ПРИМЕНЕНИЕ ВЕРОЯТНОСТНОГО ПОДХОДА К ОЦЕНКЕ НАДЁЖНОСТИ ОСНОВАНИЯ НАСЫПИ В СЕВЕРНОЙ КЛИМАТИЧЕСКОЙ ЗОНЕ (15-17)

Национальная ассоциация ученых (НАУ) # 54, 2020 15
ТЕХНИЧЕС КИЕ НАУК И

ПРИМЕНЕНИЕ ВЕРОЯТНОС ТНОГО ПОДХОДА К ОЦЕН КЕ НАДЁЖНОСТИ ОСНОВАНИЯ
НАСЫПИ В СЕВЕРНОЙ КЛИМАТИЧЕСКОЙ ЗОНЕ

Гавриленко Татьяна Валентиновна
канд. техн. наук, доцент
Сибирский федеральный университет
г. Красноярск
Иванова Ольга Анатольевна
магистрант
Сибирский фе деральный университет
г. Красноярск

APPLICATION OF A PRO BABLE APPROACH TO EV ALUATION RELIABILITY ОF
EMBANKMENT BASE IN N ORTH CLIMATE ZONE

Gavrilenko Tatyana
Candidate of Science, associate professor
Siberian Federal University,
Krasnoyarsk
Ivanova Olga
Undergraduate
of Siberian Federal University,
Krasnoyarsk
DOI: 10.31618/nas.2413 -5291.2020.1.54.190
Аннотация
Обосновывается необходимость применения вероятностного подхода к оценке устойчивости насыпи
в зоне распространения многолетнемёрзлых грунтов. Сформулированы критерии отказа зе мляного
поло тна, проектируемого по второму принципу. Предложены пути вычисления количественной оценки
безотказной работы сооружения.
Abstract
The necessity of applying a probabilistic approach to the assessment of the stability of the embankment in the
zon e of permafrost. The criteria for failure of the roadbed, designed according to the second principle, are
formulated. Proposed ways to calculate the quantitative assessment of the failure -free operation of the structure.
Ключевые слова : основание насыпи, у стойч ивость откосов, второй принцип проектирования,
многолетнемёрзлые грунты, критерии отказа, вероятность безотказной работы
Keywords: embankment base, stability of slopes, second principle of design, permafrost soils, failure
criterion, reliability funct ion

Возведение земляного полотна
автомобильных дорог в зоне распространения
многолетнемёрзлых грунтов приводит к
изменению мерзлотно -грунтовых условий в
основании насыпи. В результате оттаивания
мёрзлых грунтов может происходить
неравномерная осадка земл яного полотна,
вызывающая нарушение устойчивости земляного
полотна и деформацию дорожной одежды [4,7,9].
Данные события приводят к отказу автомобильной
дороги – потере способности сооружения
выполнять требуемую функцию, т. е.
невозможности обеспечить безоп асное движение
автомобильного тра нспорта с заданной расчётной
скоростью.
Известно, что в зоне распространения
многолетнемёрзлых грунтов применяют три
принципа проектирования земляного полотна [9].
Первый принцип предусматривает сохранение
основания насыпи в мёрзлом состоянии в течение
всего периода эксплуатации дороги. Второй
допускает частичное оттаивание грунта под
подошвой насыпи. А при использовании третьего
принципа предусматривается возведение насыпи
после предварительного оттаивания
многолетнемёрзлы х грунтов и их осушения в
пределах дорожной полосы. В зависимости от
применяемого принципа проектирования
земляного полотна могут быть сформулированы
различные критерии отказа сооружения. В
соответствии с [5] критерий отказа – это заранее
оговорённые призн аки нарушения
работоспособного состояния, по которым
принимают решение о факте наступления отказа.
При проектировании землян ого полотна по
второму принципу его общую устойчивость
оценивают по трём критериям [9]. Первый
критерий заключается в оценке разност и величин
осадки основания насыпи по двум створам. В этом
случае отказом сооружения будет считаться
событие, когда
ℎдоп < |�������осн | , (1)

16 Национальная ассоциация ученых (НАУ) # 54, 20 20
где Δ Sосн – разность осадок основания насыпи
в вертикальных сечениях, проведённых по бровке
земляного полотна и в средней части откоса; hдоп –
предельно допустимое значение разности осадок,
равное 10 см.
Второй критерий накладывает ограничения н а
величину суммарной осадки сооружения. Отказом
сооружения считается событие, при котором
�доп < �, (2)
где S – сумм арная о садка насыпи и основания;
Sдоп – допускаемая величина осадки, зависящая от
типа дорожной одежды, условий её устройства,
толщины неста бильных слоёв насыпи, а также
принципа проектирования земляного полотна.
Значения Sдоп приведены в [9].
Третий крит ерий заключ ается в оценке формы
ореола оттаивания. Для обеспечения устойчивости
насыпи необходимо, чтобы форма ореола
оттаивания был выпукло й вверх, при этом граница
между мёрзлой и талой зонами имела бы пологое
очертание [9]. Тогда отказом будет считаться
вогнутая (выпуклостью вниз) форма ореола
оттаивания. В этом случае также можно
математически сформулировать критери й отказа.
Для этого обоз начим участок, на котором возникает
ореол оттаивания, отрезком [ a; b]. Пусть f(x) –
функция, аппроксимирующая границ у между
талым и мёрзлым грунтом, арг умент которой
принадлежит этому отрезку, т. е. a ≤ х ≤ b. Такой
функцией может быть парабола. Тогда усло вие
выпуклости вниз функции имеет вид:
�(�1+�22 )≤ �(�1)+�(�2)
2 , (3)
где x1 и х2 любые две точки из ин тервала [ a; b].
Геометрически это означает, что середина любой
хорды графика функции f(x) лежит либо над
графиком, либо на нём [8].
Если аппроксимирующ ая функция дважды
дифференцируема на интервале, то для того чтобы
она была выпуклой вниз, необ ходимо и достаточно,
чтобы в пределах интервала [ a; b] её вторая
производная была неотрицательной, т. е.
�″(�)≥ 0. (4)
Отказ сооружения в результате нарушения его
общей устойчивости представляет собой событие -
следствие, имеющее место, если происходи т хотя
бы одно из трёх исходных событий, т. е. трёх видов
отказов, описываемых критериями (1), (2) и (4).
При исследовании устойчивости земляного
полотна, в озведённого в зоне распространения
многолетнемёрзлых грунтов, оперируют
факторами, которые по своей природе являются
случайными. Прежде всего, это климатические,
грунтовые и гидрологические условия,
определяющие характеристики грунтов
(влажность, плотность , модули упругости,
сопротивление сдвигу). Неопределённость в
назначении расчётных характеристик так же
связана с движением талой воды в грунтах,
неизбежными погрешностями лабораторных
исследований гру нтов, схематизацией явлений при
расчётах. И, наконец, ис точником
неопределённостей могут быть сами критерии
отказов.
Таким образом, при оценке устойчивости
насыпи наиболее логичным представляет ся
использование вероятностного подхода.
Вероятность отказа сооружения по первому
критерию определится, как вероятност ь
выполнения условия (1), т. е. �1= �(ℎдоп <
|�������осн |). Вероятность отказа, вызванного
прев ышением суммарной осадки допустимого
значения, �2= �(�доп < �). Вероятность отказа,
оцениваемого по третьему критерию, может быть
вычислена, как вероятность выполнения ус ловия
(4), т. е. �3= �(�″(�)≥ 0).
Данные события не являются стохастиче ски
независимыми, поэтому вероятность отказа
сооружения может быть вычислена по формуле
�= �∑ �� 3�=1 ∑ (���∑ ����� ��=1 ) 3�=1 �,��� , (5)
где Рj,max – максимальное значение из Р1, Р2 и
Р3; Pik, Pjk – условные вероятности возникновения i-
го и j-го событий при условии реализации k-го
сочетания j-х событий ( j ≠ i) [2].
В качестве меры надёжности насыпи можно
принять вероятность безотказной работы,
вычисляемую по формуле
� = 1−�. (6)
При получении вероятностей отказов
испо льзуют различные методики. Если факторы ,
влияющие на отказ сооружения, являются
стохастически определимыми, то вероятности
находят по законам распределения, оценки
которых получают по статистическим данным
многоле тних наблюдений или серии
экспериментов.
Па раметры распределения факторов
нестохастической природы, представляющих
собой функции статистически определимых
аргументов, устанавливают на основе
рандомизации уравнений связи. При рандомизации
уравнений связи мо гут использоваться различные
приёмы, наибол ьшее распространение среди
которых получили метод статистических
испытаний (Монте -Карло) и метод статистической
линеаризации [1 -3]. Для вероятностной оценки
неопределенного показателя используют теорию
нечётких мн ожеств или методы экспертных оценок
[6, 10] .
Таким образом, в результате исследований:
- сформулировано понятие отказа
автомобильной дороги как потери способности
сооружения выполнять свою функцию –
обеспечивать безопасное движение

Национальная ассоциация ученых (НАУ) # 54, 2020 17
автомобильного транспорта с заданной расчётной
скоростью;
- назнач ены крит ерии отказа насыпи,
проектируемой в зоне распространения
многолетнемёрзлых грунтов по второму принципу;
- предложена мера надёжности сооружения,
как вероятность безотказной работы насыпи;
- приведена формула для вычисления
вероятности отказа насыпи , учитывающая три
критерия.

Литература:
1. Болотин В.В. Методы теории вероятностей
и теории надежности в расчетах сооружений. – М.:
Стройиздат, 1971 – 256 с.
2. Векслер А.Б. Надежность, социальная и
экологическая безопасность гидротехнических
объектов: о ценка риска и принятие решений /А.Б.
Векслер , Д.А. Ивашинцов, Д.В. Стефанишин. –
СПб.: Изд -во ОАО «ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева»,
2002. – 592 с.
3. Вентцель Е.С. Теория вероятностей и ее
инженерные приложения / Е.С. Вентцель, Л.А.
Овчаров. – М. Наука, 1991. – 384 с.
4. Водно -тепловой режим земляного пол отна и
дорожных одежд /под ред. И.А. Золотаря, Н.А.
Пузакова, В.М. Сиденко. – М.: Транспорт, 1971 –
416 с.
5. ГОСТ Р 27.002 -2015 Надежность в технике
(ССНТ). Термины и определения. – М.,
Госстандарт. – 24 с.
6. Джарратано Д. Экспертные системы:
принципы разработки и программирование/ Д.
Джарратано, Г. Райли; пер. с англ. – М. : ООО «И.Д.
Вильямс», 2007. – 1152 с.
7. Земляное полотн о автомобильных дорог в
северных условиях / под ред. А.А. Малышева. – М.:
Транспорт , 1974. – 186 с.
8. Математическая Энциклопедия /под ред.
И.М. Виноградова. – М.: Советская Энциклопедия,
1977. Т.1. – 1152 с.
9. ОДМ 218.2.094 -2018. Методические
рекомендац ии по проектированию земляного
полотна автомобильных дорог общего пользования
из ме стных талых и мерзлых переувлажненных
глинистых и торфяных грунтов в зонах
распрост ранения многолетнемерзлых грунтов
/Федеральное дорожное агентство (Росавтодор). –
М., 2018 . – 49 с.
10. Пегат А. Нечёткое моделирование и
управление /А. Пегат; пер. с англ. – М.: БИНОМ.
Лаборатория знаний, 2009. – 798 с.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗ УЧЕНИЕ НЕКОТОРЫХ АСП ЕКТОВ ИСПАРЕНИЯ
КОНДЕНСАТА «СУХИМ» У ГЛЕВОДОРОДНЫМ ГАЗОМ В БОМБЕ PVT

Гамидов Нати г Нейман
Кандидат технических наук, доцент,
НИПИ "Нефтегаз ", SOCAR,
Азербайджанской Республики

EXPERIMENTAL INVESTI GATION INTO SOME OF THE ASPECTS OF CON DENSATE
EVAPORATION WITH A " DRY" HYDROCARBON GAS IN THE PVT BOMB

Hamidov Natig Neyman
PhD of technical sciences, associated professor,
"OilGasScientificResearchProject"
Institute of Sta te Oil Company of Azerbaijan Republic (SOCAR)
DOI: 10.31618/nas.2413 -5291.2020.1.54.193
Аннотация
В данной статье изучаются показатели процесса воздействия на призабойную зону газоконденсатной
скважины «сухим» газом в разных термобарических условиях. Эксперименты проводились в бомбе pVT,
в целях устранения влияния других факторов в полученных результатах . Исследования изучают изменения
физико -химических и термодинамических свойств флюидов, а также зависимость величины испарившегося
конденсата от температуры, плотности конденсата и количества конта ктов. Полученные д анные
представляют основу для решения нек оторых вопросов при повышения продуктивности добывающих
скважин.
Abstract
The paper investigates the indicators of the down hole zone stimulation process on gas -condensate well by
applying "dry" na tural gas in different thermo -baric conditions. The designed experimental investigation has been
carried out in pVT bomb for eliminat ing different unnecessary factors may impact on obtained results.
Investigation considered the dependences of the physicoch emical and thermodynamic properties of fluids, as well
as the rate of evaporated condensate on temperature, condensate density, and t he number of contacts. The data
obtained provide valuable directions for optimizing well productivity.
Ключевые слова: углеводородная система, газоконденсатное месторождение, испарение конденсата,
призабойная зона, конденсатосодержание, начало конденсаци и.
Keywords: hydrocarbon system, gas -condensate field, condensate evaporation, bottom -hole zone,
condensa te-gas ratio, dew point.