Shear wave velocity as a geotechnical parameter: an overview: Fid-Bau Portal

Shear wave velocity as a geotechnical parameter: an overview

Hussien, Mahmoud N

Shear wave velocity, V s , is a soil mechanical property that can be advantageously measured in both the field and laboratory under real and controlled conditions. The measured V s values are customarily used in conjunction with other in situ (e.g., standard penetration test blow count, N-SPT, and cone penetration resistance, q c -CPT) and laboratory (e.g., effective confining pressure, σ m ′ , and void ratio, e) measurements to establish an abundant number of V s -based correlations that could later be utilized to augment (in some cases, replace) designated testing. An attempt is made here to present the salient features of some existing widely used correlations to provide the reader with a comprehensive understanding about the nature of these correlations and their applicability in geotechnical engineering practices. It is recognized that the reliability of some of these empirical formulations, still in general use today, has been questioned, as they are characterized by their lack of dependence on stress state and particle characteristics. A new V s1 –(N 1 ) 60 (where V s1 is the stress-normalized shear wave velocity, and (N 1 ) 60 is the stress-normalized penetration blow count) correlation that accounts for grain sizes is highlighted by combining a recently published V s1 –q c1 (where q c1 is the stress-normalized cone tip resistance) formulation and available (N 1 ) 60 –q c1 relationships. The new formulation is applicable to uncemented relatively young Holocene-age soil deposits. The estimated V s1 values based on the proposed correlation are compared with reliable laboratory and field measurements, and the comparison shows that accounting for grain size of granular soils yields more realistic results regarding the V s values than when particle size is not considered. The prime effect of grain size was to change the range of possible void ratios, which in turn had a substantial impact on V s values. Moreover, a new V s1 –(N 1 ) 60 chart has been proposed, allowing the practitioner to estimate V s1 values based on a combination of data including N-SPT, e, grain size, and relative density.

La vitesse des ondes de cisaillement, V s , est une propriété mécanique des sols qui a l’avantage de pouvoir être mesurée à la fois sur le terrain et en laboratoire, dans des conditions réelles ou contrôlées. Les valeurs mesurées de V s sont souvent utilisées en association avec d’autres grandeurs mesurées en place (p. ex. le nombre de coups lors de l’essai de pénétration standard, N-SPT, et la résistance à la pénétration du cône, q c -CPT) et en laboratoire (p. ex. la pression effective de confinement, σ m ′ , et l’indice des vides, e) afin d’établir un grand nombre de corrélations peuvent être utilisées ultérieurement pour multiplier (et, dans certains cas, remplace) des essais spécifiques. Dans le présent article, on essaie de présenter les principales caractéristiques de certaines corrélations largement utilisées, afin de permettre au lecteur de comprendre la nature de ces corrélations et leur applicabilité dans le domaine de la géotechnique. On admet que la fiabilité de certaines de ces relations empiriques, encore très utilisées de nos jours, peut être remise en doute étant donné qu’elles ne tiennent pas compte de l’état des contraintes et des caractéristiques granulométrique du sol. Une nouvelle corrélation entre V s1 et (N 1 ) 60 (où V s1 est la vitesse de l’onde de cisaillement normalisée et (N 1 ) 60 est le le nombre de coups de battage lors d’un essai de pénétration normalisé) qui tient compte de la taille des grains, est établie par combinaison d’une formule récemment publiée et basée sur V s1 et q c1 (où q c1 est la résistance en pointe normalisée) et de relations existantes entre (N 1 ) 60 et q c1 . Cette nouvelle corrélation peut s’appliquer à des dépôts de sol non consolidés relativement jeunes, datant de l’holocène. Les valeurs de V s1 estimées et basées sur la corrélation proposée sont comparées à des mesures fiables effectuées en laboratoire et sur le terrain et la comparaison montre que la prise en compte de la taille des grains constituant les sols granulaires permet d’obtenir des valeurs de V s plus réalistes par rapport à celles obtenues sans que l’on tienne compte de la taille des particules. La taille des grains a principalement pour effet de modifier les valeurs possibles de l’indice des vides, lequel influe lui-même beaucoup sur les valeurs de V s . En outre, une nouvelle charte représentant la relation entre V s1 et (N 1 ) 60 est proposé, qui permet aux utilisateurs d’estimer les valeurs de V s1 en combinant des données telles que N-SPT, e, la taille des grains et la densité relative. [Traduit par la Rédaction]