Screening of Bridge Sites in Ontario for Liquefaction Susceptibility

Mathan V. Manmatharajan, David Staseff, Alex Sy, Michael Snow, Mason Ghafghazi

Dans les comptes rendus d’articles de la conférence: GeoEdmonton 2018: 71st Canadian Geotechnical Conference; 13th joint with IAH-CNC

Session: Soil Mechanics and Foundations (Seismic Analysis)

ABSTRACT: Lateral ground deformation generally observed at river crossings is a pervasive type of liquefaction-induced ground failure. This can result in settlement of approach embankments, rotation and translation of abutment piles, and unseating of bridge decks. Since Ontario is situated in a generally low seismic activity region, liquefaction susceptibility and its consequences have not been comprehensively studied for its infrastructure. However, past earthquakes and seismic hazard maps of NBCC (2015) suggest that the infrastructure around the Niagara region, Ottawa region and along the Saint Lawrence River Valley can suffer earthquake-induced damage. All Ministry of Transportation bridge sites in Ontario were screened for liquefaction susceptibility using seismic microzonation maps and the most critical ones were identified. Seismic microzonation maps were developed by combining bedrock, surficial geology, groundwater and seismic hazard data in GIS software and Google Earth. Critical bridges were identified for liquefaction potential assessment using conservatively assumed site conditions and seismic demands following AASHTO and CHBDC design codes. AASHTO recommends detailed liquefaction assessment for four bridges in eastern and central regions of the province whereas CHBDC recommends evaluation of potential for liquefaction for a much larger number of bridges. The significant discrepancy between these codes points to a need for further study. Assumptions, details of the assessment, essential pieces of information needed, and future research are discussed.

RÉSUMÉ: Aux abords des cours d™eau, la liquéfaction des sols cause fréquemment des ruptures qui se manifestent par des déformations latérales. Ceci peut engendrer le tassement de berges en remblai, la rotation et la translation des pieux d™appui et le désencrage des tabliers des ponts. L™Ontario est situé dans une région à faible activité sismique. Conséquemment, le potentiel de liquéfaction et les conséquences y étant associées n™ont pas été étudiés de manière systématique pour chacune des infrastructures. Toutefois, les tremblements de terre passés et les cartes d™aléa sismique du CNBC (2015) suggèrent que les infrastructures pourraient souffrir d™importants dommages causés par des séismes, particulièrement dans les régions de Niagara et d™Ottawa, ainsi que le long de la vallée du Saint-Laurent. Des cartes de microzonation d™aléa sismique ont été développées en combinant des informations sur le socle rocheux, la géologie des dépôts de surface, la nappe souterraine et l™aléa sismique dans un logiciel GIS et dans Google Earth. Le potentiel de liquéfaction de tous les ponts du Ministère des Transports de l™Ontario a été examiné à l™aide de ces cartes. Les structures pour lesquelles le potentiel de liquéfaction est le plus critique ont été identifiées en adoptant des hypothèses prudentes sur les conditions du site et la contrainte sismique. En suivant les recommandations de l™AASHTO, une revue du potentiel de liquéfaction de quatre ponts dans l™est et le centre de la province serait nécessaire. Selon les recommandations du CCPCR, les analyses de potentiel de liquéfaction devraient être mises à jour pour un plus grand nombre de ponts. Les divergences entre les recommandations de ces documents de référence soulèvent des interrogations. Les hypothèses, la méthodologie, les informations clé manquantes ainsi que les études à venir sont discutées.

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