Significance of Variability of Deep Cement Mixed Columns on the reliability of Column Supported Embankments

Manasi Wijerathna, D.S. Liyanapathirana, Chin Leo, Jinsong Huang

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

Session: Field Cases I

ABSTRACT: Deep Cement Mixed (DCM) columns are used beneath embankments constructed over soft soil deposits to increase the bearing capacity and to reduce the settlements and lateral deformations. Thus DCM column improvement is an ideal solution to increase the overall stability of embankments constructed over soft soil deposits. A higher effectiveness can be achieved when the columns are placed underneath the sloping sides of the embankment along with geosynthetic reinforcements. According to the literature, the variability of mechanical properties of DCM columns constructed in the field is high. Since the deformations of the DCM improved ground are highly sensitive to the DCM column strength, variability of DCM soil strength may significantly affect the factor of safety of the embankment. Hence in this study, the variability dependent performance of an embankment improved with DCM columns was investigated. The investigation was carried out using two-dimensional plane-strain numerical models based on the finite element method developed using the ABAQUS/standard finite element program. In the first part of the paper, the failure modes of column supported embankments with and without geosynthetic reinforcement were identified simulating the embankment behaviour considering the strain softening behaviour of DCM columns. In this part, the variability of mechanical properties of DCM columns was not considered. In the second part, Monte Carlo simulations were carried out to evaluate the reliability based performance of the embankment and to identify the significance of variability of DCM column strength on the overall embankment behaviour. Results clearly demonstrate that the variability of column properties is a significant factor influencing the embankment performance.

RÉSUMÉ: Les colonnes Deep Cement Mixed (DCM) sont utilisées sous les talus construits sur des dépôts de sols doux pour augmenter la capacité de support et pour réduire le règlement et les déformations latérales. Ainsi, l'amélioration de la colonne DCM est une solution idéale pour augmenter la stabilité globale des remblais construits sur des dépôts de sols doux. Une efficacité plus élevée peut être obtenue lorsque les colonnes sont placées sous les côtés en pente du talus avec un renfort géosynthétique. Selon la littérature, la variabilité des propriétés mécaniques des colonnes DCM construites dans le champ est élevée. Étant donné que les déformations du sol amélioré par DCM sont très sensibles à la force de la colonne DCM, la variabilité de la résistance du sol DCM peut affecter de manière significative le facteur de sécurité du talus. Par conséquent, dans cette étude, les performances dépendantes de la variabilité d'un talus améliorées avec les colonnes DCM ont été étudiées. L'étude a été menée à l'aide de modèles numériques de contrainte plane bidimensionnelle basés sur la méthode des éléments finis développée à l'aide du programme d'éléments finis ABAQUS / standard. Dans la première partie du document, les modes de défaillance des remblais supportés par des colonnes avec et sans renforcement géosynthétique ont été identifiés simulant le comportement du remblai en tenant compte du comportement d'adoucissement des colonnes DCM. Dans cette partie, la variabilité des propriétés mécaniques des colonnes DCM n'a pas été prise en compte. Dans la deuxième partie, des simulations de Monte Carlo ont été réalisées pour évaluer les performances basées sur la fiabilité du talus et pour identifier l'importance de la variabilité de la force de la colonne DCM sur le comportement global du talus. Les résultats démontrent clairement que la variabilité des propriétés des colonnes est un facteur important qui influence la performance du remblai.

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