Bearing capacity and settlement behaviour of footings in an unsaturated sand

Fathi M.O. Mohamed, Sai K. Vanapalli, Murat Saatcioglu

In the proceedings of: GEO2011: 64th Canadian Geotechnical Conference, 14th Pan-American Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, 5th Pan-American Conference on Teaching and Learning of Geotechnical Engineering

Session: Behaviour of Unsaturated Soils

ABSTRACT: A comprehensive experimental program was undertaken to study the bearing capacity and settlement behaviour of a sandy soil using model footings in specially designed equipment. The focus of the study is to understand the influence of the capillary stresses (i.e., matric suction), overburden stress (i.e., confinement) and dilation on the variation of the bearing capacity and settlement behaviour of surface and embedded footings in unsaturated sand. The results of the study show that the bearing capacity and settlement behaviour of unsaturated sandy soils are significantly influenced by the matric suction, overburden stress and dilation. Comparisons are provided between the measured bearing capacity and settlement behaviour under both saturated and unsaturated conditions using the modified Terzaghicone penetration test data proposed by Mohamed et al. (2011), respectively. There is a good comparison between the measured and estimated values of the bearing capacity and settlement behaviour using the proposed modified equations. The framework for estimating both the bearing capacity and settlement behaviour is simple and promising and can be extended in geotechnical engineering practice for the design of shallow of foundations using the mechanics of unsaturated soils.

RÉSUMÉ: Un programme expérimental complet a été entrepris afin d'étudier la capacité portante et le tassement d'un sol sableux en utilisant des modèles de semelles à échelle réduite dans une enceinte spécialement conçue. L'étude a mis l'emphase sur l'influence des contraintes capillaires (c.-à-d. la succion matricielle), la surcharge (c.-à-d. le confinement) et la dilatation sur la variation de la capacité portante et du tassement de semelles de surface et enfouies dans un sable non-saturé. Les résultats de l'étude démontrent que la capacité portante et le tassement sont influencés de façon marquée par la succion matricielle, la surcharge, et la dilatation. Des comparaisons sont fournies entre les valeurs mesurées de la capacité portante et le tassement sous des conditions saturées ainsi que non-saturées en utilisant l'equation modifiée de Terzaghi (1943) proposée par Vanapalli et Mohamed (2007) et la méthode modifiée de Scmertmann basée sur les résultats de pénétromètre au cône proposée para Mohamed et al. (2011), respectivement. Il existe une bonne comparaison entre les valeures mesurées et estimées de la capacité portante et du tassement en utilisant les équations modifiées proposées. Le cadre théorique pour l'estimation de la capacité portante et du tassement est simple et prometteur et peut être appliqué dans la pratique géotechnique pour la conception de fondations à faible profondeur en faisant usage de la mécanique des sols non-saturés.

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Cite this article:
Fathi M.O. Mohamed; Sai K. Vanapalli; Murat Saatcioglu (2011) Bearing capacity and settlement behaviour of footings in an unsaturated sand in GEO2011. Ottawa, Ontario: Canadian Geotechnical Society.

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