Insights on Threshold Fines Content

ABSTRACT: As increasing amounts of non-plastic silt are added to a sand, its classification transitions from being a sand to being a silty sand to being a sandy silt and eventually to being a silt. This transition leads to a change in the soil’s behavior from sand-like to silt-like with a corresponding increase in compressibility and decrease in both shear strength and resistance to liquefaction. Numerous studies have shown that this change in behavior occurs over a relatively narrow range of silt contents. This range is referred to by several names in the literature, including threshold fines content (TFC). The threshold fines content represents the silt content at which the soil begins to transform from a sand matrix, in which the silt particles are entirely contained in the voids between the sand grains, to a silt matrix that contains isolated sand grains. Below the threshold fines content, the soil behaves essentially as a sand; above the threshold fines content, the soil behaves essentially as a silt. While the concept and importance of the threshold fines content has been increasingly recognized over the last 20 years, several aspects of it have not been widely discussed in the literature. This paper will focus on four of these aspects: the existence of both an upper-bound and a lower-bound threshold fines content for a given soil, the range and distribution of threshold fines content upper-bound and lower-bound values for natural soils, the effect of relative density on the threshold fines content, and the behavior of soils with fines contents between the upper-bound and lower-bound threshold fines content.

RÉSUMÉ: Au fur et à mesure que des quantités croissantes de limon non plastique sont ajoutées à un sable, sa classification passe du sable au sable limoneux au limon sableux et finalement au limon. Cette transition conduit à un changement du comportement du sol de sable à limon avec une augmentation correspondante de la compressibilité et une diminution à la fois de la résistance au cisaillement et de la résistance à la liquéfaction. De nombreuses études ont montré que ce changement de comportement se produit sur une plage relativement étroite de teneurs en limon. Cette gamme est désignée par plusieurs noms dans la littérature, y compris la teneur en fines seuils (TFC). Le TFC représente la teneur en limon à laquelle le sol commence à se transformer d'une matrice de sable, dans laquelle les particules de limon sont entièrement contenues dans les vides entre les grains de sable, en une matrice de limon qui contient des grains de sable isolés. Sous le TFC, le sol se comporte essentiellement comme du sable; au-dessus du TFC, le sol se comporte essentiellement comme un limon. Alors que le concept et l'importance du TFC ont été de plus en plus reconnus au cours des 20 dernières années, plusieurs aspects de celui-ci n'ont pas été largement discutés dans la littérature. Cet article se concentrera sur quatre de ces aspects: l'existence à la fois d'une borne supérieure et d'une borne inférieure TFC pour un sol donné, la plage et la distribution des valeurs de limite supérieure et inférieure de TFC pour les sols naturels, l'effet de densité sur le TFC, et le comportement des sols avec des teneurs en fines entre le TFC supérieur et inférieur.