Sand-rubber mixtures: Experiments and numerical simulations

Authors: Valdes, Julio R.; Evans, T. M.

Source: Canadian Geotechnical Journal, Volume 45, Number 4, April 2008 , pp. 588-595(8)

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Abstract:

This paper documents the results of laboratory experiments and numerical simulations conducted to examine the behavior of mixtures composed of rubber and sand particles of similar size. Emphasis was placed on assessing the role of loading type on the load-deformation behavior and selecting appropriate parameters for the discrete element modeling of sand-rubber, with relevance to the use of compressible particulate systems for filtration control. Experimental results show that sand-rubber exhibits load-unload hysteresis and residual strains post-unloading due to particle-particle and particle-wall locking effects that arise from sidewall friction. It is shown that the discrete element modeling of sand-rubber requires unconventional schemes because of the stiffness contrast between sand grains and rubber grains. The results have implications in the design of compressible particulate systems for seepage and filtration control and in the development of prediction tools for the field performance soil-rubber, which is finding increased usage in geotechnical and civil engineering infrastructures.

Cet article documente les résultats d'expériences en laboratoire et de simulations numériques réalisées pour examiner le comportement de mélanges composés de caoutchouc et de particules de sable de même grosseur. L'emphase a été placée sur l'évaluation du rôle du type de chargement sur le comportement chargement-déformation et sur la sélection des paramètres appropriés pour la modélisation en éléments discrets du sable-caoutchouc, en rapport avec l'utilisation des systèmes de particules compressibles pour le contrôle de la filtration. Les résultats expérimentaux indiquent que le sable-caoutchouc montre une hystérèse en chargement-déchargement et des déformations résiduelles après déchargement à cause des effets de blocage particule-particule et particule-paroi qui résultent du frottement sur la paroi latérale. On montre que la modélisation en éléments discrets du sable-caoutchouc requiert des procédés non conventionnels à cause du contraste de rigidité entre les grains de sable et de caoutchouc. Les résultats ont des implications dans la conception de systèmes de particules compressibles pour le contrôle de l'infiltration et de la filtration, et dans le développement d'outils de prédiction pour la performance en nature du sol-caoutchouc, qui trouve un usage croissant dans les infrastructure de géotechnique et de génie civil.

Document Type: Research article

Publication date: 2008-04-01

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