Научная статья на тему 'Исследование деформационных свойств смеси "Песчаный грунт-гранулы вспененного полистирола" в условиях циклического нагружения'

Исследование деформационных свойств смеси "Песчаный грунт-гранулы вспененного полистирола" в условиях циклического нагружения Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

CC BY
65
12
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ОСНОВАНИЕ РЕЗЕРВУАРА / ТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩИЕ ДОБАВКИ / КОМПРЕССИОННЫЕ ИСПЫТАНИЯ / МОДУЛЬ ДЕФОРМАЦИИ

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Грузин А.В., Гриневич Е.С., Климанов Д.Н.

Разработка прогрессивных материалов оснований резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов в условиях низких температур и эффективных технологий для их устройства остаются актуальной задачей нефтегазовой отрасли. Для снижения тепловых потерь в грунты основания предлагается использовать теплоизолирующие добавки, например, гранулы вспененного полистирола. Целью выполненных исследований является изучение влияния искусственных теплоизолирующих добавок в песчаные грунты на деформационные свойства полученной смеси. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: подготовить образцы смеси «Песчаный грунт-гранулы вспененного полистирола», провести компрессионные испытания подготовленных образцов и выполнить обработку полученных результатов. Были проведены компрессионные испытания образцов смеси «Песчаный грунт-гранулы вспененного полистирола» с 5-процентным по объему содержанием теплоизолирующих добавок. Каждое испытание включало пять последовательных циклов «Нагружение-разгрузка». Максимальная величина нагружения составила 180 кПа. В ходе лабораторных исследований были получены данные о величине расчетного значения модуля деформации исследованных образцов смеси «Песчаный грунт-гранулы вспененного полистирола». Расчетное значение модуля деформации смеси после четвертого цикла нагружения составило 16,4 МПа, что выше минимально допустимого (15 Мпа) на 9%, а после пятого цикла на 15%. Полученные результаты позволяют разработать конструкцию основания резервуара с улучшенными теплоизолирующими свойствами и технологию для его устройства.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Исследование деформационных свойств смеси "Песчаный грунт-гранулы вспененного полистирола" в условиях циклического нагружения»

АВТОМАТИЗАЦИЯ. КОНТРОЛЬ И ИСПЫТАНИЯ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ

УДК 624.131

ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕФОРМАЦИОННЫХ СВОЙСТВ СМЕСИ «ПЕСЧАНЫЙ ГРУНТ-ГРАНУЛЫ ВСПЕНЕННОГО ПОЛИСТИРОЛА» В УСЛОВИЯХ ЦИКЛИЧЕСКОГО НАГРУЖЕНИЯ

THE STUDY OF DEFORMATION PROPERTIES OF A SAND SOIL - EXPANDED POLYSTYRENE GRANULES MIXTURE UNDER CYCLIC LOADING CONDITIONS

А. В. Грузин, Е. С. Гриневич, Д. Н. Климанов

Омский государственный технический университет, г. Омск, Россия

A V Gruzin, E S Grinevich and D N Klimanov

Omsk State Technical University, Omsk, Russian Federation

Аннотация. Разработка прогрессивных материалов оснований резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов в условиях низких температур и эффективных технологий для их устройства остаются актуальной задачей нефтегазовой отрасли. Для снижения тепловых потерь в грунты основания предлагается использовать теплоизолирующие добавки, например, гранулы вспененного полистирола. Целью выполненных исследований является изучение влияния искусственных теплоизолирующих добавок в песчаные грунты на деформационные свойства полученной смеси. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: подготовить образцы смеси «Песчаный грунт-гранулы вспененного полистирола», провести компрессионные испытания подготовленных образцов и выполнить обработку полученных результатов. Были проведены компрессионные испытания образцов смеси «Песчаный грунт-гранулы вспененного полистирола» с 5-процентным по объему содержанием теплоизолирующих добавок. Каждое испытание включало пять последовательных циклов «Нагружение-разгрузка». Максимальная величина нагружения составила 180 кПа. В ходе лабораторных исследований были получены данные о величине расчетного значения модуля деформации исследованных образцов смеси «Песчаный грунт-гранулы вспененного полистирола». Расчетное значение модуля деформации смеси после четвертого цикла нагружения составило 16,4 МПа, что выше минимально допустимого (15 Мпа) на 9%, а после пятого цикла - на 15%. Полученные результаты позволяют разработать конструкцию основания резервуара с улучшенными теплоизолирующими свойствами и технологию для его устройства.

Ключевые слова: основание резервуара, теплоизолирующие добавки, компрессионные испытания, модуль деформации.

DOI: 10.25206/2310-9793-7-2-85-94

I. Введение

Развитие топливно-энергетического сектора экономики невозможно без дальнейшего поиска рациональных конструкций грунтовых оснований и фундаментов, а также технологий для их устройства. Одним из перспективных направлений совершенствования конструкций оснований и фундаментов является использование инновационных материалов, обеспечивающих существенное улучшение эксплуатационных свойств возводимых конструкций. Так, рациональное увлажнение перед уплотнением дисперсных несвязных грунтов оснований резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов позволяет повысить в два раза их несущие свойства, тем самым увеличивая сроки безаварийной эксплуатации технологической инфраструктуры [1]. В свою очередь, применение прогрессивных форм поперечного сечения свай позволит сократить до 25% материальные затраты на устройство фундаментов объектов нефтяной и газовой отрасли [2]. А применение «теплового диода» повысить устойчивость зданий и сооружений, возводимых в условиях многолетнемерзлых грунтов [3]. Изучение как деформационных свойств мерзлых грунтов [4], так и их прочностных характеристик [5] также позволяет полнее использовать имеющиеся ресурсы для устройства зданий и сооружений в условиях многолетнемерз-лых грунтов. Современное технологическое оборудование нефтегазовой отрасли характеризуется циклическим характером нагружения оснований и фундаментов.

Кроме того, вновь осваиваемые районы характеризуются повышенной сейсмической активностью. Поэтому дальнейшее изучение динамических характеристик не только горных пород [6], [7], но и различных грунтов [8] [9] в условиях динамического воздействия позволит интенсифицировать поиск рациональных конструктивных и технологических решений при устройстве оснований и фундаментов объектов нефтегазовой отрасли.

Очевидно, что практическая реализация новых конструктивных решений невозможна без разработки новых энерго- и ресурсосберегающих технологий. Так, технология устройства свайных фундаментов на уплотненном основании позволяет сократить материальные затраты на величину до 30% [10]. Важным достоинством такой технологии является ее практическая безотходность и экологичность [11].

Дальнейшее развитие перспективных направлений комплексного решения задач обеспечения устойчивости по грунту основания зданий и сооружений технологической инфраструктуры трубопроводного транспорта углеводородов невозможно без широкого круга теоретических [12] и экспериментальных [13] исследований. Грунтовое основание резервуаров для хранения нефти и продуктов ее переработки устраивается, как правило, из дисперсных несвязных грунтов. Примерами исследований, направленных на совершенствование конструкций оснований и технологий их устройства, могут служить работы, целью которых является уточнение модели деформирования грунта под действием статической [14] и динамической [15], [16] нагрузки. Особый интерес представляют результаты экспериментальных и лабораторных исследований, таких, как, например, работы, исследующие влияние гранулометрического состава несвязных грунтов на величину динамического модуля сдвига [17] и модуля деформации [18]. Необходимым условием проведения экспериментальных исследований является оборудование, позволяющее регистрировать исследуемые процессы дистанционно и бесконтактно [19], а также программное обеспечение для корректной обработки полученных данных [20].

Анализ существующих конструкций грунтовых оснований и технологий для их устройства показал, что, несмотря на существенный прогресс в данных областях, модернизационный потенциал принятых инженерных решений не исчерпан в полной мере. Освоение районов Крайнего Севера актуализирует задачу снижения тепловых потерь в грунты основания в процессе транспорта и хранения жидких углеводородов. Это связано как с изменением реологических свойств добываемого продукта - нефти, так и потенциально опасным растеплением грунтов основания с последующей потерей ими требуемых несущих свойств. В настоящее время эта комплексная проблема решается с помощью таких энерго- и ресурсозатратных методов, как, например, использование специализированных холодильных установок для грунта основания и подогревателей для нефти, сезонные охлаждающие устройства.

Решение задачи снижения затрат на этапе транспорта и хранения жидких углеводородов в условиях низких температур и многолетнемерзлых грунтов видится в использовании новых, перспективных, обладающих улучшенными теплоизолирующими свойствами строительных материалов для устройства грунтовых оснований, в том числе и для резервуаров - хранилищ нефти. При этом важным условием применения таких материалов является обеспечение наряду с улучшенными теплоизолирующими свойствами требуемых деформационных свойств в соответствии с действующими нормативными документами.

В качестве такого перспективного материала предлагается использовать композитный материал: смесь песчаного грунта (ПГ) и теплоизолирующей добавки, например гранул вспененного полистирола (ГВПС). Очевидными достоинствами предлагаемой добавки являются ее высокие теплоизоляционные свойства, низкая стоимость, долговечность, но одновременно с этим существенным недостатком является неудовлетворительные деформационные свойства.

Как правило, дисперсные несвязные грунты, используемые для устройства грунтовых оснований резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов, обладают деформационными характеристиками, превышающими минимально допустимые значения. В соответствии с действующими нормативными документами модуль деформации грунта Ek является одной из основных деформационных характеристик грунта [21]. Поэтому было принято решение об исследовании влияния добавок ГВПС в ПГ на модуль деформации Ek получаемой смеси в условиях циклического нагружения, что соответствует условиям, как технологии устройства непосредственно самого основания резервуара, так и его последующей эксплуатации.

II. Постановка задачи

Для уточнения влияния добавок ГВПС на модуль деформации Ek смеси ПГ-ГВПС в условиях циклического нагружения предлагается провести серию лабораторных исследований.

III. Методы и материалы

Лабораторные исследования планируется провести в три этапа. На первом этапе - этапе подготовки -необходимо определить разновидность ПГ в соответствии с его гранулометрическим составом [22]. Поскольку максимальная плотность исследуемой смеси ПГ-ГВПС достигается при увлажнении ее до оптимальных значений wopt [1], необходимое для этого количество воды Amw, с учётом исходной, гигроскопической влажности wg используемого ПГ, рассчитывается по формуле:

Wnnt ~

Amw = m-Wr-- , (1)

1 +

где т - масса навески ПГ исходной влажности; Wopt - требуемая оптимальная влажность ПГ; Wg - исходная, гигроскопическая влажность навески ПГ, которая определяется в соответствии с действующими нормативными документами [23].

Для подготовки смеси часть ПГ заменяется равным по объему количеством ГВПС:

АГГВПС =АГПГ , (2)

где ДУгВпС - объем вносимых в навеску ПГ гранул ВПС; ЛУпг - замещаемый объем ПГ.

В ходе второго этапа - этапа лабораторных исследований - планируется серия компрессионных испытаний подготовленных образцов смеси ПГ-ГВПС. Действующими нормативными документами определены порядок проведения [24] и состав необходимого оборудования для компрессионных испытаний [25]. Программой компрессионных испытаний предусмотрено пять циклов «Нагружение-разгрузка» (рис. 1).

Время, мин.

Рис. 1. Программа циклических компрессионных испытаний образцов смеси ПГ-ГВПС

Максимальная величина нагружения равна 180 кПа, что соответствует давлению на грунты основания под днищем вертикального стального резервуара для хранения нефти и нефтепродуктов объемом 50 000 м3 при проведении гидравлических испытаний. Несмотря на то, что действующими нормативными документами -государственным стандартом [26] и сводом правил [21] - установлено минимальное число определений характеристик грунтов - шесть, с учетом возможного наличия среди определений характеристики грубых отклонений планируется провести 21 компрессионное испытание по определению модуля деформации Ек смеси ПГ-ГВПС. Это вызвано тем, что применяемые в государственном стандарте методы статистической обработки результатов лабораторных исследований используют нормальное распределение вероятностей [26]. Выбранное число параллельных определений модуля деформации Ек учитывает необходимость предварительного определения характера распределения исследуемой характеристики.

На заключительном этапе - этапе обработки полученных данных - планируется выполнить математическую [25] и статистическую [27] обработку результатов лабораторных исследований в соответствии с действующими нормативными документами. По результатам компрессионных испытаний модуль деформации Ек определяется по формуле [25]:

Е =АР-Р ' (3)

Ае

где Др - интервал прикладываемых к образцу давлений; Де - изменение относительного сжатия, соответствующее Др; в - коэффициент, учитывающий отсутствие поперечного расширения грунта в компрессионном приборе.

Для установления характера закона распределения исследуемой характеристики - модуля деформации Ек - предлагается использовать составной критерий и методику его определения, представленную в [27]. Для про-

верки составного критерия первоначально необходимо рассчитать среднее арифметическое значение Е результатов измерений по формуле:

1 п

е=1

м ' *

(4)

где Ei - 1-й результат измерений; п - число исправленных результатов измерений.

При проведении лабораторных исследований могут иметь место грубые погрешности при определении модуля деформации Ек. Предварительно принимая гипотезу о нормальном характере распределения группы результатов, из предположения, что наибольший Етах или наименьший Ет1П результат измерений вызван грубыми погрешностями, для их исключения используют критерии Граббса:

Ог =

е Ешт |

=■

^ (5)

£

где S - среднее квадратическое отклонение, вычисляемое по формуле:

£ =

IЕ - е )2

п -1

(6)

Сравнивая Gl и G2 с теоретическим значением GT критерия Граббса при выбранном уровне значимости q (равен 5%), делают заключение о наличии или отсутствии грубых погрешностей в группе результатов. Если G1 > GT, то Етах исключают как маловероятное значение. Если G2 > GT, то Ет1П исключают как маловероятное значение. После исключения грубых погрешностей необходимо заново повторить расчёты среднего арифметического значения Е в по формуле (4) и критериев Граббса G1 и G2 по формуле (5).

Для проверки принадлежности результатов измерений нормальному распределению предлагается использовать составной критерий, состоящий из Критерия 1 и Критерия 2. Согласно Критерию 1 результаты измерений в ряду считают распределенными нормально, если выполняется условие:

¿1-д/2 < ~ ^ ад/2 , (7)

где d1_q/2 и dq/2 - квантили распределения, табличные значения которых представлены в [27]. Непосредственно само отношение (1 вычисляют по формуле:

п

1Е - Е

~ = '=1 . , (8) п£

где S - смещенное среднее квадратическое отклонение вычисляют по формуле:

1=1

£ * =

п

IЕ - Е )2

(9)

1=1

п

Согласно Критерию 2 результаты измерений считают распределенными нормально, если не более т разностей (Е1 - Е) превысили значение ^д^. При этом, Zp/2 - верхний квантиль распределения нормированной функции Лапласа, табличные значения которого представлены в [27], а S - среднее квадратическое отклонение, вычисляемое по формуле (6).

Таким образом, обязательным условием принадлежности результатов измерений группы нормальному распределению является соблюдение обоих критериев - Критерия 1 и Критерия 2

В случае подтверждения нормального распределения полученных значений модуля деформации Е к, в соответствии с [26], необходимо определить его расчётное значение Е по формуле:

Е

Е = —^ , (10)

где Еп - нормативное значение модуля деформации Ек, полученного в результате компрессионных испытаний; ^ - коэффициент надёжности по грунту.

Нормативное значение модуля деформации Еп принимают равным среднеарифметическому значению Е результатов лабораторных определений и определяют по формуле (4). Коэффициент надёжности по грунту у g вычисляют по формуле:

Ге =7"^, (11)

^ 1 ~Ра

где ра - показатель точности (погрешности) среднего значения модуля деформации ЕЕ, вычисляемый по формуле:

-а ■ к

Ра= , (12)

ЫП

где ^ - табличный коэффициент, значения которого представлены в [26], V - коэффициент вариации модуля деформации, вычисляемый по формуле:

с

V = — . (13)

Е„

Ожидается, что полученное расчетное значение модуля деформации Е позволит оценить перспективы использования добавок ГВПС в ПГ оснований вертикальных стальных резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов в условиях низких температур и многолетнемерзлых грунтов.

IV. Лабораторные исследования

Для приготовления исследуемой композитной смеси был использован воздушно-сухой ПГ средней крупности (табл. 1).

ТАБЛИЦА 1

ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПЕСЧАНОГО ГРУНТА

Размер частиц, мм

свыше 10 5-10 2-5 1-2 0,5-1 0,25-0.5 0,1-0,25 менее 0,1

Массовая доля фракции, % 2,8 1,5 3,8 8,0 14,5 27,6 35,7 6,1

Исходная гигроскопическая влажность wg образцов ПГ составила 0,15%. В соответствии с ранее выполненными исследованиями в качестве оптимального значения влажности используемых образцов ПГ была выбрана величина Wopt=7 % [1]. Необходимое количество воды Дт„ было рассчитано по формуле (1). Поскольку в современной технической и специальной литературе отсутствовали какие-либо данные о влиянии добавок ГВПС в грунты оснований на свойства получаемых смесей, было принято решение ограничить добавки ГВПС величиной в 5% от величины объема получаемой смеси ГВПС-ПГ. Необходимый объем ГВПС определен в соответствии с уравнением (2). Исследуемый образец имеет цилиндрическую форму, его высота равна 25 мм, диаметр - 87 мм (рис. 2,А). Для проведения компрессионных испытаний образец смеси ГВПС-ПГ в одометре устанавливался в специализированное нагружающее устройство (рис. 2Б). Программа компрессионных испытаний представлена на рис. 1.

Рис. 2. Образец смеси ПГ-ГВПС в одометре (А); установка для испытания образцов смеси

в условиях компрессионного сжатия (Б)

По результатам компрессионных испытаний были получены данные об изменении относительной деформации е образцов смеси ПГ-ГВПС в зависимости от прикладываемого давления р. Пример представления полученных в ходе компрессионных испытаний результатов в графическом виде приведен на рис. 3.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Рис. 3. Изменение относительной деформации образца смеси ПГ-ГВПС в ходе лабораторных исследований

Ожидается, что анализ полученных лабораторных данных позволит оценить влияние на модуль деформации Е в ходе компрессионных испытаний не только добавок ГВПС, но и циклического нагружения.

V. Результаты лабораторных исследований

Установлено превышение величины расчётного значения модуля деформации Е для пяти циклов нагружения смеси ПГ-ГВПС над минимально допустимым значением Етт, равным 15 МПа. В ходе лабораторных исследований было проведено 21 компрессионное испытание по определению модуля деформации Ек образцов смеси «ПГ-ГВПС». Средние значения Е модуля деформации, вычисленные по формулам (3) и (4), представлены на рис. 4.

Рис. 4. Влияние количества циклов нагружения на результаты лабораторных исследований

Кроме того, на графике представлены минимальные и максимальные значения модуля деформации Ek, а также значения E+S и E-S, рассчитанные с помощью уравнения (6) (рис. 4). Анализ значений модуля деформации Ek на наличие грубых отклонений с использованием критерия Граббса был выполнен для данных, полученных на пятом, заключительном этапе нагружения. Результаты анализа представлены в табл. 2.

ТАБЛИЦА2

АНАЛИЗ ЛАБОРАТОРНЫХ ДАННЫХ НА НАЛИЧИЕ ГРУБЫХ ОТКЛОНЕНИЙ

Характеристика Параметр Заключение

GT (n=21, q=0.05) Gi G2

Модуль деформации Ek 2,733 1,786 1,352 Грубые погрешности отсутствуют

Проверка принадлежности результатов измерений к нормальному распределению в соответствии с составным критерием также была выполнена для данных, полученных на пятом, заключительном, этапе нагружения. Результаты проверки принадлежности результатов измерений к нормальному распределению в соответствии с Критерием 1 представлены в табл. 3.

ТАБЛИЦА 3

ПРОВЕРКА ХАРАКТЕРА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ ДАННЫХ (КРИТЕРИЙ 1)

Параметр

Характеристика d1-q/2 (n=21, (1-qj/2)=95%) dq/2 (n=21, qj/2=5%) а Заключение

Модуль деформации E 0,7304 0,8768 0,8598 Результаты измерений принадлежат нормальному распределению

Результаты проверки принадлежности результатов измерений к нормальному распределению в соответствии с Критерием 2 представлены в табл. 4.

ТАБЛИЦА4

ПРОВЕРКА ХАРАКТЕРА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫ1Х ДАННЫХ (КРИТЕРИЙ 2)

Характеристика Параметр Заключение

Zp/2^ (n=21, q2=5%, P=0.96) m тфакт

Модуль деформации E 11,16 2 0 Результаты измерений принадлежат нормальному распределению

Поскольку оба критерия - Критерий 1 и Критерий 2 - соблюдены, то считается, что распределение результатов измерений групп данных по модулю деформации Е для заключительного этапа нагружения соответствует нормальному. Таким образом, нормальный характер распределения позволяет определить расчётное значение модуля деформации по формулам (10) - (13) для различных этапов нагружения (табл. 5).

ТАБЛИЦА 5

РАСЧЕТНЫЙ МОДУЛЬ ДЕФОРМАЦИИ Е (ПО ЭТАПАМ НАГРУЖЕНИЯ)

Этап нагружения Коэффициент вариации, V Показатель точности (погрешности) Ра Коэффициент надежности по грунту ув Расчетное значение модуля деформации Е, МПа

1 0,65 0,29 1,42 3,3

2 0,31 0,14 1,16 12,5

3 0,29 0,13 1,15 14,9

4 0,28 0,13 1,15 16,4

5 0,27 0,12 1,14 17,3

Полученные в ходе лабораторных исследований данные о влиянии как добавок ГВПС в ПГ, так и количества этапов нагружения на расчетное значение модуля деформации Е позволят дать оценку возможности использования предлагаемой смеси при устройстве основания под вертикальные стальные резервуары в условиях низких температур.

VI. обсуждение результатов

В качестве целевой конструкции выполненного лабораторного исследования рассматривается основание резервуара для хранения нефти и нефтепродуктов объемом 50 000 м3. В соответствии с действующими нормативными документами «Грунтовые подушки должны выполняться из послойно уплотненного при оптимальной влажности грунта, модуль деформации которого после уплотнения должен быть не менее 15 МПа» [28]. Поэтому представляет интерес сравнение полученных значений расчетного модуля деформации Е и его минимально допустимого значения Етш (рис. 5).

Рис. 5. Влияние количества циклов нагружения на расчетное значение модуля деформации Е

На рис. 5 горизонтальной линией отмечено минимально допустимое значение модуля деформации Етт. Как видно из представленных графических данных, после третьего этапа нагружения расчетное значение модуля деформации практически сравнялось с минимально допустимым значением. После четвертого этапа нагру-жения расчетное значение модуля превышает минимально допустимое на 9%, а после пятого - на 15%.

Анализ полученных данных так же позволил установить характер влияния количества выполненных лабораторных опытов на результирующую величину расчётного значения модуля деформации Е. В соответствии с формулами (10)-(13) для данных, полученных на пятом, заключительном этапе нагружения, были выполнены необходимые расчеты для 6, 10 и 15 последовательных опытов (рис. 6).

18

л 16 И

S 14 Ы

s 12 s

§ 10 §

л

£ 8

и

2 6 ч

^ А Ч 4 о

•- 1 цикл 2 цикла J 3 цикла 4 цикла - 5 циклов Emin

6 10 15 21

Количество последовательных опытов n

Рис. 6. Влияние количества последовательных лабораторных определений расчетного значения модуля деформации Е на его величину для различного количества циклов нагружения

Как видно из представленных данных, если бы было принято минимально допустимое, в соответствии с государственным стандартом [26] и сводом правил [21] число последовательных опытов, то расчетное значение модуля деформации Е смеси не превысило бы минимально допустимого значения Етт даже после пяти циклов нагружения. Превышение минимально допустимого значения имеет место после 15-ти последовательных опытов и только для пяти циклов нагружения.

VII. Выводы и заключение

В ходе выполненных исследований была установлена принадлежность полученных результатов определения модуля деформации Ек увлажненной до оптимальной влажности w0pt смеси ПГ-ГВПС с 5-процентным содержанием теплоизолирующей добавки нормальному распределению. Это позволяет использовать существующую методику определения деформационных свойств предлагаемой смеси. Для уточнения конструктивных параметров основания для вертикальных стальных резервуаров объемом до 50 000 м3 и технологических режимов его устройства предлагается включать в программу лабораторных испытаний не менее пяти циклов «Нагружение-разгрузка». Установлено превышение на 2,3 МПа величины расчетного значения модуля деформации Е для пяти циклов нагружения смеси ПГ-ГВПС над минимально допустимым значением Етт (15 МПа). Это позволяет использовать предлагаемую смесь в качестве основания с улучшенными теплоизоляционными свойствами для вертикальных стальных резервуаров объемом до 50 000 м3, предназначенных для хранения нефти и нефтепродуктов в условиях низких температур. Полученные лабораторные данные также подтверждают перспективность дальнейшего изучения влияния ГВПС на деформационные свойства смеси ПГ-ГВПС путем увеличения их объемной доли в смеси.

Список литературы

1. Gruzin A. V., Tokarev V. V., Shalai V. V., Logunova Yu. V. The Artificial Additives Effect to Soil Deformation Characteristics of Oil and Oil Products Storage Tanks Foundation // Procedia Engineering. 2015. Vol. 113. P. 158-168.

2. Gruzin, A. V., Gruzin V. V. Method of the cast-in-place friction pile well walls local soil compaction // Journal of Physics: Conference Series. 2018. Vol. 1050. DOI: 10.1088/1742-6596/1050/1/012031.

3. Zavyalov M. A., Zavyalov A. M., Gruzin A. V., Kucherenko M. V. Thermal stability ensuring of artificial constructions // Neftyanoe khozyaystvo - Oil Industry. 2013. Vol. 8. P. 105-107.

4. Liu E. L., Lai Y. M., Liao M. K. Fatigue and damage properties of frozen silty sand samples subjected to cyclic triaxial loading // Can. Geotech. J. 2016. Vol. 53 (12). Р. 1939-1951.

5. De Zhang, Quanming Li, Enlong Liu, Xingyan Liu, Ge Zhang, Bingtang Song. Dynamic properties of frozen silty soils with different coarse-grained contents subjected to cyclic triaxial loading // Cold Regions Science and Technology. 2019. Vol. 157. P. 64-85. DOI: 10.1016/j.coldregions.2018.09.010.

2

0

6. Liu E. L., He S. M., Xue X., Xu J. Dynamic properties of intact rock samples subjected to cyclic loading under confining pressure conditions // Rock Mech. Rock. Eng. 2011. Vol. 44. Р. 629-634.

7. Liu E. L., He S. M. Effects of cyclic dynamic loading on the mechanical properties of intact rock samples under confining pressure conditions // Eng. Geol. 2012. Vol. 125. Р. 81-91.

8. Rayhani M. H. T., El-Naggar M. H. Dynamic properties of soft clay and loose sand from seismic centrifuge tests // Can. Geotech. J. 2008. Vol. 26. Р. 593-602.

9. Sas W., Gabrys K., Szymanski A. Experimental studies of dynamic properties of quaternary clayey soils. Soil Dyn // Earthq. Eng. 2017. Vol. 95. Р. 29-39.

10. Абраменков Э. А., Грузин А. В., Грузин В. В. Технология и механизация работ по устройству свайных фундаментов на уплотненном основании // Изв. вузов. Строительство. 2001. № 7. С. 57-59.

11. Абраменков Д. Э., Грузин А. В., Грузин В. В. Средства механизации и технология строительного производства / Под общ. ред. д-ра техн. наук проф. Э. А. Абраменкова // Saarbrucken : Palmarium Academic Publishing, 2012. 336 с.

12. Khosravi M. H., Pipatpongsa T., Takemura J. Theoretical analysis of earth pressure against rigid retaining walls under translation mode // Soils and Foundations. 2016. Vol. 56 (4). P. 664-675. DOI: 10.1016/j.sandf.2016.07.007.

13. Dong J. J., Shao L.T. Experimental study on deformation properties of unsaturated compacted soil based on digital image measurement // Engineering Review. 2014. Vol. 34 (3). P. 217-222.

14. Gruzin A. V., Gruzin V. V. Improvement of a dispersed non-cohesive soil deformation model // Journal of Physics: Conference Series. 2019. Vol. 1210. DOI: 10.1088/1742-6596/1210/1/012055.

15. Gruzin A. V., Gruzin V. V., Shalay V. V. Theoretical researches of rammer's operating element dynamics in a soil foundation of oil and oil products storage tank // Procedia Engineering. 2016. Vol. 152. P. 182-189.

16. Kumar S. S., Krishna A. M., Dey A. Evaluation of dynamic properties of sandy soil at high cyclic strains // Soil Dyn. Earthq. Eng. 2017. Vol. 99. Р. 157-167.

17. Dyka Ireneusz, Piotr E., Srokosz Marcin Bujko. Influence of grain size distribution on dynamic shear modulus of sands // Open Eng. 2017. Vol. 7. P. 317-329. DOI: 10.1515/eng-2017-0036.

18. Gruzin A. V. Simulation of «Foundation - a vertical oil storage tank» system by Gibbs-Roseboom method // Oil and gas engineering : Abstracts of key sections of 9th Intern. sc. and tech. conf., Feb. 26-28, 2019. Omsk, 2019. P. 89.

19. Gruzin A. V., Gruzin V. V., Shalay V. V. Justification of parameters and selection of equipment for laboratory researches of a rammer's operating element dynamics in a soil foundation of a tank for oil and oil products storage // AIP Conference Proceedings. 2017. Vol. 1876. DOI: 10.1063/1.4998865.

20. Gruzin A. V., Gruzin V. V., Shalay V. V. Software and Hardware System for Fast Processes Study When Preparing Foundation Beds of Oil and Gas Facilities // Journal of Physics: Conference Series. 2018. Vol. 998. DOI: 10.1088/1742-6596/998/1/012014.

21. СП 22.13330.2011. Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*. Введ. 2011-05-20. М.: Минрегион России, 2011.

22. ГОСТ 25100-2011. Грунты. Классификация (с поправками). Введ. 2013-01-01. М.: Стандартинформ,

2018.

23. ГОСТ 5180-2015. Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик. Введ. 2016-04-01. М.: Стандартинформ, 2019.

24. ГОСТ 30416-2012. Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения. Введ. 2013-07-01. М.: Стандартинформ, 2018.

25. ГОСТ 12248-2010. Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости. Введ. 2012-01-01. М.: Стандартинформ, 2011.

26. ГОСТ 20522-2012. Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний. Введ. 2013 -07-01. М.: Стандартинформ, 2013.

27. ГОСТ Р 8.736-2011. Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). Измерения прямые многократные. Методы обработки результатов измерений. Основные положения. Введ. 2013 -01-01. М.: Стандартинформ, 2019.

28. ГОСТ 31385-2008. Резервуары вертикальные цилиндрические стальные для нефти и нефтепродуктов. Общие технические условия. Введ. 2010-07-01. М.: Стандартинформ, 2010.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.