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Critical undrained shear strength of sand-silt mixtures under monotonic loading
No full textThis study uses experimental triaxial tests with monotonic loading to develop empirical relationships to estimate undrained critical shear strength. The effect of the fines content on undrained shear strength is analyzed for different density states. The parametric analysis indicates that, based on the soil void ratio and fine content properties, the undrained critical shear strength first increases and then decreases as the proportion of fines increases, which demonstrates the influence of fine content on a soil’s vulnerability to liquefaction. A series of monotonic undrained triaxial tests were performed on reconstituted saturated sand-silt mixtures. Beyond 30% fines content, a fraction of the silt participates in the soil’s skeleton chain force. In this context, the concept of the equivalent intergranular void ratio may be an appropriate parameter to express the critical shear strength of the studied soil. This parameter is able to control the undrained shear strength of non-plastic silt and sand mixtures with different densities.
Resumen
Este estudio utiliza evaluaciones experimentales triaxiales con cargas repetitivas para desarrollar relaciones empíricas y estimar la tensión crítica de corte bajo condiciones no drenadas. El efecto de contenido de finos en la tensión de corte sin drenar se analizó en diferentes estados de densidad. El análisis paramétrico indica que, basado en la porosidad del suelo y las propiedades del material de finos, la tensión de corte sin drenar primero se incrementa y luego decrece mientras la proporción de finos aumenta, lo que demuestra la influencia de contenido de finos en la vulnerabilidad del suelo a la licuación. Una serie de las evaluaciones se realizó en mezclas rehidratadas y saturadas de arena y cieno. Más allá del 30 % de los contenidos finos, una fracción del cieno hace parte principal de la cadena de fuerza del suelo. En este contexto, el concepto de porosidad equivalente intergranular puede ser un parámetro apropiado para expresar la tensión crítica de corte del suelo estudiado. Este parámetro nos permite controlar la tensión de corte sin drenar de cieno no plástico y mezclas de arena de densidades diferentes
Effects of freestream trubulence on crossflow instability
No full textDirect numerical simulations (DNS) have been performed in order to investigate the interaction of freestream turbulence and crossflow generated instability on a swept wing. The experiments by [3] and [1] are selected as the reference cases. In those experiments the authors explore the interaction between different freestream turbulence characteristics and different roughness element characteristics. In the current study, isotropic homogenous freestream turbulence are generated following experimental parameters and then fed as the inflow boundary condition for DNS of flow over the wing. A spanwise array of roughness elements corresponding to the most unstable stationary modes are used to generate the crossflow vortices. The effects of the freestream turbulence on the crossflow instability and transition to turbulence are later studied
Direct numerical simulation of the flow around a wing section at moderate Reynolds numbers
No full textA three dimensional direct numerical simulation has been performed to study the flow around the asymmetric NACA-4412 wing at a moderate chord Reynolds number (Rec = 400, 000) with an angle of attack of 5◦ . The flow case under investigation poses numerous challenges for a numerical method due to the wide range of scales and complicated flow physics induced by the geometry. The mesh is optimized and well resolved to account for such varying scales in the flow. An unsteady volume force is used to trip the flow to turbulence on both sides of the wing at 10% chord. Full turbulent statistics are computed on the fly to further investigate the complicated flow features around the wing. The present simulation shows the potential of high-order methods in simulating complex external flows at moderately high Reynolds numbers
Numerical simulation of heat losses from a slab-on-ground structure using Comsol-Multiphysics
No full textA transient two-dimensional numerical simulation using the COMSOL-Multiphysics software, is carried out for an experimental structure (Minnesota Experiment), and using the same thermo-physical properties of the soil and the same indoor and outdoor climatic conditions. The general heat transfer equation in unsaturated porous media has been used to simulate energy losses. A mathematical approach has also been developed in order to calculate the thermal conductivity of different materials with the aim of making them closer to real values. The main goal is to compare the results of the simulated temperatures with the values measured in-situ. An excellent correlation between the simulated temperatures and those resulting from the experimental structure was obtained. At the same time, the exhaustive analysis of heat fluxes crossing the soil-structure interface has enabled us to propose practical solutions for reducing losses through the slab-on-ground.Une simulation numérique bidimensionnelle en régime transitoire en utilisant le logiciel COMSOL-Multiphysics est effectuée pour une structure expérimentale (Minnesota Experiment), en reprenant les mêmes propriétés thermo-physiques du sol et les mêmes conditions climatiques intérieures et extérieures. L'équation générale de transfert de chaleur dans les milieux poreux non saturés a été exploitée pour simuler les déperditions énergétiques. Une approche mathématique a été également mise au point pour le calcul de la conductivité thermique des matériaux afin de les rendre plus proches des valeurs réelles dans le but de comparer les résultats des températures simulées avec les valeurs mesurées in-situ. Une excellente corrélation entre les températures simulées et celles issues de la structure expérimentale a été obtenue. En parallèle, l'analyse exhaustive des flux de chaleurs traversant l'interface sol-structure nous a permis de proposer des solutions pratiques en vue de réduire les déperditions à travers le plancher bas.A transient two-dimensional numerical simulation using the COMSOL-Multiphysics software, is carried out for an experimental structure (Minnesota Experiment), and using the same thermo-physical properties of the soil and the same indoor and outdoor climatic conditions. The general heat transfer equation in unsaturated porous media has been used to simulate energy losses. A mathematical approach has also been developed in order to calculate the thermal conductivity of different materials with the aim of making them closer to real values. The main goal is to compare the results of the simulated temperatures with the values measured in-situ. An excellent correlation between the simulated temperatures and those resulting from the experimental structure was obtained. At the same time, the exhaustive analysis of heat fluxes crossing the soil-structure interface has enabled us to propose practical solutions for reducing losses through the slab-on-ground
Saturated Sandy Soils Mechanical Instability Under Vibration Effect
No full textInternational audienceOne of the mechanical instabilities of granular soil corresponds to the phenomenon of liquefaction, which refers to its deformation behavior during shaking events. This report presented some experimental tests on soils and the characterization of their mechanical behavior. The laboratory experiments were led on a natural soil extracted from the region of Oran which presents a regular seismic activity, located in the north west of Algeria
Représentation du couplage hydrochimique et mécanique dans les argiles actives non saturées Modélisation hydrochimique des argiles
No full textAfin de prédire la pression de gonflement des argiles actives, différents modèles ont
été proposés ces dernières années. Quelques modèles sont basés sur les propriétés
géotechniques; ces modèles sont empiriques obtenus à partir d’approches statistiques. Les
autres modèles reposent d’une part sur des concepts thermodynamiques, et d’autre part sur
la théorie de la double couche diffuse de Gouy Chapman. Les caractéristiques de gonflement
sont fortement influencées par la composition minéralogique et chimique des argiles. Le
gonflement intercristallin étant considéré comme le processus principal responsable de
l’augmentation de la pression de gonflement. Cette étude présente l’effet du potentiel
osmotique sur le comportement au gonflement des argiles actives en utilisant des équations
élastiques non linéaires basées sur l’approche de la surface d’état en contraintes nettes, la
succion et la concentration du soluté chimique. Le modèle proposé est utilisé pour simuler la
déformation observée par les argiles expansives. Il a été suggéré en particulier que la
détermination de la rigidité du sol en fonction de la concentration chimique peut être
déterminée par des approches théoriques. Un ensemble d’exercices a été présenté dans ce
travail afin de montrer la capacité du modèle à prédire le comportement observé des
différents types d’argiles
Influence of natural pozzolana and lime additives on the temporal variation of soil compaction and shear strength
No full textEl potencial de licuefacción de las mezclas arena-limo bajo Cargas estáticas
No full textAs a part of an on-going research program on the mechanical instability of granular soils in our laboratory, defined contents of sand and silt in soil mixtures are studied through the triaxial apparatus, full range of initial relative density states (loose, medium and dense) are experimented and analyzed. In this work, the investigated soil is collected from different depths of Kharouba coastal region in the province of Mostaganem (Lat: 35.96° N; Long: 0.1° E). It consists mainly of sand with a low percentage fraction of non-plastic silt, below 30%. The coastal region of Mostaganem (Kharouba) is very close to the harbor and it experiences a significant seismic activity, then it would be very susceptible to the phenomenon of liquefaction under static or dynamic loads, hence the importance and relevance of this study which introduces the identification parameters of this instability due to liquefaction. Undrained triaxial tests under monotonic loading are carried out in the laboratory on saturated reconstituted samples. These results are presented and analyzed. New parameters for assessing the influence of fines content and density state on the behavior of heterogeneous soils (sand-silt) will be introduced to the liquefaction. New correlations expressing the undrained critical shear with these new parameters will be deducted for full range of initial relative density (loose, medium and dense) for design purpose.Como una parte de un programa de investigación en curso sobre la inestabilidad mecánica de suelos granulares en nuestro laboratorio, los contenidos definidos de arena y limo en mezclas de suelo se estudian a través del aparato triaxial. Rango completo de estados de densidad relativa inicial (suelto, medio y denso) son experimentados y analizados. En este trabajo, el suelo investigado es coleccionado desde diferentes profundidades de la región costera de Kharouba en la provincia de Mostaganem (Lat: 35.96° N; Long: 0.1° E). Está constituido principalmente por arena con una baja fracción porcentual de limo no plástico, debajo del 30%. La región costera de Mostaganem (Kharouba) está muy próxima del puerto y conoce una actividad sísmica significativa, entonces sería muy susceptible al fenómeno de licuefacción bajo cargas estáticas o dinámicas, de ahí la importancia y la pertinencia de este estudio cual introduce los parámetros de identificación de esta inestabilidad debido a la licuefacción. Las pruebas triaxiales no drenadas bajo las cargas monotónicas se llevan a cabo en el laboratorio sobre muestras saturadas reconstituidas. Estos resultados son presentados y analizados. Nuevos parámetros para evaluar la influencia contenido de los finos y el estado de densidad en el comportamiento de los suelos heterogéneos (arena-limo) serán introducidos a la licuefacción. Nuevas correlaciones que expresan la cizalladura crítica no drenada con estos nuevos parámetros serán deducidas para el rango completo de densidad relativa inicial (suelto, medio y denso) para propósito del diseño
señor Influencia de la densidad relativa en el potencial de licuefacción de suelos heterogéneos
No full textLiquefaction is a loss in soil’s resistance which can lead to disastrous and expensive consequences in terms of human lives and material damages, hence the interest of this laboratory study. The article explores the relative density influence in addition to the main parameter of the fines content on the liquefaction potential of soils. The study is based on a very large number of undrained monotonic triaxial tests undertaken on samples of reconstituted saturated sand and silt mixtures with 6 levels of initial relative density ranging from 15 to 90%. The materials used are levied from different level of deepness in the coastal region of Kharouba in the wilaya of Mostaganem. In this experiment, the sand-silt mixtures were separated to form the study samples. The aim of this work is, on one hand, to confirm and update the results of previous works (Bensoula et al., 2018) and on the other hand the study of the influence of relative density on the liquefaction potential of soils and the introduction of the concept of relative density threshold. The results of the tests confirm that the studied soil is most likely to be liquefied at a fines content between 0 and 30% depending on the equivalent intergranular voids and the equivalent relative density. These parameters are primordial for the characterization of soils sensitivity to liquefaction. In this study, the results showed that the resistance to liquefaction increases in a linear way with the relative density up to a threshold relative density value according to the fines content, which means that increasing the relative density improves the liquefaction resistance but only up to a threshold value of relative density given according to fines content.La licuefacción es una pérdida de la resistencia de los suelos y que puede tener consecuencias desastrosas y costosas en términos de vidas humanas y daños materiales, de ahí el interés de este estudio de laboratorio. El artículo explora la influencia de la densidad relativa, además del principal parámetro del contenido de finos, sobre el potencial de licuefacción de los suelos.
El estudio se basa en un gran número de ensayos triaxiales monotónicos sin drenaje realizados en muestras de mezclas de arena y limo saturadas reconstituidas con 6 niveles de densidad relativa inicial que van del 15 al 90%. Los materiales utilizados proceden de diferentes profundidades de la región costera de Kharouba en la wilaya de Mostaganem. En este experimento, las mezclas de arena y limo se separaron para formar las muestras de estudio.
El objetivo de este trabajo es, por un lado, confirmar y actualizar los resultados de trabajos anteriores de (Bensoula et al., 2018) y por otro lado el estudio de la influencia de la densidad relativa en el potencial de licuefacción de los suelos y la introducción del concepto de densidad relativa umbral.
Los resultados de las pruebas confirman que es probable que este suelo se licue con un contenido de finos inferior al 30% y que el índice de huecos intergranulares equivalente y la densidad relativa equivalente son parámetros esenciales para la caracterización de la susceptibilidad de los suelos a la licuefacción.
En este estudio, los resultados mostraron que la resistencia a la licuefacción aumenta de forma lineal con la densidad relativa hasta un valor umbral de densidad relativa en función del contenido de finos, por lo que el aumento de la densidad relativa conduce a una mejora significativa en la resistencia a la licuefacción de los suelos
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