No description available.

Byggsektorn står idag för en stor andel av växthusgasutsläppen vid produktion av byggmaterial ochanvändningen av byggmaskiner under byggproduktionsskedet. Det nationella målet är att Sverige år 2045ska vara koldioxidneutralt och utifrån detta mål har Fossilfritt Sverige, tillsammans med ett stort antalaktörer från bygg- och anläggningssektorn, tagit fram en färdplan för hur branschen ska bli klimatneutralt.Grundläggning står för en betydande del av den totala byggnadens klimatpåverkan och för att nå måletmed ett klimatneutralt Sverige år 2045 är det viktigt att discipliner inom grundläggning börja arbeta medutveckling och optimering av grundläggningskonstruktioner för att minska klimatpåverkan. I detta examensarbete har en intervjustudie utförts för att kartlägga vilka aspekter som styr valet avgrundläggningsmetod idag utifrån entreprenören och konsultens perspektiv samt för att kartlägga hurdessa aktörer använder livscykelanalys inom grundläggning av byggnader. En fallstudie har utförts för attundersöka hur livscykelanalys kan användas för att beräkna och jämföra klimatpåverkan samtprimärenergianvändningen från grundläggningsmetoder för byggnader genom att prova och utvärderatvå digitala LCA-verktyg. En litteraturstudie har genomförts för att skapa kunskap inom grundläggning och för att skapa förståelseom klimatpåverkan från byggsektorn samt vilka klimatkrav som finns. Litteraturstudien har legat till grundför valet av de två digitala LCA-verktyg som används i fallstudien samt har används för att ta fram enintervjuguide. Intervjuer har genomförts med aktörer från konsult- och entreprenadföretag som harvarierande erfarenheter och kunskaper inom livscykelanalys för grundläggning. Vidare har en fallstudiegenomförts där en jämförande livscykelanalys utförs mellan två grundläggningsmetoder, platta med pålaroch platta med lastkompensation, genom att använda två digitala LCA-verktyg, Klimatkalkyl 6.0 och BM1.0. LCA-studien utgår från verktygens avgränsningar och beaktar endast första delen av livscykeln,byggskedet (modul A1-A5) där Klimatkalkyl 6.0 beräknar klimatpåverkan och primärenergianvändningenoch BM 1.0 beräknar endast klimatpåverkan. Resultatet från intervjuerna visar att grundläggningsmetoder ofta väljs utifrån den ekonomiska aspektenmen att personlig erfarenhet, geografisk och historisk tradition även påverkar. Respondenterna anser attklimat- och miljökrav som förekommer i projekt ofta är otydliga och svåra att förstå. Intervjustudienindikerar att användningen av livscykelanalys är begränsad. Enligt respondenterna skulle användningenöka om man utvecklade kompetens hos konsulter och entreprenörer, förenklade LCA-modellen menframförallt om deras beställare tydliggjorde kravställningarna. I fallstudien visar de två verktygen på olika klimatpåverkan för respektive grundläggningsmetod och olikaskillnader vid jämförandet av de två grundläggningsmetoderna. Båda verktygen visar att grundläggningmed platta med pålar ger en lägre klimatpåverkan än platta med lastkompensation under byggskedetmed givna förutsättningar. Skillnaden mellan grundläggningsmetoderna är 2 eller 5 tonkoldioxidekvivalenter beroende på vilket verktyg man använder, vilket motsvarar cirka 13 respektive 23procent i skillnad. Båda verktygen visar även att betong, cellplast och stål är de byggnadskomponentersom bär den största andelen av den totala klimatpåverkan för respektive grundläggningsmetod. Ingen av verktygen Klimatkalkyl 6.0 och BM 1.0 är utvecklade för grundläggning av byggnader och i bådaverktygen saknas det byggnadsdelar som ingår i grundläggningsmetoderna, som studeras i fallstudien.Resultatredovisningen från respektive verktyg är även svårtolkade och bör utvecklas. Trots detta så ansesdet att båda verktygen kan användas som hjälpmedel för att beräkna och visa vilketgrundläggningsalternativ som ger minst klimatpåverkan. Då den ekonomiska faktorn idag är styrande för valet av grundläggningsmetod kan denna parameteranvändas som styrmedel för att öka arbetet med klimatanpassade lösningar. Förslag på fortsatta studierär att ta fram en relation mellan kostnader och klimatpåverkan för grundläggningsmetoder samt attundersöka hur man kan implementera livscykelanalys på projektörsnivå för att öka dess användning. / Today, the building sector accounts for a large part of greenhouse gas emissions during the production ofbuilding materials and the use of construction machinery during the construction phase. The national goalis that Sweden, as a country, will be carbon neutral country in 2045. Based on this goal, Fossilfri Sverige,together with a large number of companies from the building and civil engineering sector, has developeda plan of action for the industry's climate neutrality. Foundations account for a significant part of the totalcarbon footprint of building and in order to reach the goal of a climate neutral Sweden in 2045, it isimportant that disciplines working with ground foundations, begin to develop and optimize foundationconstructions to reduce the carbon footprint. In this master thesis, an interview study has been conducted to map which aspects affect the choice offoundation methods today, based on the contractor and the consultant's perspective, and map how theseactors use life cycle assessment (LCA) in foundations of buildings. A case study has been conducted toinvestigate how life cycle assessment can be used to calculate and compare carbon footprint and primaryenergy use from two foundation methods, by using and evaluating two digital LCA tools. A literature study has been conducted to find knowledge about foundation of buildings and to create anunderstanding of the climate impact from the building sector and the climate requirements in the buildingindustry. The choice of the two digital LCA tools used in the case study and the creation of the interviewguide is based on the literature study. The interviews have been conducted with employers fromconsultant and contractors who have varied experience and knowledge about life cycle assessment offoundations. In addition, a case study has been conducted in which a comparative life cycle assessment isexecuted for two foundation methods, pile foundation and compensated foundation, by using two digitalLCA tools, Klimatkalkyl 6.0 and BM 1.0. The LCA study is based on the limitations of the tools, consideringonly the first part of the life cycle; the construction phase (module A1-A5). Klimatkalkyl 6.0 calculatescarbon footprint and the primary energy use, and BM 1.0 calculates carbon footprint. The results of the interviews indicate that founding methods are often selected based on economicaspects, but also on personal experience, geographical location and tradition. The respondents mentionthat when climate and environmental requirements occur in projects, they are often unclear and difficultto understand. The interview study indicates that the use of LCA is limited. According to the respondents,the use of LCA would increase by improved knowledge about the method, by simplifying the LCA modelbut above all if their clients clarified the climate requirements. In the case study, the two tools show different climate impacts for the respective foundation method anddiverse differences in the comparison of the two foundations. Both tools show that foundation with pilefoundation gives a lower climatic impact than compensated foundation, during the construction phase.The difference between the foundation methods is 2 or 5 tonnes of carbon dioxide equivalents dependingon the tools, which corresponds to approximately 13 and 23 percent, respectively. Both tools also showthat concrete, styrofoam and steel are the building components that carry the largest part of the totalclimate impact for each foundation method. None of the tools, Klimatkalkyl 6.0 or BM 1.0, are developed specifically for the foundation of buildings,and in both tools there are building components missing that are included in the foundation methodswhich are studied in the case study. The result report from the respective tools is also difficult to interpretand should be developed. In spite of this, the conclusion is that both tools can be used as an aid tocalculate and show which foundation option will generates the lowest carbon footprint. As the economic factors today affects the choice of foundation method, this parameter can be used as ameans of increasing work on climate-adapted solutions. Proposals for further studies are to establish arelationship between costs and climate impacts for foundations and to investigate how to implement andincrease the use of life cycle assessment on a design level.

The report is part of the development project run by Ingenjörsfirman Geotech AB, where some of the field investigations were carried out in collaboration with Bohusgeo AB. The aim of the thesis is to do field investigations with the new Vane Geotech Nova (Nova-vane) equipment, and compare the results with known and proven methods. The vane test is an in situ method that determines the undrained shear strength, for example for clay soils. Eight tests have been performed with the Nova-vane and they have been compared with the Nilcon-vane, an electronic Nilcon-vane, a CPT-probing and Direct shear tests in the laboratory. Parameter determination has been done with CRS-tests and ordinary laboratory routine examination. According to earlier research, the time for failure, waiting time and rotational speed are parameters that have been tested in order to know how they affect the evaluated shear strength in clay soils. Previous investigations from 1950 to 1990 show that the parameters mentioned above have a major impact on the evaluated shear strength. When comparing already known evaluation methods for the undrained shear strength, it has been found that the Nova-vane generates shear strength measurements are far too low. The reason why the Nova-vane shows lower undrained shear strengths than other methods may be due to a number of factors. The analysis of the tests shows that the rotation speed has not been constant, as the rotation is becoming faster and faster, the time to failure varies between a few seconds to several minutes over the recommended time to failure. Another major factor is the deviating angle compared to the vertical plane, the vane has been driven down with. In the eight tests, the rotational speed has been a difficult parameter to control. The electric engine used, a modified Geotech EVT 2000 electric vane instrument, could only apply different energies and are normally used for 22 mm probe rods. Which specific applied force on the rods generating the correct rotational speed, depends entirely on the properties of the clay. When 36 mm probe rods are used together with the electric engine the rotational speed is even more difficult to control. According to the SGF recommended standard from 1993 states that the time to failure of a vane test should be between 2 and 4 minutes, from the time the vane is activated. It primarily depends on the speed of rotation, which means that the time for failure was also a difficult parameter to control. The angle with which the Nova-vane is driven increases with depth to about 30° at 30 meters. While the angle of CPT-probing increases only 5° at 30 meters. The driven angle could have significance to the shear strength, although it is difficult to conclude what kind. The Nova-vane is the only vane borer that can measure which angle it is driven down with. The increasing angle is assumed to depend on the geometry of the instrument and not on the properties of the clay. The conclusion is that the measurement with the Nova-vane gives lower values than the other methods. However, the range of values proves only small differences down to the depth of 20 meters. The system as a whole is working with an acceptable accuracy, although a stronger engine and a more precise control of the engine speed is needed. More tests have to be done to determine how the Nova-system can be designed and how the investigation should be performed to get equal values as other proven methods. / Rapporten är en del av ett utvecklingsprojekt som drivs av Ingenjörsfirman Geotech AB, där viss del av fältundersökningar utförts i samarbete med Bohusgeo AB. Examensarbetets roll har varit att utföra fältförsök med den nya vingförsöksutrustningen typ Vane Geotech Nova (Nova-vingsond) för att sedan sammanställa och jämföra resultaten med redan kända och väl beprövade metoder. Vingförsöksmetoden är en in situ metod som bestämmer den odränerade skjuvhållfastheten i kohesionsjord. Åtta försök med Nova-vingsond har utförts och jämförts med Nilcon-vingar och eldriven Nilcon-vinge samt CPT-sondering och direkta skjuvförsök i laboratorium. Även CRS-försök och rutinundersökning i laboratorium har gjorts, för parameterbestämning. Enligt undersökningar i tidigare forskning har: tiden till brott, väntetiden och rotationshastigheten varit parametrar som testats för att se hur de påverkar den utvärderade skjuvhållfastheten i lerjordar. Tidigare forskning utförd mellan 1950 och 1990, visar att nämnda parametrar har en stor inverkan på den utvärderade skjuvhållfastheten. Vid jämförelser mellan Nova-vingsonden och andra utförda försök inom provtagningslokalen ger Nova-vingsonden lägre odränerad skjuvhållfasthet, vilket kan bero på flertalet faktorer. Analysen av försöken påvisar att hastigheten inte har varit konstant utan att rotationen blir allt snabbare, tiden till brott varierar mellan några få sekunder till flera minuter över den rekommenderade tiden till brott. Samt att neddrivningsvinkeln är avvikande från det tänkta vertikalplanet. I de åtta försöken har rotationshastigheten varit en svårstyrd parameter. Den elektriska rotationsmotorn som har använts är en modifierad Geotech EVT 2000. Den elektriska är dimensionerad för sondstänger med en diameter på 22 mm och har en effektinställning. Vilken rotationshastighet som den specifika effekten genererar beror helt på lerans egenskaper, vilket gör att rotationshastighet är svår att ställa in på rotationsmotorn, speciellt med 36 mm sondstänger. Tiden till brott för vingförsöksmetoden ska enligt SGF standard från 1993 vara mellan 2 och 4 minuter från dess att vingen aktiverats. Den beror framför allt av rotationshastigheten, vilket medför att även tiden till brott var en svårstyrd parameter. Nova-vingsonden visar en växande neddrivningsvinkel mot djupet, vid 30 meter cirka 30°, i jämförelse med CTP-sonden som endast ökade med 5° på 30 meter.  Neddrivnings-vinkeln kan ha betydelse för den erhållna skjuvhållfastheten, dock är det en svår att bestämma hur. Nova-vingsonden är den enda vingförsöksmetod som har en lodenhet. CPT-sonden har också en lodenhet, den gav mindre utslag. Neddrivningsvinkeln bero förmodligen på instrumentets geometri och inte på lerans egenskaper. För att kunna styra rotationshastigheten och på så vis tiden till brott behövs en utvecklad utrustning. Främst krävs en starkare motor som rotationshastgeten går att ställa in på, övriga komponenter anses vara tillräckligt noggranna, dock behöver viss systemutveckling ske. Slutsatsen blir att de utförda mätningarna med Nova-vingsonden visar lägre resultat än övriga bestämningar. Då det är många parametrar som har inverkan på resultatet, behövs fler undersökningar göras för att fastställa hur Nova-systemet ska konstrueras och hur försök ska utföras för att erhålla likvärdiga resultat som övriga metoder.

Vid geotekniska fältundersökningar används ofta ”Cone Penetration Test” (CPT-sondering). Denna metod ger en bedömning av jordlagerföljd samt en uppskattning av de geotekniska egenskaperna. Metoden används i lösa till fast lagrade jordar med kornstorlekar upp till grusfraktion, alltså jordar där en sond kan tryckas ned utan slag eller rotation.  När en CPT-spets penetrerar en vattenmättad tät jord sker en omlagring av jorden varvid en lokal ökning av portrycket sker. När ett portrycksutjämningstest utförs, stoppas den nedåtgående rörelsen av sonderingen under en viss tid och portrycket tillåts att klinga av.  Det portryck som sedan uppmäts förväntas motsvara det rådande porvattentrycket på nivån. Syftet med denna studie är att utreda om metoden är lämplig att använda vid mätning av portryck samt om den kan ersätta portrycksspetsar i vissa fall, exempelvis vid tidiga skeden av projekt etc. Studien utfördes för att bedöma hur lång tid portrycksutjämningsförsök tar beroende på jordens permeabilitet, om resultatet blir annorlunda om artesiskt portryck råder, hur resultatet skiljer sig beroende på vilken jordtyp försöket utförs i, om resultatet blir liknande som vid mätning med BAT-portrycksspets samt om det går att hitta samband mellan resultat för försök som är utförda i liknande jord. Den geotekniska fältundersökningen genomfördes i Röbäck som är beläget sydväst om Umeå centrum. Fältundersökningen var tidsmässigt begränsat till 3 dagar. Portrycksutjämnings-försöken tilläts pågå under maximalt 2 timmar per nivå eller till dess att portrycksutjämningen klingat av. Undersökningarna är huvudsakligen utförda i sulfidhaltig jord och endast en typ av CPT-utrustning har använts. Inga portryck som uppmättes vid portrycksutjämningsförsöken var lägre än de som mättes i de installerade portrycksspetsarna för samma nivå. Det tog längre tid för portrycket att klinga av där försöket utfördes på större djup under markytan. Resultatet blev inte annorlunda på de platser där artesiskt portryck uppmätts. Denna studie indikerar att en väntetid på 2 timmar i denna typ av jord endast var tillräckligt lång tid för portrycksutjämningstest ned till ca 7 meter under markytan. I jord med låg permeabilitet, så som i denna fallstudie, blir väntetiderna vid varje stopp väldigt långa. Detta försvårar det praktiska utförandet i fält.

I över 125 år har LKAB bedrivit verksamhet i Kiirunavaara och Malmberget. Då brytningen pågått under lång tid har djupet och därmed även bergspänningarna successivt ökat med tiden. Detta har föranlett ett antal olika problem och utmaningar i anslutning till produktionen såsom utfall av berg samt ökade deformationer. LKAB har tidigare använt sig av längsgående skivrasbrytning i vissa områden vilket har medfört omfattande malmförluster på ett antal nivåer. Men då tillredningskostnaden för detta alternativ är relativt liten jämfört med den mer vanliga tvärgående layouten vill LKAB utreda om det är fördelaktigt att bryta en av malmkropparna, Hoppet, med längsgående brytning. För att studera detta utfördes en sammanställning av produktionen i Hoppets närområde, Alliansen och Printzsköld, med information från befintliga databaser. Därefter kunde en uppskattning av malmförlusterna i området göras. Antal ortmeter för tvärgående layouter mättes i befintliga planer medan ortmetrar för längsgående layout uppskattades med hjälp av geologiska kartor. Tillredningskostnad beräknades sedan för respektive alternativ genom att applicera ett á-pris per meter ort framtaget av LKAB. En modelleringsstudie av längsgående layout gjordes med det finita elementprogrammet RS2 för att bekräfta brottsorsaken samt undersöka om någon placering eller layout av längsgående ortar fungerar bättre. Detta kompletterades med en strukturkartering av aktuellt område med sprickmodellering för att undersöka om längsgående eller tvärgående orientering av ortarna är mer fördelaktig ur strukturgeologisk synvinkel. Produktionssammanställningen visade att hittillsvarande malmförluster i området uppgick till omkring 6,3 miljoner ton, motsvarande ca 4 miljarder SEK vid ett malmpris av 70 USD. Vid längsgående brytning har i snitt 32-42 % av ortmetrarna tillredda för raslastning gått förlorade. Samma tal för tvärgående beräknades till mellan 3-9 %. Problemen med längsgående brytning härleddes till biotitskikt i anfanget mot liggväggen. När skikten lastades av i vertikal led uppstod glidning vilket fick rasborrhålen att gå igen samt förstärkning att spricka upp på grund av deformationen som uppstod. Tillredningskostnaderna för en längsgående layout mellan nivåerna 1109 – 1225 beräknades bli omkring 200 miljoner mindre än kostnaden för motsvarande tvärgående layout. Resultatet från modelleringen pekade på att den i fält observerade brottsmekanismen, avlastning av biotitskikt och påföljande skjuvbrott, var huvudorsaken till brott. Modelleringen visade även att det vid längsgående brytning är mer fördelaktigt att använda sig av en ort som drivs mer mitt i malmkroppen istället för nära liggväggskontakten. Vid malmkropp bredare än 35-40 meter bör dubbla parallella längsgående ortar användas istället för en ort vid längsgående skivrasbrytning då detta ger en mer fördelaktig spänningsfördelning över nivån. Vad gäller strukturmodelleringen påvisade modellerna att ingen avsevärd skillnad avseende strukturstyrda brott finns mellan tvärgående- och längsgående brytning. Skall dagens teknik tillämpas vid ortdrivningen rekommenderas att använda tvärgående skivras ned till nivå 1225. Längsgående kan övervägas endast om möjlighet finns att med mycket exakt precision bestämma biotitens läge så att produktionsorten kan drivas helt i malm så att biotitskikten kan undvikas.

Spent Fuel Repository for low and intermediate radioactive waste, SFR, is owned by SKB (Swedish Nuclear Fuel and Waste Management Co). The repository needs more monitoring of groundwater seepage and improvement of the monitoring methods. Seepage is currently managed by a system that collects the seepage in 2 levels before pumping it to the surface. The current method only allows for the continuous measurement of groundwater seepage in one location in the system. Seepage is measured once per year in different locations in the repository to monitor the amount of seepage in the different parts of the repository. The seepage is primarily caused by deformation zones in the vicinity of the facility. The suggested improvements to the measuring system are to increase the number of places that measure groundwater seepage and up dated the current system in order to increase the measuring accuracy.

Computer-aided engineering requires the correct implementation of design methods in computer programs so as to play a beneficial role in engineering practice. This thesis describes the development of a computer program to analyse geotechnical engineering problems based on the principles of beam-soil interaction where the beam is supported by a single or two-layer soil system. In 1867, a foundation model was proposed by Winkler in which the elastic foundation beneath a horizontal beam could be viewed as a series of independent springs. Foundation reaction to beam deflection is, therefore, linear. A stiffness matrix, for use in matrix methods of structural analysis, has been developed to define this beam-soil interaction, and such a method can be incorporated into a computer program. Furthermore, an iterative technique was created to allow for inelastic soil response when using the elastic stiffness matrix. However, such a technique did not consider realistic soil behaviour, and has limitations is used for practical design. This research' work describes how use can be made of the pressure-displacement response relationship for a soil to bring greater realism to beam-soil modelling and analysis. Such a relationship is commonly determined in geotechnical design procedures through a plate load test in the field. In addition, the iterative technique is extended to include non-linear beam behaviour as well, and plastic hinging of the beam material is incorporated to enable limitation of inelastic response. While previous research has only considered foundations of a single soil only, a procedure to model a two-layered system is developed. Two-layered foundations are required for proper modelling of soldier pile support systems, an area of structural design in geotechnics chosen to demonstrate realistic design potential for the computer program. The two-layered principle is based on the derivation of a control parameter to differentiate between response from just the upper soil layer, and a combined response from both soil layers. The procedure is relatively simple, and no extra information is required other than the two pressure displacement relationships for the individual soil layers. A desktop computer program is described which incorporates the inelastic analysis features, as well as the two-layered soil system. The program makes use of a graphical user interface to offer the user an easy, interactive environment for analysing beam-on-soil foundation problems. As such, the program can be used directly, or for further research into beam-soil interaction. The program is applied in the analysis of both field and laboratory tests to ascertain its accuracy in predicting beam-soil interaction. The laboratory test measures the deflection of a horizontal beam on a single soil foundation medium, where the beam is loaded by a single jack at approximately mid-span. Computer predictions for such a test were in very close agreement with the laboratory observations, despite the small magnitude of beam displacements, and the fact the beam-soil system suffered a bearing capacity failure which affected the beam deflection. The field test was performed to investigate the performance of a flexible soldier pile under high anchor loading. Results of the computer analyses again show the program's predictions to be in very close agreement with the field measurements. Currently, the program does not include the facility to model soil layers behind a soldier pile, but the method developed in this thesis can easily incorporate multiple pressure-displacement curves for different soils. Final conclusions drawn express a need for more research into soldier pile systems before the techniques of this work can be used for routine design. Nevertheless, the development of the program has made a significant contribution to advancing the use of computer-aided design in this field of geotechnical engineering.

Surface fault rupture poses a serious threat to infrastructure in many seismically active regions, but knowledge about the factors which control the likelihood of surface displacement is limited. Current probabilistic frameworks rely only on fault mechanism and moment magnitude to predict the probability of rupture to the ground surface. However, recent work has shown that there may be other parameters which also deserve consideration. For example, statistical analyses have demonstrated that variation in near surface material stiffness may significantly affect the probability of surface rupture over reverse faults. In addition, numerical investigations indicate that the rupture history of native soil deposits also greatly influences the nature of rupture propagation. Given that evidence exists which suggests multiple variables are at work, this study aimed to improve our understanding of which are most critical for predicting surface fault rupture hazard. We sought to generate physical evidence concerning the impact of near surface soil stiffness, soil type, and rupture history on fault rupture propagation. A 3 meter long by 1 meter wide fault box apparatus was constructed to simulate idealized reverse fault rupture oriented at 45° beneath 60cm of soil. Relatively large dimensions were chosen so that shear wave velocity measurements could be taken directly without interference from the walls of the apparatus. Experiments were conducted on loose sand, dense sand, stiff clay, and soft clay. The same sand was used for both the dense and loose sand experiments and is identified as Monterey #2/16. The clay was a scale model mixture of San Francisco Bay Mud and consisted of kaolinite, bentonite, class C fly ash, and water. Separate batches of clay were mixed with differing final water contents for the stiff and soft clay experiments. In each case, the fault box was filled to 60 cm and rupture was driven to the surface in two phases. The first phase represented an undisturbed native soil deposit with no existing shear band. The second simulated repeat rupture along a pre-existing shear band. The results indicate that increasing material stiffness promotes rupture propagation in both sand and clay. When disturbed soil is re-ruptured, surface rupture occurred much more readily in all materials. Overall, the presence of a pre-existing shear band was shown to have the greatest impact on the likelihood of surface rupture, though both material stiffness and type were also found to have a strong influence as well. The fault box experiments support the findings from previous work as well as shed new light on which parameters are most critical for accurate surface rupture predictions.

This research consists of full-scale cyclic shake table tests to investigate liquefied residual strength of #2/16 Monterey Sand. A simple shear testing apparatus was mounted to a full-scale one-dimensional shake table to mimic a confined layer of saturated sand subjected to strong ground motions. Testing was performed at the Parson’s Geotechnical and Earthquake Laboratory at California Polytechnic State University, San Luis Obispo. T-bar penetrometer pullout tests were used to measure residual strength of the liquefied soil during cyclic testing. Cone Penetration Testing (CPT) was performed on the soil specimen throughout testing to relate the laboratory specimen to field index test data and to compare CPT results of the #2/16 Monterey sand before and after liquefaction. The generation and dissipation of excess pore pressures during cyclic motion are measured and discussed. The effects of liquefied soil on seismic ground motion are investigated. Measured residual strengths are compared to previous correlations comparing liquefied residual strength ratios and CPT tip resistance.

Soil liquefaction, or loss of strength due to excess pore water pressures generated during dynamic loading, is a main cause of damage during earthquakes. When a soil liquefies (referred to as triggering), it may lose its ability to support overlying structures, deform vertically or laterally, or cause buoyant uplift of buried utilities. Empirical liquefaction models, used to predict liquefaction potential based upon in-situ soil index property measurements and anticipated level of seismic loading, are the standard of practice for assessing liquefaction triggering. However, many current models do not incorporate predictor variable uncertainty or do so in a limited fashion. Additionally, past model creation and validation lacks the same rigor found in predictive modeling in other fields. This study examines the details of creating and validating an empirical liquefaction model, using the existing worldwide cone penetration test liquefaction database. Our study implements a logistic regression within a Bayesian measurement error framework to incorporate uncertainty in predictor variables and allow for a probabilistic interpretation of model parameters. Our model is built using a hierarchal approach account for intra-event correlation in loading variables and differences in event sample sizes that mirrors the random/mixed effects models used in ground motion prediction equation development. The model is tested using an independent set of case histories from recent New Zealand earthquakes, and performance metrics are reported. We found that a Bayesian measurement error model considering two predictor variables, qc,1 and CSR, decreases model uncertainty while maintaining predictive utility for new data. Two forms of model uncertainty were considered – the spread of probabilities predicted by mean values of regression coefficients (apparent uncertainty) and the standard deviations of the predictive distributions from fully probabilistic inference. Additionally, we found models considering friction ratio as a predictor variable performed worse than the two variable case and will require more data or informative priors to be adequately estimated.