Effects of Geohazards on Energy Pipelines: Technology Framework Supporting Engineering Design and Emerging Tools

ABSTRACT: Energy pipeline transportation systems are typically buried and may be subject to large deformation ground movements associated with operational parameters and natural events. Although modern computational tools provide robust, effective and efficient platforms for simulation of pipeline/soil interaction events, a comprehensive technology framework is needed to advance technical solutions in support of engineering design with confidence. This technology framework requires laboratory tests to refine constitutive models used within numerical algorithms and physical models to calibrate and evaluate the computational simulations. In this paper, elements of this technology framework are examined and results discussed from a research program developing advanced computational simulation tools, to assess the effects of large deformation ground movement events on buried pipelines. The importance of mesh topology, large deformations and strains, nonlinear material behaviour, contact mechanics and bifurcations on the strategies employed to develop the computational tools are explored. A discussion on current and future trends is also presented.

RÉSUMÉ: Systèmes de transport par pipeline de l'énergie sont généralement enterrés et peuvent être soumis à d'importants mouvements de sol de déformation associés à des paramètres de fonctionnement et les événements naturels. Bien que les outils informatiques modernes offrent des plates-formes robustes et efficaces pour la simulation d'événements d'interaction pipeline/sol, un cadre technologique globale est nécessaire pour promouvoir des solutions techniques à l'appui de la conception technique avec confiance. Ce cadre de la technologie exige des tests de laboratoire pour améliorer les modèles de comportement utilisés dans les algorithmes numériques et des modèles physiques pour calibrer et évaluer les simulations informatiques. Dans le présent document, les éléments de ce cadre de la technologie sont examinés et discutés les résultats d'un programme de recherche de développer des outils de simulation informatiques avancées, afin d'évaluer les effets des grands événements déformation de mouvements de terrain sur les canalisations enterrées. L'importance de la topologie de maillage, de grandes déformations et les souches, comportement des matériaux non linéaire, mécanique du contact et bifurcations sur les stratégies utilisées pour développer les outils de calcul sont explorées. Une discussion sur les tendances actuelles et futures est également présenté.