Axial ground movement analysis for buried polyethylene pipelines using nonlinear pipe-soil interaction model

Auchib Reza, Ashutosh Sutra Dhar

Dans les comptes rendus d’articles de la conférence: GeoCalgary 2022: 75th Canadian Geotechnical Conference

Session: M6

RÉSUMÉ: Les canalisations traversant les zones exposées à des déformations permanentes du sol sont souvent à risque. Les déformations du tuyau dues aux mouvements du sol dépendent de l'interaction sol-tuyau. Les directives de conception actuelles recommandent l'utilisation de ressorts non linéaires pour modéliser l'interaction sol-tuyau lors de l'évaluation des pipelines. Cependant, aucun paramètre de ressort tenant compte de l'interaction sol-conduite pour les conduites flexibles en polyéthylène n'est disponible dans les directives de conception. Cette étude développe un modèle numérique bidimensionnel basé sur Winkler utilisant une analyse par éléments finis pour étudier les tuyaux en polyéthylène soumis à un mouvement axial relatif du sol. Les résultats de l'analyse FE montrent que les calculs basés sur les paramètres recommandés dans les directives actuelles sous-estiment la résistance axiale maximale du sol mesurée lors de l'essai. Les paramètres d'interaction tuyau-sol recommandés dans les lignes directrices ont été modifiés pour simuler les réponses mesurées pour les tuyaux en MDPE dans le sable dense. L'analyse a été étendue à différentes profondeurs d'enfouissement afin d'examiner les limites de déformation sûres pour les tuyaux en MDPE.

ABSTRACT: Pipelines crossing the areas exposed to permanent ground deformation are often at risk. The pipe strains due to the ground movements depend on soil-pipe interaction. Current design guidelines recommend using nonlinear springs to model soil-pipe interaction during the assessment of pipelines. However, no spring parameters accounting for the soil-pipe interaction for flexible polyethylene pipe are available in the design guidelines. This study develops a two-dimensional Winkler-based numerical model using finite-element analysis to investigate polyethylene pipes subjected to axial relative ground movement. The results of FE analysis show that calculations based on parameters recommended in the current guidelines underestimate the maximum axial soil resistance measured during the test. The pipe-soil interaction parameters recommended in the guidelines were modified to simulate the measured responses for the MDPE pipes in dense sand. The analysis was extended for various burial depths to examine the safe strain limits for MDPE pipes.

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