Reaction of a pile group against deep swelling

A singular case of development of deep soil expansions in the vicinity of pile groups supporting bridge pillars motivated the analysis. A semi-analytic procedure, which uses some available fundamental solutions for cavity expansion and the presence of concentrated loads in an elastic half-space, has been developed. The analysis requires an estimation of the soil displacements under the combined action of the stresses induced by the pile, the external loads and the volumetric deformations imposed by the soil expansion. “In situ” measurements provided an estimation of the deep volumetric deformations. The pile cap was also monitored and the evolution of its rotations and displacements was available. The analysis shows that all the piles of a group develop considerable bending stresses, which explain the cracking observed in the contact between the pile and the pile cap. The procedure developed predicts reasonably well the displacements and rotations experienced by the pile cap of the pile group.

L'analyse a été motivée par un cas singulier de gonflement de sol en profondeur qui a affecté un groupe de pieux supportant des piles de pont. On a développé une procédure semi-analytique basée sur des solutions fondamentales de calcul d'expansion de cavités et de la réponse mécanique d’un semi-espace élastique sous des charges concentrées. L'analyse exige une estimation des déplacements du sol sous l'action combinée des contraintes induites par le pieu, les charges externes et les déformations volumiques imposées par l'expansion du sol. Les mesures “in situ” ont fourni une estimation des déformations volumiques en profondeur. La longrine a été monitorée à l’aide de mesures de l'évolution des rotations et déplacements. L'analyse montre que tous les pieux d'un même groupe ont développé des contraintes à la flexion, ce qui explique la fissuration observée aux contacts entre le pieu et la longrine. La procédure développée prédit raisonnablement bien les déplacements et rotations qu‘expérimente la longrine du groupe de pieux.