Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 [ 22 ] 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84

ТАБЛИЦА 4.37

Коэффициент фильтрации грунтов

Гру}1т

Коэффициент фильтрат,,, м/сут1;м

Скальные грунты:

слаботрещиноватые трещиноватые

сильнотрепщноватые Галечник:

чистый с песком Гравий чистый

Гравийпо-галечниковые грунты

примесью М0ЛШ1Х частиц Песок:

пылеватый

мелкозернистый

среднезернистый

крупнозернистый Супесь Суглинок Глина

со значительной

5-20 20-60 Более 60

Более 200 20-100

100-200 20-60

0,5-5 10-25 20-50 35-75

0,1-1

0,4-0,05 Менее 0,001

таблица 4.38

Модуль деформации грунтов

Грунт

Гравий и галька

Щебень

Дресва

Модуль деформации, ктс/см

Крупнообломочный

Крупный и гравелистый (независимо от вланшости)

Средней крупности (независимо от

влажности) Мелкий сухой Мелкий, насьпценный водой Пылеватый сухой Пылеватый влажный Пылеватый, насыщенный водой

Песок

650-540 650-290 420-140

480/380

420/310

360/250 310/190 210/175 175/140 140/90

Глинистый

Глина Суглинок

590-160/160-40 390-160/160-40

При расчетах перемещений подзолшых трубопроводов необходимо иметь виачеяия коэффициентов постели па сдвиг и предельного касательного напря-ясеяия (табл. 4.39),

таблица 4.39

Пределы значений коэффициентов достели на сдвиг н предельных касательных каиряженнй [l]

Показатели, характеризующие физико-механические спойстпа мерзлых грунтов, в том числе и нор.чатийпые сопротивления морзлых грунтов нормальному давлению и сдвигу но бетонным и деревянным поверхностям, приведены в СПиП II-Б.6-66 [28]. Там же приведены и расчетные значонпя теплофизи-ческих характеристик талых и мерзлых грунтов. Руководствол! для организации н прово;№пия лабораторных работ с грунтами может явиться книга В. Д. Ломтадзе [13J.

Физико-химические свойства воды. При проведении инженерно-геологических и гидрогеологических линейных изысканий должны оцроделяться свойства подземных вод с целью выявления их минерализации ц оценки агрессивности по отношониго к бетону п металлу. Характер минерализации определяется соотношением химических компонентов, в первую очередь трех анионов (хлоридпый С1-, сульфатный S0~, гидрокарбонатный НСО") и трех катионов (натрий Na*, магний Mg2+, кальций Са*). Кроме перечисленных главнейших ионов в подземных водах содержатся ионыКОд, К*, Fo+и другие, количество которых обычно невелико, а также могут быть растворены raatj в молекулярном виде: двуокись углерода СОа, сероводород HjS, азот Na, лгетан СН4, кислород Oj, гелий Не. Результаты химического анализа чаще всего выражаются фор.мулой Курлова:

HGO3CI SO4 Na Са Mg

TD,

где М - общая минерализация, г/л; в чпсли1:вле Лсевдодроби располагаются анионы, в знаменатсио - катионы (те и другие в убывающих количествах, %-экв.); Т - температура воды, °С; D - дебит, мз/сутки.

Наименование воде дают по преобладающим анионам и катионам, например: вода гидрокарбопатно-хлоридная, кальциево-натриевая. При гидрохимической оценке подземных вод весьма важно знать реакцию воды, выражаемую через рН. Для нейтрально!! среды рН = 7, при рН <; 7 - среда кислая, при рН > 7 - щелочная. Агрессивностью воды называется ее способность разрушать различные сооружения. Различаются следующие виды агрессивности.

Углекислотная - вызывает разрушение бетона в результате растворения карбоната кальция под депстпиом агрессивной углекислоты. Допустимое содержание агрессивной углекислот!.! зависит от величины НСО5, общо!! минерализации, а также условий, в которых происходит агрессия (максимальное допустимое содоржаппо при наиболее опасных условиях - 3, при наименее опасных - 8,3 мг/л).

Агрессивность выщелачивания - происходит за счет растворения карбоната кальция и вымывания из бетона гиДрата окиси кальция. В зависимости от содержания цемента и условий, в которых находится сооружение, вода обладает этой агрессивностью при минимальном содержании НСО3 от 0,4 до 1,5 иг-экв.

Общекислотная агрессивность - связана с содержанием свободных водородных ионов. Вода будет агрессивной по отношению к бетону, если рН ниже 5,0 (наихудшие условия) и 6,8 - при наименее опасных условиях.

Сульфатная агрессивность - при большом содержании ионев выражается во вспучивании и разрушении бетона при кристаллизации. При приме-ненип сульфатостоиких цементов вода будет агрессивной при содержании в пей SO 4000 мг/л п более, а при обычных цементах - от 250 -мг/л и выше.

Магнезиальная агрессивность - при высоком содержании иона магния. Предельно допустимое количество Mg в водо зависит от сорта цемента и прочих условий. Вода агрессивна по отношению к бетону при содержании Mg от 750 мг/л и более.

Кислородная агрессия - вызывается содержащимся в воде растворенным кислородом и проявляется преимущественно по о?пошеяию к металлическим конструкциям, и в частности к трубам. Ее действие значительно усугубляется при углекислотной агрессивности.

Анализы воды могут производиться как в стационарных лабораторных условиях, так и с использованием походных полевых лабораторий типа лаборатории Резникова, МЛАС (маршрутная лаборатория для анализа воды), ПЛАВ (гголевая лаборатория для анализа воды) н т. д. Отбор проб воды производится в зависи.мости от целей исследований и конкретных гидрогеологических yciOBnit. Различаются полный химическпй анализ воды, сокращенный анализ п анализ воды на агрессивность. Показатели, требуемые при гидрогеологических исследованиях по трассе трубопровода, должны уточняться заданием на изыскания. Методики отбора проб и их анализа приводятся в специальной литературе [32].

§ 4.7. Гидрометеорологические изыскания

Гидрометеорологические изыскапия для проектирования трубопроводов и наземных сооружений складываются из установления значений отдельных эле.ентов климата районов прохождения трасс трубопроводов, режима пересекаемых водных преград, водотоков и водоемов, являющихся источниками водоспабжения или водоприемниками бытовых и промышленных стоков, а также определения их расчетных гидрологических характеристик. Исходные материалы для расчетов следует заимствовать в первую очередь из опубликованных справочных материалов Главного управления гидрометеорологической Службы при Совете Министров СССР. В особых случаях могут быть организованы как гидрологические, так и метеорологические наблюдения.

Классификация переходов трубопроводов через водные преграды. Классификационными признаками переходов трубопроводов через водные преграды являются: размеры водной преграды, число укладываемых ниток для одного трубопровода, способ пересечения водной преграды, диаметр трубопровода и его длина. По размерам водных преград переходы следует подразделить на большие, средние и малые. По числу ук.тадываемых ниток для одного трубопровода переходы подразделяются па лщогониточные и однопиточные. По способу пересечения водной преграды переходы подразделяются на подземные (дгокерпые) п воздушные (мостовые). Выбор способа пересечеппя водной преграды зависит от ее размеров и устойчивости русла и берегов против ра-ч-мыва. Сраппительио устойчивые широкие русла с пологими коренными берегами пересекаются, как правило, подземным способом, а глубоко врезанные, сложоппые скальными породами, или неустойчивые - поздушпым. Число ниток па переходе зависит от пшрипы зеркала воды в межень, ширины затапливаемо!! поймы, продолжительпостя затопления и .устойчивости русла против размыва.

Необходимый минимум полевых гидрологических работ на водных объектах. Водные объекты (реки, ручьи, озера, водохранилища) при нзыскаш1ях магистральн1>1х трубопроводов могут представлять интерес с разных точек зрения: как преграда для трубопровода или коммуникаций (табл. 4.40); как источник водоснабжения; как водоприсдшпк вод с осушаемой территории или промышленных и бытовых стоков с очистных сооружений; как транспортная артерия для строительства п эксплуатации. В каждом случае водный объект доляген быть изучен и по нему представлены необходимые для проектирования данные. Изучение начинается с ознакомления со справочником по ресурсам поверхностных вод и ежегодниками. Наличие материалов наблюдений Гидрометслужбы или другпх ведомств на изыскиваоАШМ водном обт.екте значительно облегчает решение гидрологических вопросов, но не освобождает от производства полевых работ в нужном створе (перехода, водозабора, сброса, причала и т. д.). Необходимым лгинимумом полевых работ в районах изысканий являются следующие.

ТАБЛИЦА 4.40

Основные классификационные признаки переходов трубопроводов

через водные преграды

Наименование переходов

Классификационные при:»наки н их значрпне

Большие

Средние

Малые

Многониточные Однониточные Подземные (дюкерныё)

Воздушнь1е (мостовые)

Ширина зеркала воды в межень 75 и более или в паводок более 500 м

Ширина зеркала воды в межень от 20 до 75 или в паводок от 250 до 500 м

Ширина зеркала воды в межень менее 20 и в паводок менее 250 м

Все больпше и средние с неустойчивыми руслами

Средние с устойчивыми руслами и все малые

Большие, средние, малые с пологими коронными берегами и устойчивыми руслами, сложенными мягкими грунтами

Большие, средние и малые с высокими крутыми коренными берегами, с неустойчивыми руслами или сложенные скальными породами

Примечание. Ширила веркала воды в паводок онределяется во ГВВ 10%-ной обеспеченности продолжительностью стояния более 20 суток.

1. Натурное обследование водотока (водоема) с устаповлепием ого гидрологического режима по сезонам года и хозяйственного использования.

2. Выбор Створа *.

3. Определение пригодности створа проектируемого сооружения для гидрологических расчетов.

4. Выбор дополнительных специальных створов: морфоствор, гидроствор

и др. (по необходимости).

5. Разбивка магистрали и промерных поперечников с привязкой их к едино!! планово-высотпоп системе.

6. Организация временных водомерных и гидрометрических наблюдений (по необходимости).

7. Разовые пли перподические промеры в пределах съемки участка.

8. Нивелирование уклона водной поверхности и определение коэффициента шероховатости русла и по11мы.

* При выборе створов переходов и проведении изысканий по ним следует руководствоваться указаниями ВСН 1-54-74 и ВСН 1-55-74.

9. Отбор проб воды на химический и бактериологический анализы, определение БПК5, растворенного кислорода или других требуемых заданием показателей.

Гидрологические расчеты. Необходимые расчетные гидрологические данные определяются характером предполагаемого использования водотока или водоема. Напри,мвр, при проектировании подземного перехода трубопровода через водную преграду в первую очередь важно знать раз.меры ее в межень и паводок (пшрина, наибольшие глубины и скорость), при проектировании водозабора нужны морфоиетрические данны»; минимальные расходы воды в летне-осенний и зимний периоды, качественная характеристика и др. (см. вен 1-55-74).

В зависимости от наличия и объема данных наблюдений на изучаемом водном объекте возможны следуюп1;ие методы гидрологических расчетов:

1) при достаточности данных наблюдений - непосредственно по этим данным;

2) при недостаточности данных - путв.м приведения их к многолетнему периоду по рекам-аналогам с более длинным рядом наблюдений;

3) при отсутствии наблюдений - по эmиpичecким формулам, основанным на обобш;внии данных наблюдений в однородных по условиям формирования стока районах (косвенный метод).

Периоды наблюдений, достаточные для определения расчетных гидрологических характеристик, зависят от природной зоны (табл. 4.41). Границы зон устанавливаются по карте физико-географических зон территории СССР (прил. 13 к СН 435-72). Все три метода расчета изложены в «Указаниях по определению расчетных гидрологических характеристик» СН 435-72 и в «Руководстве по определению расчетных гидрологических характеристик» 25].

таблица 4.41

Продолжительность периода наблюдений на водотоках (водоемах), необходимая для гидрологических расчетов

Првнечанне. Если период ваблюдеаиЗ меньше указанного, то результаты расчета необходимо дополнительно проаваливвровать, испольвуп ваблюдеаип на ренах-авалогах.

При достаточности наблюдений максимальные, средние и минимальные значения расчетных величин (расходы водгл, уровни и т. д.) определяются но следующим формулам:

средняя арифметическая расчетная величина из всего ряда наблюдений

<?0 = 2 Qil 1=1

(4.26)

где Qi - единичное значение расчетной величины с порядковы.м номеро.м г, когда все члены ряда расположены в убглвающем порядке; п - общее число членов ряда (число лет наблюдений, число из.мерений в определенный период и т. д.);

модульный коэффициент каждой величины коэффициент вариации расчетных величин

1)Щп-1).

(4.27)

(4.28)

Вероятность превышения (обеспеченность) расчетной величины, %,

Pi[(i-0.3)J(n + 0A)]. 100. (4.29)

При недостаточности наблюдений пользуются телга же приведенными выше расчетными формулами, только предварительно удлиняют ряд наблюдений на изучаемом водотоке наблюдениями на реке-аналоге. Продление расчетного ряда выполняют по графику связи расчетных величин (рис. 4.13). Для его построения выписывают одновременные наблюдения искомых величин

Рис. 4.13. График связи расчет-вых величин (расходов воды, уповвей) по изучаемой реке и " реке-аналогу.

1 - ход построения графика;

2 - съем данных при удлинении

ряда наблюдений.

---1

в пределах короткого ряда по изучаемому водотоку и реке-аналогу. Па заготовленную сетку прямоугольных координат накалывают точки одновременных наблюдений и по их положению проводят среднюю линию в пределах возможных изменений рассматриваемой величины. Как правило, эта прямая проходит через начало координат. Построенный таким образом график Си = / (Са) и является графиком связи.

Для получения длинного ряда необходимой величины (например, .максимального расхода воды) достаточно на оси ординат последовательно откладывать известные значения Q\, Са реки-аналога и снимать с оси абсцисс соответствующие им неизвестные значения Cji Q" изучаемой реки.

При отсутствии наблюдений максимальные, средние и минимальные значения расчетных величин определяются, как было сказано выше, по эмпирическим формулам.

Для проектирования трубопроводов и сопутствуюпщх сооружений чаще всего требуются характеристики уровней и расходов воды. В данном случае уровни воды получают как функцию соответствующих расходов воды покри-вым Q = f (Н), которая в свою очередь строится по гидравлическим и морфо-метрическим характеристикам русла и. поймы в рассматриваемом створе (перехода, водозабора, причала, водосброса и т. д.)»