Numerical modeling of vacuum preloading and field applications

Author： Indraratna Buddhima Bamunawita Chamari Khabbaz Hadi

ISSN： 1208-6010

Source： Canadian Geotechnical Journal, Vol.41, Iss.6, 2004-12, pp. : 1098-1110

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Abstract

This study describes the effect of unsaturation at a drain boundary on the behaviour of a single prefabricated vertical drain subjected to vacuum preloading based on a two-dimensional plane strain finite element model incorporating the modified Cam–Clay model. Unsaturation of soil adjacent to the drain can occur due to mandrel withdrawal or application of vacuum pressure through prefabricated vertical band drains (PVDs). Following initial laboratory simulation in a large-scale radial drainage consolidometer, the authors have attempted to explain the observed retardation of pore pressure dissipation through a series of models, which consider the effect of unsaturation at the drain-soil interface. The results indicate that the introduction of an unsaturated soil layer adjacent to a PVD improves the accuracy of numerical predictions. Lastly, a multidrain analysis is conducted to study the behaviour of an embankment stabilized with vertical drains subjected to vacuum preloading, and the field measurements are compared with a series of numerical model predictions.Key words: consolidation, embankment, finite element method, settlement, soft clay, vacuum preloading, vertical drains.Cette étude décrit l'effet de la non saturation, à la frontière d'un drain, sur le comportement d'un simple drain vertical préfabriqué assujetti à un préchargement par vide basé sur un modèle d'éléments finis à 2D en déformation plane et incorporant un modèle Cam-Clay modifié. Une désaturation du sol adjacent au drain peut se produire lors de l'enlèvement du mandrin ou de l'application de la pression de vide dans les drains verticaux en bandelettes préfabriqués (PVDs). À la suite d'une simulation initiale en laboratoire dans un consolidomètre à drainage radial à grande échelle, les auteurs ont tenté d'expliquer le retard observé dans la dissipation de la pression interstitielle au moyen d'une série de modèles qui tiennent compte de l'effet de la non saturation à l'interface sol-drain. Les résultats indiquent que l'introduction d'une couche de sol non saturé adjacente à un PVD améliore la précision des prédictions numériques. Finalement, on réalise une analyse multidrain pour étudier le comportement d'un remblai stabilisé avec des drains verticaux soumis à un préchargement par vide, et les mesures sur le terrain sont comparées avec une série de prédictions par modèle numérique.Mots clés : consolidation, remblai, méthode d'éléments finis, tassement, argile molle, préchargement par vide, drains verticaux.[Traduit par la Rédaction]