Ground deformations and stress redistribution due to a reduction in volume of zones of soil at depth

Abstract

The ground deformations and stress redistribution resulting from collapse compression in discrete zones of highly collapsible fill located at different depths within fill with little or no collapse potential has been investigated in the 4-m-deep BRE large test pit facility. The moisture contents and densities of the colliery spoil fill which was used in the test were selected to ensure that, as well as high collapse potential, the zones of dry fill had lower compressibility than the surrounding wetter fill. During fill placement, significant stress transfer occurred, resulting in the measured vertical stresses in the zones being much higher than the stresses in the bulk of the fill. As the fill was inundated by a rising water level, collapse compression occurred in the dry zones and the stress transfer was reversed, with stresses in the zones reducing to very low values. The collapse compression in all the zones was of similar magnitude but the measured surface settlements were dependent on the depth of the zone. The test was modelled using the Sage–Crisp finite element package together with a simple procedure for simulating collapse compression. The observed behaviour was replicated with sufficient accuracy for the numerical procedure to form a means of estimating behaviour with zones of fill of different geometries and located at different depths. Nous étudions les déformations de sol et la redistribution des contraintes provoquées par la compression d'affaissement dans certaines zones d'une décharge extrêmement sujette aux effondrements, situées à différentes profondeurs avec pen on pas de potentiel d'effondrement dans une fosse d'essai BRE de 4 m de profondeur. Le contenu humide et les densiés des déchets miners qui ont été utilisés dans cet essai ont été choisis de fagon à ce que, en même temps que le fort potentiel d'affaissement, les zones de décharge sèches aient une compressibilité inférieure à celle des zones environnantes plus humides. Pendant la mise en place des déchets, un transfert de contraintes significatif s'est pro-duit, rendant les contraintes verticales mesurées dans ces zones bien plus hautes que les contraintes dans le reste de la décharge. Comme la décharge a été inondée en raison de la monée du niveau des eaux, la compression d'affaissement s'est produite dans les zones séches et le transfert de contraintes s'est inversé, les contraintes dans ces zones devenant triès faibles. IL est apparu que la compression d'affaissement était de magnitude similaire dans toutes les zones mais les dépôts de surface dépendaient de la profondeur de la zone. L'essai a été mis en maquette en utilisant le logiciel d'é1éments finis Sage–Crisp avec une procédure simple pour simuler la compression d'affaissement. Le comportement observé a été reproduit avec suffisamment d'exacdtude pour que la procédure numérique forme un moyen d'évaluer le comportement dans des zones de décharge de géométries et de profondeurs différentes.