Расчет фильтрации воды внутрь вакуумного анкера при воздействии выдергивающего усилия


Цитировать

Полный текст

Аннотация

При сооружении морских объектов требуется надежное закрепление их на донной поверхности. В мире разработано множество решений по фиксации с донной поверхностью (грузы, анкеры, якоря). Для решения данной задачи применена конструкция вакуумного анкера. Представлены принципиальные схемы вакуумных анкеров, устраиваемых в слабых грунтах. Цель исследования - обоснование работоспособности вакуумных анкеров с учетом влияния инфильтрационных процессов. Для достижения цели применялись математический аппарат, поиск и анализ отечественных и зарубежных источников с сопоставлением данных. Определение положения линий фильтрационного тока воды в проницаемом грунте выполнено методом электрогидродинамической аналогии. Произведен расчет фильтрации воды к анкеру под выдергивающей нагрузкой; определен фильтрационный расход воды в зависимости от глубины акватории в месте установки, мощности слоя водопроницаемого грунта и его коэффициента фильтрации, геометрических параметров вакуумных анкеров. Описана технология погружения воздействием вакуумных анкеров в слабый донный грунт, выполнен расчет условия погружения анкера в донный грунт и условия его выдергивания из грунта. Установлено, что вакуумные анкеры для применения в слабых донных грунтах обладают значительной удерживающей способностью при относительно небольших размерах. При этом мощность водопроницаемого слоя донного грунта, превышающая пять длин заглубления вакуумного анкера в донный грунт, практически не влияет на значение фильтрационного расхода воды внутрь вакуумного анкера при воздействии выдергивающей нагрузки на анкер. Прогнозируется снижение затрат при внедрении вакуумных анкеров в практику морского строительства.

Об авторах

Виктор Владимирович Миронов

Тюменский индустриальный университет

Email: vvmironov@list.ru
ORCID iD: 0000-0001-8939-850X
SPIN-код: 2433-2178

доктор технических наук, профессор кафедры инженерных систем и сооружений

Российская Федерация, 625000, г. Тюмень, ул. Володарского, д. 38

Юрий Андреевич Иванюшин

Тюменский индустриальный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: ivanjushinja@tyuiu.ru
ORCID iD: 0000-0002-4470-6967
SPIN-код: 9869-3687

кандидат технических наук, доцент кафедры инженерных систем и сооружений

Российская Федерация, 625000, г. Тюмень, ул. Володарского, д. 38

Дмитрий Викторович Миронов

ООО «ЭЛЕКТРОРАМ»

Email: dvmironov@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0004-0765-5816
SPIN-код: 4565-8012

кандидат технических наук, ведущий инженер

Российская Федерация, 625023, г. Тюмень, ул. Пржевальского, д. 33, корп. 1, кв. 79

Список литературы

  1. Mironov V.V., Ivanyushin Yu.A., Suglobov D.A., Mironov D.V., Maksimov L.I. Life support technology of beach glamping using renewable energy of sea waves. Vestnik MGSU [Monthly Journal on Construction and Architecture]. 2024;19;4(185):618–630. (In Russ.). https://doi.org/10.22227/1997-0935.2024.4.618-630 EDN: LDQQYP
  2. Guo B., John V. Ringwood J.V. A review of wave energy technology from a research and commercial perspective. IET Renewable Power Generation. 2021;15(14):3065–3090. https://doi.org/10.1049/rpg2.12302 EDN: GYOPXV
  3. Zhang Y., Zhao Y., Sun W., Li J. Ocean wave energy converters: Technical principle, device realization, and performance evaluation. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2021;141:110764. https://doi.org/10.1016/j.rser.2021.110764 EDN: CBPLID
  4. Rui S., Guo Z., Zhou Z., Wang Z., Ye G., Ma, D. Frontiers in marine sciences, social sciences and engineering research related to marine (renewable) energy development. Frontiers in Marine Science. 2024;11:1421628. https://doi.org/10.3389/fmars.2024.1421628
  5. Leijon J., Boström C. Freshwater production from the motion of ocean waves — A review. Desalination. 2018; 435:161–171. https://doi.org/10.1016/j.desal.2017.10.049
  6. Ahamed R., McKee K., Howard I. Advancements of wave energy converters based on power take off (PTO) systems: A review. Ocean Engineering. 2020;204:107248. https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2020.107248 EDN: PNQHZU
  7. Mironov V.V., Ivanyushin Yu.A., Mironov D.V., Suglobov D.A. Method for purifying water from salt and contaminants. Patent RU № 2813520. Byul. No. 5. (In Russ.) EDN: XSIFRS
  8. Mironov V.V., Ivanyushin Yu.A., Mironov D.V., Suglobov D.A. Method for purifying water from salt and impurities. Patent RU № 2819674. Byul. No. 15. (In Russ.) EDN: XSIFRS
  9. Skryagin L.N. A book about anchors. Moscow: Transport Publ.; 1972. (In Russ.) Available from: https://djvu.online/file/2n5EkR44szjlz (accessed: 14.02.2025).
  10. Raaj S.K., Saha N., Sundaravadivelu R. Exploration of deep-water torpedo anchors — A review. Ocean Engineering. 2023;270:113607. https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2022.113607 EDN: MYKZKF
  11. Nekuchaev V.O., Semitkina E.V., Terent’yeva M.V., Krivov V.E. Improving design solutions for fixing the main gas pipeline in conditions of weakly bearing soils. Transport and Storage of Oil Products and Hydrocarbons. 2023;5-6:5–12. (In Russ.) https://doi.org/10.24412/0131-4270-2023-5-6-5-12 EDN: BILHWZ
  12. Sudnitsyna E.S., Vakhrushev S.I. Investigating ways to improve pile pressing efficiency. Modern technologies in construction. Theory and practice. 2017;1:365–380. (In Russ.) EDN: XNYGDR
  13. Gapeev N.V., Nesterov A.S. Device for driving piles by pressing. Patent for utility model RU No. 23629 (Russia; Patent for utility mode). Byul. № 18, 2002. (In Russ.). Available from: https://rusneb.ru/catalog/000224_000128_0000023629_ 20020627_U1_RU/ (accessed: 03.02.2025).
  14. Ciferov V.M., Tolstov A.V., Pavlov A.B., Nikitin V.I., Har’ko A.M. Anchor driving device by pressing. Certificate of authorship № 1409728 (USSR; Certificate of authorship). Byul. No. 26. 1988. (In Russ.) Available from: https://rusneb.ru/catalog/000224_000128_0001409728_19880715_A1_SU/?ysclid=m6p6ocaq82239864169 (accessed: 03.02.2025).
  15. Kuzmichev N.I., Grinberg A.L., Goldberg A.A. Vacuum anchor for fixing structures on the ground surface. Certificate of authorship № 1649040 (USSR; Certificate of authorship). Byul. No. 18. 1991. (In Russ.). Available from: https://rusneb.ru/catalog/000224_000128_0001649040_19910515_A1_SU/ (accessed: 14.02.2025).
  16. Gulin D.A., Salikhov B.I., Sultanmagomedov T.S., Sultanmagomedov S.M. Calculation of the carrying capacity of the vacuum anchor device. Transportation and storage of petroleum products and hydrocarbon raw materials. 2017;(3):33–37. (In Russ.) EDN: YWJKJS
  17. Rui S., Guo Z., Wang L., Wang H., Zhou W. Inclined loading capacity of caisson anchor in South China Sea carbonate sand considering the seabed soil loss. Ocean Engineering. 2022;260:111790. https://doi.org/10.1016/j.oceaneng. 2022.111790 EDN: XETEJU
  18. Zawawi N.A.W.A., Danyaro K.U., Liew M.S., Shawn L.E. Environmental sustainability and efficiency of offshore platform decommissioning: A review. Sustainability. 2023;15:12757. https://doi.org/10.3390/su151712757 EDN: QQBRCC
  19. Mironov V.V., Ivanyushin Yu.A., Mironov D.V., Kadyseva A.A. Method of erection of vacuum piles. Patent RU No. 2831685. Byul. No. 35. (In Russ.) EDN: RFLSTX
  20. Yang S., Jianting F., Chenchen Q., Jiawei W. Two-dimensional consolidation theory of vacuum preloading combined with electroosmosis considering the distribution of soil voltage. Soil Mechanics and Foundation Engineering. 2020;57(1): 25–34. https://doi.org/10.1007/s11204-020-09633-8
  21. Garbuzov V.V., Kharkov N.S., Pashchenko F.A. Method of vacuum sealing of base of building structure. Patent RU No. 2714406. Byul. No. 5. (In Russ.) EDN: RXAQJX
  22. Zabelina O.B., Engin D. Research into methods of dewatering during the construction of high-rise buildings in the coastal areas of St. Petersburg. Science prospects. 2021;(3):199–202. EDN: JDAAYP
  23. Igidov T.Sh. Groundwater lowering as a necessary task of the initial stage of construction. Eurasian science journal. 2016;(11):88–291. (In Russ.) EDN: XDSQSV
  24. Talalaeva V.F., Sklyarenko E.O. Irrigation canal filtration study by electric analogy method. Land Reclamation and Hydraulic Engineering. 2023;13(3):256–273. (In Russ.) https://doi.org/10.31774/2712-9357-2023-13-3-256-273 EDN: KAVRTA
  25. Kotlov O.N., Frolova L.A., Savelieva Yu.Yu., Kozub Yu.G., Gusakova I.N. Development of groundwater filtration modelling for design and operation of hydro-technical structures. Proceedings of the VNIIG. 2021;200:43–57. (In Russ.) EDN: DMXADF
  26. Umar N. Sources of irrigation in the state of Uttar Pradesh: A regional analysis. International Journal of Applied Research. 2020;6(10):984–993. https://doi.org/10.22271/allresearch.2020.v6.i10o.7681 EDN: XJBUXG
  27. Jha R., Smakhtin V. A review of methods of hydrological estimation at ungauged sites in India. Colombo, Sri Lanka: International Water Management Institute; 2008. 28 p.
  28. Sednev V.A., Drozdov D.A., Sergeenkova N.A. Methods for ensuring environmental safety in waste disposal in hardto-reach areas of the arctic zone. Arctic: Ecology and Economy. 2022;12(3):444–453. (In Russ.) https://doi.org/10.25283/22234594-2022-3-444-453 EDN: EALBIO

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».