Основные геотехнические задачи при освоении месторождений — обеспечение транспортной доступности (строительство подъездных дорог) и проектирование кустовых площадок. В свете отмены ВСН 23-90 возникла проблема быстрого определения осадки насыпей и площадок на основе приближенных данных региональной типизации торфов. Предлагается решение проблемы в виде методики расчёта, реализованной в программном геотехническом комплексе PLAXIS. Постановку задачи можно упростить до одномерной, соответствующей принятым методикам расчёта (ВСН 26-90), а при необходимости — выполнять расчёты полноценно с высокой степенью достоверности.

Введение

Добыча нефти, газа и других видов минерального сырья всегда сопровождается инженерной инфраструктурой: нефтехимические предприятия, обогатительные фабрики, резервуары хранения нефти и сжиженного газа и, конечно, дороги. Сложные инженерно-геологические условия строительства таких объектов требуют тщательного выполнения геотехнических расчётов по обоснованию конструктивных решений.

При проектировании автомобильных дорог промыслового назначения необходимость тех или иных противодеформационных мероприятий или конструкций зависит от геотехнической проблемы, которую необходимо решить. На рисунке 1 показана упрощённая блок-схема, позволяющая принимать предварительные решения, направленные на устранение указанных проблем.

Рис. 1. Блок-схема предварительной оценки (ММГ — многолетнемёрзлые грунты)

Общие рекомендации по применению геосинтетических материалов в противодеформационных конструкциях следующие:

1. Растепление многолетнемёрзлых (ММГ) грунтов под откосной частью при проектировании по первому принципу устраняется использованием армирующей прослойки, уложенной по принципу полуобоймы. Соблюдение первого принципа определяется результатами теплотехнических расчётов, в том числе моделированием (PLAXIS 2D).
2. При проектировании по второму принципу грунтовое основание рассматривается как слабое и к нему применяются все известные варианты усиления и стабилизации: армирование, химическое закрепление, лежневой настил, свайное основание и пр.
3. При наличии в основании торфяных грунтов в зависимости от типа болот рекомендуются армирующие прослойки, обеспечивающие: снижение осадки за счёт уменьшения расползания погруженной части насыпи (1 тип); устойчивость откосов (2 тип); работу насыпи как плавающей при достаточной для обеспечения стабильности основания ширине (3 тип).

Выбор требуемого показателя при оценке надёжности проектируемого сооружения рекомендуется выполнять в соответствии с блок-схемой на рисунке 2.

Рис. 2. Блок-схема выбора показателя (ГМ — геосинтетический материал)

Учитывая недостатки аналитического подхода (упрощения и допущения), численное моделирование методом конечных элементов является наиболее подходящим способом решения разнообразных геотехнических задач:

• Определение осадки и времени консолидации;
• Оценка устойчивости и стабильности в любой момент времени;
• Определение объёма привозных материалов и их снижения за счёт различных мероприятий;
• Учёт разнообразных армирующих прослоек, их сочетаний и местоположения;
• Учёт некондиционных и других материалов для тела насыпи.

Величина осадки естественного основания складывается из следующих составляющих:

$S_{осн}$ = $S_{сж}$ + $S_{бок}$ + $S_{пл}$ + $S_{пз}$, (1)

где $S_{сж}$ — осадка за счёт сжатия грунта; $S_{бок}$ — осадка за счёт бокового смещения грунта; $S_{пл}$ — осадка за счёт пластических деформаций в областях, где нарушается условие прочности ($К_{стаб}$ < 1 или $σ_h$ ≥ $p_{кр}$); $S_{пз}$ — осадка за счёт ползучести грунта (реологические свойства).