Response of buried pipeline subjected to reverse faulting

Fadaee, Meysam; Farzaneganpour, Farnoud; Anastasopoulos, Ioannis

doi:10.1016/j.soildyn.2020.106090

Cited by 26 publications

(14 citation statements)

References 33 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…erefore, the mining activities in the reverse fault area inflict massive challenges to the site construction and maintenance [12][13][14]. To ensure safety and improve mining productivity around the coal seam in the reverse fault area, it is necessary to study the stress variation trend of reverse fault-affected mined coal bodies.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Distribution and Variation of Mining-Induced Stress in the Reverse Fault-Affected Coal Body

Zhou

Qin

Zhang

2021

Advances in Civil Engineering

View full text Add to dashboard Cite

This study aimed to explore the stress distribution and variation of reverse fault-affected mined coal body. A mechanical analysis model of the coal body in the reverse fault area was first established, then the coal body stress characterization equation was derived, and the stress distribution pattern on the coal body was calculated. Subsequently, applying the Mohr–Coulomb strength criterion revealed the following relationship: the closer is the distance to the reverse fault, the worse is the stability of the coal body, and that the coal body strength influences the stress concentration of the coal body in front of the working face. Moreover, simulation with FLAC3D was carried out to verify the coal body stress calculated by the mechanical model as well as the fluctuation of the coal body stress concentration. It could be concluded that while mining the hanging wall of the reverse fault, the stress concentration of mined coal body decreases with the increase of reverse fault dip angle, but increases with the increase of reverse fault throw; the stress concentration magnitude generated during footwall mining is lesser than that during hanging-wall mining. In other words, the magnitude of coal body stress concentration can be affected by the hanging wall and footwall mining, as well as parameters of the reverse fault. Finally, intrinsically safe GZY25 borehole stress sensors were used to monitor the coal body stresses in the reverse fault area under the influence of mining in Xinchun Coal Mine and ZuoQiuka Coal Mine. It was found that the coal body stress concentration in front of the working face either increased gradually or increased first before decreasing. It can be concluded that with the decrease of the distance between the working face and reverse fault, the vertical stress of the coal body increases, and the vertical stress of the coal body begins to increase obviously at a certain position. At this point, the vertical stress of the coal body can be generalized to 1.02–1.39 times of the initial vertical stress. Furthermore, the stress concentration coefficient of coal body is related to the distance from the reverse fault, and two changes occur: ① if the coal-bearing capacity does not exceed its strength, the coal stress in front of the working face increases gradually, and the stress concentration factor increases gradually; ② the stress concentration coefficient of mining coal body increases first, such that when the coal body bearing capacity exceeds its strength, the coal body fails and loses all its effective bearing capacity, followed by the decrease in coal body stress concentration coefficient.

show abstract

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Distribution and Variation of Mining-Induced Stress in the Reverse Fault-Affected Coal Body

Zhou

Qin

Zhang

2021

Advances in Civil Engineering

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Considerable numerical simulations and large-scale physical model tests were adopted to analyze structures that cross faults under special and complex conditions. The influence of pipeline shell thickness, buried depth, fault zone width, fault displacement, intersection angle of pipeline and fault, material nonlinear characteristic, etc., were taken into account systematically during the numerical simulations (Joshi et al, 2011;Karamitros et al, 2011;Chen et al, 2012;Yang et al, 2013;Vazouras and Karamanos, 2017;Demirci et al, 2018;Dezhkam and Nouri, 2018;Sarvanis et al, 2018;Yifei et al, 2018;Fard et al, 2019;Fadaee et al, 2020). Centrifuge model tests were implemented for segmental tunnels subjected to a normal fault and for a high-density polyethylene pipeline crossing a strike-slip fault (Abdoun et al, 2009;Kiani et al, 2016).…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Seismic Response of a Water Transmission Pipeline Across a Fault Zone Adopting a Large-Scale Vibration Table Test

et al. 2021

View full text Add to dashboard Cite

The seismic response is generally amplified significantly near the fault zone due to the influence of discontinuous interfaces and weak-broken geotechnical structures, which imposes a severe geologic hazard risk on the engineering crossing the fault. The Hanjiang to Weihe River Project (phase II) crosses many high seismic intensity regions and intersects with eight large-scale regional active faults. Seismic fortification of the pipelines across the fault zone is significant for the design and construction of the project. A large-scale vibration table test was adopted to investigate the seismic response and fault influences. The responses of accelerations, dynamic stresses, strains, and water pressures were obtained. The results show that the dynamic responses were amplified significantly by the fault zone and the hanging wall. The influence range of fault on acceleration response is approximately four times the fault width. The acceleration amplification ratio in the fault zone generally exceeds 1.35, even reaching 1.8, and the hanging wall amplification ratio is approximately 1.2. The dynamic soil pressure primarily depends on the acceleration distribution and is apparently influenced by pipeline location and model inhomogeneity. The pipeline is bent slightly along the axial direction, accompanied by expansion and shrinkage in the radial direction. The maximum tensile and compressive strains appear at the lower and upper pipeline boundaries near the middle section, respectively. Massive y-direction cracks developed in the soil, accompanied by slight seismic subsidence. The research findings could provide reasonable parameters for the seismic design and construction of the project.

show abstract

“…Zhang, Zhao, et al, 2016a). Η μεθοδολογία αυτή χρησιμοποιείται συχνά για την επέκταση πειραματικών δεδομένων, καθώς επιτρέπει τη μεταβολή πολλών παραμέτρων (Fadaee et al, 2020;Robert et al, 2016;Rofooei et al, 2018;Tsatsis et al, 2019) (Joshi et al, 2011;Melissianos et al, 2016Melissianos et al, , 2020Temis & Strom, 2019;Uckan et al, 2015). Οι Chatzidakis et al (2022a) μελέτησαν τη συμπεριφορά θαμμένων αγωγών υπό τη διάρρηξη δευτερογενών ρηγμάτων χρησιμοποιώντας αντίστοιχα προσομοιώματα.…”

Section: προσομοίωση της καταπόνησης αγωγώνunclassified

“…Πρόσφατα, αντίστοιχα προσομοιώματα χρησιμοποιήθηκαν για τη διερεύνηση της αλληλεπίδρασης ρηγματικών διαρρήξεων με θεμελιώσεις (Loli et al, 2018;Rokonuzzaman et al, 2015), αγωγούς (Fadaee et al, 2020;Tsatsis et al, 2019) και υπόγειες σήραγγες (Baziar et al, 2014).…”

Section: συμπεράσματαunclassified

“…Αυτό έρχεται σε αντίθεση με την περίπτωση κανονικού κύριου ρήγματος, όπου μεγαλύτερες κλίσεις παρουσιάζει ο αγωγός στην όδευση A λόγω του κατακόρυφου επιπέδου διάρρηξης του δευτερογενούς ρήγματος. Εδώ, κυρίαρχο ρόλο φαίνεται να παίζει η θλιπτική καταπόνηση του αγωγού από το ανάστροφο κύριο ρήγμα, η οποία προκαλεί απότομες κλίσεις στον αγωγό (Demirci et al, 2018;Fadaee et al, 2020;Rofooei et al, 2018).…”

Section: σύγκριση με πειραματικά αποτελέσματαunclassified

See 1 more Smart Citation

Σεισμική Τρωτότητα Και Βέλτιστη Αντιμετώπιση Της Σεισμικής Διακινδύνευσης Υποθαλάσσιων Και Παράκτιων Ενεργειακών Δικτύων

Χατζηδάκης¹

View full text Add to dashboard Cite

Οι υδρογονάνθρακες, όπως το φυσικό αέριο και το πετρέλαιο, αποτελούν τη σημαντικότερη πηγή ενέργειας της εποχής μας. Λόγω των αυξανόμενων αναγκών του σύγχρονου πολιτισμού, η εξαγωγή υδρογονανθράκων συνεχίζεται διαρκώς από όλο και περισσότερα χερσαία και υποθαλάσσια κοιτάσματα. Η μεταφορά τους στα αστικά και βιομηχανικά κέντρα κατανάλωσης γίνεται -μεταξύ άλλων- μέσω αγωγών υδρογονανθράκων, οι οποίοι ανήκουν στα ενεργειακά δίκτυα κοινής ωφέλειας (ΔΚΩ). Οι αγωγοί αυτοί αποτελούν έργα υποδομής μεγάλης κλίμακας και στρατηγικής σημασίας. Η σπουδαιότητά τους γίνεται φανερή από το γεγονός ότι γίνονται συχνά αντικείμενο έντονων αντιπαραθέσεων μεταξύ εταιρειών και κρατών, αλλά και από τις δυσμενέστατες συνέπειες και τις ανυπολόγιστες ζημιές που μπορεί να προκαλέσει μία πιθανή αστοχία τους στην κοινωνία, στην οικονομία και στο περιβάλλον. Οι αγωγοί μεταφοράς υδρογονανθράκων μπορούν να εκτείνονται σε αποστάσεις εκατοντάδων χιλιομέτρων, τόσο χερσαία όσο και υποθαλάσσια, φτάνοντας σε βάθη εκατοντάδων μέτρων υπό εξαιρετικά δυσμενείς και αβέβαιες συνθήκες. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα να εκτίθενται σε ένα πολύ μεγάλο εύρος κινδύνων, τόσο φυσικών όσο και ανθρωπογενών. Ένας από τους μεγαλύτερους κινδύνους που καλούνται να αντιμετωπίσουν είναι οι σεισμικοί γεωκίνδυνοι, όπως η ισχυρή εδαφική κίνηση, η διαρρήξεις ρηγμάτων, οι κατολισθήσεις και οι ρευστοποιήσεις εδαφών. Τα παραπάνω φαινόμενα προκαλούν παροδικές και μόνιμες εδαφικές μετακινήσεις, οι οποίες μπορούν να προκαλέσουν μεγάλα προβλήματα σε έναν αγωγό. Για την αντιμετώπιση των σεισμικών γεωκινδύνων έχουν πραγματοποιηθεί τις τελευταίες δεκαετίες πολλές μελέτες σε αναλυτικό, υπολογιστικό και πειραματικό επίπεδο. Από αυτές έχουν προκύψει διεθνή κι εθνικά πρότυπα και κανονισμοί για τον αντισεισμικό σχεδιασμό αγωγών. Επίσης, έχουν διαμορφωθεί μεθοδολογίες για την προσομοίωση της συμπεριφοράς τους, καθώς και μία σειρά μέτρων προστασίας για την αποφυγή της αστοχίας τους. Εντούτοις, όλα τα παραπάνω επικεντρώνονται κυρίως στην περίπτωση χερσαίων αγωγών, αφήνοντας πολλά περιθώρια διερεύνησης της απόκρισης και της σεισμικής τρωτότητας των αγωγών στα υποθαλάσσια όσο και στα παράκτια τμήματα τους. Η παρούσα Διδακτορική Διατριβή επικεντρώνεται στη μελέτη υποθαλάσσιων και παράκτιων μεταλλικών αγωγών υδρογονανθράκων, συμβάλλοντας στην ενδελεχή διερεύνηση της συμπεριφοράς τους υπό σεισμική κινηματική καταπόνηση και στην ανάπτυξη προτάσεων για τον καλύτερο δυνατό αντισεισμικό σχεδιασμό τους. Ο στόχος αυτός επιτυγχάνεται μέσω της ανάπτυξης προηγμένων αναλυτικών αλλά και αριθμητικών μεθοδολογιών, χρησιμοποιώντας κλασσικές θεωρίες της μηχανικής, διάφορες αναλυτικές σχέσεις, τις μεθόδους πεπερασμένων στοιχείων και πεπερασμένων διαφορών, κ.α. Στις προσομοιώσεις γίνεται χρήση ρεαλιστικών δεδομένων και παραδοχών που έχουν προκύψει από πειραματικές μελέτες, δεδομένα πεδίου και αναλυτικές μεθοδολογίες. Τα αποτελέσματα από τα παραπάνω προσομοιώματα συγκρίνονται με πειραματικά και αριθμητικά αποτελέσματα άλλων ερευνητών για την εξασφάλιση της επίτευξης ρεαλιστικών και αξιόπιστων αποτελεσμάτων. Για την πρακτική εφαρμοσιμότητα των μεθοδολογιών, χρησιμοποιούνται ρεαλιστικά τοπογραφικά, γεωλογικά και γεωτεχνικά δεδομένα από την περιοχή της ανατολικής Μεσογείου, καθώς επίσης και δεδομένα από τον υπό κατασκευή Αδριατικό Αγωγό φυσικού αερίου (Trans Adriatic Pipeline -TAP). Το κρίσιμο ζήτημα της αλληλεπίδρασης εδάφους-αγωγού προσομοιώνεται με βάση τις μεθοδολογίες που προτείνονται σε πρόσφατους κανονισμούς. Συνοψίζοντας, πρώτος στόχος της Διδακτορικής Διατριβής είναι η μελέτη υποθαλάσσιων αγωγών υπό κινηματική καταπόνηση λόγω κατολίσθησης για διάφορες γωνίες διασταύρωσης της μετακινούμενης μάζας με τον αγωγό. Στη συνέχεια, διερευνάται η διάδοση δευτερογενών ρηγμάτων μέσα από εδαφικές στρώσεις, αλλά και η κινηματική καταπόνηση αγωγών λόγω διασταύρωσης με αυτά τα ρήγματα. Η παρουσία δευτερογενών ρηγμάτων είναι ένα αρκετά συνηθισμένο φαινόμενο που δεν έχει ερευνηθεί μέχρι σήμερα αναφορικά με την επίδραση που μπορεί να έχει σε αγωγούς. Τρίτος στόχος είναι η σύγκριση της αποτελεσματικότητας διαφόρων μέτρων προστασίας που εφαρμόζονται σε υποθαλάσσιους αγωγούς μεγάλου βάθους. Οι αγωγοί αυτοί τοποθετούνται συνήθως απευθείας στην επιφάνεια του πυθμένα, ενώ το εύρος των εφαρμόσιμων μέτρων προστασίας είναι περιορισμένο λόγω του υψηλού κόστους και των τεχνικών δυσκολιών. Τέλος, οι διάφορες μεθοδολογίες που αναπτύχθηκαν εφαρμόζονται μέσω κατάλληλου υπολογιστικού εργαλείου για τη βελτίωση της χάραξης υποθαλάσσιων αγωγών.

show abstract

Response of buried pipeline subjected to reverse faulting

Cited by 26 publications

References 33 publications

Distribution and Variation of Mining-Induced Stress in the Reverse Fault-Affected Coal Body

Distribution and Variation of Mining-Induced Stress in the Reverse Fault-Affected Coal Body

Seismic Response of a Water Transmission Pipeline Across a Fault Zone Adopting a Large-Scale Vibration Table Test

Σεισμική Τρωτότητα Και Βέλτιστη Αντιμετώπιση Της Σεισμικής Διακινδύνευσης Υποθαλάσσιων Και Παράκτιων Ενεργειακών Δικτύων

Contact Info

Product

Resources

About