EFFECT OF SPECIMEN SIZE ON NORMALIZED DISSIPATED ENERGY PER UNIT VOLUME

ABSTRACT: The quantity of energy dissipated in a unit volume of soil during cyclic loading can be used as a measure of the soil’s ability to withstand liquefaction. This energy is referred to as the normalized dissipated energy per unit volume (NDEPUV). The greater the NDEPUV required to induce liquefaction, the more seismic energy must be input into the soil during an earthquake for liquefaction to occur. The NDEPUV for a soil subjected to a seismic event or a laboratory test can be calculated from the stress-strain behavior of the soil. In this study, the effect of specimen size on NDEPUV was examined using strain-controlled cyclic triaxial tests performed on specimens of uniform sand prepared to a relative density of 40%. Four specimens were tested at each of four volumes and the NDEPUV required to induce liquefaction was determined. The specimen volumes ranged from 87 to 1525 cubic centimeters. In addition to NDEPUV, the number of cycles of loading required to trigger liquefaction and the pseudo energy capacity (the calibration parameter for the GMP pore pressure model) were examined. The NDEPUV was found to be independent of the specimen volume for three of the four specimen sizes. The largest specimens were found to require less energy per unit volume to liquefy. Conversely, the number of cycles to trigger liquefaction and the pseudo energy capacity were both found to be independent of specimen volume for all four specimen sizes.

RÉSUMÉ: La quantité d'énergie dissipée dans un volume unitaire de sol pendant le chargement cyclique peut être utilisée comme mesure de la capacité du sol à résister à la liquéfaction. Cette énergie est appelée énergie dissipée normalisée par unité de volume (NDEPUV). Plus le NDEPUV est important pour induire la liquéfaction, plus l'énergie sismique doit être introduite dans le sol pendant un tremblement de terre pour que la liquéfaction se produise. Le NDEPUV pour un sol soumis à un événement sismique ou à un essai en laboratoire peut être calculé à partir du comportement contrainte-déformation du sol. Dans cette étude, l'effet de la taille des échantillons sur le NDEPUV a été examiné à l'aide de tests triaxiaux cycliques à déformation contrôlée effectués sur des échantillons de sable uniforme préparés à une densité relative de 40%. Quatre échantillons ont été testés à chacun des quatre volumes et le NDEPUV requis pour induire la liquéfaction a été déterminé. Les volumes des spécimens variaient de 87 à 1 525 centimètres cubes. En plus du NDEPUV, le nombre de cycles de chargement requis pour déclencher la liquéfaction et la capacité pseudo-énergétique (le paramètre d'étalonnage pour le modèle de pression interstitielle GMP) ont été examinés. Le NDEPUV s'est révélé indépendant du volume de l'échantillon pour trois des quatre tailles d'échantillon. Les plus gros spécimens se sont avérés nécessiter moins d'énergie par unité de volume pour se liquéfier. Inversement, le nombre de cycles pour déclencher la liquéfaction et la capacité pseudo-énergétique se sont avérés indépendants du volume de l'échantillon pour les quatre tailles d'échantillons.