Моделирование продольных перемещений трубопровода в многолетнемерзлых грунтах
Актуальность исследования обусловлена необходимостью проведения многочисленных экспериментальных исследований по определению влияния температуры и влажности грунта на его механические характеристики. При изменении температуры и влажности грунта меняется коэффициент Пуассона, модуль Юнга, сцепление и...
Published in: | Izvestiya Tomskogo Politekhnicheskogo Universiteta Inziniring Georesursov |
---|---|
Main Authors: | , , , , , , , |
Format: | Article in Journal/Newspaper |
Language: | Russian |
Published: |
Томский политехнический университет
2021
|
Subjects: | |
Online Access: | http://earchive.tpu.ru/handle/11683/65341 https://doi.org/10.18799/24131830/2021/4/3151 |
id |
fttomskpuniv:oai:earchive.tpu.ru:11683/65341 |
---|---|
record_format |
openpolar |
institution |
Open Polar |
collection |
Tomsk Polytechnic University (TPU): Electronic Archive |
op_collection_id |
fttomskpuniv |
language |
Russian |
topic |
моделирование продольные перемещения трубопроводы многолетнемерзлые грунты мониторинг метод конечных элементов напряженно-деформированные состояния permafrost soil longitudinal displacements monitoring finite element method stress-strain state |
spellingShingle |
моделирование продольные перемещения трубопроводы многолетнемерзлые грунты мониторинг метод конечных элементов напряженно-деформированные состояния permafrost soil longitudinal displacements monitoring finite element method stress-strain state Султанмагомедов, Тимур Султанмагомедович Бахтизин, Рамиль Назифович Султанмагомедов, Султанмагомед Магомедтагирович Урманова, Аделия Радиковна Sultanmagomedov, Timur Sultanmagomedovich Bakhtizin, Ramil Nazifovich Sultanmagomedov, Sultanmagomed Magomedtagirovich Urmanova, Adelia Radikovna Моделирование продольных перемещений трубопровода в многолетнемерзлых грунтах |
topic_facet |
моделирование продольные перемещения трубопроводы многолетнемерзлые грунты мониторинг метод конечных элементов напряженно-деформированные состояния permafrost soil longitudinal displacements monitoring finite element method stress-strain state |
description |
Актуальность исследования обусловлена необходимостью проведения многочисленных экспериментальных исследований по определению влияния температуры и влажности грунта на его механические характеристики. При изменении температуры и влажности грунта меняется коэффициент Пуассона, модуль Юнга, сцепление и угол внутреннего трения грунта. Для многолетнемерзлых грунтов эти изменения значительны и влияют на напряженно-деформированное состояние подземного трубопровода и на зависимость продольных перемещений от приложенных нагрузок. Разрабатываемая компьютерная модель позволит сократить количество экспериментальных исследований путем моделирования процессов взаимодействия трубопровода с грунтом методом конечных элементов. Цель: разработка математической модели системы трубопровод-грунт для исследования влияния изменения температуры мерзлого грунта на напряженно-деформированное состояние трубопровода. Объекты: подземные трубопроводы, проложенные в условиях многолетнемерзлых грунтов, изменяющие проектное положение в процессе эксплуатации; одновременное влияние характеристик грунта на перемещения трубопровода, подверженного нагрузкам. Методы: математическое моделирование, моделирование методом конечных элементов, методы строительной механики и механики грунтов, планирование эксперимента. Результаты. Проведен анализ моделей взаимодействия трубопровода с грунтом. Разработана 3D модель экспериментальной установки трубопровода в лотке с грунтовым массивом. Для грунта описаны характеристики модели геомеханической теории пластичности Мора-Кулона. Получена теоретическая зависимость продольных перемещений от приложенной продольной нагрузки. Проведено сравнение с результатами, полученными на экспериментальной установке. Обоснована необходимость мониторинга температурного поля грунта вокруг трубопровода. The research of the reseach is caused by the need for numerous experimental studies to determine the effect of temperature and soil moisture on its mechanical characteristics. With a change in temperature and soil moisture, the Poisson's ratio, Young's modulus, cohesion, and friction angle of the soil change. For permafrost soils, these changes are significant. They affect the stress-strain state of the underground pipeline as well as the dependence of the longitudinal displacements on the applied loads. The computer model will reduce the number of experimental research using finite element modeling. The aim of the research is to develop a mathematical model of the pipeline-soil system to study the effect of changes in the temperature of permafrost on the stress-strain state of the pipeline. Objects: underground pipelines laid in permafrost soils, subject to movements during oil and gas transportation; simultaneous influence of soil characteristics on displacement of a pipeline subjected to loads. Methods: mathematical modeling, finite element modeling in the ANSYS software package, methods of building and soil mechanics, experiment planning. Results. The authors have carried out the analysis of the pipeline soil interaction models. A 3D model of the pipeline experimental installation in a tray with a soil array was developed. The paper describes the characteristics of geomechanical theory model of the Mohr- Coulomb plasticity for the soil. The dependence of the longitudinal displacements on the applied longitudinal load in ANSYS is obtained. A comparison is made with the results obtained in the experimental installation. |
format |
Article in Journal/Newspaper |
author |
Султанмагомедов, Тимур Султанмагомедович Бахтизин, Рамиль Назифович Султанмагомедов, Султанмагомед Магомедтагирович Урманова, Аделия Радиковна Sultanmagomedov, Timur Sultanmagomedovich Bakhtizin, Ramil Nazifovich Sultanmagomedov, Sultanmagomed Magomedtagirovich Urmanova, Adelia Radikovna |
author_facet |
Султанмагомедов, Тимур Султанмагомедович Бахтизин, Рамиль Назифович Султанмагомедов, Султанмагомед Магомедтагирович Урманова, Аделия Радиковна Sultanmagomedov, Timur Sultanmagomedovich Bakhtizin, Ramil Nazifovich Sultanmagomedov, Sultanmagomed Magomedtagirovich Urmanova, Adelia Radikovna |
author_sort |
Султанмагомедов, Тимур Султанмагомедович |
title |
Моделирование продольных перемещений трубопровода в многолетнемерзлых грунтах |
title_short |
Моделирование продольных перемещений трубопровода в многолетнемерзлых грунтах |
title_full |
Моделирование продольных перемещений трубопровода в многолетнемерзлых грунтах |
title_fullStr |
Моделирование продольных перемещений трубопровода в многолетнемерзлых грунтах |
title_full_unstemmed |
Моделирование продольных перемещений трубопровода в многолетнемерзлых грунтах |
title_sort |
моделирование продольных перемещений трубопровода в многолетнемерзлых грунтах |
publisher |
Томский политехнический университет |
publishDate |
2021 |
url |
http://earchive.tpu.ru/handle/11683/65341 https://doi.org/10.18799/24131830/2021/4/3151 |
genre |
permafrost |
genre_facet |
permafrost |
op_source |
Известия Томского политехнического университета Bulletin of the Tomsk Polytechnic University |
op_relation |
Известия Томского политехнического университета [Известия ТПУ]. Инжиниринг георесурсов. 2021. Т. 332, № 4 Моделирование продольных перемещений трубопровода в многолетнемерзлых грунтах / Т. С. Султанмагомедов, Р. Н. Бахтизин, С. М. Султанмагомедов, А. Р. Урманова // Известия Томского политехнического университета [Известия ТПУ]. Инжиниринг георесурсов. — 2021. — Т. 332, № 4. — [С. 87-96]. 2413-1830 http://earchive.tpu.ru/handle/11683/65341 doi:10.18799/24131830/2021/4/3151 |
op_rights |
info:eu-repo/semantics/openAccess Attribution-NonCommercial 4.0 International https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/ |
op_rightsnorm |
CC-BY-NC |
op_doi |
https://doi.org/10.18799/24131830/2021/4/3151 |
container_title |
Izvestiya Tomskogo Politekhnicheskogo Universiteta Inziniring Georesursov |
container_volume |
332 |
container_issue |
4 |
container_start_page |
87 |
op_container_end_page |
96 |
_version_ |
1766165853587374080 |
spelling |
fttomskpuniv:oai:earchive.tpu.ru:11683/65341 2023-05-15T17:57:26+02:00 Моделирование продольных перемещений трубопровода в многолетнемерзлых грунтах Simulation of pipeline axial displacement in frozen soils Султанмагомедов, Тимур Султанмагомедович Бахтизин, Рамиль Назифович Султанмагомедов, Султанмагомед Магомедтагирович Урманова, Аделия Радиковна Sultanmagomedov, Timur Sultanmagomedovich Bakhtizin, Ramil Nazifovich Sultanmagomedov, Sultanmagomed Magomedtagirovich Urmanova, Adelia Radikovna 2021 application/pdf http://earchive.tpu.ru/handle/11683/65341 https://doi.org/10.18799/24131830/2021/4/3151 ru rus Томский политехнический университет Известия Томского политехнического университета [Известия ТПУ]. Инжиниринг георесурсов. 2021. Т. 332, № 4 Моделирование продольных перемещений трубопровода в многолетнемерзлых грунтах / Т. С. Султанмагомедов, Р. Н. Бахтизин, С. М. Султанмагомедов, А. Р. Урманова // Известия Томского политехнического университета [Известия ТПУ]. Инжиниринг георесурсов. — 2021. — Т. 332, № 4. — [С. 87-96]. 2413-1830 http://earchive.tpu.ru/handle/11683/65341 doi:10.18799/24131830/2021/4/3151 info:eu-repo/semantics/openAccess Attribution-NonCommercial 4.0 International https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/ CC-BY-NC Известия Томского политехнического университета Bulletin of the Tomsk Polytechnic University моделирование продольные перемещения трубопроводы многолетнемерзлые грунты мониторинг метод конечных элементов напряженно-деформированные состояния permafrost soil longitudinal displacements monitoring finite element method stress-strain state Article info:eu-repo/semantics/article info:eu-repo/semantics/publishedVersion 2021 fttomskpuniv https://doi.org/10.18799/24131830/2021/4/3151 2021-05-18T16:28:22Z Актуальность исследования обусловлена необходимостью проведения многочисленных экспериментальных исследований по определению влияния температуры и влажности грунта на его механические характеристики. При изменении температуры и влажности грунта меняется коэффициент Пуассона, модуль Юнга, сцепление и угол внутреннего трения грунта. Для многолетнемерзлых грунтов эти изменения значительны и влияют на напряженно-деформированное состояние подземного трубопровода и на зависимость продольных перемещений от приложенных нагрузок. Разрабатываемая компьютерная модель позволит сократить количество экспериментальных исследований путем моделирования процессов взаимодействия трубопровода с грунтом методом конечных элементов. Цель: разработка математической модели системы трубопровод-грунт для исследования влияния изменения температуры мерзлого грунта на напряженно-деформированное состояние трубопровода. Объекты: подземные трубопроводы, проложенные в условиях многолетнемерзлых грунтов, изменяющие проектное положение в процессе эксплуатации; одновременное влияние характеристик грунта на перемещения трубопровода, подверженного нагрузкам. Методы: математическое моделирование, моделирование методом конечных элементов, методы строительной механики и механики грунтов, планирование эксперимента. Результаты. Проведен анализ моделей взаимодействия трубопровода с грунтом. Разработана 3D модель экспериментальной установки трубопровода в лотке с грунтовым массивом. Для грунта описаны характеристики модели геомеханической теории пластичности Мора-Кулона. Получена теоретическая зависимость продольных перемещений от приложенной продольной нагрузки. Проведено сравнение с результатами, полученными на экспериментальной установке. Обоснована необходимость мониторинга температурного поля грунта вокруг трубопровода. The research of the reseach is caused by the need for numerous experimental studies to determine the effect of temperature and soil moisture on its mechanical characteristics. With a change in temperature and soil moisture, the Poisson's ratio, Young's modulus, cohesion, and friction angle of the soil change. For permafrost soils, these changes are significant. They affect the stress-strain state of the underground pipeline as well as the dependence of the longitudinal displacements on the applied loads. The computer model will reduce the number of experimental research using finite element modeling. The aim of the research is to develop a mathematical model of the pipeline-soil system to study the effect of changes in the temperature of permafrost on the stress-strain state of the pipeline. Objects: underground pipelines laid in permafrost soils, subject to movements during oil and gas transportation; simultaneous influence of soil characteristics on displacement of a pipeline subjected to loads. Methods: mathematical modeling, finite element modeling in the ANSYS software package, methods of building and soil mechanics, experiment planning. Results. The authors have carried out the analysis of the pipeline soil interaction models. A 3D model of the pipeline experimental installation in a tray with a soil array was developed. The paper describes the characteristics of geomechanical theory model of the Mohr- Coulomb plasticity for the soil. The dependence of the longitudinal displacements on the applied longitudinal load in ANSYS is obtained. A comparison is made with the results obtained in the experimental installation. Article in Journal/Newspaper permafrost Tomsk Polytechnic University (TPU): Electronic Archive Izvestiya Tomskogo Politekhnicheskogo Universiteta Inziniring Georesursov 332 4 87 96 |