Structure characteristics and mechanical properties of kaolinite soils. II. Effects of structure on mechanical properties
Author:
Wang Y -H
Siu W -K
Publisher:
NRC Research Press
ISSN:
1208-6010
Source:
Canadian Geotechnical Journal,
Vol.43,
Iss.6, 2006-06,
pp. : 601-617
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Abstract
This paper reports the effects of structure on the mechanical responses of kaolinite with known and controlled fabric associations. The dynamic properties and strength were assessed by resonant column tests and undrained triaxial compression tests, respectively. The experimental results demonstrate that interparticle forces and associated fabric arrangements influence the volumetric change under isotropic compression. Soils with different structures have individual consolidation lines, and the merging trend is not readily seen under an isotropic confinement up to 250 kPa. The dynamic properties of kaolinite were found to be intimately related to the soil structure. Stronger interparticle forces or higher degrees of flocculated structure lead to a greater small-strain shear modulus, Gmax, and a lower associated damping ratio, Dmin. The soil structure has no apparent influence on the critical-state friction angle (&phis;′c = 27.5°), which suggests that the critical stress ratio does not depend on interparticle forces. The undrained shear strength of kaolinite is controlled by its initial packing density rather than by any interparticle attractive forces, and yet the influence of the structure on the effective stress path is obvious.Key words: interparticle forces, shear modulus, damping ratio, stress–strain behavior, undrained shear strength, critical state.Cet article présente un rapport traitant des effets de structure sur les réponses de la kaolinite avec des associations de fabriques connues et contrôlées associées. Les propriétés dynamiques et la résistance ont été évaluées respectivement par des essais de colonnes résonnantes et des essais de compression triaxiale non drainée. Les résultats expérimentaux démontrent que les forces interparticules et les arrangements associés de fabrique influencent le changement volumétrique sous une compression isotrope. Les sols avec différentes structures ont des lignes de consolidation individuelles et la tendance à la fusion ne se voit pas facilement sous un confinement isotrope atteignant 250 kPa, On a trouvé que les propriétés dynamiques de la kaolinite étaient intimement reliées à la structure du sol. Des forces interparticules plus élevées ou de plus hauts degrés de floculation de structure conduisent à un plus grand module de cisaillement à faible déformation Gmax et un plus faible rapport d'amortissement associé Dmin. La structure du sol n'a pas d'influence apparente sur l'angle de frottement à l'état critique (&phis;′c = 27.5°), ce qui suggère que le rapport de contraintes critiques ne dépend pas des forces interparticules. La résistance au cisaillement non drainé de la kaolinite est contrôlée par sa densité de compactage initial plutôt que par quelque forces d'attraction interparticule. Par ailleurs, l'influence de la structure sur le cheminement des contraintes effectives est clair.Mots clés : forces interparticules, module de cisaillement, rapport d'amortissement, comportement contrainte-déformation, résistance au cisaillement non drainé, état critique.[Traduit par la Rédaction]