин).

12. Опыт обоснования конструкций платформ гравитационного типа для грунтовых условий шельфа о. Сахалин // Известия ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева. 2000. т. 238. с. 96-100 (соавторы В.Б.Глаговский, А.В.Котов, А.А.Малютин).

13. Дренажное обустройство морской нефтяной платформы как средство повышения ее устойчивости при воздействии ледовых полей // Гидротехническое строительство, № 12, 2000. с. 15 - 18 (соавторы В.Н.Жиленков, И.Н.Гуса-кова).

14. Опыт лабораторных исследований процессов балластировки мелкодисперсными материалами модели морской ледостойкой платформы // Гидротехническое строительство, № 12, 2000. с. 32 — 39 (соавторы В.Н.Жиленков,

B.А.Керро).

15. Основные положения методики определения критериев безопасности гидротехнических сооружений // Научно-технический и производственный сборник «Безопасность энергетических сооружений», НИИЭС, Москва, вып. 7, 2000, с. 86 - 98 (соавторы И.Н.Иващенко, В.Д.Новоженин).

16. Учет влияния динамических воздействий на прочностные характеристики // Известия ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева. 2001, т. 239, с. 143 - 153 (соавторы В.Ф.Берзов, В.Н.Кутергин).

17. Некоторые особенности интерпретации результатов исследований свойств грунтов, выполненных по российским и зарубежным нормативам // Известия ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева. 2001, т. 239, с. 168 - 177 (соавторы Т.Ю.Векшина, А.А.Каган).

18. К расчету нагрузок от торосов на гидротехнические сооружения // Известия ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева. 2002, т. 240, с. 171-174 (соавтор М.Г.Гладков).

19. Учет цикличности нагружения грунтовых оснований платформ для обустройства нефтегазовых месторождений // Известия ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева. 2003, т. 242, с. 201 - 207 (соавторы Б.В.Беляев, М.Е.Миронов).

20. Местные размывы у платформ для обустройства нефтегазовых месторождений при совместном действии волн и течений // Известия ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева. 2003, т. 242, с. 208 — 214 (соавторы Б.В.Беляев, М.Е.Миронов).

21. Расчеты взаимодействия нелинейных волн с ледостойкими буровыми платформами // Материалы VI международной конференции «Безопасность водного транспорта», 2003 (соавторы Б.В.Беляев, М.Е.Миронов).

22. Нормирование природных нагрузок на морские гидротехнические сооружения водного транспорта // Материалы международной конференции «Освоение шельфа арктических морей России» (RAO-03), 2003, с. 183 (соавторы Б.В.Беляев, М.Е.Миронов).

23. Вероятностные методы оценки надежности грунтовых гидротехнических сооружений.- СПб. 2003, 553 с. (в соавторстве).

24. Определение величины неразрушающих напоров в основании морской нефтяной платформы при заглублении юбки кессона в грунт // Известия ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева. 2004, т. 243, с. 10 - 15 (соавторы С.Г.Гордиенко, Б.В.Беляев, Л.А.Варламова).

25. Оценка несущей способности оснований гравитационных платформ на шельфе // Известия ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева. 2004, т. 243, с. 45 — 55 (соавторы И.Н.Белкова, Т.Ю.Векшина, В.Б.Глаговский, В.С.Прокопович).

26. Оценка устойчивости морской гравитационной платформы при возможном разжижении верхнего слоя основания // Труды межд. геотехнической конф. «Геотехнические проблемы строительства крупномасштабных и уникальных объектов», Алматы, Казахстан, 2004, с. 617 - 622 (соавторы Т.Ю.Векшина, В.С.Прокопович, Ю.Г.Смирнов).

27. Об учете дополнительных факторов, влияющих на несущую способность песчаных оснований центрально-нагруженных малозаглубленных фундаментов // Основания, фундаменты и механика грунтов, 2004, № 1, с. 2 — 8 (соавтор Д.Р.Шейнкман).

28. О классификации глинистых грунтов в российских и зарубежных стандартах // Основания, фундаменты и механика грунтов, 2005, № 1, с. 17-21 (соавторы А.А.Каган, Т.Ю.Векшина).

29. Analysis of Various Designs of the Stationary Platform Substructures for the Pechora Sea Shelf // Proc. 10th Int. Offshore and Polar Engineering Conference, 2000, Seattle, USA, vol. 1, pp. 737 - 742 (соавтор E.E.Toropov).

30. Determination of Global Load from Hammocks on Offshore Structures // Proc. 6th Int. Conf. on Ship and Marine Structure in Cold Region (ICETECH-2000), St.-Petersburg, Russia, 2000, pp. 404 - 407 (соавторы M.G.Gladkov, I.N.Shatalina).

31. Basic Issues of the Design of Support Elements of Gravity Platforms on Sakhalin Shelf // Proc. 6th Pacific/Asia Offshore Mechanics Symposium (PACOMS-2004), Vladivostok, Russia, 2004, pp. 12 - 19 (соавторы V.B.Glagovsky, O.M.Fi-nagenov).

\

Лицензия ЛР №020593 от 07.08.97

Подписано в печать 26.02.2006. Формат 60x84/16. Печать цифровая. Усл. печ. л. 2,0. Тираж 100. Заказ ЗЗОЬ.

Отпечатано с готового оригинал-макета, предоставленного автором, в Цифровом типографском центре Издательства Политехнического университета. 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29. Тел.: 550-40-14

Тел./факс: 247-57-76

Введение.

1. Конструктивные решения фундаментных блоков МНГС и особенности их совместной работы с основанием.

1.1. Основные конструкции морских нефтегазопромысловых гидротехнических сооружений и их опорных блоков.

1.2. Общая характеристика природных условий арктического и дальневосточного шельфа России.

1.3. Типы конструкций опорных блоков МНГС, рекомендуемых для российского шельфа.

1.4. Особенности совместной работы системы "фундамент МНГС - грунтовое основание".

2. Основные принципы обеспечения надежной и безопасной работы опорных блоков МНГС.

2.1. Общие положения.

2.2. Основные критерии при нормировании надежной и безопасной работы МНГС.

2.3. Классификация нагрузок и выбор их сочетаний при расчетах МНГС

3. Методология выбора нагрузок при расчетах МНГС.

3.1. Ледовые нагрузки.

3.2. Сейсмические нагрузки.

3.3. Волновые нагрузки и воздействия.

3.4. Давление грунта на боковые стенки опорного блока МНГС.

4. Методология определения геотехнических параметров грунтов оснований

МНГС.

4.1. Общие положения.

4.2 Выбор оптимального объема и состава инженерно-геологических изысканий

4.3 Усовершенствованная методика лабораторных исследований прочности 136 4.4. Особенности определения деформационных характеристик грунтов . 146 4.5 Исследование характеристик трения на контакте подошвы кессона гравитационной нефтедобывающей платформы с основанием.

5. Динамические исследования грунтов.

5.1. Общие положения.

5.2. Динамическая прочность и методы ее определения.

5.3. Установки и методики лабораторных испытаний.

5.4. Методика обработки и результаты оценки динамической прочности.

5.5. Оценка параметров деформируемости при динамических нагрузках.

6. Взаимодействие фундаментов МНГС с грунтовым основанием.

6.1. Общие положения.

6.2. Модели грунтов.

6.3. Оценка несущей способности оснований при вертикальной и слабонаклонной нагрузке.

6.4. Оценка устойчивости платформы к сдвигу при действии внешних горизонтальных сил и моментов.

6.5. Оценка НДС системы «платформа - основание» численными методами

6.6. Расчеты сейсмостойкости по динамической теории.

В настоящее время потребление энергии в мире составляет примерно 8 млрд. ТНЭ (тонн нефтяного эквивалента) и по прогнозам в XXI веке возрастет до 35-50 млрд. ТНЭ. Мировое сообщество должно быть готово к подобной ситуации, так как дефицит в энергообеспечении может осложнить нормальное функционирование мировой экономики и повлиять на геополитическую ситуацию в мире. Рост потребности в углеводородном сырье требует освоения новых нефтегазовых месторождений, что стимулирует их поиск и освоение не только на суше, но и на морском (океанском) шельфе [68, 138].

Шельф - это подводная относительно мелководная горизонтальная или слабонаклонная равнина, имеющая общее с сушей геологическое строение и расположенная в пределах окраин материков между берегом и уступом материкового склона. Глубины шельфа обычно составляют 100 - 200м, но в отдельных случаях достигают 1500 - 2000м.

Протяженность российских шельфовых зон измеряется тысячами километров, а ширина - сотнями километров, поскольку с севера и востока государство имеет морские границы. Береговая линия северной климатической зоны России включает Баренцево, Карское, Печорское моря (Западный сектор); море Лаптевых, Восточно-Сибирское, Чукотское (Восточный сектор); дальневосточные моря - Охотское, Берингово и Японское. Арктическая и дальневосточная шельфовые зоны являются весьма перспективными для освоения как по уже разведанным запасам нефти и газового конденсата, так и по возможности открытия новых промышленно значимых месторождений на слабо изученных территориях. В связи с этим очевидна актуальность разработки научно обоснованных методов проектирования и возведения МНГС (морских нефтегазопромысловых сооружений) применительно к сложным условиям шельфа арктических и дальневосточных морей.

Интенсивное освоение шельфа морей и океанов началось в 50-60 годах прошлого века, при этом наиболее значительные успехи в добыче нефти и газа были достигнуты на территориях с теплым климатом - в Нигерии, Бразилии, Анголе, Вьетнаме, в Мексиканском заливе, а также на шельфе Аляски и Канады. В конце шестидесятых годов началось освоение шельфа Северного моря. В 1965-1966 гг. на британском и норвежском секторах Северного моря был открыт ряд месторождений, самое большое из них газовое месторождение «Леман» (330 млрд. м ). В 1969г. Нидерландами было открыто уникальное газовое месторождение «Гранинген» (1700 млрд.м3) и нефтяное месторождение «Экофиск» (486 млн.т). В 1971г. на датском секторе Северного моря было открыто нефтяное месторождение «Дам» (7,6 млн.т).

Проблема освоения российского шельфа возникла в 80-х годах в связи с падением добычи углеводородного сырья на суше. В 1987г. годовая добыча нефти и конденсата в России составила 569,5 млн.т, однако в последующие годы начался спад. С 1988г. по 1993г. годовая добыча нефти уменьшилась на 210 млн.т. В 1993г. по сравнению с 1992г. добыча газа также уменьшилась на 18,5 млрд.м3. Безальтернативным вариантом компенсации падения добычи углеводородов на суше стало развитие добычи нефти и газа на континентальном шельфе [56, 94, 120, 141, 164, 223]. Поскольку наша страна располагает почти четвертью мировой площади шельфа, освоение российских углеводородных запасов имеет не только национальное, но и транснациональное значение [120].

Успешный зарубежный опыт освоения нефтяных и газовых месторождений в Северном море позволил предположить, что Россия также обладает значительными запасами нефти и газа в северных морских акваториях. В результате двух десятилетий геологоразведочных работ на нефть и газ к концу прошлого века было установлено, что нефтегазовый потенциал российского шельфа составляет более 100 млрд.т, из которых 85% приходится на арктические моря и 14% на моря дальневосточные.

На арктическом шельфе наиболее перспективными для развития топливно-энергетического комплекса не только России, но и стран Западной Европы были признаны регионы Западной Арктики, включающие шельфы Баренцева, Печорского и Карского морей. В 1988 г. в центральной части российского сектора Баренцева моря было открыто уникальное Штокмановское газоконденсатное месторождение с запасами порядка 3 трлн. м газа и 22,5 млн. т конденсата. На мелководной части Печорского моря было разведано крупное нефтяное месторождение Приразломное, а также целый ряд менее крупных месторождений: Северо- и Восточно-Гуляевское, Медынское, Варандей-море, Северо-Долгинское и др. Кроме того, среди крупных газовых месторождений на арктическом шельфе следует отметить Ленинградское и Русановское месторождения, а также Хараса-вейское и Крузенштерновское месторождения на шельфе п-ва Ямал [112, 128, 219].

Для решения топливно-энергетических проблем Дальневосточного региона России и продажи углеводородного сырья в страны Юго-Восточной Азии началось освоение шельфа дальневосточных морей, и в первую очередь - шельфа острова Сахалин [60, 105, 130, 143, 219], где выявлены достаточно крупные нефтяные и газоконденсатные месторождения Лунское, Пильтун-Астохское, Аркутун-Даги, Чайво и ряд других. Потенциальные ресурсы Берингова, Охотского и Японского морей, Татарского пролива и российского сегмента Тихого океана оцениваются по нефти и конденсату в 4 млрд.т, по газу - 12 трлн.м3 [130].

Шельф Восточно-Сибирских морей также богат углеводородным сырьем. Анализ структур Гиперборейской платформы, на которой расположены Восточно-Арктические моря (Лаптевых, Чукотское), позволяет с уверенностью предполагать, что эти структуры простираются на север Аляски до гигантского месторождения Прудо-Бей, и, стало быть, весьма перспективны для добычи углеводородного сырья [77, 105], поскольку являются частью гигантского Арктического супергазоносносного бассейна.

В 1992г. для решения актуальных проблем разведки и освоения нефтегазоконден-сатных месторождений шельфа правительством РФ была создана российская компания по освоению шельфа АО «Росшельф». В 1994г. Росшельф и Газпром разработали две программы подготовки к освоению ресурсов углеводородного сырья шельфа России.

Первая программа рассматривала концепцию геолого-геофизических исследований шельфа арктических морей и задачи промышленного освоения Приразломного и Штокма-новского месторождений (на 1994 - 2010 годы). Вторая программа определила приоритетные направления геологоразведочных работ на глубинах до 350м для десяти месторождений с запасами нефти 500 млн.т и пяти месторождений газа с запасами 12 трлн.м3.

В 1995г. Правительством РФ была утверждена «Концепция изучения и освоения углеводородных ресурсов Баренцевоморской провинции». В 1998г. аналогичная концепция была создана для освоения шельфа Северо-Восточной части Арктического шельфа и шельфа Дальнего Востока. Планы освоения углеводородного сырья на шельфе предусматривали поэтапный рост добычи: 2000г. - 4-^5 млн.т нефти, 2-КЗ млрд.м3 газа; 2005г. - 25^28 млн.т нефти и 30-К35 млрд.м газа; 2010г. - соответственно 1R45 млн.т и 87-И00 млрд.м ; 2020г. - 65-^70 млн.т и 135-Н40 млрд.м [49, 128, 219]. Основное внимание было уделено разработке Приразломного нефтяного и Штокмановского газоконденсатного месторождений.

Во всем мире разведка, обустройство и разработка нефтегазоконденсатных месторождений на шельфе требуют решения экономических, юридических, научных, технических, технологических, социальных и др. проблем. Оценка инженерно-геологических условий будущих площадок установки МНГС, изучение грунтов морского дна, метеорологическое, гидрографическое, гидрологическое, криологическое, сейсмологическое и др. изучение районов строительства на шельфе, организация проектирования и строительства платформ и других объектов обустройства, техника и технология добычи нефти и газа, технические решения проблем хранения, отгрузки, транспортировки углеводородов, обеспечение надежности работы МНГС в сложных природных условиях, мониторинг работы платформ, обеспечение охраны недр и экологической безопасности эксплуатации МНГС, законодательная, нормативная, правовая база и экономика освоения шельфа - вот далеко не полный перечень многочисленных задач, которые необходимо решать как в объеме всей топливно-энергетической отрасли, так и применительно к каждой конкретной площадке.

Более чем 40-летний период активного освоения зарубежными компаниями шель-фовых месторождений способствовал накоплению достаточного опыта решения подобных проблем в процессе проектирования, строительства и эксплуатации МНГС. При этом разработаны и внедрены многочисленные типы конструкций стационарных платформ, в числе которых гравитационные железобетонные и стальные, ферменные на свайном фундаменте, полупогружные на натяжных связях (TLP, SPAM и т.д.) и др. Разработаны нормативные документы, регламентирующие их проектирование (API, DNV, CAN/CSA, ISO и ДР-)

Богатый мировой опыт в значительной степени может и должен быть использован при освоении российского шельфа. Однако, по природно-климатическим, батиметрическим, инженерно-геологическим, сейсмическим и другим условиям шельф России отличается рядом особенностей, а именно:

- на значительной его протяженности преобладают небольшие глубины (менее 100м), в этих условиях происходит трансформация волн, что ведет к существенному повышению волновых нагрузок;

- на большей его части наблюдаются тяжелые ледовые условия (большие поля дрейфующего льда, торосы, стамухи и др. ледовые явления);

- отмечается высокий уровень сейсмических воздействий (особенно на дальневосточном шельфе);

- сложные природно-климатические и инженерно-геологические условия (как следствие многочисленных трансгрессий и регрессий моря); спорадическое распространение многолетнеохлажденных и мерзлых грунтов, особенно на шельфе арктических морей.

При проектировании платформ на российском шельфе, как правило, требуется учитывать сочетание 3-х негативных природных факторов из 4-х перечисленных, что не характерно для мировой практики.

Условия строительства и эксплуатации платформ на арктическом шельфе России также отличаются специфическими особенностями, которые требуют учета при проектировании, производстве строительных работ и установке МНГС:

- удаленность от строительных баз и отсутствие инфраструктуры;

- сложные условия и короткая продолжительность периода, приемлемого для транспортировки, сборки и установки платформы;

- тяжелые (с точки зрения нагрузок и воздействий) условия эксплуатации нефтедобывающих сооружений.

Эти условия определяют необходимость максимальной эксплуатационной готовности всех конструктивных элементов и систем жизнеобеспечения платформ перед выходом в море (целиком, либо в виде крупных модулей), минимизацию сроков доставки на точку установки и сроков сборки модулей в единый промышленно-технологический комплекс. При этом необходимо в полной мере обеспечить безопасность персонала, надежность сооружения в целом и оптимизацию сроков начала технологических процедур. В этих обстоятельствах ряд преимуществ имеют конструкции гравитационного типа, поскольку позволяют использовать для доставки на точку и монтажа крупные модули с максимальной технологической готовностью.

Большой вклад в исследования проблем, связанных с освоением арктического и дальневосточного шельфа, внесен трудами отечественных инженеров и ученых: Б.В.Балашова, А.Т.Беккера, А.С.Болынева, А.К.Бугрова, В.Б.Глаговского, М.Г.Гладкова, А.Л.Гольдина, Н.Н.Загрядской, Ю.К.Зарецкого, С.Н.Ковалева, П.П.Кульмача, Д.Д.Лаппо, О.Е.Литонова, А.С.Локтева, А.А.Малютина, Д.А.Мирзоева, М.Е.Миронова, С.М.Мищенко, Б.А.Никитина, Г.В.Симакова, П.А.Трускова, К.Н.Шхинека, Н.Г.Храпатого и др. Из зарубежных авторов, чьи работы посвящены решению проблем строительства на шельфе, следует отметить К.Андерсена, Т.Доусона, Т.Лунне, П.Робертсона, Т.Хансена.

Таким образом, богатый мировой опыт не в достаточной степени ориентирован на проектирование МНГС в условиях сочетания большого количества негативных факторов, а российская инженерная практика не накопила большого опыта проектирования и строительства платформ на шельфе, но имеет опыт проектирования и строительства гидротехнических сооружений в северной строительно-климатической зоне и в условиях высокой сейсмичности. Этот опыт нашел отражение в ряде нормативных документов (ГОСТ, СНиП, ПРМ и др.). Поэтому основной целью настоящей работы является разработка научно обоснованной методологии проектирования системы «сооружение-основание» платформ гравитационного типа в сложных условиях шельфа России, обеспечивающей требуемый уровень надежности и безопасности, в максимальной степени учитывающей международный и российский опыт проектирования, строительства и эксплуатации МНГС. В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи: 1. Обобщение и анализ мирового опыта проектирования, строительства и эксплуатации гравитационных платформ на шельфе, сопоставление требований российских нормативных документов с требованиями зарубежных норм, корректировка коэффициентов безопасности для обеспечения принятого в российской и международной практике уровня надежности и безопасности.

2. Разработка комплексного научно-обоснованного подхода к обеспечению надежности и безопасности системы «сооружение-основание» гравитационных платформ на шельфе, обоснование перечня нагрузок и их сочетаний, учитываемых при проектировании опорных блоков МНГС.

3. Выбор корректных существующих и разработка новых методов определения нагрузок от окружающей среды.

4. Разработка концепции учета особенностей инженерно-геологических условий, определяемых историей и условиями формирования грунтового массива; выбор корректных полевых и лабораторных методов определения характеристик прочности, деформируемости и фильтрационной проницаемости грунтов, позволяющих учесть природное состояние грунтов и изменение этого состояния после установки и в процессе эксплуатации сооружения.

5. Учет влияния уровня, характера и продолжительности динамических воздействий на систему «сооружение-основание» для оценки характеристик связных и несвязных грунтов, порового давления и/или разжижения грунтов, в том числе, после окончания действия циклических нагрузок.

6. Формулирование дополнительных требований к морским инженерным изысканиям, оптимизация объемов и состава инженерно-геологических изысканий.

7. Обоснование перечня расчетных случаев для оценки несущей способности и напряженно-деформированного состояния системы «сооружение-основание», выбор обоснованных методов и методик расчетов.

Диссертация включает шесть глав.

В первой главе приведен обзор основных конструкций морских нефтегазопромы-словых гидротехнических сооружений и их опорных блоков и примеры конструкции действующих МНГС с гравитационными опорными блоками. Дана общая характеристика природных условий арктического и дальневосточного шельфа России. Рассмотрены характеристики различных конструкций МНГС и приведены условия применения некоторых из них для условий российского шельфа, обоснованы преимущества гравитационных типов фундаментов.

Во второй главе рассмотрены особенности совместной работы системы "фундамент МНГС - грунтовое основание" в сложных природно-климатических и инженерно-геологических условиях. Выполнены анализ и сопоставление основных требований российских норм по проектированию гидротехнических сооружений и зарубежных норм по проектированию морских стационарных платформ. Таким образом, в целом требования российского СНиП 33-01 в части обеспечения надежности и безопасности достаточно близки к таковым в зарубежной практике. В то же время, есть ряд положений концептуального характера, которые требуют соответствующих уточнений и корректировок в части проектирования МНГС. В главе подробно рассмотрены и проанализированы положения, требующие соответствующих модификаций. В частности, это касается выбора нагрузок и комбинаций нагрузок окружающей среды с учетом их нестационарного характера, возможности одновременного действия различных видов нагрузок и срока службы сооружения.

На основе анализа международной и российской практики рекомендован перечень сочетаний нагрузок от ветра, волн, течений, льда и землетрясений и их повторяемостей для учета при проектировании МНГС.

Третья глава посвящена анализу характера и величины природных воздействий на сооружение и основание, приводится обоснование номинального перечня нагрузок и воздействий, их сочетаний. Рекомендованы прогрессивные методы определения нагрузок от окружающей среды: волновых нагрузок и воздействий с учетом трансформации ветровых волн на мелкой воде, вероятностной и нерегулярной природы волнения, нелинейных эффектов взаимодействия волн с преградами и т.д.; ледовых нагрузок и воздействий с учетом характера ледовых образований (ровный лед, наслоенный лед, торосы, стамухи и др.), скорости дрейфа, соотношения размеров ледовых образований и сооружения, торошения и сжатия льда перед сооружением и т.д.; сейсмических нагрузок и воздействий с учетом интенсивности и удаленности очага землетрясения, повторяемости воздействия, нелинейных эффектов в грунтовом основании и т.д. Предложена методика учета характерных особенностей и продолжительности доминирующих внешних природных воздействий и их повторяемости. Усовершенствована методика определения нормативных и расчетных значений нагрузок и выделения расчетных случаев, которые должны быть использованы при обосновании безопасности и надежности системы «сооружение-основание».

В четвертой главе, посвященной геотехническим проблемам, содержится концепция учета особенностей инженерно-геологических условий, определяемых историей и условиями формирования грунтового массива. Приведены рекомендации по оптимизации объемов и состава инженерно-геологических изысканий. Показана необходимость корректного выбора полевых и лабораторных методов определения характеристик прочности и деформируемости грунтов, позволяющих учесть природное состояние грунтов и изменение этого состояния после установки и в процессе эксплуатации сооружения. Разработана методика трехосных испытаний грунтов шельфа с учетом величин эффективных напряжений в грунте и порового давления на глубине естественного залегания грунтов и методика учета природного состояния грунтов (степени переуплотнения и коэффициента бокового давления). Дана оценка влияния пригрузки основания сооружением и консолидации основания на параметры прочности грунтов. Разработана методика определения нормативных и расчетных характеристик по совокупности данных лабораторных и полевых испытаний грунтов, с учетом методов исследований, особенностей формирования грунтового массива и характера воспринимаемых им нагрузок.

Пятая глава содержит рекомендации по учету влияния динамических воздействий на систему «сооружение-основание» для оценки изменения характеристик глинистых грунтов, роста порового давления и/или разжижения песчаных грунтов, их поведения после окончания приложения циклических нагрузок. Разработаны однопараметрические модели оценки динамической прочности связных и несвязных грунтов при нерегулярном внешнем воздействии, методики лабораторных испытаний грунтов по определению динамических характеристик грунтов. Получены новые экспериментальные данные о влиянии асимметрии цикла нагружения на возможность разжижения несвязного грунта.

В шестой главе приводится обоснование перечня расчетных случаев для оценки несущей способности и напряженно-деформированного состояния системы «сооружение-основание» и выбор обоснованных методов и методик расчетов. Для решения сложных задач взаимодействия морских гидротехнических сооружений с основаниями проведены фундаментальные теоретические исследования, позволившие установить соотношения на сильных разрывах в жесткопластической среде с внутренним трением. В этом контексте дана интерпретация явления локализации деформаций, определены критические значения функций и параметров упрочнения при которых локализация становится возможной. На основе теоремы о верхнем пределе пластичности получено решение об устойчивости сдвигу штампа на двуслойном основании при потере грунтом прочности в окрестности концов ребристых элементов, обеспечивающих сопряжение штампа с основанием. Усовершенствован инженерный метод определения предельного давления на песчаное основание и проведено сопоставление расчетных величин предельного давления с опытными данными, показавшее их достаточно хорошее соответствие. Разработаны инженерно-технические мероприятия по повышению безопасности, надежности и эффективности гравитационных платформ и их опорных блоков на этапах установки и эксплуатации (дренажи, защита от размывов и т.д.).

В Заключении обобщены результаты всех проведенных автором исследований и приведены основные выводы.

Практическая значимость результатов работы заключается в том, что разработанный автором комплексный подход к анализу и учету всех факторов, влияющих на систему «МНГС - основание», целостная методология расчетов устойчивости опорных блоков морских гравитационных платформ с учетом сложных природных условий шельфа могут быть применены в реальных проектах МНГС. Разработанные новые и усовершенствованные существовавшие ранее методы расчетов позволяют обеспечить повышение уровня безопасности и надежности. Научная значимость работы состоит в том, что разработки и предложения автора вошли в ГОСТ 20522-96 «Грунты. Методы статистической обработки», ГОСТ 12248-96 «Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости», СНиП 33-01-2003 «Гидротехнические сооружения. Основные положения», в подготовленный проект СНиП 33-03 «Строительство гидротехнических сооружений в сейсмических районах».

Результаты работы нашли внедрение при составлении Технических условий в проектах гравитационных платформ для Приразломного, Пильтун-Астохского, Лунского и других месторождений, а также терминалов для отгрузки нефти и газа в Охотском море (проекты «Сахалин-I» и «Сахалин-П»),

Автор искренне благодарен В.Б.Глаговскому, М.Г.Гладкову, А.Л.Гольдину, М.Е.Миронову, Д.Д.Сапегину, О.М.Финагенову, А.А.Храпкову, С.М.Мищенко, А.Д.Кауфману, В.С.Прокоповичу, Ю.Г.Смирнову, Е.Е.Торопову, Д.Р.Шейнкману, Р.А.Ширяеву, Т.Ф.Липовецкой, Т.Ю.Векшиной и Е.Д.Гибянской за плодотворное сотрудничество при выполнении отдельных этапов работы.

Основные результаты исследований были доложены на следующих симпозиумах и конференциях: II, III, IV, V, VI, VII Международные конференции «Освоение шельфа арктических морей России» (RAO-95, RAO-97, RAO-99, RAO-Ol, RAO-03, RAO-05) (г. Санкт-Петербург, Россия, 1995, 1997, 1999, 2001, 2003, 2005); X, XIII, XIV Международные конференции «Offshore and Polar Engineering Conference» (ISOPE-2000, ISOPE-2003, ISOPE-2004) (г. Сиэтл, США, 2000, г. Гонолулу, США, 2003, г. Тулон, Франция, 2004); VI Международная конференция «Ship and Marine Structure in Cold Region» (ICETECH-2000) (г. Санкт-Петербург, Россия, 2000); Международная конференция «Геотехника. Оценка состояния оснований и сооружений» (г. Санкт-Петербург, Россия, 2001); I, .II Международные конференции «Нефть и газ Арктического шельфа» (г. Мурманск, Россия, 2002, 2004); V, VI Международные симпозиумы «ISOPE Pacific/Asia Offshore Mechanics Symposium» (PACOMS-2002, PACOMS-2004) (г. Даеджион, Корея, 2002, г. Владивосток, Россия, 2004); XVII Международный симпозиум «International Symposium on Ice» (IAHR-2004) (г.Санкт-Петербург, Россия, 2004), Международная конференция "Геотехнические проблемы строительства крупномасштабных и уникальных объектов" (Алматы, Казахстан, 2004)и др.

Основные результаты диссертационной работы изложены в 31 печатных работах, опубликованных в ведущих научных журналах, материалах международных и отечественных научных конференций и конгрессов, в нормативных документах, в том числе:

1. Беллендир Е.Н., Глаговский В.Б., Кривоногова Н.Ф., Сапегин Д.Д. Обоснование проектирования стационарных сооружений на арктическом шельфе. - Гидротехническое строительство, 1997, № 7, с.31-35.

2. Беллендир Е.Н., Торопов Е.Е., Оптимизация фундаментной части гравитационной платформы для мелководного участка шельфа. Труды RAO-97, СПб. 1997, с. 247.

3. Беллендир Е.Н., Гладков М.Г. К расчету нагрузок от торосов на гидротехнические сооружения. - Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. 2002, т. 240, с. 171-174.

4. Беллендир Е.Н., Беляев Б.В., Миронов М.Е. Учет цикличности нагружения грунтовых оснований платформ для обустройства нефтегазовых месторождений. - Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. 2003, т. 242, с.201-207.

5. Беллендир Е.Н., Шейнкман Д.Р. Об учете дополнительных факторов, влияющих на несущую способность песчаных оснований центрально - нагруженных малозаглубленных фундаментов. Основания фундаментов и механика грунтов, 2004, № 1, с. 2-8.

На защиту выносятся:

1. Методология формирования комплекса исходных данных для расчетов прочности и устойчивости опорных блоков МНГС и их оснований, в частности, выбор критериев надежности (частных коэффициентов запаса), назначение нагрузок от окружающей среды (ледовых, сейсмических, волновых и т. д.), учет особенностей инженерно-геологических условий и др.

2. Классификация нагрузок и воздействий и их сочетаний, методики определения нагрузок от льда и волнения, методики определения сочетаний нагрузок с учетом их повторяемости, длительности и характера воздействия.

3. Теоретические исследования по изучению взаимодействия МНГС с грунтовым основанием. Методика циклических лабораторных исследований грунтов и анализа их результатов для оценки влияния динамического характера внешних воздействий на прочность грунтов основания.

4. Комплекс методов расчета прочности и устойчивости опорных блоков МНГС и их оснований применительно к сложным природным условиям российского шельфа; обоснование новых методов расчета несущей способности грунтового основания и усовершенствование имеющихся.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании проведенных автором теоретических и экспериментальных исследований разработан и внедрен комплекс научно обоснованных технических решений по обеспечению надежности и безопасности системы «сооружение-основание» МНГС и предложены практические рекомендации для проектирования и строительства. Основные результаты состоят в следующем:

1. Обобщен и проанализирован мировой опыт проектирования, строительства и эксплуатации МНГС, выполнено сопоставление требований зарубежных и российских нормативных документов, а также корректировка некоторых требований для обеспечения принятого в российской и международной практике уровня надежности и безопасности. Показано, что во многих случаях гравитационные конструкции опорных блоков являются предпочтительными для условий российского шельфа. Даны рекомендации по выбору типа опорных блоков с учетом вариации грунтовых условий. Отмечены случаи, когда использование гравитационных опорных блоков являются технически и экономически неоправданным.

2. На основе анализа и сопоставления требований российских нормативных документов по проектированию гидротехнических сооружений и зарубежных нормативов по проектированию МНГС установлено, что в целом требования российских нормативов обеспечивают необходимый уровень надежности и безопасности платформ, однако требуется корректировка и модификация ряда положений концептуального характера. В частности, это относится к выбору природных нагрузок с учетом их нестационарного характера и их сочетаний, возможности одновременного действия разных нагрузок, а также сроков службы сооружения. Выработаны соответствующие рекомендации и предложения, некоторые из них вошли в новую редакцию СНиП 33-01-2003.

3. Научно обоснован выбор корректных существующих методов и разработаны новые методики определения нагрузок от окружающей среды (ледовых, волновых, сейсмических), в частности:

- методы определения волновых нагрузок, позволяющие рассчитывать волновые воздействия на преграды, напорные поверхности которых могут быть представлены в виде комбинаций произвольного числа плоских наклонных и вертикальных граней при произвольном угле подхода волн; на основе предложенного метода разработан программный комплекс для ПК;

- предложен метод расчета ледовых нагрузок от тороса на преграды с вертикальными и наклонными стенками; модифицированный метода Долгополова предложен для определения составляющих нагрузок от киля тороса;

- предложения автора по оценке сейсмического риска на площадках установки МНГС вошли в подготовленный проект СНиП 33-03 «Строительство гидротехнических сооружений в сейсмических районах».

4. С целью повышения достоверности определения характеристик прочности и деформируемости грунтов шельфа разработаны:

- методы учета особенностей инженерно-геологических условий, определяемых условиями формирования грунтового массива;

- сформулированы дополнительные требования к морским инженерным изысканиям, обеспечивающие получение необходимых геотехнических параметров;

- разработана научно обоснованная и проверенная экспериментально методика трехосных испытаний, позволяющая учесть природное состояние грунтов и изменение этого состояния после установки и в процессе эксплуатации сооружения;

- на основе анализа надежности результатов полевых и лабораторных исследований предложен подход к оптимизации состава и объема инженерно-геологических изысканий применительно к оценке параметров прочности грунтов;

- проведены экспериментальные исследования и получены данные о влиянии способов обработки поверхности днища и содержания продуктов коррозии на параметры трения на контакте «сталь-грунт».

5. Разработана концепция учета влияния динамических воздействий на систему «опорный блок МНГС - грунтовое основание», включающая:

- принципы и подходы к оценке влияния динамического характера нагружения на параметры прочности и деформируемости грунтов;

- методики проведения полевых и лабораторных исследований в условиях циклического нагружения для оценки изменения параметров прочности и деформируемости грунтов;

- методики и гипотезы, приемлемые для оценки изменения свойств грунтов при переходе к реальному нерегулярному воздействию, определение необходимых исходных данных для подобного рода оценок;

- характеристик прочности при нагружении грунтов после завершения этапа циклического воздействия.

6. На основе теоретических исследований получены новые данные о формировании полос локализации деформаций в несвязных грунтах, новые аналитические и полуаналитические решения для оценки несущей способности полосового штампа-на полупространстве и предельной величины сопротивления сдвигу ребристого штампа на двухслойном основании с низкой несущей способностью поверхностного грунта.

7. Обоснован перечень расчетных случаев для оценки несущей способности и напряженно-деформированного состояния системы «сооружение-основание», методов и методик расчетов. Даны примеры расчетов и их результатов, повлекшие необходимость принятия инженерно-технологических решений и их реализации для обеспечения требуемой надежности и безопасности опорных блоков МНГС.

Полученные результаты были использованы при разработке проектов и строительстве платформ для Приразломного, Пильтун-Астохского, Лунского и других нефтегазовых месторождений.

1. Александрович В.Ф., Федоровский В.Г. Круглый штамп на упругопластическом упрочняющемся основании/ В кн. Экспериментально-теоретические исследования нелинейных задач в области оснований и фундаментов. Новочеркасск: Изд-во НПИ. 1979. С.35-43.

2. Алексеев Ю.Н. и др. Ледотехнические аспекты освоения морских месторождений нефти и газа/ Ю.Н.Алексеев, В.П.Афанасьев, О.Е.Литонов, М.Н.Мансуров, Панов В.В., Трусков П.А. Гидрометеоиздат. СПб. 2001. 282 с.

3. Астафьев В.Н., Сурков Г.А., Трусков П.А. Торосы и стамухи Охотского моря. СПб.: «Прогресс-Вологда». 1997.

4. Афанасьев В.П., Долгополов Ю.В., Швайнштейн В.М. Давление льда на морские отдельно стоящие опоры// Труды ААНИИ. 1970. Т.300. С.61-80.

5. Беллендир Е.Н. Ориентация полос локализации в несвязном грунте при плоской деформации/Известия ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева. Т.207. 1988

6. Беллендир Е.Н., Николаевский Б.Н., Кузнецов А.С. Разрывы и локализация деформаций в дилатирующей среде с внутренним трением// Проблемы механики грунтов и инженерного мерзлотоведения. Сборник-Москва. Стройиздат.1990. С. 177-167.

7. Беллендир Е.Н. Взаимодействие подпорных стен с основанием и обратной засыпкой с учетом упруго-пластических свойств грунтов/ Автореф. дисс. кандидата техн. наук. Л.: ВНИИГ. 1992.

8. Беллендир Е.Н. Гольдин А.Л., Готлиф А.А. Расчетные и экспериментальные исследования бокового давления грунта на блочной насосной станции Запорожской АЭС// Основания, фундаменты и механика грунтов. Москва. 1994. №1. С. 10-15

9. Беллендир Е.Н. и др. Методические основы расчетов совместной работы ЛСП с основанием/ Е.Н.Беллендир, В.Б.Глаговский, Т.Ф.Липовецкая, Д.Д.Сапегин // Тез. докл. II Межд. конф. «Освоение шельфа арктических морей России». СПб. 1995. С. 208-210.

10. Беллендир Е.Н. и др. Исследования по обоснованию проектов сооружений на арктическом шельфе/ Е.Н.Беллендир, В.Б.Глаговский, Н.Ф.Кривоногова, ДДСапешн// Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. 1996. Т. 231. С. 287-296.

11. Беллендир Е.Н., Торопов Е.Е. Оптимизация фундаментной части гравитационной платформы для мелководного участка шельфа// Труды RAO-97. СПб. 1997. С. 247.

12. Беллендир Е.Н. и др. Математическое моделирование грунтовых сооружений и оснований/ Е.Н.Беллендир, В.Б.Глаговский., А.А.Готлиф, В.С.Прокопович// Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. 1996. Т. 231. С.272 286.

13. Беллендир Е.Н. и др. Обоснование проектирования стационарных сооружений на арктическом шельфе/ Е.Н.Беллендир, В.Б.Глаговский, Н.Ф.Кривоногова, Д.Д.Сапегин //Гидротехническое строительство. 1997. № 7. С. 31 35.

14. Беллендир Е.Н. и др. Опыт обоснования конструкций платформ гравитационного типа для грунтовых условий шельфа о. Сахалин/ Е.Н.Беллендир, В.Б.Глаговский, А.В.Котов, А.А.Малютин// Известия ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева. 2000. Т. 238. С. 96100.

15. Беллендир Е.Н., Жиленков В.Н., Гусакова И.Н. Дренажное обустройство морской нефтяной платформы как средство повышения ее устойчивости при воздействии ледовых полей// Гидротехническое строительство. 2000. № 12. С. 15-18.

16. Беллендир Е.Н., Жиленков В.Н., Керро В.А. Опыт лабораторных исследований процессов балластировки мелкодисперсными материалами модели морской ледостой-кой платформы//Гидротехническое строительство. 2000. № 12. С. 32-39.

17. Беллендир Е.Н., Берзов В.Ф., Кутергин В.Н. Учет влияния динамических воздействий на прочностные характеристики грунтов// Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева, 2001. Том 239. С. 143-153.

18. Беллендир Е.Н., Векшина Т.Ю., Каган А.А. Некоторые особенности интерпретации результатов исследований свойств грунтов, выполненных по российским и зарубежным нормативам//Известия ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева. 2001. Т.239. С.168-177.

19. Беллендир Е.Н., Гладков М.Г. К расчету нагрузок от торосов на гидротехнические сооружения// Известия ВНИИГ им.Б.Е.Веденеева. 2002. Т.240. С.171-174.

20. Беллендир Е.Н., Ивашинцов Д.А, Стефанишин Д.В., Финагенов О.М., Шульман С.Т. Вероятностные методы оценки надежности грунтовых гидротехнических сооружений. СПб. 2003. Т.1, 553 с.

21. Беллендир Е.Н., Смирнов Ю.Г., Погребняк Б.Н., Динамические испытания на прочность несвязных водонасыщенных грунтов основания гравитационных конструкций на морском шельфе// Труды международной конференции РАО-ОЗ. СПб. 2003. С. 207-208.

22. Беллендир Е.Н., Беляев Б.В., Миронов М.Е. Учет цикличности нагружения грунтовых оснований платформ для обустройства нефтегазовых месторождений // Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. 2003. Т. 242. С.201-207.

23. Беллендир Е.Н., Беляев Б.В., Миронов М.Е. Местные размывы у платформ для обустройства нефтегазовых месторождений при совместном действии волн и течений // Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. 2003. Т. 242. С.208-214.

24. Беллендир Е.Н. и др. Оценка несущей способности оснований гравитационных платформ на шельфе/ И.Н.Белкова, Е.Н.Беллендир, Т.Ю.Векшина, В.Б.Глаговский, В.С.Прокопович//Известия ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева. 2004. Т.243. С. 45-55

25. Беллендир Е.Н., Шейнкман Д.Р. Об учете дополнительных факторов, влияющих на несущую способность песчаных оснований центрально нагруженных малозаглуб-ленных фундаментов// Основания фундаментов и механика грунтов. 2004. № 1. С. 28.

26. Беллендир Е.Н., Каган А.А., Векшина Т.Ю. О классификации глинистых грунтов в российских и зарубежных стандартах// Основания, фундаменты и механика грунтов. 2005. № 1.С. 17-21

27. Белонин М.Б., Новиков Ю.Н., Соболев B.C. Концепция и предварительные результаты прогноза крупнейших месторождений нефти и газа на Арктическом шельфе России// RAO-99 «Освоение шельфа арктических морей России». 4.1. СПб. 1999. С.101-108.

28. Березанцев В.Г. и др. Исследования прочности песчаных оснований// Труды ВНИИ транспортного строительства. Вьш.28.1958. С.47-121.

29. Березанцев В.Г. Расчет оснований сооружений. Л.: Стройиздат. 1970. 207 с.

30. Бишоп А., Хенкель Д. Определение свойств грунтов в трехосных испытаниях. М.: Гос. изд-во литер, по стр-ву, архитектуре и строит, матер. 1961. 230 с.

31. Бишоп А.У. Параметры прочности при сдвиге недренированных и перемятых образцов грунта// Сб. Механика. М.: Мир. 1975. №2. С.7-75.

32. Богданчиков С.М. Стратегия нефтяной компании «Роснефть» в освоении шельфа// RAO-03. СПб. 2003. С.22-24.

33. Болынев А.С.и др. Вероятностное моделирование ледовых нагрузок на сооружения континентального шельфа/ А.С.Болынев, К.Н.Шхинек, С.А.Фролов, Е.В.Уварова// Гидротехническое строительство. 2000. № 12. С.26-31.

34. Боткин А.И. Исследования напряженного состояния в сыпучих и связных грунтах// Известия ВНИИГ. 1939. Т.24. С.153-171.

35. Боткин А.И. О прочности сыпучих и хрупких материалов// Известия ВНИИГ. 1940. Т. 26. С.205-236.

36. Бугров А.К. О давлении несвязного грунта на жесткую стенку с учетом ее переме-щения/Юснования, фундаменты и механика грунтов. 1972. № 5. С.

37. Бугров А.К. Напряженно-деформированное состояние оснований и земляных сооружений с областями предельного равновесия грунта. Автореф. дисс. доктора техн. наук. Д.: ЛПИ. 1980.

38. Бурмистров М.А. Давление грунта по подошве и на стенки камеры шлюзов// Труды Гидропроекта. 1961. вып.5.

39. Бухановский А. В., Лопатухин Л. И., Рожков В. А. Оценки высот наибольших волн по вероятностным моделям // Тр. второй Междунар. конф. по судостр. ICS-98. Секция С. СПб., 1998. С. 270-277.

40. Ванмерке Э.Х. Реакция сооружений на землетрясения/ В кн.: Сейсмический риск и инженерные решения. М.: Недра. 1981. С.256-299.

41. Варгин М.Н. Исследование зависимости давления водонасыщенного грунта от смещения подпорной стены// Гидротехническое стр-во. 1968. № 12. С.32-35.

42. Велихов Е.П.и др. Программа АО «Росшельф» и РАО «Газпром» освоения арктического шельфа России»/ Е.П.Велихов, Б.А.Никитин, Л.И.Ровнин, Г.А.Шамраев// RAO-95 «Освоение шельфа арктических морей России». СПб. 1995. С.22-24.

43. Велихов Е.П. Энергетический мост Россия Северо-Восточная Азия// RAO-99 «Освоение шельфа арктических морей России». 4.1. СПб. 1999. С.27-34

44. Вершинин С.А. Взаимодействие морских ледяных полей с опорами сооружений континентального шельфа/ В кн. Механика и физика льда. М.: 1983. С. 38-55.

45. Вовк B.C. Методы рационального освоения нефтегазовых месторождений арктического шельфа. Автореф. дисс. канд.техн.наук. М.: ВНИИГаз. 1998.

46. Вовк В.С.и др. Технико-технологические решения по освоению Штокмановского газоконденсатного месторождения/ В.С.Вовк, В.М.Рабкин, И.Н.Чернов и др.// Труды RAO-03. СПб. 2003. С.51-55.

47. Вовкушевский А.В. О вычислении напряжений при решении задач теории упругости методом конечных элементов// Известия ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева. 1979. Т. 133. С. 18-22.

48. Волков В.А. Ледостойкие железобетонные основания для средств освоения шельфа Арктических морей России и предложения по организации их строительства// RAO-97 «Освоение шельфа арктических морей России». СПб. 1997. С.265-266.

49. Вяхирев Р.И., Никитин Б.А., Мирзоев Д.А. Обустройство и освоение морских нефтегазовых месторождений. М.: Изд-во Акад. горных наук. 1999. 376с.

50. Галахов КН., Литонов О.Е., Ачисейчик А.А. Плавучие буровые платформы. Л.: Судостроение. 1981. 224 с.

51. Гарагаш И.А. Образование ячеистых структур в упруго-пластической среде с внутренним трением и дилатансией/ Доклады АН СССР. 1982. Т.266. № 1. С.54-63.

52. Гарипов В.З. Состояние развития нефтегазового комплекса России// RAO-99 «Освоение шельфа арктических морей России». 4.1. СПб. 1999. С.6-7.

53. Герсеванов Н.М. Собрание сочинений. М.: Стройвоенмориздат. 1948. Т.1, 270 е.; Т.2. 375 с.

54. Глаговский В.Б., Липовецкая Т.Ф., Прокопович B.C. Развитие методов оценки устойчивости системы "сооружение основание"// Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. 1996.Т. 231.С. 257 -271.

55. Гладков М.Г. К расчету нагрузки от движущихся ледяных полей на вертикальные опоры гидротехнических сооружений// Известия ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева. 1994. Т. 228. С.21-25.

56. Гладков М.Г. Физико-механические свойства арктического льда// Известия ВНИИГ им.Б.Е.Веденеева. 1997. Т.230. С.580-589.

57. Гладков М.Г. Ледовые нагрузки на многоопорные сооружения в арктических условиях// Известия ВНИИГ им.Б.Е.Веденеева. 2000. Т.236. С. 152-155.

58. Гладков М.Г., Петров И.Г., Федоров Г.А. Схема расчета предела прочности льда// Труды ААНИИ. 1983. Т.386. С.75-88.

59. Гладков М.Г. К расчету эффективного давления льда на вертикальные опоры шель-фовых сооружений// Известия ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева. 2002. Т.240. С.174-177.

60. Глумов И.Ф.и др. Программа «Шельф России» и пути ее реализации/ И.Ф.Глумов, И.С. Грамберг., Д.А. Додин, М.М. Задорнов, Ю.К. Борбуков, М.А. Садиков// RAO-97 «Освоение шельфа арктических морей России». СПб. 1997. С.46-47.

61. Гольдин А.Л., Гладков М.Г. Определение ледовой нагрузки на элементы морских гидротехнических сооружений// Гидротехническое строительство. 1986. № 76. С.27-29.

62. Гольдштейн М.Н. и др. Расчеты осадок и прочности оснований зданий и сооружений. Киев. «Будивельник». 1977. С.208.

63. ГОСТ 12248-96. Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости.

64. ГОСТ 20522-96. Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний.

65. ГОСТ 25100-95. Грунты. Классификация.

66. ГОСТ 27751-88*. Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения по расчету.

67. ГОСТ 5180-84. Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик.

68. Грамберг И.С., Супруненко О.И. Арктический шельф будущее нефтяной и газовой промышленности России// RAO-95 «Освоение шельфа арктических морей России». СПб. 1995. С.49-54.

69. Грошев М.Е., Ломбардо В.Н. Методика решения задачи о взаимодействии подпорного сооружения с грунтовым массивом// Гидротехническое стр-во. 1986. № 8. С.34-38.

70. Дарцакян А.К. Проблемы оптимизации сооружений шельфа Арктических морей// RAO-97 «Освоение шельфа арктических морей России». СПб. 1997. С. 241.

71. Дмитриев В.В. О корреляции некоторых классификационных наименований нескальных грунтов, принятых в СССР и США// «Инженерная геология». 1981. № 4. М.: Наука.

72. Доронин Ю.П., Хейсин Д.Е. Морской лед. Л.: Гидрометеоиздат. 1975.

73. Доусон Т. Проектирование сооружений морского шельфа. Л.: Судостроение. 1986. 288 с.

74. Друккер Д., Прагер В., Гринберг X. Расширенные теоремы о предельном состоянии для непрерывной среды. Механика// Сб. переводов и обзоров иностр. литер. М. 1953. № 1 (17). С.98-106.

75. Дуброва Г.А. Взаимодействие грунта и сооружений. М.: Речной транспорт. 1963. 219 с.

76. Дэвис М.Х., Мищенко С.М. Экспериментальные исследования местных размывов у основания морских гидротехнических сооружений // Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева, СПб.: Т.236. С. 140-151. 2000.

77. Емельянов Л.М., Гутьеррес П.А., Еникеев Ф.Г. Экспериментальное изучение давления песчаного грунта// Труды МГМИ. 1971. Т. 34. С. 9-21.

78. Ескин Ю.М., Красников Н.Д., Эйслер Л.А., Расчет сейсмонапряженного состояния и деформаций земляных плотин с учетом упруго-пластических свойств грунтов.// Изд. ВНИИГ, 1977, т. 118, с.23-34.

79. Зарецкий Ю.К., Ломбардо В.Н. Статика и динамика грунтовых плотин. М: Энерго-атомиздат. 1983. 255 с.

80. Зарецкий Ю.К. и др. Приближенное решение задачи о давлении несвязного грунта на смещаемую подпорную стенку// Известия ВУЗов. Строительство и архитектура. 1983. № 11. С.28-37.

81. Зарецкий Ю.К. Лекции по современной механике грунтов. Изд-во Ростовского ун-та. 1989. 607 с.

82. Зархи А.З. Экспериментальные исследования распределения реактивных давлений грунта на шпунтовую стенку и одиночную сваю при действии горизонтальной силы// Труды ЛИИВТ. 1954. Вып. 22.

83. Захаров В.В.и др. Нефтегазовый потенциал южного шельфа Карского моря, сопредельной суши и перспективы его освоения/ В.В. Захаров, B.C. Комаров, А.Н. Тимо-нин, Ю.П. Ампилов // RAO-Ol «Освоение шельфа арктических морей России». СПб. 2001. С.38-40.

84. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. М.: Мир. 1975. 544 с.

85. Иванов П.Л. Грунты и основания гидротехнических сооружений. М.: Высшая школа. 1991.447 с.

86. Ивлев Д.Д. Теория идеальной пластичности. М.: Наука. Главн. ред. физ-мат. литературы. 1966. 231 с.

87. Ивлев Д.Д., Быковцев Г.И. Теория упрочняющегося пластического тела. М.: Наука. Главн. ред. физ-мат. литературы. 1971. 231 с.

88. Инструкция по определению механических характеристик грунтов методом трехосного сжатия (ДВП). СПб. 2001. 42 с.

89. Каган А.А. Расчетные показатели физико-механических свойств грунтов. Л.: Изд. литерат. по стр-ву. 1973. 143 с.

90. Капканян Г.П. Определение величины угла обрушения и давления сухого песка на подпорную стену//Журн. техн. физики. 1937. Т.7. Вып.2. С. 2302-2304.

91. Качанов Л.М. Основы теории пластичности. М.: Гостехиздат. 1956. 340 с.

92. Кириллов В.М. Основы расчета и эксплуатации портовых гидротехнических сооружений на базе развития теории нелинейной деформируемости грунтов. Автореферат дисс. доктора техн. наук. Л.: ЛИИВТ. 1988. 425 с.

93. Клейн Г.К. Давление грунта на сооружения в зависимости от их перемещений// Гидротехническое строительство. 1966. № 1. С. 41-44.

94. Коблов Э.Г., Харахинов В.В., Землюк С.В. Геологическое строение и ресурсы нефтегазоносных бассейнов Охотского и Берингова морей// RAO-99 «Освоение шельфа арктических морей России». 4.1. СПб. 1999. С. 185-194.

95. Ковалев С.Н. и др. Проблемы создания нефтегазовых платформ на шельфе замерзающих морей/ С.Н. Ковалев, Е.Е. Торопов, О.А. Гладков, Д.А. Мирзоев // Труды V Межд. конф. RAO-Ol "Освоение шельфа арктических морей России". СПб. 2001. С.151-155.

96. Койтер В.Т. Общие теоремы теории упруго-пластических сред. М.: Изд-во иностр. литер. 1961. 79 с.

97. Коржавин К.Н. Воздействие льда на инженерные сооружения. Новосибирск.: Изд-во СО АН СССР. 1962.

98. Крыжановский А.Л., Чевикин А.С. Метод расчета напряженно-деформированного состояния плотины из местных материалов// Гидротехническое строительство. 1972. №6. С.23-25.

99. Крыжановский А.Л., Чевикин А.С., Куликов О.В. Эффективность расчета оснований с учетом нелинейных деформационных свойств грунтов// Основания, фундаменты и механика грунтов. 1975. № 5. С.37-40.

100. Крыжановский A.A., Вильгельм Ю.С., Медведев С.В. Определение угла трения грунтов в приборах трехосного сжатия и срезных приборах// Основания, фундаменты и механика грунтов. 1985. № 3. С.20-23.

101. Куанг Дж.Г., Ванг А.Т. Концепция освоения углеводородных ресурсов шельфа острова Сахалин// RAO-95 «Освоение арктического шельфа России». СПб. 1995. С.55.

102. Кузнецов А.С. Разрывные решения в механике грунтов// Тез. 6 Всес. съезда по теор. и прикл. мех. Ташкент. 1986. С.394.

103. Кульмач П.П., Филлипенок В.З., Заритовский Н.Г. Морские гидротехнические сооружения. Ч. II. Причальные, шельфовые и берегоукрепительные сооружения. Л.: ЛВВИСУ. 1991.391 с.

104. Кульмач П.П. Морские сооружения для освоения полярного шельфа. М.: ЦНИИ МО РФ. 1999. 336 с.

105. Курочкин С.Н., Мартыненко Ф.А., Аракелян А.А. Аналитический расчет тонких за-анкерованных стенок// Сб. научн. трудов Ленморниипроекта. Л.: Транспорт. 1977. Вып.4. С.46-60.

106. Лазебник Г.Е., Смирнов А.А. Грунтовые динамометры с преобразователем ПДС для долговременных измерений. Экспресс-информация. Серия 8. М:. Изд-во ЦБИТН МВХСССР. 1985.25 с.

107. Лаппо Д.Д., Мищенко С.М. Некоторые принципиальные уточнения теории взаимодействия нерегулярных волн с жесткой вертикальной стенкой// Труды коорд. совещания по гидротехнике. Л.: Энергия. Вып. 84. 1973. С.43-49.

108. Лаппо Д.Д., Стрекалов С.С., Завьялов В.Н. Нагрузки и воздействия ветровых волн на гидротехнические сооружения. Л.: Изд-во ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева. 1990. 432 с.

109. Левинзон И.Л., Брехунцов A.M. Роль углеводородного потенциала шельфа арктических морей в реализации энергетической стратегии Российской Федерации на период до 2020 г.//Труды RAO-03. СПб, 2003. С.32-35.

110. Ледотехнические аспекты освоения морских месторождений нефти и газа под редакцией О.Е. Литонова и В.В.Панова. Гидрометиздат. С.-Пб. 2001.

111. Литонов О.Е. Оценка параметров распределения волновых нагрузок на самоподъемные буровые установки при совместном действии волнения и ветра. Л.: Судостроение. 1977. № 11.

112. Литонов О.Е. проблемы нормирования прочности и надежности морских платформ при комбинации ветровых, волновых, ледовых и сейсмических нагрузок// Труды международной конф. «RAO-1997» с. 248-256.

113. Литонов О.Е. Соотношение между составляющими волновой нагрузки на несущие связи самоподъемных буровых установок// Тр. Регистра СССР, 1980. № 9.

114. Лобанов В.А. Справочник по технике освоения шельфа. Л.: Судостроение. 1983. 288 с.

115. Лушников В.В. Автореферат дисс. доктора техн.наук.

116. Людтке Д. Приразломное месторождение проблемы Арктики// RAO-95 «Освоение арктического шельфа России». СПб. 1995. С.27-28.

117. Ляховецкая Е. Г. Влияние проницаемости постели из каменной наброски на величину волнового давления на вертикальную стенку // Тр. коорд. совещ. по гидротехнике, Л.: Вып. 75. С. 38-43. 1972.

118. Мавринский Ю.С.и др. Проблема освоения углеводородных ресурсов шельфа дальневосточных морей России/ Ю.С. Мавринский, Э.Г. Коблов, В.В Харахинов., С.В. Астафьев // RAO-97 «Освоение шельфа арктических морей России». СПб. 1997. С.119.

119. Малышев М.В. Прочность грунтов и устойчивость оснований сооружений. М. Стройиздат.1994. 128 с.

120. Маркевич Б.В. Опыты Терцаги с давлением засыпки на подпорные стены/ Матер, по сооруж. Свирских гидроэлектрических силовых установок. Свирьстрой.: Изд-во Упр. Свирьстроя. 1934. С.28-35.

121. Маслов Н.Н. Основы механики грунтов и инженерной геологии. М.: Высшая школа. 1968. 629 с.

122. Международная символика для морских карт и номенклатура. Л.: Гидрометеоиздат. 1984.

123. Мирзоев Д.А. Морские нефтегазопромысловые сооружения (МНГС) для условий Арктики// RAO-95 «Освоение шельфа арктических морей России». СПб. 1995. С.182-184.

124. Миронов М. Е. Нелинейные волны и их воздействие на плоские стенки. СПб.: Изд-во ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева. 2001.

125. Мурзин P.P. Состояние и тенденции развития вопросов изучения и освоения углеводородных ресурсов континентального шельфа в России и в мире// RAO-Ol «Освоение шельфа арктических морей России». СПб. 2001. С.41-44.

126. Надаи А. Пластичность. Механика пластического состояния вещества: Пер. с англ. М.-Л.ОНТИ. 1936.280 с.

127. Надаи А. Пластичность и разрушение твердых тел. М.: Изд-во иностранной литературы. 1954. 647 е.

128. Никитин Б.А. Состояние и перспективы работ РАО «Газпром» по освоению нефтегазовых ресурсов на российском шельфе/ Тез. докладов II Межд. конф. "Освоение шельфа арктических морей России". СПб. 1995. С.8-9.

129. Никитин Б.А. Концепция освоения углеводородных ресурсов Печорского шельфа// RAO-97 «Освоение шельфа арктических морей России». СПб. 1997. С.4-5.

130. Никитин Б.А., Вовк B.C., Рыков М.Е. Основные технико-экономические решения разработки Штокмановского газоконденсатного месторождения// RAO-97 «Освоение шельфа арктических морей России». СПб. 1997. С. 19-22.

131. Никитин Б.А., Мирзоев Д.А. Концепция определения степени технической доступности нефтегазовых зон шельфа Российской Федерации. Обз. инф. Серия «Освоение континентального шельфа морей». М.: ИРЦ Газпром. 1997. 32 с.

132. Никитин Б.А. и др. Проект обустройства месторождения Приразломное в Печорском море/ Б.А. Никитин, Ю.И. Солдатов, Г.А. Шамраев, А.Г. Шеломенцев, О.А. Гладков, Е.Е. Торопов// RAO-99 «Освоение шельфа арктических морей России». 4.L СПб. 1999. С.56-58.

133. Никитин Б.А., Вовк B.C., Захаров Е.В. Состояние и перспективы выявления и освоения новых месторождений газа и нефти на шельфе наиболее перспективных морей России// RAO-99 «Освоение шельфа арктических морей России». 4.1. СПб. 1999. С.91-100.

134. Никитин Б.А., Вовк B.C., Мирзоев Д.А. Основные положения концепции освоения углеводородных ресурсов шельфа Арктики// RAO-99 «Освоение шельфа арктических морей России». 4.1. СПб. 1999. С.20-26.

135. Никитин Б.А., Ровнин Л.И. Перспективы открытия новых месторождений и залежей газа и нефти на шельфе Карского моря// RAO-99 «Освоение шельфа арктических морей России». 4.1. СПб. 1999. С.116-121.

136. Никитин Б.А.и др. Концепция освоения углеводородных ресурсов шельфа Печорского моря/ Б.А. Никитин, B.C. Вовк, А.И. Гриценко, Д.А. Мирзоев, М.Н. Мансуров // Тез. докл. IV Межд. конф. «Освоение шельфа арктических морей России». СПб. 1999. Ч. I. С.45-49.

137. Николаевский В.Н., Сырников Н.М. О плоском предельном течении сыпучей дила-тирующей среды// Известия АН СССР. Механика твердых тел. 1970. № 2. С.160-166.

138. Николаевский В.Н. Механические свойства грунтов и теория пластичности// Итоги науки и техники. Сер. Механика деформируемого твердого тела. М.; ВИНИТИ. 1972. Т.6. 85 с.

139. Николаевский В.Н., Сырников Н.М., Шефтер Г.М. Динамика упруго-пластических сред/ Сб. «Успехи механики деформируемых сред». М.: Наука. 1975. С.397-413.

140. Николаевский В.Н. Механика геоматериалов. Усложненные модели// Итоги науки и техники. Сер. Механика деформируемого твердого тела. М.: ВИНИТИ. 1987. Т. 19. С.148-181.

141. Новоторцев В.И. Опыт применения теории пластичности к задачам об определении несущей способности оснований сооружений// Известия ВНИИГ. 1938. Т.22. С.115-127.

142. Нормы проектирования сейсмостойких атомных станций. ПиНАЭ 5-006- 87

143. Носков БД. Сооружения континентального шельфа. М.: МИСИ. 1986. 303 с.

144. Оден Дж. Конечные элементы в нелинейной механике сплошных сред. М.: Мир. 1976.464 с.

145. Океанографические таблицы. Л.: Гидрометеоиздат, 1975.

146. Ольшак В., Мруз 3., Пежина П. Современное состояние теории пластичности. М.: Мир. 1964. 243 с.

147. Орлов ВП. Освоение нефтегазового потенциала шельфовых зон России. Состояние, проблемы, перспективы// RAO-95 «Освоение шельфа арктических морей России». СПб. 1995. С.9-11.

148. Орлов В.П. Стратегия изучения и развития сырьевой базы шельфа России// RAO-99 «Освоение шельфа арктических морей России». 4.1. СПб. 1999. С.3-5.

149. ОСР-97. Общее сейсмическое районирование территории РФ. 1998. М.: Миннауки РФ. ОИФЗ РАН. (комплект карт).

150. ОСТ 34-72-646-83. Грунты. Методы определения максимальной плотности сложения несвязных грунтов.

151. Остистый Б.К. Приоритетные проекты освоения углеводородных ресурсов западно-арктических шельфовых акваторий// RAO-Ol «Освоение шельфа арктических морей России». СПб. 2001. С.72-76.

152. Песчанский И.С. Ледоведение и ледотехника. 2-е изд. Л.: Гидрометеоиздат. 1967.

153. Поль Б. Макроскопические критерии пластического течения и хрупкого разрушения/ В кн. Разрушение. Т.2. М.: Мир. 1975. С.З36-520.

154. Правила безопасности при разведке и разработке нефтяных и базовых месторождений на континентальном шельфе. ПБ 08-623-03.

155. Правила и нормы проектирования атомных электростанций. Основание реакторных отделений атомных электростанций. ПиН АЭ 5.10-87.

156. Прагер В. Проблемы теории пластичности. М.: Гос. изд. физ.-мат. литературы. 1958. 136 с.

157. Приклонский В.А. Грунтоведение. 4.1. М.: Госгеолиздат. 1952.

158. Проблемы теории пластичности. Сб. Под ред. А.Ю.Ишлинского, Г.Г. Черного. М.: Мир. 1976. 230 с.

159. Проектирование ледостойких стационарных платформ. ВСН 41.88. М.: Миннефте-пром. 1988. 136 с.

160. Проектирование морских стационарных платформ. ВСН 51.3-85. М.: Мингазпром. 1985. 66 с.

161. Проектирование оснований гидротехнических сооружений (Пособие к СНиП II-16-76, П 13-63). Л. 1984. 400с.

162. Прокопович B.C. Жесткий фундамент: осадки, несущая способность и локализация деформаций в основании// Известия ВНИИГ им.Б.Е.Веденеева. 1985. Т.182. С.66-70.

163. Прокопович B.C. Статическая работа оснований фундаментов с учетом упругопла-стических свойств грунтов. Автореферат дисс. кандидата техн. наук. Л.: ВНИИГ. 1985. 130 с.

164. Прокопович B.C. Расчеты предельных состояний грунтовых массивов кинематическим элементным методом// Известия ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева. 2003. Т.242. С.119-126.

165. Прокофьев И.П. Давление сыпучего тела и расчет подпорных стенок. М.: Стройиз-дат. 1947. 144 с.

166. Пузыревский Н.П. Фундаменты. Л.-М.: Госстройиздат. 1934. 516 с.

167. Р 31.3.07-01. Указания по расчету нагрузок и воздействий от волн, судов и льда на морские гидротехнические сооружения (Дополнение и уточнение СНиП 2.06.0482*). М.: Союзморниипроект. 2001.

168. Ревуженко А.Ф., Стажевский С.В., Шемякин Е.И. Несимметрия пластического течения в сходящихся осесимметричных каналах// Доклады АН СССР, 1979. Т.246. № 3. С.572-574.

169. Регистр СССР. Ветер и волны в океанах и морях. Справочные данные/ Под ред. И.Н.Давидана. Л.: Транспорт. 1976. 360 с.

170. Рекомендации по методике испытаний грунтов на водопроницаемость и суффозион-ную устойчивость. П 49-90/ ВНИИГ. Л.: 1991г.

171. Рекомендации по сейсмическому микрорайонированию при инженерных изысканиях для строительства. РСМ-85.1985.

172. Российский Морской Регистр Судоходства (РМРС). Правила классификации, постройки и оборудования плавучих буровых установок (ПБУ) и морских стационарных платформ (МСП). 2001. 423 с.

173. Рудых О.Л. Влияние перемещений подпорной стенки на параметры эпюры бокового давления грунта//Гидротехническое строительство. 1979. № 2. С.31-34.

174. Руководство по определению характеристик прочности и деформируемости пылева-то-глинистых, высокопористых газосодержащих грунтов шельфа северных морей лабораторными методами. 1996.

175. Савельев Б.А. Строение, состав и свойства ледяного покрова морских и пресноводных водоемов. М.: Изд-во МГУ. 1963.

176. Саенков А.С., Елизаров С.А., Малышев М.В. Развитие областей предельного состояния грунта в основании квадратного штампа// Основания, фундаменты и механика грунтов. № 2. 1991. С.15-17.

177. Самарский В.Н., Халфин И.Ш. Сооружение бетонных гравитационных платформ для освоения морских нефтепромыслов/ Обзор зарубежной литературы. М.: ВНИИ орга-низ., управл. и экономики нефтегазов. промышл. 1977. 80 с.

178. Сахновский A.M. Определение давления несвязного грунта на жесткие несмещае-мые подпорные стены// Матер, конф. и совещаний по гидротехнике. Л.: Энергоатом-издат. 1980. С. 112-116.

179. Сахновский A.M. Расчет давления несвязного грунта на подпорные стены, опертые по верху// Изв. ВУЗов. Строительство и архитектура. 1983. № 11. С.24-28.

180. Симаков Г.В., Храпатый Н.Г., Марченко Д.В. Ледостойкие гидротехнические сооружения континентального шельфа: Учебное пособие. Владивосток: ДВПИ. 1984. 52 с.

181. Симаков Г.В. и др. Морские гидротехнические сооружения на континентальном шельфе/ Г.В.Симаков, В.А.Смелов, Д.В.Марченко, Н.Г.Храпатый, К.Н.Шхинек. Л.: Судостроение. 1989. 322 с.

182. Сирота Ю.Л., Беллендир Е.Н., Романовский С.Л. Влияние траектории нагружения на прочность и деформируемость грунтов// Известия ВНИИГ им.Б.Е.Веденеева. 1986. Т.193. С.41-45.

183. СНиП 11-02-96. Инженерные изыскания для строительства. Основные положения.

184. СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия.

185. СНиП 2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений.

186. СНиП 2.02.02-85*. Основания гидротехнических сооружений.

187. СНиП 2.02.03-85 Свайные фундаменты.

188. СНиП 2.06.04-82*. Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов).

189. СНиП 2.06.07-87. Подпорные стены, судоходные шлюзы, рыбопропускные и рыбо-защитные сооружения.

190. СНиП 2.06.08-87. Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений.

191. СНиП 33-01-2003 (2004). Гидротехнические сооружения. Основные положения / М: Госстрой России.

192. СНиП 52-01-2003. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения.

193. СНиП II-7-81 *. Строительство в сейсмических районах.

194. Снитко Н.К. Определение действительного бокового давления грунта по уравнению совместности перемещений сдвига// Основания, фундаменты, механика грунтов. 1963. № 1. С.4-7.

195. Соколовский В.В. Статика сыпучей среды. М.: Физматгиз. 1960. 243 с.

196. Соколовский В.В. Теория пластичности. М.: Высшая школа. 1969. 608 с.

197. СП 11-105-97. Инженерно-геологические изыскания для строительства.

198. Строганов А.С. Основные уравнения и некоторые задачи нелинейно-упруго-вязкого деформирования, вязко-пластического и пластического течения грунтов// Труды III Всес. семинара по реологии грунтов. Ереван: Изд-во Ереванского ун-та. 1980. С. 119136.

199. СТУ по вопросам расчетов нагрузки и воздействия на МЛСП, оценки общей устойчивости и прочности системы «сооружение-основание». Морская стационарная платформа Приразломная. II редакция. М. 2002.

200. Тарасов Б.Л. Экспериментальное исследование активного давления глинистого грунта на подпорную стенку// Основания, фундаменты и механика грунтов. 1968. № 2. С.2-4.

201. Терцаги К., Пек Р. Механика грунтов в инженерной практике. М.: Госстройиздат. 1958. 607 с.

202. Терцаги Л. Теория механики грунтов. М. Стройиздат. 1961. 507 с.

203. Торопов Е.Е., Беллендир Е.Н. Оптимизация фундаментной части гравитационной платформы для мелководного шельфа// Третья международная конференция "Освоение шельфа Арктических морей России, 1997. Т.2. С. 110-118.

204. Трофименков Ю.Г., Воробков Л.Н. Полевые методы исследования строительных свойств грунтов. М.: Стройиздат. 1981. 215 с.

205. Трофименков Ю.Г. Статическое зондирование грунтов в строительстве (зарубежный опыт). М.: ВНИИНТПИ. 1995. 127 с.

206. Трубачев М.Ф., Дарцакян А.К. Значение и перспектива освоения Штокмановского газоконденсатного месторождения// RAO-95 «Освоение шельфа арктических морей России». СПб. 1995. С.24-27

207. Фадеев А.П. Метод конечных элементов в геомеханике. М.: Недра. 1987. 222 с.

208. Федоровский В.Г. Современные методы описания механических свойств грунтов// Строительство и архитектура. Серия 8. Строительные конструкции. Вып.9. М. 1985. 72 с.

209. Флорин В.А. Основы механики грунтов. М.-Л: Госстройиздат. Т.1. 1959. 357 с. Т.2. 1961. 543 с.

210. Фомин А.В. Состояние и перспективы развития топливно- энергетического комплекса РФ// RAO-95 «Освоение шельфа арктических морей России». СПб. 1995. С.2-4.

211. Хилл Р. Математическая теория пластичности. М.: Гос. изд. технико-теоретич. литературы. 1956. 407 с.

212. Храпатый Н.Г. Давление льда на вертикальную опору// Гидротехническое строительство.! 981. № 1. С.40-42.

213. Христофоров B.C. Расчеты устойчивости грунта в основании сооружений с учетом клина уплотненного ядра// Гидротехническое строительство. 1951. № 2. С.32-36.

214. Цагарелли З.В. Экспериментальные исследования давления сыпучей среды на подпорные стены с вертикальной задней гранью и горизонтальной поверхностью засыпки// Основания, фундаменты и механика грунтов. 1965. № 4. С. 1-3.

215. Царев А.И., Фельдман А.И. Давление песчаных засыпок на стенки боковых конструкций камер шлюзов// Гидротехническое строительство. 1965. № 9. С. 22-26.

216. Цытович Н.А. Механика грунтов. М.: Стройиздат. 1963. 636 с.

217. Чеботарев Г.П. Механика грунтов, основания и земляные сооружения. М.: Стройиздат, 1968,615 с.

218. Черепанов Н.В. Классификация льдов природных водоемов// Труды ААНИИ. 1976. Т.331. С. 77-99.

219. Чернов И.Н. Особенности обустройства Приразломного нефтяного месторождения// Труды RAO-03. СПб. 2003. С.46-50.

220. Чернов Ю.К., Соколов Ю.В. Количественные оценки возможных сейсмических воздействий на северо-востоке о. Сахалин. Препринт ИМГиГ ДВО РАН. Южно-Сахалинск. 1991. 54 с.

221. Шапиро Г.С. Упруго-пластическое равновесие клина и разрывные решения теории пластичности// Прикладная математика и механика. 1952. Т.16. № 1. С.101-106.

222. Широков В.Н., Соломин В.И. и др. Напряженное состояние и перемещения весомого нелинейно-деформируемого полупространства под круглым жестким штампом// Основания, фундаменты и механика грунтов. 1970. № 1. С.2-5.

223. Шихиев Ф.М. Кинематическая теория давления грунтов на причальные сооружения и другие типы жестких и гибких сооружений. Автореферат дисс. доктора техн. наук. Одесса. ЩИИМФ. 1961. 471 с.

224. Штернберг В.В., Сакс М.В., Аптикаев Ф.Ф. и др. Методы оценки сейсмических воздействий (пособие)/ В кн.: Задание сейсмических воздействий. Вопросы инженерной сейсмологии. Вып.34. М.: Наука. 1993. С.5-94.

225. Щербина В.И. Давление грунта на стенки камер шлюзов в период строительства// Гидротехническое строительство. 1973. № 2. С.21-24.

226. Эйвон Д. Приразломное месторождение проблемы получения первой нефти в 1998г.//RAO-95 «Освоение шельфа арктических морей России». СПб. 1995. С.12-13.

227. Эйслер J1.A. Оценка избыточного давления в поровом виде земляных оснований и плотин при сейсмических воздействия. // Изд. ВНИИГ, 1976, т.111, с24-38.

228. Эйслер JI.A. Взаимодействие фаз во влажном грунте.// Изд. ВНИИГ, 1989, т.212, с. 12-24.

229. Эйслер J1.A. Взаимопроникающее движение компонент в многофазных грунтовых средах. // Изд. ВНИИГ, 1989, т.212, с.24-38.

230. Эйслер JI.A. Исследование динамических свойств грунтов// Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. СПб. 1996. том 231. С. 185-200

231. Эриксон Р.Д. Возможность освоения месторождений Печорского моря// Тез. докл. II Межд. конф. «Освоение шельфа арктических морей России». СПб. 1995. С.28-29.

232. Яковлев П.И. Устойчивость транспортных гидротехнических сооружений. М.: Транспорт. 1986. 191 с.

233. Яропольский И.В. Лабораторные исследования давления песка на стенку// Труды ЛИИВТ. 1933. Вып. 9. С. 110-157.

234. Alekseyev Y.N., Karulina М.М. A Numeral Prediction Method for Ice Loads on Wide Sloping Offshore Structures// IAHR Ice Symp. 14th. Potsdam. New York. 1998.

235. Andersen K.H. Hansteen O.E., Hoeg K., Prevost J.N. Soil Deformations due to Cyclic Loads on Offshore Structures. Numerical Methods in Offshore Engineering (Chapter 13) Wiley 1978.

236. Andersen K.H. Properties of soft clay under static and cyclic loading// NGI. Oslo. No 176. 1988. P. 1-20.

237. Andersen K.H., Kleven A., Heien D. Cycle Soil Data for Design of Gravity Structures// Journal of Geotechnical Engineering. V. 114. № 5.1988. P. 517-539.

238. Andersen K.H., Lauritzen R. Bearing capacity for foundation with cyclic loads. Norwegian Geotechnical Institute. Publication No 175. Oslo. 1988.

239. API RP-2A- WSD. Recommended Practice for Planning, Designing and Constructing Fixed Offshore Platforms. Working Stress Design. 1993.

240. API RP-2A. Recommended Practice for Planning, Designing and Constructing Fixed Offshore Platforms. Dallas. 1980.

241. API RP-2A-IRED. Recommended Practice for Planning, Designing and Constructing Fixed Offshore Platforms Load and Resistance Factor Design. 1993.

242. API RP-2N. Recommended Practice for Planning, Designing and Constructing Structures and Pipelines for Artie Condition. Washington. 1995.

243. API. Designing and Constructing Fixed Offshore Structures in Ice Environments. 1988.

244. Arthur J.R.F. et al. Plastic deformation and failure granular media/ J.R.F. Arthur, T. Dun-stan, Q.A.J. Al-Ani, A Assadi// Geotechnique. 1977. V.27. P.53-74.

245. ASTM D 2435-96. One-dimensional consolidation properties of soils. 1996. p. 1-10.

246. ASTM D 2850. Unconsolidated undrained compressive strength of cohesive soils in triax-ial compression.

247. ASTM D 3999. Standard test method for the determination of the modulus for damping properties of soils using the cyclic triaxial apparatus.

248. ASTM D 4318. Liquid limit, plastic limit and plasticity index of soils.

249. ASTM D 4767. Standard test method for consolidated-undrained triaxial compression test on cohesive soils.

250. ASTM D 5311. Standard test method for load controlled cyclic triaxial strength of soil.

251. ASTM D 422. Particle-size analysis of soils.

252. ASTM D. 5311-96. Standard Test Methods for Load Controlled Cyclic Traxial Strength of Soil.

253. Baldi G. et al. Drained penetration of sand/ G. Baldi, R. Bellotti, V. Chionna, M. Jami-olkowski, E. Pasqualini// Proc. Fourth Geotechn. Seminar "Field instrumentation an in-site measurements". Singapore. 1986. P.143-146.

254. Bang S., Kim H.T. At rest to active earth pressure transition// Trans. Res.Rec.1986. No 1105. P.41-47.

255. Bang S., Kim H.T. Passive lateral earth pressure development behind rigid walls// Trans. Res.Rec.1987. No 1129. P.63-67.

256. Barden L., Khayatt A.J. Instrumental strain rate ratios and strength of sand in the triaxial test// Geotechnique. 1966. V.164. No 2. P.338-357.

257. Bellendir E.N., Gladkov M.G., Shatalina I.N. Determination of Global Load from Hummocks on offshore structures// 6th Int. Conf. on Ship and marine structure in cold region (ICETECH-2000). St.-Petersburg, Russia. 2000. P.404-407.

258. Blair-Fish P.M., Bransby P.L. Flow patterns and wall stresses in a mass flow bunker// Transactions of ASME B: Journal on Engineering Ind. V.95. P. 17-26.

259. Bos K.J., Verheij H.J., Kant G., Kruisbrink A.C.H. Scour Protection Around Gravity Based Structures Using Small Size Rock // Proc. First Int. Conf. on Scour of Foundations(ICSF-1), Texas A@M University, College Station, Texas, USA, pp. 567-581. 2002.

260. Bowles J.F. Foundation. Analysis and Design. 1982.

261. Breusers H.N.C., Nicolett G, Shen H.W. Local scour around cylindrical piers // J. Hydraulic Researh, 15,No. 3, pp. 211-252. 1977.

262. British Standards (BS) 8110-1. Structural use of Concrete. Part I: Code of Practice for Design and Construction. 1997.

263. BS 1377. Part 2. Soil Classification Tests.

264. BS 1377. Part 5. Compressibility, permeability and durability tests.

265. Test 17. Determination of the one-dimensional consolidation properties. 1975. P.92-99

266. BS 1377. Part 7. Shear Strength Tests (total stress).

267. BS 1377. Part 8. Shear Strength Tests (effective stress).

268. BS 5930. Site investigations.

269. CAN/CSA s 471-92. General Requirements, Design Criteria, the Environment and Loads. A National Standard of Canada. 1994.

270. CAN/CSA S472-92. Foundations/ Canadian Standards Association. June 1992.

271. Chen W.F. Evaluation of constitutive models in soil mechanics. Rotterdam. Balkema. 1988. P.687-693.

272. Croasdale K.R. et al. Indentation tests to investigate ice pressure on vertical piers. J.Glacioto. 1977. V.19. No 81. P.301-312.

273. De Borst R., Vermeer P.A. Possibilities and limitations of finite elements for limit analysis// Geotechnique. 1984. V. 34. No 1. P. 199-210.

274. De Groot M., Andersen K., Burcharth H., Ibsen L., Kortenhaus A., Lundgren H., Magda W., Oumeraci H., Richwien W. Foundation design of caisson breakwaters / Norwegian Geotechnical Institute, Publ. Nr. 198, Vol. 1,2. 1996.

275. Dettekker G., Truskov P., Ermakov A. Production Complex Yityaz Starts Working// RAO-99 «Освоение шельфа арктических морей России». 4.1. СПб. 1999. С.59-69.

276. Di Maggio F.L., Sandler I.S. Soil Mechanics and Foundation Eng. Division// ASCE. 1971. V.97. No 3. P.935-950.

277. DNV (Det Norske Veritas). Rules for Classification of Fixed Offshore Installation.

278. DNV (Det Norske Verites). Classification Notes. No 30.4. 1992.

279. DNV (Det Norske Veritas). Classification Note No. 30.5. Environmental conditions and environmental loads. 2000.

280. Dolgopolov Y.V. et al. Effect of hummocked ice on piers of marine hydraulic structures// Y.V. Dolgopolov, V.P. Afanasiev, V.A. Korenkov, D.F. Panfilov// IAHR Int. Symp. on Ice Problems. Hanover. New Hampshire. 1975. P.463-477.

281. Doorduyn A., Uswell J.M., Loktev A. Soil classification; the conversation from GOST to ASTM// The Second Intern. Conf. on Development of the Russian Arctic Offshore. September 18-22. 1995. St. Petersburg. Russia.

282. Duncan J.M., Chang C.Y. Non-linear analyses of stress and strain in soils// Journ. of the Soil Mech. and Found. Div/ ASCE. 1970. V.95. No 5. P.1629-1653.

283. Dykis J.E. Ice Engineering Material Properties of Sailing Ice for a Limited Range of Condition//Naval Civil Eng. Labor. 1971. TR 720. PortHuenen. CA.

284. Earth pressure on retaining walls and abutment// Ground Engineering. 1988. V.21. No 5. P.7-10.

285. Eekelen H.A.M, Geotechnique 27, №3 p.p. 357-368. 1977;

286. Escarameia M., May R.W.P. Scour around structures in tidal flows // HR Wallingford report SR 521. 1999.

287. Essai de 1773 de Charles -Augustin Coulomb. Offert per la Comite Francais de Mecanique des Sols et des Fondations. Editions Science et Industrie. Paris. 1973. 40 p.

288. FangY., Ishibashi J. Static earth pressures with various wall movements// Journ. of Geo-techcal Engineering. ASCE. 1986. V.l 12. No 3. P. 317-333.

289. Finn W.D.L. and Vaid Y.P. Liquefaction Potential from Drained Constant Volume Cyclic Simple Shear Test. Proceeding 6th World Conference on Earthquake Engineering India, vol. Ill, pp. 2157-2162.

290. Frolov A.D., Slesarenko Y.E. Characteristics of Elasticity of Sea Ice of Different Compositions// IAJHR Ice Symp. Leningrad. 1972. P. 88-90.

291. Garrison C.J. Hydrodynamics of large objects in the sea, Part I Hydrodynamic Analysis // Journal of Hydronautics, vol. 8, № 1, pp. 5-12, 1974.

292. Gladkov M.G. Determination of the ice load on piles of fixed offshore structures// POAC Int. Conf. 10th. Sweden. 1989. V.l. P. 518-526.

293. Gladkov M.G. Ice Loads on Multi-legged Structures in Arctic Conditions// IAHR Ice Symp. 15th. Poland. 2000. V.l. P.153-156.

294. Griffiths D.V. Computation of collapse loads in geomechanics by finite elements// In-genieur-Archiv. 1989. V.59. No 2. P. 237-244.

295. Habib P. Slip Surfaces in Soil Mechanics. Rock and Soil Reology// Proc. Euromeck Col-log. Bucharest. Sept. 10-13. 1985. Berlin etc. 1985. P.93-116.

296. Hansteen О. E. Equivalent Geotechnical Design Storm // Norwegian Geotechnical Institute Report 4007-16.1985.

297. Harron-Williems K.U. Geostatic WclJ Pressures// Journal of Geotechnical Engineering. ASCE.1989. V.l 15. No 9. P.1321-1326.

298. Head K.H. Manual of Soil Laboratory Testing. Ele International Limitet. Pentech Press. London. 1985.

299. Hettler A., Vardonlakis J. Behavior of dry sand tested in a large triaxial apparatus// Geotechnique. 1984. V.34. No 2. P. 183-198.

300. Hill R., Huthinson J.W. Bifurcation phenomena in the plane tension tests// Journ. of Mech. and Phisic. of Solids. 1975. V.23. No 4. P.239-264.

301. Hirajama K. et al. Ice forces on vertical pile indentation// IAHR Symp. on Ice Problems. 3rd. Hanover. New Hampshire. 1975. V.l. P.442-445.

302. Hoffmans G.J.C.M., Verheij H.J. Scour manual. A.A. Balkema/Rotterdam/ Brookfield. 1997.

303. Hyodo M., Hyde A.F.L., Aramaki N. Liquefaction of crushable soils// Geotechnique 48. No.4. 1988. P. 527-543

304. Idriss I.M. Yound T. Liquefaction Resistance of Soils: Summary Report from the 1996 NCEER and 1998 NCEER/NSF Workshops on Liquefaction Resistance of Soils. Journal •of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering. April 2001.

305. ISO 2394. Общие принципы обеспечения надежности сооружений.

306. ISO/CD 19901-2. "Petroleum and natural gas installations. Specific requirements for offshore structures. Part 2: Seismic design procedures and criteria", dated 21 January 2001.

307. Jamiolkowski M. et al. New developments in field and laboratory testing of soil/ M. Jami-olkowski, С Lodd., J. Germaine, R. Lancellotta// Proc. XIICSMFE. San Francisco. 1985. V.l. P.57-154.

308. Janbu N. Soil Models in Offshore Engineering. The 25th Rankine Lecture of the Britich Geotechnical Society. Geotechnique. Vol. 35. № 3. pp 241-281. 1985.

309. Katanani K. A continuum theory for the flow of granular materials// Theoretical and Appl. Mech. Tokyo. 1977. Tokyo. 1979. P. 571-578.

310. Khalfin I.S.H. Local scour around ice-resistant structures caused by waves and current effect // POAC-symposium 28, Helsinki, Vol. 2, pp. 992-1002. 1983.

311. Kokusho T. Strain-dependent soil properties optimized from destructive earthquake records compared with laboratory data. Proceedings of the international geotechnical symposium. "Geotechnical Aspects of natural and man-made disasters". Astana 2005.

312. Kudella M., Oumeraci H. Pore pressure development in the sand bed underneath caisson breakwater / Proc. Coastal Engineering, pp. 3800-3812. 2004.

313. La Rochelle P. et al. Piezocone test in sensitive clays of eastern Canada/ P. La Rochelle, M. Zeodi, S. Leroueil, F. Tavenas, D. Virely// Proc. ISOPT-1. Orlando. 1988. V.2. P. 831842.

314. Lade P.V., Duncan J.M. Elasto-plastic stress-strain theory for cohesionless soils// Soil Mech. and Found. Div. 1967. V.93. NSN6. P.l 17-141.

315. Lambe T.W., Whitman R.V. Soil Mechanics. John Wiley and Sons. New York. N.Y. 1969.

316. Lee K.L., Seed H.B. Drained characteristics of sands// Journ. of Soil Mech. and Found. Division. ASCE. 1967. V.93. N3 N6. P.l 17-141.

317. Litonov O.E. Fatigue indurance of offshore structures under ice loads// Polartech'96. SPb.1996.

318. Litonov O.E. Statistical model of ice effects on individual obstacles// RAO-95, SPb. 1995.

319. Lodd C.C. et al. Stress deformation and strength characteristics/ C.C. Lodd, R. Foot, K. Ichihara, F. Schlosser, H.G. Poulos // Proc. IX ICSMFE. Tokyo. 1977. V.2. P.421-494.

320. Lunne Т., Robertson P.K., Powell J.J.M. Cone Penetration Testing in Geotechnical Prac-tice//Blackie Academic and Professional. ISBN. London. 1997.

321. Masterson D.M., Frederking R. Local contact pressures in ship/ice and structure/ice interactions// Cold Regions Science and Technology. 1993. V.21.

322. Matskevich D.G. Velocity Effects on Conical Structure Ice Loads// OMAE Intern. Conf. 21st. Norway. 2002.

323. Mayne P.W. Determination OCR in clay from laboratory strength// Journal of Geotechn. Engineer. ASCE. V.114. No 13. 1988. P. 76-92.

324. Mayne P.W., Bachus R.C. Profiling OCR in clays by piezocone sounding// Proc. ISOPT-1. Orlando. 1988. V.2.P. 857-864

325. Melan E. Zur plastisisat des raulichen continuums// Engineering Archiv. 1938. V.9. P.l 16126.

326. Moroto N. Strength of granular material in simple shear// Soils and Foundations. 1988. V.28.No2. P. 85-94.

327. Muhlhaus H.B. Shertugenanalyse bei granularem material im rahuen der cossarat-theory// Ingineering-Archive. 1986. V.56. P. 389-399.

328. Muhlhaus H.B., Vardonlakis I. The thickness of shear bands in granular materials// Geo-technique. 1987. V.37. No 3. P. 271-283.

329. Murff J.D, Miller T.W. Stability of Offshore Gravity Structure Foundations// OTC 2896. 1977.

330. Nadai A. Theory of flow and fracture of solids// Mc. Graw. Hall. 1950. V.l. 1963. V.2.

331. Narain J., Saran S., Nandanumaran P. Model study of passive pressure in sand// Journ. of Soil Mech. and Found. Division. ASCE. 1969. No 4. P.969-983.

332. NCEER-97-0022. Proceedings of the NCEER Workshop on Evaluation of Liquefaction Resistance of Soils. 1996.

333. Nevel D.E. Ice Forces on Cones from Floes// IAHR Ice Symp. 11th. Banff. Alberta. 1992.

334. Nikolaevsky V.N., Kuznetsov A.S., Bellendir E.N. Mathematical dilatancy theory and conditions at strong discontinuities// International Journal of Engineering Science/1991. V.29. №11. P. 1375 -1369.

335. NORSOK standard N-003. Actions and action effects / Standards Norway. Lysaker. Draft 2 for Rev. 2, February 2004.

336. NPD (Norwegian Petroleum Directorate). Regulation for the Structural Design of Fixed Structures on the Norwegian Continental Shelf. 20 Jan. 1997.

337. NPD (Norwegian Petroleum Directorate). Regulations Relating to Load Bearing Structures in the Petroleum Activities (Unofficial translation). 1999.

338. Odel L.W. The Failure Process in Columnar-grained Ice// Nat. Res. Counc. Can. Div. Build. Res. 1972.TR. No 369.

339. Peyton H.R. Ice and Marine Structures. Ocean Industry. 1968. V.3. No 12. P.12-21.

340. Potts D.M., Fourie A.B. A numerical study of the effects of wall deformation on earth pressures// Int. Journ. for Num. and Anal. Math, in Geomechanics. 1986. V.10. P. 383-405.

341. Puebla H., Byrne P.M., Phillips R. Analysis of CANLEX liquefaction embankments: prototype and centrifuge models// Can. Geotech. J. 34. 1977. P. 641-657.

342. Rahman M.S. Analyses for Wave-Induced Liquefaction in Relation to Off-Shore Construction. Ph.D. Thesis. University of California. Berkeley. Cal. 1977.

343. Ralston T.D. An analysis of ice sheet indentation// IAHR Symp. on Ice Problems. 4rd. Lubec. Sweden. 1978. V.l. P.13-32.

344. Ralston T.D. Ice force design consideration for conical offshore structures// POAC Int. Conf. 4th. St. John's. Newfoundland. 1977. P.741-752.

345. Rise J.R. The mechanics of earthquake rupture// In Physics of the Earth's interior. A.M. Driewonski, E.Bosche eds. Amsterdam. North-Holland. 1980. P. 555-649.

346. Robertson P.K., Campanella R.G. Interpretation of cone penetration tests// Canadian Geotechnical Journal. 1983. V.20. No 4. P.718-745.

347. Ronold K.O. Reliability of marine clay foundations in cyclic loading // Dissertation for the Degree of Doctor of Philosophy. Stanford University. 1993.

348. Roscoe K.H. The influence of strains in Soil Mechanics// Geotechnique. 1970. V.20. No 2. P.129-170.

349. Roskoe K.H., Burland J.B. On the generalized stress-strain behavior of "wet" clay// Engineering plasticity. Cambridge University Press. Cambridge. 1968. P.535-609.

350. Rowe P.W. The relations between the shear strength of sands in triaxial compression, plane strain and direct shear// Geotchnique. 1969. V.l9. No 1. P.75-80.

351. Rowe P.W. Theoretical meaning and observed values of deformation parameters for soil// Proc. Roscoe Memorial Symp. Cambridge University. Ed. Perry R.H.G. 1971. P.143-194.

352. Rudnicki J.W., Rice J.R. Conditions for localization of deformation in pressure sensitive materials// Journ. of Mech. and Phisic. of Solids. 1975. V.23. No 6. P.371-390.

353. Saade A. A brief revue of constitutive models// Constitutive equations for granular non-cohesive soils. Rotterdam. Balkema. 1988. P. 7-11.

354. Saeki H., Ozaki A. Ice forces on piles// Physics and Mechanics of Ice. New York. Springer -Verlag. 1980.

355. Sakhalin Island Metocean Study (SIMOS). Marathon Sakhalin Ltd. Huston. Jun. 1996.

356. Sanderson T.J.U. Ice mechanics: Risks to offshore structures. London. Chaham and Trat-man. 1988.

357. Schemertmann J.H. Guidelines for CPT performance and design// V.S. Department of Transportation. Washington D.C. 1978. 145 p.

358. Schofield A.N., Wroth C.P. Critical state soil mechanics. Mc. Crow-Hill. New-York. 1968. 310p.

359. Seed H.B. Soil Liquefaction and cyclic mobility evaluation for level ground during earthquakes. Journal of Geotechnical Engineering Division. ASCE, 105(GT2), 201-55.1979.

360. Seed H.B., Idriss I.M. Simplified procedure for elevation soil liquefaction potential// Journal of Soil Mech. and Foundation Division. ASCE. 1971. V. 97. No SM9. P. 1249-1273.

361. Seed H.B., Montin P.P. and Lysmer J. The Generation and Dissipation of Pore Water Pressure During Soil Liquefaction// Earthquake Engineering Research Centre. Report № EERC 75-26. University of California. Berkeley. August 1975.

362. Shield R.T. Mixed boundary value problems in soil mechanics// Quarterly of Appl. Mathem. 1953. V.l 1. No 1.61-75.

363. Shkinek K.N., Uvarova E.V. Dynamics of the Ice Sheet Interaction with the Sloping Structure// POAC Intern. Conf. 16th. Ottawa. Canada. 2001. V.2,. P.639-648.

364. Slepian D. On the zeros of Gaussian noise // In Time Series Analysis, M. Rosenblatt (ed.), Jonh Wiley and Sons, N.Y., pp. 104-115. 1963.

365. Slip Surfaces in Soil Mechanics. Rock and Soil Reology// Proc. Euromeck. Collog. 196. Bucharest. Sept. 1985. P.10-13. Berlin etc. 1988. P.93-116.

366. Sloan S.W. Randoph M.F. Numerical Prediction of Collapse Loads Using Finite Elements Method// International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics. 1982. V.6. No 1. P. 47-76.

367. Stark T.D., Mesri G. Undrained Shear Strength of Liquefied Sands for Stability Analysis// Journal of Geotechnical Engineering. Vol. 118. No 11. November, 1992. P.1745

368. Sumer B.M. and Fredsoe J. Hydrodynamics around Cylindrical Structures. World Scientific. 1997.

369. Sumer B.M., Christiansen N., Fredsoe J. Influence of cross section on wave scour around piles // J. Waterway, Port, Coastal and Ocean Eng., ASCE, 119(5), pp. 477-495. 1993.

370. Terzaghi K. Pressure of dry sand. Engineering New Records. 1934.

371. Timco G.W. Frederking R.M.W. Compressive Strength of Sea Ice Sheets// Cold Regions Science and Technology. 1990. V. 17. P.227-240.

372. Tsagarelli Z. Experimental investigation of the pressure of loose sand on a retaining wall with a vertical backface and horizontal backfill surface// Journ. of Soil Mech. and Found. Division. ASCE. 1965. V.91. No 4. P.197-200.

373. Vandrey K.D. Ice Engineering. Study of Related Properties of Floating Sea Ice Sheets and Summary of Elastic and Viscoelastic Analysis.

374. Vardonlakies I. Rigid granular plasticity model and bifurcation in the triaxial test// Acta Mechanica. 1983. V.49. No 1. P.57-79.

375. Vardoulakis J. Shear bend inclination and shear modulus of sand in biaxial test. Intern// Journ. for Numerical and Analytical methods on Geotechnics. 1980. V.4. P.103-113.

376. Vegusi M., Kishida H., Tsubakihara Y. Behavior of sand particles in sand-steel friction// Soils and Foundations. 1988. V.24.No l.P.107-118.

377. Vermeer P.A., Laden H. Soil collapse computation with finite elements// Ing.-Arch. 1989. V.59. No 2. P.221-236.

378. Vosic A.S., Clough G.W. Behavior of granular materials under high stresses// Journ. of Soil Mech. and Found. Division. ASCE. 1968. V.94. No 3. P.661-688.

379. Wright В., Croasdale K.R. A Review of Ice Loading Criteria for the Prirazlomnoye Caisson// Brown and Root Ltd. Wimbledon. 1988.

380. Yoshimi Y., Richart F.E., Prakash S., Barkan S., Ilyichev V.A. Soil Dynamics and Its Application to Foundation Engineering// Dynamique du Sol et son Application aux Travaux de Foundation. Tokyo. 1977. Japanese Society of SMFE, P. 605-650

381. Zienkiewich O.C. The Finite Element Method. Mc.Grow-Hill. London. 1977. 787 p.