6.4 Характер дії поверхневого зсувного ґрунту на трубопровід

Підземні ділянки магістральних трубопроводів, прокладених, в активній області дій поверхневого зсуваючого ґрунту, піддаються тиску зсувних ґрунтових мас. Беручи до уваги основні форми порушення стійкості і деформації схилів та косогорів, можна виділити наступні чотири види впливу поверхневого зсувного ґрунту на ділянки магістральних трубопроводів.

Перший вид впливу характерний тим, що трубопровід сприймає тиск ґрунтових мас тільки зі сторони дії ґрунту, що зсувається. При цьому швидкість руху ґрунту за трубопроводом (з протилежної сторони дії зсуваючого ґрунту) і самого трубопроводу рівні нулю. Відсутність руху трубопроводу пояснюється тим, що опір трубопроводу на згин в небезпечному перетині перевищує діючі на нього тиски зсуваю чого масиву ґрунту, а також за рахунок утримуючих сил тертя трубопроводу вздовж ґрунтової основи.

Відповідно зі сторони дій зсувного масиву вздовж трубопроводу утворюється ущільнена зона у вигляді тригранної призми, основою якої є поверхня трубопроводу, а бокові грані її пересікаються під кутом “”, який визначається наступним виразом

, (6.8)

де _гр - кут внутрішнього тертя ґрунту.

Якщо сили тиску масиву ґрунту, що зсувається, вздовж граней утвореної призми менші утримуючої сили, то рух ґрунту за трубопроводом буде відсутній. Для цього виду впливу поверхневого зсуваючого ґрунту на ділянку магістрального трубопроводу, повинні виконуватись наступні умови

(6.9)

де V^п_гр – швидкість руху ґрунту зі сторони дії поверхневого зсуву;

V^з_гр – швидкість руху ґрунту за трубопроводом, тобто з протилежного боку дії поверхневого зсуву;

V_тп – швидкість зсуву трубопроводу в тілі масиву ґрунту, що зсувається.

Коли зсуваюча сила більша від утримуючої сили, то в цьому випадку зсуваючий ґрунт буде обтікати трубопровід з певною швидкістю V, яка буде рівній швидкості насування зсуваючого ґрунту на трубопровід це і буде другим видом впливу поверхневого зсувного ґрунту на ділянку магістрального трубопроводу. При цьому повинні виконуватись наступні умови:

. (6.10)

Третій вид впливу поверхневого зсуву на ділянку магістрального трубопроводу характерний тим, що швидкість руху ґрунту перед трубопроводом більша за швидкість руху самого трубопроводу, а швидкість руху ґрунтових мас за трубопроводом менша за швидкість руху самого трубопроводу. В даному випадку зсувна сила поверхневого зсуву переважає сумарні сили опору трубопроводу вздовж ґрунтової основи. В даному випадку виконуються умови

. (6.11)

Четвертий вид впливу характерний тим, що швидкості руху зсувних ґрунтових мас перед трубопроводом та за трубопроводом і самого трубопроводу рівні і рухаються разом з певною швидкістю V, тобто виконується умова

. (6.12)

Третій і четвертий вид дії поверхневого зсуву на ділянках магістрального трубопроводу є самим небезпечним. Так, як в цих видах дія поверхневого зсуву ґрунтової маси приводить до збільшення значень згинаючого моменту, повздовжньої і поперечної сил та стрілки прогину ділянки трубопроводу.

Це приводить до швидкого збільшення напружено-деформованого стану трубопроводу і при певних співвідношеннях перерахованих величин відбудеться втрата працездатності ділянки магістрального трубопроводу якщо не вжити термінових заходів по зменшенні його напружено-деформованого стану.