The requirement for a rational engineering approach to constructing structures using undensified hydraulic sand fill has identified several deficiencies in current technology. In particular, there is no single parameter measure of sand behaviour. This Paper presents an appropriate physical parameter, termed the state parameter, that combines the influence of void ratio and stress level with reference to an ultimate (steady) state to describe sand behaviour. Data from a triaxial testing programme on Kogyuk sand with four fines contents is presented and the significant engineering design parameters are demonstrated to be dependent on the state parameter. The concept of state is a fundamental physical concept and has wide applicability both as an empirical normalizing parameter and for constitutive modelling of soil behaviour. Plusieurs insuffisances de la technologie habituelle ont été révélées lorsqu'on a tenté de trouver une méthode de construction rationnelle pouvant être utilisé dans le cas de structures liées à l'emploi de remblais hydrauliques sableux non-compactés. En particulier il n'y a pas de paramètre unique pour mesurer le comportement du sable. Cet article présente un paramètre physique adéquat (appelé paramètre d'état) qui combine l'influence de l'indice des vides et du niveau des contraintes dans un état final (stationnaire) pour décrire le comportement du sable. On présente des données obtenues à partir d'un programme d'essais triaxiaux sur du sable de Kogyuk avec quatre contenus différents de fines. On démontre comment les paramètres significatifs du projet dépendent du paramètre d'état. La notion d'état est une notion physique fondamentale qui a une large application comme paramètre empirique de normalisation et qui peut s'employer pour modéliser le comportement du sol.
There is conflicting evidence regarding the critical state and steady state of sands. It seems that in some cases the critical state and steady state are taken to be equal and in others they differ significantly. The steady state is shown to be dependent on stress path, initial fabric and initial density in some cases and not in others. This Paper examines a fine to medium, uniformly graded quartzitic sand. The critical and steady states are shown to be equal and independent of stress path, sample preparation method and initial density. Data suggest that the critical state friction angle in sands may be a function of the critical state void ratio. The steady/critical state line is shown to be non-linear, and to have a marked increase in slope at stress levels greater than about 1000 kPa. The critical or steady state point must be selected from triaxial test data with care to ensure that pseudo-steady states are not compared with true steady states. Test procedures and the intrinsic properties of the material being tested must be controlled well. The overall scatter in the steady/critical state line for the sand studied is ± 0·01 in terms of void ratio at stress levels less than 1000 kPa. For real sands with variable intrinsic properties, the scatter may be much larger. Il existe des indications contradictoires concernant I'état critique et l'état stationnaire des sables. Il paraît que quelquefois I'état critique et I'état stationnaire sont pareils, tandis que dans d'autres cas ces états semblent différer de façon significative. Quelquefois on peut démontrer que I'état stationnaire dépend du chemin de contrainte, de la préparation initiale et de la densité initiale, mais pas dans d'autres cas. L'article considère le cas d'un sable fin/moyen quartzitique de classement uniforme dans lequel les états critique et stationnaire sont égaux et indépendants du chemin de contrainte, de la méthode de préparation de I'échantillon et de la densité initiale. Les données créent I'impression que I'angle de frottement interne de I'état critique dans les sables peut être une fonction de I'indice des vides dans cet état. On démontre que la ligne de I'état stationnaire/critique est non-linéaire et qu'elle subit un accroissement marqué de pente à des niveaux de contraintes supérieures a 1000 kPa approximativement. Il faut sélectionner avec soin le point d'état stationnaire/ critique obtenu à partir de données d'essais tri-axiaux afin d'être sûrs que les états pseudo-stationnaires ne sont pas comparés avec de véritables états stationnaires. Les procédures des essais et les propriétés des matières testées doivent être extrêmement bien contrôlées. La dispersion totale dans la ligne d'état stationnaire/critique pour les sables étudiés a une valeur de ± 0·01 exprimée en indice des vides à des niveaux de contrainte inférieurs à 1000 kPa. La dispersion peut être beaucoup plus grande pour de vrais sables avec des propriétés intrinsèques variables.
Soil is laid down by sedimentation through water, passing through the phases of a fluid supported suspension, through a loose structure to a soft soil, the stiffness of which then gradually increases under additional load. Consolidation is caused by the self-weight of the soil and, while the sediment is soft, is accompanied by large strains. To predict magnitudes and rates of movement, the physical processes must be understood and used as the basis of a theoretical model. This Paper describes laboratory experiments on the development and consolidation of a soft soil in settling columns, with measurement of density (using an accurate, non-destructive X-ray technique), total stress, pore pressure and settlement. The results are compared with an earlier theoretical model. Modifications made to the model in the light of observed experimental features allow it to be used to predict the laboratory consolidation. Le sol est déposé par sédimentation à travers l'eau; il a d'abord la forme d'une suspension soutenue par un fluide, puis d'une structure sans cohésion et, enfin, d'un sol mou dont la rigidité s'accroit progressivement en fonction de la charge. La consolidation est entraînée par le poids intrinsèque du sol et, tant que le sédiment reste mou, ce processus de consolidation s'accompagne d'importantes déformations. Afin de pouvoir prédire l'ampleur et les taux de déplacement, il faut comprendre la nature des processus physiques qui ont lieu et en faire les base d'un modèle théorique. Le présent article décrit certaines expériences en laboratoire relatives à la formation et à la consolidation d'un sol mou dans des colonnes de sédimentation ainsi que les mesures de densité (à l'aide d'une technique faisant appel à des sondages précis par rayons X non destructifs), la contrainte globale, la pression interstitielle et la sédimentation. Les résultats sont comparés à ceux d'un modèle théorique précédent. Les modifications apportées au modèle en conséquence des phénomènes expérimentaux observés lui permettent de servir à prédire le processus de consolidation en laboratoire.
A method of interpreting conventional oedometer test data using work per unit volume as a criterion for determining both in situ effective and yield stresses in clay is presented. This technique was applied to the results of oedometer tests carried out on samples of natural clay deposits and on specimens consolidated anisotropically from a sluny to a known effective stress state. The work per unit volume -effective stress relationship, using arithmetic scales, can be approximated or fitted using linear relationships. The intersections of these fitted lines are demonstrated to provide accurate values for in situ current and yield (preconsolidation) stresses. The yield stress is defined as the intersection of the initial fitted line and the linear relationship observed at higher stresses. The current effective stress is indicated by the first significant divergence of the data from the initial fitted line. These relationships apply to both conventionally (horizontally) trimmed specimens and to vertically trimmed oedometer samples. It is hypothesized that the in situ effective and yield stresses (in both the vertical and horizontal directions) in a natural clay can be determined by the work per unit volume interpretation of oedometer tests carried out on horizontally and vertically trimmed specimens.Unt mtthode d'interprktation des donnCes d'essais oedomCtriques conventionnels basCe sur le travail par unit6 de volume est prCsentCe comme critkre pour determiner les contraintes effectives et les contraintes limites en place dans les argiles. Cette technique a Ct C utilisCe pour les rCsultats d'essais oedomCtriques rCalisCs sur des Cchantillons de dCpBts d'argiles naturelles et sur des specimens consolidCs dans un Ctat anisotrope en partant d'un coulis, jusqu'h un Ctat connu de contrainte effective. La relation travail par unit6 de volume en fonction de la contrainte effective peut &tre CvaluCe sur des Cchelles arithmktiques ou tracee en utilisant des relations linCaires. I1 est dCmontrC que les intersections de ces courbes tracCes foumissent des valeurs pricises des contraintes actuelles ou des contraintes limites (de prC-consolidation). La contrainte limite est dCfinie par l'intersection de la courbe initiale tracte, avec la relation 1inCaire observCe h plus forte contrainte. La contrainte effective actuelle est donnCe par la premikre divergence significative des donnCes par rapport B la ligne initiale. Ces relations sont applicables tant aux specimens conventionnels taillCs horizontalement qu'aux Cchantillons oedomCtriques taillCs verticalement. L'on pose comme hypothkse que les contraintes effectives en place et les contraintes limites (dans les deux directions horizontale et verticale) dans use argile naturelle peut &tre dCterminCe par llinterprCtation basCe sur le travail par unit6 de volume des essais oedomCtriques rCalisCs sur des sptcimens taillCs horizontalement et verticalement.
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