The main purpose of this work is to determine characteristics of undrained shear strength of remolded marine clay at Incheon. Laboratory vane tests with remolded marine clay sampled from west coast at Incheon were performed to investigate the undrained shear strength of them being dumped for reclamation after dredging from the sea bottom. Test results were compared with the predicted values of undrained shear strength proposed by many researchers. It was found that measured results about undrained shear strength with water content was in good agreements with values proposed by Mikasa and Modified Mikasa's empirical formula.
This research is to determine characteristics of undrained shear strength of remolded marine clay at Incheon and Busan, representing typical marine clays in Korea. Laboratory vane tests with remolded marine clays sampled from coasts at Incheon and Busan were performed to investigate the undrained shear strength of them. Test results were compared with the predicted values of undrained shear strength proposed by many researchers. It was found that measured results about undrained shear strength with water content was in good agreements with values proposed by Terzaghi empirical formula.
A laboratory investigation was carried out into effects of strain rate on undrained shear behavior of Holocene clay underneath Kobe Airport with an objective to evaluate the factor of safety of the retaining structure built on it. It was examined in a series of triaxial compression and extension tests performed using different rate of axial straining. A comparative compression test in which the strain rate was changed in steps was also carried out. Similar tests were performed in constant-volume direct shear box (DSB) test. And, the deformation characteristics of the clay were also examined in order to evaluate the variation of stiffness during undrained shearing. It was found that the undrained strength increased with not only the shear rate but also the consolidation period. ISOTACH properties seemed a key to govern the undrained shear behavior.
In the present study, the loading frequency dependencies of cyclic shear strength and elastic shear modulus of reconstituted clay were examined by performing undrained cyclic triaxial tests and undrained cyclic triaxial tests to determine deformation properties. The result of undrained cyclic triaxial test of reconstituted and saturated clay shows that a faster frequency leads to higher stress amplitude ratio, but when the frequency becomes fast up to a certain point, the stress amplitude ratio will reach its maximum limit and the frequency dependence becomes insignificant. And also, the result of undrained cyclic triaxial deformation test shows a fact that a faster loading frequency leads to higher equivalent shear modules and smaller hysteresis damping ratio, and confirms the frequency dependence of cohesive soil. Meanwhile, the result of the creep test shows that continuing creep is created in the undrained cyclic triaxial test with slow loading frequency rate, and since loading rate becomes slower at the vicinity of the maximum and the minimum deviator stress due to sine wave loading, the vicinity of the maximum and the minimum deviator stress shall be more influenced by creep.
Park, Tae-Woong;Kim, Hyeong-Joo;Tanvir, Mohammad Taimur;Lee, Jang-Baek;Moon, Sung-Gil
Geomechanics and Engineering
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제14권1호
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pp.99-105
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2018
Soils are generally classified as fine-grained or coarse-grained depending on the percentage content of the primary constituents. In reality, soils are actually made up of mixed and composite constituents. Soils primarily classified as fine-grained, still consists of a range of coarse particles as secondary constituents in between 0% to 50%. A laboratory scale model test was conducted to investigate the influence of coarse particles on the physical (e.g., density, water content, and void ratio) and mechanical (e.g., quick undrained shear strength) properties of primarily classified fine-grained cohesive soils. Pure kaolinite clay and sand-mixed kaolinite soil (e.g., sand content: 10%, 20%, and 30%) having various water contents (60%, 65%, and 70%) were preconsolidated at different stress levels (0, 13, 17.5, 22 kPa). The quick undrained shear strength properties were determined using the conventional Static Cone Penetration Test (SCPT) method and the new Fall Cone Test (FCT) method. The corresponding void ratios and densities with respect to the quick undrained shear strength were also observed. Correlations of the physical properties and quick undrained shear strengths derived from the SCPT and FCT were also established. Comparison of results showed a significant relationship between the two methods. From the results of FCT and SCPT, there is a decreasing trend of quick undrained shear strength, strength increase ratio ($S_u/P_o$), and void ratio (e) as the sand content is increased. The quick undrained shear strength generally decreases with increased water content. For the same water content, increasing the sand content resulted to a decrease in quick undrained shear strength due to reduced adhesion, and also, resulted to an increase in density. Similarly, it is observed that the change in density is distinctively noticeable at sand content greater than 20%. However, for sand content lower than 10%, there is minimal change in density with respect to water content. In general, the results showed a decrease in quick undrained shear strength for soils with higher amounts of sand content. Therefore, as the soil adhesion is reduced, the cone penetration resistances of the FCT and SCPT reflects internal friction and density of sand in the total shear strength.
Recently, a new seismic probe, called "MudFork", has been developed and can be utilized for accurate and easy measurements of shear wave velocities of soft soils. To expand its use to estimate undrained shear strength and density, correlations between those and shear wave velocity were being attempted. Cone penetration tests and a seismic test, using MudFork, were performed at a soft ground site near Incheon, Korea. Also, undisturbed samples were obtained and shear wave velocities of the samples were measured as well as undrained shear strength, using triaxial compression test and bender elements. A simple linear relationship between shear strength and shear wave velocity was obtained, and a tentative relationship between density and shear wave velocity was also defined.
The index properties of cohesive soils play an important role to examine entire tendency of soil properties. Especially, the Atterberg limits have a good correlation with compression and shear strength of cohesive soils. However, these values strongly depend on their testing methods. In this study, for Pusan clays the Atterberg limits were peformed under different conditions; for example, four kinds of specimen preparation, two kinds of testing equipment, and four kinds of estimating method. And a laboratory vane test was peformed to compare the undrained shear strength with that of the fall cone test. As experimental results, the value of liquid limit performed for oven-dried sample, followed in ASTM D4318, underestimated by about 10% compared to those of another three methods, irrespective to the used equipments. But the value of plastic limit was not influenced by sample preparation methods and equipments. The liquid limits by one-point methods(Leroueil et al., 1996; Nagaraj et al., 1981) were agreed well with those of different methods. Finally, the undrained shear strength by laboratory vane test was relatively larger than that of fall cone test, and the relationship between both showed a bad trend.
SHANSEP method involves the consolidation to stresses in excess of the preconsolidation pressure in order to overcome sample disturbance effect. The concept of SHANSEP is based on an approach to laboratory test which attempts to reproduce the in-situ conditions more closely than is possible in routine tests and evaluates normalized strength parameters for the soil as a function of OCR. But SHANSEP method can be applied only to fairly uniform clay deposits, and is unsuitable for a random deposit. In this study, CK/sub o/U triaxial compression test and incremental loading consolidation test were performed for the application of SHANSEP method on Yangsan clay. During the K/sub o/-consolidation, triaxial specimens were consolidated to stress equal to two times the in-situ vertical effective stress. And for overconsolidated condition, the specimens were swelled to a known vertical effective stress in order to have the desired OCR. With the results of CK/sub o/U triaxial compression test using the block samples, the relationship between c/sub u//σ/sub vc/' and OCR on Yangsan clay was established. For evaluating the undrained shear strength of Yangsan clay with depth, CK/sub o/U triaxial compression test was performed using the piston samples taken from Yangsan site. And also undrained shear strength was analyzed from the in-situ test such as Cone Penetration Test(CPT), Dilatometer Test(DMT), and Field Vane Test(FVT) and was compared with that of CK/sub o/U triaxial compression test.
In this study, to observe aging effect of undrained shear behavior for Nak-Dong River sand, undrained static and cyclic triaxial tests were performed with changing relative density ($D_r$), consolidation stress ratio($K_c$) and consolidation time. As a result of the test, the modulus of elasticity to all samples estimated within elastic zone by the micro strain of about 0.05% in case of static shear behavior increased with the lapse of consolidation time significantly, so aging effect was shown largely. Also strength of phase transformation point(S_{PT}$) and strength of critical stress ratio point($S_{CSR}$) increased with the lapse of consolidation time. Undrained cyclic shear strength($R_f$) obtained from the failure strain 5% increased in proportion to relative density($D_r$) and initial static shear stress($q_{st}$), $R_f$ of consolidated sample for 1,000 minutes increased about 10.6% compared to that for 10 minutes at the loose sand, and $R_f$ increased about 7.0% at the medium sand. In situ application range of $R_f$ to the magnitude of earthquake for Nak-Dong River sand was proposed by using a increasing rate of $R_f$ as being aging effect shown from this test result.
본 연구에서는 DMT를 이용한 비배수 전단강도를 파악하기 위하여 부산신항 점토층에 DMT 시험, 베인전단시험, $CK_0U$ 삼축압축시험을 실시하였다. 시험결과 정규화한 비배수 전단강도비는 삼축시험의 경우 $S_{u(CKU)}/{\sigma}'_v=0.30{\sim}0.35$, 베인전단시험의 경우 ${\mu}S_{u(VST)}/{\sigma}'_v=0.20{\sim}0.22$로 나타났다. 본 연구에서는 현장 베인전단시험 및 삼축압축시험 결과와의 비교를 통해, DMT를 이용하여 비배수 전단강도를 추정하는 두 가지 방법을 제안하였다. 첫 번째는 $S_u/{\sigma}'_v$와 횡방향 응력지수의 관계를 이용하는 방법이고, 두 번째는 $N_c-I_D$ 또는 $N_c-E_D$ 관계로부터 비배수 전단강도를 추정하는 방법이다. 베인전단시험 및 삼축시험 결과와 두 가지 추정방법을 비교한 결과, $N_c-I_D$ 또는 $N_c-E_D$ 관계를 이용한 방법이 $K_D$ 이용하는 방법보다 비배수 전단강도를 정확하게 추정하는 것으로 나타났다. 이것은 $I_D$와 $E_D$가 토질상태를 반영하는 $p_1-p_0$항을 포함하고 있어, $N_c$를 이용하는 방법이 토질을 고려한 비배수 전단강도 추정을 할 수 있기 때문으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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