A comparative soil liquefaction analysis with a Matlab® based algorithm: soiLique

Abstract

Soil liquefaction is one of the ground failures induced by earthquakes. Determining the safety factor and the settlements are the most common analyses to decrease liquefaction-induced failures and hazards. Scientists have suggested numerous empirical formulas to detect and mitigate liquefaction-based hazards, and they have been used over the decades. This study aims to present a user-friendly and interactive program for deterministic soil liquefaction analyses. The algorithm presented in this study, soiLique, is the first MATLAB® program, including a graphical user interface that provides the deterministic liquefaction analysis with the computation of parameters propounded with the formulas. One of the advantages of soiLique is that it allows picking the physical property of every layer (i.e., fine or coarse), which provides dealing with liquefaction prone layer(s) directly when necessary. Not only can one calculate parameters regarding soil liquefaction with the help of this program, but one also can see graphically supported results. The robustness of soiLique is checked with another soil liquefaction analysis program, SoilEngineering, which was introduced by Ozcep (2010). Calculations were done separately using real SPT data and synthetic data such as VS measurements and CPT data. The real SPT data and synthetic VS data were used to compare soiLique and SoilEngineering (Ozcep, 2010). The present study presents an example of CPT data analysis but could not be used for comparison. Comparisons reveal that outputs of soiLique and results of SoilEngineering showed a good agreement.

Alternate abstract:

La licuación del suelo es un corrimiento del terreno inducido por movimientos sísmicos. La determinación del factor de seguridad y de los asentamientos son los análisis más comunes para reducir las fallas y las amenazas causadas por la licuación. Numerosas formulas empíricas han sido sugeridas por expertos para detectar y mitigar los riesgos de licuación, y estas han sido usadas por décadas. Este estudio busca presentar un programa interactivo y de fácil uso para los análisis determinísticos de licuacón del suelo. El algoritmo presentado en este estudio, soiLique, es el primer programa basado en Matlab® e incluye una interfaz gráfica de usuario que provee el análisis determinístico de licuación con los parámetros de computación propuestos con las formulas. Una de las ventajas de soiLique es que brinda la oportunidad de elegir las propiedades físicas de cada capa (por ejemplo, fina o gruesa), lo que permitiría tratar directamente con las capas propensas a la licuación cuando sea necesario. No solo se pueden calcular los parámetros relacionados a la licuación del suelo con la ayuda de este programa sino que además se pueden ver gráficamente los resultados. La robustez de soiLique se verificó con otro programa de análisis de licuación del suelo, SoilEngineering, que fue introducido por Ozcep en 2010. Se hicieron cálculos separados con información real de Pruebas Estándares de Penetración (SPT, del inglés Standar Penetration Test), información sintética de Velocidad de Onda de Corte Medida (VS, del inglés Measured Shear Wave Velocity) e información de Pruebas de Penetración Cónica (CPT, del inglés Conic Penetration Test). La información real SPT y la información sintética VS fueron usadas para comparar los resultados de soiLique y SoilEngineering. En este estudio se presentan un ejemplo de información CPT pero no se usa en la comparación. Las comparaciones muestran que la información arrojada por soiLique y los resultados de SoilEngineering muestran concordancia.