مدل‌سازی عددی عملیات لوله‌شکافی در ماسه و رس

فنّاوری‌های بدون‌حفاری به دلیل اجتناب از حفاری‌های روباز و کاهش آسیب به زیرساخت های مجاور بطور گسترده ای برای راه اندازی خط لوله های جدید و جایگزینی خطوط لوله های غیراستاندارد استفاده میشوند. در طول عملیات لوله شکافی، گسترش حفره‌ خاک و حرکت‌های محوری منبسط کننده باعث ایجاد تغییرشکل سه‌بعدی در سطح و اطراف لوله قدیمی شده است که ممکن است سبب آسیب زیرساخت‌های دفنی و پیاده‌روهای سطحی شود؛ بنابراین الگوی جابه جایی زمین از مهمترین ملاحظات برای طراحی عملیات لوله شکافی است. در این پژوهش مطالعات عددی سه‌بعدی با نرم افزار آباکوس برای تجزیه‌وتحلیل آزمایش‌های لوله شکافی انجام شده و واکنش خاک تحت تاثیر پارامترهای مختلف بررسی گردیده است. نتایج نشان داده بولت تغییر شکل افقی و کلمپبورستر تغییرشکل عمودی بیشتری ایجاد کرده اند. افقی یا عمودی بودن تغییرشکل‌ها به جهتگیری تیغه وابسته بوده و افزایش عمق لوله مدفون سبب کاهش غیرخطی تغییرشکل‌های سطحی شده است، بطوریکه که با افزایش 400 میلی‌متری عمق، تغییرشکلها 20 میلی‌متر کاهش یافته است. با افزایش قطر لوله الگوی کلی تغییرشکلها یکسان بوده اما مقادیر متغیری ثبت شده است. تغییر شکل های سطحی در ماسه بیشتر از رس بوده که این مقدار برای ماسه و رس به ترتیب 36 و 12 میلی‌متر شده است. میزان تغییر شکلهای جانبی ماسه در اطراف لوله نیز دو برابر رس گزارش شده است.

Numerical modeling of pipe splitting operations in sand and clay

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.