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State of the art in quality assessment of deep mixing technology
Authors: Porbaha A. 
Published: November 2009

The most commonly cited barrier to the use of deep mixing (DM) technology is practitioners′ lack of confidence in their ability to assess the quality of the finished DM product. Accordingly, the objective of this paper is to examine the issues related to quality assessment of the treated ground. The focus is to understand: (a) how to predict the in-situ properties, and (b) what in-situ techniques are available for quality assessment. First the difficulties in estimating the in-situ properties are discussed. Then methods are presented to predict the in-situ strength and stiffness based on probabilistic concepts, homogenisation, and synthetic judgement approaches. The in-situ techniques for quality assessment of treated ground are based on penetration methods, geophysical methods, insitu loading methods, and a non-destructive method based on a low-strain sonic integrity test. Finally, the effects of ageing and chemical attacks on the durability and longterm performance of treated ground are presented, together with a summary of research needs. L'obstacle le plus communément é voqué comme restreignant l'utilisation de la technique du mixage profond (DM) est le manque de confiance du praticien dans sa capacité à é valuer la qualité du produit DM fini ( Porbaha and Roblee, 2001 ). C'est pourquoi cet exposé a pour objectif d'examiner tout ce qui touche à l'évaluation de la qualité du sol traité. Nous voulons trouver: (a) comment prédire les propriétés in situ et (b) quelles sont les techniques in situ disponibles pour é valuer la qualité. D'abord, nous discutons des difficultés à estimer les propriétés in situ. Ensuite, nous présentons des méthodes pour prédire la solidité et la rigidité in situ en nous basant sur des concepts de abilité, l'homogénéisation et des approches de jugement synthétique. Les techniques in situ pour l'évaluation de qualité du sol traité sont basées sur (a) des méthodes de pénétration (comme CPT, SPT, RPT, PMT, CCP, RCP, CVP, DCP et SDP); (b) des méthodes géophysiques (comme l'analyse sismique et la résistivité de trou de sonde), (c) des méthodes de chargement in situ (comme l'essai de charge de pile, l'essai de charge de plateau, l'essai de charge latérale et l'essai de plateau à vis) et (d) une méthode non destructive basée sur un essai d'intégrité sonique de basse déformation. Enfin, nous présentons l'effet du vieillissement et des agressions chimiques sur la durabilité et la performance à long terme des sols traités et nous récapitulons les besoins de recherche.
Evaluation of a preloading consolidation: a case study
Authors: Haegeman W. , Baertsoen A. 
Published: November 2009

This case study presents the design, operation and evaluation of a soil improvement project using vertical drains in conjunction with a surcharge fill for preloading the soil for the construction of a 370 m long quay wall. Although the technique was assumed feasible for the soil material, no significant effects of soil improvement were measured. Settlement, pore water pressure and spectral analysis of surface waves (SASW) measurements before, during and after the loading showed no extreme increase in density or stiffness parameters. An explanation for this behaviour is thought to be the underestimation of the stiffness and preloading stress of the softer layers. L'étude de cas présente la conception, la réalisation et l'évaluation d'un projet d'amélioration des sols au moyen de la méthode de préchargement avec drains verticaux pour la construction d'un quai de 370 m de longueur. Quoique la technique soit supposée applicable, aucuns effets significatifs d'amélioration n'étaient mesurés. Mesures de tassements de consolidation, des pressions interstitielles et des vitesses d'onde par la technique SASW pendant, durant et après le chargement n'indiquent d'augmentation importante de densité. L'explication de ce comportement peut ê tre la sous-estimation de la rigidité et de la contrainte de préconsolidation des couches les plus molles.
Performance of an offshore stabilised calcareous soil
Authors: Ismail M. A. 
Published: November 2009

This paper investigates the response of an offshore calcareous soil—extracted from the vicinity of Goodwyn A platform on the North West Shelf of Australia—to treatment with Portland cement, mixed with other additives, for deep mixing consideration. Laboratory work was undertaken to quantify the improvement of the mechanical properties of the host soil, in terms of strength and stiffness (E, K). The study has proven the effectiveness of the deep mixing technique in improving the engineering properties of the offshore soil; an issue needs to be taken further by the industry for offshore foundations. The distinctive performance of the metal shavings (though added in small proportions) merits some attention in the context of deep mixing techniques. The addition of fly ash to Portland cement improved the mechanical properties remarkably, because of its pozzolanic property. Cet exposé étudie la réponse d'un sol calcaire offshore venant des environs de la plate-forme Goodwyn A située sur le plateau du nord-ouest australien au traitement au ciment portland mélangé à d'autres additifs, pour la consolidation à mixage profond. Nous avons effectué un travail en laboratoire pour quantifier l'amélioration des propriétés mé caniques du sol hôte en termes de résistance et de rigidité (E, K). L'étude a prouvé l'efficacité de la technique de mixage profond pour améliorer les propriétés industrielles du sol offshore, question qui devra ê tre explorée plus avant par l'industrie pour les fondations offshore. La performance distinctive des copeaux de métal (bien qu'ajoutés en petites proportions), mérite d'être signalée dans le contexte des techniques de mixage profond. L'adjonction de cendre volante au ciment portland a remarquablement amélioré les propriétés mé caniques en raison de sa propriété pouzzolanique.
Applications of geosynthetics for soil reinforcement
Authors: Pinto M. I. M. 
Published: November 2009

This paper gives an overview of the main applications of geosynthetics in soil reinforcement. It provides a pointernal to other sources of information for those who are interested in this topic and wish to go deeper into it. After a short section dealing with geosynthetics terminology and development, some aspects of reinforcement properties and design are addressed. In the rest of the paper each main reinforcement application (roads and railways, foundations, embankments, steep slopes and retaining walls) is briefly described, together with the corresponding design procedures. The paper ends with some general requirements for construction with geosynthetics. Cet exposé décrit les applications principales des produits géosynthétiques dans le renforcement de sol. Il indique également d'autres sources d'information à ceux qui sont intéressés par ce sujet et désirent l'approfondir. Après une courte section consacrée à la technologie des géosynthétiques et à son développement, nous abordons certains aspects des propriétés et types de renforcement. Dans le reste de cet exposé, nous décrivons brièvement chaque application principale de renforcement (routes et chemins de fer, fondations, berges, talus abrupts et murs de soutènement) avec les procédures de conception correspondantes. Nous terminons en présentant quelques critères généraux pour la construction avec les produits géosynthétiques
From cobra swamp to international airport: ground improvement at Suvarnabhumi International Airport, Thailand
Authors: Moh Z. C. , Lin P. C. 
Published: November 2009

The construction of Suvarnabhumi International Airporthas been planned since 1960 to accommodate the rapid growth of air traffic in this region. The 41-year project was finally approved for construction by the Thai government in 1991, and the airport is scheduled to open in December 2004 with capacity to deal with 30 million passengers and 1·46 million tonnes of cargo per year. Owing to the high compressibility and low strength of the underlying soft marine clay, ground improvement is necessary to reduce post-construction settlement prior to construction of the permanent airport facilities. Two ground improvement projects, for the airside pavements and the landside road system, are currently being implemented at the new airport site. This paper discusses the design concept, construction method, and up-to-date ground improvement performance of both projects. La construction de l'aéroport international de Suvarnabhumi a été projetée en 1960 afin de faire face à une croissance rapide du trafic aérien dans cette région. Ce projet vieux de 41 ans a finalement été ratifié par le gouvernement thaïlandais en 1991 et l'aéroport devrait ouvrir en décembre 2004; il fera transiter 30 millions de passagers et 1,46 tonnes de fret par an. En raison de la forte compressibilité et basse résistance de l'argile marine tendre sous-jacente, il est nécessaire d'améliorer les sols afin de réduire les tassements post-construction, avant de bôtir les installations aéroportuaires permanentes. Deux projets d'amélioration du sol, pour les trottoirs côté air et le système routier côté terre, sont actuellement mis en uvre sur le site du nouvel aéroport. Cet exposé examine les principes de conception, la méthode de construction et la performance d'amélioration du sol à ce jour pour les deux projets.
Soil mixing in the UK 1991–2001: state of practice report
Authors: Al-Tabbaa A. 
Published: November 2009

Soil mixing in the UK started around 12 years ago. The early soil mixing work was carried out for the purposes of excavation support and ground improvement by Cementation Piling and Foundations. Not much work was then performed for this application until recently. Around 1995 soil mixing was introduced to the UK for geoenvironmental applications for the containment and remediation of contaminated sites. This paper tells the story of research, developments and applications of soil mix technology in the UK over the past 12 years or so. The paper concludes with statements on the current position with regard to soil mixing practice in the UK. En Angleterre, on a commencé à pratiquer le mixage des sols il y a 12 ans à peu près. Les premiers travaux de mixage ont été effectués, dans le but de soutenir les excavations et d'améliorer les sols, par la société Cementation Piling et Foundations. Ensuite, peu de travaux ont été effectués dans cette application. Vers 1995, le mixage du sol a été introduit en Angleterre pour les applications géo-environnementales afin de confiner et d'améliorer les sites contaminés. Cette étude retrace l'histoire de la recherche, des développements et des applications de cette technologie de mixage des sols en Angleterre sur les 12 dernières années. Elle se termine par une description de la situation actuelle quant aux pratiques de mixage du sol en Angleterre.
Modelling of prefabricated vertical drains in soft clay and evaluation of their effectiveness in practice
Authors: Indraratna B. , Bamunawita C. , Redana I. W. , McIntosh G. 
Published: November 2009

Prefabricated vertical band drains are rapidly increasing in popularity as one of the most cost-effective soft clay improvement techniques worldwide. Nevertheless, problems caused during installation (such as the smear effect), drain clogging and well resistance of long drains contribute to retarded pore pressure dissipation, making these drains less effective in the field. This leads to reduced settlement compared with that which would be expected from ideal drains. This paper is an attempt to discuss, comprehensively, the modelling aspects of prefabricated vertical drains and to interpret the actual field data measured in a number of case studies that demonstrate their advantages and drawbacks. Both analytical and numerical modelling details are elucidated, based on the authors' experience and other research studies. Where warranted, laboratory data from large-scale experimental facilities are highlighted. Les drains verticaux préfabriqués deviennent de plus en plus populaires car ils forment l'une des techniques des plus rentables d'amélioration de l'argile tendre. Néanmoins, les problèmes causés pendant l'installation (comme l'effet de rémanence), l'occlusion des drains et la résistance des puits dans le cas de drains longs, contribuent à retarder la dissipation de pression interstitielle, ce qui rend ces drains moins efficaces sur le terrain. Ceci cause un tassement inférieur à celui qu'on attend normalement de drains parfaits. Cette étude essaie d'évaluer, de manière globale, les aspects de modélisation de drains verticaux préfabriqués et d'interpréter les données réelles relevées sur le terrain dans un certain nombre d'études de cas qui montrent leurs avantages et leurs inconvénients. Nous expliquons les détails de la modélisation analytique et numérique en nous basant sur notre expérience ainsi que sur d'autres recherches. Partout où cela est nécessaire, nous donnons aussi les données relevées en laboratoire dans une installation expérimentale grandeur nature.
Design and performance of Fibredrain in soil improvement projects
Authors: Lee S. L. , Karunaratne G. P. , Aziz M. A. 
Published: November 2009

The effective coefficient of consolidation Ch, and hence the effective discharge capacity, of prefabricated vertical drains (PVDs) is a function of the hydraulic conductivity and compressibility of the clay as well as of the field performance of the PVD. The field performance is influenced by the deformation of the core and the filter, clogging of the filter, and kinking of the PVD during the consolidation process. The design of soil improvement projects using PVDs is a function of the effective Ch, the final settlement, the drain spacing, and the lateral pressure on the drain. Prefabricated vertical drains should possess sufficient tensile strength to withstand the installation stresses associated with thick clay deposits, as well as the densification of granular soil layers at the surface by heavy tamping. Fibredrain is a PVD that is biodegradable and ecologically harmonious. Several selected projects in East and South East Asia are discussed to illustrate the field performance of Fibredrain. Le coefficient de consolidation effective Ch et, de là, la capacité de décharge effective des drains verticaux préfabriqués (PVD) est fonction de la conductivité et compressibilité hydrauliques de l'argile ainsi que de la performance de terrain des PVD. La performance de terrain est influencée par la déformation du cur et du filtre, l'occlusion du filtre et la déformation des PVD pendant le processus de consolidation. La conception des projets de consolidation des sols utilisant les PVD dépend du Ch effectif, du tassement final, de l'espacement des drains et de la pression latérale sur le drain. Les drains verticaux préfabriqués devront posséder une résistance à la traction suffisante pour supporter les contraintes d'installation dans des dépôts d'argile épais ainsi que la densification en surface des couches de sol granulaires, densification causée par un compactage lourd. Le Fibredrain est un PVD biodégradable et sans danger pour l'environnement. Nous avons choisi pour notre étude plusieurs projets en Asie orientale et Asie du sud-est afin d'illustrer la performance sur le terrain du Fibredrain.
Improvement of hydraulic conductivity of soils by grouting
Authors: Akbulut S. , Saglamer A. 
Published: November 2009

The use of many waste products as engineering materials is of major concern to civil engineers because of their applications for different objectives. Silica fume and fly ash are used in geotechnical engineering, because of their pozzolanic reactivity and fineness, to improve the soil properties needed for engineering purposes. The main objective of this research project was to investigate the use of these materials in geotechnical engineering and to improve the hydraulic properties of granular soils by means of grouting. Suitable grouts in suspension form were prepared by using silica fume, fly ash, clay, and cement in different percentages. The properties of these cement-based grouts were determined to obtain the desired optimum values for grouting. Then these grouts were penetrated into the granular soil samples under pressure. The results of this study have important findings concerning the use of these materials in soil treatment and the improvement of hydraulic conductivity of the soils. L'utilisation de déchets comme matériaux industriels est un problème majeur pour les ingénieurs des travaux publics en raison de leurs applications et divers objectifs. Les vapeurs siliceuses et la cendre volante sont utilisées dans le génie géotechnique, en raison de leur réactivité pouzzolanique et de leur finesse, pour améliorer les propriétés du sol servant aux travaux d'ingénierie. Le principal objectif de cette étude était d'enquêter sur l'utilisation de ces matériaux dans le génie géotechnique et d'améliorer les propriétés hydrauliques des sols granulaires au moyen d'une cimentation. Nous avons préparé des ciments adéquats, sous forme de suspension, en utilisant des vapeurs siliceuses, de la cendre volante et du ciment en divers pourcentages. Nous avons déterminé les propriétés de ces mélanges pour obtenir les valeurs optimum désirées pour la cimentation. Puis ces ciments ont été introduits sous pression dans les échantillons de sol granuleux. Les résultats de cette études établissent des faits importants sur l'emploi de ces matériaux dans le traitement du sol et l'amélioration de la conductivité hydraulique des sols.
Influence of fines on the resistance to liquefaction of a clayey sand
Authors: Bouferra R. , Shahrour I. 
Published: November 2009

This paper concerns a study of the influence of fines on the resistance to liquefaction of a clayey sand. The study is carried out using a triaxial apparatus on a reconstituted sand-clay mixture containing a low fraction of clay. After a description of the soil used in this study, the paper presents results of undrained compression tests together with cyclic liquefaction tests performed on soil samples containing different fractions of clay. Experimental results show that the increase in the fines content up to 15% reduces the resistance to liquefaction of the sand-clay mixture. This result is due to the role of fines in reducing the dilatant tendency of the clayey sand used in this study. Cet exposé concerne une étude de l'influence des fines sur la résistance à la liquéfaction d'un sable argileux. Cette étude est effectuée en utilisant un appareil triaxial sur un mélange reconstitué sable-argile contenant une faible fraction d'argile. Après avoir fait une description du sol utilisé dans cette étude, nous présentons les résultats des essais de compression non drainée ainsi que des essais de liquéfaction cyclique effectués sur des échantillons de sol contenant différentes fractions d'argile. Les résultats expérimentaux montrent que l'augmentation allant jusqu'à 15% de la teneur en fines réduit la résistance à la liquéfaction du mélange sable-argile. Ce résultat est dû au pouvoir des fines à réduire la tendance à la dilatance du sable argileux utilisé dans cette étude.
Centrifuge validation of soil improvement prediction using the WAK test analysis
Authors: Parvizi M. , Merrifield C. M. 
Published: November 2009

The development of the low-energy dynamic compaction process for modest but rapid improvement of the soil properties of foundation soils has provided a viable and economical alternative to traditional ground improvement methods for derelict land. The concept of using the WAK (Wave Activated Stiffness (K) test) to monitor the degree of improvement during the process has prompted a rigorous programme of centrifuge modelling to validate the method. Results from field tests and centrifuge modelling have shown that both the subgrade reaction modulus of the foundation soil and the system damping derived from the analysis using different diameter footings agree well with theoretical values. This corroboration suggests that the depth of improvement may also be predicted given the footing diameter used to compact the foundation soil, and that the effective depth of improvement is of the order of 1·25 times the footing diameter for all footing diameters. Le développement d'un processus de compaction dynamique à faible énergie donnant une amélioration modeste mais rapide des propriétés des sols de fondations offre une alternative valable et économique aux méthodes traditionelles d'amélioration des terrains abandonnés. Le concept d'utiliser l'essai WAK (essai de rigidité activé par onde) pour contrô ler le degré d'amélioration tout au long du processus a amené un rigoureux programme de mode élisation centrifuge pour valider la méthode. Les résultats tirés des essais sur le terrain et des modéles centrifuges ont montré que le module de réaction de fond de forme du sol de fondation et la compaction du systéme dériveé de l'analyse utilisant divers diamétres de pieds correspond bien aux valeurs théoriques. Cette corroboration suggére que la profondeur d'amélioration peut aussi ê tre prédite si l'on connaît le diamétre du pied utilisé pour compacter le sol de fondation et sachant que la profondeur d'amélioration est de l'ordre de 1,25 fois le diamétre du pied pour tous les diamétres de pied.
Analysis of strength development in deep mixing: a field study
Authors: Horpibulsuk S. , Miura N. , Koga H. , Nagaraj T. S. 
Published: November 2009

Soft soil deposits (natural or reclaimed land in coastal regions) generally exhibit low shear strength and high compressibility. The in situ deep mixing technique to form composite soft ground has been an effective means of ground improvement, adopted extensively in Japan. This paper deals with a field investigation of the effect of various parameters in in situ mixing: installation rate, which considers penetration and withdrawal during mixing; speed of rotation of mixing wing; and cement content and water/cement ratio in the slurry used. In order to have close control over these installation parameters a laboratory model column study has also been undertaken. The findings from both investigations have been integrated with earlier basic laboratory studies on induced cementation of cement-admixed clays. A practical method is suggested for arriving at different parameters in the installation of columnar inclusion to produce composite ground of the required average strength. Les dépô ts de sols tendres (naturels ou récupérés sur la mer dans les régions côtières) montrent généralement une faible résistance au cisaillement et une forte compressibilité. La technique de mixage profond in-situ pour former un sol tendre composite, a été un moyen efficace pour améliorer les sols et a é té adoptée de manière extensive au Japon. Cet exposé étudie, au moyen d'une investigation sur le terrain, les effets de divers paramètres du mixage insitu: vitesse d'installation qui tient compte de la pénétration et du retrait pendant le mixage; vitesse de rotation de l'aile de mixage; et contenu en ciment et rapport eau/ ciment dans la boue utilisée. Afin d'exercer un contrôle e troit sur ces paramètres d'installation, une étude modèle en laboratoire sur colonne a également été réalisée. Les résultats de ces deux enquêtes ont été intégrés avec des études de laboratoire basiques réalisées antérieurement sur la cimentation induite des argiles mélangées au ciment. Nous suggérons une méthode pratique pour parvenir àdivers paramètres dans l'installation d'une inclusion colonnaire afin de produire un sol composite ayant la résistance moyenne requise.