Modeling the behavior of sand-fines mixtures by improving an existing critical state constitutive model

ABSTRACT: Natural sands often contain various amounts of fines ranging from non-plastic silt to high plasticity clay, and these fines considerably influence behavior of the mixed soil. A practical approach for taking into account these effects in modeling clayey/silty sand behavior is to modify existing constitutive models for clean sand such that these behavior aspects can be replicated. Recent steps taken in this direction have mostly focused on modeling the behavior of sand with non-plastic fines. In this paper, effects of plastic fines are discussed based on various experimental results presented in the literature. Performance of a critical state constitutive model, previously modified for sand with non-plastic fines, in simulating the behavior of sand with plastic fines is then examined. Modifications needed to account for effects of plastic fines are applied and it is shown that the modified model can satisfactorily account for important aspects of the behavior of sand-fines mixtures.

RÉSUMÉ: Les sables naturels contiennent souvent diverses quantités de fines allant du limon non plastique à l'argile à haute plasticité, et ces fines influencent considérablement le comportement du sol mélangé. Une approche pratique pour prendre en compte ces effets dans la modélisation du comportement du sable argileux/limoneux consiste à modifier les modèles constitutifs existants pour le sable propre de telle sorte que ces aspects de comportement puissent être reproduits. Les mesures récentes prises dans ce sens se sont principalement concentrées sur la modélisation du comportement du sable avec des fines non plastiques. Dans cet article, les effets des fines plastiques sont discutés sur la base de divers résultats expérimentaux présentés dans la littérature. La performance d'un modèle de comportement à l'état critique, préalablement modifié pour le sable avec des fines non plastiques, en simulant le comportement du sable avec des fines plastiques est ensuite examinée. Les modifications nécessaires pour tenir compte des effets des fines plastiques sont appliquées et il est démontré que le modèle modifié peut rendre compte de manière satisfaisante des aspects importants du comportement des mélanges sable-fines.