Numerical simulation of pore pressure changes in Champlain clays - Sainte-Marthe study case

Amirhossein Shafaei, François Duhaime, Vahid Marefat

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

Session: Soil Mechanics and Foundations (Numerical Analysis I)

ABSTRACT: Pore pressure changes due to loading, soil moisture change, and climate play a key role regarding instability and volume changes for Champlain clays. In this study, the pore pressure record for the Sainte-Marthe test site was replicated using a numerical model based on the finite element method and the Biot (1941) consolidation theory. Based on the shallow depth of the water table, the soil domain was assumed to be fully saturated. The changes in upper boundary conditions (mechanical load due to soil moisture changes and pore pressure changes due to water table fluctuations) were applied using the van der Kamp and Gale (1983) theory. The soil properties for the model were based on the pore pressure response to barometric pressure changes and laboratory permeability tests. The model was calibrated using pore pressure records and historical climate data. The final calibrated model based on the routing of a constant percentage of infiltration as runoff can replicate the historical data reasonably well.

RÉSUMÉ: Les changements de pression interstitielle dus au chargement, au changement de teneur en eau du sol et au climat jouent un rôle clé en ce qui concerne l'instabilité et les changements de volume pour les argiles Champlain. Dans cette étude, des mesures de pression interstitielle pour le site expérimental de Sainte-Marthe ont été reproduites à l'aide d'un modèle numérique basé sur la méthode des éléments finis et la théorie de la consolidation de Biot (1941). Sur la base de la faible profondeur de la nappe phréatique, il a été supposé que le sol était complètement saturé. Les changements dans les conditions aux limites supérieures (charge mécanique due aux changements de l'humidité du sol et fluctuations de l'élévation de la nappe phréatique) ont été appliqués au modèle à l'aide de la théorie de van der Kamp et Gale. (1983). Les propriétés du sol pour le modèle ont été obtenues sur la base de la réponse de la pression interstitielle aux mesures de pression interstitielle et des données climatiques historiques. Le modèle final calibré suppose que le ruissellement représente une proportion constante de . Ce modèle reproduit raisonnablement bien les données historiques.

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