Способ определения объема полости, появившейся в результате просадки грунта под монолитным сегментно-сферическим фундаментом Российский патент 2024 года по МПК G01F22/00 

Изобретение относится к области испытаний и измерений, а именно измерения объема полости, появившейся в результате просадки грунта под монолитным сегментно-сферическим фундаментом резервуара вертикального цилиндрического стального, используемого при хранении нефти и нефтепродуктов.

Устойчивость фундамента резервуара зависит от свойств грунта, который на такой большой площади, как основания крупногабаритных резервуаров, не может быть однородным. В настоящее время, появление местных просадок грунта в основании резервуара не контролируется. Появление области просадки грунта приводит к появлению осадок фундамента, что влечёт появление зон повышенного напряжения на днище и в местах соединения стенки и днища резервуара, что в свою очередь приводит к ускоренной коррозии, появлению недопустимых дефектов и аварий.

Аналогом предлагаемого технического решения является способ определения объема емкости, заключающийся в уравнивании давления газа в эталонной и измеряемой емкостях. Перекачку газа из одной емкости в другую осуществляют при постоянном давлении путем изменения температуры газа в емкостях, причем все температуры измеряют среднеинтегрально в стационарном состоянии системы емкостей, а объем определяют по формуле, полученной после математического преобразования из условия сохранения полного количества газа в емкостях (патент № 1649288).

Недостатками способа является наличие двух ёмкостей и необходимость их подогрева. Применение такого способа измерения нецелесообразно использовать в данной замкнутой системе, так как в фундаменте большое количество сегментов, измерение объема не будет быстрым и оперативным.

Прототипом данного изобретения является способ управления пространственным положением фундамента (патент №2691800). Способ управления пространственным положением сегментно-сферического фундамента включает систему контроля объема, появляющегося в результате просадки грунта в каждой сегментно-сферической полости, и систему заполнения песком части сегментно-сферической полости, освободившейся в результате просадки грунта, для восстановления площади контакта фундамента с грунтом, так как датчики подают сигнал при появлении свободного объема в сегментно-сферической полости, превышающего допустимый объем осадки грунта, после которого может произойти осадка конструкции фундамента.

Недостатком существующего способа является низкая надежность измерения просадки датчиками уровня, расположенных в каждом сегменте монолитного сегментно-сферического фундамента, которые могут измерять только расстояние от грунта до датчика.

Технический результат - повышение надежности и безопасности эксплуатации резервуарного парка.

Технический результат достигается тем, что в способе контроля полости проявившейся в результате просадки грунта под монолитным сегментно-сферическим фундаментом, заключающийся в использовании системы контроля объёма полости и системы заполнения полости, с помощью системы контроля объёма заполняют образовавшиеся в каждом сегменте полости сжатым воздухом, при этом объём подаваемого сжатого воздуха контролируют с помощью расходомера, затем с помощью системы контроля определяют увеличение объёма просадки грунта в каждом сегменте, для этого сравнивают полученные результаты контроля с предыдущими результатами контроля заполнения каждой полости сжатым воздухом, при превышении вычисленного объёма просадки грунта критического значения делают вывод о недопустимой просадке грунта, появившийся в результате просадки грунта свободный объём устраняют с помощью системы заполнения полости.

Автоматическое измерение сжатым воздухом объема полости, появившейся в результате просадки грунта под сегментом сегментно-сферического фундамента, с целью устранения образовавшейся просадки, что позволит не допустить осадку основания фундамента.

Данный способ иллюстрируется фиг. 1, где изображена функциональная схема системы управления сегментно-сферического фундамента (4), в которой измерение объёма образовавшейся полости происходит с помощью сжатого воздуха. Для определения объёма полости в каждый сегмент (1) подаётся воздух до определённого давления, контролируемого манометром (5), воздух подаётся с помощью компрессора (8), ресивера (7) и входного (2) и выходного (3) трубопроводов, проложенных в теле фундамента, через равные промежутки времени (1-2 раза в месяц). Подаваемый объём воздуха контролируется расходомером (6). Устранение просадки осуществляется с помощью насоса (9), который подает дополнительный грунт (песок с транспортирующей жидкостью (водой)) под фундамент. Фиг. 2 наглядно показывает общий объём сегмента и критический объём просадки, вычисляемый по формуле:

, м³,

где h_к - толщина фундамента, м;

R - радиус сегментов сферы, м.

Для определения критического объема возьмем расстояние, равное расстояния от верха сегмента сферы до плоскости усечения шара.

Рассчитаем объем для нового сегмента сферы:

Преимущества данного способа в том, что с его помощью можно определять объем, образовавшихся просадок грунта, и скорость просадки в каждом сегменте сегментно-сферического фундамента. Кроме того, появляется возможность продувать трубопроводы с помощью сжатого воздуха, который может проталкивать оставшиеся песок и воду, очищая их от песка и воды.

Пример выполнения способа

Для резервуара объемом 20000 м³, высотой 12 м, с площадью днища 1666,7 м² предлагается установить фундамент, состоящий из 66 сегментов на 177 сваях. При диаметре основания сегмента 6 м объем грунта в сегментно-сферической полости составит 4,86 м³. Принимаем, что критический объем просадки равен 0,57 м³.

Определив объёма воздуха, система сравнивает закачанный объем воздуха с предыдущим измерением объёма (фиг. 2). Если разность объёмов >0, то вычисление разностей продолжается до самого первого измерения объёма полости в этом сегменте или до значения, полученного при измерении объёма полости после последней подсыпки песка в этот сегмент. Если эта разность превысит величину объёма недопустимой просадки грунта, то подаётся команда на устранение просадки. На АРМ оператора загорается аварийный сегмент, и оператор имеет возможность включения системы устранения просадки фундамента как дистанционно, так и с местного пульта управления.

После команды АРМ оператора на устранение просадки открываются краны на вход и выход в трубопроводы, запускается насос, который подаёт песок и воду в сегмент, дополнительный грунт подаётся до тех пор, пока манометр не покажет повышенное давление в сегменте. После выключается насос и прекращается подача песка и воды.

В прототипе измерение объёма вычисляется с помощью датчиков измерения объёма, которые необходимо ставить в каждом сегменте фундамента, такая эксплуатация системы измерения ненадежна и экономически невыгодна.

Изобретение предназначено для контроля полости, проявившейся в результате просадки грунта под монолитным сегментно-сферическим фундаментом (4). Сущность: заполняют образовавшиеся в каждом сегменте (1) полости сжатым воздухом, контролируя объем подаваемого сжатого воздуха с помощью расходомера (6). Определяют увеличение объема просадки грунта в каждом сегменте (1) путем сравнения полученных результатов контроля с предыдущими результатами контроля заполнения каждой полости сжатым воздухом. При превышении вычисленного объема просадки грунта критического значения делают вывод о недопустимой просадке грунта. Появившийся в результате просадки грунта свободный объем устраняют с помощью системы заполнения полости. Технический результат: повышение надежности и безопасности эксплуатации резервуарного парка. 2 ил.

Способ контроля полости, проявившейся в результате просадки грунта под монолитным сегментно-сферическим фундаментом, заключающийся в использовании системы контроля объема полости и системы заполнения полости, отличающийся тем, что с помощью системы контроля объема заполняют образовавшиеся в каждом сегменте полости сжатым воздухом, при этом объем подаваемого сжатого воздуха контролируют с помощью расходомера, затем с помощью системы контроля определяют увеличение объема просадки грунта в каждом сегменте, для этого сравнивают полученные результаты контроля с предыдущими результатами контроля заполнения каждой полости сжатым воздухом, при превышении вычисленного объема просадки грунта критического значения делают вывод о недопустимой просадке грунта, появившийся в результате просадки грунта свободный объем устраняют с помощью системы заполнения полости.