Modeling of Florida limestone Intermediate geomaterials for foundation engineering applications

Abstract

This study evaluates three constitutive models: Hoek-Brown, Hoek-Brown with softening, and the Hardening Soil model in intermediate geomaterials (IGM) derived from Florida limestone, aiming to predict their main behavioral characteristics. A comprehensive database of laboratory tests, including index and drained triaxial (CID-TXC) probes under confinements ranging from 0.35 MPa to 20.7 MPa were collected and complemented with full size field load tests performed in the IGM derived from Florida Limestone. Finite element models, implemented in Plaxis 2D software, were used to extrapolate the parameters obtained from laboratory calibrations to shallow foundation applications. Laboratory based parameters showed higher strength and stiffness compared to those obtained from field load test simulations, which reflected lower capacity due to the high degree of fracturing in the limestone and the poor quality of the rock mass. The study emphasizes the importance of interpreting laboratory test results with caution, as they may overestimate the material's actual capacity under in situ conditions, influenced by sampling challenges, the natural variability of the material, and the poor quality of the rock mass. This underscores the need for a comprehensive analysis that combines laboratory tests, field tests, and back-analysis for intermediate geomaterials. (Tomado de la fuente)

Este estudio evalúa tres modelos constitutivos: Hoek-Brown, Hoek-Brown con ablandamiento, y el modelo Hardening Soil en geomateriales intermedios (IGM) derivados de la piedra caliza de Florida, con el objetivo de predecir sus principales características de comportamiento. Se recopiló una base de datos de laboratorio, que incluye pruebas índice y pruebas triaxiales drenadas (CID-TXC) bajo confinamientos que van desde 0.35 MPa y 20.7 MPa, complementadas con pruebas de carga en campo a tamaño real realizadas en los IGM derivados de la piedra caliza de Florida. Se utilizaron modelos de elementos finitos, implementados en software Plaxis 2D, para extrapolar los parámetros obtenidos de la calibraciones de laboratorio a aplicaciones de cimentaciones superficiales. Los parámetros basados en laboratorio mostraron mayor resistencia y rigidez en comparación con los obtenidos de las simulaciones de prueba de carga en campo, las cuales reflejaron una menor capacidad debido al alto grado de fracturamiento en la caliza de Florida y la baja calidad del macizo rocoso. El estudio resalta la importancia de interpretar los resultados de los ensayos de laboratorio con cautela, ya que en estos materiales puede haber una sobreestimación de la capacidad real del material en condiciones in situ, influenciada por los desafíos de muestreo, la variabilidad natural del material y la baja calidad del macizo rocoso. Esto subraya la necesidad de realizar un análisis integral que combine ensayos de laboratorio, ensayos de campo y backanálisis para los geomateriales intermedios.