Laboratory investigation on the effect of grain size distribution of granular material on penetration test results

Michael Ghali, Mahmoud N. Hussien, Mourad Karray, Mohamed Chekirad, Varvara Roubtsova

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

Session: Laboratory and Field Testing

ABSTRACT: This paper initially compares and discusses a majority of correlations between (N1)60 and typical geotechnical parameters such as relative density (Dr), the effective overburden pressure (s'v), void ratio (e), mean grain size (D50), the degree of uniformity (Cu), lateral stress (s'h), mean confinement pressure (s'm), overconsolidation (OCR), aging, and angularity. The paper then presents the results of a series of experimental simulations for standard penetration test (SPT) on both polydisperse spherical glass beads and natural sands samples with different mechanical properties as well as different loading conditions. Stress-strain records along the soil samples are monitored during the tests. Normalized penetration count blows obtained are correlated with typical geotechnical parameters and the corresponding graphs are plotted in order to predict the real behavior of natural soils in the field and to use these graphs to validate numerical simulations based on FEM or DEM.

RÉSUMÉ: Cet article présente et discute dans un premier temps la majorité des corrélations entre (N1)60 et les paramètres géotechniques classiques tels que la densité relative (Dr), l™état des contraintes (s'v), l™indice des vide (e), la taille de grain moyenne (D50), le degré d'uniformité (Cu), les contraintes latérales, la pression moyenne de confinement (s'm), la préconsolidation, le vieillissement et l'angularité. L™article présente ensuite les résultats d'une série de simulations expérimentales d™essais de de pénétration standard (SPT) sur des échantillons de billes en verre poly-disperses et de sables naturels avec différentes propriétés mécaniques ainsi que différentes conditions de chargement. La contrainte le long des échantillons de sol a été enregistrée au cours des essais. Le nombre de coups normalisés obtenues sont corrélées avec les paramètres géotechniques typiques et les graphiques correspondants sont tracés afin de prédire le comportement réel des sols naturels in-situ et d'utiliser ces graphiques pour valider les simulations numériques basées sur FEM ou DEM.

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