Influence of the coefficient of non-uniformity of expansion of clay soil specimen on mechanical characteristics

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Introduction. Determination of strength and deformation characteristics of soils composing the soil mass is the key process of calculation and design of structures of all types. High accuracy in determining mechanical characteristics plays a huge role at every stage of project development. Triaxial compression units are one of the most popular and widely used devices for laboratory research, as this type of testing allows you to reproduce the stress-strain state of the soil mass and determine its mechanical characteristics most accurately.Materials and methods. Experimental studies were performed on clay soil specimens (sandy loam, loam, clay) in a triaxial compression device in a consolidated-drained mode in order to study the effect of the coefficient of non-uniformity of expansion of the soil specimen on its mechanical properties.Results. Analyzing the data of experimental studies, it was found that the coefficient of non-uniformity of expansion of specimen b has a significant effect on the obtained values of the mechanical characteristics of clay soil, namely: the values of the angle of internal friction in the medium increased by 5 %; the values of specific adhesion increased by 4.4 % on average. However, it should be noted that despite the increase in the strength characteristics of the tested soil specimens, the exclusion of the coefficient b from the treatment process led to a decrease in the values of the secant deformation modulus at 50 % strength E50 by an average of 4.5 %.Conclusions. The obtained overestimated values of strength characteristics φ, c and underestimated values of deformation characteristics E50 are not critical, however, to increase the accuracy of calculations performed based on the results obtained as a result of in-house processing of laboratory test specimens, the coefficient of uneven expansion b of the specimen should be taken into account.

About the authors

A. Z. Ter-Martirosyan

Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU)

Email: gic-mgsu@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8787-826X

G. O. Angelo

Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU)

Email: nocgeo@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0011-7095

L. Yu. Ermoshina

Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU)

Email: lyubov.ermoshina1801@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1522-320X

I. A. Bokov

Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU)

Email: iliililia@yandex.ru

References

  1. Мирный А.Ю., Тер-Мартиросян А.З. Определение механических характеристик крупнообломочных грунтов прямыми испытаниями в трехосном приборе // Интеграция, партнерство и инновации в строительной науке и образовании : сб. мат. Междунар. науч. конф. 2017. С. 937–941. EDN XSNIQV.
  2. Ишмаев О.А., Филимонова Н.В. Результаты трехосных испытаний песков гравелистых в комплексе «АСИС» с диаметром образцов 100 мм // Известия Уральского государственного горного университета. 2022. № 2 (66). С. 89–95. doi: 10.21440/2307-2091-2022-2-89-95. EDN XNCBJY.
  3. Jiang C., Ding X., Chen X., Fang H., Zhang Y. Laboratory study on geotechnical characteristics of marine coral clay // Journal of Central South University. 2022. Vol. 29. Issue 2. Pp. 572–581. doi: 10.1007/s11771-022-4900-5
  4. Королева И.В., Сагдатова М.Р. Экспериментальные исследования поведения серых глин в условиях трехосного сжатия при разной влажности // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2019. № 4 (50). С. 228–235. EDN EUGJOR.
  5. Hernández-Hernández V.A., Joya-Cárdenas D.R., Equihua-Anguiano L.N., Leal-Vaca J.C., Diosdado-De la Peña J.A., Pérez-Moreno L. et al. Experimental and numerical analysis of triaxial compression test for a clay soil // Chilean Journal of Agricultural Research. 2021. Vol. 81. Issue 3. Pp. 357–367. doi: 10.4067/S0718-58392021000300357
  6. Lan L., Zhang Q., Zhu W., Ye G., Shi Y., Zhu H. Geotechnical characterization of deep Shanghai clays // Engineering Geology. 2022. Vol. 307. P. 106794. doi: 10.1016/j.enggeo.2022.106794
  7. Wang G., Wang Z., Ye Q., Zha J. Particle breakage evolution of coral sand using triaxial compression tests // Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2021. Vol. 13. Issue 2. Pp. 321–334. doi: 10.1016/j.jrmge.2020.06.010
  8. Wils L., Van Impe P.O., Haegeman W. Triaxial compression tests on a crushable sand in dry and wet conditions // Proceedings of the XVI ECSMGE. Geotechnical Engineering for Infrastructure and Development. 2015. Pp. 3449–3454.
  9. Hazout L., Cherif Taiba A., Mahmoudi Y., Belkhatir M. Deformation characteristics of natural river sand under compression loading incorporating extreme particle diameters impacts // Marine Georesources and Geotechnology. 2022. Vol. 41. Issue 10. Pp. 1156–1174. doi: 10.1080/1064119X.2022.2122090
  10. Nandanwar M.R., Chen Y. Simulations of triaxial compression test for sandy loam soil using PFC3D // Paper presented at the American Society of Agricultural and Biological Engineers Annual International Meeting 2014. 2014. Vol. 6. Pp. 4097–4106.
  11. Kozicki J., Tejchman J., Mühlhaus H. Discrete simulations of a triaxial compression test for sand by DEM // International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics. 2014. Vol. 38. Issue 18. Pp. 1923–1952. doi: 10.1002/nag.2285
  12. Benessalah I., Sadek M., Villard P., Arab A. Undrained triaxial compression tests on three-dimensional reinforced sand: Effect of the geocell height // European Journal of Environmental and Civil Engineering. 2022. Vol. 26. Issue 5. Pp. 1694–1705. doi: 10.1080/19648189.2020.1728581
  13. Pinho-Lopes M. Sand reinforced with recycled cotton textiles from waste blue-jeans: Stress–Strain response // International Journal of Geosynthetics and Ground Engineering. 2022. Vol. 8. Issue 5. doi: 10.1007/s40891-022-00404-z
  14. Pantazopoulos I.A., Markou I.N., Atmatzidis D.K. Stress-strain-strength and hydraulic performance of microfine cement grouted sands // Journal of Materials in Civil Engineering. 2022. Vol. 34. Issue 10. doi: 10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0004433
  15. Yin Z., Zhang Q., Zhang X., Zhang J., Li X. Shear strength of grouted clay: Comparison of triaxial tests to direct shear tests // Bulletin of Engineering Geology and the Environment. 2022. Vol. 81. Issue 7. doi: 10.1007/s10064-022-02739-3
  16. Ekinci A., Vaz Ferreira P.M., Rezaeian M. The mechanical behaviour of compacted lambeth-group clays with and without fibre reinforcement // Geotextiles and Geomembranes. 2022. Vol. 50. Issue 1. Pp. 1–19. doi: 10.1016/j.geotexmem.2021.08.003
  17. Sun A., Yang G., Yang Q., Qi M., Wang N., Ren Y. Experimental investigation of thermo-mechanical behaviors of deep-sea clay from the south china sea // Applied Ocean Research. 2022. Vol. 119. P. 103015. doi: 10.1016/j.apor.2021.103015
  18. Yan R., Yan M., Yu H., Yang D. Influence of temperature and pore pressure on geomechanical behavior of methane hydrate-bearing sand // International Journal of Geomechanics. 2022. Vol. 22. Issue 11. doi: 10.1061/(ASCE)GM.1943-5622.0002580
  19. Zhang C., Pan Z., Yin H., Ma C., Ma L., Li X. Influence of clay mineral content on mechanical properties and microfabric of tailings // Scientific Reports. 2022. Vol. 12. Issue 1. doi: 10.1038/s41598-022-15063-3
  20. Тер-Мартиросян А.З., Анжело Г.О., Ермошина Л.Ю., Боков И.А., Манукян А.В. Влияние коэффициента неравномерности расширения грунтового образца на механические характеристики // Вестник МГСУ. 2023. Т. 18. № 10. С. 1574–1586. doi: 10.22227/1997-0935.2023.10.1574-1586

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».