بررسی و امکان سنجی مدلسازی خطوط لوله مدفون در خاک های ماسه ای تحت تاثیر انتشار امواج لرزه ای با استفاده از تحریک جابجایی زمین

حفظ ایمنی و پایداری خطوط لوله مدفون به عنوان شریان های حیاتی در برابر خطرات ناشی از جابجایی مستقیم گسل و انتشار امواج لرزه ای، از الزامات اساسی در طراحی و بهره برداری شبکه های زیرزمینی است. تحلیل دینامیکی رفتار این سامانه ها همواره با چالش هایی نظیر انتخاب تحریک ورودی مناسب، روش مدلسازی و نحوه حل عددی مواجه بوده است. علیرغم فراوانی داده های شتاب نگاری، ویژگی هایی همچون جرم ناچیز لوله، نامشخص بودن جرم موثر در پاسخ دینامیکی و هندسه پیچیده شبکه های مدفون، استفاده عملی از این داده ها را محدود کرده است. از این رو، ایجاد رابطه ای منطقی میان میزان تحریک جابجایی ورودی در نقاط مختلف لوله و خسارات محتمل، می تواند کلید اصلی تحلیل واقع بینانه رفتار خطوط لوله در برابر امواج لرزه ای باشد. در این پژوهش با استفاده از مدلسازی دینامیکی سه بعدی در نرم افزار Abaqus و به کارگیری ترکیب المان های تیر و فنر بر بستر الاستیک همراه با اعمال تحریک پایه از نوع جابجایی، مشکلات روش های مرسوم برطرف شده است. این رویکرد امکان تحلیل انتشار امواج لرزه ای در مقیاس بزرگ و منطقه ای را به صورت عملیاتی فراهم می کند. به منظور ارزیابی دقت مدل، یک خط لوله فولادی با قطر ۸ اینچ و ضخامت ۱۵.۵ میلی متر از جنس فولاد API X۵۲ در خاک ماسه ای متراکم مدل سازی و تحت تحریک جابجایی تا ۶۰۰ میلی متر قرار گرفت. مقایسه نتایج مدل سه بعدی غیرخطی و مدل تیر بر بستر فنری معادل با داده های آزمایشگاهی نشان داد که میزان انحراف کمتر از ۵ درصد بوده و تطابق مناسبی با مشاهدات آزمایشگاهی بزرگ مقیاس دارد. این نتیجه علاوه بر اعتبار مدل، بیانگر قابلیت استفاده از آن در تعیین حدود عملکردی بر اساس تحریک ورودی است. در این روش، تحریک جابجایی پایه موجب درک بهتر از نوع و میزان تخریب محتمل در لوله و اتصالات شده و می تواند در طراحی لرزه ای، مقاوم سازی و پایش سلامت خطوط لوله مدفون به صورت موثر به کار گرفته شود.

کلیدواژه ها:

انتشار امواج لرزه ای ، اندرکنش خاک لوله مدفون ، تحلیل دینامیکی ، تحریک جابجایی ، تحلیل المان محدود