شبیه‌سازی عددی تغییرمکان عرضی لوله مدفون بر اثر ناپایداری شیروانی‌ها

خطوط لوله‌ی مدفون برای انتقال آب، سوخت مایع، گاز، نفت و غیره کاربرد دارند که ممکن است بر روی شیروانی مستقر باشند. خطر این لوله ها، ناپایداری شیروانی بوده که منجر به اعمال تغییرشکل‌های بزرگ به لوله می شود. برای مدل‌سازی این مسئله، عمدتاً از روش‌های تیر-فنر و تحلیلی استفاده می شود و کمتر، روش های عددی مبتنی بر محیط پیوسته بکارگرفته شده است. ضرورت توجه به این مسئله، دقت این روش‌ها در تخمین رفتار لوله است. در این مقاله، از شبیه‌سازی عددی با نرم‌افزار سه بعدی FLAC 3D استفاده شده است. ابتدا روش محیط پیوسته با روش تیر-فنر و روابط تحلیل مقایسه شده و سپس، به شبیه سازی یک مسئله واقعی پرداخته شده و نتایج جهت بررسی دقت روش، مقایسه شده اند. مقایسه‌ی نتایج این پژوهش با سایر روش‌ها نشان می‌دهد که روابط ساده موجود می تواند رفتار تغییرشکل لوله تحت بار جانبی را با تقریب تخمین بزند. ولی مدل سازی عددی می تواند تغییرمکان و کرنش‌های بوجودآمده را با دقت بیشتری پیش بینی کند. باتوجه به سه بعدی بودن مسئله، تنها کافی است طول کوچکی از لوله که در طرفین منطقه رانش قرار گرفته است، در مدل‌سازی لحاظ شود. مطالعات حساسیت نشان می دهد با انجام اقداماتی نظیر افزایش قطر لوله و افزایش ضخامت جداره لوله، می‌توان تغییرمکان‌ها، تنش‌ها و کرنش‌های ایجاد شده در لوله را تا حدی کاهش داد. با افزایش تغییرمکان زمین، کرنش بیشینه لوله به طور خطی افزایش یافته و از تغییرمکان بحرانی به بعد، کرنش بیشینه لوله ثابت می‌ماند.