Effective stress analysis of liquefaction potential using a novel approach based on the energy concept - case study

S Grenier

Dans les comptes rendus d’articles de la conférence: GeoVancouver 2016: 69th Canadian Geotechnical Conference

Session: PROBLEMATIC SOILS - III Loose and Liquefiable Soils

ABSTRACT: The geotechnical investigation carried out in 2014 and 2015 by SNC-Lavalin engineers as part of the design and construction of the new Judith-Jasmin electric substation in Terrebonne (Quebec), pointed out the liquefaction potential of soil layers at depths ranging from 2 to 6 m. The investigation showed that soil stratigraphy at the site consists in a 6 m alluvial deposit overlaying a thick clay deposit followed by till deposit on bedrock. The alluvial deposit is locally characterized by two different sublayers. The upper layer is clean sand (fine% <5%) with a mean grain size (D50) of 0.2 mm while the lower layer is silty fine sand with D50 of 0.1 mm. The objective of this study is to re-investigate, in laboratory, the liquefaction potential of soil samples extracted at the Judith-Jasmin site. A seismic simulator developed by IREQ in collaboration with the Geotechnical group at the Université de Sherbrooke is utilized for this purpose. The simulator consisting of a simple shear apparatus incorporated in a triaxial cell (TxSS) allows the direct measurement of pore pressure at different confining stresses. The device offers the ability to better replicate field loading conditions as closely as possible by being able to apply seismic displacements (real seismograms) with vertical loads applied simultaneously. Moreover, Vs-e curves of the soil samples have been constructed in order to reconstitute the samples to the required density based on seismic piezocone (SCPT) and Multi-Modal-Analysis-Surface-Wave (MMASW) tests at the site. The procedure adopted in this study comprises the combined use of both concepts and techniques for the evaluation of liquefaction potential of the studied alluvial layers. In other words, it includes, in addition to the laboratory TxSS tests, the use of the well-known energy based concept of liquefaction potential, the measurement of Vs in the field and laboratory, as well as numerical simulations using the computer code FLAC.

RÉSUMÉ: L'étude géotechnique réalisée en 2014 et 2015 par SNC-Lavalin dans le cadre de la conception et la construction du nouveau poste station électrique Judith-Jasmin à Terrebonne (Québec), a souligné la présence de zone liquéfiable de couches de sol à des profondeurs variant entre 2 à 6 m. La stratigraphie consiste en un dépôt alluvial de 6 m superposant un épais dépôt d'argile roc. Le dépôt alluvial est caractérisé localement par deux sous-couches différentes. La couche supérieure est un sable propre (fine% <5%) avec une taille moyenne de grain (D50) de 0,2 mm tandis que la couche inférieure est composée par un sable silteux avec un D50 de 0,1 mm. L'objectif de cette étude est , en laboratoire, le potentiel de liquéfaction des échantillons de sol extrait du site Judith-Jasmin. Un simulateur sismique développé par l'IREQ en collaboration avec le groupe Géotechnique à l'Université de Sherbrooke est utilisé à cette fin. Le simulateur constitué d'un appareil de cisaillement simple incorporé dans une cellule triaxiale (TxSS) permet la mesure directe de la pression interstitielle à différentes contraintes de confinement. De plus, les courbes Vs-e des échantillons de sol ont été construits afin de reconstituer les échantillons à la densité requise sur la base de vitesses mesurées in-situ. La procédure adoptée dans cette étude comprend l'utilisation combinée des deux concepts et techniques pour l'évaluation du potentiel de liquéfaction. Elle comporte, en plus des tests de TxSS de laboratoire, l'utilisation du concept d'énergie du potentiel de liquéfaction, la mesure de Vs sur le terrain et en laboratoire, ainsi que des simulations numériques à l'aide du code de calcul FLAC.

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