Time-dependent isotache behaviour observed in physical soil-pipe interaction model tests – its practical implications on pipeline performance evaluation

C.K. Wong, R.G. Wan, R.C.K. Wong

In the proceedings of GeoSt. John's 2019: 72nd Canadian Geotechnical Conference

Session: Laboratory Testing

ABSTRACT: Pipelines for the transport essential natural resources are often constructed at shallow depths through different geologic terrains. Permanent ground deformations can occur in actively moving slopes, landslides, surface faulting and ground subsidence, which impose external load on buried pipes. Large strains may be accumulated in the buried pipes and may affect their performance over time. The external load exerted on the pipe by the ground movement is dependent on the soil resistance mobilized in soil-pipe interaction. Recent available pipeline design guidelines (e.g., American Lifelines Alliance (ALA) and Pipeline Research Council International (PRCI)) provide recommendations on soil ultimate resistances for different soil types in drained and undrained loading conditions. However, these guidelines do not consider the effect of soil displacement rate on the soil ultimate resistance in soil-pipe interaction. This paper proposes to use the concept of -pipe relative displacement rate and the soil ultimate resistance on the pipe in compacted clays. The relationship is developed based on results measured in physical soil-pipe interaction models. Practical examples are presented to illustrate the use of this relationship to evaluate the performance of buried pipelines subjected to short- and long-term ground movements.

RÉSUMÉ: Le transport des ressources naturelles est effectué par des pipelines qui sont souvent enfouis à de faibles profondeurs, traversant différents terrains géologiques. Des déformations permanentes du sol peuvent se produire dues à des pentes en mouvement actif, aux glissements de terrain, les failles de surface et les affaissements du sol, qui imposent une charge externe sur la structure (pipeline). De grandes déformations peuvent s'accumuler et ainsi nuire à la performance de la structure au fil du temps. La charge externe exercée sur la structure par le mouvement du sol dépend de la résistance du sol mobilisée dans l'interaction sol-structure. Les directives récentes sur la conception des pipelines (par exemple, American Lifelines Alliance (ALA) et Pipeline Research Council International (PRCI)) fournissent des recommandations sur les résistances ultimes des sols pour différents types de sol dans des conditions de chargement drainé et non drainé. Cependant, ces directives ne considèrent pas l'effet de la vitesse de déplacement du sol sur la résistance ultime du sol dans l'interaction sol-structure. Cet article propose d'utiliser le concept de comportement «isotache» pour quantifier la relation entre la vitesse de déplacement relatif sol-structure et la résistance ultime du sol sur la structure dans des argiles compactées. La relation est développée sur la base des résultats mesurés dans des modèles d'interaction physique sol-pipeline. Des exemples pratiques sont présentés pour illustrer l'utilisation de cette relation pour évaluer la performance de pipelines enterrés soumis à des mouvements de terrain à court et à long terme.

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Cite this article:
C.K. Wong; R.G. Wan; R.C.K. Wong (2019) Time-dependent isotache behaviour observed in physical soil-pipe interaction model tests – its practical implications on pipeline performance evaluation in GEO2019. Ottawa, Ontario: Canadian Geotechnical Society.

@article{Geo2019Paper445,author = C.K. Wong; R.G. Wan; R.C.K. Wong,title = Time-dependent isotache behaviour observed in physical soil-pipe interaction model tests – its practical implications on pipeline performance evaluation ,year = 2019}