The use of particle size distribution by surface area method in predicting the saturated hydraulic conductivity of graded granular soils

摘要

Il est possible de prédire la conductivité électrique (k) d'un matériau granulaire entièrement saturé en appliquant la formule bien connue de Kozeny-Carman (KC), et ses variantes légèrement différentes, sur la base de la porosité (n) et du diamètre utile (d_(eff)). La plupart des variantes de la formule KC calculent le paramètre d_(eff) sur la base d'une répartition granulométrique conventionnelle donnée par la masse (PSDm), là où la validation serait normalement effectuée par comparaison avec des essais de perméabilité en laboratoire, sur des sols ayant un coefficient d'uniformité moyen (C_u) d'environ 3. En sachant que la formule KC a été développée initialement pour des matériaux à granulométrie uniforme, on hérite inévitablement de limites lorsqu'on l'applique à des sols de plus en plus tamisés. Cette étude propose de convertir la PSDm dans son équivalent en superficie (PSDsa), conformément à l'hypothèse géométrique fondamentale d'après laquelle l'équation KC avait été formulée initialement. Le d_(eff) estimé sur la base de cette méthode PSDsa proposée semble incorporer implicitement la taille, la forme et l'obliquité des grains naturels, qui étaient représentés traditionnellement par le coefficient de la forme (a). Les résultats fournis dans la présente communication démontrent que la méthode proposée est en mesure de prédire k pour des sols granulaires entièrement saturés avec un C_u de 20 maximum.%The hydraulic conductivity (k) of a fully saturated granular material can be predicted by the well-known Ko-zeny-Carman formula, and its slightly different variations, based on the porosity (n) and effective diameter (d_(eff))- Most variations of the Kozeny-Carman formula compute the parameter d_(eff) based on a given conventional particle size distribution by mass (PSDm), where the validation would normally be carried out by comparing against laboratory permeability tests conducted on soils having an average coefficient of uniformity (C_u) of about 3. Knowing that the Kozeny-Carman formula was originally developed for uniformly graded materials, inevitable limitations are inherited when it is applied to increasingly graded soils. This study proposes to convert the PSDm into its equivalence in surface area (PSDsa) conforming to the fundamental geometric assumption by which the Kozeny-Carman equation was originally formulated. The estimated d_(eff) based on this proposed PSDsa method appears implicitly to incorporate the size, shape and angularity of the natural grains which were traditionally represented by the shape coefficient (a). The results presented in this paper show that the suggested method is capable of predicting k for fully saturated granular soils with C_u of up 20.