Small strain stiffness and stiffness degradation curve of sensitive Champlain clay

M. N. Hussien

In the proceedings of: GeoVancouver 2016: 69th Canadian Geotechnical Conference

Session: FUNDAMENTALS - IV Soil & Rock Mechanics

ABSTRACT: The small strain stiffness (Gmax), the stiffness degradation curve (G/Gmax) and the damping of soils are dominant in many soil dynamics problems such as deep excavations and tunnels, liquefaction evaluation or earthquake ground response analysis. The small strain stiffness and the stiffness degradation curve of soils are also used to govern the strain behavior of soil in advanced numerical analyses of geotechnical engineering problems. Extensive research has been carried out to study these parameters, mainly through the resonant column (RC) device to obtain the soil stiffness at low strain level less than 0.1% and the Norwegian Geotechnical Institute direct simple shear (NGI-DSS) device to obtain the soil stiffness at large strains. In this paper, the stiffness degradation curves of sensitive Champlain clay are constructed for the first time through a series of laboratory tests using the new combined triaxial simple shear (TxSS) apparatus. The TxSS apparatus offers the ability to determine the soil stiffness over a wide range of strain spectrum from 0.001% to 10%. The values of the small strain stiffness Gmax of the sensitive Champlain clay have been confirmed through another series of experimental tests using the piezoelectric ring-actuator technique (P-RAT). The experimental results show that there is an important difference between the degradation curves and especially the damping of the sensitive Champlain clay obtained here and the typical curves of clays.

RÉSUMÉ: Le module de cisaillement à faibles déformations (Gmax), la courbe de dégradation (G/Gmax) et l'amortissement des sols sont des paramètres essentiels dans de nombreux problèmes de dynamique des sols tels que les fondations cisaillement à faibles déformations et la courbe de dégradation des sols régissent également le comportement des sols dans les analyses numériques avancées en géotechnique. Des recherches approfondies ont été menées pour étudier sonance (RC) pour obtenir la rigidité du sol à faible niveau de déformation, inférieure à 0,1%, et l'appareil de cisaillement simple (NGI-DSS) pour obtenir le la rigidité du sol à de grandes déformations. Dans cet article, les courbes de dégradation de la rigidité de l'argile Champlain sensibles sont construites pour la première fois à travers une série de tests en laboratoire en utilisant le nouveau appareil de cisaillement simple triaxial (TxSS) l. L'appareil TxSS offre la possibilité de déterminer la rigidité du sol sur une large gamme de déformations variant 0,001% à 10% et pour des fréquences semblables à celles rencontrées durant les séismes (de 1 à >10 Hz). Les valeurs de Gmax de l'argile Champlain sensibles ont été confirmées par une autre série d'essais expérimentaux utilisant la technique d'anneau actionneur piézo-électrique (P-RAT). Les résultats expérimentaux montrent qu'il existe une différence importante entre les courbes de dégradation et en particulier l'amortissement de l'argile Champlain sensibles obtenues ici et les courbes typiques des argiles.

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