Key predictors of earthquake-induced lateral spreading in liquefiable slopes

ABSTRACT: Mildly sloped liquefiable sand deposits are susceptible to lateral spreading under earthquake ground motion. Geometry, material properties, and input motion are the high-level impacting factors on the slope displacements. The recently developed SANISAND-MSf, a two-surface sand plasticity model with memory surface and semifluidized state, is used in the finite difference-based platform FLAC3D to simulate the nonlinear behavior of the soil. A multi-layer system with different thicknesses of liquefiable layer, various sand relative densities, and a suite of ground motion intensities are considered to study the primary design variables affecting the slope response. The simulation results indicate that superficial lateral displacements increase significantly with increasing thickness of the liquefiable layer, decreasing relative density, and increasing cumulative absolute velocity of the ground motion. Furthermore, the lateral spreading obtained under bidirectional shaking may be smaller or larger than that under unidirectional, highlighting the importance of accounting for the former in predicting the response of liquefiable slopes.

RÉSUMÉ: Les dépôts de sable liquéfiable légèrement inclinés sont susceptibles de se propager latéralement sous le mouvement du sol sismique. La géométrie, les propriétés des matériaux et le mouvement d'entrée sont les facteurs d'impact de haut niveau sur les déplacements de pente. Le SANISAND-MSf récemment développé, un modèle de plasticité du sable à deux surfaces avec surface mémoire et état semi-fluidisé, est utilisé dans la plate-forme basée sur les différences finies FLAC3D pour simuler le comportement non linéaire du sol. Un système multicouche avec différentes épaisseurs de couche liquéfiable, diverses densités relatives de sable et une suite d'intensités de mouvement du sol sont considérés pour étudier la principale variable de conception affectant la réponse de la pente. Les résultats de la simulation indiquent que les déplacements latéraux superficiels augmentent de manière significative avec l'augmentation de l'épaisseur de la couche liquéfiable, la diminution de la densité relative et l'augmentation de la vitesse absolue cumulative du mouvement du sol. De plus, l'étalement latéral obtenu sous agitation bidirectionnelle peut être plus petit ou plus grand que celui sous unidirectionnel, soulignant l'importance de tenir compte du premier pour prédire la réponse des pentes liquéfiables.