Оценка погрешности расчета температурного поля грунта вокруг магистрального нефтепровода и его напряженного состояния в многолетнемерзлых грунтах

Вестник кибернетики. 2017. № 2 (26). С. 44–50.

Новиков П. А., Ларионов В. И., Сущев С. П., Якушев В. Л., Никитин И. С.

Исследуется влияние ряда природных и техногенных факторов на протекание процесса теплового взаимодействия трубопровода с многолетнемерзлыми грунтами. Предложена математическая модель, описывающая температурный режим грунта, осадку оттаивающего грунта и планово-высотное положение трубопровода. Расчет температурного режима грунтового массива, окружающего трубопровод, основан на решении уравнения теплопроводности, учитывает тепловое взаимодействие трубопровода и многолетнемерзлых грунтов, теплообмен на поверхности грунта, теплообмен фазовых превращений поровой влаги. При моделировании изменения положения и напряженного состояния трубопровод рассматривается как упругая балка бесконечной длины, находящаяся под действием комплексных нагрузок. Сделаны оценки погрешности расчетов теплового и механического взаимодействия трубопровода с грунтом при определении температурного поля окружающего грунта, положения границы ореола оттаивания и напряженного состояния нефтепровода. Погрешность оценивается на основе анализа данных, полученных расчетным и экспериментальным способами. Полученный уровень погрешности позволяет применять рассмотренную математическую модель на практике для оценки напряженного состояния трубопровода на участках многолетнемерзлых грунтов при долгосрочном прогнозировании. На основе математической модели возможно выявление опасных участков нефтепровода, проложенного в мерзлых грунтах, а также планирование объемов работ на разных отрезках трассы.

Ключевые слова: математическое моделирование, mathematical modeling, permafrost, thaw halo, ореол оттаивания, oil pipeline, магистральный нефтепровод, многолетнемерзлые грунты