Научная статья на тему 'Расчетно-аналитическое исследование выбора типов оснований ледостойких стационарных платформ для освоения месторождений Обской губы'

Расчетно-аналитическое исследование выбора типов оснований ледостойких стационарных платформ для освоения месторождений Обской губы Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

CC BY
181
60
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ОБСКАЯ ГУБА / ЛЕДОСТОЙКАЯ ПЛАТФОРМА / ICE-RESISTANT PLATFORM / РАСЧЕТ УСТОЙЧИВОСТИ / RIGIDITY CALCULATION / GULF OF OB

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Караев И.П., Новиков А.А.

Одним из наиболее изученных и планируемых к освоению газоносных регионов Арктического шельфа является акватория Обской губы, где находятся крупные газовые месторождения: Каменномысское-море, Северо-Каменномысское и Семаковское. Освоение мелководных месторождений Обской губы с учетом особенностей природно-климатических и геологических условий региона предполагается проводить с помощью ледостойких стационарных платформ. Авторами проведено расчетно-аналитическое исследование влияния указанных факторов на выбор типа фундаментного основания ледостойких стационарных платформ. В статье анализируется оптимальный с точки зрения надежности и долговечности вариант конструкции стационарной ледостойкой платформы для добычи газа из сеноманских залежей. Представлены результаты исследований природно-климатических и геологических условий в акватории Обской губы, которые для шельфовой добычи газа признаны уникально сложными. В числе факторов, осложняющих строительство и эксплуатацию добывающих платформ, называются текучесть грунтов на определенной глубине и активность ледовых образований, приводящих к вспахиванию дна. Результаты математического моделирования позволяют прийти к заключению о необходимости дополнения конструкции фундамента платформы 18 сваями диаметром 3 м и длиной от 26 до 70 м и более. Предлагаемая конструкция рассматривается как наиболее устойчивая и надежная для безаварийной добычи газа в акватории Обской губы.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Караев И.П., Новиков А.А.

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

Computational and analytical investigation of the selection of sub-structure types of ice-resistant stationary platform for the development of fields of the Gulf of Ob

The water area of the Gulf of Ob is one of the most studied and planned to develop gas-bearing regions of the Arctic shelf, where there are large gas fields: Kamennomysskoe-More, Severo-Kamennomysskoe, and Semakovskoe. The development of shallow-water deposits in the the Gulf of Ob, taking into account the nature and climatic and geological conditions of the region, is supposed to be carried out using ice-resistant stationary platforms. The authors performed the computational and analytical study of the influence of these factors on the selection of sub-structure types of ice-resistant stationary platforms. The article analyzes the optimal version from the point of view of reliability and durability of the design of the ice-resistant stationary platform for gas extraction from Cenomanian deposits. The results of studies of natural and climatic and geological conditions in the water area of the Gulf of Ob are presented, which are recognized as uniquely complex ones for offshore gas production. The flow of soils at the certain depth and activity of ice formations leading to gouges on the sea bottom are among the factors complicating the construction and operation of production platforms. The results of mathematical modeling allow to conclude that it is necessary to add 18 piles with a diameter of 3 m and a length of 26 to 70 m and more to supplement the sub-structure of the platform. The proposed design is considered as the most stable and reliable for accident-free gas production in the water area of the Gulf of Ob.

Текст научной работы на тему «Расчетно-аналитическое исследование выбора типов оснований ледостойких стационарных платформ для освоения месторождений Обской губы»

РАСЧЕТНО-АНАЛИТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЫБОРА ТИПОВ ОСНОВАНИЙ ЛЕДОСТОЙКИХ СТАЦИОНАРНЫХ ПЛАТФОРМ ДЛЯ ОСВОЕНИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ОБСКОЙ ГУБЫ

УДК 622.06

И.П. Караев, ООО «Газпром ВНИИГАЗ» (Москва, РФ), karaevi@maii.ru

А.А. Новиков, ООО «Газпром добыча шельф Южно-Сахалинск» (Южно-Сахалинск, РФ)

Одним из наиболее изученных и планируемых к освоению газоносных регионов Арктического шельфа является акватория Обской губы, где находятся крупные газовые месторождения: Каменномысское-море, Северо-Каменномысское и Семаковское. Освоение мелководных месторождений Обской губы с учетом особенностей природно-климатических и геологических условий региона предполагается проводить с помощью ледостойких стационарных платформ. Авторами проведено расчетно-аналитическое исследование влияния указанных факторов на выбор типа фундаментного основания ледостойких стационарных платформ. В статье анализируется оптимальный с точки зрения надежности и долговечности вариант конструкции стационарной ледостойкой платформы для добычи газа из сеноманских залежей. Представлены результаты исследований природно-климатических и геологических условий в акватории Обской губы, которые для шельфовой добычи газа признаны уникально сложными. В числе факторов, осложняющих строительство и эксплуатацию добывающих платформ, называются текучесть грунтов на определенной глубине и активность ледовых образований, приводящих к вспахиванию дна.

Результаты математического моделирования позволяют прийти к заключению о необходимости дополнения конструкции фундамента платформы 18 сваями диаметром 3 м и длиной от 26 до 70 м и более. Предлагаемая конструкция рассматривается как наиболее устойчивая и надежная для безаварийной добычи газа в акватории Обской губы.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: ОБСКАЯ ГУБА, ЛЕДОСТОЙКАЯ ПЛАТФОРМА, РАСЧЕТ УСТОЙЧИВОСТИ.

ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ОБСКОЙ ГУБЫ

Обская губа - устье р. Обь и крупнейший залив Карского моря - располагается между полуостровами Гадынский и Ямал (рис. 1). Длина залива - более 800 км, ширина - от 30 до 80 км. Глубина воды колеблется от 3 до 6 м в южной части губы и местами достигает 25 м в северной части. От Обской губы ответвляется Тазовская губа, в которую впадает р. Таз.

Обская губа, характеризующаяся полярным морским климатом [1], почти весь год покрыта льдами пресноводного бассейна. Льдообразование начинается в сентябре-октябре, вдоль берегов образуется припай. Продолжительность межледового периода составляет в среднем 2-3 мес

(с июля по октябрь) при максимальной толщине льда в наиболее холодные месяцы 2,5 м. Динамика изменения ледового покрова в губе проиллюстрирована на рис. 2а и 2б, где представлены спутниковые снимки, сделанные в начале мая и середине июля соответственно.

Возможно появление торосов, что при малой глубине воды ведет к пропахиванию дна ледовыми образованиями.

ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ОБСКОЙ ГУБЫ

Дно Обской губы сложено современными аллювиально-мор-скими, лагунно-морскими и погребенными древнеаллюви-альными осадками. На глубинах воды 0-5 м грунтовый разрез

сверху представлен тонким, реже мелким песком с включениями гравия и гальки. Мощность этого слоя от 1-2 до 3-4 м; под ним залегает горизонт иловатой супеси с растительными остатками мощностью более 2 м. На глубинах воды от 4 до 6-8 м мощность песков уменьшается, и они замещаются иловатыми супесями и суглинками [2, 3].

В Обской губе развит комплекс современных голоценовых ал-лювиально-морских осадков. Его отложения представлены неста-билизированными глинистыми грунтами текучей и текучепла-стичной консистенции,а также илами. Как видно из представленного на рис. 3 геологического разреза, в средней части губы мощность этих отложений

Karaev I.P., Gazprom VNIIGAZ LLC (Moscow, Russian Federation), karaevi@mail.ru

Novikov A.A., Gazprom dobycha shelf Yuzhno-Sakhalinsk LLC (Yuzhno-Sakhalinsk, Russian Federation)

Computational and analytical investigation of the selection of sub-structure types of ice-resistant stationary platform for the development of fields of the Gulf of Ob

The water area of the Gulf of Ob is one of the most studied and planned to develop gas-bearing regions of the Arctic shelf, where there are large gas fields: Kamennomysskoe-More, Severo-Kamennomysskoe, and Semakovskoe. The development of shallow-water deposits in the the Gulf of Ob, taking into account the nature and climatic and geological conditions of the region, is supposed to be carried out using ice-resistant stationary platforms. The authors performed the computational and analytical study of the influence of these factors on the selection of sub-structure types of ice-resistant stationary platforms. The article analyzes the optimal version from the point of view of reliability and durability of the design of the ice-resistant stationary platform for gas extraction from Cenomanian deposits. The results of studies of natural and climatic and geological conditions in the water area of the Gulf of Ob are presented, which are recognized as uniquely complex ones for offshore gas production.

The flow of soils at the certain depth and activity of ice formations leading to gouges on the sea bottom are among the factors complicating the construction and operation of production platforms.

The results of mathematical modeling allow to conclude that it is necessary to add 18 piles with a diameter of 3 m and a length of 26 to 70 m and more to supplement the sub-structure of the platform. The proposed design is considered as the most stable and reliable for accident-free gas production in the water area of the Gulf of Ob.

KEYWORDS: GULF OF OB, ICE-RESISTANT PLATFORM, RIGIDITY CALCULATION.

ДровЗННИ

1 ■

КАРСКОЕ МОРЕ

1 Г» ■^т 1

Т .: Ы !' г- Ц

Хэрзсанэй

Бовяненково

KJB

Фа

Яры

Гыда

П-ОВ ЯМАЛ

Мыс-Каменный

Новый Порт с ¡01 I

ОБСКАЯ ГУБА

ЯМБУРГ

ТАЗОВСКАЯ ГУБА

находка

rtfrCafle*

*а„рл j сапемал . ■> '

n СП inn

0 50 100 км

ТАЗОВСКИИ

»Газ-Сале

Саыбург

нооиэпсщярн

km

НОВЫЙ УРЕНГОЙ

» ПИМ - -■ :

Рис. 1. Схематическая карта Обской и Тазовской губ Fig. 1. Schematic map of the Gulfs of Ob and Taz

а) a)

б) b)

Рис. 2. Ледовый покров в Обской губе: а) начало мая, б) середина июля Fig. 2. Ice cover in the Gulf of Ob: a) early May, b) mid-July

составляет в основном 5-6 м, что необходимо учитывать при выборе конструкции фундаментов ледостойких платформ.

В табл. 1 представлены физико-механические свойства грунтов, используемые в качестве исходных данных при расчетах

Таблица. 1. Расчет устойчивости ледостойких стационарных платформ гравитационного типа Table. 1. Calculation of the stability of ice-resistant stationary platforms of gravity type

Ил глинистый Clayed silt

1,6

2,66

0,006

0,003

1,5

а

П a

CL

Uj

и Uj

и cu

J а Z lu d o

р о m

n

е oi

д it

.Q a

л m

у

д о 2 of fe о

0,5

Суглинок тугопластичный Stiff loam

1,9

2,67

0,009

31

0,01

50

0,3

Суглинок текучий Floated loam

1,7

2,66

0,008

11

0,001

15

1,1

3,5

Песок средней плотности и средней крупности Sand of medium density and medium size

20

2,0

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

2,67

0,01

26

0,03

18

Суглинок твердый Hard loam

25

2,1

2,66

0,011

25

0,12

170

0,7

22

С

90 100 110 120 130 НО и км N

km

-пески sands

- преимущественно глины и илы mainly clays and silts

- преимущественно суглинки mainly loam

- прослои глин и суглинков interlayers of clays and loams

Рис. 3. Геологический разрез вдоль средней части Обской губы Fig. 3. Geological section along the middle part of the Gulf of Ob

1

3

3

4

6

устойчивости ледостойких сооружений.

Инженерно-геологические условия на месте строительства платформ характеризуются отсутствием опасных геологических факторов, таких как неустойчивые подводные склоны, сбросы, скопления приповерхностных газов, проседания или газовые гидраты. Многолетняя мерзлота грунта дна на глубину установки свай и сезонное замерзание верхних слоев донного грунта отсутствуют.

РАСЧЕТ УСТОЙЧИВОСТИ ПЛАТФОРМ ГРАВИТАЦИОННОГО ТИПА

Расчет устойчивости платформ с фундаментом гравитационного типа проводился по первой группе предельных состояний [4-6].

Условием обеспечения надежности является:

У,/*^ (1)

где Г - расчетное значение обобщенного силового воздействия, Н;

Я - расчетное значение обобщенной силы сопротивления (несущей способности), противодействующей действию силы Г, Н; 1с - коэффициент сочетаний нагрузок, принимаемый равным 1,0 для сочетаний нагрузок, включающих природные нагрузки, повторяемостью 1 раз в 100 или менее лет; с - коэффициент условий работы,

учитывающий вид сооружения или основания, приближенность расчетных схем и методов расчета и другие факторы; с = 1 для нескальных оснований при использовании для определения Г и 1 по регламентированным методам расчета; п - коэффициент надежности по ответственности сооружения, учитывающий значи-

Таблица. 2. Сдвигающие нагрузки в различных грунтах Table. 2. Shifting loads in various soils

Рис. 4. Опорная плита для

гравитационного сооружения:

Fj - направление и точка приложения

ледовой нагрузки, МН

Fig. 4. Base plate for the gravity

structure: Ft - direction and point

of application of the ice load, MN

мость последствий наступления предельных состояний первой группы, принимаемый в зависимости от класса сооружения. Для ледостойких стационарных платформ, как для сооружения первого класса, п = 1,25.

Расчет проводился для платформы с квадратной опорной плитой (80 * 80 м) со скошенными углами (рис. 4). Приведенная площадь контактной поверхности подошвы фундамента с грунтом: А = 73,6 * 73,6 м2 = 5416,96 м2.

Расчеты устойчивости для сооружения выполнялись по схеме плоского сдвига вдоль подошвы.

Гипотетически предполагалось, что подошва фундаментной части платформы контактирует с одним из четырех фактически залегающих под сооружением типов грунтового основания (пески, суглинки текучие, суглинки тугопластичные и илистый слой). Боковое, активное и пассивное давление грунта при этом не учитывалось (шло в запас).

Оценка несущей способности гравитационного сооружения велась согласно рекомендациям нормативных документов [5] и [6].

Для удобства сопоставления результатов расчетов для различных расчетных случаев вместо условия (1) используется следующее эквивалентное условие:

Грунт Сдвигающие нагрузки fx (МН) при нагрузке на дно от веса сооружения f2 Shifting loads fx (MN) at loading on the bottom from structure weight f2

Soil F2 = 100 МН (10 000 т) F2 = 100 MN (10 000 t) f2 = 300 МН (350 000 т) f2 = 300 MN (30 000 t) f2 = 500 МН (50 000 т) f2 = 500 MN (50 000 t) f2 = 700 МН ("70 000 т) f2 = 700 MN ("70 000 t)

Илы Silts - - - -

Суглинок тугопластичный Stiff loam 95 190 285 380

Суглинок текучий Floated loam - - 87 115

Пески Sands 170 250 325 405

Б J2

о

È S.

CD си 5. Ô

шт

150 250

Силовое воздействие F, МН Force action F, MN

■ 1-й класс. Нормативное значение^ 1st class. Normative value of к

■ Сдвиг по илистому слою, вес 100 МН Shear along the silt layer, weight 100 MN

■ Сдвиг по илистому слою, вес 300 МН Shear along the silt layer, weight 300 MN

■ Сдвиг no суглинку тугопластичному, вес 100 МН Shift along the stiff loam, weight 100 MN

Сдвиг no суглинку тугопласшчному, вес 300 МН Shift along the stiff loam, weight 300 MN

—- Сдвиг по суглинку текучему, вес 100 МН Shift along the floated loam, weight 100 MN

— Сдвиг по суглинку текучему, вес 300 МН Shift along the floated loam, weight 300 MN

— Сдвиг по леску, вес 100 МН

Shift along the sand, weight 100 MN

— - Сдвиг по песку, вес 300 МН

Shift along the sand, weight 300 MN

Рис. 5. Устойчивость на различных грунтах при плоском сдвиге вдоль подошвы при давлении на дно акватории 100 и 300 МН

Fig. 5. Stability on various soils with in-plane shear along the base at a pressure to the bottom of the water area of 100 and 300 MN

R у, у F s-n Yc

где кз, кзп - действительное и нормируемое значения коэффициентов устойчивости.

Проверка выполнялась для конструкций с весовыми параметрами 100, 300, 500 и 700 МН в диапазоне сдвигающих нагрузок от 50 до 500 МН.

По результатам расчетов были построены графики зависимости действительных коэффициентов устойчивости от силового воздействия (рис. 5, 6). Из графиков можно определить сдвигающую силу при нагрузках на дно от веса сооружения, равных 100, 300, 500

3,0

Î 2,0

1,0

0,0

\ \ \ V \ \ \ \ ч \ \ 4

\ \ ч \ ^ s

—— Г.; — — -—

50 100 150

200 250 300 350 Силовое воздействие F, МН force action F, MN

400 450 500

1-й класс. Нормативное значение к 1st class. Normative value of к Сдвиг по илистому слою, вес 700 МН Shear along the silt layer, weight 700 MN Сдвиг ло илистому слою, вес 500 МН Shear along the silt layer, weight 500 MN Сдвиг ло суглинку тугоппасгачному, вес 700 МН Shift along the stiff loam, weight 700 MN Сдвиг ло суглинку тугопласгачному, вес 500 МН Shift along the stiff loam, weight 500 MN

-■- Сдвиг по суглинку текучему, вес 700 МН Shift along the floated loam, weight 700 MN —- Сдвиг по суглинку текучему, вес 500 МН Shift along the floated loam, weight 500 MN — Сдвиг по леску, вес 700 МН

Shift along the sand, weight 700 MN —-- Сдвиг по леску, вес 500 МН Shift along the sand, weight 500 MN

Рис. 6. Устойчивость гравитационной платформы на различных грунтах при плоском сдвиге вдоль подошвы при давлении на дно акватории 500 и 700 МН Fig. 6. Stability of gravity platform on various soils with in-plane shear along the base at a pressure to the bottom of the water area of 500 and 700 MN

и 700 МН на рассматриваемых грунтовых основаниях. Определенные таким образом сдвигающие нагрузки приведены в табл. 2, из которой видно, что при реализации сдвига от нагрузки, действующей со стороны ледового поля, в плоскостях илистого слоя грунтовых отложений и по слою текучих суглинков сооружение неустойчиво.

Для достижения достаточного уровня устойчивости гравитационного сооружения в грунтовых условиях Обской губы требуется значительный вес фундамента, что может привести к следующим осложнениям: вероятность выпора грунтов ввиду их низкой прочности и высокой деформируемости; увеличение сроков строительства вследствие большого объема подготовительных работ в условиях открытого моря (выемка грунта, установка защиты от размыва и т. д.); возможные трудности с транспортировкой ввиду увеличения осадки соору-

жения; значительное повышение стоимости.

Таким образом, для обеспечения нормативных требований по устойчивости необходимо исключить возможность скольжения по илистому грунту и по слою суглинков текучих, залегающих под четырехметровой толщей донных отложений, и включать сопротивление грунтовых масс с достаточной несущей способностью (песков), что достигается путем добавления в конструкцию фундамента свай.

РАСЧЕТ УСТОЙЧИВОСТИ

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

СВАЙНО-ГРАВИТАЦИОННОГО

ФУНДАМЕНТА

Выполнен расчет устойчивости свайно-гравитационного фундамента, состоящего из 18 свай диаметром 3,0 м и толщиной стенки 0,05 м. Общий вид и размещение свай представлены на рис. 7.

Выполнены расчеты несущей способности на осевые нагрузки, определены необходимые длины

8,35 м 8.35 т

Рис. 7. Опорная плита для свайного сооружения, план: Ft - направление и точка приложения ледовой нагрузки, МН

Fig. 7. Base plat for the pile structure, plan: Fj - direction and point of application of the ice load, MN

свай при весовых и ледовых нагрузках различного уровня, выявлен диапазон нагрузок, приемлемых с точки зрения возможности обеспечения устойчивости при заданной схеме размещения свай.

Для сооружений на свайном фундаменте критерий по несущей способности грунтов основания для одиночной сваи в составе фундамента имеет вид [7, 8]:

мЛ (3)

где - расчетная несущая способность одиночной сваи, кН; N - расчетная нагрузка, передаваемая на сваю (продольное усилие, возникающее в свае от расчетных нагрузок, действующих на фундамент при наиболее невыгодном их сочетании), кН; ук - коэффициент надежности, определяемый в зависимости от способа определения несущей способности и от числа свай в фундаменте.

Рассматривался диапазон нагрузок от собственного веса и ледовых воздействий на сооружение в соответствии со схемой нагру-жения, приведенной на рис. 8. Направление действия нагрузки на сооружение и точка ее приложения также приведены на рис. 8. Нагрузки на сваю передаются на 2,8 м выше уровня морского дна.

Расчет свай по несущей способности грунтов основания производился с учетом требований [7-11].

Рис. 8. Схема приложения нагрузок к конструкции для расчета устойчивости на грунте: f11, F12 - вертикальная и горизонтальная составляющие ледовой нагрузки соответственно, МН; f2 - вертикальная нагрузка на дно (вес сооружения на дне с учетом взвешивания), МН

Fig. 8. Scheme of application of loads to the structure for calculation of stability on the soil: f11, F12 - vertical and horizontal components of the ice load correspondingly, MN; f2 - vertical load on the bottom (weight of the structure at the bottom, taking into account the weighting), MN

Несущая способность сваи Fd, МН Bearing capacity of piles Fd, MN 0 10 20 30 40 50 60

-10

El О 1— О Е -20

и од -О -30

Z од

га X аз од -40

1- -50

Рис. 9. График изменения несущей способности свай d = 3,0 м (1нк = 0,05 м) с глубиной

Fig. 9. Diagram of the change in bearing capacity of piles d = 3,0 m (1нк = 0,05 m) with depth

Таблица. 3. Максимальная нагрузка на сваю для различных ледовых нагрузок Table. 3. Maximum load on the pile for various ice loads

Ледовая нагрузка Fu/F12, МН Ice load Fu/F12, MN Максимальная нагрузка на сваю при нагрузке на дно от веса сооружения F2 Maximum load on the pile with the load on the bottom of the structure weight F2

F2 = 0 МН F-, = 0 MN F2 = 100 МН F- = 100 MN F2 = 300 МН F- = 300 MN

150 17,65 (-0,98) 23,20 34,31

250 29,41 (-1,64) 34,97 46,08

350 41,18 (-2,29) 46,73 57,85

Согласно [7, 8] распределение нагрузки между сваями допускается определять по формуле:

А/, Му

Ж

N

(4)

2*Г

где Мс1 - расчетная сжимающая

сила, кН;М,М - расчетные из' х у г

гибающие моменты, кНм, относительно главных центральных осей плана свай в плоскости подошвы; п - число свай в фундаменте, ед.; х., у. - расстояние от главных осей до оси каждой сваи, м.

Максимальные передающиеся на сваи усилия, полученные по результатам расчета при различном весе сооружения (с учетом взвешивающего действия воды) и различных величинах горизонтальной и вертикальной составляющих ледовой нагрузки, приведены в табл. 3 (здесь сжимающие усилия приняты положительными,

растягивающие усилия приведены в скобках со знаком «минус»).

Таким образом, в рассмотренном диапазоне величин и направлений внешних нагрузок на сваи передаются главным образом сжимающие усилия. Растягивающие (выдергивающие) усилия возникают лишь в сваях, расположенных со стороны, противоположной сваям, наиболее нагруженным сжимающими нагрузками, при весе сооружения на дне ~0. Величины растягивающих усилий существенно меньше величин сжимающих нагрузок для этого же расчетного случая, поэтому целесообразно учитывать данные условия при определении количества и места расположения свай в связи с тем, что в морских условиях все группы свай могут испытывать как сжимающие, так и выдергивающие усилия.

Несущая способность свай на осевую нагрузку определялась в соответствии с [7]. При этом учитывалось сопротивление по внешней боковой поверхности и сопротивление под нижним концом сваи по площади сечения нетто, т. е. по кольцевому сечению сваи-оболочки (при расчете на сжатие).

В расчетах принимались следующие параметры сваи: диаметр й = 3,0 м, толщина стенки сваи в сечении нижнего конца I = 0,05 м.

^ нк '

Результаты расчета представлены в виде графика изменения несущей способности сваи с увеличением глубины забивки (рис. 9). С ростом глубины и изменением грунтового состава величины сжимающих усилий меняются скачкообразно при переходе границ залегающих грунтов. При этом несущая способность сваи на сжатие резко уменьшается на границе грунтов «суглинок туго-пластичный - суглинок текучий». Далее с ростом глубины при изменении грунтового состава несущая способность сваи на сжатие резко увеличивается.

Необходимая несущая способность сваи, а следовательно, и ее длина определялись исходя из условия (3).

При определении усилия в свае N помимо внешних нагрузок и на-

Таблица. 4. Необходимая длина свай для различных ледовых нагрузок Table. 4. Required length of piles for various ice loads

Ледовая нагрузка Fu/F12, МН Ice load F11/F12, MN Необходимая длина свай (м) при нагрузке на дно от веса сооружения f2 Required length of the piles (m) with the load on the bottom of the structure weight f2

f2 = 0 МН F2 = 0 MN f2 = 100 МН F2 = 100 MN f2 = 300 МН F2 = 300 MN

150 37 47 66

250 57 67 >70 м >70 m

350 >70 м >70 m >70 м >70 m >70 м >70 m

грузок от веса сооружения, учитывался собственный вес сваи. Коэффициент надежности ук принимался равным 1,55 согласно [7].

Полученные результаты определения длины свай, необходи-

мой для обеспечения требуемой несущей способности при различных значениях весовых и ледовых нагрузок, представлены в табл. 4, где длины свай приведены от уровня морского дна (длина

части сваи, заглубленной в грунт). Таким образом, необходимая длина свай варьируется в широком диапазоне (от 26 до 70 м и выше) в зависимости от величин весовых и ледовых нагрузок.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Расчеты показали, что использование свайно-гравитационных фундаментов в конструкции ле-достойких стационарных платформ позволяет значительно уменьшить их массогабаритные характеристики и снизить стоимость. Платформы с данным типом фундамента представляются рациональным решением для применения в инженерно-геологических условиях Обской губы. ■

ЛИТЕРАТУРА

1. Вовк В.С., Мирзоев Д.А., Колмыкова К.Б. и др. Проблемы создания объектов обустройства нефтегазовых месторождений арктических морей // Состояние и перспективы освоения морских нефтегазовых месторождений: Юбилейная научная сессия, посвященная 70-летию РГУ нефти

и газа им. И.М. Губкина. М.: ИРЦ Газпром, 2001. С. 23-33.

2. Мельников В.П., Спесивцев В.И. Инженерно-геологические и геокриологические условия шельфа Баренцева и Карского морей. Новосибирск: Наука, 1995. 198 с.

3. Астафьев Д.А., Скоробогатов В.А. Тектонический контроль газонефтеносности полуострова Ямал // Геология нефти и газа. 2006. № 2. С. 20-29.

4. Мирзоев Д.А. Основы морского нефтегазопромыслового дела. В 2 т. Т. 1. Обустройство и эксплуатация морских нефтегазовых месторождений. М.: ООО «День Серебра», 2010. 288 с.

5. СП 58.13330.2012. Гидротехнические сооружения. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 33-01-2003 (с Изменением № 1) [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/1200094156 (дата обращения: 11.07.2018).

6. СП 23.13330.2011. Основания гидротехнических сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.02-85 (с Изменением № 1) [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/1200084539 (дата обращения: 11.07.2018).

7. СП 24.13330.2011. Свайные фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85 (с Изменением № 1) [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/1200084538 (дата обращения: 11.07.2018).

8. НД № 2-020201-015. Правила классификации, постройки и оборудования плавучих буровых установок и морских стационарных платформ [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://rs-class.org/upload/iblock/c78/c783e50850df2745 b4356d0b71950ffb.pdf (дата обращения: 11.07.2018).

9. СП 16.13330.2011. Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-23-81* (с Изменением № 1) [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/1200084089 (дата обращения: 11.07.2018).

10. Соснина С.А. Несущая способность и деформации стальных трубчатых свай, применяемых при строительстве сооружений на шельфе. Дис. ... к.т.н. СПб., 2006. 136 с.

11. Гончаров А.А. Свайные работы. М.: Изд. центр «Академия», 2008. 96 с.

REFERENCES

1. Vovk V.S., Mirzoev D.A., Kolmykova K.B., et al. Problems of Creating Facilities for the Development of Oil and Gas Fields in the Arctic Seas. State and Prospects for the Development of Offshore Oil and Gas Fields: The Jubilee Scientific Session on the 70th Anniversary of the Gubkin Russian State University of Oil and Gas. Moscow, Information and Advertising Center of Gazprom, 2001, P. 23-33. (In Russian)

2. Melnikov V.P., Spesivtsev V.I. Engineering Geological and Geocryological Conditions of the Shelf of the Barents and Kara Seas. Novosibirsk, Nauka, 1995, 198 p. (In Russian)

3. Astafiev D.A., Skorobogatov V.A. Tectonic Control of Oil and Gas Potential of the Yamal Peninsula. Geologiya nefti i gaza = Geology of Oil and Gas, 2006, No. 2, P. 20-29. (In Russian)

4. Mirzoev D.A. Basics of the Offshore Oil and Gas Field. In 2 books. Book 1. Construction and Operation of Offshore Oil and Gas Fields. Moscow, Den Serebra LLC, 2010, 288 p. (In Russian)

5. Code Specification SP 58.13330.2012. Hydraulic Structures. Basic Statements. Updated Edition of Construction Norms and Regulations SNiP 33-01-2003 (with Amendment No. 1) [Electronic source]. Access mode: http://docs.cntd.ru/document/1200094156 (access date: July 11, 2018). (In Russian)

6. Code Specification SP 23.13330.2011. Foundations of Hydraulic Structures. Updated Edition of Construction Norms and Regulations SNiP 2.02.02-85 (with Amendment No. 1) [Electronic source]. Access mode: http://docs.cntd.ru/document/1200084539 (access date: July 11, 2018). (In Russian)

7. Code Specification SP 24.13330.2011. Pile Foundations. Updated Edition of Construction Norms and Regulations SNiP 2.02.03-85 (with Amendment No. 1) [Electronic source]. Access mode: http://docs.cntd.ru/document/1200084538 (access date: July 11, 2018). (In Russian)

8. Reference Document ND No. 2-020201-015. Rules for the Classification, Construction and Equipment of Floating Drilling Rigs and Offshore Fixed Platforms [Electronic source]. Access mode: http://rs-class.org/upload/iblock/c78/c783e50850df2745b4356d0b71950ffb.pdf (access date: July 11, 2018). (In Russian)

9. Code Specification SP 16.13330.2011. Steel Structures. Updated Edition of Construction Norms and Regulations SNiP II-23-81* (with Amendment No. 1) [Electronic source]. Access mode: http://docs.cntd.ru/document/1200084089 (access date: July 11, 2018). (In Russian)

10. Sosnina S.A. Bearing Capacity and Deformations of Steel Tubular Piles Used in the Construction of Structures on the Shelf. Cand. Sci. (Eng.) Dissertation. Saint Petersburg, 2006, 136 p. (In Russian)

11. Goncharov A.A. Piling Works. Moscow, Publishing Center "Academiya", 2008, 96 p. (In Russian)

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.