Shear stiffness modeling of cemented clay: Fid-Bau Portal

Shear stiffness modeling of cemented clay

Luling Yang

The shear modulus and damping of cemented clay are investigated using ultrasound transducers, bender elements, and a resonant column device. The model SimSoil-CC, based on the Pestana and Salvati (published in 2006) model SimSoil, is proposed to represent the maximum shear modulus and stress–strain behavior (under cyclic loading conditions) at small strains for the cemented clay. The model can also be used for uncemented clay when the cementation parameter is set to zero. Model parameters are determined for three types of clay (kaolinite, bentonite, and the equal mix of kaolinite and bentonite) and two types of cementation agents (type III Portland cement and gypsum). The model SimSoil-CC is validated using the laboratory test data of this study and data from other studies in literature. The SimSoil-CC model can be very useful for performing earthquake site response analysis for naturally cemented clay sites or sites that have been improved by cementation. In addition, a relationship between the cementation parameter a cc (CC) 2 (a cc , cement material constant; CC, dry cement content) and the unconfined compression strength is proposed. The relationship simplified modeling for naturally cemented clay soil or cemented clay whose cement contents and cementation type are otherwise difficult to determine. This research advances the understanding of cemented clay by providing a database of test results and creation of a model that can be used to predict the response of cemented clay soils to dynamic loads.

Le module de cisaillement et l’amortissement d’argile cimentée sont étudiés à l’aide de transducteurs d’ultrasons, d’éléments fléchisseurs, et d’un appareil de colonne résonnante. Le modèle Simsoil-CC, basé sur le modèle Simsoil de Pestana et Salvati (publié en 2006), est proposé pour représenter le module de cisaillement maximum et le comportement en contrainte–déformation à faible déformations (en conditions de charges cycliques) pour l’argile cimentée. Le modèle peut aussi être utilisé pour l’argile non cimentée lorsque le paramètre de cimentation est placé à zéro. Les paramètres du modèle sont déterminés pour trois types d’argile (kaolinite, bentonite, et un mélange à parts égales de kaolinite et bentonite) et pour deux types d’agents de cimentation (ciment Portland type III et gypse). Le modèle Simsoil-CC est validé à l’aide de résultats d’essais en laboratoire provenant de cette étude et de données provenant d’autres études dans la littérature. Le modèle Simsoil-CC peut être très utile pour réaliser des analyses de réponse aux séismes pour des sites d’argile naturellement cimentée ou pour des sites ayant été amendés par cimentation. De plus, une relation entre le paramètre de cimentation a cc (CC) 2 (a cc étant la constante du matériau cimentaire; CC étant la teneur sèche en ciment) et la résistance en compression non confinée est proposée. La relation simplifie la modélisation pour les sols d’argile naturellement cimentée ou pour l’argile cimentée dont la teneur en ciment et le type de cimentation sont difficiles à déterminer. Cette recherche améliore la compréhension de l’argile cimentée en offrant une base de données de résultats d’essais, et la création d’un modèle qui peut être utilisé pour prédire le comportement de sols d’argile cimentée soumis à des charges dynamiques. [Traduit par la Rédaction]