Soil-pipeline interaction along unstable slopes: a coupled three-dimensional approach. Part 2: Numerical analyses

摘要

The soil-pipe interaction constitutive model, based on the concept of the “macroelement” described in a companion paper, has been implemented according to a piecewise linear (PWL) formulation in a three-dimensional finite element code in which the pipe is discretised by means of beam elements. To draw an interpretative theoretical framework for the structural response of the system, some ideal problems in which the pipeline is assumed to be straight and the displacement profile simple are discussed. Both large and small displacement approaches are employed, and the problem of axial instability of pipelines is also analysed. Monitoring data from three real case studies have also been numerically simulated: the first two concern pipelines subject to transversal slow soil movements and the third one refers to a small diameter pipeline subject to failure due to axial instability.Un modèle constitutif de l'interaction sol-tuyau, basé sur le concept de «macroélément» décrit dans un article compagnon, a été établi selon une formulation linéaire pièce-par-pièce dans un cadre en trois dimensions par éléments finis. Dans ce modèle, le tuyau est subdivisé en éléments de poutre. Afin de démontrer les comportements structuraux des systèmes dans un cadre d'interprétation théorique, des problèmes idéaux dans lequels le tuyau est droit et le profil de déplacement est simple sont discutés. Les approches de grands et petits déplacements sont utilisées toutes les deux, et le problème d'instabilité axiale des tuyau est aussi analysé. Des données de suivi de trois cas réels ont aussi été simulées numériquement: les deux premiers représentent des tuyaux soumis à des mouvements de sol lents et transversaux, et le troisième correspond à un tuyau de faible diamètre avec un potentiel de rupture par instabilité axiale.