Expansion of a thick cylinder of sand: a laboratory simulation of the pressuremeter test

Abstract

The Paper discusses a series of tests in a thick cylinder apparatus in which a cylindrical cavity was expanded a thick cylinder of sand with both frictionless ends and fully rough ends. The testing forms part of an investigation of the pressuremeter test in sand. The main aim this phase of the programme was to determine whether the values of the parameters obtained from the test could be influenced by the fact that the pressuremeter of finite length, i.e. whether there were any end effects the test. To determine the influence of the finite radius of the sand sample compared with the infinite dimensions relevant to the in situ test, the pressure-expansion behaviour of the thick cylinder was analysed using simple soil model based on that used by Hughes, Windle and Wroth in their analysis of the in situ test. This demonstrated that the laboratory test is a rather poor simulation of the in situ test. However, the good agreement between the behaviour observed and that predicted indicates that, if end effects could be neglected, the Hughes analysis would be appropriate, at least for tests in dense sand. The introduction of rough end plates the thick cylinder test showed that end effects are important in this test, but the extension of this observation to the in situ test still cannot be made. The thick cylinder tests also showed that the high values for the friction and dilation angles obtained from the pressuremeter test are likely to be correct for plane strain pure shear deformation but may not be appropriate for other situations. L'article décrit une série d'essais dans un cylindre épais dans laquelle une cavité cylindrique fut dilatée dans un cylindre épais de sable avec des extremités sans frottement aussi bien qu'avec des extremités complétement rugueuses. Les essais font partie d'une étude de l'essai pressiomètrique dans le sable. Le but principal de cette phase du programme était de déterminer si les valeurs des paramétres obtenus à partir de l'essai pouvaient être influencées par le fait que le pressiométre est de longueur finie – c'est-à-dire s'il y avait des effets d'extremité dans l'essai. Pour déterminer l'influence du rayon fini de l'échantillon de sable en comparaison avec les dimensions infinies de l'essai en place, le comportement pression-dilatation du cylindre épais fut analysé à l'aide d'un modèle tres simple du sol basé sur celui employé par Hughes, Windle et Wroth dans leur analyse de l'essai en place. On trouva que l'essai en laboratoire represénte une simulation peu satisfaisante de l'essai en place. Le bon accord entre le comportement observé et la prédiction indique pourtant que si on pouvait ignorer les effets d'extremité l'analyse de Hughes serait convenable, au moins pour des essais dans du sable dense. L'introduction de plaques d'extremité rugueuses dans l'essai à cylindre épais montra que les effets d'extremité sont importants dans l'essai, mais il n'est pas possible d'extrapoler cette observation a l'essai en place. Les essais à cylindre épais montrètrent aussi que les valeurs élevées des angles de frottement et de dilatation obtenues à partir de l'essai pressiométrique sont vraisemblablement correctes dans le cas de déformation à cisaillement pur et simple plane, mais qu'elles ne sont pas peut-être correctes pour d'autres situations.