OCR Prediction Using Support Vector Machine Based on Piezocone Data

The determination of the overconsolidation ratio (OCR) of clay deposits is an important task in geotechnical engineering practice. This paper examines the potential of a support vector machine (SVM) for predicting the OCR of clays from piezocone penetration test data. SVM is a statistical learning theory based on a structural risk minimization principle that minimizes both error and weight terms. The five input variables used for the SVM model for prediction of OCR are the corrected cone resistance (qt), vertical total stress (sigmav), hydrostatic pore pressure (u0), pore pressure at the cone tip (u1), and the pore pressure just above the cone base (u2). Sensitivity analysis has been performed to investigate the relative importance of each of the input parameters. From the sensitivity analysis, it is clear that qt=primary in situ data influenced by OCR followed by sigmav, u0, u2, and u1. Comparison between SVM and some of the traditional interpretation methods is also presented. The results of this study have shown that the SVM approach has the potential to be a practical tool for determination of OCR.

Interpretation of Resistivity Piezocone Tests in a Contaminated Municipal Solid Waste Disposal Site

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Resistivity piezocone for geo-environmental site characterization: Two case histories from Brazil

This paper presents two case histories from Brazil where geophysical and resistivity piezocone tests were carried out to detect contamination. At the first one, the site investigation program was carried out to detect salt-water intrusions in a superficial sedimentary aquifer, at the Paranaguá harbor, in Paraná State. The second case history is a sanitary landfill from Bauru City, São Paulo State. In both sites, superficial geophysical tests were interpreted to detect and delineate the shape of contamination plume, helping to locate the resistivity piezocone tests. It was found that the interpretation of resistivity piezocone tests is straightforward to assess salt-water intrusion in sedimentary sands. For tropical soils, this technique presented some limitations since the groundwater table sometimes is deeper than the layer penetratable to the cone. Moreover, the genesis of those soils affects soil behavior and soil and water sampling is required to support interpretation.

The use of slot filter in piezocone tests for site characterization of tropical soils

The use of piezocone tests with a slot filter filled with automotive grease for site characterization of tropical soils is assessed. Laboratory tests using the slot filter filled with automotive grease as well as the conventional porous piezo-element saturated with glycerin were carried out to evaluate the pore pressure (u 2) transducer response. CPTu tests using piezo-elements saturated with glycerin and the slot filter filled with grease were pushed side by side in different research sites in Brazil. Estimates of mechanical and hydraulic soil parameters were made based on pore pressure dissipation curves from using both techniques. Laboratory test results indicate that the pore pressure response using the slot filter with grease was delayed when compared to the piezo-element saturated with glycerin, since grease has a higher viscosity. For tropical soils, the records of u2 in piezocone tests using slot filter with grease presented larger peaks than with porous element saturated with glycerin. Records of u2 using the slot filter above the groundwater table suggest the increase of the degree of saturation in unsaturated zone, where porous filter can be desaturated by suction. The slot filter can be used to help the interpretation of the soil profile with deep groundwater level as well as to help detecting its position for some studied soils. The results shown high repeatability for all study sites. This technique is much easier to handle, especially for tropical soils, where the groundwater table is usually deep and pre-drilling is expensive and time consuming. © 2009 IOS Press.

The resistivity piezocone for high resolution geo-environmental site investigation: A Brazilian example

A suit able decision-making on managing a contaminated site characterization program is strongly dependent of the diagnosis process. A detailed diagnosis can be done based on a Conceptual Site Model (CSM) elaboration using high resolution site characterization tools. The piezocone (CPTu) test is a high resolution tool which allows attaching several specific sensors, like the resistivity probe. This hybrid device is called the resistivity piezocone (RCPTu). A simulated geo-environmental site characterization program was performed on an erosion site using different tools (direct push tools soil samplers, hollow stem auger (HSA) drilling and RCPTu tests) to develop the CSM for a site similar to the Brazilian conditions. It was observed a good agreement between the site profiles interpreted by the different methods. The resistivity sensor attached to the piezocone improved the interpretation and the decision-making process on site was significantly better for the CSM elaboration. The RCPTu test data also allowed identifying the hydrogeological heterogeneities. The present study shows that the RCPTu test is also a useful and powerful tool to development an accurate CSM in a Brazilian condition, especially in an approach that prioritizes high resolution geo-environmental investigation. © 2013 Taylor & Francis Group.

Investigação geoambiental com tomada de decisão em campo utilizando o piezocone de resistividade como ferramenta de alta resolução: Marcos Tanaka Riyis. -

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Piezocone de resistividade: primeiros resultados de investigação geoambiental em solos tropicais

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEB

O ENSAIO DE PIEZOCONE E DE MINICONE NA INVESTIGAÇÃO DO SUBSOLO: ALGUNS EXEMPLOS DE APLICAÇÃO.

O ensaio de penetração do cone elétrico e do piezocone pertence a um grupo de ensaios de campo, cuja utilização vem sendo cada vez mais difundida. Tanto o avanço da eletrônica como a rápida evolução da informática têm proporcionado equipamentos mais apropriados, menores, mais robustos e mais econômicos, permitindo a incorporação de diversos sensores a essa ferramenta de investigação. Isto contribuiu para que esse ensaio se consagrasse para a descrição contínua do perfil geotécnico, a definição do nível de água e para estimativa de parâmetros mecânicos do solo. Neste artigo faz-se uma breve apresentação do piezocone e do minicone elétrico: o primeiro vem sendo utilizado nos últimos anos, especialmente em geotecnia ambiental, e o segundo, na investigação da infra-estrutura de transportes. Apresentam-se e discutem-se exemplos de emprego do piezocone para identificação de regiões do maciço contaminadas e do minicone para detectar a superfície de ruptura de uma seção de um talude de aterro, para avaliar sua estabilidade através de retroanálises. Concluise o trabalho fazendo-se algumas considerações sobre a utilização dessa tecnologia moderna e recente em solos tropicais que ocorrem no Brasil.

Geotechnical characterization of mixed sandy and silty soils using piezocone tests: Analysis of partial drainage phenomena and rate effects on the experimental soil response

The cone penetration test (CPT), together with its recent variation (CPTU), has become the most widely used in-situ testing technique for soil profiling and geotechnical characterization. The knowledge gained over the last decades on the interpretation procedures in sands and clays is certainly wide, whilst very few contributions can be found as regards the analysis of CPT(u) data in intermediate soils. Indeed, it is widely accepted that at the standard rate of penetration (v = 20 mm/s), drained penetration occurs in sands while undrained penetration occurs in clays. However, a problem arise when the available interpretation approaches are applied to cone measurements in silts, sandy silts, silty or clayey sands, since such intermediate geomaterials are often characterized by permeability values within the range in which partial drainage is very likely to occur. Hence, the application of the available and well-established interpretation procedures, developed for ‘standard’ clays and sands, may result in invalid estimates of soil parameters. This study aims at providing a better understanding on the interpretation of CPTU data in natural sand and silt mixtures, by taking into account two main aspects, as specified below: 1)Investigating the effect of penetration rate on piezocone measurements, with the aim of identifying drainage conditions when cone penetration is performed at a standard rate. This part of the thesis has been carried out with reference to a specific CPTU database recently collected in a liquefaction-prone area (Emilia-Romagna Region, Italy). 2)Providing a better insight into the interpretation of piezocone tests in the widely studied silty sediments of the Venetian lagoon (Italy). Research has focused on the calibration and verification of some site-specific correlations, with special reference to the estimate of compressibility parameters for the assessment of long-term settlements of the Venetian coastal defences.

Previsão do comportamento da argila mole da Baixada de Jacarepaguá: o efeito da submersão do aterro e do adensamento secundário.

A argila encontrada na Barra da Tijuca, Rio de Janeiro, é conhecida por ser muito mole e de peso específico bastante baixo. Passados 17 anos após a execução de um aterro em um dos depósitos argilosos da região, foram realizados ensaios de piezocone e SPT para aferir a espessura atual da camada mole. Tendo-se as espessuras originais da camada, determinadas a partir de ensaios de palheta e SPT na época da realização da obra, foi possível,assim, determinar o recalque que realmente ocorreu. O recalque primário foi calculado através dos parâmetros de compressibilidade previamente conhecidos daquele material. Foi aplicada a correção devido à submersão do aterro e, para isso, foi desenvolvida neste trabalho uma nova metodologia de cálculo para este efeito, considerando a submersão do aterro de forma gradual em todo o seu desenvolvimento matemático. Através da diferença entre o recalque total verificado nos ensaios e o recalque primário calculado, determinou-se a magnitude do recalque secundário. Com isso, estimou-se o OCR secundário do local. Este parâmetro surge da teoria que considera que os recalques secundários também ocorrem devido à variação das tensões efetivas, mas, nesse caso, horizontais. As principais conclusões desta pesquisa apontam para um valor de OCR secundário maior do que aquele já conhecido da argila de Sarapuí, que serviu de base para a referida teoria. Além disso, a proposta de cálculo do efeito da submersão se mostrou fácil e rápida de ser aplicada e forneceu resultados próximos daqueles obtidos pelas metodologias usuais.

Comportamento de uma área de resíduos de bauxita durante a operação de enchimento.

A técnica de deposição de resíduos de processamento de bauxita prevê uma operação inicial de lançamento de resíduos, por via úmida, no interior de reservatórios artificiais. Nesta fase de deposição, os resíduos são lançados em forma de polpa, sofrendo processos de sedimentação e adensamento por peso próprio. A vida útil dos reservatórios depende fundamentalmente do comportamento geotécnico do resíduo, cujas propriedades variam ao longo do tempo e da profundidade. A presente dissertação tem como objetivo a análise do comportamento de uma área de resíduos de bauxita durante a operação de enchimento do reservatório. Para tanto, foi utilizado o programa Plaxis, que executa análises tensão-deformação pelo método dos elementos finitos. Os parâmetros geotécnicos do resíduo foram definidos com base em ensaios de adensamento e piezocone, executados em amostras representativas da polpa de resíduos. Para calibração do modelo, a batimetria executada no reservatório foi confrontada com as cotas de enchimento previstas numericamente. Finalmente, a distribuição dos parâmetros geotécnicos (peso específico, índice de vazios, permeabilidade) com a profundidade prevista numericamente foi confrontada com os valores medidos no campo, ao final da etapa de enchimento. O conhecimento da variação dos parâmetros geotécnicos com a profundidade ao final do enchimento é importante para avaliar o comportamento do reservatório na etapa de operação de alteamento, e para a estimativa do ganho de vida útil do reservatório. Os resultados permitiram avaliar o funcionamento da drenagem de fundo, a distribuição complexa dos excessos de poropressão ao final do enchimento, os perfis dos índices físicos com a profundidade e o ganho de vida útil. As análises mostraram que o programa foi capaz de reproduzir os processos simultâneos de sedimentação e adensamento por peso próprio, em análises de enchimento de reservatórios de resíduos.