Al-Badran, Yasir Mawla Hammood

Volumetric yielding behavior of unsaturated fine-grained soils

Schriftenreihe des Lehrstuhls für Grundbau, Boden- und Felsmechanik; 46

Der ungesättigte Zustand des Bodens kann viele geotechnische Probleme mit sich bringen, wie Kollaps oder Schwellen. Das Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines neuen Modells für ungesättigte, feinkörnige Böden unter Verwendung einer konstitutiven Zustandsfläche im Porenzahl-Nettonormalspannungs-Saugspannungs-Raum. Das neue Modell basiert auf dem S_r-Linien-Konzept (Al-Badran, 2001), dass hier gemäß der Arbeiten von Nagaraj et al. weiter modifiziert wird. Außerdem wird ein theoretisches Modell der Verdichtungskurve von Böden mit Hilfe des Modells der Zustandsfläche vorgestellt. Es wurde ein umfangreiches experimentelles Programm mit reinem Calcigel-Bentonit (100B) und einer Mischung aus 30% Bentonit und 70% Sand (30B) durchgeführt, um das volumetrische Fließverhalten zu untersuchen, und die Ergebnisse werden in dieser Arbeit diskutiert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Modellvorhersagen sehr gut mit Daten aus Experimenten übereinstimmen.

The unsaturated state of soil can raise many geotechnical problems such as collapse or swell. The classical principles of soil mechanics for saturated soil are often not suitable for explaining these phenomena. This study aims at developing a new model for unsaturated fine-grained soils employing a constitutive state surface in void ratio-net normal stress-suction space. The new model is based on the S_r-lines concept (Al-Badran, 2001) that is further modified here according to the (Nagaraj et al., 2006a and b) works. A theoretical model of the compaction curve using state surface model is presented as well. An extensive experimental work, using pure Calcigel bentonite (100B) and a mixture of 30% Calcigel bentonite and 70 % Haider sand (30B), was carried out to study the volumetric yielding behavior. The results show that the model predictions match very well with the data from the experiment both performed within this study and gathered data from literature.