ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕРМОЭРОЗИИ С УЧЕТОМ РАСПОЛОЖЕНИЯ МОДЕЛЕЙ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ, ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ - Экспериментальное моделирование процесса термоэрозии в условиях эксплуатации трубопроводов

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

На рисунках3.1.1 и 3.1.2 представлены результаты изменения глубины протаиванияh(t) от времени, при наличии МТ, расположенного вдоль и поперек уклона. Модель с мелким пылеватым песком криолитозоны. Эксперимент проводился при разной льдистости (5% и 15%, чтосоответствуетмалольдистым грунтам). Общий характер кривых нелинейный: глубины размыва со временем увеличиваются. На графиках можно выделить зоны, в которых процесс термоэрозии замедлялся. Эти зоны соответствуют достижению процессом жил льда. Расположение модели МТ вдоль или поперек потока значительно (?1,3-1,5 раз) изменяет скорость течения процесса термоэрозии. Так при расположении вдоль потока воды процесс протекает быстрее в 1,29 раз. В случае расположения МТ вдоль склона преобладают процессы термоэрозии; для поперечного расположения - вероятно развитие термокарста.

динамика изменения глубины размыва при наличии мт, расположенного поперек склона. жила льда - горизонтальная.сравнительнаягруппабб)

Рис. 10 Динамика изменения глубины размыва при наличии МТ, расположенного поперек склона. Жила льда - горизонтальная. СравнительнаягруппаБб)

динамика изменения глубины размыва при наличии мт, расположенного вдоль склона. жила льда - горизонтальная. сравнительная группа ба)

Рис. 11 Динамика изменения глубины размыва при наличии МТ, расположенного вдоль склона. Жила льда - горизонтальная. Сравнительная группа Ба)

Во второй серии экспериментов модель состояла из торфо-песчаной смеси. Динамика изменения глубиныразмыва представлена на рисунках 3.1.3. и 3.1.4. Процесс размывания грунта протекает медленнее (?1,4 раза), по сравнению с песчаной слоистой моделью, поскольку торф, имея маленькую массу и легкую консистенцию, впитывает в себя поступающую воду, набухает и не позволяет вымывать грунт. Следовательно, поступающий поток воды не может быстро растопить жилу льда, находящуюся между слоями торфо-песчаной смеси.

динамика изменения глубины размыва при наличии мт, расположенного поперек склона. жила льда - горизонтальная. сравнительная группа гб)

Рис. 12 Динамика изменения глубины размыва при наличии МТ, расположенного поперек склона. Жила льда - горизонтальная. Сравнительная группа Гб)

динамика изменения глубины размыва при наличии мт, расположенного вдоль склона. жила льда - горизонтальная.сравнительная группа га)

Рис. 13 Динамика изменения глубины размыва при наличии МТ, расположенного вдоль склона. Жила льда - горизонтальная. Сравнительная группа Га)

В третьей серии экспериментов жила льда располагалась вертикально. Модель с песчаной малольдистойсмесью (15%). Модель МТ располагалась вдоль склона. Результаты изменения динамики размыва представлены на рисунке 3.1.5. Можно отметить, как способ прокладки слоев льда влияет на динамику эксперимента. Так при вертикальном расположении прослоев в песчаном грунте процесс размыва протекает медленнее примерно 1,3 раз. Поток воды буквально "разрезает" грунт, образуя ложбину.

динамика изменения глубины размыва при наличии мт, расположенного вдоль склона. жилы льда расположены горизонтально и вертикально. сравнительная группа в)

Рис. 14 Динамика изменения глубины размыва при наличии МТ, расположенного вдоль склона. Жилы льда расположены горизонтально и вертикально. Сравнительная группа В)

На рисунках представлена динамика изменения интенсивности размыва J(t) песчаного и торфо-песчаного грунтов в зависимости от льдистости и расположения модели МТ. Характер кривых нелинейный. Со временем интенсивность размыва грунта увеличивается, так как с начала размыва образуется предельный смыв, и поток воды смывает малое количество частиц грунта. Но с течением времени грунт пропитывается водой, и частицы перестают быть скованы льдом, который оказывает "цементирующее действие" на грунт. По мере прохождения эксперимента грунт тает, что дает дополнительную воду, в результате чего размыв происходит быстрее. Также можно выделить зоны достижения процессом жил льда, и как в виду этого изменяется характер кривых.

динамика изменения интенсивности размыва при наличии мт, расположенного поперек склона. жила льда расположена горизонтально. грунт песчаный

Рис. 15. Динамика изменения интенсивности размыва при наличии МТ, расположенного поперек склона. Жила льда расположена горизонтально. Грунт песчаный

Рис. 16 Динамика изменения интенсивности размыва при наличии МТ, расположенного вдоль склона. Жила льда расположена горизонтально. Грунт песчаный

Рис. 17 Динамика изменения интенсивности размыва при наличии МТ, расположенного поперек склона. Жила льда расположена горизонтально. Грунт торфо-песчаный

динамика изменения интенсивности размыва при наличии мт, расположенного вдоль склона. жила льда расположена горизонтально. грунт торфо-песчаный

Рис. 18 Динамика изменения интенсивности размыва при наличии МТ, расположенного вдоль склона. Жила льда расположена горизонтально. Грунт торфо-песчаный

На рисунке 19 представлен график динамики изменения интенсивности в зависимости от расположения жил льда при расположении модели МТ по направлению потока воды. Также можно увидеть, что при горизонтальном расположении льда процесс протекает быстрее, чем при вертикальном.

динамика изменения интенсивности размыва при наличии мт, расположенного вдоль склона. жилы льда расположены горизонтально и вертикально. грунт песчаный

Рис. 19 Динамика изменения интенсивности размыва при наличии МТ, расположенного вдоль склона. Жилы льда расположены горизонтально и вертикально. Грунт песчаный

На рисунке 20 представлена динамика изменения противоэрозионной устойчивости песчаного грунта. Как видно из графика, противоэрозионная устойчивость грунта со временем растет, но затем начинает падать. Это можно объяснить тем, что в начале эксперимента мерзлый грунт скован льдом, поэтому хорошо сопротивляется размыву, но по мере протекания эксперимента грунт намокает и тает, соответственно его устойчивость падает.

динамика изменения противоэрозионной устойчивости при наличии мт, расположенного вдоль склона. жилы льда расположены горизонтально и вертикально. грунт песчаный

Рис. 20 Динамика изменения противоэрозионной устойчивости при наличии МТ, расположенного вдоль склона. Жилы льда расположены горизонтально и вертикально. Грунт песчаный

На рисунке 21 представлены динамика изменения тепловой энергии водного потока в зависимости от способа прокладки прослоев льда в песчаном грунте. Характер кривых нелинейный: тепловая энергия с течением времени растет. Поступающий на размыв поток воды имеет температуру выше температуры грунта и, достигая его поверхности, согревает грунт. Также свое влияние оказывает модель МТ, также имеющая температуру выше температуры грунта.

динамика изменения тепловой энергии в песчаном грунте

Рис. 21 Динамика изменения тепловой энергии в песчаном грунте

На рисунке 22 представлено изменение динамики коэффициента теплообмена в зависимости от способов прокладки прослоев льда в песчаном грунте при наличии модели МТ, расположенной по направлению потока воды. Характер кривых нелинейный. Коэффициент теплообмена с течением времени и по мере размыва увеличивается. Это объясняется тем, что коэффициент теплообмена зависит от интенсивности размыва. Как было сказано ранее, по мере протекания эксперимента интенсивность растет. По данным графикам также видно, в какой момент времени поток воды достигал прослоев льда.

Рис. 22 Динамика изменения коэффициента теплообмена в песчаном грунте

Похожие статьи




ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕРМОЭРОЗИИ С УЧЕТОМ РАСПОЛОЖЕНИЯ МОДЕЛЕЙ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ, ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ - Экспериментальное моделирование процесса термоэрозии в условиях эксплуатации трубопроводов

Предыдущая | Следующая