Shear modulus reduction and damping ratio of sand and gravel at small stresses

Abouzar Sadrekarimi

In the proceedings of: GeoMontréal 2013: 66th Canadian Geotechnical Conference; 11th joint with IAH-CNC

Session: Foundations V

ABSTRACT: Dynamic soil properties play a significant role in accurate estimation of the non-linear seismic response of very shallow soil deposits (less than 3 m deep) and particularly in the design and analysis of shallow foundations under dynamic loading conditions. Here average shear stress and strain histories, shear modulus reduction and damping ratios are determined at small stresses (< 20 kPa) directly from the acceleration records and horizontal displacement time histories recorded in reduced-scale shaking table model experiments on model retaining walls. The test results indicate that shear modulus reduction of sands becomes increasingly non-linear at reduced confining stress levels, whereas sand damping ratio increases with decreasing effective confining stress and increasing initial driving shear stress. Commonly used shear modulus reduction and damping relationships may overestimate soil shear modulus, and underestimate damping. In particular, an initial static driving shear stress (developed under the model walls in this study) would increase soil damping.

RÉSUMÉ: Propriétés dynamiques du sol jouent un rôle important dans l'estimation précise de la réponse non-linéaire sismique des dépôts de sols très peu profonds (moins de 3 m de profondeur) et en particulier dans la conception et l'analyse des fondations superficielles dans des conditions de charge dynamique. Voici moyenne contrainte de cisaillement et de déformation des histoires, de la réduction du module de cisaillement et taux d'amortissement sont déterminés à faibles contraintes (<20 kPa) directement à partir des dossiers d'accélération et horizontales des histoires de temps de déplacement enregistrées en échelle réduite secouent expériences modèles de table sur les murs de soutènement modèle. Les résultats des tests indiquent que couramment utilisé réduction du module de cisaillement et des relations d'amortissement peut surestimer le module de cisaillement du sol et sous-estiment d'amortissement. En particulier, une première contrainte statique de cisaillement conduite (développé sous les murs de modèle dans cette étude) augmenterait d'amortissement du sol.

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Cite this article:
Abouzar Sadrekarimi (2013) Shear modulus reduction and damping ratio of sand and gravel at small stresses in GEO2013. Ottawa, Ontario: Canadian Geotechnical Society.

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