ГОСТ Р 59995—2022
А.10.7.4 Расчет взаимодействия системы «трубопровод — основание»
А.10.7.4.1 Вертикальное внедрение
А.10.7.4.1.1 Эффекты укладки
Наблюдения показывают, что заглубление трубопровода в момент укладки обычно существенно больше,
чем предсказывается на основе лишь статического веса, причиной чего является повышенное давление на грунт
идинамические движения трубы в зоне касания при укладке [245]. Значения контактных давлений (или погонной
вертикальной силы) междутрубопроводом игрунтом вблизи точки касания превышают соответствующие значения
от действия собственного трубы веса в статическом состоянии для уложенного на дно трубопровода за счет ис
кривленной формы входе монтажа.
Степень перегрузки (давления надно) определяется изгибнойжесткостьютрубопровода, эффективной жест
костью грунтового основания и натяжением в трубопроводе вблизи точки касания дна [246]. Значение эффектив
ной жесткости основания следует определять как секущую жесткость для предполагаемой глубины пластического
внедрения трубы; оно может быть намного меньше, чем значение жесткости, используемое для оценки усталости в
пределах зоны касания стального свободно провисающего райзера. На больших глубинах моря перегрузка мо жет
быть почти незаметной вследствие наличия мягких грунтов на дне. Если трубопровод укладывается незапол
ненным, то следует принять во внимание, что максимальное статическое давление на дно имеет место в момент
опрессовки при гидроиспытаниях, когда трубопровод тяжелее [246]. Поэтому заглубление свободно уложенного
трубопровода может определяться либо его начальным весом (сэффектами перенапряжения при неравномерном
касании дна и динамичности при монтаже), либо весом при гидравлических испытаниях.
Движение судна, изменения в натяжении трубопровода, а также гидродинамическое нагружение подвешен
ного участка трубы вызывают сочетание вертикальной и горизонтальной моддвижения трубопровода на дне моря
при его укладке ([245], [247]—[249]). Даже незначительные боковые или вертикальные движения могут вызывать
нарушение структуры, локальное разупрочнение иэрозиюдонных грунтов в зоне касания, увеличивая заглубление
трубопровода.
А.10.7.4.1.2 Статическое вертикальное сопротивление внедрению
В случае отложений на морском дне, когда преобладают дренированные условия, для оценки статического
заглубления трубопровода могут использоваться стандартные подходы к определению несущей способности. Тру
бопровод может рассматриваться как поверхностный ленточный фундамент, ширина которого равна номинальной
длине хорды контакта «труба—грунт» при ожидаемом заглублении. Однако в большинстве случаев заглубление
трубопровода на основе статического нагружения будет прогнозироваться на минимальном уровне. В реальности
другие процессы, такие как циклическое движение трубопровода, размыв ичастичное разжижжение морского дна,
обусловят истинное заглубление свободно уложенной трубы.
Для случая мелкозернистых связных грунтов, когда при заглублении преобладают недренированные усло
вия, теоретические решения по оценке сопротивления внедрению трубы приведены в [216], [250], [251]. Вэтих ре
шениях используется стандартное уравнение несущей способности, модифицированное для закругленной формы
трубопровода. Следуеттакже учестьтот факт, что вмягких грунтах в результате качки плавучего сооружения
может реализовываться существенно повышенный уровень подъемной силы [217].
А.10.7.4.2 Осевое сопротивление грунта
Осевое движение трубопровода приводит к разрушению грунта сдвигом вблизи поверхности границы «тру
бопровод—грунт» или непосредственно на ней. Для вычисления эффективных напряжений и сил на поверхности
раздела «трубопровод— грунт» может быть использовано эффективное значение вертикальной контактной силы.
Как показано в [246], с учетом криволинейной формы контакта трубы с донным грунтом (выражается через коэф
фициент усиления ), дренированное сопротивление смещению по оси на единицудлины трубопровода, Г, опреде
ляется следующим образом:
где ц — коэффициенттрениятрубы погрунту, который можетбытьвыражен втерминахуглатрения на поверхности
раздела 6, где ц=tg 6;
С,— коэффициент усиления;
N— суммарное значение нормальной компоненты контактной силы;
V— значение вертикальной силы, действующей на основание (в основном, вес трубопровода).
На основе упругого решения в [246] приведено следующее выражение для £
Г = цЛ/= |x£V,(А.68)
~ /V_2sin8iy
^
V
00
’ + (sin0D’COS0D’) ’
(А.69)
COS0D, =1--Q-
107