Energy-Based Design of Sustainable Earthworks Compaction

Federico Fernández, Brent MacDonald

In the proceedings of GeoSt. John's 2019: 72nd Canadian Geotechnical Conference

Session: Sustainable Geotechnics

ABSTRACT: The design of earthworks compaction has traditionally been guided by two distinct approaches: Method or End-Result Specifications. While Method specifications require the Contractor to deliver a product using specific materials, equipment and methods, the End-Result criteria for specific requirements. This paper describes an innovative approach to compaction where laboratory testing and analytical modelling tools support the energy-based design of earthworks compaction. The sustainability criteria behind the proposed approach aims to design the earthworks by optimizing the compaction variables to achieve the most energy-efficient process that meets a target degree of compaction. This energy-based design tool relies on a 3-dimensional analysis where the Density Growth Curve (DGC) provides a supplement to the traditional 2-dimensional compaction (moisture vs density) curves. An interactive web-based application is being developed to identify sustainable compaction conditions for site-specific earthworks. The application can also be used to estimate productivity from dimensions and machine performance data.

RÉSUMÉ: La conception de compactage des travaux de terrassement ont traditionnellement été basées sur deux approches principales; les spécifications de la méthode exigent que l'entrepreneur livre un produit en utilisant des matériaux, des équipements et des méthodes spécifiées. Tandis que les spécifications des résultat final exigent de l'entrepreneur qu'il fournisse un produit répondant aux critères réussite échecpour les tests spécifiés. Ce document décrit une approche innovante du compactage où des essais en laboratoire et des modèles analytiques appuient d'une approche énergétique pour la conception du terrassement et son compactage. Les critères de durabilité qui sous-processus le plus économe en énergie respectant le degré de compactage cible. Cet outil de conception repose sur une analyse tridimensionnelle dans laquelle la Courbe de Croissance de la Densité (CCD) constitue le supplément des courbes traditionnelles de compactage bidimensionnel (humidité vs densité). Une application Web interactive est en cours de développement pour identifier des méthodes écoénergétiques permettant de produire des résultats de compactage efficaces pour les travaux de terrassement spécifiques à un site. L'application peut également être utilisée pour estimer la productivité à partir des données de dimensions et de performances de la machine.

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Cite this article:
Federico Fernández; Brent MacDonald (2019) Energy-Based Design of Sustainable Earthworks Compaction in GEO2019. Ottawa, Ontario: Canadian Geotechnical Society.

@article{Geo2019Paper322,author = Federico Fernández; Brent MacDonald,title = Energy-Based Design of Sustainable Earthworks Compaction,year = 2019}