Specimen size effects on behavior of loose sand in triaxial compression tests: Fid-Bau Portal

Specimen size effects on behavior of loose sand in triaxial compression tests

Sadrekarimi, Abouzar

Triaxial tests are often used to determine the behavior and strength characteristics of soils without due attention to the differences in specimen size. Several drained and undrained monotonic triaxial compression shear tests are performed in this study on three different specimen sizes of the same sand to investigate the influence of specimen size and scale effect on sand compression and shear behavior. The behavior of a sand specimen is strongly influenced by shear banding and specimen boundary conditions, which are manifested as specimen size effects in the test results of this study. The measured sand compressibility and shear strength parameters are employed to describe scale effects, and investigate specimen size effects in liquefaction triggering analysis. The results show that while larger specimens exhibit a less compressible behavior during isotropic compression, larger shear strengths and effective friction angles are mobilized in the smaller specimens during shearing. A number of geotechnical analyses can be significantly affected by variations in strength parameters of the same soil determined from different specimen sizes. While using small size specimens for determining shear strength parameters might result in an unconservative design, a large specimen size provides a more accurate representation of different soil strength conditions and field deformations.

Les essais triaxiaux sont souvent utilisés pour déterminer le comportement et la résistance de sols sans qu’une attention suffisante soit portée aux différences de tailles entre spécimens. Dans la présente étude, plusieurs essais triaxiaux monotones, drainés et non drainés, de cisaillement-compression sont réalisés sur trois tailles différentes de spécimens d’un même sable afin d’étudier l’influence de l’effet de taille et d’échelle des spécimens sur le cisaillement et la compression du sable. Le comportement d’un spécimen de sable est fortement influencé par les conditions aux limites du spécimen et les bandes de cisaillement, lesquelles sont représentées par les effets de taille du spécimen dans les résultats des essais de la présente étude. Les mesures des paramètres compressibilité du sable et de résistance au cisaillement servent à décrire les effets d’échelle et à étudier les effets de taille du spécimen lors d’une analyse de liquéfaction. Les résultats montrent que les plus gros spécimens présentent une compressibilité moindre durant la compression isotrope et que de plus fortes résistances au cisaillement et de plus grands angles de frottement effectif sont mobilisés chez les plus petits spécimens lors des cisaillements. Un grand nombre d’analyses géotechniques peuvent être affectées de manière importante par les variations des paramètres de cisaillement obtenus à partir de différentes tailles de spécimen d’un même sol. Tandis que la mesure des paramètres de résistance au cisaillement à l’aide de spécimens de petite taille peut aboutir à une modélisation incertaine, l’utilisation de spécimens de grande taille donne lieu à une représentation plus précise de conditions de résistance du sol et de déformation sur le terrain variées. [Traduit par la Rédaction]