مدل سازي عددي عمليات لوله شكافي در ماسه و رس

Numerical modeling of pipe splitting operations in sand and clay

فناوري هاي بدون حفاري به دليل اجتناب از حفاري هاي روباز و كاهش آسيب به زيرساخت هاي مجاور بطور گسترده اي براي راه اندازي خط لوله هاي جديد و جايگزيني خطوط لوله هاي غيراستاندارد استفاده ميشوند. در طول عمليات لوله شكافي، گسترش حفره خاك و حركت هاي محوري منبسط كننده باعث ايجاد تغييرشكل سه بعدي در سطح و اطراف لوله قديمي شده است كه ممكن است سبب آسيب زيرساخت هاي دفني و پياده روهاي سطحي شود؛ بنابراين الگوي جابه جايي زمين از مهمترين ملاحظات براي طراحي عمليات لوله شكافي است. در اين پژوهش مطالعات عددي سه بعدي با نرم افزار آباكوس براي تجزيه وتحليل آزمايش هاي لوله شكافي انجام شده و واكنش خاك تحت تاثير پارامترهاي مختلف بررسي گرديده است. نتايج نشان داده بولت تغيير شكل افقي و كلمپبورستر تغييرشكل عمودي بيشتري ايجاد كرده اند. افقي يا عمودي بودن تغييرشكل ها به جهتگيري تيغه وابسته بوده و افزايش عمق لوله مدفون سبب كاهش غيرخطي تغييرشكل هاي سطحي شده است، بطوريكه كه با افزايش 400 ميلي متري عمق، تغييرشكلها 20 ميلي متر كاهش يافته است. با افزايش قطر لوله الگوي كلي تغييرشكلها يكسان بوده اما مقادير متغيري ثبت شده است. تغيير شكل هاي سطحي در ماسه بيشتر از رس بوده كه اين مقدار براي ماسه و رس به ترتيب 36 و 12 ميلي متر شده است. ميزان تغيير شكلهاي جانبي ماسه در اطراف لوله نيز دو برابر رس گزارش شده است.

Trenchless methods are increasingly utilized to replace the worn out pipelines or to fabricate the new pipelines. The advantage of these methods is to prevent the vast amount of excavations and also to reduce damages to the adjacent facilities. The settlement of the surface area is one of the greatest concerns in trenchless methods. The pipe splitting method is a sophisticated 3D activity. In the present work, numerical modeling of pipe splitting strategy considering the expander transmission, the surrounded soil response and also geotechnical parameters have been regarded. The simulation has been carried out with Abaqus software considering the pipe spilling experimental test case profound analysis. In this research, not only have the embedded depth, the replaced pipe diameter, the type of soil, the pipe splitting machine type been evaluated, but also the blade orientation has been assessed. The results show that the bullet have more horizontal deformation and the clampbuster has more vertical deformation. The orientation of the blade determines whether the deformations are horizontal or vertical, and increasing the depth of the buried pipe causes a nonlinear decrease in surface deformations. With an increase of 400 mm in depth, the deformations have been reduced by 20 mm. As the diameter of the pipe increases, the general pattern of deformations is the same, but the values are different. Surface deformation in sand is greater than in clay. The values for sand and clay are 36 and 12 mm, respectively. The amount of lateral deformation of the sand around the pipe was also doubled.