RUDN Journal of Engineering ResearchRUDN Journal of Engineering ResearchВестник Российского университета дружбы народов. Серия: Инженерные исследования2312-81432312-8151Peoples’ Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba (RUDN University)2726210.22363/2312-8143-2021-22-1-113-121ArticlesСтатьиResearch ArticleSubmarine pipeline stability under currents and waves actionУстойчивость подводного трубопровода при воздействии течения и волнMordvintsevKonstantine P.МордвинцевКонстантин Петрович

Associate Professor of the Construction Department, Academy of Engineering, RUDN University, PhD in Engineering sciences

доцент департамента строительства инженерной академии РУДН, кандидат технических наук

mkp58@yandex.ruGoginAlexander G.ГогинАлександр Григорьевич

Assistant of the Construction Department, Academy of Engineering, RUDN University

ассистент департамента строительства инженерной академии РУДН

alex.gogin@bk.ruKorneevaEkaterina M.КорнееваЕкатерина Михайловна

Master Degree Student of the Construction Department, Academy of Engineering, RUDN University

студент магистратуры департамента строительства инженерной академии РУДН

korneeva.e.m@yandex.ruPeoples’ Friendship University of Russia (RUDN University)Российский университет дружбы народов27082021221VOL 22, NO1 (2021)ТОМ 22, №1 (2021)11312127082021Copyright ©; 2021, Mordvintsev K.P., Gogin A.G., Korneeva E.M.Copyright ©; 2021, Мордвинцев К.П., Гогин А.Г., Корнеева Е.М.2021Mordvintsev K.P., Gogin A.G., Korneeva E.M.Мордвинцев К.П., Гогин А.Г., Корнеева Е.М.http://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://journals.rudn.ru/engineering-researches/article/view/27262

Pipelines are widely used in recent decades because their eco-friendliness, safety and profitability of transportation. Their length can be more than hundreds and thousands of kilometers. Submarine pipelines got wide distribution. Their constructing must comply with regulatory documents. But even it can’t guarantee no problems during operation. This study contains review of the different research, connected with floating of a submarine pipeline problem. Information about conducted research and their conclusions is summarized in this paper. Direction for the future investigations is shown. Submarine pipelines are subjected to vertical movement (floating). Pipeline ballasting method is used to avoid this situation. Ballasting by loading bags is considered in this article. This study contains review of the different research, connected with floating of a submarine pipeline problem. Calculations required for the correct selection of the loading bags weight are performed, possible reasons for floating are described. This article will be useful for submarine pipeline designers.

В последние десятилетия трубопроводы пользуются повышенным спросом за счет экономичности, безопасности и экологичности транспортировки. Их протяженность может насчитывать многие сотни и тысячи километров. Большое распространение получили морские трубопроводы. Их строительство должно соответствовать требованиям нормативной документации. Однако даже это не может гарантировать отсутствие проблем в процессе эксплуатации. В данной работе собраны материалы различных исследований, связанных с проблемой всплытия подводных трубопроводов. Подводные трубопроводы подвержены вертикальным подвижкам (всплытию). Во избежание подобной ситуации используется метод балластировки трубопровода. Эта статья содержит информацию, показывающую, какие исследования уже проводились, какие выводы были сделаны и показывает направления для дальнейших изысканий. В данной работе рассматривается балластировка пригрузочными мешками. Выполняются вычисления, требуемые для правильного подбора веса мешков, описываются возможные причины всплытия. Данная работа будет полезна проектировщикам подводных морских трубопроводов.

submarine pipelinepipeline stabilityballasting pipelineморской подводный трубопроводустойчивость трубопроводабалластировка трубопроводаZhao E, Qu K, Mu L, Kraatz S, Shi B. Numerical Study on the Hydrodynamic Characteristics of Submarine Pipelines under the Impact of Real-World Tsunami-Like Waves. Water. 2019;11(2):221. https://doi.org/10.3390/w11020221Zhao E., Qu K., Mu L., Kraatz S., Shi B. Numerical Study on the Hydrodynamic Characteristics of Submarine Pipelines under the Impact of Real-World Tsunami-Like Waves // Water. 2019. Vol. 11. No. 2. 221. https://doi.org/10.3390/ w11020221Huang B, Liu J, Lin P, Ling D. Uplifting Behavior of Shallow Buried Pipe in Liquefiable Soil by Dynamic Centrifuge Test. Hindawi Publishing Corporation Scientific World Journal. 2014: Article ID 838546. https://doi.org/10.1155/2014/838546Huang B., Liu J., Lin P., Ling D. Uplifting Behavior of Shallow Buried Pipe in Liquefiable Soil by Dynamic Centrifuge Test // Hindawi Publishing Corporation Scientific World Journal. 2014: Article ID 838546. https://doi.org/10.1155/2014/838546Magda W, Maeno S, Nago H. Floatation of buried submarine pipeline under cyclic loading of water pressure – Numerical and experimental studies. Journal of the Faculty of Environmental Science and Technology. 2001;(691):105-120. https://doi.org/10.2208/jscej.2001.691_105Magda W., Maeno S., Nago H. Floatation of buried submarine pipeline under cyclic loading of water pressure - Numerical and experimental studies // Journal of the Faculty of Environmental Science and Technology. 2001. Vol. 691. P. 105-120. https://doi.org/10.2208/jscej.2001.691_105Sarychev IL, Kuz’bozhev AS, Birillo IN, Mayanc YuA, Elfimov AV. Issledovanie prichin izmeneniya nachal’nogo polozheniya podvodnogo perekhoda gazoprovod [Investigation of the reasons for changing the initial position of the gas pipeline underwater crossing]. Nauchno-tekhnicheskij sbornik Vesti gazovoj nauki [Scientific and technical collection of Gas science News]. 2020;S1(43):78—86. (In Russ.)Сарычев И.Л., Кузьбожев А.С., Бирилло И.Н., Маянц Ю.А., Елфимов А.В. Исследование причин изменения начального положения подводного перехода газопровод // Научно-технический сборник. Вестн. газовой науки. 2020. № S1 (43). C. 78-86.RAO «GAZPROM» SP 107-34-96 Ballastirovka, obespechenie ustojchivosti polozheniya gazoprovodov na proektnyh otmetkah [Ballasting, ensuring the stability of the position of gas pipelines at the design marks]. Moscow; 1996. (In Russ.)РАО «ГАЗПРОМ» СП 107-34-96 Балластировка, обеспечение устойчивости положения газопроводов на проектных отметках. М., 1996. 47 с.Mansurov MN, Lapteva TI, Kopaeva LA. Vliyanie donnyh nanosov i dampinga grunta na ustojchivost’ morskih podvodnyh truboprovodov [Influence of bottom sediment and soil dumping on the stability of offshore subsea pipelines]. Nauchno-tekhnicheskij sbornik Vesti gazovoj nauki [Scientific and technical collection of Gas science News]. 2013;3(14):119—124. (In Russ.)Мансуров М.Н., Лаптева Т.И., Копаева Л.А. Влияние донных наносов и дампинга грунта на устойчивость морских подводных трубопроводов // Вести газовой науки. 2013. № 3 (14). C. 119-124.Naumova GA. Raschet truboprovodnyh konstrukcij s ekspluatacionnymi povrezhdeniyami [Calculation of pipeline structures with operational damage]. Volgograd: Volg GASU Publ.; 2009. (In Russ.)Наумова Г.А. Расчет трубопроводных конструкций с эксплуатационными повреждениями. Волгоград: Изд-во ВолгГАСУ, 2009. 184 с.Yasin EM, Chernikin VI. Ustojchivost’ podzemnyh truboprovodov [Stability of underground pipelines]. Moscow: Nedra Publ.; 1967. (In Russ.)Ясин Э.М., Черникин В.И. Устойчивость подземных трубопроводов. М.: Недра, 1967. 120 с.Yasin EM, Berezin VL, Rashchepkin KE. Nadezhnost’ magistral’nyh truboprovodov [Reliability of main pipelines]. Moscow: Nedra Publ.; 1972. (In Russ.)Ясин Э.М., Березин В.Л., Ращепкин К.Е. Надежность магистральных трубопроводов. М.: Недра, 1972. 183 с.Borodavkin PP. Mekhanika gruntov [Soil mechanics]. Moscow: Nedra Publ.; 2003. (In Russ.)Бородавкин П.П. Механика грунтов. М.: Недра, 2003. 349 с.Ajnbinder AB. Raschet magistral’nyh i promyslovyh truboprovodov na prochnost’ i ustojchivost’: Spravochnoe posobie [Calculation of main and field pipelines for strength and stability: Reference manual]. Moscow: Nedra Publ.; 1991. (In Russ.)Айнбиндер А.Б. Расчет магистральных и промысловых трубопроводов на прочность и устойчивость: справочное пособие. М.: Недра, 1991. 287 с.Idrisova YaR. Choice of model of the pipeline interaction with soil in assessing its stressed-strained state. Problemy sbora, podgotovki i transporta nefti i nefteproduktov [Problems of collecting, preparing and transporting oil and petroleum products]. 2014;2(96):126—133. (In Russ.)Идрисова Я.Р. Выбор модели взаимодействия с грун том при оценке напряженно-деформированного состояния // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. 2014. № 2 (96). С. 126-133.Idrisova YaR. Obespechenie bezopasnoj ekspluatacii magistral’nyh nefte- i nefteproduktoprovodov na uchastkah mnogoletnemerzlyh gruntov [Ensuring the safe operation of main oil and oil product pipelines in permafrost areas]. (Thesis of Candidate of Technical Sciences). Ufa; 2015. (In Russ.)Идрисова Я.Р. Обеспечение безопасной эксплуатации магистральных нефте- и нефтепродуктопроводов на участках многолетнемерзлых грунтов: дис.. к.т.н. Уфа, 2015. 98 с.Babin LA, Bykov LI, Volohov VYa. Tipovye raschety po sooruzheniyu truboprovodov [Typical calculations for the construction of pipelines]. Moscow: Nedra Publ.; 1979. (In Russ.)Бабин Л.А., Быков Л.И., Волохов В.Я. Типовые расчеты по сооружению трубопроводов. М.: Недра, 1979. 176. С. 57.Taran VD. Sooruzhenie magistral’nyh truboprovodov [Construction of the main pipelines]. Moscow: Nedra Publ.; 1964. (In Russ.)Таран В.Д. Сооружение магистральных трубоп роводов. М.: Недра, 1964. 544 с.Voznesenskij EA. Zemletryaseniya i dinamika gruntov [Earthquakes and soil dynamics]. Sorosovskij obrazovatel’nyj zhurnal. 1998;2:101—108. (In Russ.)Вознесенский Е.А. Землетрясения и динамика грунтов // Соросовский образовательный журнал. 1998. № 2. С. 101-108.Gilyov EE, Shubin SN, Borovkov AI, Abramyan AK. Modeling of hydrodynamic impact on underwater gas pipeline in a trench with liquefied soil. Computational continuum mechanics. 2011;4(3):41—47. (In Russ.)Гилёв Е.Е., Шубин С.Н., Боровков А.И., Абрамян А.К. Моделирование гидродинамического воздействия на подводный газопровод в траншее с разжиженным грунтом // Вычислительная механика сплошных сред. 2011. Т. 4. № 3. С. 41-47.Sumer B M, Truelsen C, Fredsøe J. Liquefaction around pipelines under waves. J. Waterw. port, coastal, Ocean Eng. American Society of Civil Engineers, 2006;132(4):266—275. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-950X(2006)132:4(266)Sumer B.M., Truelsen C., Fredsøe J. Liquefaction around pipelines under waves // J. Waterw. port, coastal, Ocean Eng. American Society of Civil Engineers. 2006. Vol. 132. № 4. P. 266-275.Sumer BM, Hatipoglu F, Fredsøe J, Ottesen Hansen N-E. Critical flotation density of pipelines in soils liquefied by waves and density of liquefied soils. J. Waterw. port, coastal, Ocean Eng. American Society of Civil Engineers. 2006;132(4):252—265. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733- 950X(2006)132:4(252)Sumer B.M., Hatipoglu F., Fredsøe J., Ottesen Hansen N-E. Critical flotation density of pipelines in soils liquefied by waves and density of liquefied soils // J. Waterw. port, coastal, Ocean Eng. American Society of Civil Engineers. 2006. Vol. № 4. P. 252-265. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733- 950X(2006)132:4(252)Prokof’ev AB, Shahmatov EV, Mironova TB. Mathematical model of pipelines oscillation resulting from pulsing fluid flow. Shipbuilding. 2011;2:39—42. (In Russ.)Прокофьев А.Б., Шахматов Е.В., Миронова Т.Б. Математическая модель колебаний трубопроводов от действия пульсирующего потока жидкости // Судостроение. 2011. № 2. С. 39-42.Voronin KS. Prognozirovanie razvitiya povrezhdenij na magistral’nyh gazoprovodah pod vozdejstviem dinamicheskoj nagruzki [Predicting the development of damage on main gas pipelines under the influence of dynamic load]. (Thesis of Candidate of Technical Sciences). 2013.Воронин К.С. Прогнозирование развития повреждений на магистральных газопроводах под воздействием динамической нагрузки: дис.. к.т.н. 2013.Ishihara K., Yamazaki A. Analysis of wave-induced liquefaction in seabed deposits of sand // Soils and Foundations. 1984. Vol. 24. № 3. С. 85-100.Новиков А.И., Новиков А.А., Голубин С.И., Савельев К.Н. Особенности проведения инженерных изысканий при определении потенциала разжижения грунтов в основании объектов морской добычи шельфа острова Сахалин (Россия) // Газовая промышленность. 2018. Т. 765. № 3. C. 18-25.Торов В.В., Цимбельман Н.Я. Изменение физикомеханических свойств грунтов при сейсмическом воздействие // Вологдинские чтения. 2008. № 70. C. 7-8