The traditionalconcepts that constitute the framework for geotechnical engineering are often insufficient on their own to provide a basis for solving geotechnical problems associated with frontier resource developments. Studies are reported on the creep of permafrost slopes, the mechanics of heave in freezing soils and the behaviour of frozen soils subjected to thaw to illustrate this. These problems are encountered in the exploration and production of hydrocarbon resources in the Arctic. Considerations of ice rheology, fundamental thermo-dynamics and heat conduction in soils are additional concepts needed to solve these problems. Other examples are drawn from the geotechnical concerns that enter into the development of the Alberta oil sands. Here the geotechnical engineer must deal with gas-saturated, diagenetically-altered sands and with deformability and strength under high temperatures. Illustrations are given of the novel forms of behaviour encountered under these conditions. Initial results are presented of pore pressures developed under undrained heating and of the theoretical relation between the rate of heating and the dissipation of pore pressures.

Rankine is actually better known for his work on thermodynamics and properties of fluids and gases than for his work on earth pressure and therefore it seems fitting in a Rankine Lecture to draw attention to the significance of the main body of Rankine's work in many new areas of geotechnical endeavour.

Les concepts traditionnels sur lesquels se base le génie géotechnique ne suffisent souvent pas, à eux seuls, à permettre de résoudre les problèmes géotechniques associés au développement des ressources frontaliéres. Pour illustrer ce point, il est fait mention d'études sur le fluage de pentes à gel permanent, la mécanique du soulèvement dans des sols en train de geler, et le comportement de sols gelés soumis au dégel. Ces problèmes se posent lors de l'exploration et de la production de ressourccs hydrocarbonées en Arctique. La rhéologie de la glace, la thermodynamique élémentaire ainsi que la transmission de la chaleur dans les sob sont des concepts supplémentaires nécessaires à la résolution de ces problèmes. D'autres exemples sont tirés des préoccupations d'ordre géotechnique relatives au développement des Sables Pérolifères de l'Alberta. Dans ce cas, l'ingénieur géotechnique a affaire à des sables saturés de gaz diagénétiquement modifiés et qui présentent une certaine déformabilité et une résistance à des températures élevées. Les nouveaux types de comportement rencontrés dans ces conditions sont décrits. Des premièrs résultats sont présentés pour les pressions interstitielles engendrées par le chauffage sans drainage, ainsi que pour le rapport théorique entre l'intensité du chauffage et la dissipation des pressions interstitielles. Rankine est, en fait, mieux connu pour ses travaux sur la thermodynamique et les propriétés de fluides et de gaz que pour ses travaux sur la poussée des terres et il semble done approprié, lors d'une conférence sur Rankine, d'attirer l'attention sur l'essentiel de son oeuvre et son influence dans bien des nouveaux domaines de la recherche géotechnique.

Currently available methods to design machine foundations against excessive dynamic displacements assume that the stiffness of the supporting soil is either constant or increases with depth. But frequently, soft normally consolidated clay deposits have stiffer upper crusts due to desiccation and weathering; in such crusts shear modulus and strength decrease sharply with depth. The Paper presents a theoretical study of the coupled horizontal-rotational and vertical vibrations of long massive foundations that carry rotating machinery and are supported by such weathered clay deposits. A key step in the analysis is the determination of the dynamic foundation impedances appropriate for the range of anticipated operational frequencies of the machinery. By utilizing a rational analytical procedure, extensive parametric studies were carried out and are reported in the form of graphs relating normalized impedance functions to crucial non-dimensional factors influencing the response. Particular emphasis is accorded to the effects of the degree and depth of weathering and a numerical example illustrates the direct practical applicability of the graphs.

Les méthodes dont on dispose actuellement pour calculer des fondations de machines sans déplacements dynamiques excessifs admettent que la rigidité du sol support est constante ou qu'elle augmente avec la profondeur. Mais bien souvent, less croûtes supérieures des dépôts d'argile molle normalement consolidée sont plus rigides en raison de la dessiccation et de l'altération; dans le cas de telles croûtes, le module de cisaillement et la résistance à la rupture au cisaillement diminuent brusquement en fonction de la profondeur. L'article présente une étude théorique des vibrations verticales et horizontales-circulaires associées auxquelles sont soumises de longues fondations massives qui portent des machines rotatives et reposent sur de tels dépôts d'argile 'altéré'. L'étape-cléf de l'analyse réside dans la détermination des 'impédances' dynamiques de fondations convenant à la gamme de fréquences opérationnelles prévues pour les machines. A l'aide d'une méthode analytique rationnelle, d'importantes études paramétriques ont été effectuées; les résultats de ces études sont présentés sous forme de graphiques qui représentent les fonctions d'impédances normalisées par rapport aux facteurs critiques adimensionnels qui influencent la réponse. Une importance particulière est accordée aux effets du degré et de la profondeur de l'altération, et l'application pratique directe des graphiques présentés est illustrée à l'aide d'un exemple numérique.

This Paper deals with the analysis of liquid limit of soils, an inferential parameter of universal acceptance. It has been undertaken primarily to re-examine one-point methods of determination of liquid limit water contents. It has been shown by basic characteristics of soils and associated physico-chemical factors that critical shear strengths at liquid limit water contents arise out of force field equilibrium and are independent of soil type. This leads to the formation of a scientific base for liquid limit determination by one-point methods, which hitherto was formulated purely on statistical analysis of data. Available methods (Norman, 1959; Karlsson, 1961; Clayton & Jukes, 1978) of one-point liquid limit determination have been critically re-examined. A simple one-point cone penetrometer method of computing liquid limit has been suggested and compared with other methods. Experimental data of Sherwood & Ryley (1970) have been employed for comparison of different cone penetration methods. Results indicate that, apart from mere statistical considerations, one-point methods have a strong scientific base on the uniqueness of modified flow line irrespective of soil type. Normalized flow line is obtained by normalization of water contents by liquid limit values thereby nullifying the effects of surface areas and associated physico-chemical factors that are otherwise reflected in different responses at macrolevel.

Cet article traite de l'analyse de la limite de liquidité des sols, paramètre déductif universellement accepté. Cette analyse a été entreprise en premier lieu pour ré-examiner les méthodes à un point destinées à la détermination de la teneur en eau à la limite de liquidité. Il a été démontré par les caractéristiques fondamentales de sols et par des facteurs physico-chimiques associés que les résistances critiques à la rupture au cisaillement pour des teneurs en eau à la limite de liquidité résultent de l'équilibre des champs de forces et sont indépendantes du type de sol concerné. On peut donc constituer une base scientifique pour la détermination de la limite de liquidité par des méthodes à un point lesquelles, jusqu'alors, n'avaient été formulées que sur la base d'une analyse statistique des données. Les méthodes dont on dispose (Norman, 1959; Karlsson, 1961; Clayton & Jukes, 1978) pour la détermination de la limite de liquidité à un point font l'objet d'un ré-examen critique. Une simple méthode d'analyse à un point à l'aide d'un pénétromètre à cône pour le calcul de la limite de liquidité a été suggérée et comparée à d'autres méthodes. Les données expérimentales de Sherwood & Ryley (1970) ont été utilisées en vue de comparer différentes méthodes de pénétration par cône. En plus de considérations d'ordre purement statistque, les résultats montrent que les méthodes de détermination à un point constituent une base scientifique solide en raison du caractère unique de la ligne de courant modifiée, quel que soit le type de sol La ligne de courant normalisée est obtenue par la normalisation de la teneur en eau en faisant appel à des valeurs de limite de liquidité pour, de cette manière, annuler les effets des surfaces et des facteurs physico-chimiques associés qui sans cela se manifesteraient dans les différentes réponses au niveau macro.

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