Автореферат 

                                        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.