С благодарностью рано ушедщему академику АН РБ Ю.В.Казанцеву
На правах рукописи
ДАВЛЕТОВ МАРАТ ИЛЬФИРОВИЧ
ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ АВАРИЙ ТРУБОПРОВОДНОГО ТРАНСПОРТА В УСЛОВИЯХ ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ НАДВИГОВ И СДВИГОВ ЗЕМНЫХ БЛОКОВ ПО ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ БАШКИРИИ
Специальность: 05.26.03 Пожарная и промышленная безопасность
(нефтегазовый комплекс)
АВТОРЕФЕРАТ ДИССЕРТАЦИИ
на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Работа выполнена в институте геологии уфимского научного центра РАН
Научный руководитель: Ю.В.Казанцев
Официальный оппонент:
Уфа-2011
Общая характеристика работы
Актуальность проблемы. По данным Государственного научно-исследовательского института горной геомеханики и маркшейдерского дела (ВНИМИ, Санкт-Петербург), 80% аварий на протяженных трассах, будь то трубопровод или железная дорога, происходит в зоне активных разломов земной коры. Однако, при строительстве, как трасс, так и других объектов, данный фактор геодинамической опасности (разломов) до сих пор не учитывается в полном объеме. В России до сих пор нет норм, учитывающих фактор геодинамической опасности. Это приводит к крупным авариям, т.к. постоянно возрастает мощность, объемы техногенных сооружений и последствия аварий на этих объектах.
Цель работы: оценить взаимосвязь надвиговых движений земных блоков с напряженно-деформированным состоянием трубопроводов.
Задачи исследований:
1. Изучение условий эксплуатации трубопроводов на геодинамических зонах по территории Башкирии.
2. Исследование влияние движений земных блоков по границам разломов на напряженно-деформированное состояние трубопроводов.
Научная новизна.
1. В основу исследований легла теория геологических надвигов, разрабатываемая в институте геологии уфимского научного центра РАН академиками М.А.Камалетдиновым, Ю.В.Казанцевым, Т.Т.Казанцевой. В основу расчетов напряженно-деформированных состояний трубопроводов на разломах положены выводы о влиянии движения масс геологических блоков на смещения и деформации трубопроводов. С учетом этого теоретически рассчитаны предельные аварийные смещения трубопроводов на сдвиге и взбросе для экологического мониторинга трубопроводов через систему Глонасс.
2. Теоретически рассчитаны расчетные глубины укладки трубопроводов на переходах. «Всплытия» трубопроводов на переходах через водотоки по западу Башкирии составляют 27-67мм/год. Для безопасной эксплуатации трубопроводов необходимо ввести эти скорости вертикальных движений земных блоков в существующие СНиПы.
Практическая значимость работы
1. Применяя расчетные пределы разрыва трубопровода (резервные нитки) на сдвиге и взбросе, можно определить аварийные участки через космические спутники Глонасс.
2. Уточнены СНиПы по проектированию переходов через водотоки по территории Башкирии: необходимо определять вертикальные смещения земных блоков через GPS станции.
Апробация работы
Работа докладывалась на научно-практической конференции «V Российский энергетический форум. ТРАНСТЭК 2005. «Энергоэффективность. Проблемы и решения» в г. Уфе. Три года назад расчеты аварий на сдвиге и взбросе были опубликованы в интернете. Через 0,5 года в Уфу прибыла делегация фирмы «Бедек авион», которая подписали инвестпроект с минпромом РБ на 90 млн. дол на строительство ремонтного терминала для боингов и аэробусов. Начался кризис, «Бедек авион» свернули работы, в данный момент строительство терминалов в уфимском аэропорту продолжает авиакомпания «Ютейр» (Тюмень)
Объем и структура работы
Диссертационная работа изложена на 118 страницах машинописного текста, состоит из введения, четырех глав, основных выводов и рекомендаций, включает список литературы, приложения, таблицы, фото.
Содержание работы
Во введении приведена общая характеристика диссертации, сформулированы цель и задачи исследований.
Первая глава посвящена геологическому объяснению факта совпадений мест аварий трубопроводов с разломами на примере Башкирии. Глубинные разломы, линеаменты, узкие, линейно вытянутые зоны нарушения сплошности горных пород, пронизывающие земную кору и проникающие в мантию Земли. Прослеживаются на многие сотни и тысячи км по простиранию и до 700км в глубину при ширине от нескольких сотен м до первых десятков км. Глубинные разломы разделяют земную кору на глыбы, отличающиеся характером движений и структурой.
В институте геологии УНЦ РАН установлено – разрывные нарушения, возникшие в палеозойское время, 250-300 млн. лет назад, продолжают жить и в наши дни. Субмеридиональные и северо-восточные из них являются надвигами, а поперечные к ним – сдвигами. Знание их местоположения значительно увеличивает безопасность строительства, повышает надежность проектных работ, уменьшает риск техногенных и экологических катастроф на территории Республики Башкортостан.
Одной из важных характеристик района влияющих на аварийность трубопроводов является сейсмичность района. По данным института геологии УНЦ РАН на территории Башкирии было 2 землетрясения мощностью 10 баллов: озера Асликуль и Кандрыкуль.



вторичными по отношению к надвигам нарушениями, облегчающими тектоническое перемещение горных масс, при которых происходят землетрясения. Мелкофокусные землетрясения изучались в Татарстане, структура которой лучше других исследована бурением большого числа нефтяных скважин. Сейсмическая активность, вызывающая толчки 5-6 баллов, здесь приурочена к фронтальным зонам надвигов палеозойского осадочного чехла и фундамента. Главной причиной землетрясений является сильное горизонтальное сжатие, в котором находятся недра нашей планеты.
Исследуемые участки поднятий трубопроводов расположены на Бирской седловине и Юго-Восточном склоне Русской платформы.
Бирская седловина. По геофизическим данным породы кристаллического фундамента на севере Бирской седловины залегают на глубинах от 4 до 8км. Наибольшие глубины фундамента находятся на широте с.Бураево, где составляют 8 и более километров. К западу и востоку от этого места поверхность фундамента поднимается до глубин 6-7км. Вдоль границы седловины с Пермско-Башкирским сводом выделен Калтасинский разлом, ориентированный от г. Бирска на с.Калтасы. Восточнее его располагается пологий склон Пермско-Башкирского свода, перегиб которого находится много восточнее. Между Орьебаш-Чераульским и Мишкинским выступами Пермско-Башкирского свода и направленные им навстречу Николо-Березовским и Дюртюлинским выступами Южной вершины Татарского свода и находится Бирская седловина. Кристаллический фундамент здесь перекрыт мощной толщей протерозойских осадков, мощность которых убывает на приподнятых участках и увеличивается в погружениях. В Бирской седловине по артинским отложениям установлено 4 региональных вала северо-западного простирания (с запада на восток): Базинский, Чекмагушевский, Андреевский и Иванаевский. Перечисленные тектонические валы, состоящие из цепочек положительных складок, располагаются субпараллельными полосами северо-западного направления.
Главными особенностями строения рассматриваемой территории являются:
-локализация положительных структур в структурные валы;
-структурная согласованность пространственного размещения валов;
-их параллельность друг другу;
-линейный характер большинства локальных складок;
- асимметричность строения локальных структур при выраженной тенденции к монотипности в пределах единого вала.
Краевая юго-восточная моноклиналь. Здесь выявлены линейные складчато-разрывные дислокации северо-восточного («уральского») простирания, являющимися надвигами с крутыми фронтальными поверхностями смещения, выполаживающимися с
вторичными по отношению к надвигам нарушениями, облегчающими тектоническое перемещение горных масс, при которых происходят землетрясения. Мелкофокусные землетрясения изучались в Татарстане, структура которой лучше других исследована бурением большого числа нефтяных скважин. Сейсмическая активность, вызывающая толчки 5-6 баллов, здесь приурочена к фронтальным зонам надвигов палеозойского осадочного чехла и фундамента. Главной причиной землетрясений является сильное горизонтальное сжатие, в котором находятся недра нашей планеты.
Исследуемые участки поднятий трубопроводов расположены на Бирской седловине и Юго-Восточном склоне Русской платформы.
Бирская седловина. По геофизическим данным породы кристаллического фундамента на севере Бирской седловины залегают на глубинах от 4 до 8км. Наибольшие глубины фундамента находятся на широте с.Бураево, где составляют 8 и более километров. К западу и востоку от этого места поверхность фундамента поднимается до глубин 6-7км. Вдоль границы седловины с Пермско-Башкирским сводом выделен Калтасинский разлом, ориентированный от г. Бирска на с.Калтасы. Восточнее его располагается пологий склон Пермско-Башкирского свода, перегиб которого находится много восточнее. Между Орьебаш-Чераульским и Мишкинским выступами Пермско-Башкирского свода и направленные им навстречу Николо-Березовским и Дюртюлинским выступами Южной вершины Татарского свода и находится Бирская седловина. Кристаллический фундамент здесь перекрыт мощной толщей протерозойских осадков, мощность которых убывает на приподнятых участках и увеличивается в погружениях. В Бирской седловине по артинским отложениям установлено 4 региональных вала северо-западного простирания (с запада на восток): Базинский, Чекмагушевский, Андреевский и Иванаевский. Перечисленные тектонические валы, состоящие из цепочек положительных складок, располагаются субпараллельными полосами северо-западного направления.
Главными особенностями строения рассматриваемой территории являются:
-локализация положительных структур в структурные валы;
-структурная согласованность пространственного размещения валов;
-их параллельность друг другу;
-линейный характер большинства локальных складок;
- асимметричность строения локальных структур при выраженной тенденции к монотипности в пределах единого вала.
Краевая юго-восточная моноклиналь. Здесь выявлены линейные складчато-разрывные дислокации северо-восточного («уральского») простирания, являющимися надвигами с крутыми фронтальными поверхностями смещения, выполаживающимися с













20км трасс. А по теоретическим расчетам надвиговых движений даже 5см дают гофрирование с напряжением 599 МПа.
6. Необходимо изучать тиксотропные явления по территории Башкирии с позиций промышленной безопасности трубопроводов и сооружений.
7. Для мониторинга трубопроводов через спутниковые системы Глонасс нужна точность замеров ±1см. С учетом того, что большая часть трубопроводов уложена в землю на глубине 0,8-1,2м и визуально не видна на поверхности, необходимо проводить определение расположения трубопроводов по тепловым, инфракрасным приборам.
Список опубликованных работ
1. М.И.Давлетов «Исходные параметры для расшифровки геологических факторов аварий трубопроводов на территории Башкортостана»/ V Российский энергетический форум/ Материалы форума/ Научно-практическая конференция «Энергоэффективность. Проблемы и решения»/ Уфа ТРАНСТЭК 2005.
2. М.И.Давлетов «Неотектонические движения по зонам разломов на трассах трубопроводов северо-запада и запада Башкирии»/ V Российский энергетический форум/ Материалы форума/ Научно-практическая конференция «Энергоэффективность. Проблемы и решения»/ Уфа ТРАНСТЭК 2005.
3. Давлетов М.И. «Проблемы введения крупнейшего в Европе месторождения глинистых сланцев Зилаира (Башкортостан) в эксплуатацию. ГХ-6. Международная конференция «Современное состояние наук о Земле» 1-4 февраля 2011г, МГУ, Москва
4. Давлетов М.И., Кравченко Ю.П., Турикешев Г.Т-Г., Савельев А.В. «Перспективы использования нанотехнологий в производстве пенокерамики Зилаира». ГХ-7 Международная конференция «Современное состояние наук о Земле» 1-4 февраля 2011г, МГУ, Москва
5. Савельев А.В., Давлетов М.И., Кравченко Ю.П. «Опыт использования прибора ИГА-1 для исследования геодинамики трасс магистральных газопроводов при проектировании и подготовке площадок под строительство». Международная конференция «Современное состояние наук о Земле» 1-4 февраля 2011г, МГУ, Москва
6. -129.Турикешев Г.Т-Г., Давлетов М.И. «О современных вертикальных тектонических движениях на территории Южного Предуралья и влияние их на отдельные элементы ландшафта». XLIII Тектоническом совещании на тему: «Тектоника и геодинамика складчатых поясов и платформ фанерозоя». 2-5 февраля 2010г. Москва.
7. Турикешев Г.Т-Г., Давлетов М.И. «О возможности экологических катастроф в зонах прохода нефте- и газопроводов через водные переходы в пределах Южного Предуралья» / Доклады научно-технической конференции 14-15 октября 2009г «Геомеханика в горном деле» / ИГД УрО РАН, Екатеринбург С. 201-207
8. Барышников В.И., Турикешев Г.Т-Г., Давлетов М.И. «Практика ведения мониторинга газопровода в Башкирии» / Доклады научно-технической конференции 14-15 октября 2009г «Геомеханика в горном деле» / ИГД УрО РАН, Екатеринбург С. 316-325
9. Давлетов М.И., Турикешев Г.Т-Г., Кравченко Ю.П. «Получение пенокерамики из глинистых сланцев Зилаира для малоэтажного строительства Башкирии» / Материалы VIII Межрегиональной геологической конференции «Геология, полезные ископаемые и проблемы геоэкологии Башкортостана, Урала и сопредельных территорий» / ИГ УНЦ РАН, Уфа, ноябрь 2010г, С.168-170
10. Давлетов М.И., Турикешев Г.Т-Г., Кравченко Ю.П. «Применение геофизического прибора ИГА-1 в геоэкологии, геодинамике, трубопроводном транспорте Башкирии» / Материалы VIII Межрегиональной геологической конференции «Геология, полезные ископаемые и проблемы геоэкологии Башкортостана, Урала и сопредельных территорий» / Уфа, ноябрь 2010г, С.106-108
11. Давлетов М.И., Турикешев Г.Т-Г., Кравченко Ю.П. «Получение пенокерамики из глинистых сланцев Зилаира для малоэтажного строительства Башкирии» / Материалы VII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Организация территории: статика, динамика, управление» / БГПУ им. М.Акмуллы, Уфа, 2010 С.132-136
12. Кравченко Ю.П., Давлетов М.И., Турикешев Г.Т-Г., «Святые камни убыхского народа» / Материалы VII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Организация территории: статика, динамика, управление» / БГПУ им. М.Акмуллы, Уфа, 2010 С.219-224
13. Давлетов М.И., Кравченко Ю.П., Савельев А.В, Турикешев Г.Т-Г. « Башкортостану нужен исламский банк» , журнал «Банковское дело» № 3, 2011г , С.82
14. Давлетов М.И. «Тиксотропные явления на фундаменте школы на 80 учащихся в селе Курама Учалинского района Башкирии»/Торсионные поля и информационные взаимодействия 2009 / Материалы международной научной конференции / Хоста, Сочи, 25-29 августа / Москва 2009
15. Давлетов М.И., Турикешев Г.Т-Г., Осетров К.А., Сулейманов Р.Г., «Геологическая наука Башкирии для освоения месторождения Зилаира, юга Башкирии» / Материалы девятой всероссийской научно-технической конференции 25 февраля 2011г. I том. / Вологодский государственный технический университет. / Вологда 2011. С. 233-234
16. Турикешев Г.Т-Г., Давлетов М.И., Осетров К.А., Сулейманов Р.Г.,«О геодинамических процессах при современном строительстве» / Материалы девятой всероссийской научно-технической конференции 25 февраля 2011г. I том. / Вологодский государственный технический университет. / Вологда 2011. С. 319-322
17.Кравченко Ю.П., Давлетов М.И., Савельев А.В. «Опыт использования прибора ИГА-1 для исследования геодинамики трасс магистральных газопроводов, площадок под строительство, для обнаружения захоронений и немагнитных боеприпасов»./ Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием «Проблемы безопасности и защиты населения и территории от чрезвычайных ситуаций (Безопасность-2011)» в рамках V-го республиканского форума «Безопасность-2011». Том-I, С.124-131. / УГАТУ, Уфа февраль 2011
18. Давлетов М.И., Кравченко Ю.П., Савельев А.В., Турикешев Г.Т-Г., «Современные тектонические движения в Учалинском районе Башкирии». Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием «Проблемы безопасности и защиты населения и территории от чрезвычайных ситуаций (Безопасность-2011)» в рамках V-го республиканского форума «Безопасность-2011». Том-I, С. 344-349, / УГАТУ, Уфа февраль 2011.
19. Якупов Р.Г., Давлетов М.И., Кравченко Ю.П., Савельев А.В., Турикешев Г.Т-Г «Космическая геология. Мониторинг трубопроводов системой Глонасс. Смещение трубопровода при геологическом сдвиге. Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием «Проблемы безопасности и защиты населения и территории от чрезвычайных ситуаций (Безопасность-2011)» в рамках V-го республиканского форума «Безопасность-2011». Том-I, С. 371-378. / УГАТУ, Уфа февраль 2011
20. Давлетов Р.М., Осетров К.А., Давлетов М.И., Турикешев Г.Т-Г., Кравченко Ю.П. / «Безопасность АЭС «Агидель». Предвестники землетрясений». / Всероссийская научно-практическая интернет-конференция с международным участием / «Проблемы Чернобыльской катастрофы глазами современной молодежи» посвященной 25ой годовщине аварии на Чернобыльской АЭС. / «25 лет после Чернобыля – путь к трансграничной культуре памяти». г.Уфа -2011. С. 46-52.
21. Давлетов Р.М., Осетров К.А., Давлетов М.И., Турикешев Г.Т-Г., Кравченко Ю.П. / «Огни святого Эльма». / Всероссийская научно-практическая интернет-конференция с международным участием / «Проблемы Чернобыльской катастрофы глазами современной молодежи» посвященной 25ой годовщине аварии на Чернобыльской АЭС. / «25 лет после Чернобыля – путь к трансграничной культуре памяти». г.Уфа -2011. С. 65-72
22. Давлетов Р.М., Осетров К.А., Давлетов М.И., Турикешев Г.Т-Г., Кравченко Ю.П. / «Геодинамика Сипайлово». / Всероссийская научно-практическая интернет-конференция с международным участием / «Проблемы Чернобыльской катастрофы глазами современной молодежи» посвященной 25ой годовщине аварии на Чернобыльской АЭС. / «25 лет после Чернобыля – путь к трансграничной культуре памяти». г.Уфа -2011. С. 83-86.