A laboratory facility for studying pullout behaviour of buried pipelines

Parththeeban Murugathasan, Ashutosh Sutra Dhar, Bipul Chandra Hawlader

In the proceedings of: GeoEdmonton 2018: 71st Canadian Geotechnical Conference; 13th joint with IAH-CNC

Session: Geohazards in Linear Infrastructure

ABSTRACT: The effect of ground movements on the performance of buried pipelines is an important consideration for pipeline integrity assessment. The experimental and analytical studies conducted in the past identified the important shearing mechanisms of soil around the pipe during relative ground movements. However, design methods for the assessment of pipes subjected to ground movements are not well developed, due to lack of quantitative data on the effects of soil shearing on the pullout force of the pipeline. The objective of the current study is to develop a laboratory test facility for pullout testing of buried pipelines to investigate pipe with different diameters and materials while simulating the ground conditions expected in the field. Finite-element modelling is used to assess the effects of the size of the test facility and rigidity of the boundary wall on the pullout behaviour. Based on the calculated effects, an optimum design of the test box is developed. The findings from this study suggest that a width of 10 times pipe diameter for the test cell is sufficient for axial pullout testing; however, the boundary wall stiffness should be designed to adequately minimize the wall deformations.

RÉSUMÉ: L'effet des mouvements du sol sur la performance des pipelines enfouis est un facteur important pour l'évaluation de l'intégrité des pipelines. Les études expérimentales et analytiques menées dans le passé ont identifié les importants mécanismes de cisaillement du sol autour de la conduite lors des mouvements relatifs du sol. Cependant, les méthodes de conception pour l'évaluation des tuyaux soumis aux mouvements du sol ne sont pas bien développées, en raison du manque de données quantitatives sur les effets du cisaillement du sol sur la force d'arrachement du pipeline. L'objectif de la présente étude est de mettre au point une installation d'essai en laboratoire pour les essais d'arrachement des pipelines enfouis afin d'étudier des tuyaux de diamètres et de matériaux différents tout en simulant les conditions du sol attendues sur le terrain. La modélisation par éléments finis est utilisée pour évaluer les effets de la taille de l'installation d'essai et de la rigidité de la paroi sur le comportement de retrait. Sur la base des effets calculés, une conception optimale de la boîte de test est développée. Les résultats de cette étude suggèrent qu'une largeur de 10 fois le diamètre du tuyau pour la cellule d'essai est suffisante pour les essais de retrait axial; cependant, la rigidité de la paroi limite doit être conçue pour minimiser de façon adéquate les déformations de la paroi.

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