Article de recherche / Research Article

Improving the design of piles driven in chalk through the ALPACA research project

Le projet de recherche ALPACA pour améliorer le dimensionnement des pieux battus dans la craie

¹ Imperial College London, London, UK
² Oxford University, Oxford, UK
³ Oxford University, UK, formerly Imperial College London, Oxford, UK

^★ Corresponding author: r.jardine@imperial.ac.uk

Abstract

Chalk is present under large areas of NW Europe as a low-density, porous, weak carbonate rock. Large numbers of offshore wind turbines, bridges and port facilities rely on piles driven in chalk. Current European practice assumes ultimate shaft resistances that appear low in comparison with the Chalk’s unconfined compression strength and CPT cone resistance ranges and can impact very significantly on project economics. Little guidance is available on pile driveability, set-up or lateral resistance in chalk, or on how piles driven in chalk can sustain axial or lateral cyclic loading. This paper describes the ALPACA (Axial-Lateral Pile Analysis for Chalk Applying multi-scale field and laboratory testing) project funded by EPSRC and Industry that is developing new design guidance through comprehensive field testing at a well-characterised low-to-medium density test site, supported by analysis of other tests. Field experiments on 36 driven piles, sixteen of which employ high resolution fibre-optic strain gauges, is supported by advanced laboratory and in situ testing, as well as theoretical analysis. The field work commenced in October 2017 and was largely complete in May 2019.

Résumé

La craie est présente dans de vastes zones du nord-ouest de l’Europe sous forme de roche carbonatée peu dense, poreuse et tendre. Un grand nombre d’éoliennes en mer, de ponts et d’installations portuaires reposent sur des pieux battus dans la craie. Selon la pratique européenne actuelle, les résistances ultimes en frottement sur le fût des pieux semblent faibles comparées aux gammes de résistance à la compression simple et de résistance au cône CPT de la craie et peuvent avoir un impact très important sur l’économie du projet. Il existe peu de conseils sur la prédiction du battage des pieux, la cicatrisation du frottement ou la résistance latérale dans la craie, ou encore sur la manière dont les pieux enfoncés dans la craie peuvent supporter un chargement cyclique axial ou latéral. Ce document décrit le projet ALPACA (analyse du comportement axial et latéral des pieux dans la craie à partie d’une approche expérimentale à échelle multiple sur le terrain et en laboratoire). Ce projet, financé par l’EPSRC et l’industrie, s’attache à élaborer de nouvelles recommandations de dimensionnement en s’appuyant sur des séries d’essais réalisés sur un site bien caractérisé de craie de densité faible à moyenne et sur l’analyse complémentaire d’autres tests. Des essais sur le terrain ont été exécutés sur 36 pieux battus, dont seize utilisant des jauges de déformation à haute résolution en fibre optique. Ils sont étayés par des essais de laboratoire avancés et des essais in situ, ainsi que par des analyses théoriques. Les travaux sur le terrain ont commencé en octobre 2017 et se sont quasiment terminés en mai 2019.