И. К. Бейсембетов ректор Зам главного редактора

 

●

 Технические науки 

 

310                                                                                            

№2 2016 Вестник КазНИТУ

 

 

[3]  Uil`yan Leffer, Richard Pattarozzi, Gordon Sterling. Glubokovodnaya razvedka i dobycha nefti. – M: ZAO 

Olimp-Biznes, 2008. 

[4]  Ch.S.Guseinov,  V.K.Ivanets,  D.V.Ivanets.  Obustroistvo  morskikh  neftegazovykh  meatorojdeniy.  –  M: 

FGUP Izdatel`stvo Neft` i gaz. RGU nefti i gaza. im. I.M.Gubkina, 2003. 

[5]  Ravil` Cherdabaev. Neft` Kazakhstana. Vekovaya istoriya. OF Aldongar. – Astana 2012. 

[6]  https://ru.wikipedia.org/wiki,http://slon.ru/world/,http://newskaz.ru/economy/20110916/1901016.html.   

 

 

Абаева Г.М. 

Теңіз кен орындарын игерудің соңғы кезегінде жасанды аралдарды қолданудың тиімділігі (шолу). 

Түйіндеме: Берілген мақалада теңіз кен орындарын игеруге және орналастыруға, көмірсутекті шикізат-

тарды қайта өңдеуге, өнім алуға  арналған гидротехникалық құрылыстарға, яғни жасанды аралдарға талдау жа-

салған. Қоршаған ортаны сақтай отырып, жасанды аралдар қиын технологиялық және гидротехникалық кұры-

лыстарды  жақын  орналастыруға  мүмкіндік  береді.  Оларды  қолданудың  тиімділігі  дәлелденді.  Қазіргі  кезде 

Каспий  теңізінде  мұнайды  игеру  қарқынды  түрде  жүргізілуіне  байланысты  жасанды  аралдар  өте  тиімді  және 

алдағы уақытта дамитын болады. 

Негізгі сөздер: жасанды аралдар, гидротехникалық құрылыстар,  шельф, Каспий, мұнай. 

 

Abayeva G.M. 

Efficiency  of  using  artificial  islands  constructions  in  off-shore  development  at  last  stage  of  development 

(review). 

Summary: The article deals with analysis of application  of hydrotechnic construction, namely  artificial islands, 

use  for production and arrangement of off-shore shelf  for processing  and  reclamation of hydrocarbon industry. Due 

to  this  constructions there a  short  distance  between  technical and hydrotechnical  structure  .  which  save  environment. 

Here are efficiency of this constructions. In this time,  according to  increase of  off-shore oil production of Caspian sea, 

constructions, which I mentioned above, are hugely effective and have  further development. 

Key words: artificial islands, hydrotechnic construction, shelf, Caspian, oil. 

 

 

УДК 624.072.2.042 

 

Ж.Б. Байнатов, Н.О. Жиренбаева, И.А. Базанова 

(Казахский национальный исследовательский технический университет 

имени К.И. Сатпаева, г. Алматы, Республика Казахстан) 

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ТРЕХВЕТВОВЫХ 

КОНСТРУКЦИЙ ПРОТИВООПОЛЗНЕВЫХ СИСТЕМ 

 

Аннотация.  Рассматриваются  конструктивные  методы  защиты  склона  от  поверхностного  сползания.  В 

качестве  основного  элемента  принята  трехветвовая  конструкция  –  триада.  Из  этих  элементов  на  поверхности 

склона  образуется  ромбикообразная  стержневая  система,  которая  собственным  весом  и  анкерным  выступом 

удерживает увлажненный массив, препятствуя образованию местного размыва. Для определения несущей спо-

собности триадных элементов использован кинематический метод предельного равновесия. 

Ключевые слова: оползни, противооползневые конструкций, укрепление склона, балка на упругих опорах. 

 

Оползни возникают вследствие нарушения равновесия пород и формируются, как правило, на 

участках,  сложенных  чередующимися  водоупорными  и  водоносными  слоями  грунта.  Сами  по  себе 

оползни  и  обвалы  представляют  угрозу  лишь  на  ограниченном  пространстве,  непосредственно  при-

мыкающем  к  неустойчивому  склону.  Однако  эти  типы  смещений  горных  пород  опасны  тем,  что  их 

возникновение нередко порождает катастрофические вторичные явления – селевые потоки и паводки, 

связанные с прорывами временных запрудных водоемов. 

В 2015 году от сошедших оползней пострадали жители ряда государств. Такие оползни имели 

место и в Калифорнии (США) 17 октября 2015 года после бури и мощных ливней. Буря спровоциро-

вала больше всего неприятностей на участке автотрассы в 45 км от Бейкерсфилда, где толщина слоя 

грязи, камней и мусора достигает 1,8 м в высоту.  Здесь за сутки увязли порядка 200 автомобилей и 

грузовиков, водителей которых пришлось спасать и размещать в трех временных убежищах. 

Недавно в Китае тоже произошел оползень в деревне Лидонг в городском округе Лишуй 13 но-

ября  2015  года.  Потоки  грязи  и камней  обрушились  на деревню,  оставив  27  домов  погребенными 

 

●

 Техникалық ғылымдар 

 

ҚазҰТЗУ хабаршысы №2 2016                                          

311 

 

под землей.  Спасателям  удалось  обнаружить  лишь  одного  выжившего.  Более  300  жителей  деревни 

были перемещены, число погибших достигло до 38 человек. 

Защита  склонов  является  более  сложным  инженерным  мероприятием  во  всех  отношениях.  Их 

следует выполнять в сочетании с регулированием поверхностного стока и простейшими планировоч-

ными работами. Прежде чем приступить к поверхностному  укреплению и благоустройству склонов, 

устанавливают (на основе результатов инженерно-геологической оценки) степень их подверженности 

оползневым  процессам:  динамику  оползней,  сферу  взаимодействия  с  земляным  полотном  дороги. 

Назначение  комплекса  противооползневых  защитных  мероприятий  для  обеспечения  местной  устой-

чивости определяется типом склона: оползневым, устойчивым или подрезаемым трассой. 

Для оценки величины несущей способности защитных устройств необходимо изучить распре-

деление сил в таких конструкциях за пределом упругости, только тогда можно будет установить пра-

вильно  те  наиболее  рациональные  размеры,  при  которых  обеспечивается  необходимая  надежность 

сооружения при его минимальной стоимости. 

Расчет  по  предельным  нагрузкам  позволяет  более  полно  использовать  несущую  способность 

конструкций,  чем  расчет  по  напряжениям, и потому  он  является  более  экономичным.  Такой  способ 

расчета  называют  также  расчетом  по  несущей  способности,  расчетом  по  предельному  состоянию, 

расчетом по разрушающим нагрузкам. 

Трудность задачи о расчете балок на упругом основании за пределом упругости состоит в том, 

что нельзя непосредственно, без специальных приемов, применить общий метод расчета конструкций 

по предельному равновесию. 

В  разных  странах  проводят  примерно  однотипные  мероприятия  по  укреплению  откосов  авто-

мобильных дорог, которые включают: живые посадки; хворостяные и спайные укрепления; облицов-

ку  камней;  наброску  из  фигурных  блоков;  возведение  габионов,  молов  и  асфальто-железобетонных 

конструкций в сборном или монолитном исполнении. 

Для  укрепления  откосов  от  деформации  в  поверхностных  слоях,  возникающей  в  результате 

воздействия погодно-климатических факторов, а также поверхностных и грунтовых вод, применяют-

ся  решетчатые  конструкции,  состоящие  из  сборных  железобетонных  или  армированных  элементов, 

которые после объединения в стыках образуют на поверхности откоса решетку с ячейками заданного 

размера. 

Задачи расчета балок, расположенных на упругом основании, за пределом упругости и опреде-

ление их несущих способностей отличаются от расчета обычных балок тем, что оценка несущей спо-

собности  системы,  состоящей  из  балки  и  поддерживающего  ее  упругого  основания,  зависит  как  от 

свойств самой балки, так и от упругого основания. 

Для простой балки, свободно лежащей на двух опорах, обычно критерием исчерпания несущей 

способности  является  образование  одного  пластического  шарнира  в  середине  пролета,  после  чего 

такая  балка  превращается  в  геометрически  изменяемую  систему,  и  для  определения  предельной 

нагрузки достаточно составить и решить уравнения равновесия. Представим себе теперь, что эта бал-

ка поддерживается упругим основанием; тогда реакции упругого основания будут поддерживать бал-

ку даже после того, как в ней образовался пластический шарнир, и система в целом балка – основа-

ние будет геометрически неизменяемой системой, если реакции упругого основания будут невелики 

и основание будет работать в упругой стадии.  

Система, состоящая из балки и упругого  основания, представляет собой статически неопреде-

лимую  систему;  число  дополнительных  связей,  имеющихся  в  такой  системе,  бесконечно  велико,  в 

чем  можно  убедиться,  если  рассматривать  балку  на  упругом  основании  как  предельный  случай  для 

балки  на  упругих  опорах,  у  которой  число  упругих  опор  стало  бесконечно  большим.  Поэтому  для 

превращения  системы  балка  –  основание  в  геометрически  изменяемую  систему  необходим  переход 

бесконечно большого числа связей в пластическое состояние. Теоретически это соответствует пере-

ходу всей балки и всего упругого основания в пластическое состояние. 

Как известно, для определения несущей способности любой системы необходимо сначала при-

нять  вполне  определенную  зависимость  между  напряжениями  и  деформациями,  которая  характери-

зует свойства материала для данной конструкции. 

В  системе  балка  –  основание  приходится  принимать  разные  диаграммы  напряжение  –  дефор-

мация для балки и основания, это вносит усложнение в расчет. Для балки может быть принята обыч-

ная диаграмма упруго-пластического или жестко-пластического тела с небольшим упрочнением. Что 

 

●

 Технические науки 

 

312                                                                                            

№2 2016 Вестник КазНИТУ

 

 

Рис. 2. 

же касается упругого основания, то кривая напряжения – деформация будет существенно зависеть от 

принятой модели и будет изменяться для разных видов грунтов. 

Нами предлагаются несколько вариантов укрепления склона. Приведем одно из решений. 

Трехветвовая железобетонная решетчатая конструкция 

Для обеспечения устойчивости грунта склона от сползания предлагается стержневая конструк-

ция в виде трехветвовых стержней, так называемая – триада. Ветви расположены относительно друг 

от друга под углом 120°. В конце каждой ветви имеется петля для соединения с соседними подобны-

ми элементами (рисунок 1).  

В статье рассматривается  два варианта конструкции. В первом варианте в точках пересечения 

трех  ветвей  предусмотрено  сквозные  отверстия  для  анкеровки  конструкции  на  поверхности  склона 

при помощи метровых штырей из железобетонных или металлических труб.  

 

 

Рис. 1. 

 

Во  втором  варианте  на  пересечении  трех  ветвей  предусмот-

рены монолитные бетонные штыри высотой 35-40 см. При монта-

же  штырь  под  давлением  пронизывается  в  грунт  таким  образом, 

чтобы лицевая поверхность трех ветвей конструкции плотно легла 

на грунт склона. В результате каждая конструкция-триада обеспе-

чивает  себе  устойчивость  на  сдвиг.  При  монтаже  триады  на  по-

верхность  склона  образуется  шестигранная  сетка.  Для  создания 

сплошную решетчатую систему триады соединяются между собой 

арматурными проволоками через петли ветвей триады. Далее сты-

ки  замоноличивается.  Для  дополнительного  повышения  устойчи-

вости  на  сдвиг  перед  заливкой  бетоном  под  стыки  сделать  не-

большое углубление, чтобы образовался зуб против сдвига. 

Для определения несущей способности триады в предельном 

состоянии  применим  кинематический  метод  составляя  уравнения 

равенства работ внешних и внутренних сил для разных расчетных 

схем. Часть триады, состоящая из двух балок (рисунок 2) и нагру-

женный в центре силой Р, перейдет в пластическую область после 

образования трех шарниров в центре. Подсчитаем работу внутрен-

них сил в шарнирах и реакций упругого основания: 

                           





.

3

3

3

0

a

c

P

M

W











                             (1) 

 

●

 Техникалық ғылымдар 

 

ҚазҰТЗУ хабаршысы №2 2016                                          

313 

 

Работа внешних сил  





.

a

l

P

Pa

l

P

T













                                                     (2) 

 

Приравнивая эти два выражения, получим  









;

3

0

a

l

P

a

c

P

M















 

;

3

0

Pl

M

l

c

a





 





;

1

3

0

























l

c

lP

a

a

c

l

P

M





 

                                                                





.

1

3

0

a

l

M

P





                                                               (3) 

Если ввести обозначение 

0

M

Pl

P 



, то получим 

                                                       





.

3

1

3

1

3

























P

a

P

                                                    (4) 

Тогда 

;

3

3 





P

 

.

6





P

 

Этот  расчет  выполнен  в  предположении,  что  отдельные  участки  балок  являются  абсолютно 

жесткими и поворачиваются в шарнирах; благодаря этому работа равнодействующей реакций упру-

гого основания выражается через угол поворота сечения, примыкающего к шарниру. Если же учесть 

изгиб каждой балки, то получим такую формулу для работы внутренних сил: 

                                                     





,

3

3

3

0

c

y

a

c

P

M

W













                                             (5) 

где 

c

y

 – прогиб балки от реакций основания. Приближенно этот прогиб можно подсчитать по 

формуле 

EI

c

y

c

3

3



, 

как для балки, заделанной одним концом. С учетом изгиба балки работа будет записана так: 

                                                

.

3

3

3

3

3

0





















EI

c

a

c

P

M

W





                                              (6) 

Работа внешней силы будет равна  

                                                   





.

a

l

P

Pa

l

P

T













                                                    (7) 

Приравнивая эти два выражения, найдем 





;

3

3

3

3

3

0

a

l

P

EI

c

a

c

P

M





























 

.

0

3

1

3

3

0





















l

EI

c

l

c

Pl

M







 

Но из условий равновесия вытекает, что момент реакций относительно шарнира равен моменту 

в пластическом шарнире, поэтому  

                                                         

0

3

M

c

P



 или  

.

3

0

P

M

c 

                                                 (8) 

Из этой формулы видно, что с увеличением Р значение с уменьшается, в результате чего реак-

ции основания сильно возрастают в середине пролета, т.е. в точке приложения внешней силы. Если 

по-прежнему обозначить  

 

●

 Технические науки 

 

314                                                                                            

№2 2016 Вестник КазНИТУ

 

 

                                                 

,

0

M

Pl

P 



то 

.

3

3

0







P

Pl

M

l

c

                                                 (9) 

Из равенства работ найдем  

;

0

3

1

3

3

0









l

EI

c

l

c

Pl

M



       

;

3

1

3

3

3

l

EI

c

P

P













 

                                                          

.

6

3

1

6

3





















l

EI

c

P



                                                   (10) 

Величина с, входящая в эту формулу, зависит от 



P

, поэтому заменим 

3

3

3

















P

l

c

, тогда по-

лучим  

                                                            

.

3

27

1

6

3

2





















P

EI

l

P



                                                   (11) 

Величину 



P

 для данных численных значений величин, входящих в формулу, можно опреде-

лить подбором. Анализ входящих в формулу величин в общем виде показывает, что если балка будет 

бесконечно  жесткой,  то 

6





P

.  Если  сделать  балку  очень  длинной  и  гибкой,  то 



P

  будет  умень-

шаться. 

 

ЛИТЕРАТУРА 

[1] Брасловский  В.Д.,  Львович  Ю.Н.,  Грицюк  Л.В.  и  др.  Противооползневые  конструкции  на  автомо-

бильных дорогах. - М.: изд. Транспорт, 1985. - 301 с. 

[2] Байнатов Ж.Б., Тулебаев К.Р. Защита автомобильных дорог от оползней, обвалов и осыпей // Авто-

мобильные дороги. ЦБНТИ, Росавтодор, вып. №2, - Москва: 1996г. – 91 с. 

[3] Байнатов Ж.Б., Тулебаев К.Р., Базанова И.А. Инженерная геология и защита горных дорог от опас-

ных природных явлений. КазАТК им. М.Тынышбаева, Алматы, 2010 – 436 с.  

 

REFERENCES 

[1] Braslovskiy  V.D.,  Lvovich  Yu.N.,  Gritsyuk  L.V.  i  dr.  Protivoopolzneye  konstruktsii  na  avtomobilnykh 

dorogakh. - М.: izd. Transport, 1985. - 301 s. 

[2] Bainatov Zh.B., Tulebaev К.R. Zashchita avtomobilnykh dorog ot opolznei, obvalov i osypei // Avtomobil-

nye dorogi. TsBNTI, Rosavtodor, vyp. №2, - Моskva: 1996. – 91 s. 

[3] Bainatov  Zh.B.,  Тulebaev  К.R.,  Bazanova  I.А.  Inzhenernaia  geologiya  i  zashchita  gornykh  dorog  ot 

opasnykh prirodnykh yavleniy. KazАТК im. М.Tynyshbaeva, Almaty, 2010. – 436 s.  

 

Байнатов Ж.Б., Жиренбаева Н.О., Базанова И.А. 

жүктеу/скачать 51,43 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: