Evaluation of existing constitutive models in nonlinear 1D effective stress ground response analysis

The National Building Code of Canada recommends that effective stress ground response analysis be performed if a liquefiable stratum is identified within a soil profile. While constitutive models for total stress ground response analysis have been well verified against earthquake recordings, existing models for effective stress ground response analysis have yet to be thoroughly validated. The present research project investigates the predictions of five constitutive models derived for effective stress ground response analysis. The recordings from seven liquefaction case histories are used, including data from downhole arrays and centrifuge experimental results, where the potential for liquefaction was identified during at least one earthquake. The ground motion records were selected to represent varying ground motion intensity and excess-pore pressure generation levels. The difference between predictions of the effective stress models against commonly used one dimensional ground response total stress equivalent-linear and nonlinear analyses are evaluated.

Résumé

Le Code National du Bâtiment Canadien recommande de réaliser une analyse de réponse de sol en contraintes effectives lorsqu'un potentiel de liquéfaction est identifé dans un profil de sol. Alors que les modèles constitutifs pour l'analyse de réponse de sol en contraintes totales ont été validés de façon exhaustive par l'entremise de plusieurs enregistrements de séismes, les modèles en contraintes effectives n'ont pas encore été complètement validés. La présente étude évalue les prévisions de cinq modèles constitutifs dérivés pour l'analyse de réponse de sol en contraintes effectives. Les enregistrements de sept études de cas de liquéfaction sont utilisés, incluant des données de stations d'accéléromètres et d'essais en centrifugeuse,où un potentiel de liquéfaction a été identifié pendant au moins un séisme. Des séismes d'intensités sismiques et de potentiels de génération de surpressions interstitielles variés ont été sélectionnés.