Целью работы является разработка методики расчета на устойчивость эксплуатационной колонны кольцевого сечения (трубы) из полимерного материала при освоении месторождений полезных ископаемых методом подземного выщелачивания в многолетнемерзлых породах. Результат достижения поставленной цели ориентирован на определение геометрических параметров трубы, обеспечивающих ее эксплуатационную надежность. Актуальность исследования связана с особенностями внешних воздействий на колонну, например геотехнологической скважины, работающую в массиве многолетнемерзлых пород в условиях дополнительного воздействия от давления льда при замерзании воды в заколонном пространстве. Такое воздействие сопровождается, как правило, деформацией трубы при обжатии ее льдом, что может приводить к смятию трубы, к нарушению технологического процесса и риску загрязнения геологической среды. Предлагаемая методика расчета колонны из полимерного материала заключается в моделировании объектов с применением метода конечных элементов. При этом используются пространственные конечные элементы, с помощью которых моделируются основные взаимодействующие друг с другом элементы геотехнологического природно-техногенного комплекса: труба из полимерного материала, лед в заколонном пространстве и примыкающие к скважине однородные или неоднородные массивы горных пород. Результаты исследования представлены в виде таблиц и мозаик перемещений, в которых отражены напряжения и деформации в элементах расчетной схемы. Анализ полученных результатов подтверждает возможность эксплуатации трубы из полимерных материалов различного технологического назначения в разнообразных условиях криолитозоны, в том числе экстремальных. Выполнена оценка результатов перераспределения давления, создаваемого льдом при замерзании воды в заколонном пространстве, на массив горных пород и колонну. Определены взаимосвязанные деформации массива пород и эксплуатационной колонны при замерзании воды в заколонном пространстве. Установлена необходимость учета свойств массива горных пород при определении давления на колонну. Выявлены условия смятия трубы при различном сочетании ее параметров.
