Liquefaction and flow failure during earthquakes

Abstract

Two aspects of seismically-induced liquefaction are discussed which are of vital engineering significance: the triggering condition and the consequences of liquefaction. The triggering condition is examined with respect to liquefaction analysis, note being taken of the onset condition which is governed by cyclic strength. Consequences of liquefaction are discussed with respect to post-seismic stability analysis, in which the residual strength plays a major role. Procedures used for liquefaction analysis based on the results of in situ sounding tests are introduced, and the applicability of this method for estimating associated ground settlements is discussed. The evaluation of residual strength requires a better understanding of undrained sand behaviour. Results of extensive laboratory rests on Japanese standard sand are examined and new index parameters are proposed to quantify undrained sand behaviour better. The results of laboratory tests on silty sands are examined in the same way. AH the results are presented in terms of whether sand behaviour is contractive or diltative. The laboratory-established criterion for contractive or diltative behaviour is expressed in terms of field parameters such as N value from the SPT or qc value from the CPT. This correlation permits in situ deposits to be classified as being either able or not able to develop flow slide. The laboratory-established relationships between the normalized residual strength and the field parameters are presented. These correlations are shown to be consistent with many cases of flow failure observed in recent large earthquakes. The relationship between cyclic strength and residual strength is clarified. L'article étudie deux des aspects de la liquéfaction sismiquement induite qui sont d'une importance vitale pour les ingénieurs: les conditions de déclenchement et les conséquences de la liquéfaction. Les conditions de déclenchement sont examinées au travers d'une analyse de la liquéfaction pour laquelle les toutes premières conditions, régies par la résistance cyclique, sont prises en compte. Les conséquences de la liquéfaction sont étudiées à l'aide d'une analyse de stabilité post-sismique pour laquelle la résistance résiduelle joue une rôle primordial. L'on présente les méthodes utilisées pour l'analyse de la liquéfaction fondées sur les résultats d'essais in-situ. L'applicabilité de cette méthode à l'estimation des tassements associés est également discutée. L'évaluation de la résistance résiduelle demande une meilleure compréhension du comportement des sables non-drainés. Les résultats d'essais extensifs de laboratoire sur des sables japonais standards sont étudiés et de nouveaux paramètres sont proposés pour améliorer la quantification du comportement des sables non-drainés. Les résultats obtenus pour des sables argileux sont étudiés de la même façon. Tous ces résultats sont présentés différemment selon que le comportement du sable est contractant ou dilatant. Le critère établi en laboratoire pour des comportements dilatant ou contractant peut s'exprimer en terme de paramètres de chantier tels que N valeurs issues du SPT ou qc valeurs issues du CPT. CPT. Cette corrélation permet de classer les dépôts in-situ comme étant capables ou non de développer un glissement par écoulement. L'article présente également les relations établies en laboratoire entre la résistance résiduelle normalisée et les paramètres de chantier-tels que SPT ou CPT. Ces corrélations sont en accord avec de nombreux cas de rupture par écoulement observés lors de grands séismes récents. La relation existant entre résistance cyclique et résistance résiduelle est clarifiée.

Colloidal crystals and water: Perspectives on liquid–solid nanoscale phenomena in wet particulate media

“…Particles separation strongly affects the capillary force exerted by menisci and its humiditydependence [89,90] and, because the liquid fills the gaps, the intergrain friction or lubrication [130,131]. The equilibrium distance also defines the packing and porosity, which are key variables in complex transition phenomena in granular media like jamming and shear banding [42,132] and liquefaction [133], important in phenomena like landslides [134]. It can also lead to better understanding of swelling behavior of clays [27] and cellulose [38].…”

An Elasto-plastic Model for Liquefiable Sands Subjected to Torsional Shear Loadings

“…(2) and (3) can be determined by fitting the experimental data plotted in terms of y/x vs. x relationship as explained in details in [11].…”

“…A number of formulations have been reported in literature to express the shear modulus as a function of void ratio and confining pressure [2,9,10,14]. In here, for the case of undrained torsional shear loadings, the following formulation is proposed for G 0 :…”

“…It is well known that sand behaves differently under different density states and confining pressures [1][2][3][4][5]. During shearing, loose sand exhibits a contractive behavior with strain-softening.…”

Quantifying the role of sandy–silty sediments in generating slope failures during earthquakes: example from the Algerian margin

“…During the last four decades and especially after the two 1964 earthquakes that occurred in Alaska (Good Friday, M w = 9.2) and Japan (Niigata, M w = 7.5), special attention was devoted to the experimental and theoretical study of the liquefaction phenomena onland. Work on sediment liquefaction was described in detail in numerous state-of-the-art papers, such as those by Yoshimi et al (1977), Seed (1979), Finn (1981), Ishihara (1993) and Robertson and Fear (1995). Liquefaction is defined as a transformation of a granular sediment from a solid to a liquefied state as a consequence of increased pore pressure and reduced effective stress (Marcuson III 1978;Youd et al 2001).…”