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This paper examines the constitutive behaviour of unsaturated mixtures of compacted sand-bentonite material. Two different techniques have been used to modify soil suction in laboratory specimens to examine the influence of suction on the behaviour of compacted materials. The two methods generated inherent differences in material fabric and therefore in stress-strain behaviour. The difference in microstructure generated by these two preparation techniques created different properties for the two series of specimens. This paper compares the behaviour of the two series of specimens and relates the observed mechanical behaviour to the initial soil fabric created by the two different preparation techniques. Specimens of similar compacted material were taken from two full-scale in-ground experiments conducted at Atomic Energy of Canada Limited's Underground Research Laboratory at Lac du Bonnet, Manitoba and sheared using the same triaxial equipment. The results are compared to the results of shearing laboratory compacted specimens. The research program demonstrates the need to understand the initial volume and suction states of plastic clays in order to predict the change in mechanical behaviour following a change in water content.Key words: constitutive relationships, unsaturation, laboratory tests, expansive soils, clays, shear strength.Cet article examine la loi de comportement de mélanges non saturés d'un matériau formé de sable-bentonite. Deux techniques différentes ont été utilisées pour modifier la succion du sol dans des spécimens en laboratoire afin d'examiner l'influence de la succion sur le comportement des matériaux compactés. Les deux méthodes ont généré des différences inhérentes dans la fabrique du matériau, et en conséquence, dans le comportement contrainte- déformation. La différence dans la microstructure générée par ces deux techniques de préparation ont créé de façon inhérente des propriétés différentes pour les deux séries de spécimens. Cet article compare le comportement des deux séries de spécimens et met en relation le comportement mécanique observé avec la fabrique initiale du sol créée par les deux différentes techniques de préparation. Des spécimens de matériaux compactés similaires ont été prélevés de deux expériences à grande échelle réalisées sur le terrain au laboratoire de recherche souterraine de l'AECL, et ont été cisaillés au moyen du même équipement triaxial. Les résultats sont comparés à ceux obtenus sur des spécimens compactés et cisaillés en laboratoire. Les résultats du programme de recherche démontrent le besoin de comprendre les états initiaux de volume et de contraintes dans les argiles plastiques pour prédire le changement dans le comportement mécanique à la suite d'un changement dans la teneur en eau.Mots clés : lois de comportement, non saturation, essais en laboratoire, sols gonflants, argiles, résistance au cisaillement.[Traduit par la Rédaction] [ABSTRACT FROM AUTHOR]

The first part of the paper describes the precision and long-term stability that are required in triaxial stress-strain measurements and in stress-path control systems to obtain reliable information on creep in granular media. It is shown that membrane penetration and sample end compliance must be accounted for and that lubricated ends and local strain measurements are essential. The temperature sensitivity of each transducer also needs to be assessed, even when working in a temperature-controlled laboratory. The second part of the paper presents illustrative data that were obtained in tests on sand and Ballotini® glass beads. Considerable creep deformations were observed under both isotropic and anisotropic effective stress conditions, even at relatively low pressures where particle breakage was unlikely to be significant. The experiments show how creep depends on the stress conditions imposed, how the strain increment directions change during creep, and how the creep rates stabilize with time.Key words: sand, creep, triaxial test, yielding, membrane penetration.Cet article décrit en premier lieu la précision et la stabilité à long terme qui sont requises dans les mesures de contraintes-déformations triaxiales, et dans les systèmes à cheminement de contraintes contrôlé, de façon à obtenir des informations fiables sur le fluage dans les milieux granulaires. On montre que l'incrustation de la membrane et le degré de liberté des extrémités des échantillons doivent être pris en considération, et que la lubrification des extrémités et les mesures des déformations locales sont essentielles. La sensibilité à la température de chaque capteur doit être évaluée même lorsque les essais sont réalisés dans un laboratoire à température contrôlée. La seconde partie de l'article présente par illustration les données qui ont été obtenues dans les essais sur du sable et des billes de verre. Des déformations de fluage considérables ont été observées dans des conditions de contraintes effectives tant isotropes qu'anisotropes, même à des pressions relativement basses auxquelles il était peu probable que le broyage des particules soit significatif. Les expériences montrent à quel point le fluage dépend des conditions de contraintes imposées, comment les directions des incréments de déformation changent de direction durant le fluage, et comment les taux de fluage se stabilisent avec le temps.Mots clés : sable, fluage, essai triaxial, limite élastique, incrustation de la membrane.[Traduit par la Rédaction] [ABSTRACT FROM AUTHOR]

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The undrained shear behavior of soils with progress of shear displacement is essential to the understanding of liquefied slope failures with long travel distance. In this paper, using a newly developed ring shear apparatus, a series of ring-shear tests were conducted on a silty sand to examine the undrained behavior of sand subjected to long shear displacement. Based on the test results, the undrained shear behavior of sands with a wide range of densities is discussed. A very low effective stress corresponding to liquefaction was observed at the steady state in all of the tests on loose, medium, as well as dense sand. The effects of stress state and shear history on the undrained shear behavior were examined by performing tests on a sample with different initial stress states and shearing the same specimen repeatedly (three times) at each initial stress state. The tests at different initial stress states proved that the initial stress state has an influence on static liquefaction resistance but has no effect on the steady-state shear strength. Repeated shear tests on the same specimen showed that with increasing shear times, both the peak shear strength and the steady-state shear strength for each specimen became greater. Detailed examination of the shear deformation revealed that the liquefaction phenomena in ring shear tests are localized in the shear zone, irrespective of the initial state of the sand. Grain crushing within the shear zone was examined. Finally, it was found that there was an optimal density at which the undrained brittleness index had a minimum value; meanwhile, the undrained brittleness index became greater with increasing initial normal and shear stresses, but decreased with shear times. These findings offer some basic understanding in assessing the postfailure mobility in landslides.Key words: excess pore pressure, localized liquefaction, shear resistance, ring-shear tests, grain crushing, silty sands.Le comportement en cisaillement non drainé des sols durant la progression du déplacement en cisaillement est essentiel pour comprendre ces ruptures de pente par liquéfaction avec un long parcours. Dans cet article, au moyen d'un appareil de cisaillement annulaire circulaire nouvellement développé, on a conduit une série d'essais de cisaillement annulaire sur un sable silteux pour examiner le comportement non drainé du sable assujetti à un grand déplacement en cisaillement. En se basant sur ces résultats d'essais, on discute le comportement en cisaillement non drainé du sable pour une large plage de densités. On a observé une très faible contrainte effective correspondant à la liquéfaction à l'état d'écoulement permanent dans tous les essais sur le sable lâche, moyennement lâche, de même que dense. Les effets de l'état de contrainte et de l'histoire du cisaillement sur le comportement en cisaillement non drainé ont été examinés en exécutant des essais sur l'échantillon avec différents états initiaux de contraintes et en cisaillant le même spécimen à répétition à chaque état de contraintes initiales (trois fois). Les essais à des états de contraintes différents a prouvé que l'état de contrainte initial avait une influence sur la résistance à la liquéfaction statique, mais n'avait aucun effet sur la résistance au cisaillement à l'état d'écoulement permanent. Les essais de cisaillement répétés sur le même spécimen a montré qu'avec des temps de cisaillement croissants, la résistance au cisaillement au pic et la résistance au cisaillement à l'état d'écoulement permanent ont toutes deux été plus grandes pour chacun des spécimens. Un examen détaillé de la déformation en cisaillement a révélé que les phénomènes de liquéfaction dans les essais de cisaillement annulaire rotatif sont localisés dans la zone de cisaillement, sans relation avec l'état initial du sable. Le broyage des grains à l'intérieur de la zone de cisaillement a été examiné. Finalement, on a trouvé qu'il y avait une densité optimale à laquelle l'indice de fragilité non drainé avait une valeur minimale, et que par ailleurs, l'indice de fragilité non drainé devenait plus grand avec l'accroissement des contraintes normales et de cisaillement initiales, mais diminuait avec les temps de cisaillement. Ces constatations offrent une certaine compréhension de base pour évaluer la mobilité post-rupture dans les glissements.Mots clés : excès de pression interstitielle, liquéfaction localisée, résistance au cisaillement, essais de cisaillement annulaire rotatif, broyage des grains, sables silteux.[Traduit par la Rédaction] [ABSTRACT FROM AUTHOR]

This paper presents a method to obtain the constitutive relationships of sand from drained self-boring pressuremeter tests. Plane-strain conditions and Rowe's stress–dilatancy theory are assumed to hold to determine stress and finite strain distributions and paths. The proposed method, which has been validated using both calibration chamber studies and field tests, appears to correctly render the response behaviour of relatively loose to dense sands.Key words: stress–strain relations, self-boring pressuremeter tests, sands, finite strains, stress distributions, paths.Cet article présente une méthode qui permet d'obtenir les relations constitutives des sols à partir d'essais pressiométriques drainés. Des conditions de déformation plane et la théorie de la dilatance de Rowe sont assumées être valides afin de déterminer les distributions de contraintes et de déformations finies, ainsi que leurs cheminements. La méthode proposée, qui a été validée à l'aide d'essais de calibration en cuve et sur place, semble reproduire correctement le comportement des sables lâches et denses.Mots clés : relations contrainte–déformation, essais pressiométriques autoforeurs, sables, déformations finies, distributions de contraintes, cheminements. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

Four different seismic methods were used extensively to evaluate the shear wave velocity of soils and rock in the city of Ottawa, Canada, from which the travel-time weighted average shear wave velocity (Vs) from surface to 30 m in depth (Vs30) and the fundamental frequency (F0) were computed. Three main geological or geotechnical units were identified with distinct shear wave velocities: these consist of very loose thick post-glacial fine-grained sands, silts, and clays (Vs <150 m/s, thickness up to 110 m), firm glacial sediments (Vs ~580 m/s, thickness ~3 m), and very firm bedrock (Vs ~1750-3550 m/s). The seismic methods applied were downhole interval Vs measurements at 15 borehole sites, seismic refraction-reflection profile measurements for 686 sites, high-resolution shear wave reflection 'landstreamer' profiling for 25 km in total, and horizontal-to-vertical spectral ratio (HVSR) of ambient seismic noise to evaluate the fundamental frequency for ~400 sites. Most of these methods are able to distinguish the very high shear wave impedance of and depth to bedrock. Sparse earthquake recordings show that the soil amplification is large for weak motion when the soil behaves linearly. Quatre méthodes sismiques différentes ont été grandement utilisées afin d'évaluer la vitesse des ondes de cisaillement des sols et roches dans la ville d'Ottawa, Canada, à partir desquelles la vitesse moyenne des ondes de cisaillement pondérée selon le temps de parcours (Vs) de la surface jusqu'à une profondeur de 30 m (Vs30) et la fréquence fondamentale (F0) ont été calculées. Trois unités géologiques ou géotechniques principales ont été identifiées selon des vitesses des ondes de cisaillement distinctes : des sables, silts et argiles post-glaciaires fins, lâches et épais (Vs <150 m/s, jusqu'à 110 m d'épaisseur), des sédiments glaciaires fermes (Vs ~580 m/s, ~3 m d'épaisseur) et du substratum rocheux très ferme (Vs ~1750-3550 m/s). Les méthodes sismiques appliquées étaient des mesures de Vs par intervalle en fond de forage pour 15 sites de forage, des mesures du profil de réfraction-réflexion sismique pour 686 sites, du profilage de la réflexion des ondes de cisaillement à haute résolution « landstreamer » pour 25 km linéaire au total, et le ratio spectral horizontal-vertical (RSHV) du bruit sismique ambiant pour l'évaluation de la fréquence fondamentale sur environ 400 sites. La majorité de ces méthodes sont capables de distinguer l'impédance très élevée aux ondes de cisaillement et la profondeur jusqu'au substratum rocheux. Quelques mesures de séismes montrent que l'amplification du sol est grande pour des mouvements faibles lorsque le sol de comporte de façon linéaire. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

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Centrifuge physical model tests were performed to study the mode of failure during sand production and its concomitant impact on the productivity index. The tests simulated seepage-induced failure around a multiperforated vertical well. Results indicate that in the presence of a competent cap rock (1) sand production results in the formation of a truncated cone-shaped enlarged cavity; (2) surface subsidence of the reservoir due to loss of sand mass may result in the opening of flow channels under the cap rock; (3) for a given applied head difference, sand production ceases once the enlarged cavity reduces the pressure gradient to subcritical levels; (4) the flow becomes diverted towards the upper perforations where the cavity radius is largest; and (5) the flow rate increase varies between 5 and 10 times depending on whether the mode and volume of sanding is sufficient to result in the formation of flow channels. The study performed shows that (1) the location of perforations affects the mode and magnitude of sand production; and (2) long-term productivity can be improved through managed sand production. The presence of a competent cap rock is the key to achieving substantial increases (an order of magnitude) in productivity via sanding.Key words: centrifuge test, sand production, well-bore completion, subsidence, oil sand, flow improvement.Des essais au centrifuge sur un modèle physique ont été réalisés pour étudier le mode de rupture durant l'exploitation de sable et son impact concomittant sur l'indice de productivité. Les essais ont simulé la rupture induite par infiltration autour d'un puits vertical à multiples perforations. Les résultats indiquent qu'en présence d'un couvert rocheux sain, (1) la production de sable résulte en la formation d'une cavité élargie en forme de cône tronqué, (2) l'affaissement de la surface du réservoir dû à la perte de masse de sable peut résulter en l'ouverture de canaux d'écoulement sous le couvert de roc, (3) pour une différence de charge appliquée, la production de sable cesse lorsque la cavité élargie réduit le gradient de pression sous les niveaux critiques, (4) l'écoulement est détourné vers les perforations supérieures où le rayon de la cavité est le plus grand, (5) la vitesse d'accroissement de l'écoulement varie par un facteur de 5 à 10 dépendant si le mode et le volume de la formation de sable sont suffisants pour résulter en la formation de canaux d'écoulement. L'étude réalisée montre que (1) la localisation des perforations influence le mode et l'ampleur de la production de sable, et (2) la productivité peut être améliorée en gérant la production du sable. La présence d'un couvert de roc sain est la clé pour obtenir des accroissements substantielles (d'un ordre de grandeur) de la productivité au moyen de sablage.Mots clés : essai au centrifuge, exploitation de sable, exécution de forage de puits, affaissement, sable bitumineux, amélioration de l'écoulement.[Traduit par la Rédaction] [ABSTRACT FROM AUTHOR]

Temperature distribution in the pavement structure, moisture distribution in granular soils, modulus of the asphalt concrete, and fracture toughness of material in the pavement structure strongly influence the propagation and spacing of thermal contraction cracks. Fracture toughness was determined for frozen sand (subbase layer) and frozen crushed stone (base layer) by adapting established fracture mechanics test procedures recommended in American Society for Testing and Materials standard test method E399-83 for metals. It was established that fracture toughness increases with decreasing temperature and increasing volumetric ice content. For a temperature of –5°C, the fracture toughness of frozen crushed stone increased almost linearly from 0.05 to 0.40 MPa·m[sup 0.5] when the volumetric ice content increased from 6 to 14%. For frozen sand, the fracture toughness K[sub IC] in a wedge-opening mode increased from 0.04 to 0.70 MPa·m[sup 0.5] when the volumetric ice content increased from 8 to 28%. It was also established that the fracture toughness of frozen soil decreases with decreasing soil average grain size according to a logarithmic law.Key words: fracture, toughness, experimental, frozen, granular soil, pavement.La distribution de la température dans la structure de la chaussée, la distribution de l'humidité dans les sols granulaires, le module du béton bitumineux et la ténacité de fracture de chaque matériau influencent fortement la propagation et l'espacement des fissures dues à la contraction thermique. La ténacité de fracture a été déterminée pour le sable gelé (couche d'infrastructure) et la pierre concassée gelée (couche de fondation) en adaptant des procédures d'essai de mécanique des structures établies et recommandées dans la norme ASTM E399-83 pour les métaux. Il a été établi que la ténacité de fracture augmente avec la diminution de la température et l'augmentation de la teneur volumétrique en glace. Pour une température de –5°C, la ténacité de fracture de la pierre concassée gelée a augmenté presque linéairement de 0,05 à 0,40 MPa·m[sup 0.5] lorsque la teneur volumétrique en glace augmentait de 6 à 14 %. Pour le sable gelé, la ténacité de fracture dans le mode d'ouverture de coin, K[sub IC] , a augmenté de 0,04 à 0,70 MPa·m[sup 0.5] lorsque la teneur volumétrique en glace augmentait de 8 à 28 %. Il a été aussi établi que la ténacité de fracture du sol gelé diminuait avec la diminution de la grosseur moyenne des grains selon une loi logarithmique.Mots clés : fracture, ténacité, expérimental, gelé, sol granulaire, chaussée.[Traduit par la Rédaction] [ABSTRACT FROM AUTHOR]