Ice gouging analysis using NorSand critical state soil model

Farzad Eskandari, Ryan Phillips, 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: Other General

ABSTRACT: In the arctic and other cold regions, subsea pipelines are exposed to various hazards such as pressure ridges or icebergs gouging the seabed which can impose distress to the pipe due to seabed deformation. Understanding the pipe response provides the basis to determine a safe burial depth in which the seabed gouges would not jeopardize the integrity of the pipeline while it is reasonable cost-wise. Numerical analysis is proven to be a reliable tool to capture the seabed behaviour during the ice gouging event and simulate the subgouge deformations. Most of the soil constitutive models available in commercial finite element (FE) packages do not appropriately simulate the dilative behaviour of soil. NorSand critical state soil model improved the simulation of behaviours of sand for various loading conditions. In this paper NorSand model is implemented in ABAQUS Explicit user subroutine VUMAT and calibrated against drained triaxial test data. A 3D finite element model is developed in ABAQUS Explicit to simulate the ice gouging events in the sandy subsea.

RÉSUMÉ: Dans les régions arctiques et autres régions froides, les pipelines sous-marins sont exposés à divers risques tels que les crêtes de pression ou par le raclement des fonds marins par les icebergs qui peuvent imposer des contraintes mécaniques aux tuyaux en raison de la déformation du fond marin. Comprendre la réponse du tuyau fournit la base pour déterminer une profondeur d'enfouissement sécuritaire à laquelle les raclements des fonds marins ne compromettrait pas l'intégrité du pipeline et ce avec des coûts raisonnable. L'analyse numérique est avéré être un outil fiable pour saisir les fonds marins comportement pendant les gougeage de la glace et de simuler les déformations en dessous des raclements. La plupart des modèles constitutifs du sol disponible en élément commercial finis ne simule pas correctement le comportement de dilatation du sol. Le modèle critique de l'état du sol NorSand améliore la simulation des comportements de sable sous différentes conditions. Dans cet article NorSand modèle est implémenté dans ABAQUS Explicit utilisateur VUMAT sous-routine et étalonné par rapport aux données d'essai de drainages triaxial. Un modèle tridimensionnel par éléments finis est développé dans ABAQUS Explicit pour le gougeage de glace dans le sous-sol sableux.

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