Mühazirə-1 Sualtı boru kəmərİnİn trassasına olan tələbat və seçİlən trassanın xüsusİyyətlərİ

Sualtı boru kəmərinə qruntun təsiri
Torpaq mexanikasının problemləri.
Boru kəmərinin əsas vəziyyəti (halları) yuxarıdakı şəkildə göstərilmişdir. Üfüqi qüvvələr ( hidrodinamiki və torpağın reaksiya qüvvələri, boru kəmərinin oxu istiqamətində) təsir edirlər (şəkil 2.1.).
F_R + R_L = 0 (a)
F_V + Rv = 0 (b) (2.31.)
F_H Z_f + FvY_F + R_L Z_R + RvY_R = 0 (c)

(2.23.) c tənliyi momentlərin müvazinətini ifadə edir və uyğun olaraq boru kəmərinin dönməyə qarşı, xüsusi halda muvazinətini göstərir. Bu fikir ( başlanğıc ) xüsusəndə yandan torpağın müqavimətini təcrübə yolu ilə təyin etdikdə əsas götürülməlidir. Bu Karal [16]- tərəfindən ifadə edilmişdir. Müəllifin çıxardığı nəticə aşağıdakılardır:

― torpağın boru kəmərinə qarşı yandan müqavimətini öyrənmək üçün təcrübə qurğuları və butün baxılan məsələlərdə boru kəməri götürülmüş kəsikdə şaquli qüvvələri ötürmək üçün sərbəstdir, lakin öz oxu ətrafında dönə bilməz, uyğun olaraqda statiki müvazinət kiffayyət edir. Kiffayyət edir ki, (2.30.a) və (2.30.b) tənlikləri (2.30.c) tənliyini təstiq edəcək təstiqdən başqa bir şey deyil.
― torpağın yandan müqavimətini təyin etmək üçün təcrubə avadanlıqları (qurğuları) və baxılan bütün məsələlərdə boru kəməri öz oxu ətrafında dönməyə qarşı sərtdir.
Borunun şaquli sabitliyi
Sabitlik şəraiti. Problemin təyini.
(2.32.)
Tənliyi dənizin dibində qoyulmuş boru kəmərinin şaquli muvazinətini ifadə edir (bu da boru kəmərinin bir bölməsidir). Bu tənlikdə F_V – hidrodinamiki qüvvələrin şaquli toplananıdır, və şaquli istiqamətdə yuxarıya doğru yönəlmişdir(müsbətdir), əgər bu boru kəmərilə torpaq arasında heç bir axın yoxdursa, W_S , F_V və R_V qüvvələrinin cəbri qiymətlərinə baxsaq həmin tənliyi aşağıdakı kimi yazmaq olar:
(2.33.)
Boru kəmərinin şaquli sabitliyi təmin olunur, aşağıdakı şərt ödənilərsə

(2.34.)
Burada R_V - suxurun (torpağın) yükdaşıma həddidir.
Birinci şərtdə borunun ağırlığı aşağı hidrodinamiki qaldırıcı qüvvədən çox olmalıdır. Bu qüvvə əsasən dəyişəndir, bu şərait hər zaman (hər anda) borunun üzgəcliyini aradan qaldırmaq üçün yoxlanılmalıdır. Borunun qalxması aradan qaldırıla bilər:
― boru beton örtüklə örtüldükdə; boru kəmərində hərəkət edən(axan) qaz olarsa ekvivalent orta sıxlıq (qaz + polad) 1,1- dən kiçik olmamalıdır.
― boru lövbərləndikdə lövbərlər arasındakı interval (məsafə), suxurun (torpağın) hissədəki xüsusiyyətindən başqa hissələrdə təsir edən qaldırıcı qüvvələrdən asılıdır.
İkinci şərt torpağın boru kəmərinin ağırlığını götürmə qabiliyyətini ifadə edir. F_V – qüvvəsi hesablamalarda nəzərə alınmayıb onun qiymətini (konsepsiyasının) dəyişən olması səbəbindən.
(2.6.) nəzərdə tutur ki, hidrodinamiki qüvvədən başlayaraq, boru kəmərinin şaquli dayanıqlılığı beləliklə əsasən süxurun yükdaşıma qabiliyyətinin dəyişməsinə aparır. Bəzi hallarda isə axın erroziyasına gətirir, suxur yuyulur erroziyaya uğrayır və o da öz növbəsində qeyri-dayanıqlılıq yaradır.
Yükdaşıma qabiliyyəti haqqında.
Tərif və yükdaşıma qabiliyyətinin izahı. Nə vaxt ki, hər hansı bir boru kəməri dənizin dibində, torpağın üzərində qoyulub, o qədər (o vaxtda) torpağa batır ki, onun görüş səthi oz ağırlıq qüvvəsini saxlaya bilir. Beləliklə torpaq öz yükdaşıma qüvvəsinin həddinə çatıb və ya yükdaşıma qabiliyyəti deyilir. Suxura bu daxilolma, suxurun əks təsir qüvvə cavabı yükün tətbiqi ilə nəticələnir. Torpağın sonrakı toplanması hansı ki, əmələ gəlir və kifayət qədər zəif aşağıda yatan suxurların bərkiməsi (sıxılması) hesabına olur. Beləliklə boru kəmərinin şaquli dayanıqlılığı onun torpaqda ilkin batma dərinliyi ilə xarakterizə olunur. Bu batmanın kəmiyyətcə ehtimal edilən (güman edilən) qiyməti torpağın yükdaşıma qabiliyyətinin dəyişmə həddindən asılıdır və yükdaşıma qabiliyyəti müxtəlif qiymətindən (batma dərinliyi) üçün müxtəlifdir. Qumlarda dəqiqləşdirilmişdir ki, boru kəmərinin batma dərinliyi həmişə zəifdir və 25sm-dən az olur, deməli şaquli dayanıqlıq həmişə mayeləşmə və altdan yuyulma olmadan təmin olunur. Gilli torpaqda problem əks cavab olaraq (revanş) göstərir, gilli (lil və yumşaq) gillərdə) torpaqlarda səthi yanaşma səthi koqezmo bir neçə q/sm² olarsa q/sm² olur (çatır). Bu tip torpaqlar üçün boru kəmərinin avtobatma torpağın yükdaşıma qabiliyyətini sındırır (pozur - çatlayır) və yaxud suxurun bərkiməsi ilə nəticələnir. Torpağın yükdaşıma qabiliyyətini artırmaq üçün boru kəmərinin böyük uzunluğu boyu ona yastıq qoyulur. Elə bu məlum həllərdən birindən istiyadə etməyə imkan verir. Baxılan bu tip özülün (əsasın) uzunluğu aşağıdakı kimidir.

(2.35.)

Burada B - boru kəmərinin diametridir;

D - borunun torpağa batma dərinliyidir;
B - borunun batma dərinliyinin enidir
b ≤ B
Smal və Wonplant (vuəntilənd) [2] hazırda istifadə olunan düsturları vermişlər və hipotezlərə hansılar ki, əsaslanır. İfadə kiçik batma dərinliklərində zəif yükdaşıma qabiliyyətinə malik olan Terzaghi və Pecka-ə görə

 (2.36.)

Burada q- torpağın son yükdaşıma həddidir.

- suxurun həcm çəkisidir;
B - batmanın enidir.
D - batma dərinliyidir.
C_U - drenaj olunmayan torpağın koqeziyasıdır.
N_C; N ; N_q torpağın ölçüsüz sürtünmə əmsalıdır. Suxurun sürtünmə bucağı φ-dən asılıdır. φ=0; N=0; Nq=1 və 2.10-ifadəsi sadələşir, aşağıdakı kimi
(2.37.)
Boru kəməri altındakı xətti yükdaşıma qabiliyyəti aşağıdakı bərabərliklə təyin olunur:
(2.38.)
Q-nün qiyməti təhlükəsizlik əmsalı ilə yükdaşıma qabiliyyətini bərabrərləşdirir, (2.32) ifadəsində R_V -ilə işarə olunmuşdur.
Bir qayda olaraq, baxılan yükdaşıma qabiliyyəti əmsalı NC-nisbi batma dərinliyindən asılı olaraq xətti dəyişir. (NC=NC(D/B)). Lakin, müəlliflərin təklif etdikləri formullar müxtəlifdir. Çox halda hazırda aşağıdakı kimi gotürülür:


(2.39.)

olan hal üçün (nəzəri həlli həddin (limitin) yüksək olduqda)

üçün
üçün
Puech və Meunier [22] və Audibert [4] kifayət qədər bir –birindən fərqlidir.
Puech və Meunier formulasiyaları izahatı 5-dən 6-ya qədər
üçün
Audibert formulasiyası izahatı.
üçün
üçün
Öz tezisində boru kəmərinin özü- özünə koqeziv çöküntüdə batması Ali [2] tərəfindən yuxarıda qeyd olunmuş düstur altda yatan (daban) torpaqlar yükdaşıma qabiliyyətini hesablama aparmaq üçün uyğunlaşdırılmayıb, suxurun kritik yükdaşıma qabiliyyətini təyin etmək üçün boru altında gərginliklərin paylanması mustəvi üzərində paylanmasının eyni deyil; Torpağa batmış boru tərəfindən yaranan gərginlik ən yüksək qiymətini boru tam batdıqdan sonra alır. Bu təcrubələrin nəticələrini təhlil etmək üçün, müəllif öncə torpağın yükdaşıma qabiliyyətini təyin etmək üçün sürüşmə yerli torpaqda parçalanma getdikdən sonra və örtüyün təsirindən təzyiqi öyrənmək lazımdır. Bu ifadə aşağıdakı kimi olur.
(2.40.)
Burada QL- torpağın uzunluğu boyu tam yükdaşıma qabiliyyətidir.
W_S- torpağa batmış borunun çəkisidir;
F- təhlükəsizlik əmsalıdır;
A_b- səmərəli xarici yükdaşıma qabiliyyətidir;
L- borunun uunluğudur;
Z- borunun oxundan torpağın sətinə qədər məsafədir (Z=0 batma dərinliyi diyametr 1/2 olduqda Z=D- B/2);
başqa işarələr əvvəlki ifadəkilərin eynidir.
Öncədəki ifadələrdən istifadə edərək, Ali muxtəlif diyametirli və çəkili borular üçün NC – əmsalının qiymətini təyin etmişdir, göstərir ki,
üçün
NC- nin qiymətinin dəyişməsi aşağıdakı ifadə ilə çox yaxşı uyğundur.
(2.41.)
Götürülmüş interval(məsafə) daxilində NC- qaldıqda daxil olmaqla 4 ÷ 6.6 arasında olur. Hər – hansı bir ekstrolyatsiya aşağı qiymətlər verir, elə Buda aşağıdakına gətirir. Müəllifin nəticələrindən biri, borular üçün NC- nin qiyməti 20℅ - az olur. Elə bu alt müstəvi əsas üçün Skempton tərəfindən aşkar edilmişdir.
Yükdaşıma qabiliyyətinin dəyişməsi. Yükdaşıma qabiliyyətinin q hesablanması (2.36) və (2.37) tələb edir ki,
― həcm çəkisi ( və ya ; = - 1);
― sürtünmə bucağı φ;
― drenaj olunmayan şərait üçün koheziyası C_U (yapışma qabiliyyəti).
Bu iki göstərici laboratorya şəraitində boru kəməri marşurutundan(yolundan) götürülmüş torpaq nümunələr üzərində təyin olunur.
Nümunələrin sayı, götürülmə problemləri və onların keyfiyyəti Small [24] və Ali [2] tərəfindən baxılmışdır. Bu müəlliflərdən birincisi torpağın yükdaşıma qabiliyyətini hesablamaq üçün üsulü mükəmməlləşdirilmişdir.
Öz – özünə batmanın kriteriyası (həddi)
Boru kəməri altında suxurlar təzyiqin orta qiymətinin onun yükdaşıma qabiliyyəti ilə müqayisəsi, boru kəmərinin dayanıqlılığının tədqiqatına qayıtmağına göstərmişdir.
Suda batmış boru kəmərinin çəkisi WS və borunun torpaqla görüşmə müstəvisinin eni «b» olduqda, boru kəmərinin torpağa yaratdığı təzyiq
(2.42.)
Bu təzyiq əsasən bu təzyiqi torpaqda yarısına qədər batmış boru kəməri üçün hesablanmışdır. (D=B/2 və ya Z=0), aşağıdakı kimi
(2.43.)
Puech və Meunier-ə görə 3 hala ayrıla bilər.
― əgər q>3Pm yükdaşıma qabiliyyəti daha çoxdur.
― əgər Pm < q < 3Pm , boru kəmərinin proqresiv batması zamanı keçdikcə materialın bərkiməsi (sıxılması) və axıcılığına görə nəzərə çarpan dərəcədə olur. Sıxılmanın (torpağın sıxılmasının) yerli şəraitin təsirindən boru kəmərinin kifayyət qədər kritik əyilməsi hesabına çətin dəyişir.
― əgər q< Pm torpağın yerli sınması boru kəmərinin qoyulduğu andada çox mümkündür(ehtimal olunandır).
Qeyd olunur ki, sonunsu şərait, hansıki öz- özünə (ovtobatmanın) bastırılmanın kriteryasını təyin edir, bu da yalnız (2,8) şərti ilə təyin olunur.
(2.44.)
Altdan axın və çöküntünün təsirindən özü- özünə batma
Altdan axın əsasən erroziya hadisəsi olub dənizin dibində maniyənin yaxınlığında gedir. O dəniz dibi və torpağın (suxurun) axınla qarşılıqlı təsirsindən baş verer. Fenomen (hadisə) həmişə lazımdır, haradakı dəniz dibi hissə əsasən qumludur, təsir edən maye cərəyan sürətlidir (0.75÷1,5m/san). O çox halda (tez- tez) maniyədən akomponiruetsa hər - hansı məsafədə çöküntü yaranır (toplanır) haradakı suyun nəqletmə qabliyyəti azalır.
Əgər hazırda altın yuyulması mexanizminin kifayyət qədər laboratorya tədqiqatları əsasında məlumdursa [5,10,18 və 25] fenomenin (rəqəmlə) kəmiyyətcə qiymətləndirilməsi hələki çətin olaraq qalır. Bunun da səbəbi bir çox amillərdir (faktorlardır), hansı ki, onların uyğun olaraq çox vaxt müşahidə olunmurlar.
Nə vaxt ki, borunun altdan yuyulması boru kəmərinin altında baş verir,onda boru kəmərinin üfüqi (yandan) və üfüqi sabitliyi təhlükə altında olur [8]:
― borunun altının yuyulmasının təsirindən yuyulmuş çökəkliyin üstündə boru aşağı istiqamətdə əyilir (asılıdır).
― boruya torpaq tərəfindən göstərilən reaksiya qüvvəsi yox olur, və o üfüqi istiqamətdədə həmin hissədə yerini dəyişir.
Lakin bəzi şəraitlərdə altdan yuyulma çöküntu yaratma hansıki borunun batmasına(dərinləşməsinə) gətirir, onun iki diametri qədər. O özü- özünə şimal dənizinin hollandiya bölməsində yaranmışdır. Elə bu da hollandlar boru kəmərinin dərinləşməsini haqqında öz qaydalarını təhlükəli zonası üçün səlist formada dəyişmişdir [20].
Hülberjen (hulberjen) [12] tərəfindən yaxın keçmişdə verilən məlumat, hollandiya sahillərində (puces) diametrli qaz kəmərində təklif olunan 1980 ilin sentyabırın L10/A və L10/F 26m dərinliyində narın qumlar üstündə oturdulmuş boru kəmərində baş vermişdir. Boru kəmərinin torpaqda dərinləşməsi (batması) bir ildən az müddətdə iki diametr qədərə çatmışdır. Beləliklə yazda maksimum 0,5m/san olan dəniz axınının nəticəsində olmuşdur.
Yerində boru kəmərinin üzərində və elmitədqiqat müəssələri (MATS) aparılmış nəticəsində [11] boru kəmərinin özü-özünə batmanın dərinləşməsi aşağıdakı etaplarla (ardıcıllıqla) gedir. (şəkil. 2.1):
1. Başlanğıc zamanında (vaxtında), erroziya birtərəfli inkişaf edir dəniz axının təsiri altında; bu erroziya tez bir zamanda iki tərəfliyə keçir və təsiri istiqamətcə dəyişir (rəqs edir). Boru kəməri qumm təpəciyinin zirvəsində (üstündə) olur, getdikcə qeyri dayanıqlı olur.
2. Boru kəməri torpaq üzərində oturması müxtəlif proseslərin təsiri nəticəsi kimi mumkundur.
― boru kəmərinin sürüşməsi və ya qumm təpəciyindən (zirvəsindən) dəyişilməsi;
― qumm təpəciyinin dağılması;
― boru kəmərinin birtərəfli altdan rəqsi yuyulması, güclu üstdən turbilent hərəkətin təsiridir.
― boru kəmərinin altında erroziya tunel boşluğunun yaranması.
3. Proqressiv olaraq boru kəmərinin çöküntulərlə bir hissəsindən başqa hissəsinə növbələşən formada ötürülməsi.
Laboratorya boru kəmərinin modeli və prototipi üzərində aparılmış eksperimentlər göstərilmişdir ki, [11, 12]:
― boru kəmərinin özü- özünə torpağa batma potensialı altdan yuyulma və çöküntü toplanma ilə təbii olaraq məhdudlaşır;
― boru kəməri dənizdibi torpaqda batmanın məhdudiyyəti (limiti) hidrodinamiki şəraitdən və torpağın (süxurun) təbiyətindən asılıdır;
― boru kəmərinin özü-özünə dənizdibi torpaqda batması bokunun üstündə qhyulmuş qabırğa, qanad və ya başqa bir maniyə vasitəsi ilə gücləndirilə bilər ; bu maniyə (qanad) boru kəmərin yaxınlığında maye cərəyanının erroziya prosesini səkkiz (8) dəfəyə qədər sürətləndirə bilər və bunun nəticəsi olaraq özü- özünə batma hiss olunacaq dərəcədə güclənir.
Hal- hazırda hollandiya yaylaları nəzərdə tutur ki, bəzi kateqoryadan olan boru kəmərinin süni olaraq basdırılması çoxda lazımlı şərt deyil, çünki bu boru kəmərinin özü- özünə batma ehtimalı çoxdur və o hansı ki, bir il ərzində 0,2m qumla örtülə bilər.
Sürtünmə qanunun ifadəsi. Torpağın daxilində sürüşməyə qarşı gərginlik həddi səfərbər olunmuş (yaranmış) Kulon (coulomb) kriteryası ilə (qanunu) ilə verilmişdir:
(2.45.)
burada:
– toxunan gərginliklər;
C– materialın yapışmasıdır;
– yaranan ümumi təbiigərginlikdir;
u– qarşılıqlı təzyiqdir;
– daxili sürtünmə bücağıdır.