Формула среднее давление под подошвой фундамента: (12) P , ; — GreatArchitect.ru

5.5.3. Определение основных размеров фундаментов (ч. 3)

Б. ВНЕЦЕНТРЕННО НАГРУЖЕННЫЕ ФУНДАМЕНТЫ

Размеры внецентренно нагруженных фундаментов определяются исходя из условий:

p ≤ R;

(5.50)

p_max ≤ 1,2R;

(5.51)

p^c_max ≤ 1,5R,

(5.52)

где р — среднее давление под подошвой фундамента от нагрузок для расчета оснований по деформациям; p_max — максимальное краевое давление под подошвой фундамента; р^c_max — то же, в угловой точке при действии моментов сил в двух направлениях; R — расчетное сопротивление грунта основания.

Максимальное и минимальное давления под краем фундамента мелкого заложения при действии момента сил относительно одной из главных осей инерции площади подошвы определяется по формуле

,(5.53)

где N — суммарная вертикальная нагрузка на основание, включая вес фундамента и грунта на его обрезах, кН; A — площадь подошвы фундамента, м²; М_х — момент сил относительно центра подошвы фундамента, кН·м; y — расстояние от главной оси инерции, перпендикулярной плоскости действия момента сил, до наиболее удаленных точек подошвы фундамента, м; I_x — момент инерции площади подошвы фундамента относительно той же оси, м⁴.

Для прямоугольных фундаментов формула (5.53) приводится к виду

,(5.54)

где W_x — момент сопротивления подошвы, м³; e_x = M_x/N — эксцентриситет равнодействующей вертикальной нагрузки относительно центра подошвы фундамента, м; l — размер подошвы фундамента в направлении действия момента, м.

При действии моментов сил относительно обеих главных осей инерции давления в угловых точках подошвы фундамента определяется по формуле

(5.55)

или для прямоугольной подошвы

,(5.56)

где М_х, M_y, I_х, I_y, e_x, e_y, x, у — моменты сил, моменты инерции подошвы эксцентриситеты и координаты рассматриваемой точки относительно соответствующих осей; l и b — размеры подошвы фундамента.

Условия (5.50)—(5.52) обычно проверяются для двух сочетаний нагрузок, соответствующих максимальным значениям нормальной силы или момента.

Относительный эксцентриситет вертикальной нагрузки на фундамент ε = е/l рекомендуется ограничивать следующими значениями:

ε_u = 1/10 — для фундаментов под колонны производственных зданий с мостовыми кранами грузоподъемностью 75 т и выше и открытых крановых эстакад с кранами грузоподъемностью более 15 т, для высоких сооружений (трубы, здания башенного типа и т. п.), а также во всех случаях, когда расчетное сопротивление грунтов основания R < 150 кПа;

ε_u = 1/6 — для остальных производственных зданий с мостовыми кранами и открытых крановых эстакад;

ε_u = 1/4 — для бескрановых зданий, а также производственных зданий с подвесным крановым оборудованием.

Форма эпюры контактных давлений под подошвой фундамента зависит от относительного эксцентриситета (рис. 5.25): при ε < 1/6 — трапециевидная (если ε = 1/10, соотношение краевых давлений p_min/p_max = 0,25), при ε = 1/6 — треугольная с нулевой ординатой у менее загруженной грани подошвы, при ε > 1/6 — треугольная с нулевой ординатой в пределах подошвы, т.е. при этом происходит частичный отрыв подошвы.

Рис. 5.25. Эпюры давлений под подошвой фундамента при действии центральной и внецентренной нагрузки

В последнем случае максимальное краевое давление определяется по формуле

,(5.57)

где b — ширина подошвы фундамента; l₀ = l/2 – e — длина зоны отрыва подошвы (при ε = 1/4, l₀ = 1,4).

Следует отметить, что при отрыве подошвы крен фундамента нелинейно зависит от момента.

Распределение давлений по подошве фундаментов, имеющих относительное заглубление λ = d/l > 1, рекомендуется находить с учетом бокового отпора грунта, расположенного выше подошвы фундамента. При этом допускается применять расчетную схему основания, характеризуемую коэффициентом постели (коэффициентом жесткости). В этом случае краевые давления под подошвой вычисляются по формуле

,(5.58)

где i_d — крен заглубленного фундамента; c_i — коэффициент неравномерного сжатия.

Пример 5.11. Определить размеры фундамента для здания гибкой конструктивной схемы без подвала, если вертикальная нагрузка на верхний обрез фундамента N = 10 МН, момент M = 8 МН·м, глубина заложения d = 2  м. Грунт — песок средней крупности со следующими характеристиками, полученными по испытаниям: е = 0,52; φ_II = 37°; c_II = 4 кПа; γ = 19,2 кН/м³. Предельное значение относительного эксцентриситета ε_u = е/l = 1/6.

Решение. По табл. 5.13 R₀ = 500 кПа. Предварительные размеры подошвы фундамента определим исходя из требуемой площади:

 м².

Принимаем b · l = 4,2 · 5,4 м (A = 22,68 м²).

Расчетное сопротивление грунта по формуле (5.29) R = 752 кПа. Максимальное давление под подошвой

 кПа < 1,2 R = 900 кПа.

Эксцентриситет вертикальной нагрузки

м,

т.е. ε = e/l = 0,733/5,4 = 0,135 < ε_u = 0,167.

Таким образом, принятые размеры фундамента удовлетворяют условиям, ограничивающим краевое давление и относительный эксцентриситет нагрузки.

Расчёт устойчивости основания

Оценка основания по несущей способности грунтов.

    Если под весом дома, снега на его крыше начнётся движение грунтов в его основании, то стены дома будут работать на излом и дадут трещину, посыпется со стен штукатурка, искривятся оконные рамы. Задача инженерных расчётов сводится к тому, чтобы по данным инженерно-геологических изысканий на месте постройки будущего дома определить при каких конструктивных размерах фундамента (глубина заложения, размеры и формы подошвы) грунты в основании дома не будут деформироваться и сдвигаться. Поскольку ни одни инженерные расчёты не могут учесть всех природных факторов и условий эксплуатации, то надёжность принятых решений гарантируется введением в формулы коэффициентов (условий работы, надёжности, безопасности, сочетания нагрузок и пр.). При проектировании по прочности расчёт сводится к назначению размеров подошвы фундамента исходя из максимального веса здания и несущей способности грунтов основания.

    В большинстве случаев крупнообломочные грунты (щебень) являются надёжными основаниями, они мало сжимаются под нагрузкой, оказывают значительные сопротивления сдвигу, слабо размываются водой. При малом содержании в таких грунтах глинистых частиц их физические и механические свойства практически неизменны. Самыми лучшими свойствами обладают обломочные грунты с песчаным наполнителем. Песчаные грунты в большинстве случаев являются надёжными основаниями. Строительные свойства песчаных грунтов зависят от плотности сложения, водонасыщения, формы, однородности, размеров и минералогического состава. В общем, чем крупнее песок тем лучше его строительные свойства. Крупные пески малосжимаемы, хорошо сопротивляются сдвигу, фундаменты на них претерпевают незначительные деформации. Поэтому, под подошвой фундаментов на ненадёжных грунтах устраивают подушку из уплотнённого крупного песка. Насыщение водой крупных песков не влияет на несущую способность основания. Содержание глинистых частиц оценивается числом пластичности (определяется инженерно-геологическими изысканиями). Свойства глинистых грунтов зависят от влажности (консистенции). С увеличением влажности увеличивается их сжимаемость, уменьшается сопротивление сдвигу, ухудшаются строительные свойства. Глинистые грунты в текучем состоянии могут выдавливаться из-под фундамента.

    Если среднее давление в подошве фундамента (создаваемое весом дома) не превышает нормативного, то грунты находятся в устойчивом состоянии и деформации основания постепенно затухают. В соответствии со СНиП 2.02.01-83 (2011) условие прочности основания под подошвой фундамента записывается следующим образом.

   Для ленточного фундамента вертикальная составляющая давления Ro определяется по формуле:

   Как отмечалось ранее (в предыдущих темах), все расчёты по оценке состояния грунтов под фундаментом здания должны проводиться на основании результатов лабораторных испытаний проб, отобранных в результате инженерно-геологических изысканий. Все неизвестные в вышеприведённых формулах показатели физических свойств грунтов инженеры как раз и получают из заключения лабораторных испытаний проб грунтов. Приведу пример одного из таких инженерно-геологических заключений (д. Клёново, Подольский район МО).

    Недостающие значения величин определяющих физические свойства грунтов в основании будущего дома берём из таблицы: ϒ -удельный вес грунтов (плотность), с -удельное сцепление, φ — угол внутреннего трения, в — ширина ленточного фундамента, g — ускорение свободного падения, q=gϒh — удельная нагрузка от веса грунта на глубине подошвы фундамента. Для участка в д. Клёново: R₀=3,16x9,8×1,96×0,5 + 6,4x9,8×1,96×1,5 + 14,8x20 = 134,2+184+296 =511кПа (6,14атм). F/S<511×0,8=418 кПа.

    Давление от дома на подошву фундамента не должно превышать 418 кПа (0,4МПа). Это довольно надёжное основание (суглинок полутвёрдый тугопластичный) и для здесь загородного дома возможен ленточный прерывистый фундамент мелкого заглубления.

Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет — Сибстрин

Пример 6.5. Определение ширины ленточного фундамента под здание без подвала

Опубликовал admin | Дата 26 Ноябрь, 2018

Требуется определить ширину ленточного фундамента под стену жилого здания без подвала. Нормативная нагрузка по обрезу фундамента: N_II = 200 кН. Длина здания: L = 36,0 м. Высота здания: H = 20,65 м. Глубина заложения фундамента: t = 0,5 м. Обрез фундамента выше уровня земли на величину а = 0,6 м. Грунт под подошвой фундамента: песок пылеватый, средней плотности, влажный. Плотность грунта: ρ = 1850 кг/м³ (удельный вес γ_II = 18,5 кН/м³). Коэффициент пористости грунта: е = 0,65. Прочностные характеристики грунта ( ϕ_II , c_n ) отсутствуют.

spravkidoc.ru

Решение.

Расчетное сопротивление песка пылеватого влажного R₀ = 150 кПа.

Значение βγ = 20 кН/м³.

Ориентировочная ширина подошвы ленточного фундамента определяем по формуле:

b = N_II/R₀ – βγd₁ = 200/(150-20×0,9) = 1,51 м.

Принимаем для дальнейших расчетов ширину фундамента b = 1,6 м и его высоту h = 0,3 м.

Коэффициент условий работы: γ_с1 = 1,25.

Коэффициент условий работы при соотношении L/H = 36/20,65 = 1,74: γ_с2 = 1,18.

Нормативное значение угла внутреннего трения для песчаных грунтов при е = 0,6: ϕ_n = 30°.

Нормативное значение удельного сцепления для песчаных грунтов при е = 0,6: с_n = 4,0 кПа.

Коэффициент М_γ = 1,15.

Коэффициент М_q = 5,59.

Коэффициент М_c = 7,95.

Коэффициент k = 1,1.

Расчетное сопротивление грунта основания под подошвой фундамента определяем по формуле:

spravkidoc.ru

Вес материала фундамента (железобетона): 25 кН/м³.

Вес 1 м фундамента: G_ф =25bh + 25(d₁ – h+a)t =  25×1,6х0,3 + 25(0,9-0,3+0,6)0,5 = 27 кН.

Вес грунта на обрезах фундамента: G_гр = γ_II(b-t)(d₁-h)= 18,5(1,6- 0,5)(0,9-0,3) = 12,2 кН.

Среднее фактическое давление под подошвой фундаментной плиты определяем по формуле:

p_ср = (N_II + G_ф + G_гр)/A = (200+27+12,2)/(1,6×1,0) = 149,5 кПа.

Проверка условия p_ср ≤ R;  149,5 кПа < 217,5 кПа – условие выполнено.

Недонапряжение под подошвой фундамента:

spravkidoc.ru

Ширина фундамента оказалась сильно завышена, поскольку недонапряжение составляет 31,3% (рекомендуемое недонапряжение 10%). В целях экономии материалов следует уменьшить ширину фундамента и повторно выполнить расчет.

Примеры:

Гидростатическое давление | Причина повреждения фундамента подвала

Что такое гидростатическое давление?

Что касается проблем фундамента подвала, гидростатическое давление лучше всего можно описать как постоянную силу давления воды, выделяемой на стены подвала.

Как правило, гидростатическое давление увеличивается по мере уменьшения глубины недр из-за увеличения веса земли и гравитации, создающей направленную сверху вниз силу. Это то, что делает подвальные фундаменты, которые находятся под землей во влажных почвенных условиях, настолько восприимчивыми к повреждению фундамента. Другими словами, чем глубже фундамент и чем влажнее почва, тем выше риск повреждения конструкции.

Простая для понимания концепция гидростатического давления

Концепция гидростатического давления может быть продемонстрирована на примере того, что происходит глубоко в океане. Чем ниже вы спускаетесь, тем более напряженными становятся условия (увеличение давления на 14,5 фунтов на квадратный дюйм на каждые 33 фута), что в конечном итоге приводит к такой мощной силе, что может привести к обрушению конструкций.

Влияет ли на ваш подвал гидростатическое давление? Что вы можете сделать по этому поводу?

Если фундамент вашего дома или стены подвала построены полностью или частично ниже уровня грунтовых вод или на склоне холма, где вода стекает сверху, будьте осторожны с неистовой силой природы, известной как гидростатическое давление, которая может вызвать трещины в стены, затопить подвал и, в конечном итоге, нанести значительный ущерб, связанный с водой.

Гидростатическое давление описывает внешнее и нисходящее давление, вызванное стоячей водой, сталкивающейся с любым объектом или поверхностью, которые ее блокируют, в данном случае — со стенами вашего подвала. Притяжение гравитации к стоячей воде безжалостно, заставляя воду давить и сильно давить на все, что ограничивает ее течение. Вода представляет собой плотное вещество весом около 60 фунтов. на кубический фут объема, и он способен создавать огромное гидростатическое давление, когда огромное его количество не может двигаться по намеченному пути вниз.

Этот подвальный дом расположен ниже холма и подвержен стокам, что приводит к высокому уровню гидростатического давления. Что в конечном итоге может привести к растрескиванию стен.

Гидростатическое давление и его влияние на ваш фундамент

Если вы не живете в доме, построенном в пойме, вам, вероятно, не нужно беспокоиться о гидростатическом давлении над землей.

Но под землей совсем другая история. Бетонные фундаментные плиты, связанные с ними системы перекрытий и стены подвала, которые их окружают, очень уязвимы для интрузивного воздействия гидростатического давления.

Когда подземные части дома препятствуют естественному движению грунтовых вод, во время сильного стока почва становится насыщенной, а фундаментные плиты и стены подвала внезапно подвергаются нагрузке тысяч фунтов неумолимого гидростатического давления.

Если ваш дом хорошо построен, он может не рухнуть под давлением, по крайней мере, какое-то время. Но есть что-то в стенах подвала вашего дома, чего вы, возможно, не осознаете: они далеко не так прочны и непробиваемы, как кажутся.Это особенно верно в отношении бетона, который использовался в жилищном строительстве более десяти лет назад, когда бетон часто был более низкого качества, чем сегодня.

Однако независимо от качества, когда бетон высыхает неравномерно, внутри него могут образовываться маленькие микроскопические воздушные трубки, которые могут проходить сквозь бетон с одной стороны на другую.

Вода, находящаяся за стенами подвала и фундаментными плитами, не может сломать их или вырвать с корнем, но она найдет и заполнит каждое невидимое отверстие в поверхности бетона, которого коснется.Это может создать серию крошечных текущих вен или рек, которые в конечном итоге будут просачиваться (непрерывно) на другую сторону.

Если это происходит в вашем доме, затопление вашего подвала может происходить черепашьими темпами. Но это будет продолжаться, и чем дольше почва вокруг вашего дома будет оставаться влажной, тем серьезнее станет ваша проблема с затоплением подвала.

Другие видимые признаки проблем с влажностью в подвале из-за гидростатического давления часто включают:

• Высолы на стенах или полу подвала
• Рост плесени
• Влажность в подвале
• Странные запахи в подвале
• Стены, которые изгибаются внутрь
• Трещины в стенах

Другие причины затопления подвала

Гидростатическое давление является наиболее распространенной причиной проникновения воды в подвал. Но это не единственный возможный виновник, и вы не должны ставить его на роль злодея, как только заметите повышенный уровень влажности в самых нижних частях вашего дома.

Другие потенциальные источники проблем с влажностью в подвале включают:

• Утечки подземных вод (сантехника, системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, водопроводные трубы, городские водопроводы, разбрызгиватели и т. д.) загрязнены водой с самого начала).
• Бетон, которому не давали высохнуть перед укладкой пола.
• Сезонные колебания уровня влажности.
• Трещины в фундаменте или стенах подвала, не связанные с гидростатическим давлением, возможно вызванные тяжелым глинистым грунтом вокруг фундамента, который расширяется или сжимается при изменении содержания воды.

Независимо от того, что вы подозреваете, вы должны тщательно изучить ситуацию самостоятельно или с помощью эксперта по строительству, прежде чем делать поспешные выводы о факторах, провоцирующих затопление вашего подвала.

Признаки проблем с влажностью, связанных с гидростатическим давлением

Внутри вашего подвала признаки нежелательного проникновения воды будут очевидны. Лужи на полу, влага, стекающая по стенам, затхлый запах, вспышки плесени или грибка, заражение насекомыми… признаки будут безошибочными, и вы, скорее всего, броситесь наводить порядок.

Но как узнать, действительно ли проблема вызвана гидростатическим давлением? Вот некоторые возможные подсказки:

1. Ваш дом построен на склоне, и вы живете в климате, где осадки являются регулярным явлением.
2. Ваш дом находится на склоне холма, и кажется, что проникновение влаги начинается или усиливается весной, когда происходит таяние снега.
3. Вы можете видеть стоячую воду в различных местах на газоне, что свидетельствует о высоком насыщении почвы.
4. Если во дворе выкопать яму или траншею глубиной 2-4 фута, дно вскоре наполнится водой.
5. Кажется, что вода, поступающая в ваш подвал, поступает с нескольких направлений и в контролируемых количествах.
6. В вашей бетонной плите или стенах нет заметных трещин или отверстий.
7. Вы проверили другие возможности и не нашли доказательств в их поддержку.
8. Соседи с соседними домами, построенными на том же уровне или по той же спецификации, испытывают те же проблемы с затоплением подвала, что и вы.

Домашние средства для снижения гидростатического давления – Французский дренаж

Если затопление подвала из-за гидростатического давления продолжается слишком долго, это может нанести долгосрочный ущерб вашему дому. После того, как ваши усилия будут исчерпаны, возможно, вам понадобится помощь в ремонте, и вы можете рассмотреть возможность заключения контракта со специалистом по ремонту конструкций, чтобы разработать и внедрить более постоянное решение ваших проблем с проникновением влаги.

К счастью, вы не беспомощны перед нарастающим гидростатическим приливом. Можно сконструировать собственный французский дренаж — проверенный временем метод устранения всех типов проникновения воды и гидростатического давления.

Французские дрены представляют собой длинные наклонные траншеи, содержащие непрерывный участок перфорированной трубы, окруженной по всему ее подземному периметру защитным слоем из гравия, щебня или мелких камней. Заменив тяжелую уплотненную почву гравием и отведя воду от стен подвала, давление снижается.

Траншею следует копать на возвышенной стороне участка, где подземное гидростатическое давление является наиболее сильным, параллельно пораженному участку стены подземного подвала (траншея может быть вырыта по изгибу вокруг дома, если подземное гидростатическое давление является проблемой на больше одной стороны). Труба должна выходить куда-то вниз по склону от вашего дома, например, в сухой колодец, в ливневую канализацию на улице или в соседний лесной массив.

Если источником ваших проблем с водой является сток с близлежащего холма, ваша французская дренажная траншея может быть довольно мелкой, возможно, начинаясь на глубине двух футов и постепенно спускаясь оттуда. Но если причиной затопления подвала является нахождение ниже линии воды, вам, возможно, придется выкопать и установить дренажную трубу глубже, чтобы собрать и отвести достаточно поступающей воды, чтобы решить вашу дилемму.

В то время как неглубокие траншеи можно копать вручную с помощью лопаты, если требуется более глубокая траншея, вам может понадобиться арендовать механический траншеекопатель в компании, производящей землеройное оборудование, или в магазине товаров для дома, таком как Home Depot.

В наши дни совсем не сложно найти подробные чертежи этих хитроумных водоотводных систем в Интернете или попросить помощи у друга или соседа, который уже построил такую ​​систему.

Гидростатическое давление и фундамент вашего дома

Хотя протечка и затопление являются наиболее очевидными признаками гидростатического давления, если проблему не решать слишком долго, это может привести к последующему структурному повреждению фундамента вашего дома.

Возможно, вы сможете выполнить мелкий ремонт или убрать беспорядок, вызванный просачиванием воды в подвал, но если вы заметите признаки растрескивания, вздутия или вздутия в стенах подвала или бетонных плитах, пора обратиться к профессионалам.

Гидростатическое давление — удивительно распространенная проблема в американских домах, и как только вы заметите нежелательную влажность в своем подвале, не медлите: определите источник проблемы и примите все необходимые меры для ее устранения.

Давление вскрышных пород – обзор

Причины избыточного давления : Избыточное давление в стратиграфических слоях в основном вызвано неспособностью реликтовых поровых флюидов выходить, поскольку окружающая минеральная матрица уплотняется под литостатическим давлением, вызванным вышележащими слоями.Выходу жидкости может препятствовать уплотнение уплотняющейся породы окружающими непроницаемыми слоями (например, эвапоритами, мелом и сцементированными песчаниками). С другой стороны, скорость залегания стратиграфического слоя может быть настолько велика, что истечение флюида будет недостаточно быстрым для поддержания гидростатического давления. Чрезвычайно важно уметь диагностировать блоки с избыточным давлением при бурении через них, так как вес бурового раствора должен быть отрегулирован для компенсации. Если это не так, существует риск того, что перепад давления внизу скважины вызовет резкую декомпрессию пласта с избыточным давлением и приведет к выбросу на устье скважины с возможными катастрофическими последствиями.Подробности можно найти в Islam (2002)

Капиллярное давление : Капиллярные силы в нефтяном резервуаре являются результатом комбинированного воздействия поверхностного и межфазного натяжения породы и флюидов, размера и геометрии пор, а также характеристики смачивания системы. Само присутствие поверхности указывает на изменение давления. Это изменение давления связано с изменением плотности, вязкости, межфазного натяжения (которое само по себе зависит от вязкости), гравитации (величина зависит от плотности), размера пор (связанного с проницаемостью) и других факторов.Любая изогнутая поверхность между двумя несмешивающимися жидкостями имеет тенденцию сжиматься до минимально возможной площади на единицу объема. Это верно независимо от того, являются ли жидкости нефтью и водой, водой и газом (даже воздухом) или нефтью и газом.

Математические расчеты капиллярного давления описаны ниже.

ii) Поток в одиночной трубе

На рис. 6-16 показана типичная ситуация для одиночной трубы в решетке. Капиллярный поток в одиночной трубке содержит границу раздела пор. P _i и P _j обозначают давление на концах, тогда как P2 и P1 обозначают давление на левой и правой стороне границы раздела двух жидкостей соответственно, ϕ обозначает угол смачивания между несмачивающей жидкостью и стенкой цилиндра.

Рис. 6-16. Капиллярный поток в одной трубке.

Объемный поток q _ij из узла i в узел j в трубе находится из уравнения Уошберна (Washburn, 1921) для капиллярного течения с двумя присутствующими жидкостями:

(6.42)qij=-πrij2Kij(ΔPij -PC) μeff L

где

Kij = Rij28 = проницаемость Rock

μ _EFF = μ ₂ x _IJ + μ ₁ (1 — x _IJ ) = взвешенная эффективная вязкость из-за двух жидкостей

δ P _IJ j — P _I = разность давления между узлом I и J

P _C = P = P = P 11 1 — P

1 2 = капиллярное давление в трубке Ij

Xij = положение поры-интерфейса в трубке

р 90 151 ij = радиус трубы

Положение границы раздела пор является непрерывной функцией в диапазоне [0, 1], а направление потока определяется уравнением 6. 42 (Рисунок 6-17).

Рис. 6-17. Зависимость капиллярного давления от межфазного положения.

На этом рисунке показано капиллярное давление P _c в зависимости от положения на границе раздела × в этой трубке (Рисунок 6-17). В середине трубки при × = L/2 капиллярное давление становится равным пороговому давлению P _t . Для прямых цилиндрических трубок капиллярное давление P _c считается постоянным. Пусть ϕ относится к углу смачивания (рис. 6.17), то согласно уравнению 6.41

Pc=2γrcosφ

, где r – радиус трубки, соответствующий радиусу кривизны поверхности раздела пор. В реальной пористой среде, состоящей из пор с искривленными стенками, радиус кривизны является сложной функцией межфазного положения. Таким образом, P _c зависит от локального положения границы раздела пор внутри одной поры или канала поры. Это изменение капиллярного давления приводит к возмущениям общего давления в образце, поскольку проникающая жидкость закрывает новые поры или даже удаляется из областей проникновения. Для изучения локальных флуктуаций давления, обусловленных капиллярным давлением и динамикой движения флюидов, мы применяем зависимость P _c и позволяем границам раздела пор двигаться как в прямом, так и в обратном направлении. Пусть P _c варьируются в зависимости от положения границы раздела пор в каждой трубке и предполагают идеальное смачивание (ϕ = 0), тогда можно определить (без обозначения индекса):

(6.43)Pc=2γr[1 -cos(2πxL)]

Здесь r обозначает радиус реальной трубы, а x — положение на границе этой трубы (рис. 6-18).Определение устанавливает капиллярное давление равным пороговому давлению, P _t , когда граница раздела пор находится в середине трубки, т. е. Pt=22γr. Пороговое давление – это минимальное капиллярное давление, необходимое для проникновения несмачивающей жидкости в трубку. Преимущество учета локальной зависимости капиллярного давления заключается в измерении флуктуаций в эволюции давления и изучении взаимодействия между вязкими и капиллярными силами. Кроме того, позволяя флюидам двигаться как в прямом, так и в обратном направлениях, физические свойства модели становятся ближе к свойствам реальной пористой среды.По сравнению с моделью Ленорман и др., где каждой трубке приписывается постоянное капиллярное давление, а жидкости могут двигаться только в направлении смещения, эта модель становится гораздо более реалистичной.

Рис. 6-18. Изменение проницаемости песчаника в зависимости от давления при различных уровнях температуры.

Перерисовано из Huang and Rudnicki (2006). Copyright © 2006

Относительная проницаемость : Относительная проницаемость определяется как отношение эффективной проницаемости по флюиду при данной насыщенности к базовой проницаемости.За базовую проницаемость обычно принимают эффективную проницаемость для флюида при 100% насыщении (абсолютная проницаемость) или эффективную проницаемость несмачивающей фазы при неснижаемом насыщении смачивающей фазы. В случае двух или более флюидов, протекающих одновременно через пористую среду, можно определить относительную проницаемость для каждого из флюидов. Он описывает степень, в которой одна жидкость препятствует другой. Относительная проницаемость определяется путем составления уравнения Дарси отдельно для каждой фазы i, протекающей в поровом пространстве:

(6.44) qi = (kkriμi) aΔpiδx

где

, где

q _I = скорость потока фазы I

K = проницаемость пористой системы

K _RI = Относительная проницаемость фазы I

μ _I = вязкость фазы I

δ P _I = падение давления в фазе I

KKRIμi = называется «мобильностью» фаза я.

Относительная проницаемость является одним из важнейших петрофизических параметров при описании многофазного потока через пористую среду. С ростом интереса к использованию методов добычи термальной нефти понимание влияния температуры на кривые относительной проницаемости имеет важное значение при моделировании этих типов процессов добычи. Многие исследователи исследовали влияние температуры на относительную проницаемость систем высокого напряжения. Однако многие опубликованные результаты противоречивы.Был представлен только один стационарный результат относительной проницаемости при повышенных температурах. Работа по выделению температуры как фактора относительной проницаемости началась в начале 1960-х годов.

Эдмондсон (1965) провел испытания заводнения горячей водой в песчанике Береа с использованием как сырой, так и очищенной нефти. Его результаты показали изменение коэффициента относительной проницаемости, сопровождающееся снижением остаточной нефтенасыщенности с повышением температуры. Он обнаружил, что изменения относительных коэффициентов проницаемости были различными для разных нефтей, и предположил, что неснижаемая водонасыщенность не меняется с температурой.Данные по водонасыщенности ниже 40% не приводились.

Davidson (1969) исследовал температурную зависимость коэффициентов относительной проницаемости, проводя изотермическое вытеснение белой нефти из песчаной набивки дистиллированной водой, азотом или паром. Его результаты показали, что соотношение зависит от температуры при низком и высоком водонасыщении и нечувствительно в среднем диапазоне водонасыщения. В его исследовании также наблюдалось уменьшение S _или в зависимости от температуры. Он объяснил свои результаты изменениями межфазных свойств.

Постон и др. (1970) провели серию измерений относительной проницаемости динамического вытеснения рыхлых песков при повышенных температурах. Их результаты показали увеличение S _{по сравнению с} с повышением температуры, сопровождаемым уменьшением S _или . Они также обнаружили, что относительная проницаемость как для масла, так и для воды увеличивается при более высоких температурах.

Эрлих (1970) изучал влияние температуры на кривые относительной проницаемости. Он сообщил, что с повышением температуры смачиваемость водой увеличивается, а контактный угол нефть-вода-порода уменьшается до нуля.Его модель показала, что отношение относительных проницаемостей вода-нефть при данной насыщенности увеличивалось с температурой для пористых сред с низким содержанием остаточной нефти (неконсолидированных) и уменьшалось с температурой для материалов с высоким содержанием остаточной нефти (консолидированных).

Lo и Fiungan (1973) сообщили о единственных стационарных данных относительной проницаемости при повышенных температурах. Их результаты по уплотненному пористому тефлону и песчанику Berea показали, что температурные эффекты были одинаковыми как в гидрофильных, так и в гидрофильных системах.Они предположили, что изменение соотношения вязкостей с температурой может быть причиной наблюдаемых изменений кривых относительной проницаемости.

Weinbrandt et al. (1975), работая со сцементированными песками, получили результаты, аналогичные результатам Sinnokrot et al. (1971). Кривые их относительной проницаемости смещались в сторону увеличения водонасыщенности с повышением температуры. Увеличение влажности пористой среды водой с температурой было названо основной причиной наблюдаемых изменений большинством этих исследователей.

Накорнтхап и др. (1982) представили математическую модель для описания изменений относительной проницаемости в зависимости от температуры в системе вода-нефть на основе предыдущих результатов.

Суфи и др. (1982) обнаружили, что нефть и вода в рыхлом чистом оттавском песке не зависят от температуры от 70°F до 186°F. Они пришли к выводу, что уменьшение «практического» S _или было связано с уменьшением коэффициента вязкости, а «кажущееся» увеличение S _wi было результатом уменьшения силы вязкости, создаваемой маслом, которое, в свою очередь, , вызвано снижением вязкости с температурой.Результаты показывают, что температурные эффекты могут быть результатом трудностей измерения и явлений лабораторного масштаба, а не фактического поведения потока.

Майни и др. (1983) исследовали влияние температуры на горизонтальные и вертикальные относительные проницаемости системы тяжелая нефть-вода. Их результаты показали увеличение S _wir , снижение S _или до минимального значения и изменение кривых относительной проницаемости с повышением температуры.

Торабзаде и Хэнди (1984) исследовали влияние температуры и межфазного натяжения на относительную проницаемость. Их экспериментальные результаты показывают, что на кривые относительной проницаемости влияет температура, особенно при низком межфазном натяжении. Для системы высокого давления относительная проницаемость по нефти увеличивалась, а относительная проницаемость по воде уменьшалась при заданной насыщенности, в то время как остаточная нефтенасыщенность уменьшалась, а неснижаемая водонасыщенность увеличивалась с повышением температуры. Отношение относительных проницаемостей вода/нефть уменьшалось с температурой при заданной насыщенности. Эти результаты свидетельствуют об увеличении предпочтительной смачиваемости песчаника водой с температурой.

Miller и Ramey (1985) провели испытания динамического вытеснения рыхлых и сцементированных песчаных кернов с использованием воды и очищенной нефти и не обнаружили изменений в зависимости от температуры ни остаточной насыщенности, ни кривых относительной проницаемости. Они не представили никаких кривых относительной проницаемости для консолидированного песчаника Береа. Сравнивались только относительные проницаемости и насыщения в конечной точке при 97°F и 199°F, что фактически показало некоторые температурные эффекты в относительных проницаемостях по нефти при неснижаемой водонасыщенности.Миллер и Рэми (1985) предположили, что на результаты предыдущих исследователей могли повлиять нестабильность вязкости, капиллярные концевые эффекты и/или трудности измерения материального баланса.

Экспериментальные результаты Уотсона и Эртекина (1988) показывают, что неуменьшаемая водонасыщенность увеличивается, а остаточная нефтенасыщенность снижается со средней температурой. По мере увеличения температуры закачки расчетные значения относительных проницаемостей по нефти и воде уменьшались.Разница в температурном градиенте приводила к вариациям как неснижаемой водонасыщенности, так и остаточной нефтенасыщенности, а также свидетельствовала об изменении смачиваемости. Относительная проницаемость как по нефти, так и по воде уменьшалась с большей скоростью при увеличении температурного градиента.

Поликар и др. (1990) провели экспериментальное исследование битума/воды Атабаски. Они обнаружили, что относительная проницаемость битум/вода Athabasca практически не влияет на температуру на относительную проницаемость по воде и битуму в диапазоне от 100 до 250°C (от 212 до 482°F).Было установлено, что кривая относительной проницаемости нефтяной фазы имеет выпуклый вид. Измеренные кривые также сравнивались с кривыми, полученными путем адаптации истории.

Schembre et al. (2005) изучали процессы термического восстановления на предмет влияния температуры на относительную проницаемость. Они использовали технологию КТ-сканирования и коэффициенты B-сплайна. Они обнаружили, что относительные проницаемости связаны с влиянием температуры на поверхностные силы и, в конечном счете, с взаимодействием порода-жидкость. Конечная точка остаточной нефтенасыщенности и относительной проницаемости по воде уменьшается с повышением температуры.Эти результаты подтверждают, что температура увеличивает смачиваемость водой.

Лион и др. (2005) провели свою экспериментальную программу, чтобы охарактеризовать влияние повышения температуры на гидравлические свойства материалов на основе цемента. Они создали наборы данных о проницаемости, изменяя температуру при постоянном давлении.

Huang and Rudnicki (2006) изучали миграцию глубоко залегающих грунтовых вод с помощью численного моделирования, основанного на результатах лабораторных испытаний. Они показали изменение проницаемости в зависимости от давления и температуры.Они выявили графическую зависимость между проницаемостью и температурой (рис. 6-18 и 6-19). На этих рисунках показано изменение проницаемости по сравнению с давлением и температурой.

Рис. 6-19. Изменение проницаемости песчаника в зависимости от температуры при различных уровнях давления.

Перерисовано из Huang and Rudnicki (2006). Copyright © 2006

Проницаемость уменьшается с увеличением всестороннего давления при фиксированной температуре (Рисунок 6-18). Это уменьшение может быть выражено с помощью отрицательной экспоненциальной функции:

k=akkoe-bk(p′-p0)

где

a _k & b _k 2

P ‘= ограничение давления

2

P _O = начальное давление

= начальное давление

K _O K _O = начальная проницаемость, 1 std ATM Давление

Рисунок 6-18 Также показывает, что кривые зависимости k от P _o имеют тенденцию становиться плоскими с повышением температуры, указывая на то, что повышение температуры уменьшает влияние давления на проницаемость образца.

На рис. 6-19 показано, что проницаемость песчаника снижается с повышением температуры при фиксированном всестороннем давлении, и подтверждается, что повышение давления снижает проницаемость. Такое поведение указывает на то, что возрастающее давление доминирует над влиянием температуры на проницаемость песчаника. Эти две характеристики можно отнести к двум физическим процессам (рис. 6-18 и 6.19). Однако твердый скелет песчаника подвергается термическому расширению с повышением температуры.Таким образом, просачивающиеся каналы между порами сжимаются, и, следовательно, проницаемость песчаника уменьшается с повышением температуры. Кроме того, повышение давления приводит к уменьшению сжимаемости пор и сужению проходов потока. В результате сжимающее воздействие давления и теплового расширения на поры уменьшается.

Эмпирическая корреляция была получена на основе экспериментальных данных Lion et al. (2005). На рис. 6.20 показано изменение проницаемости во времени.Жарикова и др. (2003) также обнаружили ту же закономерность в графиках проницаемости и температуры.

Рисунок 6-20. Зависимость проницаемости от времени.

Перерисовано из Lion et al. (2005).Copyright © 2005

Эмпирическая модель, основанная на экспериментальных данных, представлена ​​уравнением 6.45, описывающим связь между проницаемостью и температурой:

(6,45)k=8,33×10-22T2-9,33×10-19T+1,3× 10-17

Известно, что относительную проницаемость можно определить как отношение эффективной проницаемости к абсолютной проницаемости. Таким образом, из определения можно написать

(6,46)kr=keffk

. Сопоставление обоих уравнений относительной проницаемости дает

(6,47)keffkr=8,33×10-22T2-9,33×10-19T+1,3×10-17

Смачиваемость : Смачиваемость определяется как тенденция одной жидкости растекаться или прилипать к твердой поверхности в присутствии других несмешивающихся жидкостей. Смачиваемость описывает относительное предпочтение породы быть покрытой определенной фазой. Это также относится к взаимодействию между жидкой и твердой фазами (рис. 6-21).

Рисунок 6-21. Иллюстрация смачиваемости.

Маленькие капли трех жидкостей: ртути, масла и воды помещают на чистую стеклянную пластину. Затем три капли наблюдают с одной стороны, как показано на рис. 6-21. Отмечено, что ртуть сохраняет сферическую форму, капля масла приобретает приблизительно полусферическую форму, а вода стремится растечься по поверхности стекла. Тенденция жидкости растекаться по поверхности твердого тела является показателем смачивающих свойств жидкости на твердом теле. Эта тенденция к растеканию может быть более удобно выражена путем измерения угла контакта на поверхности жидкость-твердое тело. Этот угол, который всегда измеряется через жидкость к твердому телу, называется контактным углом θ, а угол смачивания ϕ между горизонтальным слоем и границей раздела капель определяет смачиваемость жидкости. Краевой угол θ стал важным показателем смачиваемости.

Как показано на рис. 6-21, по мере уменьшения краевого угла характеристики смачивания жидкости улучшаются.О полной смачиваемости свидетельствует нулевой краевой угол, а о полном несмачивании — краевой угол 180°. Существуют различные определения промежуточной смачиваемости, но в большей части опубликованной литературы краевые углы от 60° до 90° имеют тенденцию отталкивать жидкость. Смачиваемость пород-коллекторов флюидами важна, поскольку распределение флюидов в пористой среде является функцией смачиваемости. Из-за сил притяжения смачивающая фаза имеет тенденцию занимать более мелкие поры породы, а несмачивающая фаза занимает более открытые каналы.

Математически смачиваемость жидкости определяется как краевой угол между каплей жидкости, находящейся в тепловом равновесии на горизонтальной поверхности. В зависимости от типа поверхности и жидкости капля может принимать различные формы (рис. 6-21). Угол смачивания ϕ определяется углом между границей раздела капли и горизонтальной поверхностью. Видно, что жидкость смачивается при 90 < ϕ < 180° и несмачивается при 0 < ϕ < 90. ϕ = 0, 180° соответствует идеальному смачиванию, и капля растекается, образуя пленку на поверхности.Угол смачивания ϕ представляет собой термодинамическую переменную, которая зависит от межфазного натяжения поверхностей.

Пусть γ _lg обозначает межфазное натяжение из-за поверхности жидкость-газ, γ _sl относится к межфазному натяжению из-за поверхности твердое тело=жидкость, а γ _{sg 2 90 натяжение поверхности твердое тело-газ. В термодинамическом равновесии угол смачивания ϕ определяется законом Юнга:}

(6. 48)γsg=γsl+γlgcosφ

Основные свойства коллектора, такие как относительная проницаемость, капиллярное давление и удельное сопротивление, сильно зависят от смачиваемости. Поэтому важно, чтобы лабораторные эксперименты, в которых измеряются эти свойства, проводились на образцах, смачиваемость которых репрезентативна для резервуара, из которого они взяты.

Поверхностное и межфазное натяжение : При работе с многофазными системами необходимо учитывать влияние сил на границе раздела, когда две несмешивающиеся жидкости находятся в контакте.Рассмотрим две несмешивающиеся жидкости – на границе раздела жидкостей будут взаимодействия между молекулами разного типа, при этом межфазное натяжение возникнет за счет сил притяжения между молекулами в разных жидкостях. Как правило, межфазное натяжение данной поверхности жидкости измеряется путем нахождения силы на любой линии на поверхности, деленной на длину сегмента линии. Таким образом, межфазное натяжение становится силой на единицу длины, равной энергии на единицу площади поверхности. Когда эти две жидкости являются жидкостью и газом, термин поверхностное натяжение используется для описания сил, действующих на границе раздела. Когда поверхность раздела находится между двумя жидкостями, действующие силы называются межфазным натяжением. Поверхности жидкостей обычно покрыты чем-то вроде тонкой пленки. Хотя эта кажущаяся пленка обладает небольшой прочностью, тем не менее она действует как тонкая мембрана и сопротивляется разрыву. Считается, что это вызвано притяжением между молекулами в данной системе. Все молекулы притягиваются друг к другу пропорционально произведению их масс и обратно пропорционально квадрату расстояния между ними.

Разность давлений на границе раздела между точками 1 и 2 по существу является капиллярным давлением (рис. 6-22), т. е.:

рис. 6-22. Соотношение давлений для двух несмешивающихся жидкостей.

(6.49)Pc=P1-P2

Несмачивающая жидкость будет течь вперед в трубку до тех пор, пока общая сила, действующая на движение жидкости вперед, не уравновесится весом столба жидкости, поддерживаемого в трубке. Предполагая, что радиус капиллярной трубки равен r, общая поступательная сила F _{поступательная} , удерживающая жидкость вверх, равна силе на единицу длины поверхности, умноженной на общую длину поверхности, или

(6.50) ffomard = (2πr) (σnww) (cosφ) = 2πrσnwwcosφ

Где

где

A Σ _NWW = поверхностное натяжение между непрерывными и смачивающими жидкостью, Dyens / CM

Φ = угол смачивания

r = радиус, см

Поступательной силе противодействует вес жидкости, что эквивалентно обратной силе на единицу длины массы, умноженной на ускорение, или

(6.51)Fbackward=(πr2) (ρw-ρnw) g = πgr2 (ρw-ρnw)

Где

где

г = ускорение из-за гравитации, см / сек ²

ρ _NW = плотность некулянтной жидкости , г/см ³

ρ _w = плотность смачивающей жидкости, г/см ³

Теперь, приравнивая50 с уравнением 6. 51

2πrσnwwcosφ =πgτ2(ρw-ρnw)

или

(6.52)σnww=gr(pw-pnw)2cosθ

Известно, что противодействующая сила двух жидкостей на единицу площади разница между несмачивающей и смачивающей жидкостями. Таким образом, приравнивая уравнения 6.49 и 6.51, получаем:

(6.53)pc=-FbackwardArea=-πgr2(pnw-pw)πr2=g(pw-pnw)

. – ρ _nw ) из уравнения 6.52 в уравнение 6.53:

(6.54)Pc=2σnwwcosθr

Это модель интерфейса жидкость-жидкость для характеристики поведения жидкости. Многие исследователи/авторы (например, Hill 1952; Green and Willhite 1998; Boyd et al. 2006) использовали следующую математическую модель для описания границы раздела жидкость-жидкость в пористой среде. Давление в каждой фазе можно определить, применяя уравнение Дарси к поверхности раздела (рис. 6-23):

рис. 6-23. Модель для определения критерия устойчивости границы раздела в наклонном резервуаре.

(6.55) pd-pd = g (ρd-ρd) Δl sin α- (μdkd-μdkd) uΔl

где

p _d = смещение давления жидкости

p _d = вытеснение давления жидкости

г = гравитационная константа

α = наклон потока относительно горизонтальной оси (угловой угла)

ρ _d = смещенная плотность жидкости

ρ _D = вытеснение плотности жидкости

K _D = K _D = Эффективная проницаемость

μ _D = перемещенная жидкость вязкость

μ _D = вязкость вытесняющей жидкости

u = скорость жидкости

Δ L = длина возмущения

Палец остается стабильным на границе раздела, когда давление в вытесненной фазе больше, чем в вытесняющей фазе, или P _d > P _D . Если P _d > P _D , интерфейс остается стабильным. Если P _d < P _D , граница раздела считается нестабильной, а величина перепада давления указывает на возможность образования пальцев. Для смешивающегося вытеснения эффективная проницаемость равна собственной проницаемости, k , так что k _d = k _D = k . Для горизонтального течения (α = 0) критерий устойчивости не зависит от силы тяжести, а определяется силами вязкости.

Теперь рассмотрим сферическую каплю воды, находящуюся в равновесии с окружающим паром при пренебрежении гравитационными силами – искривленная поверхность приводит к разности давлений между водной фазой и газом. Ожидается, что давление внутри капли на вогнутой стороне поверхности будет превышать давление на выпуклой стороне. Если γ обозначает межфазное натяжение поверхности капли, то свободная энергия поверхности определяется как 4 πR ² γ, где R — радиус капли. Предположим, что радиус капли увеличился на дР из-за конденсации молекул на поверхности. Соответствующая свободная поверхностная энергия увеличивается на 4 * 2 πRγ * dR = 8 πRγdR . Эта энергия должна уравновешиваться силами давления между каплей и паром. Пусть *D P > 0 обозначает разность давлений между каплей и паром. Тогда работа, необходимая для увеличения размера капли на dR, будет равна Δ P *4 * πR ² dR = 8 πRγdR .Таким образом, давление между поверхностью капли и газом становится равным

(6,56)ΔP=2γR

Это называется уравнением Юнга–Лапласа и имеет общий вид: )

где

R

R ₁ , R ₂ = основные радиусы кривизны интерфейса

в приведенном выше примере капля была предложена идеальной сферой, с Р ₁ = Р ₂ = Р. Для двухфазного потока в пористой среде межфазное натяжение искривленных границ раздела пор вызывает капиллярное давление P _c между двумя жидкостями. На уровне пор часто предполагается, что кривизна поверхности раздела равна размеру поры, обозначаемому как а. Таким образом, капиллярное давление между флюидами в поре размером a составляет приблизительно 2γa.

Калькулятор артериального давления

Помните, что для лечения гипертонии важно правильно измерять артериальное давление (АД) (4 ^✔ ), и для этого может потребоваться более одного измерения при правильном размере манжеты, ее правильном расположении на руку, оставаясь неподвижным и избегая напитков с кофеином или курения (5 ^✔ ).Как ручное, так и автоматизированное измерение артериального давления требуют одинаковых мер предосторожности. Мониторинг артериального давления в домашних условиях

Высокое кровяное давление или гипертония — скрытая болезнь и основная причина смерти (6 ^✔ ). Симптомы могут отсутствовать или могут быть очень тонкие признаки, такие как тревога, чрезмерное потоотделение, сердцебиение, утомляемость, головокружение или звон в ушах. Мониторинг артериального давления в домашних условиях может предотвратить такие осложнения, как сердечный приступ и инсульт, связанные с высоким кровяным давлением(7 ^✔ ).Домашние устройства для измерения артериального давления обычно используют автоматические манжету и измеритель артериального давления. Купите тот, который сертифицирован авторитетной медицинской ассоциацией. Следующие инструкции могут помочь в домашнем мониторинге артериального давления:

• Подготовка к чтению Избегайте напитков с кофеином и курения. Опорожните мочевой пузырь, и вы не должны были делать никаких физических упражнений в течение по крайней мере 30 минут до чтения. Также не смотрите на свои мобильные телефоны и не смотрите телевизор во время измерения.(8 ^✔ )
• Время чтения — Производите чтение в одно и то же время каждый день утром или вечером или в оба времени. (9 ^✔ )
• Будьте неподвижны во время чтения Отдохните в течение 5 минут перед чтением и будьте неподвижны, так как движение может повлиять на чтение.(10 ^✔ )
• Примите правильную осанку, правильно сидя Сядьте на обеденный стул, а не на диван, с прямой спиной и опорой. Держите ноги на полу и не скрещивайте их.Ваш локоть должен опираться на стол, а манжета должна располагаться на уровне середины груди, на уровне сердца. (11 ^✔ )
• Обнажить руку для чтения голая рука, так что либо сними рубашку, либо закатай рукава.
• Выберите правильную манжету и завяжите манжету. В зависимости от размера вашей руки вы можете выбрать маленькую, среднюю или большую манжету. Лучше всего спросить медсестру или врача, какой размер манжеты лучше всего подходит для вашей руки.Манжета должна быть плотно завязана вокруг руки и на два пальца выше локтя.(12 ^✔ )
• Количество измерений Проведите два-три измерения с интервалом не менее одной-двух минут. Используйте одну и ту же руку каждый день
• Измеряйте в одно и то же время каждый день. Важно снимать показания в одно и то же время каждый день, например, утром и вечером. Лучше всего снимать показания ежедневно в течение недели и записывать все это в молочном магазине. Покажите его своему врачу или медсестре во время следующего визита к врачу.(13 ^✔ )

Положение шезлонга может снизить церебральную перфузию

Связанная статья:

Зачем беспокоиться об артериальном давлении во время операции в положении лежа на шезлонге?

Произошли катастрофические последствия

Презентация корпуса

Здоровая женщина 47 лет подверглась общей анестезии при артроскопии плечевого сустава. Артериальное давление (АД) до операции было 125/83 мм рт.ст. После премедикации 50 мг меперидина, 40 мг гидроксизина и 0.2 мг гликопирролата внутримышечно, анестезию вызывали 200 мг пропофола, 100 мг сукцинилхолина и 30 мг лидокаина. Поскольку у нее была гипертония, непосредственно перед индукцией ей внутривенно вводили 50 мг лабеталола. Анестезия поддерживалась 2% изофлураном, 60% закисью азота и кислородом. Во время операции пациент был помещен в положение «парикмахерской». Через 20 минут артериальное давление снизилось до 100/60 мм рт. ст., а затем оставалось в систолическом диапазоне 80–90 мм рт. ст. до конца случая.Насыщение кислородом составляло 100%, а значения CO ₂ в конце выдоха были в пределах 30 с на протяжении всего случая. По прибытии в отделение посленаркозной помощи (PACU) ее артериальное давление было 113/60 мм рт.ст., но она не проснулась. Налоксон 0,1 мг вводили внутривенно, но она оставалась без сознания и не двигала конечностями. Еще 0,1 мг налоксона дали через 35 мин после поступления в палату интенсивной терапии, затем еще 3 дозы налоксона и 2 дозы физостигмина. В это время ее трахея оставалась интубированной, и она была хорошо оксигенирована.Неврологическая оценка предположила диэнцефальный синдром, возможно, инфаркт головного мозга. Она не реагировала на голосовые команды или болевые раздражители, двусторонние рефлексы были снижены. Компьютерная аксиальная томография (КТ) головы изначально была нормальной, но через 5 дней предположили отек головного мозга и облитерацию цистерны. Магнитно-резонансная томография (МРТ) через 1 неделю показала изменения в обоих полушариях головного мозга, предполагающие корковые инфаркты, вовлечение передней и медиальной височной доли на двусторонней основе, без значительного отека и значительной грыжи.Ни разу не было никаких признаков внутричерепного кровотечения. Через 2 недели ее шкала комы Глазго составила 3 ​​балла; ее дно было чистым и четким. У нее были корнеальные рефлексы, положительный кляп и отрицательные кукольные глаза; она была гиперрефлексивной с повышенным тонусом и не реагировала на вредные раздражители во всех 4 конечностях. Ожидается, что она останется в стойком вегетативном состоянии.

Рекомендации по использованию положения шезлонга

Положение «пляжное кресло» (парикмахерская) было разработано в 1980-х годах для проведения ортопедических процедур артроскопии плечевого сустава. Пациенты сидят под углом от 30 до 90° над горизонтальной плоскостью с соответствующей подкладкой и с закрепленной головой в подголовнике. Повреждения плечевого сплетения меньше по сравнению с положением лежа на боку, и у хирурга есть отличный доступ к плечу. Положение помогает хирургу, потому что вес руки отвлекает плечевой сустав, избегая при этом деформации внутрисуставной анатомии.

Однако при переводе пациентов в вертикальное положение могут развиться значительные изменения.Среднее артериальное давление (MAP), центральное венозное давление (CVP), давление окклюзии легочной артерии (PAOP), ударный объем, сердечный выброс и PaO ₂ снижаются по мере снижения альвеолярно-артериального кислородного градиента (PAO ₂ -PaO ₂ ), сопротивление легочных сосудов и общее периферическое сопротивление увеличиваются. В условиях без наркоза эти эффекты компенсируются увеличением системного сосудистого сопротивления до 50-80%. Однако этот вегетативный ответ блокируется сосудорасширяющими анестетиками, которые еще больше усугубляют и снижают сердечный выброс. Артериальное давление остается неизменным или незначительно повышается у ненаркотизированных больных в положении сидя, но снижается в состоянии наркоза. Церебральное перфузионное давление (ЦПД) снижается примерно на 15% в положении сидя у пациентов без анестезии и может еще больше снижаться под анестезией из-за вазодилатации и нарушения венозного возврата. Венозный возврат из мозгового кровообращения обычно увеличивается за счет инспираторного субатмосферного давления при спонтанной вентиляции, но этот механизм сводится на нет при вентиляции с положительным давлением.Обструкция внутренних яремных вен в положении сидя может также препятствовать оттоку мозговых вен, особенно при неблагоприятных положениях головы и шеи, таких как наклон головы. Пол и Каллен сообщили о серии случаев в 2005 г., в которых задокументировано снижение артериального давления в диапазоне от 28 до 42%; следовательно, гипотензия считалась вероятной причиной ишемического повреждения головного мозга. Учитывая возможность периферической вазодилатации и угнетения миокарда, которые могут возникать у пациентов, подвергающихся анестезии сильнодействующими внутривенными и ингаляционными препаратами, эффекты вертикального положения и анестезии усиливаются.

Считается, что церебральная ауторегуляция поддерживает мозговой кровоток (CBF) постоянным в диапазоне MAP 50–150 мм рт.ст. Однако следует помнить, что у пациентов с плохо контролируемой артериальной гипертензией ауторегуляция CBF смещена вправо, что требует более высокого ЦПД/САД для обеспечения адекватной церебральной перфузии. В последние годы Драммонд и другие подчеркивали, что указанное значение 50 мм рт. чем удельное число 50 мм рт.Некоторые хирурги-ортопеды требуют преднамеренной гипотензии при операции на плече. С согласия анестезиолога или медсестры-анестезиолога преднамеренная гипотензия до среднего артериального давления 50-60 мм рт. ст. устраняет любую возможность ошибки в случае дальнейшего падения артериального давления. Кроме того, ни хирург, ни анестезиолог, ни CRNA, по-видимому, обычно не учитывают дополнительный эффект положения в шезлонге на церебральную перфузию.

Рассмотрите поправку на расположение манжеты

В вертикальном положении САД в головном мозге сильно отличается от места, где фактически измеряется АД, обычно на руке. К сожалению, эту разницу можно не заметить. В положении лежа АД, измеренное на руке, и АД, перфузирующее мозг, практически одинаковы. Однако, если пациент находится в вертикальном положении в положении лежачего кресла, АД в головном мозге будет меньше, чем в сердце или руке. Разница АД будет равна градиенту гидростатического давления между сердцем/рукой и головным мозгом. Например, предположим, что АД в сердце/на руке составляет 120/80 мм рт.ст. (САД 93 мм рт.ст.). Если высота наружного слухового прохода (представляющего собой основание головного мозга) находится на 20 см выше уровня сердца, то разница АД в сердце по сравнению с мозгом составит 15 мм рт.ст.Таким образом, АД у основания мозга будет 105/65 мм рт.ст. (САД 78 мм рт.ст.). Большинству пациентов, перенесших относительно простые процедуры, такие как артроскопия плечевого сустава или даже открытая операция на плече, не доступен внутриартериальный мониторинг АД. Поэтому у них нет датчика, размещенного на уровне наружного слухового прохода, для мониторинга АД в основании мозга. Вместо этого анестезиолог и/или медсестра-анестезиолог должны скорректировать показания АД на руке с учетом высоты головного мозга над рукой.Даже учет гидростатического градиента между наружным слуховым проходом (основанием мозга) и рукой не принимает во внимание добавленное расстояние от основания мозга, в круге Уиллиса, до самой головной части коры головного мозга. дополнительное расстояние 10-12 см (в зависимости от роста пациента), что представляет собой дополнительный градиент около 9 мм рт.ст.

Случай, представленный в начале этой статьи, предполагает, что градиент между рукой и мозгом не был оценен.Артериальное давление измеряли на руке с помощью неинвазивной манжеты, но не повышали его для поддержания адекватного среднего артериального давления на уровне головного мозга во время процедуры. Систолическое АД 80–100 мм рт. ст., вероятно, соответствовало САД 50–80 мм рт. еще на 9 мм рт.ст. ниже. Разумно оценить САД в 30-40 мм рт. ст. в коре головного мозга и несколько выше в стволе мозга. Компьютерная томография на пятый день после операции показала отек головного мозга и облитерацию цистерны. МРТ через 1 неделю показала кортикальные инфаркты в обоих полушариях головного мозга и отсутствие внутричерепного кровоизлияния. Травма соответствовала гипоперфузии, возникшей во время операции.

Оценка среднего артериального давления в голове может быть выполнена, когда пациент находится в положении лежачего кресла. Критическая переменная представляет собой расстояние по вертикали между наружным слуховым проходом и манжетой АД. Как только это расстояние известно, его следует преобразовать в градиент гидростатического давления, который затем должен быть включен в управление АД во время процедуры.

Для количественной оценки гидростатического градиента следует учитывать снижение на 0,77 мм рт. ст. на каждый сантиметр градиента (1 мм рт. ст. на каждые 1,25 см). В целом приблизительное расстояние между головным мозгом и местом наложения манжеты АД на руку в положении сидя будет составлять 10-30 см в зависимости от угла положения сидя и роста пациента; следовательно, САД головного мозга будет на 8-24 мм рт. ст. ниже, чем измеренное среднее давление в плечевой артерии. Если поза на шезлонге сочетается с преднамеренной гипотензией, церебральная перфузия будет серьезно нарушена.Еще более преувеличенный случай может развиться, когда манжету для измерения АД необходимо наложить на ногу, потому что контралатеральная рука недоступна для измерения АД, например, у пациента с предшествующей диссекцией лимфатических узлов по поводу рака молочной железы. В положении лежа на шезлонге ноги значительно ниже туловища, поэтому разница АД между АД, измеренным на манжете ноги, и АД в мозгу будет даже больше, чем градиент между рукой и мозгом.

Следующий случай иллюстрирует это.54-летняя женщина перенесла операцию по замене левого плеча в положении лежа на пляже. У пациента не было в анамнезе артериальной гипертензии или инфаркта миокарда. Предоперационная электрокардиограмма, эхокардиограмма, сканирование с таллием и тест на толерантность к физической нагрузке были нормальными. Больному проведена межлестничная блокада 40 мл 0,5% бупивакаина с адреналином (1:200 000). Из-за предшествующей мастэктомии внутривенный катетер 20G был установлен в правую стопу, а на икру наложена неинвазивная манжета для измерения АД.Не было документальных подтверждений того, что АД голени соответствовало АД левой руки до того, как пациенту сделали анестезию и левая рука стала недоступной. Артериальный катетер не устанавливался, хотя применялась преднамеренная гипотензия. Анестезию вызывали 100 мг пропофола, 250 мг пентотала натрия, 50 мг рокурония и 250 мкг фентанила. Анестезия поддерживалась 3,5% севофлураном и 67% закисью азота в кислороде. Нитроглицерин, 50 мкг х 3 дозы, и лабеталол, 5 мг х 4 дозы, были использованы для создания преднамеренной гипотензии.Через час после индукции ее систолическое АД было в пределах 85-100 мм рт.ст. Два часа спустя ее АД было 70/40 мм рт. ст., а затем оставалось около 90/60 мм рт. ст. в течение следующих 40 минут, когда оно снизилось до 50/25 и лечилось фенилэфрином. Электрокардиография показала синусовый ритм на всем протяжении, сатурация кислорода всегда была высокой, а CO ₂ в конце выдоха в большинстве случаев был выше 20 с. В PACU пробуждение было задержано, и она не дышала спонтанно. Катетер в лучевую артерию, наконец, был установлен, пока она находилась в PACU, и АД было нормальным.Апноэ сохранялось, зрачки были фиксированными и расширенными. Анализ газов крови при контролируемой вентиляции показал PaO ₂ 236 мм рт. ст., PaCO ₂ 35 мм рт. ст. и pH 7,4 с глюкозой 92 мг/дл. Неврологическая оценка выявила смерть головного мозга без CBF, плоской электроэнцефалограммы, без рефлексов, без реакции на боль и без повреждений на компьютерной томографии. При вскрытии был обнаружен инфаркт верхних отделов спинного и продолговатого мозга. Анестезиологическое оборудование проверено нормально. При этом не только использовалась преднамеренная гипотензия до очень низких значений, но и измерялось АД на ноге в положении больного сидя.Можно только представить, насколько низким было АД в головном мозге, когда АД в ноге было 70/40 или 90/60.

В дополнение к предотвращению преднамеренной гипотензии необходимо быть чрезвычайно бдительными и активно лечить неожиданную гипотензию, которая часто возникает во время анестезии в положении лежачего кресла по причинам, перечисленным выше. Эти методы лечения хорошо известны всем анестезиологам и включают в себя тщательный контроль концентрации ингаляционного анестетика, адекватное и своевременное введение жидкости и инфузию вазопрессоров по мере необходимости во время процедуры, когда пациент находится в вертикальном положении и подвергается риску.

Положение головы также важно, поскольку при укладывании пациента в сидячее положение требуется определенная степень манипуляций с головой. Большинство хирургов используют подголовник для иммобилизации головы. Несколько исследований показывают, что CBF может быть нарушен механической обструкцией и повреждением крупных вен или артерий. Уменьшение кровотока в позвоночной артерии, вызванное разгибанием, вращением или наклоном головы, может привести к инфаркту заднего мозгового кровообращения.

Наконец, газовая эмболия может привести к гипотензии и генерализованной циркуляторной нестабильности.Сообщалось об этом редком осложнении при растяжении суставной капсулы как воздухом, так и углекислым газом с последующим введением ирригационной жидкости под давлением. Таким образом, анестезиологи и КРНК должны помнить о возможности венозной газовой эмболии во время артроскопии плечевого сустава в положении сидя, если произойдет внезапный сердечно-сосудистый коллапс.

Резюме

Несмотря на низкую частоту, интраоперационный инсульт, связанный с операцией на плече, особенно у здоровых пациентов без риска инсульта, является совершенно неожиданным и разрушительным осложнением.Пациенты в положении «пляжное кресло» подвержены риску интраоперационного инсульта, если используется погранично низкое АД, измеренное на руке, без оценки влияния на ЦПД и CBF. Из-за специфических физиологических изменений, связанных с положением сидя, следует проявлять большую осторожность при использовании и интерпретации измерений АД с помощью манжеты на неоперативной руке или, тем более, если необходимо использовать измерения АД на ногах. Значения артериального давления <80% от предоперационных значений в состоянии покоя следует лечить агрессивно, чтобы увеличить запас прочности. Следует избегать преднамеренной гипотензии. Полное понимание физиологических изменений, связанных с вертикальным положением, и физических эффектов гравитации на АД в головном мозге имеет решающее значение для предотвращения катастрофических неврологических последствий во время операции на плече в положении сидя.

Д-р Каллен ранее был заведующим отделением анестезии и обезболивания Медицинского центра Каритас Св. Елизаветы и бывшим профессором анестезиологии в Медицинской школе Университета Тафтса в Бостоне, Массачусетс.

Доктор Кирби — заслуженный профессор анестезиологии Медицинского колледжа Университета Флориды в Гейнсвилле.

Каталожные номера

1. Поль А., Каллен Д.Дж. Церебральная ишемия при операциях на плече в вертикальном положении: серия случаев. Дж. Клин Анест 2005; 17:463-469.
2. Драммонд Дж. К. Нижний предел саморегуляции: пора пересмотреть свое мышление? Анестезиология 1997;86:1431-1433.
3. Драммонд Дж. К., Патель П. М.Нейрохирургическая анестезия. В: Миллер Р.Д., Куккиара Р.Ф., Миллер Э.Д., мл. и др., ред. Анестезия , 5-е изд. Филадельфия: Черчилль Ливингстон, 2000:1903-5.
4. Форе Э.А., Кук Р.И., Майлз Д. Воздушная эмболия во время анестезии при артроскопии плеча. Анестезиология 1998;89:805-6.

Гидростатическое давление: определение, уравнение и расчеты — видео и стенограмма урока

Давление в жидкости

Частицы газа не очень дружелюбны.Они растекаются, чтобы заполнить все пространство своего контейнера, наслаждаясь своим личным пространством и свободой. Но при облете частиц газа они иногда сталкиваются друг с другом, а также со стенками емкости. Эти взаимодействия создают давление в сосуде, а в газе это давление одинаково во всей жидкости.

Но вы можете ясно видеть, что это не относится к жидкостям, потому что они не заполняют весь свой контейнер, как это делают газы. Это происходит из-за связей между молекулами жидкости, которые удерживают их вместе. Когда вы наливаете жидкость в контейнер, она заполняет дно, потому что гравитация притягивает ее вниз. Эта сила гравитации совпадает с показаниями вашей шкалы — это вес жидкости и то, что создает давление в этой жидкости.

Давление в жидкости также увеличивается с глубиной из-за гравитации. Жидкость внизу должна выдерживать вес всей жидкости над ней, а также всего воздуха над ней! Вы не замечаете веса окружающего вас воздуха, потому что ваше тело находится под таким же давлением, как и атмосфера, но любая жидкость под этой атмосферой определенно это чувствует.

Вы можете почувствовать это изменение давления, когда плывете на дно бассейна. По мере того, как вы погружаетесь глубже под воду, вы чувствуете, что давление увеличивается, потому что на вас ложится все больше и больше веса. Но давление не просто нарастает на вас. Поскольку вы находитесь в жидкости, вы почувствуете, как вокруг вас увеличивается давление.

Расчет давления жидкости

Когда жидкость находится в состоянии покоя, то есть не течет, мы можем определить ее давление на заданной глубине, известное как гидростатическое давление . Мы определяем это с помощью уравнения: P = rho * г * d , где P — давление, rho — плотность жидкости, г — сила тяжести и d это глубина.

Вы также можете увидеть гидростатическое уравнение, записанное как P = rho * g * h , где h обозначает высоту. Это может быть использовано, потому что иногда мы хотим рассчитать давление жидкости, когда она заполняет столб (например, при измерении барометрического давления), поэтому нам нужно знать высоту жидкости.Это как взять глубину и перевернуть ее вверх дном. Пока вы используете соответствующее измерение, можно использовать любую букву, но может помочь придерживаться буквы, которая лучше всего представляет то, что вы измеряете — либо глубину, либо высоту.

Важно помнить, что плотность жидкости не меняется с глубиной не больше, чем плотность шоколадного батончика, когда вы разбиваете его на отдельные кусочки. Жидкости не сжимаемы, а это означает, что их молекулы уже настолько близко друг к другу, насколько это возможно. 3.2, если вы знаете две другие переменные, вы можете легко вычислить третью. Все, что требуется, это небольшая перестановка, за которой следуют быстрые математические расчеты.

Краткий обзор урока

В жидкости давление давит не только на контейнер с жидкостью, но и на все части самой жидкости. Давление в жидкости вызывается весом жидкости, то есть силой тяжести. По мере увеличения глубины увеличивается и давление, потому что сверху идет больше веса (или силы).2) и d – глубина (или высота) жидкости.

Используя это уравнение, мы можем определить давление на любой заданной глубине внутри жидкости, если мы знаем плотность жидкости. Мы также можем найти плотность или глубину жидкости, если мы знаем другие переменные и соответствующим образом перестроим уравнение.

Результаты обучения

Когда вы дойдете до конца этого урока, вы сможете:

• Дать определение гидростатическому давлению
• Понимать характеристики давления в жидкости
• Рассчитайте давление любой жидкости с помощью уравнения гидростатики

Несущая способность грунта — таблица несущей способности

Помимо обеспечения ровной платформы для опалубки или каменной кладки, фундаменты распределяют вес дома, чтобы почва могла нести нагрузку. Нагрузка распространяется внутри самого фундамента под углом примерно 45 градусов, а затем распространяется в почве под более крутым углом, больше похожим на 60 градусов от горизонтали.

По мере того, как нагрузка под фундаментом распределяется, давление на грунт уменьшается. Грунт непосредственно под фундаментом принимает наибольшую нагрузку, поэтому его следует тщательно уплотнять.

Найдите ближайших подрядчиков по плитам и фундаментам, которые помогут с фундаментом.

Поскольку нагрузка распределяется, давление на грунт максимально прямо под фундаментом.К тому времени, когда мы опустимся ниже фундамента на расстояние, равное ширине фундамента, единичное давление грунта упадет примерно вдвое. Спуститесь на то же расстояние еще раз, и давление упадет на две трети. Таким образом, почва прямо под основанием является наиболее критической, а также, как правило, наиболее подверженной насилию.

Когда мы выкапываем фундамент, зубья ковша взбалтывают почву и подмешивают в нее воздух, уменьшая ее плотность. Также в траншею может попасть грунт с насыпи.Рыхлая почва имеет гораздо меньшую несущую способность, чем первоначальная.

Вот почему так важно уплотнить дно траншеи. Используйте виброплиту для песчаных или гравийных грунтов и виброплиту для ила или глины (узнайте больше об уплотняющем оборудовании в этом руководстве по земляному полотну и основанию). Если вы не уплотните эту почву, вы можете получить 1/2 дюйма осадки только на первых 6 дюймах почвы.

Если вы копаете слишком глубоко и заменяете почву для восстановления сорта, вы добавляете назад почву, которая расширилась на целых 50%.Под нагрузкой он снова уплотнится и вызовет оседание. Поэтому, когда вы заменяете материал в траншее, тщательно уплотняйте его или используйте крупный гравий. Гравий размером полтора дюйма или больше практически самоуплотняется, когда вы его укладываете. Под тяжестью деревянного дома он не осядет в значительной степени.

Научитесь промазывать мягкие участки почвы.

Таблица несущей способности почвы

Источник: Таблица 401. 4.1; Кодекс жилищного строительства CABO на одну и две семьи; 1995.

Свойства почвы и подшипник

Тип и плотность родной почвы также важны. В Международном строительном кодексе, как и в предшествующем кодексе CABO, перечислены предполагаемые значения несущей способности для различных типов грунтов. Очень мелкие почвы (глины и ил) обычно имеют меньшую емкость, чем крупнозернистые почвы (пески и гравий).

Однако некоторые глины или илы имеют более высокую несущую способность, чем значения в кодовых таблицах.Если вы проведете тест почвы, вы обнаружите, что у вас более плотная глина с гораздо более высокой несущей способностью. Механическое уплотнение почвы также может повысить ее несущую способность.

Определение несущей способности на площадке

Проверка плотности грунта в траншее для фундамента с помощью пенетрометра. Несущая способность вашего грунта поможет вам определить, нужен ли вам мелкозаглубленный или глубокий фундамент. Прочность грунта непосредственно под фундаментом, где сосредоточены нагрузки, имеет решающее значение для работы фундамента.

Вы можете получить довольно хорошее представление о несущей способности грунта на дне траншеи с помощью ручного пенетрометра. Это карманное устройство представляет собой подпружиненный зонд, который оценивает давление, которое может выдержать почва, и откалиброван для получения показаний в тоннах на квадратный фут. Каждый подрядчик и строительный инспектор должен иметь один из них. Это может помочь вам избежать многих неприятностей.

Факторы, влияющие на центр давления у пожилых людей: Фремингемское исследование стопы | Журнал исследований стопы и голеностопного сустава

10.

Birtane M, Tuna H: Оценка распределения подошвенного давления у взрослых с ожирением и без него. Clin Biomech (Бристоль, Эйвон). 2004, 19: 1055-1059. 10.1016/j.clinbiomech.2004.07.008.

Артикул

Google Scholar

-4.

КАС
Статья
PubMed

Google Scholar

27.

Allen MK, Glasoe WM: Metrecom измерение опущения ладьевидной кости у пациентов с повреждением передней крестообразной связки. J Athl Train. 2000, 35: 403-

КАС
PubMed
ПабМед Центральный

Google Scholar

37.

No related posts.