Use of the grain-size distribution for estimation of the soil-water characteristic curve

摘要

The implementation of unsaturated soil mechanics into engineering practice is dependent, to a large extent, upon an ability to estimate unsaturated soil property functions. The soil-water characteristic curve (SWCC), along with the saturated soil properties, has proven to provide a satisfactory basis for estimating the permeability function and shear strength functions for an unsaturated soil. The volume change functions have not been totally defined nor applied in geotechnical engineering. The objective of this paper is to present a procedure for estimating the SWCC from information on the grain-size distribution and the volume–mass properties of a soil. SWCCs represent a continuous water content versus soil suction relationship. The proposed method provides an approximate means of estimating the desorption curve corresponding to a soil initially slurried near the liquid limit. The effects of stress history, fabric, confining pressure, and hysteresis are not addressed. A database of published data is used to verify the proposed procedure. The database contains independent measurements of the grain-size distribution and the SWCC. The level of fit between the estimated and measured SWCCs is analyzed statistically. The proposed procedure is compared to previously proposed methods for predicting the SWCC from the grain-size distribution. The results show that the proposed procedure is somewhat superior to previous methods.Key words: soil-water characteristic curve, grain-size distribution, volume-mass properties, pedo-transfer function, unsaturated soil property functions.L'introduction de la mécanique des sols non saturés dans la pratique de l'ingénieur est dépendante jusqu'à un certain point de l'habileté à estimer les fonctions des propriétés des sols non saturés. La courbe caractéristique sol-eau, avec les propriétés des sols saturés, s'est avérée pouvoir fournir une base satisfaisante pour évaluer la fonction de perméabilité et les fonctions de résistance au cisaillement d'un sol non saturé. Les fonctions de changement de volume n'ont pas été totalement définies ni appliquées à la géotechnique de l'ingénieur. L'objectif de cet article est de présenter une procédure pour évaluer la courbe caractéristique sol-eau en partant de l'information sur la distribution granulométrique et les propriétés masse-volume d'un sol. Les courbes caractéristiques sol-eau représentent une relation continue de teneur en eau en fonction de la succion du sol. La méthode proposée fournit des moyens approximatifs pour évaluer la courbe de désorption correspondant à un sol initialement en boue près de la limite de liquidité. On n'a pas traité des effets de l'histoire des contraintes, de la fabrique, de la pression de confinement et de l'hystérèse. Une base des données publiées est utilisée pour vérifier la méthode proposée. La base de données contient des mesures indépendantes de la distribution granulométrique et de la courbe caractéristique sol-eau. Le niveau de lissage entre les courbes caractéristiques sol-eau mesurées est analysé statistiquement. La procédure proposée est comparée à des méthodes proposées antérieurement pour prédire la courbe caractéristique sol-eau en partant de la distribution granulométrique. Les résultats montrent que la procédure proposée est quelque peu supérieure aux méthode antérieures.Mots clés : courbe caractéristique sol-eau, distribution granulométrique, propriétés masse-volume, fonction pédo-transfert, fonctions de propriétés des sols non saturés.[Traduit par la Rédaction]