Although hardly used in theoretical soil mechanics nowadays, critical density still is an important parameter in cases where the flow slide susceptibility of sand deposits has to be investigated. In this Paper two types of triaxial tests, in which the critical porosity of sand is measured, are described. During the first type of test, on dry sand, the volume change is measured. In the second type of test, undrained and stress-controlled on saturated sand, the sudden collapse and liquefaction of the loose samples is observed. The results of the two tests are related to each other by means of calculations and a more safe criterion is derived. In the wet critical porosity the unsafe influences of membrane-penetration and of insufficient saturation are removed. With this method the sudden failure and liquefaction of saturated samples under stress-controlled but completely drained conditions could be explained. Quoique rarement utilisée à l'heure actuelle dans les travaux théoriques relatifs à la mécanique du sol, la densité critique représente toujours un paramètre important pour les cas où il s'agit d'examiner la susceptibilité au glissement par liquéfaction de dépôts de sable. L'article décrit deux types d'essais triaxiaux dans lesquels la porosité critique de sable est mesurée. Lors du premier type d'essai, sur sable sec, la modification de volume est mesurée. Lors du second type d'essai, non drainé et avec contrôle des contraintes, sur du sable saturé, on observe l'affaissement brutal et la liquéfaction des échantillons meubles. Des calculs sont effectués afin d'obtenir une corrélation entre les résultats des deux essais et d'en déduire un critère plus sûr. Dans le cas de cette “porosité critique mouillée”, les influences dangereuses de pénétration de membranes et de saturation insuffisante sont éliminées. Cette méthode pourrait expliquer l'affaissement brutal et la liquéfaction d'échantillons saturés sous contraintes contrôles avec drainage intégral.
Liquefaction flow slides in sand have been investigated during an extensive experimental research programme during the period 1973–1977 on behalf of the design of the storm surge barrier in the Oosterschelde estuary. The programme included more than a hundred tests in large- and medium-sized flumes on submerged, loosely packed sand bodies. Each sand body had a horizontal surface and a very steep, supported slope as initial boundaries. Retrogressing liquefaction flow slides with high retrogression velocity and large retrogression distance occurred in several tests with very loosely packed sand. Retrogression velocities and distances in the other tests were just a fraction of those in first mentioned tests, although liquefaction occurred in some of them. The test set-up, measurements and results of the tests are described in this paper. An interpretation of the liquefaction flow slide process as a sequence of several interacting sub-processes is presented as well. Finally, tentative scaling rules are given and compared with observations.
A quasi-two-dimensional method is presented for predicting liquefaction flow slides in a slope with saturated loose sand. The initial stresses at the start of the actual flow slide process are predicted assuming completely drained conditions during the gradual change in slope geometry caused by erosion or sedimentation. The condition for a flow slide is considered to be the presence of at least one sand element in a metastable stress state, i.e., a state in which the undrained response to any quick change in load, however small it may be, consists of a sudden large increase in pore pressure. The metastability of any sand element is predicted as a function of its constitutive properties, its location in the slope, and the slope geometry. The constitutive properties are derived from dry triaxial tests and basically describe the liquefiability (brittleness) of the sand. The metastability criterion for a soil element in a slope is different from that under triaxial loading. Flow slides observed in large-scale tests occurred at the conditions predicted with the model.Résumé : L'on présente une méthode quasi bidimensionnelle pour prédire les coulées par liquéfaction dans un talus de sable saturé meuble. Les contraintes initiales au début du processus de la coulée comme telle sont prédites en supposant des conditions complètement drainées au cours des changements dans la géométrie de la pente causés par l'érosion ou la sédimentation. L'on considère que la condition pour qu'une coulée se produise est la présence d'au moins un élément de sable dans un état méta-stable de contraintes, i.e. un état dans lequel la réaction non drainée à tout changement rapide du chargement, aussi petit soit-il, consiste en une augmentation importante et soudaine de la pression interstitielle. La méta-stabilité de tout élément de sable est prédite en fonction des propriétés de comportement, de sa position dans la pente, et de la géométrie du talus. Les propriétés de comportement sont déduites d'essais triaxiaux secs et décrivent fondamentalement le potentiel de liquéfaction (fragilité) du sable. Le critère de méta-stabilité pour un élément de sol dans un talus est différent de celui dans un chargement triaxial. Les coulées observées dans des essais à grande échelle se sont produites aux conditions prédites par le modèle.
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