Effects of pile length on the settlement behavior of floating energy piles subjected to thermal cycles

Charles W.W. Ng, Q.J. Ma

In the proceedings of: GeoEdmonton 2018: 71st Canadian Geotechnical Conference; 13th joint with IAH-CNC

Session: Shallow Geothermal Energy Exchange

ABSTRACT: Centrifuge modelling of floating energy piles subjected to cyclic thermal loading was conducted in saturated Toyoura sand, with focus on the effects of the embedded pile length. The energy piles were applied 15 two-way heating-cooling cycles with an amplitude of about 10 °C. A constant vertical working load with a factor of safety equal to 2.0 was maintained during the test. Reference piles with the same working load but not cyclic thermal loading were also tested for comparison. The results show that the energy piles experience ratcheting settlement during thermal cycles, and accumulate more irreversible settlement compared to the reference piles. The irreversible settlement of the energy piles tends to stabilize with thermal cycles, but does not stabilize completely by the end of the 15 thermal cycles. In addition, it is observed that as the embedded pile length increases the accumulated irreversible settlement of energy piles decreases.

RÉSUMÉ: La modélisation par centrifugation de pieux énergétiques flottants soumis à un chargement thermique cyclique a été réalisée dans du sable saturé de Toyoura, en mettant l'accent sur les effets de la longueur de la pile enfouie. Quinze cycles de chauffage et de refroidissement bidirectionnels d'une amplitude d'environ 10 °C ont été appliquées aux pieux énergétiques.Une charge de travail verticale constante avec un facteur de sécurité égal à 2,0 a été maintenue pendant l'essai. Les pieux de référence ayant la même charge de travail mais non la charge thermique cyclique ont également été testés pour comparaison. Les résultats montrent que les pieux énergétiques subissent un tassement à cliquet au cours des cycles thermiques et accumulent un tassement plus irréversible par rapport aux pieux de référence. Le tassement irréversible des pieux énergétiques tend à se stabiliser avec les cycles thermiques, mais ne se stabilise pas complètement à la fin des 15 cycles thermiques. De plus, on observe que lorsque la longueur de la pieux enfoncée augmente, le tassement accumulé irréversible des pieux énergétiques diminue.

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