Monotonic, Cyclic, and Post-cyclic Behaviour of Fine Gravel

ABSTRACT: Historically, gravelly soils had often been considered to be less susceptible to liquefaction because of their coarser particles and higher permeability. However, the liquefaction of gravelly soils has been observed across the world since 1891 to recent earthquakes (1891 Mino-Owari, Japan; 1983 Borah Peak, USA; and 2014 Cephalonia, Greece). Behaviour of gravelly soils during earthquakes is not as well understood as that of sands even though case-histories have revealed that gravelly soils are susceptible to liquefaction. Laboratory studies conducted using triaxial tests on gravelly soils reported that particle gradation and size have a profound influence on behaviour of gravelly soils despite the issue of membrane compliance. A comprehensive laboratory investigation of gravelly soils could provide valuable insights into gravelly soil behaviour. The behaviour of a natural fine gravel is studied through a critical state soil mechanics framework. Drained triaxial compression tests were used to determine critical state line and its parameters. A large, 30.7 cm diameter cyclic simple shear device was used to understand the cyclic response and post-cyclic response of this fine gravel. Both relative density and state parameter were used to quantify the liquefaction resistance and post-liquefaction strength. The liquefaction resistance of the fine gravel did not appear to be stronger than that of clean sands, but the post-liquefaction strength of the fine gravel appeared to be stronger than that of clean sand at the same state.

RÉSUMÉ: Historiquement, les sols graveleux ont souvent été considérés comme moins sensibles à la liquéfaction en raison de leurs particules plus grossières et de leur perméabilité plus élevée. Cependant, la liquéfaction des sols graveleux a été observée dans le monde entier depuis 1891 jusqu'à des séismes récents (1891 Mino-Owari, Japon ; 1983 Borah Peak, USA ; et 2014 Cephalonia, Grèce). Le comportement des sols graveleux pendant les tremblements de terre n'est pas aussi bien compris que celui des sables, même si des études de cas ont révélé que les sols graveleux sont susceptibles de se liquéfier. Des études de laboratoire réalisées à l'aide d'essais triaxiaux sur des sols graveleux ont montré que la gradation et la taille des particules ont une profonde influence sur le comportement des sols graveleux, malgré la question de la conformité de la membrane. Une étude complète en laboratoire des sols graveleux pourrait fournir des informations précieuses sur le comportement des sols graveleux. Le comportement d'un gravier fin naturel est étudié dans le cadre de la mécanique des sols à l'état critique. Des essais de compression triaxiale drainée ont été utilisés pour déterminer la ligne d'état critique et ses paramètres. Un grand dispositif de cisaillement simple cyclique de 30,7 cm de diamètre a été utilisé pour comprendre la réponse cyclique et post-cyclique de ce gravier fin. La densité relative et les paramètres d'état ont été utilisés pour quantifier la résistance à la liquéfaction et la résistance post-liquéfaction. La résistance à la liquéfaction du gravier fin ne semblait pas être plus forte que celle des sables propres, mais la résistance post-liquéfaction du gravier fin semblait être plus forte que celle du sable propre au même état.