Application of total stress analysis for unsaturated soils in engineering practice

Won Taek Oh, Sai K. Vanapalli

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: The effective stress approach (ESA) is commonly used in the interpretation of the engineering behavior of unsaturated fine-grained (UFG) soils in comparison to the total stress approach (TSA). This is because of lack of a valid framework for extending the TSA in rationally explaining the UFG soils. In this paper, a frame work is presented for extending the TSA for UFG soils in engineering practice. This approach is successfully used in the interpretation of the UFG soils behavior such as the bearing capacity, the undrained shear strength, the critical height of unsupported vertical trench, the slope stability analysis of compacted embankment and the shaft friction of single piles. There is a smooth transition between the TSA for unsaturated and saturated soils. The TSA can provide more reasonable estimates in comparison to the ESA for several practical geotechnical problems. This approach is also simple and needs only the conventional shear strength tests results and the Soil-Water Characteristic Curve (SWCC).

RÉSUMÉ: L'approche de la contrainte effective (ACE) est communément utilisée pour l'interprétation du comportement de sols fins non-saturés (FNS) en opposition avec l'approche de la contrainte totale (ACT). Ceci est dû à l'absence d'un cadre conceptuel valable pour l'utilisation de l'ACT pour expliquer le comportement mécanique des sols FNS. Dans le présent article, un cadre conceptuel est présenté pour l'application de l'ACT pour les FNS dans le génie appliqué. Cette approche est utilisée avec succès pour l'interprétation, dans des sols FNS, de la capacité portante, la résistance au cisaillement non-drainée, la hauteur critique d'une coupe verticale sans support, la stabilité des pentes de remblais compactés, et la résistance de fût de pieux individuels. Il existe une transition graduelle entre l'ACT pour des sols non-saturés et saturés. L'ACT peut fournir des estimés plus raisonnables que l'ACE dans plusieurs problèmes pratiques de géotechnique. Cette approche est aussi simple et ne nécessite que les paramètres de la résistance au cisaillement obtenus de manière conventionnelle ainsi que la courbe de rétention d'eau (CRE).

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Cite this article:
Won Taek Oh; Sai K. Vanapalli (2011) Application of total stress analysis for unsaturated soils in engineering practice in GEO2011. Ottawa, Ontario: Canadian Geotechnical Society.

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