Effect of sand grain shape on interparticle friction; indirect measurements by Rowe's stress dilatancy theory

Abstract

The definition of interparticle friction—in Rowe's and Horne's terms—allows us to research effects of petrographic characteristics of sand grains on their mechanical properties in mass, independently of the effect of packing parameters. It is known that this interparticle friction depends on the mineral composition of particles and on the state of their surface chemistry. Quantitative characterization of grain shape allows us to point out the effect of angularity on interparticle friction, for which a physical interpretation is proposed. Some tests results show that Horne's theoretical prediction on maximum dilatancy rate is not verified for highly rounded calcareous particles, thus demonstrating that the sphericity of particles has an effect on the types of assembly strain. La notion de frottement intergranulaire—au sense de Rowe et Horne—permet de rechercher l'effet des caractères petrographiques des grains de sable sur leurs propriétés mécaniques d'ensemble indépendamment des caractéristiques de l'assemblage constitué par ces grains. On sait que ce frottement intergranulaire dépend de la minéralogie des particules et de l'état physico-chimique de leur surface. La prise en compte quantitative d'indices de forme permet de préciser l'influence de l'angularité des grains sur le frottement intergranulaire, effet dont une interprétation est proposée. Des résultats d'essais montrent que la prédiction théorique de Horne pour le maximum du taux de dilatance n'est pas vérifiée pour des grains très arrondis, ce qui montre que la sphéricité des particules a un effet sur les modes de déformation de l'assemblage.