Experimental and numerical investigation on the effects of dynamic compaction of cohesionless soil on overconsolidation

Y Alharthi

In the proceedings of: GeoVancouver 2016: 69th Canadian Geotechnical Conference

Session: SOIL AND TERRAIN CHARACTERIZATION - II Geotechnical Laboratory Testing

ABSTRACT: Experimental investigations in foundation engineering require a uniform relative density throughout the testing tank to achieve reliable results that can be used in developing theories or generating empirical formulas. Dynamic compaction is often used to prepare a bed of cohesionless soil, which affects the relative density of the soil as well as the stress levels, and accordingly, the overconsolidated ratio (OCR). Laboratory tests were conducted on a testing tank of 0.5m X 0.5m filled with layers of sand, each subjected to compaction. Different patterns of compaction were used to attain a uniform relative density. The vertical stresses were measured using load cells attached to the side of the tank, and accordingly, the OCR values were determined. A 3-D numerical model was developed using ABAQUS software to predict the amount of energy required to attain a constant relative density throughout the testing tank, using dynamic compaction. The numerical model was validated using the laboratory tests results. The numerical model is capable of optimizing the thickness of compacted layers based on the energy applied. It is also capable of predicting the relative density according to the number of drops applied for compaction. Recommendations are made to achieve a uniform relative density.

RÉSUMÉ: résultats fiables qui peuvent être utilisés dans l'élaboration des théories et/ou pour générer des formules empiriques. Le compactage dynamique est souvent utilisé pour préparer un lit de sol pulvérulent, ce qui affecte la densité relative du sol, les niveaux des contraints et en conséquence le rapport de surconsolidation OCRl. Les tests de laboratoire ont été effectués sur un réservoir d'essai de 0.5m X 0.5m rempli de couches de sable soumises aux différents modèles de compactage pour atteindre une densité relative uniforme. Les contraintes verticales sont mesurées en utilisant des cellules de charge fixées sur le côté du réservoir, et en conséquence, les valeurs OCR ont été déterminées. En utilisant le logiciel ABAQUS, un modèle numérique 3-D a été mis au point pour prédire la quantité d'énergie nécessaire pour obtenir une densité relative constante dans tout le réservoir d'essai, en utilisant un compactage dynamique. Ce modèle numérique qui a été validé en utilisant les résultats des tests de laboratoire est capable d'optimiser l'épaisseur des couches compactées en fonction de l'énergie appliquée et de prédire la densité relative en fonction du nombre de coups appliqués pour le compactage. Des recommandations sont faites pour obtenir une densité relative uniforme.

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Cite this article:
Y Alharthi (2016) Experimental and numerical investigation on the effects of dynamic compaction of cohesionless soil on overconsolidation in GEO2016. Ottawa, Ontario: Canadian Geotechnical Society.

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