Correlation between the PDA-Derived Pile Side Resistance and Undrained Shear Strength of Clays in Alberta

Markus Jesswein, Jinyuan Liu, Hamid Batenipour

In the proceedings of GeoSt. John's 2019: 72nd Canadian Geotechnical Conference

Session: Pile Foundations

ABSTRACT: For many centuries, piles have been used to support structures; however, challenges still arise to accurately predict the ultimate axial capacity of a pile. The main challenges are due to the inconsistent soil conditions, pile installation effects, and errors by site investigation techniques. The goal of this study was to improve the accuracy of design methods for the pile side resistance in cohesive soils by proposing a new approach. The new design method attempts to empirically consider the pile length and load-transfer effects. A database of 128 driven pipe piles was collected from a site in Alberta and applied in this study. The piles were subjected to Pile Driving Analyzer (PDA) tests, and the surrounding soil was investigated with borehole drilling and pocket pen measurements. The soil stratigraphy at this site is relatively consistent, composed of sand underlain by stiff clay (till). A study was conducted to correlate the side resistance obtained from PDA tests to the undrained shear strengths measured by pocket pens. A new design method was proposed with a coefficient of determination () of 0.81 between the measured and predicted unit side resistances, and it offered significant improvements compared to existing methods. The findings will assist practitioners to deliver more reliable pile designs, particularly in Alberta soils.

RÉSUMÉ: Pendant des siècles, les pieux ont été utilisés pour supporter des structures; Cependant, il reste encore du mal à prévoir avec précision la capacité axiale ultime d'un pieu. Les principales difficultés sont dues aux conditions de sol incohérentes, la précision des méthodes de calcul de la résistance latérale des pieux dans les sols cohérents en proposant une nouvelle approche. La nouvelle méthode de conception a pris en compte de manière empirique les effets de longueur de pieu et de transfert de charge. Une base de données de 128 pieux tubulaires entraînés a été collectée sur un site en Alberta et utilisée dans cette étude. Les pieux ont été soumis à des tests de Pile Driving Analyzer (PDA) et le sol environnant a été étudié à l'aide de sondages de forage et de mesures au stylet de poche. La stratigraphie du sol sur ce site est relativement consistante, composée de sable reposant sur une argile raide (till). Une étude a été menée pour corréler la résistance latérale obtenue à partir des tests PDA aux résistances au cisaillement non drainées mesurées par les stylos à poche. Une nouvelle méthode de conception a été proposée, avec un coefficient de détermination () de 0,81 entre les résistances latérales de l'unité mesurée et prévue, et elle offre des améliorations significatives par rapport aux méthodes existantes. Les résultats aideront les praticiens à fournir des conceptions de pieux plus fiables, en particulier dans les sols de l'Alberta.

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Markus Jesswein; Jinyuan Liu; Hamid Batenipour (2019) Correlation between the PDA-Derived Pile Side Resistance and Undrained Shear Strength of Clays in Alberta in GEO2019. Ottawa, Ontario: Canadian Geotechnical Society.

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