Выявление динамики процесса увлажнения дисперсного несвязанного грунта

Размещено на http://www.allbest.ru/

Омский государственный технический университет

Выявление динамики процесса увлажнения дисперсного несвязанного грунта

М.И. Гильдебрандт, В. В. Шалай

Аннотация

Прочность и устойчивость резервуара для жидких углеводородов зависят от надежности песчаного основания, подготовка которой является одним из важнейших этапов строительства. В целях обеспечения безопасности и рабочего состояния резервуара необходимо предусмотреть увлажнение грунта до оптимальной влажности согласно нормативным документам. От влажности грунта зависят его характеристики: в первую очередь его несущая способность. У всех грунтов с повышением влажности несущая способность уменьшается. Именно поэтому влажность грунта должна иметь определенное значение. Разработка усовершенствованной технологии увлажнения грунтов при устройстве песчаного основания резервуара позволит избежать нерационального увлажнения. Целью исследования является определение важнейшего показателя уплотнения грунта - влажность. Для достижения поставленной цели необходимо экспериментальным методом изучить динамику увлажнения грунта, а также влияние количества воды и времени необходимого для достижения слоем песчаного грунта оптимальной влажности. В связи с этим актуальной является задача рационального увлажнения грунта с целью уменьшения как временных так и материальных затрат, а также предотвращение аварийных ситуаций. В ходе работы была разработана методика проведения лабораторных исследований, которая включает в себя 3 этапа: подготовительный, основной и заключительный. По результатам выполненных исследований были данные об увлажнении слоя грунта с течением времени. Рассчитано необходимое количество воды для достижения оптимальной влажности и данные о времени, когда необходимо начинать уплотнение грунта. Данная технология может применяться при строительстве оснований резервуаров.

Ключевые слова: основание резервуаров углеводородов, песчанное основание, влажность грунта.

Безаварийная эксплуатация хранилищ нефти и нефтепродуктов жидких углеводородов обеспечивается строгим соблюдением, в том числе, и технологического регламента устройства их грунтовых оснований, подразумевающего послойное уплотнение увлажнённого до оптимального значения песчаного грунта средней крупности. Решение многофакторной задачи увлажнения конечного слоя такого пористого материала, как песчаный грунт, до заданных значений влажности позволит уточнить требования к необходимому количеству воды и временным параметрам самого процесса увлажнения. В настоящее время при строительстве основания резервуара не рассматривается время, необходимое для достижения слоем грунта оптимальной влажности. От влажности грунта зависят его характеристики: в первую очередь его несущая способность. У всех грунтов с повышением влажности несущая способность уменьшается. Именно поэтому влажность грунта должна иметь определенное значение.

Постановка задачи. На базе организованной в 2014 году в Омском государственном техническом университете студенческой научно-исследовательской лаборатории «Основания и фундаменты объектов нефтегазовой отрасли» проведены предварительные лабораторные исследования с целью выявления динамики процесса увлажнения дисперсного несвязанного грунта ограниченным количеством воды. Было необходимо экспериментальным методом изучить динамику увлажнения грунта, а также влияние количества воды и времени необходимого для начала процесса уплотнения.

Теория. На начальном этапе была разработана методика лабораторных исследований (см. рисунок 1).

резервуар углеводород песчаный грунт

Размещено на http://www.allbest.ru/

В ходе подготовительного этапа расчиталось необходимое количество воды. Следующим этапом происходил контроль влажности проб. На последнем этапе была выполнина статистическая обработка полученных ранее данных и сделаны соответствующие выводы.

Результаты экспериментов. Полученные предварительные данные позволили установить характер увлажнения массива грунта (см. рисунки 2 и 3).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Как видно из приведённых данных (см. рисунок 2), увлажнение песчаного грунта по глубине в зависимости от времени носит логарифмический характер.

Так же были получены предварительные данные об изменении влажности песчаного грунта на различной глубине с течением времени (см. рисунок 3). Диапазон значений оптимальной влажности выделен зелёной пунктирной линией (минимальное значение) и красной пунктирной линией (максимальное значение). Очевидно, что временем начала уплотнения увлажнённого песчаного слоя является момент достижения значения оптимальной влажности по всей его глубине.

Обсуждение результатов. Полученные предварительные данные позволяют сделать вывод о сложном, нелинейном характере увлажнения песчаного грунта заданным количеством воды. Как видно из представленных данных, с течением времени скорость увлажнения песчаного грунта конечным количеством воды уменьшается по логарифмическому закону, наблюдается неравномерность распределения воды по глубине образца. Требует дополнительного уточнения и динамика изменения влажности на заданной глубине. Так же необходимо оценить влияние глубины залегания на характер изменения влажности грунта.

Выводы и заключение

По результатам выполненных исследований были получены предварительные данные о увлажнение слоя грунта с течением времени, рассчитано необходимое количество воды для достижения оптимальной влажности и данные об времени, когда необходимо начинать уплотнение грунта.

Список литературы

1. ГОСТ 31385-2008 «Резервуары вертикальные цилиндрические стальные для нефти и нефтепродуктов», Москва, 2009.

2. РД 16.01-60.30.00-КТН-026-1-14. Нормы проектирования стальных вертикальных резервуаров для хранения нефти объемом 1000 - 50000 куб.м. - М.: ОАО «АК «Транснефть», 2014.

3. РД 24.040.00-КТН-062-14. Магистральный трубопроводный транспорт нефти и нефтепродуктов. Магистральные нефтепроводы. Нормы проектирования, ОАО «АК «Транснефть», Москва, 2014.

4. СП 22.13330.2011. Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*, Минрегион России, Москва, 2012.

5. СП 45.13330.2012. Земляные сооружения, основания и фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 3.02.01-87, Минрегион России, Москва, 2013.

6. Основания и фундаменты резервуаров / Ю.К. Иванов, П.А. Коновалов, Р.А. Мангушев, С.Н. Сотников - М.: Стройиздат, 1989. -- 223 с.

7. Песчаные грунты / А.Д. Потапов, Н.А. Платов, М.Д. Лебедева - М.: МГСУ, 2009.

8. К. Терцаги. Строительная механика грунта на основе его физических свойств. -- М., 1933.

9. Terzaghi, K., and Ralph B. Peck, 1948, Soil Mechanics in Engineering Practice, John Wiley and Sons, New York

10. Soil mechanics in engineering practice: 3rd Edition, by Karl Terzaghi, Ralph B. Peck and Gholamreza Mesri. Wiley-Interscience, New York, 549 pp., 1997

Размещено на Allbest.ru