INTEGRATED FRAMEWORK IN SUPPORT OF PIPELINE ENGINEERING DESIGN FOR GEOHZARDS

Shawn Kenny, Pijush Debnath, Kenton Pike, Bipul Hawlader

In the proceedings of: GeoQuébec 2015: 68th Canadian Geotechnical Conference & 7th Canadian Permafrost Conference

Session: Transportation and Linear Infrastructure I / Transports et infrastructures linéaires I

ABSTRACT: Energy pipelines are critical elements of the national infrastructure for the transportation of oil and gas resource. These pipeline systems may extend hundreds of kilometers in length, traverse across terrain units with varied geotechnical properties and may be impacted by geohazards. The relative ground movement imposes forces on the buried pipeline that may cause local damage and impair the mechanical performance with respect to serviceability or strength limits. The current state-of-practice for the engineering design and integrity assessment of a buried energy pipeline is based on structural pipe/soil interaction models idealized using beam and spring elements. This approach can be deficient when analyzing complex pipeline/soil interaction events that need to account for complex boundary conditions, load transfer processes and failure mechanisms. Continuum finite element methods can address these deficiencies but require an integrated framework including experienced numerical analysts, laboratory tests to define input parameters for soil constitutive models and physical data to verify simulation procedures. In this paper, the framework for integration of these technical approaches in support of pipeline engineering design is discussed with reference to recent studies. The potential for improving current pipeline engineering practice is also explored.

RÉSUMÉ: Les pipelines sont des éléments essentiels de l'infrastructure nationale pour le transport des ressources de pétrole et de gaz. Ces réseaux de canalisation peuvent s'étendre sur des centaines de kilomètres de long, traversant différentes formations géologiques avec des propriétés géotechniques variées, et peuvent être affectées par des risques géologiques. Des mouvements au sein du sol peuvent impliquer des forces sur le pipeline enfoui et causer des dommages locaux et ainsi porter atteinte au rendement mécanique par rapport aux limites de maintenabilité ou de résistance. Les pratiques actuelles en ce qui attrait à la conception technique et à l'évaluation globale d'un pipeline souterrain sont basées sur des modèles idéaux dcomplexes entre le pipeline et le sol qui doit tenir compte des conditions aux limites complexes, des processus de transfert de charge et des mécanismes de défaillance. Des méthodes d'éléments finis continus peuvent remédier à ces lacunes, mais nécessitent un cadre intégré, y compris des analyses numériques, des tests de laboratoire expérimentés afin de définir les paramètres d'entrée pour les modèles de constitution des sols et des données physiques pour vérifier les procédures de simulation. Dans cet article, le cadre d'intégration de ces approches techniques est discuté en technique des pipelines.

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