Axial Non-linear Dynamic Soil-Pile Interaction

Holeyman, Alain; Whenham, Valérie

doi:10.1007/978-3-319-19851-4_15

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“…1(b)). We note that the Winkler model is the simplest one can use to represent the soil, and is adopted herein precisely because of its simplicity and common use in practice [32,33]; however, the described methodology can readily accommodate more sophisticated soil models (e.g., [34,35]) without substantial changes to the approach. The wave propagation physics associated with the mathematical model shown in Figure 1(b) can be described by the following partial differential equation (PDE):…”

Section: The Forward Problemmentioning

confidence: 99%

“…where 𝐺 𝑠 and 𝜈 𝑠 are the underlying soil's shear modulus and Poisson ratio, respectively, and 𝑟 𝑡 is the pile's radius at the toe. Using customary values and (35), we set 𝑘 𝑏 to 300.8 MN/m, and seek again to characterize both a homogeneous soil profile (Example 2a), and a three-layer profile (Example 2b), using the same target data as in Example 1. Figures 8(a) and 9(a) depict the recorded pile head IR data for the two soil profile cases, while Figures 8(b) and 9(b) show the initial guess, the target, and the reconstructed soil profiles.…”

Section: Example 2 -Elastically Supported Pile Embedded In Clayey Soilmentioning

confidence: 99%

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Using the Impulse–Response Pile Data for Soil Characterization

et al. 2023

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The Impulse-Response (IR) test is the most commonly used field procedure for assessing the structural integrity of piles embedded in soil. The IR test uses the response of the pile to waves induced by an impulse load applied at the pile head in order to assess the condition of the pile. However, due to the contact between the pile and the soil, the recorded response at the pile head carries information not only about the pile, but about the soil as well, thus creating the, as yet unexplored, opportunity to characterize the properties of the surrounding soil. In effect, such dual use of the IR test data renders piles into probes for characterizing the near-surface soil deposits and/or soil erosion along the pile-soil interface.In this article, we discuss a systematic full-waveform-based inversion methodology that allows imaging of the soil surrounding a pile using conventional IR test data. We adopt a heterogeneous Winkler model to account for the effect of the soil on the pile's response, while the pile's end is assumed to be elastically supported, thus also accounting for the underlying soil. We appeal to a PDE-constrained-optimization approach, where we seek to minimize the misfit between the recorded time-domain response at the pile head (the IR data), and the response due to trial distributions of the spatially-varying soil stiffness, subject to the coupled pile-soil wave propagation physics. We report numerical experiments involving layered soil profiles for piles founded on either soft or stiff soil, where the inversion methodology successfully characterizes the soil.

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Section: The Forward Problemmentioning

confidence: 99%

Section: Example 2 -Elastically Supported Pile Embedded In Clayey Soilmentioning

confidence: 99%

Using the Impulse–Response Pile Data for Soil Characterization

et al. 2023

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“…L'art de cette technologie au principe élémentaire, pour ne pas dire barbare, réside dans la modulation de l'impact, tant en amplitude qu'en durée, afin de vaincre la résistance du sol mais sans toutefois dépasser la résistance structurale du pieu à installer. La méthode alternative du vibro-fonçage décrite par Holeyman et Whenham (2015, 2017 ne fait pas l'objet de cet article.…”

Section: Le Défi Du Battage 21 Enjeuxunclassified

Battage de pieux métalliques dans la roche

Holeyman

2017

Rev. Fr. Geotech.

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-Le problème du battage d'un pieu tubulaire en acier dans un massif rocheux est abordé sous deux volets : numérique et expérimental. L'approche numérique par éléments finis couplant une modélisation lagrangienne du pieu en mouvement à une modélisation eulérienne du massif en place (approche CEL) permet de suivre l'émergence de la plastification dans le tube en acier en cours de pénétration, naissant en pointe pour se propager vers la tête du pieu. Un cas d'étude en conditions axisymétriques est présenté pour une roche dont la résistance à la compression simple s c vaut 28 MPa. L'approche expérimentale poursuivie en laboratoire a mis en jeu trois matériaux synthétisés sous la forme de monolithes dans lesquels le battage d'un tube en acier inoxydable a été entrepris. Les résultats de ces essais largement instrumentés indiquent que le battage est aisé dans un mortier cellulaire dont la résistance à la compression simple s c n'excède pas 6 MPa mais pratiquement impossible dans un mortier dont la résistance à la compression simple s'approche de 28 MPa. Le battage dans un mortier dont la résistance à la compression simple vaut 11 MPa s'est révélée encore faisable sous une hauteur de chute raisonnable. Les résultats obtenus avec les 3 matériaux mis en oeuvre à ce jour indiquent que la résistance unitaire croît depuis environ 2 s c en surface pour atteindre 6 à 8 s c à une pénétration équivalente à 15-20 fois l'épaisseur du tube.

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