Impact of Wick Drain Installation on the Shear Strength Parameters of Cohesive Soils

ABSTRACT: Application of prefabricated vertical wick drains to reduce post construction settlement of soft cohesive soil is well known in geotechnical industry. However, effect of wick drains on the soil shear strength parameters has not been reported duly in the literature. The changes in soil strength parameters, as a consequence of wick drain installation, are evaluated in this paper for a new electrical substation for the City of New Westminster, BC. The proposed substation is located in the Queensborough area on the east end of Lulu Island within the Fraser River Floodplain to provide electrical supply to the community as well as some additional back-up capacity for the rest of the city. A preload was placed at the substation footprint in August 2019 in order to induce settlement of the upper cohesive soil. SNC-Lavalin used the settlement monitoring data in conjunction with vibrating wire (VW) piezometer data to back calculate and adjust soil consolidation parameters. It was concluded that, in addition to the existing preload, a wick drain installation program is required to speed up the consolidation settlement rate to meet the target construction schedule and reduce the long-term post construction settlement of the site to a tolerable threshold of the structures. Cone Penetration Tests (CPT) were performed before preload placement in 2019, and after wick drain installation in 2021. The CPT data were used to evaluate the impact of wick drain installation on the shear strength parameters of the soft clayey soils. Interpretation of CPT data indicated an average increase of about 20% to 30% for the undrained shear strength of silty clay/clayey silt layer.

RÉSUMÉ: L'application de drains à mèche verticaux préfabriqués pour réduire le tassement post-construction des sols cohésifs mous est bien connue dans l'industrie géotechnique. Cependant, l'effet des drains à mèche sur les paramètres de résistance au cisaillement du sol n'a pas été dûment rapporté dans la littérature. Les changements dans les paramètres de résistance du sol, en conséquence de l'installation de drains à mèche, sont évalués dans cet article pour une nouvelle sous-station électrique pour la ville de New Westminster, BC. La sous-station proposée est située dans la zone de Queensborough, à l'extrémité est de l'île Lulu, dans la plaine d'inondation du fleuve Fraser, et fournira une alimentation électrique à la communauté ainsi qu'une capacité de secours supplémentaire pour le reste de la ville. Une précharge a été placée au niveau de l'empreinte de la sous-station en août 2019 afin de provoquer le tassement du sol cohésif supérieur. SNC-Lavalin a utilisé les données de surveillance du tassement en conjonction avec les données du piézomètre à fil vibrant (VW) pour calculer et ajuster les paramètres de consolidation du sol. Il a été conclu que, en plus de la précharge existante, un programme d'installation de drains à mèche est nécessaire pour accélérer le taux de tassement de la consolidation afin de respecter le calendrier de construction cible et de réduire le tassement post-construction à long terme du site à un seuil tolérable pour les structures. Des essais de pénétration au cône (CPT) ont été réalisés avant la mise en place de la précharge en 2019 et après l'installation de drains à mèche en 2021. Les données CPT ont été utilisées pour évaluer l'impact de l'installation du drain à mèche sur les paramètres de résistance au cisaillement des sols argileux mous. L'interprétation des données CPT a indiqué une augmentation moyenne d'environ 20 à 30 % pour la résistance au cisaillement non drainée de la couche d'argile limoneuse/limon argileux.