автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.13, диссертация на тему:Повышение устойчивости объектов северных газотранспортных систем с применением термосвай

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПРИРОДНЫХ ГАЗОВ И ГАЗОВЫХ ТЕХНОЛОГ!® (ВНШГ'АЗ)

РГВ од

На правах рукописи

БАЛЫГИН ИГОРЬ СЕРГЕЕВИЧ

УДК 622.69l;4.00.14 (211)

ПОВЫШЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ОБЪЕКТОВ СЕВЕРНЫХ ГАЗОТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ С ПИ2МЕНШЕМ ТЕРМОСВАЙ

Специальность 05.15.13 - Строительство и эксплуатация

нефтегазопроводов, баз и хранилищ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1993

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПРИРОДНЫХ ГАЗОВ И ГАЗОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ (ВНИИГАЗ)

На правах рукописи

БАЛЫГИН ИГОРЬ СЕРГЕЕВИЧ

УДК 622.691.4.00.14 (211)

ПОВЫШЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ОБЪЕКТОВ СЕВЕРНЫХ ГАЗОТРАНСПОРТНЫХ СИСТЖ С ПРИМЕНЕНИИ! ТЕШОСВАЙ

Специальность 05.15.13 - Строительство и эксплуатация

нефтегазопроводов, баз и хранилищ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1993

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследователь-с ком институте по строительству трубопроводов ( ВНИИСТ)

Научный руководитель - д.т.н., проф. Галиуллин З.Т.

Официальные оппоненты - д.т.н., с.н.с. Харионовский В.В.

К «Т • Н • » с•н•с • Водолага B.C.

Ведущая организация - Гипроспецгаз (Государственный институт по проектированию магистральных трубопроводов и специального строительства) ■

Защита состоится 1993 г., в ГЗ ч. 30 мин.

на заседании специализированного совета Д ОТО.01.02 при всероссийском научно-исследовательском институте природных газов и газовых технологий (ВНЙИГАЗ) по адресу: 1427Г7, Московская область, Ленинский район, п/о Развилка, ВНИИГАЗ.

G диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИИГАЗа.

Автореферат разослан ^ ¿^¿Lj_1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета, к.т.н.

А'

Б.М.Смерека

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РА60ТН

Актуальность темы. Интенсивное развитие газодобывающей промышленности России потребовало сооружения на вечномерзлых грунтах мощных трубопроводных систем, соединяющих отдаленные топливно-энергетические ресурсы Севера с Центральными промыл-ленными районами. Трассы трубопроводов, пересекающие районы с весьма различными инженерно-геокриологическими условиями, нарушают веками сложившиеся температурные режимы вечномерзлых грунтов, что приводит к изменению их свойств и вызывает ( или активизирует ) мерзлотные процессы, такие, как термокарст, со-лифлюкция, пучение грунтов, повышение их температуры и т.п., что, в свою очередь, может привести к существенным повреждениям трубопровода и даже отказам в работе. Поэтому проектирование магистральных трубопроводов в условиях вечномерзлых грунтов требует составления долгосрочных научно-обоснованных прогнозов для обеспечения в дальнейшем их безаварийной эксплуатации и сохранения окружающей среды.

Одним из основных условий, необходимых для обеспечения надежной работы трубопроводов, является обеспечение устойчивости опор трубопроводов на слабых основаниях.

Из всех известных в настоящее время способов стабилизации и сохранения в мерзлом состоянии грунтов оснований, термо-зваи, как правило, целесообразнее всего применять при строительстве линейных объектов: трассы трубопроводов, опоры Л3|1 и г.п. В России сезоннодействующими охлаждающими устройствами ( термосифоны, тепловые трубы, охлаждающие установки, термо-зваи и т.д.) занимаются более десятка крупных научно-исследовательских и проектных институтов ( ВНИИОСП, ЛТИХП, Ленгипро-гранс, ВНИГНИ, Фундаментпроект, ПечорНИПИнефть, ПечорНИИпроект, ДПОС, ВНИИГАЗ, ВНИИСТ, ПНИИИС и др.) . В основном, это теоретические и экспериментальные исследования внутренних и внешних троцессов теплообмена сезоннодействующих охлаждающих устройзтв ( СОУ). Анализ исследований позволил установить," что до насто-щего времени отсутствует четкая методика расчета термосвай по 1есущей способности применительно к проблемам трубопроводного ¡троительстла.

Оценка несущей способности опор трубопроводов с применением термосвай позволяет обосновано определять необходимость и экономическую целесообразность использования термосвай в строительстве газотранспортных систем.

Целью настоящей работы является повышение надежности функционирования трубопроводных систем в условиях Крайнего Севера на основе применения в опорах трубопроводов усовершен ствованных конструкций термосвай, отвечающих современным тре бованиям, определение оптимальных условий установки и эксплу атации термосвай, определение несущей способности термосвай при переменном значении температуры боковой поверхности термосваи.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решался комплекс задач теплового и механического взаимо. действия термосвай с талыми и мерзлыми грунтами в лабораторных условиях и естественных условиях Крайнего Севера.

Научная новизна.

1. Разработана методика расчета несущей способности термосваи по предельной прочности смерзания металлической поверхности с грунтом.

2. Предложена математическая модель для определения

температуры боковой поверхности термосваи на контакте с грунтом в конце теплого периода года с учетом глубины погружения и теплопередачи по металлической стенке ее корпуса.

3. Определена зависимость средней по длине термосваи температуры от грунтовых условий и конструкции Тёрмосваи.

Практическая ценность работы заключается Ь разработке усовершенствованных конструкций термосвай, отвечающих по своим техническим данным современным требованиям Строительства и эксплуатации в условиях Крайнего Севера, инженерных методик расчета теплового взаимодействия термосвай с окружающей средой и несущей способности термосвай, в определении оптимальной области применения термосвай в опорах трубопроводов в конкретных инженерно-геокриологических условиях. Результаты

исследований вошли в "Предложения по применению термосвай в И

строительстве", ВНИИСТ, 1992 г.

Конструкции жидкостных термосвай TCI, в исследованиях охлаждающей способности которых автор принимал участие, внедрены в промышленном масштабе в ймбургском промпорту в 1986 г. Экономический эффект от внедрения составил около 820 тыс. руб. ( в ценах 1984 г. ) .

Апробация работы.

Основные положения работы доложены:

- на секции ученого совета ВНИИСТа "Прочность и надежность трубопроводов". - М.: 1986 г.;

- на расширенном семинаре Отдела прочности и надежности конструкций трубопроводов. - И.: ВНИИСТ, 1992 г.;

- на совместном семинаре лаборатории надежности газопроводных конструкций и лаборатории эксплуатации магистральных газопроводов. - ВНИИГАЗ, 1992 г.

Публикация работы.

Основное содержанке диссертации освежено в 5 печатных работах и 2 положительных решениях о зыдаче авторских сввде-1ельств.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов и спис-са литературы из 126 наименований. Объем диссертации состав-яет 188 страниц машинописного текста, включая 55 рисунков и, [8 таблиц.

^ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулирова-ia ее цель, раскрыты научная новизна и практическая значимость 1ыполненных исследований.

В первой главе сделан анализ современного состояния опроса надземного строительства в условиях Крайнего Севера, ассмотрены основные методы сохранения грунтов в мерзлом сос-оянии, Д1Н обзор и критический анализ эффективности примене-

5

ния различных типов термосвай при строительстве газопроводов и существующих способов определения несущей способности термосвай.

Из возможных вариантов применения охлаждающих устройств в опорах трубопроводов предпочтительным является использование охлаждающего устройства в качестве термосваи, то есть охлаждающего устройства, воспринимающего еще и статическую нагрузку от надземного сооружения. Поэтому термосвая должна отвечать требованиям по охлаждающей и несущей способностям одновременно При этом, диаметр и толщина стенки корпуса термосваи определяются условиями прочности по материалу, а глубина ее погружения -из условия достаточной прочности по грунту основания. Прочность заделки термосваи в грунте определяется, в основном, сопротивлением сдвигу термосваи по боковой поверхности смерзания с грунтом, которое, в свою очередь, зависит от температуры по длине подземной части термосваи.

Эти факторы диктуют требования к высокой охлаждающей способности термосваи, что возможно благодаря совершенствованию конструкции термосваи как охлаждающего устройства, а так же к определению и созданию условий, препятствующих нагреванию грунта основания, охлажденного в период активной работы термосваи, в теплый период года.

Возможность повышения несущей способности основания термосваи в результате его охлаждения в холодный период года изучалась Гапеевым С.И., Макаровым В.И., научно-исследовательскими институтами СибЦНИИСК, Фундаментпроект, ШИОСП, ЛТИХП, роспецгаз, (Мерзлотоведения, Красноярским ПромстройНИИпроект, ВНИИГАЗ, ВНИИСТ и др. В некоторых случаях происходит увеличение несущей способности термосваи по сравнению с обычной стальной сваей таких же размеров, иногда этого не происходит, а также случается и снижение несущей способности термосваи. Отсутствует строгое научное объяснение, связывающее воедино все эти вариации несущей способности термосвай.

В настоящее время при расчете теплового взаимодействия термосваи с окружающим ее грунтом принимается расчетная схема, при которой охлаждающее устройство представляет собой цилиндрический сток тепла, находящийся в полубесконечном пространстве. Это-не полностью отражает действительные процессы теплопереноса 6

происходящие вокруг термосваи. По данным фактических наблюдений более правдоподобно представлять тепловое взаимодействие термосваи с грунтом в.летний период года, как полого цилиндра, помещенного в плиту конечных размеров. Известный прием сглаживания коэффициентов исходных дифференциальных уравнений не дает возможность определить увеличение нормативной величины сезонного протаивания рядом с термосваей, что также искажает значение несущей способности термосваи.

Определение несущей способности термосваи, в настоящее время, сводится к учету реологических свойств грунта при длительном воздействии статической нагрузки и изменяющейся в годичном цикле температуре грунта в зоне теплового влияния термосваи. Анализ литературы и собственные наблюдений автора показали, что несущая способность термосваи с учетом резкого понижения температуры ее основания в холодный период будет, в лучшем случае, примерно В 1,1 раза выше несущей способности термосваи при условии постоянства в течение года максимальной температуры мерзлого основания. То есть, максимальная температура грунта основания термосваи в годичном цикле и определяет несущую способность термосваи. Максимальная же температура грунта основания термосваи определяется ее конструктивными особенностями и инженерно-геокриологическими условиями.

В связи с этим, автором предпринята попытка разработать методику определения несущей способности термосваи, позволяющую определять конструктивные и инженерно-геокриологические условия, при которых несущая способность термосваи будет мак-, симальной. Это стало возможным в результате решения задачи теплового взаимодействия термосваи с грунтом в пассивный период ее работы и исследования механического взаимодействия термосваи с талыми и мерзлыми грунтами основания.

Во второй главе приведены результаты исследований теплового и механического взаимодействия термосваи с талыми и мерзлыми грунтами в лабораторных условиях. Приведены схемы экспериментальных установок, описаны методики проведения опытов. Выл решен ряд задач, связанных с изменением во времени структуры грунта основания термосваи. Исследования проходили в ла-Зораторных условиях, моделирующих термомеханическое взаимодей-

ствие термосваи о окружающим грунтом, что позволило производить повторение экспериментов через короткие промежутки времени.

В связи с трудностями моделирования грунтовых условий, < диктуемых необходимостью соблюдения масштабов подобных систем, исследования носили качественный характер.

В результате опытов были выявлены основные процессы, происходящие в грунте основания термосваи при ее тепловом воздействии:

- промораживание и последующее оттаивание в замкнутой системе ограниченного объема глинистого грунта основания термосваи вязко-текучей консистенции сопровождается его консолидацией, уменьшением объема и средней но всему объему пористости, увеличением средней плотности грунта и выделением, в связи с этим, свободной воды в направлении противоположном дшжению фронта промерзания грунта;

- уменьшение объема грунта с увеличением циклов промора-жипанмя-оттаиванип носит затухающий ( степенной ) характер;

- перераспределение пористости, плотности и влажности грунта после однократного цикла промораживания-оттаивания, то есть б случае с термосваей это будет в вертикальном, по глубине, и в радиальном от термосваи направлениях, происходга по закону близкому к линейному;

- в результате изменения физических свойств высокодисперсного грунта зязко-текучей консистенции вокруг термосваи образуется воронкообразное углубление диаметром и глубиной равной двум-трем диаметрам термосваи; развитие вооонки с увеличением циклов промораживания-оттаивания затухает;

- явление морозного выпучивания жидкостной термосваи при промораживании ограниченного объема окружающего ее грунта практически отсутствует;

- изменения физических свойств песчаного, полностью во-донасыщенного, грунта рядом с термосваей незначительны, и образование воронкообразного углубления вокруг термосваи не наблюдалось.

Погружение термосвай в вечнэмерзлые грунты осуществляется, как правило, опускным способом с заполнением пазух между боко-

вой поверхностью термосваи и стенками скважины*грунтовым раствором, либо методом пропаривания, что приводит к образованию замкнутой системы ограниченного объема талого грунта, находящегося в зоне теплового влияния термосваи. При промерзании этого объема грунта, в результате активной работы термосваи, в нем происходят подобные процессы. Отсюда вытекает и важное практическое значение результатов лабораторных исследований, позволяющих учитывать данные выводы при сооружении фундаментов по принципу I с использованием теркосвай.

Исследование механического взаимодействия термосвай с грунтом основания в лабораторных условиях имело своей целью разработать метод определения параметров реологических уравнений, определяющих деформации ползучести основания псд действием статической нагрузки при изменяющемся значении температуры грунта. 3 результате, для стадии затухающей ползучести, определяемой уравнением ^

<- =--i '

с0(i+9)К

была получена система х уравнений:

-(п<СЫ: -PdhOtû;)fnl,} = 0,

! Щ fut; -тй, i;?» Ï; M lL; ] -- 0,

ХрпТУ+Ы t; - e>nO ~k Й)

Ip.i'Z] i- +o<0,1; ~ fiitC u) = O.

Для стадии пластично-вязкого течения, определяемой уравнением

F - ^ t получена система трех уравнений:

Ùn-t^Tr+Pn ulbii, 4 >)&Т; "О,

il ¿U; ~ I Й> + U+4.Î&[Gt t,) = 0,

ïîr.ltMe, ^-nÎtnFMê;H) «О•

Решение этих систем уравнений определяет значение параметров реологических кривых - к, н, и , . Здесь: ¿-де-

формация основания термосваи, Т- напряжение сдвига по боковой поверхности смерзания термосваи с грунтом, д - температура грунта основания без знака минус, £ - время действия нагрузки, п,р - число измерений.

Такой метод определения реологических свойств основания термосваи удобен при обработке результатов полевых испытаний термосвай с использованием ПЗВИ и программируемых калькуляторов.

Третья глава посвящена исследованиям термомеханического взаимодействия термосвай с окружающей средой в натурных условиях Крайнего Севера, позволившим определить расчетные схемы теплового взаимодействия термосваи с окружающим ее грунтом в теплый период года, устойчивость термосвай против сил морозного пучения и действительную несущую способность термосваи по результатам полевых испытаний.

■ Наблюдения за термосваями, установленными в сильнопучи-нистые грунты на участке с несливающейся мерзлотой ( талик ) на одном из полигонов вблизи г. Норильска, позволили установить, что устойчивыми против сил морозного пучения являются жидкостные термосваи коаксиальной конструкции, наиболее интенсивно охлаждающие нижние слои грунта. Достаточным условием, для того, чтобы предотвратить процесс пучения термосваи, является погружение ее.в талый грунт до кровли вечномерзлых грунтов. При этом, необходимо, чтобы значение величины

где: с/тр - коэффициент теплопередачи и диаметр внутренней трубы; Н - глубина погружения термосваи в грунт; Сх - удельная массовая теплоемкость хладоагента; М* - массовый расход теплоносителя.

Наблюдения за тепловым взаимодействием термосвай с грунтом, установленных на Талнахском отводе газопровода Мессояха-Норильск, показали следующее. К началу теплого периода года вокруг термосваи образуется ограниченный грунтовый цилиндр с избыточной отрицательной температурой. Радиус грунтового цилинд-

1а составляет 5 - 8 м и более и зависит от охлаждающей способ-ости термосваи. Высота цилиндра - К И , где: Н - глубина огружения термосваи; К = 1,0 + 1,1. Температура грунтового • илиндра примерно равномерна по всему объему и определяется редней температурой последнего холодного месяца. Температура нижнего конца грунтового цилиндра постоянна в течение всего еплого периода и равна температуре вечномерзлых грунтов в зое нулевых колебаний температур. Все это позволило принять рао-етную схему теплового взаимодействия термосваи с грунтом, изо-раженную на рис. I.

В теплый период года происходит нагревание грунтового ци-индра снизу, с боковой поверхности и от металлических стенок ермосваи. В конце теплого периода формируется температурное оле- грунтового массива, отражающее направление указанных теп-опотоков ( рис. 2 ) .

Полевые испытания несущей способности термосвай происхо-или в г. Лабытнанги. 'Испытания проводились согласно ОСТ 24546-81 "Сваи. Методы полевых испытаний в вечномерзлых рунтах". Материалы испытаний послужили проверкой и контролем еоретических разработок 4-ой главы диссертащи.

В четвертой главе обобщаются лабораторные к натурные сследования термомеханического взаимодействия термосваи с окупающей средой. Дается математическое описание теплового вза-модействия термосЕаи с грунтом в летний период и метод опре-еления несущей способности термостаи, позволяющий выявить об-асть экономической целесообразности примечежя термосвай в ундаментах надземных сооружений. Выполнен расчет несущей спо-обности термосвай для инженерно-геокриологических условий . Лабытнанги. Дана оценка точности математических методов рао эта теплового влияния термосваи на окружающий ее грунт и не-рщей способности термосваи.

Процесс теплообмена термосваи с вечномерзлыми грунтами теплый период года математически описывается в виде трехмер-зй задачи Стефана. До настоящего времени подобные задачи решится, как правило, численными методами, однако их практичес-эе. применение не получило широкого распространения по причине

Тс

'лет

Тс

I

' Гс

Н ~ глубина погружения термосгаи; Г — радиус грунтового цилиндра;

— средняя летняя температура дневной поверхности, температура боковой и подстилающей поверхности грунтового цилиндра и начальная температура грунтового цилиндра, соответственно.

Рис. I. Расчетная схема теплового взаимодействия термосваи с грунтом в теплый период года

- -2.0 - изотерма;

-г -г т т граница сезонно-талого слоя.

Рис. 2. Температурное поле грунта вокруг термосваи в кокие теплого периода года

сложности и трудоемкости йх использования на всех уровнях решения, а именно: разработки математической модели, проведение расчетов и интерпретаций полученных результатов. По-прежнему для проектировщиков и строителей не вечной мерзлоте остаются бесспорными преимущества, которыми обладают аналитиче< кие методы решения перед численными методами. Это, во-первых, возможность получения решения в общей форме, позволяющего на любой момент времени оценивать конечные результаты расчета.

С целью получения решения задачи в работе предпринята попытка при некоторых упрощениях расчленить сложную многомерную задачу на ряд частных, взаимосопряженных, задач, а именнс задачу теплопроводности вдоль стенки термосваи, задачу теплопроводности в безграничной плите с фазовыми переходами, с заданными температурами на верхней и нижней поверхностях, и плоскую задачу Стефана с цилиндрической симметрией. В главе приводится полученное операционным методом общее решение это} задачи. Решение этой задачи обусловлено необходимостью получить температуру по длине подземной части термосваи в конце теплого периода года, определяющую ее несущую способность.

Для определения несущей способности термосваи используется известная формула для расчета оснований фундаментов по первой группе предельных состояний с введением коэффициентов, учитывающих реологические свойства грунта основания и температуру по длине термосваи.

ф = т, тг (Пс1. 9,- /т* + Й?Р),

где: ф - несущая способность термосваи;

IV t - коэффициент, учитывающий условия работы, монет при ниматься по СНиП 2.се.04-88, как для обычных сталь ных свай;

/иг - коэффициент, учитывающий сезонное изменение температуры боковой поверхности термосваи, вычисляется исходя из известных методов определения длительной прочности смерзания при переменном значении температуры грунта основания;

расчетное сопротивление сдвигу по поверхности смер зания при эквивалентной температуре 4 5 , принимается по СНиП 2.02.04-88;

- площадь смерзания боковой поверхности термосваи;

Дт - расчетное сопротивление мерзлого грунта под нижним концом термосваи, определяется по СНиП 2.02.№-88.

Г - площадь поперечного сечения термосваи у ее нижнего конца.

Эквивалентная температура боковой поверхности термосваи:

¿1 = Но ' ) с*! + ¿".з.

•де: - среднегодовая температура вечномерзлого грунта; ¿н.2.- температура начала замерзания грунта;

- коэффициент для трубопроводов на опорах рамно-сто-ечного типа равный I.

Коэффициент ^представляет собой отношение температуры, ;редней по длине подземной части термосваи находящейся ниже •раницы сезонно-талого слоя, к среднегодовой температуре веч-юмерзлого грунта. Расчеты, выполненные для разных инженерно-•еокриологических условий, показали, что коэффициент о^мо-гет быть затабулирован, либо определяться по номограмме в за-1исимости от типа грунта, среднегодовой температуры вечномер-1Лого грунта и глубины погружения термосваи ( рис. 3 ). Кроме ого, с глубиной -погружения меняется отношение несущей способ-юсти термосваи к несущей способности обычной стальной сваи акого же диаметра и длины. В главе теоретически предсказывался оптимальная область применения термосвай ( рис. 4 ). Для нженерно-геокриологических условий пос. Ямбург - это термо-ваи с глубиной погружения около 10 м.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

*

В результате изучения формирования инженерно-геокриоло-ических условий трасс при строительстве и эксплуатации опыг-ых участков магистральных трубопроводов и полигонов были вы-влены принципиальные особенности термомеханического взаимодей-твия термосвай с окружающей средой. Проведенные исследования озволили разработать математическую модель указанных процес-ов. Сравнение результатов прогнозирования теплового и механи-еского взаимодействия термосвай с грунтом с эксперименгаль-

¡IZÍCH JIIZCC wc,i

ñttcK. Ji /íCi ve" к',/

Iticx " rice ЛИС* я ПСС C.t

!U<cк p Ibcc v/C.l

tynia, f ПСС v<j¿¿ C-y/iл«p/ft'p Wi.'./

Cy/>e(/j p/tce ifs.í Ly/tect, pitee •*/<■',!

Cynei/j p ¡чсс wc.l <-цп*(ь p Mee vv c. l

Сугльнсн j>/gcc (л/ v ¿ Ljjí^uhck p/scc /

Сумине* pnce CyLnuncHJ}/tCC iír.'

CiJiA UHerí р/ЧОС K-i? ¿ "-¿¡¿лине* Pl!/C'J li/1/iunc* Jtii'o <¿ ~,4

Tj/> p p tee tí/ g с

I

¿

Рис. 3. Номограмма для определения cá

llilCH, j> t<tCC vi/í,!

Рис. Соотношение несущих способностей жидкостной термосваи TCI и обычной стальной сваи в инженерно-геокриологических условиях пос.Ямбург

ними данными в натурных условиях показало удовлетворительную сходимость.

По результатам выполненных исследований можно сделать следующие основные выводы:

1. Впервые разраоотана и проверена при полевых испытаниях методика определения характеристик затухающей и установившейся деформаций ползучести основания термосваи под действием статической нагрузки с применением методов математической статистики в удобной для машинного счета форме. Определен ны способы стабилизации основания термосваи, погруженной в тонкодисперсный грунт. .

2. Решена задача теплового взаимодействия одиночной стальной термосваи с окружающим грунтом в теплый период года на основа качественно новой модели пассивной работы термосва! с учетом глубины ее погружения и теплопередачи по стенке грунтовой части термосваи, что позволило определить температуру и площадь смерзания боковой поверхности термосваи с гру| том в любой момент данного интервала времени. На основе анализа теплового взаимодействия термосваи с грунтом разработай новые конструкции жидкостных термосвай, отличающиеся повышенной эффективностью в условиях суточных колебаний температуры атмосферного воздуха. Строительная организация Арктикнефте-газстрой предполагает применять термосваи усовершенствованно] конструкции ( УТС ) при освоении месторождений Ямала.

3. Зпэрвые разработана и проверена в натурных условиях Крайнего Севера методика опредгления несущей способности термосваи, позволяющая испольэоватъ расчетные сопротивления мерзлых грунтов и грунтовых растворов сдвигу по боковой поверхности смерзания для стальных конструкций, при максимальной температуре боковой поверхности термосваи, соответствующей концу теплого периода года, с поправочным коэффициентом, учитывающим ее сезонное изменение.

4. На основе анализа теплового и механического взаимодействия термосааи с окружающей средой проведена сравнительная оценка ее несущей способности с несущей способностью обычной стальной сваи и определены условия экстремальных соотношений их несущих способностей, позволяющие выделить область экономической целесообразности применения термосвай.

5. Установлена высокая эффективность жидкостных термо-вай TGI, что послужило основанием для предложения их в ка-естве охлаждающих устройств в причальной набережной и под-рановых путях промышленного порта Ямбург. Экономический эф-ект внедрения составил около 820 тыс. руб. ( в ценах I98;t г.)

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1. Балыгин И.С., Деревянко И.Б. Исследование жидкостных ермосвай, установленных в районе распространения вечномерз-ых грунтов на участке с несливакщейся мерзлотой //Строитель-тво нефтегазопромысловых объектов - И.: ВНИИПКтехоргнефтегаз-троя, 1938. - Вып. 14. - С. 5-9.

2. Балыгин И.С. Определение характеристик затухающей олзучести при испытаниях термосвай в вечномерзлых грунтах /Гр. ин-та/ ВНШСТ. - 1991. - С. НО - Ш.

3. Балыгин И.С. Экспериментальные исследования на Лабыг-акгском опытном участке //Результаты экспериментальных иссле-ований работы трубопроводов в условиях вечномерзлых грунтов -.: ВНЖТ, 1988. - С. 56 - 65.

•4. Балыгин И.С. Применение термосвай в опорах трубопро-одов //Строительство трубопроводов - Ч.: Недра, 1992 . -5 - С. 31.

5. Заявка № 4922707/33/0266793. Термосвая / Балыгин И.С. положит, решение от 26.05.91.

6. Заявка № -1891600/29/069050. Способ сооружения подзем-ого трубопровода /В.В.Стасев, А.Д.Перельмиттер, Е.АЛунтоЕ-кия, С.В.Сумароков, А.Е.Арный, 'н.Н.Желудков, Н.С.Фоминов, •С.Гехман, Л.С.Цуриков, И.С.Балыгин - положит, решение от 3.08.91.

7. Цуриков A.C., Балыгин И.С. Определение расчетных начений глубин сезонного оттаивания вечномерзлых грунтов вайных оснований различных конструкций //Строительство тру-опроводов - М.: Недра, 1992. - № II.

соискатель ДА IfIЛ s S Я.С. Балыгин /