Centrifuge modelling of sand embankments and islands in earthquakes

Abstract

The bumpy road shaking table system at the Cambridge geotechnical centrifuge was used to conduct an experimental investigation into the effects of earthquakes on sand embankments and islands. The results of the study show that, when a loose or medium dense embankment or island is subjected to an earthquake, positive pore pressures are generated, particularly at the crest. This pore pressure generation softens the embankment and lowers its resonance frequency, resulting in liquefaction and decoupling of surcharge motions from crest motions in the extreme case. When a dense embankment or island is subjected to a strong earthquake, spiky acceleration records are observed at the shoulders of the embankment or island. These records may be attributed to the propagation of dilation fronts through the sand which is in a state of cyclic mobility. If a rigid surcharge is present on the crest, the interaction of the embankment or island with the rigid surcharge gives rise to surcharge accelerations which are characterized by single-frequency rocking and double-frequency vertical translation. Le système à table vibrante de la centrifugeuse géotechnique de Cambridge a été utilisé pour faire des expériences concernant les effets des tremblements de terre sur les remblais et les îlots de sable. Les résultats de l'étude démontrent que lorsqu'un remblai ou un ilot sans cohésion ou de densité moyenne est soumis à un tremblement de terre des pressions interstitielles sont générées particulièrement a la crete. Cette génération de pression interstitielle ramollit le remblai et réduit sa fréquence de résonance, conduisant à la liquéfaction et au découplage des mouvements de surcharge des mouvements de crête dans le cas extrême. Lorsqu'un remblai ou un îlot dense est soumis à un tremblement de terre puissant on observe des accélération à pointes aiguës sont obtenus aux épaulements du remblai ou de l'îlot. Ces valeurs peuvent être attribuées à la propagation de fronts de dilatation à travers le sable, qui se trouve dans un état de mobilité cyclique. Si une surcharge rigide est présente sur la crête l'interaction du remblai ou de l'îlot avec la surcharge rigide provoque des accélérations de surcharge qui sont caractérisées par des oscillations à fréquence simple et par une translation verticale à double-fréquence.