New Laboratory Test Method for Measurement of Rock-Concrete Interface Friction using Triaxial Shear

Michael Braverman, Caren Ackley, Owen Reynolds, Bruce Polan

Dans les comptes rendus d’articles de la conférence: GeoNiagara 2021: 74th Canadian Geotechnical Conference; 14th joint with IAH-CNC

RÉSUMÉ: L'évaluation des caractéristiques de frottement des pieux en béton installés dans le substratum de schiste est une tâche complexe en raison des nombreux paramètres influencés par les propriétés chimiques et physiques du substratum rocheux et du béton utilisé, de l'intégrité du substrat rocheux entourant le puits foré et de la conditions environnementales pendant le processus de durcissement du béton. Une composante importante de la capacité d'un pieu en béton peut être attribuée à la résistance au frottement entre le pieu et le substratum rocheux. Cette résistance au frottement peut être modélisée, mesurée sur le terrain par des tests de charge sur pieux in situ, ou simulée dans un test d'interface roche-béton en laboratoire. Alors que les essais de charge sur pieux sur le terrain sont coûteux et prennent du temps, et que les modèles existants ne peuvent pas être considérés comme indépendants du type de site ou de roche, les essais en laboratoire d'interface roche-béton offrent une approche pratique pour évaluer la résistance au frottement des pieux avec des puits à emboîtement rocheux. La méthode la plus courante pour déterminer la résistance de l'interface roche-béton est le test de cisaillement direct, qui peut présenter des limitations importantes. Cet article présente une nouvelle méthode de laboratoire pour l'essai d'interface roche-béton à l'aide d'un équipement d'essai triaxial qui a été mis au point dans le laboratoire géotechnique de haute complexité GHD à Waterloo, en Ontario. Les avantages de cette nouvelle méthode sont discutés, et les résultats sont présentés et comparés aux résultats en utilisant la méthode standard de cisaillement direct.

ABSTRACT: The evaluation of the frictional characteristics of concrete piles installed in shale bedrock is a complex task due to the many parameters influenced by the chemical and physical properties of both the bedrock and the concrete used, the integrity of the bedrock surrounding the drilled shaft, and the environmental conditions during the concrete curing process. A significant component of the capacity of a concrete pile can be attributed to the frictional resistance between the pile and bedrock. This frictional resistance can be modeled, measured in the field through in-situ pile load tests, or simulated in a laboratory rock-concrete interface test. While field pile load tests are expensive and time-consuming, and the existing models cannot be regarded as independent of site or rock type, laboratory rock-concrete interface tests provide a practical approach for evaluation of frictional resistance for piles with rock socketed shafts. The most common method for determining rock-concrete interface resistance is the direct shear test, which can present significant limitations. This paper presents a new laboratory method for rock-concrete interface test using triaxial test equipment that was developed in the GHD High Complexity Geotechnical Laboratory in Waterloo, Ontario. The advantages of this new method are discussed, and results are presented and compared to results using the standard direct shear method.

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