Direct Simple Shear and Triaxial Compression Tests on Dense Silica Sand at Low Effective Stress

Mahmud Al Tarhouni, Anup Fouzder, Bipul Hawlader, Ashutosh Dhar

In the proceedings of: GeoOttawa 2017: 70th Canadian Geotechnical Conference; 12th joint with IAH-CNC

Session: Experimental Soil Mechanics I - Element Tests

ABSTRACT: Triaxial tests are commonly used to obtain geotechnical parameters and develop soil constitutive models. However, it has been recognized that direct simple shear (DSS) tests better represent the stress conditions similar to many field situations. In the present study, preliminary test results using a newly acquired Advanced Dynamic Cyclic Simple Shear (ADVDCSS) apparatus at Memorial University of Newfoundland are compared with triaxial compression (TXC) test results. Tests were conducted on dense silica sand (relative density ~8587%), focusing on the behaviour of sand at a low effective stress level: confining pressure in TXC and normal stress in DSS in the range of 12.5 to 100 kPa. The DSS tests show very small post-peak degradation of the deviatoric stress ratio with shear strain; however, in triaxial tests, the post-peak degradation is very significant and the stress ratio reaches the critical state at large strains. The stress ratios in triaxial compression tests at large strains are higher for lower confining pressures.

RÉSUMÉ: Les tests triaxiaux sont couramment utilisés pour obtenir des paramètres géotechniques et pour développer des modèles constitutifs du sol. Cependant, il a été reconnu que les tests de cisaillement simple direct (DSS) représentent mieux les conditions de stress similaires à de nombreuses situations sur le terrain. Dans la présente étude, les résultats des tests préliminaires à l'aide d'un appareil Advanced Dynamic Cyclic Simple Shear (ADVDCSS) nouvellement acquis dans l'Université Memorial de Terre-Neuve sont comparés aux résultats du test de compression triaxiale (TXC). Des tests ont été effectués sur du sable de silice dense (densité relative ~ 85-87%), en se concentrant sur le comportement du sable à un faible niveau de stress efficace: la pression de confinement dans le TXC et le stress normal dans DSS dans la gamme de 12,5 à 100 kPa. Les tests DSS montrent une très faible dégradation post-pic du taux de contraintes déviatoriques avec une contrainte de cisaillement; Cependant, dans les essais triaxiaux, la dégradation post-pic est très significative et le taux de stress atteint l'état critique à grandes souches. Les rapports de contrainte dans les tests de compression triaxiale à grandes souches sont plus élevés pour des pressions de confinement plus faibles.

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