A Study on Pile Capacity Setup of Driven Steel Pipe in Edmonton Till

ABSTRACT: As one of the major deep foundation types, driven steel pile (DSP) is widely used in all construction projects in Canada. Especially in rural northern Alberta areas where concrete supply is not accessible in a cost-effective manner, DSP foundation is highly preferred by heavy industrial development such as oil and gas related facilities. For driven steel pile set in the fine-grained soils, significant pile-soil setup (pile capacity gain) is expected due to excessive pore water pressure dissipation after the pile installations. In the field, pile appeared to have a much lower capacity at the end of the installation compared to long-term performance. In a fast-paced construction environment, the time cost to wait and verify the pile long-term capacity is not desirable. To proceed the upper structure construction without any delay, a reasonable prediction of DSP setup is required. Extensive research has been conducted to explain the mechanism and magnitude of the pile-soil setup effect. However, very limited study has been done on the rate / time of pore water pressure dissipation in clayey soils. This study is aimed to provide a case study of the pile setup effect of DSP set in Edmonton clay till by using dynamic load testing, and wave equation analysis methods. A finite element numerical model is built to illustrate the pore water pressure dissipation and increase in radial effective stress, and allow geotechnical engineer to assess the pile setup behavior with available soil testing results and reasonable assumptions.

RÉSUMÉ: En tant que l'un des principaux types de fondations profondes, les pieux battus en acier (DSP) sont largement utilisés dans tous les projets de construction au Canada. Surtout dans les régions rurales du nord de l'Alberta où l'approvisionnement en béton n'est pas accessible de manière rentable, la fondation DSP est hautement préférée par le développement industriel lourd comme les installations liées au pétrole et au gaz. Pour les pieux battus en acier enfoncés dans les sols à grains fins, une configuration significative du sol des pieux (gain de capacité des pieux) est attendue en raison de la dissipation excessive de la pression interstitielle après l'installation des pieux. Sur le terrain, le pieu semble avoir une capacité bien inférieure à la fin de l'installation par rapport aux performances à long terme. Dans un environnement de construction en évolution rapide, le temps nécessaire pour attendre et vérifier la capacité à long terme du pieu n'est pas souhaitable. Pour procéder à la construction de la structure supérieure sans aucun délai, une prédiction raisonnable de la configuration du DSP est requise. Des recherches approfondies ont été menées pour expliquer le mécanisme et l'ampleur de l'effet de mise en place du tas de terre. Cependant, une étude très limitée a été réalisée sur le taux / temps de dissipation de la pression interstitielle dans les sols argileux. Cette étude vise à fournir une étude de cas de l'effet de la mise en place des pieux de DSP mis en place dans le till d'argile d'Edmonton en utilisant des tests de charge dynamique et des méthodes d'analyse d'équation des vagues. Un modèle numérique par éléments finis est construit pour illustrer la dissipation de la pression interstitielle et l'augmentation de la contrainte radiale efficace, et permettre aux ingénieurs géotechniciens d'évaluer le comportement de mise en place des pieux avec les résultats d'analyses de sol disponibles et des hypothèses raisonnables.