Навігація
Головна
ПОСЛУГИ
Авторизація/Реєстрація
Реклама на сайті
 
Головна arrow Природознавство arrow Прогнозування сейсмостійкості споруд під час вибухів циліндричних зарядів
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

Застосування програмного комплексу Ansys для моделювання впливу сейсмовибухових хвиль на трубопровід у ґрунтовому середовищі

За допомогою методу скінчених елементів, було проведено моделювання ділянки ґрунтового середовища, в якому розміщений підземний газопровід на глибині 0,8 – 1,2 м. Дана ділянка ґрунтового масиву безпосередньо знаходиться під дією сейсмічного навантаження в результаті проведення буро – вибухових робіт (БВР) на Кощіївському гранітному кар'єрі, який знаходиться поблизу прокладення газопроводу.

Для проведення чисельного моделювання [172] була побудована розрахункова сітка з 9635 елементів, яка наведена на рис. 6.1.

Для моделювання було вибрано три шари ґрунту, фізико – механічні характеристики яких наведено в табл. 6.1.

Розрахункова сітка МКЕ.

Рис. 6.1. Розрахункова сітка МКЕ.

Сейсмічне навантаження було задано за допомогою експериментально отриманою осцилограмою при проведенні масового вибуху на Кощіївському гранітному кар'єрі (Київська обл.), яка наведена на рис. 6.2.

Таблиця 6.1.

Фізико-механічні характеристики Грунтів

з/п

Найменування

Потужність слою, м

Щільність, кг/м3

Модуль пружності, Па

Коефіцієнт

Пуассона

Модуль пружності другого роду, Па

Питома вага, Н/м3

від

до

сере

дня

1.

Родючий шар ґрунту

0,8

1,6

1

1612

4000000

0,45

1379000

16600

2.

Суглинок

лесовидний

0

3,9

1,3

1734

2900000

0,4

5362000

17200

3.

Глина

мергельна

0

8,8

4,2

1835

2000000

0,37

7413000

18000

У результаті чисельного експерименту було отримано залежності зміщень, швидкостей часток ґрунту в залежності від взаємного розташування шарів і їх товщини. Розраховану залежність зміщення частинок ґрунту від величини власних коливань трубопроводу показано на рис. 6.3.

Для дослідження особливостей поведінки СВХ при поширенні в ґрунтовому просторі в залежності від шаруватості ґрунту та його фізико- механічних характеристик було проведено чотири варіанти моделювання шаруватого ґрунтового масиву з таким розташування шарів:

1) глина;

2) суглинок;

3) два верхніх шари – родючий ґрунт різної щільності, а нижній – суглинок

4) родючий ґрунт – суглинок – глина.

Експериментальна осцилограма при проведенні масового вибуху на Кощіївському гранітному кар'єрі.

Рис. 6.2. Експериментальна осцилограма при проведенні масового вибуху на Кощіївському гранітному кар'єрі.

Розподіл деформацій у ґрунті навколо трубопроводу по осі Z при дії сейсмовибухової хвилі представлено на рис. 6.4 – 6.7 для 4 варіантів, наведених вище. Крапкою відмічено положення трубопроводу.

Залежність зміщення частинок від частоти власних коливань трубопроводу.

Рис. 6.3. Залежність зміщення частинок від частоти власних коливань трубопроводу.

Розподіл деформацій по осі Z для глини.

Рис. 6.4. Розподіл деформацій по осі Z для глини.

Розподіл деформацій по осі Z для суглинку.

Рис. 6.5. Розподіл деформацій по осі Z для суглинку.

Розподіл деформацій по осі Z для ґрунтового масиву, коли верхній шар – родючий ґрунт, а нижній – суглинок.

Рис. 6.6. Розподіл деформацій по осі Z для ґрунтового масиву, коли верхній шар – родючий ґрунт, а нижній – суглинок.

Розподіл деформацій по осі Z для шаруватого масиву з родючого шару ґрунту, суглинку та глини.

Рис. 6.7. Розподіл деформацій по осі Z для шаруватого масиву з родючого шару ґрунту, суглинку та глини.

З аналізу рисунків можна зробити висновок, що найбільші деформації досягаються, коли трубопровід розташовано в шаруватому масиві, який складається з шарів родючого ґрунту, суглинку та глини. Найменші деформації спостерігаються у тому випадку, коли масив складається з глини. Це пояснюється фізико-механічними характеристиками різних видів грунту, а саме, їх щільністю.

Щоб краще зрозуміти характеристики зміни деформацій у грунтовому просторі розглянемо розподіл об'ємної деформації в ґрунтовому середовищі та зміну цього розподілу в залежності від характеру шаруватості ґрунтів. Результати моделювання представлені на рис. 6.8 – 6.9 для чотирьох розглянутих варіантів відповідно

Розподіл об'ємної деформацій для глини.

Рис. 6.8. Розподіл об'ємної деформацій для глини.

Розподіл об'ємної деформацій для суглинку.

Рис. 6.9. Розподіл об'ємної деформацій для суглинку.

Аналізуючи дані моделі розподілу можна прийди до висновку, що найменша об'ємна деформація досягається в глині, а найбільша в родючому шару ґрунту що знаходиться в прямо пропорційній залежності зі щільністю ґрунту, тобто чим більша щільність ти менш він стисливий.

Також було досліджено розподіл швидкості зміщення частинок ґрунту для 4 варіантів. Із аналізу чисельних розрахунків слідує, що найбільша швидкість досягається на верхньому шарі, а мінімальна на нижньому підстилаючому шарі ґрунту, що пояснюється взаємодією падаючої сейсмовибухової хвилі з зовнішньою вільною поверхнею. Для чотирьох розглянутих випадків найбільше значення швидкості зміщення спостерігається для випадку, коли однорідний ґрунтовий масив складається з глини, для суглинку ці значення на 13-15 % менші.

У шаруватих ґрунтових масивах досягаються менші швидкості зміщення частинок, причому для тришарового масиву найменше (в порівнянні з глинистим ґрунтом на 17 – 19 %). Це пояснюється тим, що в більш щільних ґрунтах швидкість розповсюдження хвиль більша, ніж в пористих ґрунтах. Крім того при переході хвилі з більш щільного ґрунту в менш щільний ґрунт відбувається зменшення її параметрів, в тому числі і швидкості зміщення частинок ґрунту. Це забезпечує сейсмостійкість при умові, якщо верхній шар ґрунту пористий, а підстилаюча поверхня більш щільна, що в реальності існує на Кощіївському гранітному кар'єрі. Тому можна зробити висновок про сейсмостійкість трубопроводу.

 
Якщо Ви помітили помилку в тексті позначте слово та натисніть Shift + Enter
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >
 
Дисципліни
Агропромисловість
Банківська справа
БЖД
Бухоблік та Аудит
Географія
Документознавство
Екологія
Економіка
Етика та Естетика
Журналістика
Інвестування
Інформатика
Історія
Культурологія
Література
Логіка
Логістика
Маркетинг
Медицина
Менеджмент
Нерухомість
Педагогіка
Політологія
Політекономія
Право
Природознавство
Психологія
Релігієзнавство
Риторика
РПС
Соціологія
Статистика
Страхова справа
Техніка
Товарознавство
Туризм
Філософія
Фінанси