Identification of failure mechanisms of road embankments due to liquefaction: optimal corrective measures at seismic sites

摘要

Road embankments are infrastructures usually made of granular material that may suffer liquefaction if saturated and subjected to dynamic loading. If pavement rests on the embankment, longitudinal cracks parallel to the road axis are frequently observed at the road surface after the occurrence of an earthquake. This paper presents the application of a new constitutive model that can simulate this type of problem. A new flow rule, related to a degradation state parameter of the soil, is incorporated in the constitutive law to represent the dilative soil behaviour. By so doing, both contraction and dilation of the soil are modelled jointly. The constitutive law has been implemented in a coupled two-dimensional finite element code developed by the authors, which permits identification of the failure mechanisms of road embankments under seismic loadings. Some remedial measures consisting of densifying the soil and (or) improving the drainage at some locations within the embankment are numerically explored, and the optimal measure is determined.Key words: soil dynamics, coupled model, constitutive law, earthquake, road construction.Les remblais routiers sont des infrastructures habituellement composées de matériaux pulvérulents qui peuvent être affectés par une liquéfaction s'ils sont saturés et soumis à un chargement dynamique. Si une chaussée repose sur un remblai, on observe fréquemment des fissures longitudinales parallèles à l'axe de la route à la surface de la route après un tremblement de terre. Dans cet article, on présente l'application d'un nouveau modèle de comportement capable de simuler ce type de problèmes. On incorpore dans la loi de comportement une nouvelle règle d'écoulement, reliée à un paramètre d'état de dégradation du sol, de façon à représenter le comportement dilatant du sol. De cette façon, tant la contraction que la dilatance du sol sont conjointement modélisées. La loi constitutive a été mise en application dans un code couplé 2-D en éléments finis développé par les auteurs, et qui permet d'identifier les mécanismes de rupture des remblais routiers sous des chargements dynamiques. On explore numériquement des mesures de confortement consistant à densifier le sol et (ou) améliorer le drainage à certains endroits dans le remblai, et on détermine la solution optimale.Mots clés : dynamic des sols, modèle couplé, loi de comportement, tremblement de terre, construction routière.[Traduit par la Rédaction]