Тема: ИНЖЕНЕРНО-КРИОЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОГНОЗ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЛИНЕЙНЫХ СООРУЖЕНИЙ (ДОРОГ И МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ) НА МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫЕ ПОРОДЫ НА ПОЛУОСТРОВЕ ЯМАЛ

Территория п-ова Ямал находится на крайнем северо-западе Западно-Сибирской плиты за Полярным кругом. Это огромная по площади территория является одним из наиболее труднодоступных, малонаселенных районов Западной Сибири. Район отличается суровым климатом. Для него характерна продолжительная холодная зима с сильными ветрами и короткое лето. Ямал является одним из главных резервов нефтегазовой отрасли России. Промышленное развитие на Ямале идёт по нарастающей: вводятся в эксплуатацию все новые месторождения, с которыми связано проектирование и строительство новых промышленных объектов, в том числе и линейных сооружений, таких как магистральные трубопроводы и железные дороги. Проектирование и строительство осложняется повсеместным распространением многолетнемерзлых пород и развитием опасных процессов, возникающих при взаимодействии линейных сооружений со средой.
Целью работы является прогноз взаимодействия многолетнемерзлых пород с линейными сооружениями разных типов.
Задачей данной магистерской диссертации является количественный прогноз влияния сооружений на многолетнемерзлые породы: устойчивость свайного фундамента, изменение кровли многолетнемерзлых пород под насыпью, определение ореола оттаивания вокруг трубопровода.
В качестве примера в данной работе рассмотрен участок мостового перехода железной дороги Обская-Бованенково через реку Щучья по материалам инженерно-геологических изысканий трассы железной дороги на полуострове Ямал, проведенные институтом ЛЕНГИПРОТРАНС.


Купить

Район проведенных исследований является типичным для большей части территории п-ова Ямал, сложенной неоплейстоценновыми и голоценовыми песчано-глинистыми отложениями морского и ледниково-морского генезиса, находящимися в многолетнемерзлом состоянии. Толща ММП лишь вблизи водотоков прерывается несквозными таликами, что позволяет распространить результаты инженерно-геокриологического прогноза на значительные, сходные по строению территории. Типичной является и долина р. Щучьей с термокарстовыми озерами на прилегающей казанцевской террасе.
В пределах инженерно-геокриологического разреза выделяются столь же типичные инженерно-геологические элементы в количестве 10 - 15 (на приведенном разрезе их выделено 8, разрез сравнительно однороден). Мощности СТС в естественных условиях по нашим расчетам составляют 0,9 – 1,2 м, нормативные значения, естественно, превышают 1,5 м.
В качестве наиболее характерных для данной территории линейных инженерных сооружений нами были выбраны трасса магистрального трубопровода, насыпь и мостовой переход дороги, причем начальные и граничные условия были заложены в нескольких вариантах: высоты насыпи, температура наполнителя трубы и др. Поскольку для всех сооружений наиболее опасным представляется термокарст, была рассчитана и вероятность его прогрессивного развития.
По нашим расчетам, тепловой режим большинства термокарстовых озер в районе стабилизирован в диапазоне отрицательных температур, дальнейшее увеличение глубины и площади их мало вероятно. Нулевая среднегодовая изотерма располагается на глубине 0,6 м, донные отложения даже при глубине озера 1,3 м протаивают летом на 1,7 м, и только при превышении глубины озер более 1,3 – 1,5 м возможен прогрессивный, то есть опасный термокарст.
Дорожное строительство в зоне вечной мерзлоты вызывает, в зависимости от температур ММП, изменение мощности СТС и положения ММП под насыпью. Наши расчеты показывают, что в условиях Ямала при любой мощности подсыпки кровля ММП поднимется, увеличивая устойчивость насыпи, а в случае высоты насыпи более 1,1 м в ней самой возникнет мерзлое ядро.
Устойчивость мостовых переходов определяется несущей способностью свай. По нашим расчетам несущая способность свай сечением 30х30см при погружении их на глубину 10 м является достаточной для обеспечения устойчивости мостовых переходов.
Подземные трубопроводы оказывают большое влияние на температурное поле грунта. Наши расчеты показывают, что вокруг подземного трубопровода будет образовываться ореол оттаивания, смещенный вниз относительно центра трубы. При диаметре трубы 1,2 м и температурой транспортируемой среды +10˚С глубина оттаивания многолетнемерзлых пород под центром трубы достигнет 7,3 м.
Сплошное распространение низкотемпературных ММП, представленных достаточно однородной толщей морских отложений, позволяет рассматривать центральные области Ямала как благоприятную геологическую среду, но техногенное воздействие на нее линейных сооружений требует учета описанных выше прогнозных криоэкологических расчетов.

Купить