Modified shear deformation method for analyzing the load-displacement response of a single pile in expansive soil upon infiltration

Yunlong Liu, Sai K. Vanapalli

Dans les comptes rendus d’articles de la conférence: GeoOttawa 2017: 70th Canadian Geotechnical Conference; 12th joint with IAH-CNC

Session: Unsaturated Soils II

ABSTRACT: Safety and stability of various infrastructure constructed in regions with expansive soil deposits are significantly influenced by heave or settlement problems due to changes associated with the soil natural water content. Piles are widely accepted in conventional geotechnical engineering practice as most suitable foundations to carry the loads safely alleviating heave and settlement problems. However, the mechanical behavior of piles are significantly influenced by infiltration or evaporation of natural water content (and matric suction) in expansive soils. In this study, considering the ground heave and variations of soil properties with respect to matric suction, the traditional shear deformation method which is based on saturated soil mechanics principles, is modified for the analysis of the head load-displacement response of a single pile in an expansive soil deposit upon infiltration. An example problem of single pile in a typical expansive clay is analyzed to illustrate the modified method. The modified method is capable of simulating the pile head load-displacement response upon infiltration using limited soil parameters that can be determined from conventional laboratory tests. The proposed method facilitates a quick and reasonable evaluation of displacement of pile in expansive soil upon infiltration that can be used in engineering practice applications.

RÉSUMÉ: La sécurité et la stabilité des diverses infrastructures construites dans des régions où les gisements expansifs des sols sont fortement influencés par des problèmes d'assèchement ou de règlement en raison des changements associés à la teneur en eau naturelle du sol. Les piles sont largement acceptées dans les pratiques d'ingénierie géotechnique conventionnelles, car les fondations les plus appropriées pour transporter les charges soulèvent en toute sécurité les problèmes d'établissement et de règlement. Cependant, le comportement mécanique des piles est fortement influencé par l'infiltration ou l'évaporation de la teneur en eau naturelle (et l'aspiration matricielle) dans les sols expansifs. Dans cette étude, compte tenu de l'élévation du sol et des variations des propriétés du sol par rapport à l'aspiration matricielle, la méthode traditionnelle de déformation par cisaillement basée sur les principes de la mécanique des sols saturés est modifiée pour l'analyse de la réponse de déplacement de la charge de tête d'une seule pile dans Un dépôt de sol expansif lors de l'infiltration. Un exemple de problème de pile unique dans une argile expansive typique est analysé pour illustrer la méthode modifiée. La méthode modifiée est capable de simuler la réponse de charge-déplacement de la tête de pile lors de l'infiltration en utilisant des paramètres de sols limités qui peuvent être déterminés à partir de tests de laboratoire conventionnels. La méthode proposée facilite une évaluation rapide et raisonnable du déplacement de la pile dans le sol expansif lors de l'infiltration qui peut être utilisé dans les applications de la pratique de l'ingénierie.

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