Experimental assessment of shear modulus reduction curve for granular soils

Ibrahim Lashin, Mustapha Abdellaziz, Mourad Karray, Mohamed Chekired

Dans les comptes rendus d’articles de la conférence: GeoNiagara 2021: 74th Canadian Geotechnical Conference; 14th joint with IAH-CNC

RÉSUMÉ: La caractérisation du module de cisaillement du sol (G) sur une large plage de déformations de cisaillement () est une étape primordiale dans les analyses de la réponse dynamique du sol des zones sismiques actives. Il est très important d'estimer avec précision le G sur une large gamme de déformations de cisaillement. Les mesures de G peuvent être effectuées à l'aide de plusieurs appareils spécialisés. La plupart des chercheurs ont utilisé plus d'une technique de laboratoire pour estimer la courbe de réduction de G, car chaque appareil est applicable à une plage de déformation limitée. Ainsi, il est difficile pour les concepteurs géotechniques de choisir la méthode la plus appropriée pour estimer la courbe de réduction du module de cisaillement du sol. Cette étude présente et discute les résultats de trois techniques différentes utilisées pour estimer la courbe de réduction du module de cisaillement pour les sols granulaires : la technique de l'anneau piézoélectrique (P-RAT), le test de la colonne de résonance (RC) et le test de cisaillement simple triaxial combiné (TxSS). Les essais P-RAT et RC ont été utilisés pour obtenir le module de cisaillement à faible déformation (Go). Ensuite, les essais RC et TxSS ont été utilisés pour tracer la courbe G-Log (). Les résultats montrent la supériorité de la détermination du module de cisaillement aux petites déformations en utilisant le P-RAT par rapport à la technique RC conventionnelle. De plus, le modèle sigmoïdal SIG-4 a été utilisé pour prédire le G sur une large gamme de déformations à partir des résultats des essais TxSS. Les résultats de cette étude sont utiles aux concepteurs géotechniques pour estimer la courbe de réduction du module de cisaillement avec une grande précision.

ABSTRACT: Characterization of soil shear modulus (G) over a broad range of shear strains () is a significant issue in the analyses of the dynamic ground response of active seismic areas. It is very important to estimate the G efficiently over a wide range of shear strains. Measurements of the G can be performed using specialized devices. Most of the researchers employed more than one laboratory technique to estimate the G reduction curve, as each apparatus is applicable to a limited strain range. Thus, making it challenging for geotechnical designers to select the most suitable method for estimating the soil shear modulus degradation curve. This study presents and discusses the results of three different techniques used to estimate the shear modulus reduction curve for granular soils: the piezoelectric ring-actuator technique (P-RAT), resonant column (RC) test, and combined triaxial simple shear (TxSS) test. In detail, both P-RAT and RC tests were employed to obtain the small strain shear modulus (Go). Then, the RC, and TxSS tests were utilized to plot the G-Log () curve. Results show the superiority of determining the small-strain shear modulus using the P-RAT over the conventional RC technique. Moreover, a sigmoid function SIG-4 model was employed to predict the G over a wide range of strains based on TxSS results. The findings of this study are useful for geotechnical designers to estimate the shear modulus reduction curve with appropriate accuracy.

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