FINITE ELEMENT ANALYSIS OF PILE LOAD TESTS ON DRIVEN PILES IN MARL IN SAVANNAH, GEORGIA

ABSTRACT: Stiff marl in Savannah, Georgia, is a preferred bearing stratum for pile foundations. However, its strain-softening behavior and unreliable cone penetration tests (CPT)-based resistance estimations pose challenges in pile design. In this study, a 3D finite element model (FEM) of pile behavior in stiff marl was implemented using an advanced clay constitutive model and compared with pile load tests results. The lessons learned from implementing advanced constitutive models and the challenges of simulating plunging failure of piles in marl are thoroughly documented. Moreover, the importance of employing large-deformation finite element analysis to effectively simulate plunging failures, as exemplified by documented cases, is highlighted.

RÉSUMÉ: La marne rigide à Savannah, en Géorgie, constitue un horizon porteur privilégié pour les fondations sur pieux. Cependant, son comportement d’adoucissement post-pic (strain-softening) et les estimations de résistance peu fiables basées sur les essais de pénétration au cône (CPT) posent des défis importants pour la conception des pieux. Dans cette étude, un modèle tridimensionnel par éléments finis (FEM) du comportement des pieux dans la marne rigide a été développé en utilisant un modèle constitutif avancé pour les argiles, puis comparé aux résultats d’essais de chargement sur pieux. Les enseignements tirés de l’implémentation de ces modèles constitutifs avancés ainsi que les difficultés liées à la simulation de la rupture par enfoncement des pieux dans la marne sont présentés de manière approfondie. En outre, l’importance de recourir à une analyse en grandes déformations par éléments finis pour simuler efficacement ces ruptures, comme en témoignent plusieurs cas documentés, est mise en évidence.