Assessing Liquefaction Potential of Toronto's Sand: A Comprehensive Approach Using Dynamic Simple Shear Tests

ABSTRACT: The loss of soil strength due to liquefaction from increased pore water pressure, is a critical issue in geotechnical engineering that can lead to severe damage in structures during earthquakes. To understand the effects of different factors on liquefaction, a series of dynamic simple shear tests were conducted in the GHD geotechnical laboratory. This study investigates the liquefaction potential of Toronto sand by conducting dynamic simple shear tests under both stress and strain control, with a focus on the influence of strain amplitude, axial stress, frequency, and stress ratio. The research employs three approaches: the cyclic resistance ratio (CRR), 90% loss of initial axial stress due to pore pressure development, and cumulative energy dissipation. Results indicate that soil behavior and susceptibility to liquefaction are significantly impacted by these factors. The study also emphasizes the advantages of using cumulative energy dissipation as a more reliable and physically meaningful approach for interpreting test results, compared to the increase in pore water pressure.

RÉSUMÉ: La perte de résistance du sol due à la liquéfaction causée par l'augmentation de la pression d'eau interstitielle est un problème critique en ingénierie géotechnique qui peut causer des dommages sévères aux structures pendant les tremblements de terre. Pour comprendre les effets de différents facteurs sur la liquéfaction, une série de tests de cisaillement simples dynamiques ont été menés dans le laboratoire géotechnique de GHD. Cette étude examine le potentiel de liquéfaction du sable de Toronto en effectuant des tests de cisaillement simples dynamiques sous contrôle de stress et de déformation, en mettant l'accent sur l'influence de l'amplitude de déformation, du stress axial, de la fréquence et du rapport de stress. La recherche utilise trois approches : le rapport de résistance cyclique (CRR), la perte de 90% du stress axial initial dû au développement de pression interstitielle, et la dissipation d'énergie cumulative. Les résultats indiquent que le comportement du sol et la susceptibilité à la liquéfaction sont significativement affectés par ces facteurs. L'étude souligne également les avantages de l'utilisation de la dissipation d'énergie cumulative comme approche plus fiable et physiquement significative pour interpréter les résultats des tests, par rapport à l'augmentation de la pression d'eau interstitielle.