عنوان

پاسخ خطوط لوله مدفون تحت شرایط مختلف جابجایی گسل و ارزیابی روش های مناسب کاهش آسیب

‭۱۲۴۴۶پ‬

per

پاسخ خطوط لوله مدفون تحت شرایط مختلف جابجایی گسل و ارزیابی روش های مناسب کاهش آسیب

/علیرضا مهدوی دهخوارقانی

: دانشکده فنی-مهندسی عمران

‮‭۲۶۵‬ص‬

چاپی

کارشناسی ارشد

در رشته مهندسی عمران-آب

‮‭۱۳۹۱/۰۵/۲۵‬

تبریز

در طی سی سال گذشته محققان تلاش‌های بسیاری جهت شناخت رفتار پیچیده خطوط لوله مدفون تحت شرایط آسیب دیدگی مختلف انجام دادهاند .تحقیقات بر روی زلزله‌های گذشته نشان میدهد، خسارت ناشی از زمین لرزه بر روی خطوط لوله ی مدفون نفت یا گاز عمدتا به دلیل تغییرشکلهای تدریجی زمین همچون جابجایی گسلها، لغزش زمین، روانگرایی خاک‌های پیرامون لوله، و کمتر به دلیل انتشار امواج زمین لرزه می‌باشد .از اینرو تحقیقات صورت پذیرفته در این حوزه مطالعاتی بر مبنای روشهای تحلیلی، روشهای عددی و یا استفاده از شرایط و ابزار آزمایشگاهی می‌باشد و به دلایلی همچون هزینه ی بالا و یا شرایط سخت صحرایی بررسی رفتاری و ساختاری این سازه ها در ابعاد واقعی کمتر می‌باشد .در این پایان نامه ابتدا با استفاده از روشهای عددی و با بهره گیری از نرم افزار ‮‭ABAQUS‬ مدل‌های سازه ای و ساختگاهی خطوط لوله مدفون تحت شرایط مختلف گسلش شامل گسل های با جابجایی لغزشی، نرمال و معکوس برای خطوط لوله مدفون در شرایط" نسبت عمق دفن به قطر مختلف "و"نسبت قطر به ضخامت "و" مشخصات خاک محیطی "و" زاویه برخورد صفحه گسل با خط لوله "مختلف به صورت سه بعدی مورد بررسی و ارزیابی قرار خواهند گرفت .مطالعه نتایج حاصل از تحلیل‌ها مؤید آن است که آسیب دیدگی خطوط لوله مدفون در بر خورد با صفحات جابجایی گسل متأثر از شرایط جنس خاک پیرامونی، نسبت عمق دفن به قطر لوله، نسبت قطر به ضخامت لوله و ویژگی‌های مقاومتی جنس لوله می‌باشد .نهایتا با بررسی مطالعات صورت پذیرفته، ایده‌ها و روشهای مناسب جهت کاهش آسیب خطوط لوله از جمله به کار گیری سیستم‌های جذب انرژی، اصلاح و بهسازی ترانشه ارائه و مورد ارزیابی قرار خواهند گرفت .استفاده از مقاطع جدار نازک آکاردئونی به عنوان سیستم جاذب انرژی جهت کاهش تنش‌های ایجاد شده در خطوط لوله غیر مدفون به جهت جابجایی‌های ناشی از انبساط و انقباض سیستم در سالای اخیر مورد توجه و کاربرد بوده است .از اینرو ایده ی استفاده از این مقاطع به صورت مدفون جهت مقابله با خسارات ناشی از تغییرشکلهای تدریجی زمین در آیین نامه‌های جدید بین المللی مطرح، فلذا مطابق توضیحات مندرج نیاز به مطالعات بیشتر و بررسی های دقیقتر دارد .ازاینرو صرفا به عنوانه توصیه در چنین آیین نامه‌هایی ذکر شده است و در این پژوهش عملکرد استفاده از چنین سیستم‌های جاذب انرژی به عنوان یکی از راه‌های پیشنهادی جهت کاهش آسیب مورد بررسی و مطالعه قرار خواهد گرفت .هم چنین تغییر شرایط بستر و خاک پیرامونی ترانشه در محل برخورد لوله مدفون با صفحه گسل، در کاهش پاسخ‌های سیستم و متناسبا کاهش آسیب و تنش‌های ایجاد شده در خط لوله مؤثر خواهد آمد .در سال ‮‭۱۹۷۵‬ نیومارک و هال اولین تلاش را جهت برآورد پاسخ مکانیکی خطوط لوله مدفون تحت جابجایی‌های گسل انجام دادند که در آن با استفاده از یک مدل تحلیلی ساده پاسخ خط لوله را با فرض جابجاییهای کوچک در سیستم و اعمال اثرات اصطکاکی لغزش خاک و لوله به صورت فشار استاتیکی مستقیم بر جداره لوله به دست آوردند .ادامه ی کار نیومارک و هال را کندی و همکارانش درسال ‮‭۱۹۷۷‬ با فرض اثرات اصطکاکی خاک و لوله و به صورت غیر یکنواخت بر روی خطوط لوله انجام دادند که بعدها در سال‮‭۱۹۸۵‬ ونگ و یه تکمیل تحقیقات فوق را به لحاظ اثرات سختی خمشی خطوط لوله ادامه دادند .ویگیوکاس و همکارانش در سال ‮‭۱۹۷۹‬ جابجایی‌های افقی و قائم صفحات گسل را بر روی خطوط لوله مدفون و با کمک روش‌های عددی و با فرض تیر بر بستر الاستیک انجام دادند و در تحقیقات بعدی در سال ‮‭۱۹۸۳‬ مک کارفی و اورورک غییر شکل‌ها و کرنش‌های ایجاد شده در خطوط لوله آب و گاز گذرا از صفحات گسل در طی زلزله سن فرناندو را مورد مطالعه و ارزیابی قرار دادند .در سال ‮‭۱۹۹۵‬ ونگ و همکاران تحقیقات مشابه را بر روی خطوط لوله با فرض تیر بر بستر الاستیک انجام دادند که نهایتا تاکادا و همکارانش در سال ‮‭۲۰۰۱‬ روش ساده و جدیدی را جهت برآورد حدود کرنش بحرانی ایجاد شده در خطوط لوله مدفون فولادی متقاطع با صفحات گسل ارائه نمود که در این روش ارتباط تغییر شکل‌های هندسی خط لوله در راستای طولی و عرضی با یکدیگر بر آورد و جهت تخمین کرنش بحرانی مورد استفاده قرار گرفت .در تحقیقات جدیدتر در سال ‮‭۲۰۰۶‬ کاکاوسیس و آناگنوگتیسیوس راهکار جدیدی با استفاده از روش اجزا محدود و به کار گیری المان‌های کانتکت بین خاک و لوله جهت تدقیق اثرات اندرکنش خاک و لوله ارائه نمود که بعدها در سال ‮‭۲۰۰۷‬ روش تحلیلی مطابق بر تحقیقات فوق توسط کارایتروس و همکارانش ارائه گردید و در سال ‮‭۲۰۰۸‬ لیو و همکارانش روش عددی تحقیقات کارایتروس را ارائه و کارآیی آن را مورد ارزیابی قرار دادند .در سال ‮‭۲۰۰۷‬ موسسه تحقیقاتی کانپور هندوستان آیین نامه‮‭GDSMA - IITK‬را مورد بازبینی قرار داده و ایده استفاده از مقاطع جدار نازک آکاردئونی جهت مقابله با آسیب‌های وارد به سیستم خطوط لوله مدفون در اثر تغییر شکل‌های تدریجی زمین شامل گسل و نشست خاک پیرامونی سیستم را ارائه نموده است که مطابق مندرجات آیین نامه نیاز به تحقیقات بیشتر می‌باشد .همچنین جامعهی مهندسین عمران آمریکا ‮‭ASCE‬ در دستور العمل طراحی خطوط لوله مدفون بهسازی زمین و اصلاح مصالح ترانشه خطوط لوله مدفون در محدوده تقاطع با صفحات گسل را جهت بهبود آسیب‌های وارد به سیستم مؤثر شمرده که مشابه فوق مطابق مندرجات نیاز به بررسی های مضاعف وجود دارد .

Slip patterns is studied. In this case, three dimensional analyses of pipelines under various conditions such different ratios of diameter to thickness of pipe, depth of burial to diameter of pipe", various surrounding soil condition" and finally "angle of the faulting planes with the pipeline will be reviewed and evaluated. Next, a review of studies done. So, the ideas and methods for retrofitting of the pipeline including energy absorption systems, improvement of trenches will be presented and evaluated. Recently, the use of thin wall accordion sections as energy absorbing systems has been considered to reduce the stresses created in the pipeline. Likewise, using of loose granular soils as trench of pipeline is a profitable solution to improve rupture displacement of pipeline due to faulting patterns -Slip and Normal-Slip, Reverse-During the past 30 years many attempts have been done to understand the complex behavior of buried pipelines under various conditions of damage. Researches over the past earthquakes shows the damage caused by earthquakes on buried pipelines for oil or gas, mainly due to the gradual ground deformations such as faults, landslides, liquefaction of soils around the pipe, and are less due to seismic waves. Thus, researches done in this field of studies mostly have been proposed by analytical methods, numerical methods and use of laboratory investments. So, cause of impediments such as costs and difficulty of realizations on behavioral and structural aspects of these lifelines, least of the studies are over the actual dimensions. In this thesis, at first by usage of numerical methods and utilization of computer software programs likewise ABAQUS, response of buried pipelines crossing different faulting patterns as Strike

مهدوی دهخوارقانی، علیرضا

تاری نژاد، رضا، استاد راهنما

حاجی علیلوی بناب، مسعود، استاد مشاور

سیاه و سفید

نمایه‌سازی قبلی