Assessment of pipelines subjected to varying longitudinal soil displacement rates

RÉSUMÉ: Un certain nombre d'oléoducs et de gazoducs ont été construits et enfouis à faible profondeur sur les pentes de la province de l'Alberta, au Canada. En raison de terrains complexes et de formations géologiques, ces pentes sont actives et se déplacent continuellement à des taux variables. Les sections de pipelines soumises à de telles déformations permanentes du sol à long terme peuvent céder en raison d'une forte accumulation de déformation au fil du temps. Il est d'une importance pratique de quantifier la manière dont ces taux de mouvement affectent l'intégrité de la conduite afin qu'un programme efficace de surveillance sur le terrain et d'assainissement puisse être développé pour maintenir l'intégrité et prolonger son fonctionnement. Dans le passé, des solutions ont été développées pour l'analyse des tuyaux enterrés sous une charge axiale (longitudinale) due aux glissières de translation. Ces solutions ne tiennent pas compte de l'effet du taux de déplacement du sol sur (i) les réponses de pression interstitielle excessive (génération et dissipation) autour du tuyau et (ii) le comportement de l'interface sol-tuyau. Cet article développe des solutions semi-analytiques simplifiées pour caractériser ce phénomène couplé dans l'interaction sol-tuyau sous charge axiale (longitudinale) et pour estimer les déformations exercées sur un tuyau soumis à des taux de déplacement du sol variables. Ces solutions seront utilisées dans une étude de cas pour évaluer le potentiel de céder dans le tuyau avec les taux de déplacement du sol donnés qui se sont produits dans la pente.

ABSTRACT: A number of oil and gas pipelines have been constructed and buried at shallow depths across slopes in the province of Alberta, Canada. Due to complex terrains and geological formations, these slopes are active, continually moving in varying rates. Pipeline sections subjected to such permanent long-term ground deformations may yield because of large strain accumulation over time. It is of practical importance to quantify how such movement rates affect the integrity of the pipe so that an effective field monitoring and remediation program can be developed to maintain the integrity and prolong its operation. In the past, solutions have been developed for analysis of buried pipes under axial (longitudinal) loading due to translational slides. These solutions do not consider the effect of soil displacement rate on (i) excess pore pressure responses (generation and dissipation) around the pipe and (ii) soil-pipe interface behaviour. This paper develops simplified semi-analytical solutions to characterize this coupled phenomenon in soil-pipe interaction under axial (longitudinal) loading and to estimate the strains exerted on a pipe subjected to varying soil displacement rates. These solutions will be used in a case study to assess the potential of yielding in the pipe with the given soil displacement rates that occurred in the slope.