Специфика исследования грунта в местах пролегания газопроводной магистрали

Эффективность эксплуатации газопроводных систем магистрального типа, их надежность и безопасность, в немалой степени определяется местными климатическими условиями и их особенностями. Они непосредственно влияют на температуру грунтовых пород в зоне пролегания трубопроводной сети. Именно поэтому неотъемлемой частью любого метода диагностики газового производственного объекта является оценка прогнозов таких характеристик климата, как динамика температурного режима на территории прохождения газопровода, наличие снежного покрова, его плотность и высота, направление и скорость ветров, радиационный и тепловой баланс, а также количество и интенсивность осадков. Всю необходимую информацию в этой области газовые производственные объекты получают на расположенных, вблизи строящейся газопроводной ветки, метеостанциях. Но в северных условиях при огромных расстояниях возникает дефицит подобных сооружений. Именно поэтому в план диагностических исследований, особенно в условиях прохождения трубопроводной сети в условиях вечной мерзлоты, включается комплекс мероприятий по исследованию климатических условий в каждой конкретной зоне обследуемого объекта.

Климатические наблюдения должны осуществляться в конкретном объеме и соответствовать данным ближайших метеостанций. Кроме этого, необходимо оценивать особенности климата непосредственно на обследуемом участке газопроводной сети. Этот процесс должен осуществляться в полном соответствии с имеющимся, утвержденным для конкретной территории, регламентом и рекомендациями метеорологических служб.

На конкретных участках наблюдения за климатом в зоне пролегания газового трубопровода необходимо, прежде всего, оценивать и анализировать такие показатели (в динамическом режиме), как температура, осадки (снег, дождь) и температура (воздуха и почвы). Также рекомендуется в периодическом режиме мониторить и осуществлять прогноз скорости ветра и температуры на различных высотах.

Срок службы металла трубопроводной сети и, соответственно, его надежность и безопасность во многом зависит от состояния грунта в зоне пролегания объекта обследования. Для этого в стационарных условиях необходимо проводить исследования по определению его химического состава и физических свойств. Эти показатели, особенно в северных условиях, играют огромную роль при проектировании и строительстве газопроводной системы.

Особенности осадочных пород (их литологический состав) определяют степень промерзания грунта и его оттаивания, а также влияют на другие геологические динамические свойства.

Кроме того, при обследовании грунта в зоне прохождения газового трубопровода, необходимо определить точные характеристики физического состава. Они зависят от:

• веса исследуемого грунта с фактической влажностью и естественной степенью разрушения;
• скелетного веса грунта;
• удельного веса грунта;
• пористости, а также степени влажности и обледенелости грунтовых пород;
• показателей фильтрации и консистенции.

Грунт подвергается оценке и с точки зрения механического на него воздействия, что характеризуется проявлением следующих его свойств:

• силы грунтового сцепления;
• углового внутреннего трения;
• степенью сопротивления сдвигу;
• степенью смерзания грунтовых пород со строительными материалами;
• прочностных характеристик грунта и степенью их долговечности.

В местах прокладки газовых трубопроводных сетей необходимо осуществление обследования грунтовых пород на предмет их теплофизических свойств, к которым относятся следующие показатели: термическая влагопроводность, теплопроводность, теплоемкость и наличие незамерзшей воды.

Одной из главных задач изучения свойств грунта в северных районах (особенно в условиях вечной мерзлоты) является обследование его взаимодействия (в условия промерзания и оттаивания) с проходящей трубопроводной и кабельной системой.

Подобные исследования проводятся на специализированных площадках следующим образом:

1. Подготовка материала. Обследованию подвергается геологический разрез, полученный со всех скважин с разнообразными характеристиками: по структуре, криогенному состоянию, мощности и степени промораживания.
2. Подробное описание исследуемых грунтовых пород, оценка литологической специфики обследуемого материала, изучение и анализ его тепловых, физических и механических характеристик.
3. Постоянный мониторинг (в течение всех времен года) таких показателей, как динамика влажностных характеристик грунта, степени его обледенения, тепловая проводимость и плотность.

Еще одной обязательной процедурой обследования грунтовых пород в зоне пролегания газопроводной сети является система контроля их промерзания и оттаивания. Результаты этих исследований являются основой для проектирования газопроводов. Они при неблагоприятных уровнях могут серьезно осложнить процесс строительства, значительно увеличив его стоимость, и эксплуатации, которая также потребует дополнительных финансовых средств.

Состояние этих показателей (уровень промерзания и оттаивания) зависит, прежде всего, от температуры в верхних слоях почвы, структуры грунта и его влажности, а также теплофизических свойств. Подобные параметры исследуются посредством специальной инженерной и геологической съемки предполагаемой зоны пролегания газопровода.

Эксплуатируя отдельный участок газовой трубопроводной сети необходимо отслеживать изменения глубины и степени промерзания грунта в зависимости от повышения или понижения температурных режимов воздуха. Кроме этого существует процедура наблюдения над мерзлотными водами. Она осуществляется посредством анализа через специальные шурфы, пробуренные в местах, где состояние этого показателя наиболее очевидно и характерно для обследуемой территории проложенного газопровода.

Степень промерзания и оттаивания грунтовых пород в зоне прохождения трубопровода определяется специальными приборами электромезлотомер. Это инструмент имеет шаг измерений 20 см. С его помощью специалисты всегда могут отследить степень давления на газовую трубу при ее эксплуатации, а также перспективу и сложность строительства новой части газопроводной сети.