Effects of carbonate content and ageing on the dynamic response of marine clays

John Sully, Ender Parra

Dans les comptes rendus d’articles de la conférence: GEO2010 Calgary: 63rd Canadian Geotechnical Conference & 6th Canadian Permafrost Conference

Session: T1-B

ABSTRACT: This paper examines the behavior of normally consolidated to lightly overconsolidated (OCR 1 to 5) marine fine grained soils tested dynamically at different levels of shear strain (g) and presents an analysis of the effects of carbonate content and ageing on the shear modulus degradation (G/Gmax) and damping ratio (D) characteristics. Testing was performed in both resonant column and direct simple shear equipment. The shape of the modulus degradation and damping curves was found to be significantly influenced by both the in situ overburden stress at depths greater than about 40 m and the presence of moderate carbonate content (CaCO3>50%). The stress effect could also be explained by ageing, since the deeper samples at higher overburden stresses are also those subject to the greatest degree of ageing. The influence of carbonate content could be attributed principally to some possible degree of cementation or interlocking present in the soil. The outcome of these observations on seismic site response analyses of offshore sites is discussed. It was found that the use of traditional modulus degradation and damping ratio curves published in the literature could lead to unconservative results especially for moderate to high intensity seismic motions.

RÉSUMÉ: Cet article examine le comportement de normalement consolidé à légèrement surconsolidé (OCR 1 à 5) marine sols à grains fins évalués dynamiquement à de différents niveaux de déformation de cisaillement (g) et présente une analyse des effets de contenu de carbonate et de vieillissement sur la dégradation de module de cisaillement (G/Gmax) et facteur d'amortissement (D). L'essai a été exécuté tant dans la colonne résonnante que dans l'équipement de cisaillement simple direct. La forme de la dégradation du module et les courbes d'amortissement a été trouvé à être fortement influencé par le stress dans les morts-terrains in situ à des profondeurs supérieures à environ 40 m et la présence de la teneur en carbonate modérée (CaCO3>50%). L'effet du stress pourrait aussi s'expliquer par le vieillissement, car les échantillons plus élevés à surcharger les contraintes sont aussi ceux qui sont soumis au plus grand degré de vieillissement. L'influence de la teneur en carbonate peut être attribuée principalement à un certain degré possible de cimentation ou de verrouillage présents dans le sol. Les résultats de ces observations sur les analyses de réponse de site des sites offshore sont discutées. Il a été constaté que l'utilisation du module de dégradation traditionnels et facteur d'amortissement des courbes publiées dans la littérature peut conduire à des résultats non sécuritaires spécialement pour modéré à haute intensité mouvements sismiques 1 INTRODUCTION

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