Assessment of pile driving refusal using the standard test (SPT)

The design of driven pile foundations involves an iterative process requiring an initial estimate of the refusal level to determine the depth of boreholes for subsequent analyses. Current procedures for determining borehole depths incorporate parameters typically unknown at the investigation stage. Thus, a quantifiable procedure more applicable at this preliminary stage would provide greater confidence in estimating the founding level of driven piles. This paper examines the effectiveness of the Standard Penetration Test (SPT) in directly estimating driven pile refusal levels. A number of significant correlations were obtained between SPT information and pile penetration records demonstrating the potential application of the SPT. Results indicated pile penetration was generally best described as a function of both the pile toe and cumulative shaft SPT values. The influence of the toe SPT increased when piles penetrated rock. A refusal criteria was established from the results to guide both the estimation of borehole depths and likely pile lengths during the design stage.

Site characterization model using least-square support vector machine and relevance vector machine based on corrected SPT data (N-c)

Statistical learning algorithms provide a viable framework for geotechnical engineering modeling. This paper describes two statistical learning algorithms applied for site characterization modeling based on standard penetration test (SPT) data. More than 2700 field SPT values (N) have been collected from 766 boreholes spread over an area of 220 sqkm area in Bangalore. To get N corrected value (N,), N values have been corrected (Ne) for different parameters such as overburden stress, size of borehole, type of sampler, length of connecting rod, etc. In three-dimensional site characterization model, the function N-c=N-c (X, Y, Z), where X, Y and Z are the coordinates of a point corresponding to N, value, is to be approximated in which N, value at any half-space point in Bangalore can be determined. The first algorithm uses least-square support vector machine (LSSVM), which is related to aridge regression type of support vector machine. The second algorithm uses relevance vector machine (RVM), which combines the strengths of kernel-based methods and Bayesian theory to establish the relationships between a set of input vectors and a desired output. The paper also presents the comparative study between the developed LSSVM and RVM model for site characterization. Copyright (C) 2009 John Wiley & Sons,Ltd.

Probabilistic evaluation of seismic soil liquefaction potential based on SPT data

The performance-based liquefaction potential analysis was carried out in the present study to estimate the liquefaction return period for Bangalore, India, through a probabilistic approach. In this approach, the entire range of peak ground acceleration (PGA) and earthquake magnitudes was used in the evaluation of liquefaction return period. The seismic hazard analysis for the study area was done using probabilistic approach to evaluate the peak horizontal acceleration at bed rock level. Based on the results of the multichannel analysis of surface wave, it was found that the study area belonged to site class D. The PGA values for the study area were evaluated for site class D by considering the local site effects. The soil resistance for the study area was characterized using the standard penetration test (SPT) values obtained from 450 boreholes. These SPT data along with the PGA values obtained from the probabilistic seismic hazard analysis were used to evaluate the liquefaction return period for the study area. The contour plot showing the spatial variation of factor of safety against liquefaction and the corrected SPT values required for preventing liquefaction for a return period of 475 years at depths of 3 and 6 m are presented in this paper. The entire process of liquefaction potential evaluation, starting from collection of earthquake data, identifying the seismic sources, evaluation of seismic hazard and the assessment of liquefaction return period were carried out, and the entire analysis was done based on the probabilistic approach.

Review of correlations between SPT N and shear modulus: A new correlation applicable to any region

A low strain shear modulus plays a fundamental role in earthquake geotechnical engineering to estimate the ground response parameters for seismic microzonation. A large number of site response studies are being carried out using the standard penetration test (SPT) data, considering the existing correlation between SPT N values and shear modulus. The purpose of this paper is to review the available empirical correlations between shear modulus and SPT N values and to generate a new correlation by combining the new data obtained by the author and the old available data. The review shows that only few authors have used measured density and shear wave velocity to estimate shear modulus, which were related to the SPT N values. Others have assumed a constant density for all the shear wave velocities to estimate the shear modulus. Many authors used the SPT N values of less than 1 and more than 100 to generate the correlation by extrapolation or assumption, but practically these N values have limited applications, as measuring of the SPT N values of less than 1 is not possible and more than 100 is not carried out. Most of the existing correlations were developed based on the studies carried out in Japan, where N values are measured with a hammer energy of 78%, which may not be directly applicable for other regions because of the variation in SPT hammer energy. A new correlation has been generated using the measured values in Japan and in India by eliminating the assumed and extrapolated data. This correlation has higher regression coefficient and lower standard error. Finally modification factors are suggested for other regions, where the hammer energy is different from 78%. Crown Copyright (C) 2012 Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

SPT方法在纳米粒子布朗运动观测中的应用

纳米粒子布朗运动特性对Micro-/Nano-PIV的使用和与粒子相关的物理现象的研究有重要意义.观测了200nm荧光粒子的布朗运动,利用单粒子追踪(SPT)算法和自编程序处理图像,获得粒子的均方位移,计算了实验扩散系数D_(exp)为2.09×10~(-12) m~2/s.与Stokes-Einstein公式估计的理论扩散系数D_(th)相比,二者量阶一致,但实验扩散系数的数值偏小约5%.对相关的实验误差进行了分析.

Dimensionamento de estacas baseado nos princípios da dinâmica de cravação do SPT

Este trabalho insere-se no domínio da calibração energética dos equipamentos SPT, dando seguimento ao disposto na norma EN ISO 22476-3, de aplicação obrigatória em Portugal. Para tal foi utilizada uma vara instrumentada, cuja instrumentação consiste em strain-gauges e acelerómetros piezoeléctricos. Esta instrumentação encontra-se fixa a um trecho de vara com comprimento de 60 cm e para a aquisição dos dados foi utilizado o sistema SPT Analyzer® comercializado pela firma PDI. O sistema permite registar os dados provenientes da instrumentação: sinais de um par de strain-gauges, transformados em registos de força (F1 e F2) e sinais de um par de acelerómetros, convertidos em registos de velocidade (V1 e V2) ao longo do tempo. O equipamento permite a avaliação, em tempo real, da qualidade dos registos e da energia máxima transmitida à vara em cada golpe e o conhecimento do deslocamento vertical do trem de varas ocorrido em cada golpe do martelo. Por outro lado, baseando-se no tema acima referido, pretende-se ainda desenvolver esforços no sentido de melhorar o novo método interpretativo dos resultados dos ensaios SPT e sua aplicação ao dimensionamento de estacas, dado que a previsão da capacidade de carga de estacas constitui um dos desafios da engenharia de fundações por requerer a estimativa de propriedades do solo, alterações pela execução da fundação e conhecimento do mecanismo de interacção solo-estaca. Este novo procedimento baseia-se nos princípios da dinâmica, rompendo com as metodologias até aqui consagradas, de natureza essencialmente empírica. A nova forma de interpretar os ensaios SPT, consubstanciada nos princípios de conservação de energia na cravação do amostrador SPT, irá permitir converter analiticamente o valor Nspt numa força dinâmica de reacção à penetração. A decomposição desta força dinâmica permite efectuar análises comparativas entre as resistências unitárias mobilizadas no amostrador SPT (modelo) e as mobilizadas na estaca (protótipo).

La relació entre el valor N30 de L'SPT i la resistència a la compressió simple

The unconfined compression strength is a geotechnical parameter frequently used to determine the bearing capacity of foundations on clayey soils. Its value can be obtained from the unconfined compression test and, among several in situ tests, the standard penetration test (SPT). However, a comparison between the values of such a strength determined by both tests in CL, CL-ML and CH soils shows that it does not exist an approximate relationship. In any case it is remarkable that values of the test conducted in the laboratory fit between the lower and the higher ones calculated from the standard penetration number. This is very important for those geotechnical reports in which the unconfined compression strength is only based on the SPT. In this way, if the lower value is taken to evaluate the ultimate soilbearing capacity the result will not be very accurate but it will probably be by the side of safety

O estudo geoestatístico de sondagens spt para geração de mapas auxiliares em obras de engenharia

A sondagem com SPT ("Standard Penetration Test") é o método de investigação com mais freqüência empregado na caracterização geotécnica de solos. Devido a relevância desse tipo de ensaio, desenvolveu-se um procedimento para geração de mapas de SPT com base em métodos geoestatísticos. Esses mapas devem conter a estimativa do índice de penetração (SPT) em diferentes posições no terreno em estudo, partindo de ensaios pré-existentes, objetivando auxiliar de maneira mais efetiva o planejamento de obras de engenharia. O trabalho foi baseado em um banco de dados com 141 sondagens realizadas na cidade de Passo Fundo/RS, compreendendo uma área total de 4,16km2. O banco de dados compreende sondagens de uma única empresa (o que minimiza os erros decorrentes da própria sondagem SPT) e uma única unidade geotécnica. Essas informações foram utilizadas para a avaliação do comportamento espacial dos parâmetros modelados e, posteriormente, construção de mapas de SPT. As estimativas foram efetuadas por krigagem ordinária em blocos com dimensões de 100mx100m, em quatro níveis distintos definidos de acordo com a variação média do índice de penetração com a profundidade Os mapas resultantes da krigagem ordinária revelaram-se satisfatórios para o fim a que se destina esse trabalho. Para a avaliação desses mapas, é relevante que se quantifiquem as incertezas associadas a essas estimativas. A metodologia para tal é baseada em Simulação Geoestatística, onde foram efetuadas simulações seqüenciais Gaussianas (ssG), em blocos de mesma dimensão que a utilizada na krigagem. Os resultados positivos mostraram ser adequado o emprego da simulação seqüencial Gaussiana, para geração de mapas auxiliares de valores de SPT a serem empregados no planejamento de investigações geotécnicas complementares.

Medidas de energia no ensaio SPT

O presente trabalho apresenta um estudo detalhado da monitoração de energia durante a cravação do amostrador no ensaio SPT, bem como da identificação dos fatores que influenciam estas medidas. Para tanto foi desenvolvido um equipamento para a aquisição dos sinais de força e de aceleração que consta de uma célula de carga, amplificadores e condicionadores de sinais de força e aceleração, sistema de aquisição de sinal e tratamento numérico dos registros. Paralelamente foi implementado um programa embasado na técnica de diferenças finitas que simula numericamente o ensaio, inclusive o balanço das distintas energias ao longo do processo. De posse dessas ferramentas e tecnologia efetuou-se uma extensa campanha de ensaios totalmente controlados. Os resultados da campanha experimental, associados aos fundamentados e princípios básicos da física, permitiram o entendimento do processo de cravação do amostrador no solo com a determinação das perdas (eficiências) ocorridas ao longo do processo e a proposição de uma nova abordagem de interpretação fundamentada no trabalho efetivamente consumido na cravação do amostrador no solo. O conhecimento deste trabalho abre uma gama de alternativas para a estimativa de propriedades de comportamento de solos com base em resultados de medidas de SPT. Exemplos da aplicação destas alternativas são apresentados Ao longo do trabalho verificou-se que: O intervalo de integração utilizado na apropriação da energia deve ser tal que leva em consideração os golpes subseqüentes mesmo em se tratando de hastes longas; A energia assim determinada é dependente da resistência do solo; Existem perdas de energia ao longo das hastes; Estas perdas são diretamente proporcionais ao comprimento das hastes; O ensaio é um fenômeno de grandes deslocamentos e, portanto, deve ser interpretado com a adoção de um referencial fixo e fora do sistema; A variação da energia potencial das hastes deve ser considerada no computo da energia consumida na cravação do amostrador no solo e esta variação da energia é diretamente proporcional à massa das hastes.

Determinação do comportamento carga-recalque de sapatas em solos residuais a partir de ensaios SPT

O comportamento carga-recalque de sapatas assentes em solos residuais é perfeitamente representado a partir da interpretação de provas de carga. No entanto, a execução de provas de carga em fundações reais ou em placa é indesejada pela maioria dos construtores e contratantes por razões de cronograma e custo. Por outro lado, sondagens de simples reconhecimento (SPT) são de rápida execução, exigidas pela normalização vigente de projeto e execução de fundações (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 1996) e largamente utilizados na geotecnia nacional, sendo tal ensaio normalizado pela da norma NBR 6.484/2001. Deste modo, nesta pesquisa, pretende-se estabelecer uma metodologia semi-empírica para estimar o comportamento de sapatas assentes em solos residuais a partir de correlação estatística de resultados de sondagens de simples reconhecimento (NSPT) com a tensão admissível e os recalques sob tensão de trabalho, obtidos a partir de resultados de provas de carga em placa ou fundações reais assentes em solos residuais. Deste modo, a partir de retro-análise de um conjunto de resultados de provas de carga executados em diferentes solos residuais, encontrados na literatura, e o uso de conceitos de estatística, obteve-se diversas correlações que possibilitam estimar o comportamento tensão-recalque deste tipo de solo através dos resultados médios dos ensaios de SPT Como resultados destas correlações foram obtidas equações para a previsão de recalques e tensão admissível de fundações assentes sobre solos residuais, bem como do módulo de elasticidade de tais solos. As equações de estimativa de recalques são dependentes, além dos resultados de SPT, da geometria da fundação e da tensão aplicada. Já as equações para a estimativa da tensão admissível e módulo de elasticidade são dependentes somente dos valores médios do ensaio de SPT. E finalmente, para testar as equações desenvolvidas, foi realizada uma análise “Classe A” no comportamento carga-recalque de três provas de carga realizadas em locais diferentes, mostrando a eficiência da metodologia desenvolvida para a determinação da tensão admissível e dos recalques em sapatas sob a aplicação de carga de trabalho assentes em solos residuais.