Time-domain reflectometry measurements and soil-water characteristic curves of coarse granular materials used in road pavements

摘要

Coarse granular materials are used extensively in road construction. Bearing capacity can be affected by the water content in the layers of these materials. The ability to estimate water content and to infer water movements is therefore important. The purpose of the work described herein was to determine soil-water characteristic curves and the relationship between relative apparent permittivity and volumetric water content for coarse (maximum particle size 90 mm) granular materials having various gradations. The relative apparent permittivity was measured with the aid of time-domain reflectometry (TDR), and the concurrent matric suction was measured with a tensiometer. Samples were prepared in a steel box and were heavily compacted, and TDR probes and a tensiometer cup were buried within the matrix. The variation in volumetric water content with apparent relative permittivity was found to deviate from the Topp et al. relationship. Soil-water characteristic curves were described using the Brooks-Corey and van Genuchten models. A pronounced hysteresis between wetting and drying paths was observed. For the low water retention coarse materials, measurements of water content might, in general, require correction because of the nonlinear distribution of water in the sample.Key words: pavement, time-domain reflectometry, soil-water characteristic curve, granular material.Les matériaux granulaires grossiers sont très utilisés en construction routière. La capacité portante peut être affectée par la teneur en eau dans les couches de ces matériaux. Il est en conséquence important de pouvoir estimer la teneur en eau et de déduire les mouvements de l'eau. Le but du travail décrit ci-bas était de déterminer les courbes caractéristiques sol-eau et la relation entre la permittivité apparente relative et la teneur en eau volumétrique pour les matériaux granulaires grossiers (diamètre de particule maximum de 90 mm) ayant différentes granulométries. La permittivité apparente a été mesurée avec l'aide d'une sonde d'humidité TDR et la succion matricielle concomitante a été mesurée avec un tensiomètre. Des échantillons ont été préparés dans une boîte en acier et ont été fortement compactés en enfouissant des sondes TDR et des coupes de tensiomètres dans la matrice. On a trouvé que la variation de la teneur en eau volumétrique avec la permittivité relative apparente dévie de la relation Topp et al. Les courbes caractéristiques sol-eau sont décrites au moyen des modèles Brooks-Corey et van Genuchten. On a observé une hystérèse prononcée entre les cheminements de mouillage et de séchage. Pour les matériaux grossiers à faible rétention d'eau, les mesures de la teneur en eau pourraient en général requérir une correction à cause de la distribution non linéaire de l'eau dans l'échantillon.Mots-clés : chaussée, sonde d'humidité TDR, courbe caractéristique sol-eau, matériau granulaire.[Traduit par la Rédaction]