Flow Liquefaction Assessment of a Sensitive Glaciolacustrine Deposit in Northern Ontario

RÉSUMÉ: Les silts lâches, saturés et non plastiques sont connus pour être sensibles à la liquéfaction par écoulement. Le test depénétration au cône (CPT) est largement utilisé pour évaluer le paramètre d’état et vérifier la susceptibilité à la liquéfactionpar écoulement des sols naturels ou des résidus miniers. Dans cette étude, une série d’investigations sur le terrain,comprenant des CPT, des essais sismiques de pénétration au cône (SCPT) et des forages, a été réalisée afin de vérifierla susceptibilité à la liquéfaction par écoulement d’un dépôt glaciolacustre saturé, non plastique et hautement sensiblesitué dans la fondation d’un barrage d’une installation de gestion des résidus miniers au Canada. La ligne d’état critique(CSL) de ce dépôt a été déterminée par une série d’essais triaxiaux. Le potentiel de liquéfaction par écoulement du dépôtsilteux a été évalué à l’aide de sept méthodes différentes interprétant les paramètres de base du CPT, ainsi qu’uneméthode tenant compte des résultats des essais de teneur en eau. Parmi les méthodes développées pour les paramètresde base du CPT, deux sont basées uniquement sur la résistance à la pointe du cône, tandis que les cinq autres utilisentà la fois les paramètres de la CSL et la résistance du cône CPT. La méthode développée à partir des essais de teneur eneau utilise à la fois les paramètres de la CSL et la teneur en eau in situ, corrélée à l’indice des vides. L’étalonnage dumodèle constitutif NORSAND et les calculs à l’aide de l’outil CPT ont été réalisés pour déterminer les paramètres de laCSL. Le paramètre d’état a été estimé pour les sept méthodes utilisant les paramètres de base du CPT ainsi que pour laméthode basée sur la teneur en eau, et les résultats ont été comparés. La génération de pressions interstitielles excessivesdue à l’avancement du CPT a également été considérée et comparée selon les différentes méthodes. L’évaluation de laliquéfaction montre que, bien que les résultats de certaines méthodes soient relativement proches, il peut exister desdifférences considérables entre les résultats d’autres méthodes. Par conséquent, les évaluations de la liquéfaction fondéessur une ou deux méthodes seulement peuvent conduire à une conception géotechnique trop ou insuffisammentconservatrice. Les résultats de cette étude soulignent l’importance de l’expérience et du jugement de l’ingénieur pourévaluer correctement le potentiel de liquéfaction par écoulement dans les projets géotechniques.

ABSTRACT: Loose, saturated non-plastic silt is known to be susceptible to flow liquefaction. The Cone Penetration Test (CPT) is widelyused to evaluate the state parameter and to check the flow liquefaction susceptibility of natural soil or tailings. In this study,a series of field investigations consisting of CPTs, Seismic Cone Penetration Test (SCPT), and boreholes was carried outto check the flow liquefaction susceptibility of a saturated, non-plastic, and highly sensitive glaciolacustrine deposit in thefoundation of a tailings management facility dam in Canada. The critical state line (CSL) of this deposit was determined bycarrying out a series of triaxial tests. The flow liquefaction potential of the silt deposit has been assessed using sevendifferent methods that interpret the CPT basic parameters and a method that considers soil water content test results. Ofthe methods developed for the CPT basic parameters, two methods are based on CPT cone resistance only, while the fiveother methods use both CSL parameters and CPT cone resistance. The method developed based on water content testresults uses both CSL parameters and in-situ water content, which correlates with void ratio. NORSAND constitutive modelcalibration and CPT widget calculations were performed to determine CSL parameters. The state parameter was estimatedfor all seven methods that utilized the CPT basic parameters as well as the water content method and the results werecompared. Excess pore water pressure generation due to CPT advancement was also considered and compared for thevarious methods. The liquefaction assessment indicates that, while results of some methods are reasonably close, therecan be considerable differences between the results of some other methods. Accordingly, liquefaction assessments thatconsider one or two methods only, may result in an unconservative or overconservative geotechnical design. The findingsof this paper highlight the importance of using engineering experience and judgment to correctly assess the soil flowliquefaction potential in geotechnical projects.