Application of the failure state in undrained simple shear to the shaft capacity of driven piles

Abstract

The very high cost of piles driven into the North Sea for offshore oil production platforms has given a further stimulus to recent efforts to produce a more rational design method for shaft capacity in terms of effective stresses. Attempts have been made to represent the effects of pile installation and loading, by undrained cavity expansion, followed by radial consolidation of the ground around the pile and subsequent axial loading of the pile. The last of these stages has been simulated by undrained simple shear. This Paper is concerned with the behaviour of normally consolidated clay when subjected to simple shear in undrained conditions. A critical review is made of the variation of undrained shear strength with the value of intermediate principal stress, so that the strength in plane strain conditions may be compared properly with the value measured in triaxial compression. The behaviour of clay in simple shear is studied, and from the few reliable data available it is suggested that, depending on the initial stress conditions, there may be a change of mode of behaviour from one preferred set of failure planes to another as suggested by de Josselin de Jong (1971). This suggestion is invoked to explain the post-peak behaviour, and has been used to provide a rational explanation for the variation of the apparent angle of friction observed in simple shear tests and how this would affect pile capacity. Les coûrs extrêmement élevés des pieux battus dans la Mer du Nord destinés aux plates-formes marines de production de pétrole ont conduit à accroître davantage les récents efforts consacrés à l'élaboration d'une méthode plus rationnelle de calcul du frottement lateral au point de vue des contraintes effectives. On a essayé de représenter les effets de la mise en place et du chargement des pieux par l'expansion d'une cavité non drainée, suivie de la consolidation radiale du terrain entourant le pieu et du chargement axial subséquent du pieu. La derniére de ces étapes a été simulée par un cisaillement simple non drainé Cet article traite du comportement de l'argile normaiement consolidée lorsqu'elle est soumise à une force de cisaillement simple dans des conditions non drainées. Il comporte un examen critique de la variation de la résistance au cisaillement non drainée en fonction de la valeur de la contrainte principale intermédiaire, si bienqu'il est possible d'effectuer une comparaison correcte entre larksistance en déformation plane et la valeur mesurée en compression triaxiale. L'article étudie le comportement de l'argile en cisaillement simple et, sur la base des quelques données fiables disponibles, suggére que, selon les conditions de contraintes initiales, le mode de comportement peut varier d'un ensemble de plans de rupture préférentielle à un autre, comme le suggéreluimême Josselin de Jong (1971). Cette hypothèse est invoquke afind'expliquer le comportement aprés valeur maximale et a servi à fournir une explication rationnelle de la variation de l'angle apparent de frottement que I'on observe lors d‘essais de cisaillement simple, et de son influence sur la force portante du pieu.