Изложены вопросы взаимодействия сооружений с грунтом, методы обеспечения их надёжности в слабых и сильнодеформируемых грунтах. Приведены физико-механические характеристики грунтов, рассмотрено поведение грунтов при приложении к ним различных нагрузок, методы определения осадок и устойчивости сооружений. Во втором издании (1-е изд.— 1976 г.) расширены разделы по взаимодействию заглубленных трубопроводов с грунтами, механике переувлажнённых и мёрзлых грунтов, а также включены новые — по закреплению труб в болотах и мёрзлых периодически оттаивающих грунтах. Для студентов вузов по специальности «Сооружение газонефтепроводов, газохранилищ и нефтебаз».

Введение

Глава 1. Основные сведения о грунтах и закономерностях механики грунтов
§ 1. О понятии «грунт» и составляющих грунта
§ 2. Физико-механические характеристики грунтов
§ 3. Сжимаемость грунтов под воздействием внешних нагрузок
§ 4. Сопротивление грунтов сдвигу
§ 5. Фильтрационные свойства грунтов
§ 6. Электроосмос в грунте

Глава 2. Определение напряжений в грунте
§ 1. Расчетные модели грунта
§ 2. Напряжения в грунте от сосредоточенной силы
§ 3. Напряжения в грунте от распределенной нагрузки
§ 4. Напряжения в грунте от собственного веса. Коэффициент бокового давления и модуль упругости грунта
§ 5. Фильтрационные напряжения в грунте
§ 6. Определение областей предельного напряженного состояния, возникающих в грунте

Глава 3. Определение напряжений по контактной поверхности
§ 1. Напряжения по подошве совершенно жестких сооружений
§ 2. Определение напряжений по подошве сооружений конечной жесткости

Глава 4. Деформация грунтов и осадки сооружений объектов нефтяной и газовой промышленности
§ 1. Деформация грунтов как фактор, оказывающий существенное влияние на эксплуатационную надежность сооружений
§ 2. Основные характеристики вертикальных перемещений сооружений
§ 3. Расчет стабилизированных осадок
§ 4. Нестабилизированные осадки сооружений. Одномерная задача
§ 5. Плоская задача теории фильтрационного уплотнения грунта
§ 6. Расчет нестабилизированных осадок по расходу воды, отфильтровавшей из-под сооружения
§ 7. Уплотнение двухфазного грунта при неравномерно распределенной нагрузке
§ 8. Начальные и граничные условия
§ 9. Примеры расчета осадок

Глава 5. Давление грунта на элементы заглубленных сооружений
§ 1. Основные схемы воздействия грунта на заглубленные сооружения
§ 2. Предельные соотношения между главными напряжениями в грунте
§ 3. Активное и пассивное давления грунта
§ 4. Давление грунта на подземные трубопроводы

Глава 6. Общая устойчивость грунтовых массивов и сооружений
§ 1. Характерные схемы потери устойчивости. Определение понятия общей устойчивости
§ 2. Расчет устойчивости сооружений при сдвиге их по плоским поверхностям
§ 3. Расчет устойчивости откосов и сооружений по круглоцилиндрическим поверхностям скольжения
§ 4. Устойчивость грунтовых масс и сооружений на них при образовании поверхностей скольжения, определяемых по теории предельного равновесия
§ 5. Устойчивость оползающих массивов грунта
§ 6. Продольные перемещения подземных трубопроводов

Глава 7. Особенности механики мерзлых грунтов
§ 1. Особенности мерзлых грунтов
§ 2. Прочность мерзлых грунтов при сжатии и сопротивлении их сдвигу
§ 3. Основные теплофизические характеристики мерзлых грунтов
§ 4. Особенности формирования и изменения свойств мерзлых грунтов под влиянием теплового воздействия окружающей среды и трубопроводов
§ 5. Взаимодействие магистрального трубопровода с мерзлым грунтом
§ 6. Осадка сооружений на оттаивающих мерзлых грунтах
§ 7. Пучение мерзлого грунта и учет этого явления при прокладке трубопроводов

Глава 8. Реологические процессы в грунтах
§ 1. Основные представления о ползучести грунтов
§ 2. Учет ползучести грунтов при расчете подземных трубопроводов
§ 3. Учет ползучести грунтов при расчете осадок

Глава 9. Прочность и устойчивость грунтов при приложении к ним отрывных усилий
§ 1. Случаи, когда к грунту прикладываются отрывные усилия
§ 2. О природе сопротивления грунта отрывным усилиям
§ 3. Расчетная модель присоса
§ 4. Прочность и устойчивость грунтового массива при действии отрывного усилия

Введение

«Добычу газа и нефти в Западной Сибири, их транспортировку в европейскую часть страны предстоит сделать важнейшими звеньями энергетической программы одиннадцатой, да и двенадцатой пятилеток», — отмечалось в Отчетном докладе ЦК КПСС XXVI съезду партии.

Это означает, что основной объем работ по строительству крупнейших в мире газо- и нефтепроводов, насосных и компрессорных станций, резервуаров и других сооружений нефтяной и газовой промышленности будет выполняться в сложнейших природно-климатических условиях Западной Сибири и Крайнего Севера. На болотах и вечномерзлых грунтах предстоит построить от Уренгоя до Центра магистральные трубопроводы диаметром 1400 мм и длиной в тысячи километров. При этом надежность системы газопроводов Уренгой — Центр должна быть очень высокой, исключающей любые случайности.

Эксплуатация трубопроводов показала, что расчет трубопроводных конструкций вне связи их с грунтами недопустим. Неучёт действительных условий работы трубопроводов в грунтах привел к авариям на ряде магистральных газо- и нефтепроводов, резервуарных парков, насосных и компрессорных станций. Поэтому взгляды на методы расчетов трубопроводов существенно изменились. Опубликовано большое число работ, в которых рассматривается взаимодействие трубопроводов, резервуаров, зданий насосных и компрессорных станций с грунтами. В настоящее время уже ни один трубопровод не сооружается без предварительных расчетов продольных и поперечных перемещений труб в грунте, осадок труб, резервуаров, их изменений во времени и т. п. Эти расчеты можно выполнить только на базе науки, называемой механикой грунтов, в которой уже наметились пути, характерные для трубопроводного строительства. Эти особенности определяются прежде всего огромной протяженностью магистральных трубопроводов, повышенной опасностью их воздействия на окружающую среду при авариях и т. д. Если при строительстве сооружений, занимающих небольшую площадь, можно выбирать грунтовые условия, то для линейной части трубопроводов такой возможности не имеется или она крайне ограничена.

Механика грунтов как наука формировалась в СССР в основном трудами русских и советских ученых. Достижения ее идут на уровне мировых, а во многих областях существенно опережают их. В этом главная заслуга таких ученых с мировым именем, как члены-корреспонденты АН СССР H.М. Герсеванов, В.А. Флорин, Н.А. Цытович, В.В. Соколовский, проф. Н.П. Пузыревский, проф. H.Н. Маслов. Особая роль в развитии механики грунтов принадлежит В.А. Флорину, поставившему и решившему много важнейших задач по теории уплотнения земляных масс, прочности грунтовых оснований, расчетам балок на упругом основании. Велик вклад в механику грунтов Н.А. Цытовича, работающего во всех ее отделах и создавшего, по существу, отрасль общей механики грунтов «Механику мерзлых грунтов». В.В. Соколовский разработал совершенную теорию предельных состояний грунтов.

Многие разделы механики грунтов разработаны другими советскими учеными: проф. М.И. Горбуновым-Посадовым, С.С. Голушкевичем, В.Г. Березанцевым, П.Л. Ивановым, С.С. Вяловым, Б.Д. Васильевым и др.

Использование достижений механики грунтов в трубопроводном строительстве позволяет качественно проектировать объекты трубопроводного транспорта нефти и газа в любых грунтовых условиях и обеспечить их высокую эксплуатационную надежность.

Необходимость изучения курса механики грунтов студентами по специальности «Сооружение магистральных трубопроводов» диктуется требованиями практики. Настоящая книга является учебником по механике грунтов для студентов, изучающих трубопроводное строительство.