MEASURING THE SMALL-STRAIN ELASTIC MODULUS OF GAP-GRADED SOILS USING AN EFFECTIVE-MEDIUM MODEL AND THE RESONANT COLUMN APPARATUS

Jesús González-Hurtado, Timothy Newson

In the proceedings of: GeoQuébec 2015: 68th Canadian Geotechnical Conference & 7th Canadian Permafrost Conference

Session: Laboratory Testing III / Essais en laboratoire III

ABSTRACT: Much of our soil mechanics knowledge relates to testing results from uniformly graded materials, but many natural soils are composed of a wide range of different sized particles. Many soils such as sandy silts, sandy clays, (with the fine particles acting as the soil matrix and sand being the floating particles acting as inclusions) can be considered to be a combination of two poorly graded soils with different grain size distributions. These types of soils are usually known as figap-graded soilsfl. Although there is a lack of mechanical knowledge of gap-graded soil mechanics in the literature, some work has been conducted on binary mixtures, which provide a reasonable representation of this type of soil. The main focus of this work was to investigate the elastic properties of binary mixtures through the application of an effective-medium model used in rock mechanics. Results from resonant column test experiments on sand-glass bead mixtures were used in this study. Amongst the findings, it was possible to determine a threshold value where the mixture properties abruptly changes and how the elastic moduli of the binary mixtures is affected by this sudden change.

RÉSUMÉ: Une grande partie de notre connaissance sur la mécanique des sols est liée aux résultats des essais sur des matériaux à granulométrie uniforme, mais plusieurs sols naturels sont composés d™une large gamme de particules de différentes tailles. De nombreux sols, tels que les silts sablonneux, les argiles sableuses (avec les fines particules agissant comme la matrice du sol et les particules flottantes du sable, agissant en tant qu™inclusions) peuvent être considérés comme une combinaison de deux sols mal étalés, avec différentes distributions de tailles des grains. Ces types de sol sont généralement connus comme des « sols à granulométrie discontinue ». Bien qu™il y ait un manque de connaissance de la mécanique des sols à granulométrie discontinue dans la littérature, certains travaux ont été réalisés sur des mélanges binaires qui fournissent une représentation raisonnable de ce type de sol. L™objectif principal de ce travail était d™étudier les propriétés élastiques des mélanges binaires par l™application d™un modèle effectif moyen utilisé dans la mécanique des roches. Les résultats des essais à la colonne résonnante sur des mélanges sable-perles de verre ont été utilisés dans cette étude. Parmi les conclusions, il a été possible de déterminer un seuil où les propriétés du mélange changent brutalement et comment le module d™élasticité des mélanges binaires est affecté par ce changement soudain.

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