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Undrained monotonic and cyclic shear response and particle crushing of silica sand at low and high pressures

Hyodo, Masayuki ; Wu, Yang ; Aramaki, Noritaka ; Nakata, Yukio

Canadian Geotechnical Journal, 2016, Vol.54(2), pp.207-218 [Periódico revisado por pares]

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  • Título:
    Undrained monotonic and cyclic shear response and particle crushing of silica sand at low and high pressures
  • Autor: Hyodo, Masayuki ; Wu, Yang ; Aramaki, Noritaka ; Nakata, Yukio
  • Assuntos: Undrained Shear Behaviour ; Particle Crushing ; Phase Transformation State ; Cyclic Stress Ratio ; Plastic Work ; Comportement Au Cisaillement ; Particules De Broyage ; État De Transformation De Phase ; Rapport Cyclique De Stress ; Travail Plastique
  • É parte de: Canadian Geotechnical Journal, 2016, Vol.54(2), pp.207-218
  • Descrição: A series of undrained monotonic and cyclic triaxial tests were performed on silica sand at two initial densities and different confining pressures from 0.1 to 5 MPa to investigate their shear response and crushing behaviour. The influence of particle crushing on the undrained shear strength and pore-water pressure was examined. To clarify the evolution of particle crushing, undrained monotonic and cyclic tests were terminated at several distinctive stages and sieving analysis tests were subsequently performed on the tested specimens. In the undrained monotonic test, specimens exhibited remarkable dilation behaviour and experienced no apparent particle crushing at low confining pressures. An increase in the mean stress suppressed the dilatancy due to a faster increase of the pore-water pressure, giving rise to the occurrence of particle crushing. In the undrained cyclic test, a higher confining pressure and cyclic stress ratio resulted in a much higher relative breakage. At a specific cyclic stress ratio, the relative breakage increased as the cyclic loading progressed. The confining pressure and shear strain amplitude played a significant role in controlling the evolution of particle breakage. The correlation between the relative breakage and plastic work for specimens under isotropic consolidation, undrained monotonic, and cyclic loadings has been validated experimentally.
    Une série d’essais triaxiaux monotones et cycliques non drainés ont été effectués sur du sable de silice à deux densités initiales et différentes pressions de confinement de 0,1 à 5 MPa, pour étudier leur réponse au cisaillement et leur comportement d’écrasement. L’influence des particules de broyage sur la résistance au cisaillement et de pression de l’eau interstitielle a été examinée. Pour clarifier l’évolution du broyage des particules, des essais monotones et cycliques non drainés ont été exécutés à plusieurs étapes distinctes et des essais d’analyse de tamisage ont ensuite été effectués sur les échantillons testés. Dans l’essai monotone non drainé, les échantillons présentaient un comportement de dilatation remarquable et n’ont éprouvé aucun écrasement de particule apparent à des pressions de confinement faibles. Une augmentation de la contrainte moyenne a supprimé la dilatance due à une augmentation plus rapide de la pression de l’eau interstitielle, ce qui donna lieu à l’apparition de broyage de particules. Dans l’essai cyclique non drainé, une pression de confinement et le rapport cyclique de contrainte supérieurs ont conduit à un rapport de rupture beaucoup plus élevé. À un rapport spécifique de contrainte cyclique, la rupture relative a augmenté alors que le chargement cyclique a progressé. La pression de confinement et l’amplitude de cisaillement de déformation ont joué un rôle important dans le contrôle de l’évolution de la rupture des particules. La corrélation entre la rupture relative et le travail plastique pour les échantillons sous la consolidation isotrope, les chargements monotones et cycliques non drainés avaient été validés expérimentalement. [Traduit par la Rédaction]

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