Coefficient of earth pressure at rest for sands subjected to vibration

Authors: Mesri, Gholamreza; Vardhanabhuti, Barames

Source: Canadian Geotechnical Journal, Volume 44, Number 10, October 2007 , pp. 1242-1263(22)

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Abstract:

An oedometer instrumented to measure horizontal pressure was used to examine the behavior of the coefficient of earth pressure at rest, K_o, of clean sands subjected to vertical vibration. Reconstituted specimens of Ottawa, Lake Michigan Beach, and Niigata sands were used in a comprehensive series of tests. The dynamic effort is defined by the ratio of dynamic increase in effective vertical stress to the static effective vertical stress, and frequency and duration of vibration. Dynamic changes in K_o are referenced to a series of lines representing the ratio of the increase in effective horizontal stress to the increase in effective vertical stress corresponding to different void ratios or friction angles through the Jaky equation. An increase in K_o occurs when the combination of the initial sand state and dynamic effort results in periodic disengagement of interparticle contacts, producing a periodic decrease in interparticle shearing resistance and thus a periodic fluidization of the sand. The highest values of [K_o]_max as well as the lowest values of e_min were obtained with dynamic stress ratios equal to or greater than 3-4. Vibration of overconsolidated sands results in an initial K_o drop that increases with previbration density and overconsolidation ratio. Thereafter, the behavior of K_o and void ratio with vibration depend on the potential for fluidization.

On a utilisé un oedomètre instrumenté pour mesurer la pression horizontale dans le but d'examiner le comportement du coefficient de pression des terres au repos, K_o, dans des sables propres soumis à une vibration verticale. Des spécimens reconstitués des sables d'Ottawa, du Lake Michigan Beach, et de Niigata ont été utilisés dans une série élaborée d'essais. L'effort dynamique est défini par le rapport de l'accroissement dynamique de la contrainte effective verticale sur la contrainte effective verticale statique, et par la fréquence et la durée de la vibration. Les changements dynamiques des valeurs de K_o sont donnés par une série de lignes représentant le rapport de l'augmentation de la contrainte effective horizontale sur l'augmentation de la contrainte effective verticale correspondant à différents indices des vides ou angles de frottement selon l'équation de Jaky. Une augmentation de K_o se produit lorsque la combinaison de l'état initial du sable et l'effort dynamique résultent en un désengagement périodique des contacts interparticules, produisant une diminution périodique de la résistance au cisaillement interparticule, et ainsi une tendance à la liquéfaction du sable. Les plus hautes valeurs de [K_o]_max de même que les valeurs les plus faibles de e_min ont été obtenues avec des rapports de contrainte dynamique égaux ou plus grands que 3 à 4. La vibration des sables surconsolidés résulte en un chute initiale de K_o qui augmente avec la densité antérieure à la vibration et avec le rapport de surconsolidation. Par la suite, le comportement de K_o et de l'indice de vides en fonction de la vibration dépend du potentiel de liquéfaction.

Document Type: Research article

Publication date: 2007-10-01

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