Improvement of the load-carrying capacity of offshore skirted foundations by electrokinetics

摘要

Originating from the problem facing offshore foundation engineering, the present study is focused on using electrokinetics to enhance the load-carrying capacity of skirted foundations embedded in soft marine deposits. An experimental study was carried out in a model tank having dimensions of 150 cm × 75 cm × 70 cm. The experiments were conducted on the Welland River sediment mixed with a high salinity solution that simulates the composition of seawater. A steel cylinder of 320 mm in diameter was embedded in the sediment to represent a skirted foundation. Electrodes were installed around the steel cylinder, and a voltage of 5.2 V was applied over 28 days with polarity reversal. The load-carrying capacity of the steel cylinder and the undrained shear strength of the adjacent soil were measured after the electrokinetic treatment. The effect of electrokinetics is evaluated by comparing a series of test results performed on the untreated and treated soil. The load-carrying capacity of the steel cylinder and the undrained shear strength of the adjacent soil increased up to three times after treatment. The study also shows that electrokinetics can regain and further enhance the load carrying capacity of the embedded skirted foundation model after failure. With further development, the technology has the potential to be applied in offshore engineering practice to increase the load-carrying capacity of skirted foundations installed in soft clayey sediments.Key words: electrokinetics, skirted foundations, soft marine clay, load-carrying capacity, soil improvement.Issue du problème auquel fait face la construction de fondations offshore, la présente étude se concentre sur l'utilisation de l'électrocinétique pour améliorer la capacité portante de fondations à jupe enfouies dans les dépôts marins mous. On a réalisé une étude expérimentale sur un modèle constitué d'un réservoir ayant les dimensions de 150 cm × 75 cm × 70 cm. Les expériences ont été faites sur un sédiment de la rivière Welland mélangé avec une solution de haute salinité qui simule la composition de l'eau de mer. Un cylindre d'acier de 320 mm de diamètre a été enfoui dans les sédiments pour représenter la fondation à jupe. Des électrodes ont été installées autour du cylindre d'acier et un voltage de 5.2 V a été appliqué durant 28 jours avec inversion de polarité. La capacité portante du cylindre d'acier et la résistance au cisaillement non drainé du sol adjacent ont été mesurées après le traitement électrocinétique. L'effet du traitement électrocinétique est évalué en comparant un série d'essais sur le sol traité et non traité. La capacité portante du cylindre d'acier et la résistance au cisaillement non drainé du sol adjacent se sont accrues par un facteur atteignant 3 après le traitement. L'étude a aussi montré que le traitement par électrocinétique peut permettre de recouvrer et même d'améliorer la capacité portante du modèle de fondation à jupe après rupture. Avec des développements ultérieurs, la technologie a le potentiel d'être utilisée dans la pratique de la construction offshore pour accroître la capacité portante des fondations à jupe installées dans les sédiments argileux mous.Mots clés : électrocinétique, fondations à jupes, argile marine molle, capacité portante, amélioration des sols.[Traduit par la Rédaction]