Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Analysis of the effects of using various backfill materials in the buried pipelines construction

Kliszczewicz Barbara

Archives of Civil Engineering

|

2023

|

Vol. 69, nr 4

227--245

EN

In the article the effects of backfilling an underground, flexible pipeline, using natural materials (ground backfill) and modified materials, so called Lightweight Backfilling Materials (LBMs) were analyzed. These materials, thanks their lower density, have a positive effect on reducing the loads on the underground pipeline and, consequently, reducing deformations and stresses in its wall. LBMs include lightweight expanded clay aggregates, recycled tire chips used directly in the trench or mixed with the soil, foam concrete, foam glass (granules or plates), and expanded polystyrene, embedded in the ground in the form of blocks. The assessment of the effects of modifying the backfill of the underground pipeline was carried out by means of multi-variant numerical analysis in which models of the pipe-soil system in a plane strain state (2D model) were tested. In these models PEHD pipes were represented, with differential of their diameter (DN315, DN600) and stiffness (SDR), as well as trenches of various shapes (trench with vertical walls and with sloping walls). In the numerical calculations, two variants of trench filling were analyzed: full filling with soil and filling with selected LBMs (expanded clay aggregates, expanded polystyrene, tire chips mixed with soil) in layers separated in the backfill. The results of numerical calculations for particular variants of the models were analyzed in terms of the distribution of vertical displacements and stresses in the soil and pipe deformation. The received pipe deflections and circumferential stresses in their wall were related to the permissible values for PEHD pipes.

PL

W niniejszej publikacji podjęto próbę zbadania efektów zastosowania wybranych materiałów typu LBMs w budowie podziemnych rurociągów PEHD. Badanie to przeprowadzono za pomocą wielowariantowej numerycznej analizy modelu 2D układu rura-grunt, wykonanej w programie ZSOIL [10]. Modele FEM, zbudowane na potrzeby analizy numerycznej, reprezentują rurociąg PEHD ułożony w gruncie metodą wykopową. Modele te typu 2D (płaski stan odkształcenia) przedstawiają przekrój poprzeczny rurociągu o jednostkowej długości, otoczonego gruntem (układ rura-grunt). W analizie rozpatrzono dwa warianty kształtu wykopu (wąski o ścianach pionowych i szeroki o ścianach nachylonych) oraz trzy warianty częściowego wypełnienia wykopów warstwami keramzytu (ozn. LECA), bloczkami z polistyrenu spienionego (ozn. EPS), odpadami gumowymi zmieszanymi z gruntem (ozn. TDA). Obliczenia wykonano dla 64. różnych modeli układu rura-grunt. Przedmiotem analizy były podatne rury PEHD, o średnicach DN315 i DN600 i zróżnicowanych sztywnościach (SDR 11, SDR 21, SDR 26 i SDR 41). Rury ułożone zostały na warstwie podsypki o grubości 0,2 m i obsypane gruntem (obsypka) na wysokość 0,3 m ponad górny punkt rury. Pozostała część wykopu wypełniona była wyłącznie gruntem (ozn. SOIL), lub wariantowo gruntem, do którego wprowadzano warstwę materiałów LBMs (grubość warstw 0.8 m). Na górnej krawędzi modeli, w strefie o szerokości odpowiadającej szerokości wykopu, przyłożono obciążenie LF, o charakterze statycznym, równomiernie rozłożonym. W wykonanych analizach numerycznych, które miały charakter przyrostowo-iteracyjny, obciążenie to narastało liniowo od wartości 0 do wartości 150 kN/m2. Warstwy gruntu, keramzytu i odpadów gumowych zmieszanych z gruntem modelowano za pomocą modelu Mohra-Coulomba, warstwę EPS ora z rurę PEHD – w zakresie sprężystym. Wykonane obliczenia numeryczne dostarczyły bardzo szeroką paletę wyników w zakresie przemieszczeń węzłów i naprężeń w elementach modeli. W artykule zaprezentowano tylko niektóre z nich, głównie te w których uzyskano ekstremalne analizowane wartości. Prezentowana wielowariantowa analiza numeryczna modeli układu rura-grunt nie pozwala jednak na sformułowanie uniwersalnych wniosków dotyczących efektów zastosowania warstw z wybranych materiałów jako częściowego wypełnienia wykopów. Wynika to z faktu, iż do obliczeń wprowadzono konkretne wartości parametrów poszczególnych stref materiałowych. Ponadto analizy MES mają charakter przybliżony. Należy zatem traktować prezentowaną analizę jako pewne studium przypadku, na podstawie którego można skomentować tendencje w badanych efektach.

2

Dynamic reliability evaluation of buried corroded pipeline under rockfall impact

Wang Yifei, Xie Mingjiang, Su Chun

Eksploatacja i Niezawodność

|

2022

|

Vol. 24, no. 2

275--288

EN

Load impact, such as the rockfall, may bring significant threats to the integrity management of pipeline. This study is intended to evaluate the reliability of buried pipeline under rockfall impact, and so as to reduce the possible failure and unnecessary downtime. Firstly, the dynamic response of the buried pipeline under load is analyzed by Euler Bernoulli foundation beam. After that, the process of rockfall impact on buried corroded pipeline is simulated with nonlinear finite element method. Furthermore, the influence of rockfall’s parameters (including rockfall mass, impact velocity, impact position, etc.) on the pipeline’s equivalent stress is quantitatively analyzed. Eventually, a time-varying reliability model is established to calculate the failure probability. The results indicate that the mass and velocity of the rockfall have obvious influence on the pipeline’s failure probability, and the change of impact’s position has small influence. The proposed method can provide a theoretical reference for the design and maintenance of buried pipeline.

3

Optimization of induced voltage on buried pipeline from HV power lines using grasshopper algorithm (GOA)

Bouallag Khadidja, Djekidel Rabah, Bessedik Sid Ahmed

Diagnostyka

|

2021

|

Vol. 22, No. 2

105--115

EN

The buried metallic pipeline which parallels to the HV power line is subject to induced voltages from the AC currents flowing in the conductors, these voltages can affect the operating personnel, pipeline associated equipment, and the pipeline integrity. This paper analyses the induced voltage and current on the buried pipeline running parallel to HV power lines. It also presents an optimization procedure of different parameters that affect the level of the induced voltage in the pipeline during normal operating conditions. A comparison study between the proposed optimization algorithms (GOA, GE, DE and PSO) is done with a maximization of a given objective function. The simulation results establish that the GOA algorithm provides a faster convergence and better solution than the other optimization algorithms. Thus, the statistical analysis according to Friedman’s rank test confirmed the superiority of this proposed algorithm. Furthermore, the results show that the parameters optimization of the metallic pipeline is an effective approach to provide the best performance for mitigation which is generally sufficient to reduce the induced voltage experienced by the buried metallic pipeline to enforce the safety limit.

4

Seismic behavior of buried pipelines subjected to reverse fault moti

Sabet S. A., Nayyeri S. M. R.

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2016

|

Vol. 10, nr 30

84--88

EN

Network of buried pipelines is one of the critical elements in infrastructure of today's modern cities that cover large geographic distances. That is why they face a variety of natural hazards due to permanent ground replacements or wave emissions. Reports suggest that the main cause of damage to these lines is not seismic vibrations but large and permanent ground deformations are major causes of infrastructures' demolition. Most recent studies are related to lines crossing the strike-slip faults, and only a few researchers have tried to study the behavior of structures against the reverse fault. This article discusses the behavior and response of structures and infrastructures against the movements of reverse faults using the finite elements method. In this study, the interaction between soil-soil and soil-pipe has been considered in modeling terms. By using Abacus finite element analysis software version 6.11, pipe as shell element and the material behavior as elastoplastic as well as the soil around the pipeline as a continuous volumetric elements were designed and analyzed.

5

Weryfikacja numerycznego modelu układu rura-grunt na podstawie badań laboratoryjnych

Kliszczewicz B.

Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture

|

2014

|

z. 61, nr 3/I

115--126

PL

W artykule przedstawiono przebieg i wyniki badań laboratoryjnych układu rura – grunt. Układ ten odwzorowuje rurociąg ułożony w gruncie, poddany działaniu ciężaru gruntu oraz obciążenia naziomu. Celem badań było określenie zasięgu stref współdziałania podatnego rurociągu z gruntem oraz oszacowanie deformacji rury. Przebieg badań rejestrowano fotograficznie, zaś fotografie poddano obróbce w technologii PIV (Particle Image Velocimetry). W efekcie otrzymano mapy przemieszczeń gruntu oraz wyznaczono deformację rury, zarejestrowane w trakcie badań. Wyniki badań posłużyły do weryfikacji konstytutywnego modelu gruntu Hardening Soil Small, użytego w numerycznej symulacji przebiegu badań laboratoryjnych.

EN

This article presents the process and results of pipeline-soil system laboratory tests. This system represents the buried pipelines, subjected to loads of soil mass and uniformly distributed surface load. The goals of laboratory tests were determination of the range of pipeline-soil interaction areas. The process of laboratory tests was photographed. Isoplots of displacements as well as the deformation of the pipeline were determined using PIV (Particle Image Velocimetry technique). The outcomes of conducted tests are the basis of verification of an elasto-plastics model with isotropic hardening (Hardening Soil Small), which was used in numerical simulation of this test.

6

Detekcja podziemnych rurorociągów i kabli metodami geofizycznymi

Antoniuk J., Koblański A.

Technika Poszukiwań Geologicznych

|

1998

|

R. 37, nr 3

65-70

PL

Przedstawiono rezultaty prac modelowych i eksperymentalnych w zakrasie geofizycznego kartowania podziemnych rurociągów i kabli. Do lokalizacji tego rodzaju elementów podziemnej infrastruktury mogą być zastosowane niektóre modyfikacje badań geoelektrycznych i magnetycznych. Analizowano efektywność metody ciała naładowanego, metody VLF oraz metody stałego pola magnetycznego w wariancie gradientowym. Stwierdzono, że w niektórych przypadkach oprócz lokalizacji i określenia kierunku przebiegu rurociągów metody te pozwalają również na badania ich stanu technicznego.

EN

The results of modelling and experiments carried out in order to locate elements of technical infrastructure (buried pipelines and cables) using geophysical methods are presented in the paper. Geoelectric methods, including the mise-a-la masse and VLF techniques, and magnetic gradient -method were applied and their effectiveness in solving the problem was analysed. It is shown that in some cases not only location and direction of buried pipelines, but also their technical state can be determined.