Tunneling beneath driven or jacked end-bearing piles in sand

This paper presents centrifuge model test data that relate to the problem of tunneling beneath driven or jacked end-bearing piles in sand. The centrifuge model consisted of a tunnel and two piles and allowed for the acquisition of sub- surface digital images throughout the tests. Soil and pile displacements were measured using particle image velocimetry and close-range photogrammetry techniques. The piles were jacked into the ground in-flight prior to tunnel volume loss to ob- tain ground stress profiles representative of conditions around driven or jacked piles. Patterns of displacements and calcu- lated soil strains are presented to illustrate mechanisms of displacement and soil behavior. The measured soil and pile displacements are compared against greenfield test measurements. The results indicate that driving the piles significantly al- ters greenfield conditions and that greenfield displacements should not be used as an input for analytical tunnel-soil-pile in- teraction analyses for driven or jacked piles. Large pile displacements were observed to occur suddenly in the tests, illustrating the brittle nature of the soil in the areas affected by pile installation. A relationship between relative pile-tunnel location and the volume loss at which large pile displacements occurred is presented, which provides useful guidance to tun- nel design engineers. Resume : Cet article presente des donnees d'essais en centrifuge modelisant le creusage de tunnels sous des pieux a pointe portante fonces ou a verin dans du sable. Le modele de centrifuge consiste en un tunnel et deux pieux et permet l'acquisi- tion d'images digitales sous la surface pendant toute la duree des essais. Les deplacements du sol et des pieux ont ete mesu- res a l'aide des techniques d'images velocimetriques des particules et de photogrammetrie rapprochee. Les pieux ont ete installes avec un verin dans le sol en vol avant la perte de volume du tunnel afin d'obtenir les profils de contrainte du sol re- presentatifs des conditions autour des pieux fonces ou a verin. Les patrons des deplacements et les deformations du sol cal- culees sont presentees afin d'illustrer les mecanismes de deplacement et le comportement du sol. Les deplacements mesures du sol et du pieu sont compares a des mesures sur un sol naturel vierge. Les resultats indiquent que le foncage des pieux al- tere significativement les conditions naturelles du sol et que les deplacements du sol naturel ne devraient pas etre utilises comme donnees de base pour les analyses analytiques des interactions tunnel-sol-pieu pour des pieux fonces ou a verin. On a observe que des grands deplacements des pieux se produisent de facon soudaine durant les essais, ce qui illustre la nature fragile du sol dans les zones affectees par l'installation des pieux. Une relation entre l'emplacement relatif pieu-tunnel et la perte de volume a laquelle les grands deplacements des pieux se sont produits est presentee, et ainsi offre des informations utiles pour les ingenieurs qui concoivent des tunnels. Mots-cles : tunnel, pieu, sable, centrifuge, mecanisme de deplacement, deformation. (Traduit par la Redaction)