Seismic deformation analysis for a caisson wharf on liquefiable soils

Khashayar Refahi, Nigel Denby, Kip Skabar, Michael Beaty

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

Session: Transportation Geotechnics II

ABSTRACT: A new marine terminal including an offshore embankment with a caisson wharf structure is proposed to be constructed on a thick deposit of silt/sand soils in the Vancouver area. The caissons will be installed on a rockfill mattress placed on a dredged seafloor. A 2-D dynamic analysis with FLAC, using the PM4Sand model for liquefiable soils and UBCHYST model for non-liquefiable soils, was performed. The purpose of the analyses was to estimate the movement of the caisson and retained soils induced by the seismic motions and liquefaction of soils beneath the caisson and rockfill mattress. The results of the analysis indicated a limited lateral translation of the caisson and rockfill mattress, with much of the shearing occurring in the liquefied and/or softened Silt/Sand layers beneath the rockfill mattress. Some downward movement of the rockfill beneath the toe of the caisson is also indicated, with a resulting rotation of the caisson. The translation and rotation of the caisson with respect to the embankment fill tends to the formation of a shear wedge behind the caisson. Several parameters were modified during trial analyses including the model geometry, constitutive model, grid zone spacing, rockfill parameters, boundary conditions, input motions, drainage conditions, and extent of ground improvement. A qualitative review of the sensitivity of the FLAC analysis to some of these parameters is also presented in this paper.

RÉSUMÉ: Un nouveau terminal maritime au large de la côte, comprenant un remblai avec des quais à caissons, sera construit sur un épais dépôt de sols limoneux et sableux dans la région de Vancouver. Les caissons seront installés sur un remblai d™enrochement placé à même le fond marin préalablement dragué. Une analyse dynamique 2D avec FLAC en utilisant le modèle PM4Sand pour les sols liquéfiables et le modèle UBCHYST pour les sols non liquéfiables a été réalisée. Le but des analyses était d'estimer le déplacement des caissons et des sols induit par les mouvements sismiques et la liquéfaction des sols présents sous les caissons et l™enrochement. Les résultats de l'analyse ont indiqué une translation latérale limitée des caissons et de l™enrochement, la plus grande partie du cisaillement se produisant dans les couches de limon / sable liquéfiées et / ou ramollies sous l™enrochement. L™analyse a également rapporté un mouvement descendant de l'enrochement sous le caisson résultant d™une rotation de ce dernier. La translation et la rotation du caisson par rapport à l™enrochement produiraient ainsi une zone de cisaillement derrière le caisson. Plusieurs paramètres ont été modifiés au cours des analyses, notamment la géométrie et la constitution du modèle, l'espacement des zones quadrillées, les paramètres d'enrochement, les conditions aux limites, les conditions de drainage et l'amélioration des sols en place. Une revue qualitative de la sensibilité de l'analyse FLAC à certains de ces paramètres est également présentée dans cet article.

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