The impact of soil autocorrelation on pile load-displacement behaviour

Paul Doherty, Kenneth Gavin, Weichao Li

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: Probability and Reliability-based Design

ABSTRACT: Foundation design is often controlled by the serviceability limit state and the mobilised settlement under operational conditions is often the governing design condition. Accurate predictions of pile displacements are often hampered by the inherent soil variability. This paper describes an analysis which incorporates the uncertainty in soil properties directly into the pile settlement calculations through a monte-carlo simulation. A t-z analysis is performed which assumes the axial load in a pile is resisted by non-linear uncoupled spring elements, which are dependent on the properties of the surrounding soil. The input soil parameters are modelled by log normally distributed variables. The ultimate friction mobilised by the soil springs is calculated using the Cone Penetration Test based Imperial College pile design approach. CPT data from an Irish dense sand test site is used in the analysis. The springs are assumed to be auto-correlated with depth in a similar manner to the CPT profile, with the degree of correlation defined by the scale of fluctuation. In the final section, the results are discussed in light of previous research which assumed uncorrelated soil properties.

RÉSUMÉ: Conception des fondations est souvent contrôlé par l'état limite de service et le règlement mobilisés dans des conditions opérationnelles est souvent la condition régissant la conception. Des prévisions exactes des déplacements des pieux sont souvent entravés par la variabilité inhérente du sol. Ce document décrit une analyse qui intègre l'incertitude dans les propriétés du sol directement dans les calculs de règlement pile par une simulation de Monte-Carlo. Une analyse est effectuée tz qui assume la charge axiale dans une pile est résisté par des non-linéaire des éléments de ressort découplé, qui sont fonction des propriétés du sol environnant. Les paramètres du sol d'entrée sont modélisés par des variables log distribués normalement. Le frottement ultime mobilisés par le sol ressorts est calculé par l'approche Imperial College conception de pieux, qui intègre la résistance à la pénétration cône. CPT données d'un site irlandais sable dense test est utilisé dans l'analyse. Les ressorts sont supposés être autocorrélées avec la profondeur d'une manière similaire au profil de CPT, avec le degré de corrélation définie par l'échelle de fluctuation. Dans la dernière section, les résultats sont discutés à la lumière des recherches antérieures qui a assumé les propriétés du sol non corrélées.

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