ИСТИНА

Доклад посвящен определению изменяющихся совместно полей температур и деформаций во влажном грунте, претерпевающем фазовые переходы. Изменение полей температур и деформаций грунта вызваны разогревом грунта от находящегося на его поверхности сооружения, сезонным колебанием температуры и давлением сооружения на грунт. Предполагается, что часть грунта находится в многолетнемерзлом состоянии, и сам грунт имеет слоистую структуру. Задача ставится в так называемой обобщенной формулировке Стефана, когда условие на скачок теплового потока на поверхности раздела фаз формулируется в виде массового источника или стока тепла в искусственно введенном слое, содержащем поверхность раздела фаз. Решается задача численно в квазистатическом приближении, методом сквозного счета, в связанной постановке. Эффект связанности появляется из-за взаимного влияния пространственной деформации грунта и изменения в нем поля температуры. Оценка его влияния на развитие во времени осадки сооружения является целью данного доклада. Задача обладает свойством квазилинейности из-за зависимости коэффициентов уравнений и граничного условия третьего рода для температуры от самой температуры. Поэтому оценка эффекта связанности уравнений на решение проводится на примере конкретной задачи, имеющей прикладное значение. В качестве сооружения выступает газофакельная установка (ГФУ) с защитным амбаром, представляющим собой конструкцию из плит жаропрочного бетона, заполненную слоями уплотненного песка, теплоизоляции (вспученного вермикулита) и противофильтрационного экрана. Подобные ГФУ являются элементами газопроводов и обслуживают куст газодобывающих скважин. Разогрев поверхности амбара в режиме активной работы установки достигает 1000 С0, что способно вызвать протаивание толщи многолетнемерзлых грунтов, расположенных под установкой, и привести к недопустимым осадкам в зоне расположения установки. Существенное влияние на растепление многолетнемерзлых грунтов оказывает и сезонное изменение солнечной радиации и температуры окружающего воздуха. Уравнение теплопроводности, записанное в вариационной форме для пробной функции , с учетом соответствующего граничного условия для нормальной составляющей потока вектора солнечной радиации через границу, имеет вид: Учет солнечной энергии в этом уравнении является сложной задачей, поскольку значение параметра зависит от трудно определяемых факторов, таких, как растительный и снежный покровов, доля длинноволнового излучения, отраженного атмосферой в сторону поверхности Земли, которые в конкретной географической местности, как правило, не известны. Определение параметра будем проводить с помощью итерационного процесса, считая, что для заданной географической точки нам, кроме климатических данных, известно распределение температуры в грунте по глубине для заданного момента времени. Координатно-временная аппроксимация вариационных уравнений задачи термоупругости осуществлена с помощью МКЭ и неявной схемы Эйлера. Решение рассмотренной прикладной задачи позволяет осуществить оптимальное проектирование защитного амбара под ГФУ с точки зрения выбора толщин теплоизоляционных слоев, позволяющих, с одной стороны, аккумулировать в подстилающих многолетнемерзлых породах отрицательные температуры холодных годовых сезонов, а с другой стороны, осуществлять их эффективную теплоизоляцию от работающих газофакельных установок.