Pathology of a research error: Coefficient of earth pressure at-rest for cohesionless soils

M. Talesnick, S. Frydman

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

Session: Lateral Earth Pressure

ABSTRACT: The magnitude of lateral earth pressures is required input to geotechnical design and analysis in a wide realm of issues relevant to soil-structure interaction. The determination of lateral earth pressure and its dependence on the over-consolidation ratio (OCR) is often based upon the coefficient of earth pressure at-rest, (Ko), for which no rational method of determination is available. This paper addresses three issues: i) What is the quality of the data which was the basis for the formulations often noted in the literature, taught in our classrooms and referenced in national standards and guidelines? ii) What is the outcome when rigorous testing, accounting for issues which have usually negatively affected the determination of Ko, is carried out? These issues include: Pressure measurement technique, Boundary conditions and Stress history. iii) To what other areas/scenarios have these erroneous measurements and resulting faulty concepts of Ko been propagated, and how does this affect engineering and research decision making? The testing procedures implemented to produce the data used to develop commonly applied relationships for Ko do not meet the basic requirements of at-rest conditions. The small deflections required to produce output signals corrupt the actual measurement. Boundary conditions of the test set-up must be considered when determining Ko. The boundary conditions affect the vertical soil pressure, and as a result the development of lateral soil pressure. Formulations often used in estimation of Ko in cases of unloading do not properly emulate the response of granular soils. The concept that the OCR has overwhelming influence on the development of horizontal soil pressure has been used in the past to develop models which attempt to determine/estimate the development of horizontal soil pressure due to compaction and may, consequently, result in significant over-estimation of residual pressure due to soil compaction activities. Is this approach a correct one ?

RÉSUMÉ: -structure. La détermination de la pression terrestre latérale et de sa dépendance au taux de surconsolidation (OCR) est souvent basée sur le coefficient de pression terrestre au Cet article aborde trois questions: i) Quelle est la qualité des données sur lesquelles reposent les formulations souvent mentionnées dans la littérature, enseignées dans nos salles de classe et référencées dans les normes et directives nationales? ii) Quel est le résultat lorsque des tests rigoureux, prenant en compte des problèmes qui ont généralement eu un impact négatif sur la détermination de Ko, sont effectués? Ces problèmes incluent: la technique de mesure stress. iii) Dans quels autres domaines / scénarios ces mesures erronées et les concepts faussés de Ko qui en résultent ont-ils été propagés, et comment cela affecte-t-il la prise de décision en matière d'ingénierie et de recherche? Les procédures de test miseappliquées à Ko ne répondent pas aux exigences de base des conditions de repos. Les petites déviations nécessaires pour produire des signaux de sortie altèrent la mesure réelle. Les conditions de limite affectent la pression verticale du sol et, par conséquent, le développement de la pression latérale du sol. Les formulations souvent utilisées dans l'estimation de Ko en cas de déchargement ne reproduisent pas correctement la réponse des sols granulaires. Le concept selon lequel l'OCR a une influence prépondérante sur le développement de la pression horizontale du sol a déjà été utilisé par le passé pour développer des modèles cherchant à déterminer / estimer l'évolution de la pression horizontale du sol due au compactage et pouvant, par conséquent, entraîner une surestimation importante de pression résiduelle due aux activités de compactage du sol. Cette approche est-elle correcte?

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Cite this article:
M. Talesnick; S. Frydman (2019) Pathology of a research error: Coefficient of earth pressure at-rest for cohesionless soils in GEO2019. Ottawa, Ontario: Canadian Geotechnical Society.

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