Scale Effect on Shear Behavior of Loose Sand in Triaxial Testing and its Implication in Engineering Design and Analysis

Tarek Omar, Abouzar Sadrekarimi

In the proceedings of: GeoRegina 2014: 67th Canadian Geotechnical Conference

Session: Soil Mechanics

ABSTRACT: The influence of sample size on the shear behavior of loose sand is presented. Several drained and undrained static triaxial compression shear tests are performed on three different specimen sizes of the same sand. The test results indicate that the behavior of loose sand is strongly influenced by the specimen size, with larger specimens exhibiting a stiffer behavior during isotropic compression, and mobilizing smaller shear strengths and effective friction angles. The measured critical state parameters and shear strengths are employed to investigate scale effects in engineering design and analysis. The results show that all analyses are significantly affected by the strength parameters of the same soil determined from different specimen sizes. Accordingly, the choice of a representative sample size could have a profound impact on the safety or cost effectiveness of engineering analysis and design.

RÉSUMÉ: L'influence de la taille de l'échantillon sur le comportement en cisaillement sable lâche est présentée. Réalisés en compression triaxiale statique, plusieurs essais en cisaillement drainé et non drainé ont été effectués sur trois différentes tailles de spécimens du même sable. Les résultats des essais indiquent que le comportement du sable lâche est fortement influencé par la taille du spécimen, les plus gros de ceux-ci présentant un comportement plus raide durant la compression isotrope et mobilisant de plus petites forces de cisaillement et des angles de friction effectifs moindres. Les paramètres d'état critique et les résistances au cisaillement mesurés pévaluer les effets d'échelle liés à la conception et à l'analyse. Les résultats montrent que toutes les analyses sont influencées de manière significative par les paramètres de résistance déterminés sur le même sol à partir de différentes tailles de spécimens. En conséquence, le choix de la taille d'un échantillon représentatif pourrait avoir de profondes répercussions sur la sécurité ou sur de l'ingénierie et de la conception.

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