Numerical analysis of soil desaturation by an air injection method

Abstract

ABSTRACT : A numerical analysis is conducted to evaluate the effective radius of air advance (Reff ) in coarse-grained, saturated, sandy deposits improved by means of air injection (i.e., soil desaturation). It is well-known that the cyclic resistance to liquefaction of a saturated sandy deposit is highly affected by the presence of gas in the void space. A parametric study is performed to investigate the soil’s main hydraulic parameters and air-injection conditions of the transient gas affecting Reff and controlling the desaturation process. The effects of the a) soil-water characteristic curve, b) intrinsic permeability, c) injection pressure, and d) duration of air injection are investigated. It is shown that the injection pressure and soil’s intrinsic permeability are the main factors influencing the extent of Reff . The analysed cases showed that, for a fixed injection pressure, the soil will achieve a maximum value for Reff . This threshold value is reached more rapidly when the soil’s intrinsic permeability increases. The results aim to shorten existing knowledge gaps and contribute to the development of design methodologies for air-injection desaturation techniques.

RESUMEN : Se realiza un análisis numérico para evaluar el radio efectivo de avance del aire (Reff ) en depósitos arenosos saturados de grano grueso mejorados mediante inyección de aire (es decir, desaturación del suelo). Es bien sabido que la resistencia cíclica a la licuefacción de un depósito arenoso saturado se ve muy afectada por la presencia de gas en espacios vacíos. Se realiza un estudio paramétrico para investigar los principales parámetros hidráulicos del suelo y las condiciones transitorias de inyección del aire que afecta a Reff y controla el proceso de desaturación. Se investigan los efectos de a) la curva característica suelo-agua, b) la permeabilidad intrínseca, c) la presión de inyección y d) la duración de la inyección de aire. Se muestra que la presión de inyección y la permeabilidad intrínseca del suelo son los principales factores que influyen en la extensión de Reff . Los casos analizados mostraron que, para una presión de inyección fija, el suelo alcanzará un valor máximo de Reff . Este valor límite se alcanza más rápidamente cuando aumenta la permeabilidad intrínseca del suelo. Los resultados tienen como objetivo reducir las lagunas de conocimiento existentes y contribuir al desarrollo de metodologías de diseño para técnicas de desaturación por inyección de aire.