Estimating the Impact Pressure of a Columnar Toppling Failure on Buried Pipelines

RÉSUMÉ: Les pipelines enterrés sont généralement moins vulnérables aux chutes de pierres que les structures en surface. Cependant, lorsqu’un grand pilier rocheux subit un basculement, il se comporte comme une chute de bloc et peut représenter un risque important pour le pipeline. Cet article présente un modèle théorique permettant d’estimer la vitesse de translation, la charge d’impact et la pression d’impact d’un tel basculement lorsqu’il touche le sol au-dessus d’un pipeline enterré. Le modèle montre que ces valeurs varient linéairement du point de pivot jusqu’à l’extrémité du pilier rocheux, en fonction de sa géométrie et des propriétés du sol. Un cas d’étude issu d’un projet de construction de pipeline illustre l’application du modèle : un pilier d’environ 55 m³ s’est détaché, a basculé et a percuté le sol au-dessus d’un pipeline existant. Les résultats soulignent l’importance de comprendre la dynamique des roches et l’interaction sol-pipeline pour une évaluation efficace des risques.

ABSTRACT: Buried pipelines are generally less susceptible to rock fall damage than above-ground structures. However, when a large columnar toppling failure occurs, the falling rock column behaves like a rock fall and have a significant risk to even a buried pipeline. This paper presents a theoretical model to estimate the translational velocity, impact load, and impact pressure of a columnar toppling failure when it impacts the ground surface above a buried pipeline. The model shows that these values vary linearly from the pivot point to the tip of the rock column and are influenced by rock geometry and soil cover properties. To demonstrate the application of this model, a case study from a pipeline construction project is discussed. In this case, a rock column approximately 55 cubic meters in size detached from its origin, toppled, and impacted the ground above an existing pipeline. The proposed model provided critical predictions of the impact pressure resulting from the columnar toppling failure. The findings highlight the importance of understanding rock dynamics and soil-pipeline interaction for effective risk evaluation and mitigation in similar scenarios.