해저 파이프 라인 매설과 지반 상호 작용_submerged-pipeline

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Torsional shear device for pipeline interface shear testing

해저 파이프 라인 매설 시공 시 좌굴과 파이프 라인과 지반과의 상호작용은 설계에 중요하여 지반과 파이프 라인과 상호 작용 시험

 

SAFEBUCK III 2015: “Lateral buckling, pipeline walking, route-curve pull-out, and pipeline anchoring are all extremely sensitive to pipe-soil interaction forces and there is significant uncertainty associated with the characterisation of these forces in design.”

 

DNV RP-F110, 2007: “Global buckling behaviour is strongly linked to the pipe-soil interaction. The pipe-soil interaction includes large uncertainties both due to variation and uncertainty in characterisation and is the most vital aspect of global buckling or expansion design

 

 

해저 매설 파이프 라인

 

 

파이프라인과 지반의 상호작용측정하는 회전 연직하중 시험기

 

 

매설지반 연직하중 ( 2kPa to 50kPa) 

매설속도 shear speeds ranging from 0.0005mm/s to 0.5mm/s.

지반 파이프 상호 작용 설계 해석 인자 

 

파이프 라인 철 거칠기

시험 속도 : 0.001mm/s and 0.1mm/s

거칠기 : 0.3μm , 6.1μm.

시료 직경 70mm 두께 20mm 1차원 압밀 후 연직응력과 회전력 측정

 

 

• Characterise interface shear behaviour of low and high plasticity marine clays

• Test two shear speeds of 0.001mm/s (0.0024deg/s) and 0.1mm/s (0.24deg/s),  corresponding to initially partially-drained and initially undrained conditions. 

• Test one axial stress condition of 4kPa 

• Test two steel interfaces of different roughness (smooth and rough).

 

 

매설모래지반

 

 

Wet-sieved GOG sample showing dark grains and pale grains faecal pelle

 

지반과 파이프 마찰각 The interface friction value, ?=?/ ?′o

 

전단응력 ? : the interface shear stress

 

연직응력 ?'o : the initial vertical effective stress applied to the sample.

 

회전 Cumulative shear distances ranged from 7m to over 26m.

측정 예 Example rough and smooth interface tests for SNS sample.

 

회전 시 입자 이동 사진 PIV analysis of sieved sample at the start of shearing; showing shear zone of approximately 2mm thickness

 

normal stiffness (K), K= 4G/D G 지반전단탄성계수, D 말뚝직경

 

K = Δσn /Δu

 

Δσn : 파이프 연직응력의 변화 the variation of normal stress

 

Δu : 연직변형의 변화 the variation of normal displacement.

 

 

연직응력의 3 조건

 

Ks ( 토압계수 ) = sigma h / sigma v Kp Ko Ka

일정응력 조건 constant normal stress (CNL, ), Ks = 0, Ks < Ko

일정변형률 조건 constant volume (CV, ) Ks = Kp < ∞, Ks > Ko

일정 강성조건 constant normal stiffness (CNS, ). 0< Ks < ∞