A study of vibratory driving in granular soils

Abstract

Two types of vibratory pile driving have been identified by the Authors termed respectively ‘slow’ and ‘fast’ vibrodriving. The occurrence of slow or fast motion is determined by the initial soil density, pile diameter, displacement amplitude and acceleration of vibration. Slow vibrodriving is concluded to be the most widely encountered and the paper, therefore, concentrates on this type of motion. A theory and interactive computer simulation of the case of slow vibratory driving has been developed. The motion is considered to be that of a rigid body subject to viscous—Coulomb side and elasto—plastic end resistance under a combined sinusoidal excitation and static surcharge force. Experimental verification of the theory has been by means of tests on a fully instrumented 0·745 kW (1 hp) model in dry cohesionless soils. The need for further research work to quantify soil resistance and the dependence of this on displacement amplitude and frequency of vibration is stressed. The Authors recommend that this information is obtained from full scale tests using a prototype designed on the basis of the information provided by the present research work. Deux types de battage de pieux vibratoire ont été identifiés par les auteurs et désignés respectivement par vibrobattage ‘lent’ et vibrobattage ‘rapide’. La ‘lenteur’ ou la ‘rapidité’ du mouvement est déterminée par la densité initiale du sol, le diamètre du pieu, l'amplitude du déplacement et l'accélération des vibrations. Selon les conclusions, le type de vibrobattage ‘lent’ est celui qui se rencontre le plus fréquemment et l'article se concentre donc sur ce type de mouvement. Une théorie et une simulation interactive sur ordinateur du cas du vibrobattage ‘lent’ ont été mises au point. Le mouvement est envisagé comme étant celui d'un corps rigide soumis à une résistance visqueuse, type Coulomb et extrémité élastoplastique, sous l'action simultanée d'une surcharge statique et d'une excitation sinusoïdale. La théorie a été vérifiée expérimentalement par des essais sur un modèle 0·745 kW (1 HP) à instrumentation complète dans des sols secs sans cohésion. L'article insiste sur la nécessité d'effectuer des recherches supplémentaires pour quantifier la résistance du sol et sa dépendance avec l'amplitude du déplacement et la frequence de vibrations. Pour obtenir ces renseignements, les auteurs recommandent d'effectuer des essais a l'échelle à l'aide d'un prototype réalisé sur la base des renseignements obtenus à partir des travaux de recherches actuels.

Acoustic fluidization and the extraordinary mobility of sturzstroms

“…There is now substantial support for the existence of acoustic fluidization both from engineering practice, such as vibratory pile driving [ Rodger and Littlejohn , 1980], as well as from shake tables [ Richards et al , 1990] and the response of factory foundations to strongly vibrating machinery [ Barkan , 1962]. Recent numerical simulations of large‐scale landslides [ Campbell et al , 1995], which predict fluid‐like behavior of the avalanche, appear to exhibit violent pressure fluctuations within the avalanche.…”

Nonlinear dynamics of a new electro-vibro-impact system

“…The system is studied experimentally by Nguyen et al [17]. Studies by Barkan [18] and Rodger et al [19] revealed that vibro-impact systems produce a combination of vibration and impact and are able to achieve better soil penetration. The main aim of this paper is to identify the qualitative motion most suitable for the forward progression of the mechanism against resistive forces such as friction and soil resistance.…”

Arbeitsintegrierte Verdichtungskontrolle während der Rütteldruckverdichtung

“…Weitere wissenschaftliche Arbeiten befassen sich mit den bodenmechanischen Prozessen im zu verdichtenden Boden. Insbesondere sind die Arbeiten von Rodger und Littlejohn sowie Denies et al hervorzuheben.…”