Rock Fill Settlement in a Highway Embankment in Northern Ontario: A Case Study (Final Results)

ABSTRACT: Rock fill embankments are susceptible to immediate, short-term, and long-term settlements. This paper presents the final results of a four-year study carried out at a 20 m high rock fill embankment in Ojibway Canyon along Highway 69, near French River in Northern Ontario. Three different methods of rock fill placement/compaction were employed at three sections of the embankments, including: 1) placement/compaction method in accordance with Ontario Provincial Standard Specification (OPSS.PROV 206); 2) placement/compaction method in accordance with OPSS.PROV 206 but compacted by a vibratory drum roller; and, 3) rock fill sizes in accordance with OPSS.PROV 206 but with no maximum lift thickness and no specified compactive effort. A comprehensive settlement monitoring program was implemented to measure immediate, short- and long-term settlements. The settlement instrumentation includes: (i) settlement plates installed at different depths/heights within the embankment to measure the magnitude of fill settlements (as well as foundation soil settlements); and, (ii) shape accelerometer arrays (SAAs) to provide a settlement-deflection profile across the entire cross-section of the embankment(s). Measurements have been taken at specified intervals of time to evaluate the immediate, short- and long-term settlement behaviour of the rock fill embankment(s). The purpose of the settlement monitoring is to validate a MTO Guideline (September 2010) for estimating short- and long-term settlements within rock fill embankments and to study the effect of different placement/compaction methods on rock fill settlement. This paper is a summary of the study, following-up on two previous interim papers (Varshoi, et al. 2017; and Bom, et al. 2019) presenting the final long-term monitoring results and conclusions. The paper presents and interprets the short-term (immediately after construction) and final long-term (creep), post-construction monitoring data collected between June 2017 and April 2021, and provides a comparison to the method(s) in the MTO Guideline (September 2010) for estimating rock fill settlements.

RÉSUMÉ: Les remblais rocheux sont sujets à tassements immédiats, court terme et long terme. Ce document présente les résultats finaux d'un programme de surveillance de tassement de quatre ans réalisé d'un remblai rocheux d’une hauteur de 20 m dans le canyon Ojibway sur la nouvelle autoroute 69, près de la rivière des Français dans le nord de l'Ontario. Trois méthodes différentes de mise en place/compactage du remblai ont été employées sur trois sections, y compris 1) méthode de mise en place/compactage conformément à la spécification provinciale de l'Ontario (OPSS.PROV 206), 2) méthode de mise en place/compactage conformément à OPSS.PROV 206 mais compacté par un rouleau à tambour vibrant, et 3) des tailles de remblai rocheux conformes à OPSS.PROV 206 mais sans épaisseur de levage maximale et sans effort de compactage spécifié. Un programme de surveillance a été mis en œuvre pour mesurer les tassement immédiats, à court terme et à long terme. L'instrumentation de tassement comprend: (i) des plaques de tassement installées à différentes profondeurs à l’intérieur du remblai pour mesurer l'ampleur des changements de tassement (et au sol de fondation); et (ii) matrice d'accéléromètres pour fournir un profil de tassement-déviation sur toute la section transversale du remblai rocheux. Des mesures ont été prises à des intervalles de temps spécifiés pour évaluer le comportement de tassement, immédiatement, à court et à long terme des remblais rocheux. Le but de la surveillance du tassement est de valider une ligne directrice du MTO (septembre 2010) pour estimer les tassements à court et à long terme dans les remblais rocheux et d'étudier l'effet de différentes méthodes de placement/compactage sur le tassement du remblai rocheux. Ce document est une sommaire de cette étude et fait suite aux documents intérimaires précédents (Varshoi, et al. 2017; and Bom, et al. 2019), et présente les résultats long terme et conclusions. Le document présente et interprète les données de surveillance post-construction à court terme (immédiatement après la construction) et finales à long terme recueillies entre juin 2017 et avril 2021, et fournit une comparaison des methodes dans la ligne directrices du MTO (septembre 2010) pour l'estimation des tassements d'enrochements.