RU2442856C1 - Liquid industrial waste storage unit - Google Patents
Liquid industrial waste storage unit Download PDFInfo
- Publication number
- RU2442856C1 RU2442856C1 RU2010144747/13A RU2010144747A RU2442856C1 RU 2442856 C1 RU2442856 C1 RU 2442856C1 RU 2010144747/13 A RU2010144747/13 A RU 2010144747/13A RU 2010144747 A RU2010144747 A RU 2010144747A RU 2442856 C1 RU2442856 C1 RU 2442856C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- protective layer
- waste
- steel pipe
- pipe
- collector
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть применено при создании шламонакопителей, хвостохранилищ и золоотвалов для складирования отходов, способных твердеть и образовывать трещины деформации.The invention relates to hydraulic engineering and can be used to create sludge collectors, tailings and ash dumps for storing waste that can harden and form deformation cracks.
Известен накопитель жидких отходов промышленных предприятий, включающий земляную емкость, водосбросной колодец и замываемый отходами коллектор, выполненный из сборного или монолитного железобетона, покрытого гидроизоляцией [1]. Недостатком такого накопителя является его высокая стоимость из-за сложности выполнения коллектора из железобетона и его раструбных стыковых соединений.Known drive liquid waste industrial enterprises, including an earth tank, spillway and waste collector, made of precast or monolithic reinforced concrete, covered with waterproofing [1]. The disadvantage of this drive is its high cost due to the complexity of the collector made of reinforced concrete and its bell-shaped butt joints.
Госгортехнадзор России в коллекторах, прокладываемых в намывных массивах накопителей, запретил применение труб с раструбными соединениями [2]. Однако бесраструбное стыковое соединение сложно при выполнении и недостаточно надежно при эксплуатации.Gosgortekhnadzor of Russia in the collectors laid in the alluvial massifs of drives, banned the use of pipes with bell-shaped joints [2]. However, the socketless butt joint is difficult to perform and not reliable enough during operation.
Известен накопитель жидких отходов промышленных предприятий, включающий земляную емкость, водосбросной колодец и замываемый твердеющими отходами коллектор, который выполнен из стальных труб [3, стр.55-56, п.6.1-6.7].Known drive liquid waste of industrial enterprises, including an earth tank, spillway and sewer hardened by solidifying waste, which is made of steel pipes [3, p. 55-56, p. 6.1-6.7].
Самостоятельно твердеющие отходы, например, золошлаковые обладают цементирующими свойствами - I группа по классификации УралВТИ. К ним относятся золошлаковые материалы горючих сланцев, углей Канско-Ачинского бассейна и торфа. Эти золошлаки отличаются большим содержанием общего и свободного кальция - до 60 и 30% соответственно [3, приложение 1] и упрочняются до удельной силы сцепления c=0,5 МПа и более [3, приложение 9]. Самостоятельным твердением так же обладают, например, нефелиновые шламы глиноземного производства [4] и другие. Такие затвердевшие отходы образуют над коллектором несущий свод, который ограничивает давление воды и отходов на трубу. Однако при дальнейшем складировании отходов, особенно при неравномерных деформациях основания и/или сотрясениях, массив может ломаться с раскрытием трещин. При этом происходит как горизонтальное, так и вертикальное смещение образующихся твердотельных блоков относительно друг друга, что при пересечении трещиной коллектора может повредить его.Self-hardening waste, for example, ash and slag, have cementing properties - group I according to the classification of UralVTI. These include ash and slag materials of oil shale, coal of the Kansk-Achinsk basin and peat. These ash and slag are distinguished by a high content of total and free calcium - up to 60 and 30%, respectively [3, Appendix 1] and hardened to a specific adhesive force of c = 0.5 MPa or more [3, Appendix 9]. Self-hardening is also possessed, for example, by nepheline sludges from alumina production [4] and others. Such solidified waste forms a bearing vault above the collector, which limits the pressure of water and waste on the pipe. However, with further storage of waste, especially with uneven deformations of the base and / or shocks, the massif can break with the opening of cracks. In this case, both horizontal and vertical displacement of the formed solid blocks relative to each other occurs, which, when a crack crosses the collector, can damage it.
Именно такое, по мнению авторов, произошло повреждение коллектора водосбросного колодца №1 на карте №2 шламохранилища Ачинского глиноземного комбината в октябре месяце 2008 года в результате образования трещины и ее раскрытия на поверхности отходов до 4-5 мм, что привело к фонтанированию воды на откосе и выводу колодца из эксплуатации. Ранее на этом шламохранилище аналогичное длительное фонтанирование воды из трещины наблюдалось на карте №1.It is precisely this, according to the authors, that the sewage well collector No. 1 was damaged on map No. 2 of the Achinsky alumina sludge storage facility in October 2008 as a result of the formation of a crack and its opening on the waste surface to 4-5 mm, which led to gushing of water on the slope and decommissioning the well. Previously, a similar long flowing of water from a crack at this sludge storage facility was observed on map No. 1.
Известен накопитель жидких отходов промышленных предприятий, включающий земляную емкость, водосбросной колодец и замываемый твердеющими отходами коллектор, который выполнен из стальных труб и снабжен снаружи защитным покрытием, выполненным из полимерного рулонного материала (полиэтиленовая пленка с консистентной смазкой в основании). При этом выполняется условие, выраженное математической формулой, в которой увязаны соотношения между прочностными и деформативными свойствами стальной трубы, величиной касательных напряжений между затвердевшими отходами и стальной трубой и допускаемой величиной раскрытия трещины [5].A well-known liquid storage device for industrial enterprises, including an earthen tank, a spillway and a collector washed by hardening waste, is made of steel pipes and provided with a protective coating on the outside made of a polymer roll material (plastic film with grease at the base). In this case, the condition expressed by the mathematical formula is fulfilled, in which the relationship between the strength and deformation properties of the steel pipe, the value of the shear stress between the solidified waste and the steel pipe and the allowable crack opening [5] are linked.
Такое защитное покрытие эффективно предотвращает повреждение стальных труб при раскрытии трещины деформации в затвердевших отходах, когда происходит только горизонтальное смещение относительно друг друга образующихся двух твердотельных блоков. Когда же происходит раскрытие трещины при одновременном вертикальном смещении относительно друг друга твердотельных блоков, это защитное покрытие не защищает стальную трубу от повреждения ее со стороны поперечной (срезающей) силы, что снижает надежность накопителя.Such a protective coating effectively prevents damage to steel pipes during the opening of a deformation crack in solidified waste when only two solid state blocks are formed horizontally relative to each other. When crack opening occurs with simultaneous vertical displacement of solid-state blocks relative to each other, this protective coating does not protect the steel pipe from damage from transverse (shear) forces, which reduces the reliability of the drive.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении надежности накопителя. Достигаемый при этом технический результат заключается в том, что предотвращено повреждение стальных труб при образовании трещин деформации в затвердевших отходах за счет уменьшения воздействия до безопасной, т.е. предельно допускаемой, величины дополнительного сжимающего давления на стальные трубы сверху, возникающего при образовании трещины в затвердевших отходах.The problem to which the invention is directed, is to increase the reliability of the drive. The technical result achieved in this case is that damage to steel pipes during the formation of deformation cracks in the solidified waste is prevented by reducing the impact to safe, i.e. the maximum allowable value of additional compressive pressure on steel pipes from above, arising from the formation of cracks in solidified waste.
Указанная задача решается, а технический результат достигается тем, что в накопителе жидких отходов промышленных предприятий, включающем земляную емкость, водосбросной колодец и замываемый твердеющими отходами коллектор, который выполнен из стальных труб и снабжен снаружи защитным покрытием, согласно изобретению защитное покрытие выполнено в виде слоя ячеистой пластмассы с герметически закрытыми порами. Этот защитный слой покрывает стальные трубы и предотвращает их повреждение при образовании трещины деформации в затвердевших отходах, при этом выполняется условиеThis problem is solved, and the technical result is achieved by the fact that in the liquid waste storage device of industrial enterprises, including an earth tank, a spillway and a collector washed by solidifying waste, which is made of steel pipes and provided with a protective coating from the outside, according to the invention, the protective coating is made in the form of a cellular layer hermetically sealed pores. This protective layer covers steel pipes and prevents their damage when a strain crack is formed in the solidified waste, while the condition
dд=bсл(εсжkсж-εбkб),d d = b cl (ε cr k cr- ε b k b ),
т.е.those.
bсл=dд/εсжkсж-εбkб,b sl = d d / ε cr k cr- ε b k b ,
где dд - допускаемая величина вертикального смещения относительно друг друга двух твердотельных блоков в месте пересечения трещиной стальной трубы;where d d - the allowable amount of vertical displacement relative to each other of two solid blocks at the intersection of the cracked steel pipe;
bсл - толщина защитного слоя над стальной трубой;b SL - the thickness of the protective layer above the steel pipe;
εсж - относительная величина объемного сжатия материала защитного слоя, соответствующая предельно допускаемому из условия прочности стальной трубы сжимающему сверху давлению pсж, создаваемому отходами и водой;ε sr - the relative volumetric compression of the material of the protective layer corresponding to the maximum pressure p sr from the strength condition of the steel pipe, which is created by waste and water;
εб - относительная величина объемного сжатия материала защитного слоя, соответствующая сжимающему расчетному бытовому давлению pрб, создаваемому отходами и водой на защитный слой в период эксплуатации коллектора;ε b is the relative volumetric compression of the material of the protective layer corresponding to the compressive design household pressure p rb created by waste and water on the protective layer during the period of operation of the collector;
kсж - коэффициент, учитывающий деформацию в поперечном сечении стальной трубы от воздействия сжимающего давления pсж и неравномерность его распределения;k sz - coefficient taking into account the deformation in the cross section of the steel pipe from the action of compressive pressure p sz and the unevenness of its distribution;
kб - коэффициент, учитывающий деформацию в поперечном сечении стальной трубы от воздействия сжимающего расчетного бытового давления pрб и неравномерность его распределения.k b - coefficient taking into account the deformation in the cross section of the steel pipe from the effects of compressive design household pressure p rb and the unevenness of its distribution.
Дополнительно:Additionally:
- защитный слой выполнен из пенополистирола;- the protective layer is made of polystyrene foam;
- выполняется условие:- the condition is satisfied:
pсж=2σпδ/Дн,p cr = 2σ p δ / D n ,
где σп - допускаемое приращение сжимающего напряжения в стенке стальной трубы в ее поперечном сечении от вертикального смещения относительно друг друга твердотельных блоков,where σ p - the allowable increment of compressive stress in the wall of the steel pipe in its cross section from the vertical displacement relative to each other of solid blocks,
δ - толщина стенки стальной трубы,δ is the wall thickness of the steel pipe,
Дн - наружный диаметр стальной трубы;D n - the outer diameter of the steel pipe;
- выполняется условие- the condition is satisfied
Pрб=γhр,P rb = γh p ,
где γ - удельный вес воды;where γ is the specific gravity of water;
hр - расчетная высота превышения уровня воды над стальной трубой в период эксплуатации коллектора;h p - the estimated height of the excess water level above the steel pipe during the operation of the collector;
- защитный слой выполнен из ячеистой пластмассы, обладающей прочностью на сжатие при 10% деформации не более 0,45 МПа;- the protective layer is made of cellular plastic with compressive strength at 10% deformation of not more than 0.45 MPa;
- защитный слой выполнен из ячеистой пластмассы, обладающей прочностью на сжатие при 10% деформации не менее 0,1 МПа;- the protective layer is made of cellular plastic with compressive strength at 10% deformation of at least 0.1 MPa;
- выполняется условие- the condition is satisfied
dд=bсл(1,1εсж-εб);d d = b cl (1,1ε compression channel -ε b);
- выполняется условие- the condition is satisfied
dд=bсл(εсж-εб);d d = b cl (ε cr- ε b );
- выполняется условие- the condition is satisfied
dд≤(0,6-0,9)bсл.d d ≤ (0,6-0,9) b sl.
Именно покрытие стальных труб слоем легкодеформируемой ячеистой пластмассы, толщина которого с запасом превышает величину вертикального смещения относительно друг друга твердотельных блоков, как будет показано ниже, защищает стальные трубы от повреждения как при горизонтальном смещении блоков, сопровождаемом раскрытием трещины, так и при вертикальном смещении блоков.It is the coating of steel pipes with a layer of easily deformable cellular plastic, the thickness of which with a margin exceeds the value of the vertical displacement of solid-state blocks relative to each other, as will be shown below, protects steel pipes from damage both during horizontal displacement of blocks accompanied by crack opening and vertical displacement of blocks.
Изобретение поясняется чертежами, на которых изображено следующее:The invention is illustrated by drawings, which depict the following:
- на фиг.1 - накопитель отходов на завершающей стадии заполнения рабочей секции, план;- figure 1 - waste accumulator at the final stage of filling the working section, plan;
- на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1, коллектор расположен в основании затвердевших отходов, пример 1;- figure 2 is a section aa in figure 1, the collector is located at the base of the solidified waste, example 1;
- на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.2;- figure 3 is a section bB in figure 2;
- на фиг.4 - узел I на фиг.2;- figure 4 - node I in figure 2;
-на фиг.5 - разрез А-А на фиг.1, коллектор расположен внутри затвердевших отходов, пример 2;- figure 5 is a section aa in figure 1, the collector is located inside the solidified waste, example 2;
- на фиг.6 - кривая зависимости объемной деформации газа от сжимающего давления и качественные кривые зависимости объемной деформации ячеистых пластмасс (εсж, %) от сжимающего давления pсж.- figure 6 is a curve of the volumetric deformation of the gas from compressive pressure and the quality curves of the volumetric deformation of cellular plastics (ε sr ,%) from the compressive pressure p sr .
Пример 1. Рабочая секция 1 накопителя образована ограждающим сооружением 2, выполненным из грунтового материала, и снабжена двумя водосбросными колодцами 3, коллектора 4 которых отводят воду и замываются твердеющими отходами 5. Секция 1 также снабжена пульповодами магистральным 6 и распределительным 7 и водоводом 8 системы возврата на предприятие (не показана) воды, осветленной в отстойном пруде 9. К рабочей секции 1 примыкает резервная секция 10.Example 1. The working section 1 of the drive is formed by a
Коллектор 4 расположен над полимерным противофильтрационным элементом 11, предотвращающим проникновение сточной воды в основание 12. Нижняя часть коллектора 4 заключена в грунт защитного слоя 13 противофильтрационного элемента 11, а верхняя часть заключена в отходы 5. Коллектор 4 выполнен из стальных труб (далее: труб) 14 и снабжен снаружи защитным слоем 15 (фиг.2 и фиг.3). Этот защитный слой 15 выполнен из ячеистой пластмассы с герметически закрытыми порами, покрывает трубы 13, по меньшей мере, сверху и предотвращает их повреждение при образовании трещины деформации 15 (далее: трещина) в затвердевших отходах 5. При этом выполняется обоснованное ниже условиеThe
т.е.those.
где dд - допускаемая величина вертикального смещения относительно друг друга двух твердотельных блоков в месте пересечения трещиной трубы; where d d - the allowable amount of vertical displacement relative to each other of two solid blocks at the intersection of the cracked pipe;
bсл - толщина защитного слоя над трубой;b SL - the thickness of the protective layer above the pipe;
εсж - относительная величина объемного сжатия материала защитного слоя, соответствующая предельно допустимому из условия прочности трубы сжимающему сверху давлению pсж, создаваемому отходами и водой;ε sr - the relative volumetric compression of the material of the protective layer corresponding to the maximum allowable pressure p sr from the pipe strength condition created by waste and water;
εб - относительная величина объемного сжатия материала защитного слоя, соответствующая сжимающему расчетному бытовому давлению pрб, создаваемому отходами и водой на защитный слой в период эксплуатации коллектора;ε b is the relative volumetric compression of the material of the protective layer corresponding to the compressive design household pressure p rb created by waste and water on the protective layer during the period of operation of the collector;
kсж - коэффициент, учитывающий деформацию (податливость) в поперечном сечении трубы от воздействия сжимающего давления pсж и неравномерность его распределения (в верхней части трубы);k sz - coefficient taking into account the deformation (ductility) in the cross section of the pipe from the action of compressive pressure p sz and the unevenness of its distribution (in the upper part of the pipe);
kб - коэффициент, учитывающий деформацию в поперечном сечении трубы от воздействия сжимающего расчетного бытового давления pрб и неравномерность его распределения.k b - coefficient taking into account the deformation in the cross section of the pipe from the effects of compressive design household pressure p rb and the unevenness of its distribution.
Защитный слой 15 может быть выполнен, прежде всего, из пенополистирола пеноплэкс марки 35 или 45 (сегменты C-1, C-2 и C-3), прочность на сжатие при 10% деформации которого, соответственно, не менее 0,25 МПа и 0,45 МПа [6] или теплоизоляционной пенополистирольной скорлупы по ТУ 5768-001-81781752-2007, прочность на сжатие при 10% деформации которого не менее 0,08 МПа.The
Защитный слой 15 может быть выполнен из жесткой (по терминологии ГОСТ 20869-75*) пены, представляющей собой вспененную ячеистую пластмассу с герметически закрытыми порами и обладающей заданной проектом прочностью на сжатие, но не менее 0,1 МПа при 10% линейной деформации.The
Защитный слой 15 может быть выполнен из пенополиуретана, пенофенолформальдигида или другой вспененной ячеистой пластмассы, широко применяемой для тепловой изоляции наружной поверхности труб по ГОСТ 16381-77.The
Трубы 14 целесообразно снабдить противокоррозионным покрытием, например, полиэтиленовым покрытием заводского нанесения 17 (фиг.4).
Вспененные ячеистые пластмассы, по сути, являются композиционными материалами и обычно на 96% и более своего объема состоят из защемленного в порах газа. Поэтому при сжатии защитного слоя 15 по мере уменьшения его толщины резко возрастает сопротивление сжатию со стороны газа. При этом предельно допускаемое сжимающее давление pсж, которое передается сверху от отходов 5 и воды через защитный слой 15 на трубу 14 (фиг.3), может быть определено из условия прочности трубы по приближенной формулеFoamed cellular plastics, in fact, are composite materials and usually 96% or more of their volume consist of gas trapped in the pores. Therefore, upon compression of the
где σп - допускаемое приращение сжимающего напряжения в стенке трубы в ее поперечном сечении от вертикального смещения относительно друг друга твердотельных блоков;where σ p - the allowable increment of compressive stress in the pipe wall in its cross section from the vertical displacement relative to each other of solid blocks;
δ - толщина стенки трубы;δ is the pipe wall thickness;
Дн - наружный диаметр трубы.D n - the outer diameter of the pipe.
Расчетное бытовое давление pрб, создаваемое на защитный слой 15 в период эксплуатации коллектора, может быть определено по формулеThe estimated household pressure p rb created on the
где γ - удельный вес воды;where γ is the specific gravity of water;
hр - расчетная высота превышения уровня воды над трубой в период эксплуатации коллектора.h p - the estimated height of the water level above the pipe during the period of operation of the collector.
Бытовое давление pб на трубу 14 на начальной стадии создания складирования отходов 5 определяется давлением рыхлых отходов 5 и воды и определяется по известным математическим формулам. В дальнейшем, после затвердевания прилегающих к трубе 14 отходов 5, можно считать, что на трубу будет действовать только постоянно возрастающее давление воды, которое сжимает защитный слой 15 до величины bб (фиг.2 и фиг.4). Это давление воды чаще всего и определяет расчетное бытовое давление pрб, которое рассчитывается по формуле (3).Household pressure p b on the
Расчетное бытовое давление pрб обычно многократно ниже допускаемого сжимающего давления pсж, при котором защитный слой 15 сжимается до величины bсж. При этом давление pрб не превышает 0,45 МПа, что обуславливает сжатие защитного слоя не более чем на 10% и не создает высокие напряжения и существенные деформации в трубе 14. Поэтому на предварительной стадии проектирования в формуле 1а коэффициент kб может быть принят равным единице, а коэффициент kсж по оценке заявителя может быть принят равным 1,1 или единице. В этом случае формула 1а будет иметь вид, соответственно,The calculated household pressure p rb is usually many times lower than the permissible compressive pressure p cr , at which the
илиor
Допускаемая величина вертикального смещения dд по оценке заявителя находится в пределах (0,5-0,9)bсл т.е. выполняется условиеThe permissible value of the vertical displacement d d according to the applicant is in the range of (0.5-0.9) b sl i.e. the condition is satisfied
Относительные величины объемного сжатия материала защитного слоя εсж и εб зависят от сжимающего давления, соответственно pсж и pб и которые определяются по действительной кривой зависимости объемной деформации материала защитного слоя 15 (ε, %) от сжимающего этот слой давления p. Такая кривая устанавливается эксперементально-механическим испытанием образца материала защитного слоя 15.Relative values of the volumetric compression of the material of the protective layer and ε ε compression channel used depend on the compression pressure, compression channel, respectively p and p and b which are determined based on the actual volumetric strain curve depending material of the protective layer 15 (ε,%) by compressing the layer of pressure p. Such a curve is established by experimental-mechanical testing of a sample of the material of the
Коэффициенты kсж и kб применительно конкретным условиям работы трубы 14 также целесообразно определить при помощи испытательной машины, оснащенной специальными измерительными приборами. SJ factors k and k are used in relation to specific operating conditions of the
На чертежах обозначены и другие элементы накопителя, а именно:In the drawings, other elements of the drive are indicated, namely:
18 - щель;18 - gap;
19 - стенка трубы;19 - pipe wall;
20 - уровень воды в трубе;20 - water level in the pipe;
21 - полость трубы;21 - the cavity of the pipe;
22 - подстилающий слой грунта (противофильтрационного элемента).22 - the underlying layer of soil (antifiltration element).
Основные особенности работы накопителя при заполнении вышеописанной рабочей секции 1 отходами 5 заключаются в следующем.The main features of the drive when filling the above-described working section 1 with
1. После набора отходами 5 достаточной прочности давление на защитный слой 15 определяет, прежде всего, постоянно возрастающее гидростатическое давление воды pб. Это давление pб сжимает защитный слой 15 до бытовой толщины bб (фиг.2 и фиг.4). В результате между затвердевшими отходами 5 и защитным слоем 15, следовательно, и коллектором 4 образуется щель 18, которая заполняется водой.1. After a set of sufficient strength by
2. После образования трещины 16, пересекающей трубу 14, со стороны блока №1 на трубу 14 сверху действует сжимающее вертикальное давление pсж, которое включает в себя бытовое давление pб и которое сжимает защитный слой 15 над трубой 14 до величины bсж. Именно за счет этого и предотвращается повреждение трубы 14 при соблюдении условия, согласно которому величина вертикального смещения блоков №1 и №2 относительно друг друга d (фиг.2 и фиг.4) не превышает допускаемую, т.е. безопасную величину dд, которая определяется по математической формуле 1а. Одновременно с этим при раскрытии трещины 16 на величину a (фиг.4) наличие заполненной водой щели 18, а так же высокие деформационные свойства материала защитного слоя 15 уменьшают растягивающие трубу 14 силы до ничтожной величины. Дополнительно щель 18 целесообразно с соблюдением безопасности приспособить для вывода из отходов 5 фильтрующей воды - конструктивно решается в проекте.2. After the formation of a
3. Эффективная работа коллектора может быть определена только после проведения исследования (теоретического, по аналогам) на предмет возможного образования в затвердевших отходах трещины, пересекающей коллектор, и прогнозирования возможной величины вертикального смещения d относительно друг друга образовавшихся двух твердотельных блоков.3. The effective work of the collector can be determined only after conducting a study (theoretical, by analogs) for the possible formation of a crack in the solidified waste crossing the collector and predicting the possible value of the vertical displacement d of two formed solid state blocks relative to each other.
Ниже приведен пример расчета допускаемой в конкретных условиях величины вертикального смещения dд.The following is an example of calculating the vertical displacement d d allowed under specific conditions.
Пусть стальная труба 14 имеет наружный диаметр Дн=120 см, толщину стенки δ=1,2 см и сверху покрыта защитным слоем жесткой пены толщиной bсл=20 см. Дополнительно расчетная высота hр превышения уровня воды в отстойном пруде 9 над трубой 14 в период эксплуатации коллектора равна 45 м (исключительно высокое), а допускаемое приращение сжимающего напряжения в стенке 19 трубы 14 определено как σп=150 МПа.Let the
По формуле (2) определяем допускаемое сжимающее давление pсж на трубу сверхуUsing the formula (2), we determine the allowable compressive pressure p cr on the pipe from above
pсж=2σпδ/Дн=2×150×1,2/120=3 МПа.p cr = 2σ p δ / D n = 2 × 150 × 1.2 / 120 = 3 MPa.
По формуле (3) определяем сжимающее бытовое давление pб на трубу сверхуBy the formula (3), we determine the compressing household pressure p b on the pipe from above
pрб=γhр=1000 кг/м3×45 м=45000 кг/м2=0,45 МПа.p rb = γh p = 1000 kg / m 3 × 45 m = 45000 kg / m 2 = 0.45 MPa.
При выполнении защитного слоя 15 из пенополистирола «пеноплэкс» марки 45 (сегменты 1-3 на фиг.3 и фиг.4) по кривой на фиг.6 определяем относительные величины объемного сжатия защитного слоя εсж=0,6 и εб=0,1. После чего по приближенной формуле 4 определяем допускаемую величину вертикального смещения относительно друг друга двух твердотельных блоковWhen performing the
dд=bсл(1,1εсж-εб)=20×(1,1×0,6-0,1)=11,2 см.d d = b cl (1,1ε compression channel -ε b) = 20 × (1,1 × 0,6-0,1) = 11,2 cm.
При выполнении защитного слоя 15 из пенополистирола марки 35 и при тех же условиях имеем εсж=0,82; εб=0,19 и dд=14,24 см.When performing the
При выполнении защитного слоя из «скорлупы» имеемWhen performing the protective layer of the "shell" we have
εсж=0,93; εб=0,46 и dд=11,26 см.ε cr = 0.93; ε b = 0.46 and d d = 11.26 cm.
Кривые зависимостей для возможных материалов защитного слоя 15 на фиг.6 построены по трем точкам, а именно:The dependency curves for the possible materials of the
- первая точка «0» есть начало координат;- the first point "0" is the origin;
- вторая точка соответствует 10%-му сжатию материала по ТУ;- the second point corresponds to 10% compression of the material according to the technical specifications;
- третья точка нанесена при давлении p=3 МПа (30 кг/см2) приближенно по аналогии с кривой газа.- the third point is applied at a pressure p = 3 MPa (30 kg / cm 2 ) approximately by analogy with the gas curve.
Несмотря на приближенность кривых зависимостей, приведенных на фиг.6, оценочные расчеты позволяют сделать вывод о высокой эффективности ячеистых пластмасс для выполнения защитного слоя 15 стальных труб 14 коллекторов 4 в накопителях твердеющих отходов.Despite the approximation of the dependency curves shown in Fig.6, the estimated calculations allow us to conclude that the cellular plastics are highly effective for the
Пример 2 (фиг.5). Коллектор 4 отличается от ранее описанного коллектора 4 в примере 1 тем, что он полностью расположен внутри затвердевших отходов 5. Поэтому труба 14 коллектора 4 снабжена защитным покрытием 15, которое выполнено по всему периметру поперечного сечения трубы 14.Example 2 (figure 5). The
Особенность работы такого коллектора 4 при пересечении его трещиной 16 заключается в следующем.A feature of the work of such a
1. Под действием постоянно возрастающего гидростатического давления воды pб щель 18 между затвердевшими отходами 5 и защитным слоем 15 образуется практически по всему периметру поперечного сечения коллектора 4, следовательно, и трубы 14. Эта труба 14 вместе с защитным покрытием 15 как бы плавает в воде - в зависимости от уровня воды 20, заполняющей полость 21 трубы 14.1. Under the influence of a constantly increasing hydrostatic pressure of water p b, a gap 18 between the solidified
2. После быстрого образования трещины 16 под трубой 14 в пределах опустившегося блока №1 может образоваться разряжение, величина которого ограничивается за счет расширения газа, защемленного в порах защитного слоя 15, и эластичности пластмассы этого слоя 15. При этом толщина защитного слоя 15 увеличивается до bраз. Это ограничение разряжения уменьшает вертикальную нагрузку на трубу 14, величина которой могла бы быть в момент образования трещины 16 при глубоком разряжении, если бы на трубе 14 снизу отсутствовал защитный слой 15.2. After the rapid formation of a
Источники информацииInformation sources
1. Гидротехнические сооружения. Справочник проектировщика / Под, ред. В.П.Недриги. М.: Стройиздат, 1983. С.509-515.1. Waterworks. Designer Handbook / Ed. V.P. Nedrigi. M .: Stroyizdat, 1983.P. 509-515.
2. Госгортехнадзор России. Правила безопасности гидротехнических сооружений накопителей жидких промышленных отходов. М., Российская газета, №103, от 08.06.2002.2. Gosgortekhnadzor of Russia. Safety rules for hydraulic structures of liquid industrial waste storage. Moscow, Russian newspaper, No. 103, dated 08.06.2002.
3. Рекомендации по проектированию золошлакоотвалов тепловых электрических станций: П 26-85 / ВНИИГ, Л., 1986.3. Recommendations for the design of ash and slag heaps of thermal power plants: P 26-85 / VNIIG, L., 1986.
4. ОАО «Ачинский глиноземный комбинат». Паспорт шламохранилища. Карта №2 (таблица 1.1).4. OAO Achinsk Alumina Refinery. Sludge storage passport. Map No. 2 (table 1.1).
5. Патент РФ №2398067, кл. E02B 7/06, 2010. Накопитель жидких отходов промышленных предприятий. Ягин В.П., Вайкум В.А., Руднов В.М.5. RF patent No. 2398067, cl.
6. Сегменты и полуцилиндры, теплоизоляционные из экструзионного пенополистирола «Пеноплэкс» для трубопроводов диаметром 57-1420 мм. ТУ 5767-001-01297858-02/Минэнерго РФ. - М.: OA «ВНИИСТ», 2002.6. Segments and half-cylinders heat-insulated from Penoplex extruded polystyrene foam for pipelines with a diameter of 57-1420 mm. TU 5767-001-01297858-02 / Ministry of Energy of the Russian Federation. - M .: OA "VNIIST", 2002.
Claims (9)
dд=bсл(εсжkсж-εбkб),
т.е.
bсл=dд/εсжkсж-εбkб,
где dд - допустимая величина вертикального смещения относительно друг друга двух твердотельных блоков в месте пересечения трещиной стальной трубы;
bсл - толщина защитного слоя над стальной трубой;
εсж - относительная величина объемного сжатия материала защитного слоя, соответствующая предельно допускаемому из условия прочности стальной трубы сжимающему сверху давлению рсж, создаваемому отходами;
εб - относительная величина объемного сжатия материала защитного слоя, соответствующая сжимающему расчетному бытовому давлению ррб, создаваемому водой и отходами на защитный слой в период эксплуатации коллектора;
kсж - коэффициент, учитывающий деформацию в поперечном сечении стальной трубы от воздействия сжимающего давления рсж и неравномерность его распределения;
kб - коэффициент, учитывающий деформацию в поперечном сечении стальной трубы от воздействия сжимающего расчетного бытового давления ррб и неравномерность его распределения.1. The accumulator of liquid waste of industrial enterprises, characterized in that it has an earth tank, a spillway and a collector washed by solidifying waste, which is made of steel pipes and equipped with a protective layer made of cellular plastic with hermetically sealed pores covering the steel pipes and preventing their damage during the formation of a deformation crack in solidified waste, while the condition
d d = b cl (ε cr k cr- ε b k b ),
those.
b sl = d d / ε cr k cr- ε b k b ,
where d d - the allowable amount of vertical displacement relative to each other of two solid blocks at the intersection of the cracked steel pipe;
b SL - the thickness of the protective layer above the steel pipe;
ε sr is the relative volumetric compression of the material of the protective layer corresponding to the maximum compressive pressure p sz generated by waste from the strength condition of the steel pipe;
ε b is the relative volumetric compression of the material of the protective layer corresponding to the compressive design household pressure p rb created by water and waste on the protective layer during the period of operation of the collector;
k sz - coefficient taking into account the deformation in the cross section of the steel pipe from the action of compressive pressure p sz and the unevenness of its distribution;
k b - coefficient taking into account the deformation in the cross section of the steel pipe from exposure to compressive design household pressure p rb and the unevenness of its distribution.
рсж=2σпδ/Дн,
где σп - допускаемое приращение сжимающего напряжения в стенке стальной трубы в ее поперечном сечении от вертикального смещения относительно друг друга твердотельных блоков;
δ - толщина стенки стальной трубы;
Дн - наружный диаметр стальной трубы.3. The drive according to claim 1, characterized in that the condition
p cr = 2σ p δ / D n ,
where σ p - the allowable increment of compressive stress in the wall of the steel pipe in its cross section from the vertical displacement relative to each other of solid blocks;
δ is the wall thickness of the steel pipe;
D n - the outer diameter of the steel pipe.
ррб=γhр,
где γ - удельный вес воды;
hp - расчетная высота превышения уровня воды над стальной трубой в период эксплуатации коллектора.4. The drive according to claim 1, characterized in that the condition
p rb = γh p ,
where γ is the specific gravity of water;
h p is the estimated height of the water level above the steel pipe during the period of operation of the collector.
dд=bсл(1,1εсж-εб).7. The drive according to claim 1, characterized in that the condition
d d = b cl (1,1ε compression channel -ε b).
dд=bсл(εсж-εб). 9. The drive according to claim 7, characterized in that the condition
d d = b cl (ε cr- ε b ).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010144747/13A RU2442856C1 (en) | 2010-11-01 | 2010-11-01 | Liquid industrial waste storage unit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010144747/13A RU2442856C1 (en) | 2010-11-01 | 2010-11-01 | Liquid industrial waste storage unit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2442856C1 true RU2442856C1 (en) | 2012-02-20 |
Family
ID=45854621
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010144747/13A RU2442856C1 (en) | 2010-11-01 | 2010-11-01 | Liquid industrial waste storage unit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2442856C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104452788A (en) * | 2014-12-08 | 2015-03-25 | 鞍钢集团矿业公司 | Method and device for blocking return water pipeline of tailing pond |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1454541A (en) * | 1972-11-15 | 1976-11-03 | Wedekind Denso Chemie | Protective wrapping for underground metal pipes |
SU1065655A1 (en) * | 1982-10-11 | 1984-01-07 | Организация Войсковой Части 74242 | Heat insulating casing |
SU1521811A1 (en) * | 1987-11-13 | 1989-11-15 | Восточно-Сибирское Отделение Всесоюзного Проектно-Изыскательского И Научно-Исследовательского Института " Гидропроект" Им.С.Я.Жука | Method of matching earth dam to a structure or rock foundation |
RU1128680C (en) * | 1982-05-20 | 1995-01-20 | Акционерное общество "Полимерсинтез" | Pipeline |
RU2398067C1 (en) * | 2009-02-19 | 2010-08-27 | Василий Петрович Ягин | Accumulator of liquid wastes at industrial enterprises |
-
2010
- 2010-11-01 RU RU2010144747/13A patent/RU2442856C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1454541A (en) * | 1972-11-15 | 1976-11-03 | Wedekind Denso Chemie | Protective wrapping for underground metal pipes |
RU1128680C (en) * | 1982-05-20 | 1995-01-20 | Акционерное общество "Полимерсинтез" | Pipeline |
SU1065655A1 (en) * | 1982-10-11 | 1984-01-07 | Организация Войсковой Части 74242 | Heat insulating casing |
SU1521811A1 (en) * | 1987-11-13 | 1989-11-15 | Восточно-Сибирское Отделение Всесоюзного Проектно-Изыскательского И Научно-Исследовательского Института " Гидропроект" Им.С.Я.Жука | Method of matching earth dam to a structure or rock foundation |
RU2398067C1 (en) * | 2009-02-19 | 2010-08-27 | Василий Петрович Ягин | Accumulator of liquid wastes at industrial enterprises |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104452788A (en) * | 2014-12-08 | 2015-03-25 | 鞍钢集团矿业公司 | Method and device for blocking return water pipeline of tailing pond |
CN104452788B (en) * | 2014-12-08 | 2016-03-30 | 鞍钢集团矿业公司 | The method for blocking of tailings storage backwater tapered pipeline and device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Han | Recent research and development of ground column technologies | |
Otsubo et al. | Shaking table tests on liquefaction mitigation of embedded lifelines by backfilling with recycled materials | |
Tang et al. | Groundwater engineering problem and Prevention | |
RU2442856C1 (en) | Liquid industrial waste storage unit | |
JP4611123B2 (en) | Waste disposal site | |
RU2398067C1 (en) | Accumulator of liquid wastes at industrial enterprises | |
Garrity | Near-surface reinforcement of masonry arch highway bridges | |
JP6327215B2 (en) | Gravity breakwater | |
Levy et al. | Full scale rapid uplift tests on transmission tower footings | |
Lyapichev | Static and dynamic analyses of the heightening of concrete face gravel dam Limon (Peru) | |
Zhai | Design of barricades made of waste rocks for backfilled stopes | |
Almeida et al. | Construction methods in Brazilian extremely soft soils | |
Blight et al. | Issues in the geotechnics of mining wastes and tailings | |
Marques et al. | Vacuum consolidation and vacuum consolidation with heating | |
Yin et al. | A sustainable approach to marine reclamations and a field trial at Tung Chung new town extension site in Hong Kong | |
Miranda | Liquefaction mitigation measures: prospective application to immersed tunnel foundations | |
CN108411949B (en) | Basement bottom plate methane leakage point reinforcing and sealing structure and processing method | |
Barták et al. | Performance of a retrofitted medieval stone bridge under a severe flood | |
Kasper et al. | Foundation of an immersed tunnel on marine clay improved by cement deep mixing and sand compaction piles | |
Tatsuoka et al. | Geotechnical engineering aspects of Trans-Tokyo bay highway project | |
Kearsey | Recent developments of upstream membranes for rock fill dams | |
Pham et al. | RESEARCH SOLUTIONS FOR PRECAST CONCRETE REVETMENTS USING ALB-REBAR TO RETAIN CORAL SAND FOR OFFSHORE ISLANDS IN VIETNAM | |
Rollins | NCHRP12-116 PROPOSED AASHTO SPECIFICATIONS FOR DESIGN OF PILES FOR DOWNDRAG | |
RU2442857C1 (en) | Method for increasing reliability of liquid industrial waste storage unit | |
Cui et al. | Design of Open Caisson Structures |