Centrifuge modeling of subaqueous and subaerial landslides impact on suspended pipelines

Ken Chi, Arash Zakeri, Bipul Hawlader

In the proceedings of: GEO2011: 64th Canadian Geotechnical Conference, 14th Pan-American Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, 5th Pan-American Conference on Teaching and Learning of Geotechnical Engineering

Session: Landslides

ABSTRACT: Subaqueous and subaerial landslides pose a significant threat to pipelines. This paper discusses the drag forces resulting from the impact of a portion of an intact submarine and subaerial landslide on a pipeline. Ten geotechnical centrifuge experiment tests were conducted. Eight of which simulated a submarine glide or out-runner block impact on pipeline, and two modelled that of subaerial. At 30 times of Earth™s gravity, the prototype scale of the clay blocks used in the tests measured about 4.5 m high and 12.0 m long. The undrained shear strengths ranged from 4 to 7 kPa for the submarine tests and 9 to 13 kPa for the subaerial. The clay blocks impacted the model pipes, normal to its axis, at velocities ranged from 0.1 to 1.3 m/s. The shear strain rates (defined as the ratio of velocity over pipe diameter) in the experiments ranged from 10 to 137 reciprocal second. A method is presented to estimate the drag forces on a suspended pipeline caused by a glide or out-runner block in submarine scenario.

RÉSUMÉ: Les glissements de terrain subaquatique et subaériens constituent une menace importante sur les pipelines. Cet article discute les forces de traînée résultant de l'impact d'une partie d'un sous-marin intact et des glissements de terrain subaériens sur un pipeline. Dix essais expérimentaux géotechniques centrifuges ont été effectués. Dont huit qui simulait un glissement sous-marin ou un impact d™un bloc sur le pipeline, et deux tests représentent ce qui se passe dans l™air. À 30 fois la gravité terrestre, les prototypes des blocs d'argile utilisée dans les tests mesuraient environ 4,5 m de haut et 12,0 m de long. Les résistances au cisaillement non drainé variait de 4 à 7 kPa pour les essais sous-marins et de 9 à 13 kPa pour les subaériens. Les blocs d'argile ont touchés le tuyau modèle, normal pour son axe, à une vitesse variant de 0,1 à 1,3 m / s. Le taux de cisaillement (défini comme le rapport entre la vitesse et le diamètre du tuyau) dans les expériences variait de 10 à 137 1/s. Une méthode est présentée pour estimer les forces de traînée sur un pipeline en suspension provoquée par glissement dans le scénario sous-marin.

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