Undrained shear behaviour of sands subjected to large shear displacement and estimation of excess pore-pressure generation from drained ring shear tests

摘要

Undrained shear behaviour of fine silica and weathered granitic sand subjected to large shear displacement is examined. Parallel experiments using ring shear and the triaxial compression tests on soil specimens through a wide range of initial void ratios were conducted to investigate undrained shear strength as the key factor in the flow-like motion of landslides. The steady-state undrained shear strengths achieved in ring shear tests were, in general, smaller than those in the triaxial compression tests, probably because of the excess pore-pressure generation by grain crushing within the shear zone that occurred in ring shear. Very low steady-state shear strengths were achieved, however, in triaxial compression tests on the dense silica sand in which well-defined shear surfaces developed in the cylindrical specimens. In these triaxial compression tests, shear deformation must have been concentrated on these surfaces to generate excess pore pressure similar to that found in ring shear tests. An attempt was made to estimate excess pore pressure generated in undrained ring shear tests using the results of drained ring shear tests. The equivalent normal stress calculated as the ratio of volumetric strain in the drained test to the coefficient of volume change was introduced as a parameter for the estimation of excess pore-pressure generation for the large shear displacement that is usually found in landslides. Equivalent normal stress from drained tests was almost the same as the generated excess pore pressure in undrained tests with up to 1 m of shear displacement, at which the steady state was reached.Key words: undrained shear strength, excess pore pressure, equivalent normal stress, ring shear test, triaxial compression test, liquefaction.On examine le comportement en cisaillement non drainé de sables de silice fine et de granite altéré soumis à une grande déformation en cisaillement. On a réalisé des expériences parallèles utilisant l'essai de cisaillement circulaire et des essais de compression triaxiale sur des spécimens de sol et pour de larges plages de rapports de vides afin d'étudier la résistance au cisaillement non drainé comme facteur clé dans le mouvement s'apparentant à l'écoulement dans les glissements. Les résistances au cisaillement non drainé à l'état permanent obtenues dans les essais de cisaillement circulaire ont été en général plus faibles que celles obtenues par les essais de compression triaxiale, probablement à cause de la génération d'excédent de pression interstitielle par le broyage des grains dans la zone de cisaillement qui se produit dans le cisaillement circulaire. Cependant, les très faibles résistances au cisaillement à l'état stable ont été obtenues dans des essais de compression triaxiale sur le sable de silice dense dans lequel des surfaces de cisaillement bien définies se sont développées dans les spécimens cylindriques. Dans ces essais de compression triaxiale, la déformation en cisaillement doit avoir été concentrée sur ces surfaces afin de générer un excédent de pression interstitielle similaire à celui trouvé dans les essais de cisaillement circulaire. On a tenté d'estimer l'excédent de pression interstitielle générée dans les essais de cisaillement circulaire non drainé à partir des résultats des essais de cisaillement circulaire drainé. La contrainte normale équivalente, calculée comme le rapport de la déformation volumétrique dans l'essai drainé sur le coefficient de changement de volume, a été introduite comme paramètre pour évaluer l'excédent de génération de pression interstitielle pour les grands déplacements en cisaillement que l'on trouve habituellement dans les glissements. La contrainte normale équivalente des essais drainés était presque semblable à l'excédent de pression interstitielle générée dans les essais non drainés avec un déplacement atteignant 1 m, auquel l'état permanent est atteint.Mots clés : résistance au cisaillement non drainé, excédent de pression interstitielle, contrainte normale équivalente, essai de cisaillement circulaire, essai de compression triaxiale, liquéfaction.[Traduit par la Rédaction]