Dynamic and cyclic static loading behavior of silty-sandy clay at small and moderate strains

The shear modulus (G) is one of the key parameters for seismic ground response analysis and it can be usually determined by means of dynamic tests (DT), such as resonant column test (RCT), or cyclic static test (CST), e.g. torsional shear (TST). The RC and TS tests are widely used laboratory methods to find stiffness of soil at small to medium strain range (0.0001–0.5%). The purpose of this paper is to present the experimental results from RC and CS laboratory tests on silty-sandy clay from the western part of Warsaw, Poland. The study aims to compare the shear modulus values obtained from two different research techniques. The influence of, in particular, the applied effective pressure, associated shear strain and experimental method (i.e. loading frequency and output amplitude) on the shear modulus at small strains (Gmax) and secant shear modulus (G) are investigated and proved. Generally, the results reveal that the examined soils stiffness calculated from TS tests is lower than from RC tests.

Moduł odkształcenia postaciowego (G) jest jednym z kluczowych parametrów w analizie odpowiedzi gruntu na oddziaływania sejsmiczne i zazwyczaj może być wyznaczony za pomocą badań dynamicznych, takich jak badania w kolumnie rezonansowej (RCT), lub cykliczno-statycznych (CST), na przykład skrętne ścinanie (TS) bądź cykliczne badanie trójosiowe. Badania w kolumnie rezonansowej (RC) oraz w aparacie skrętnego ścinania (TS) są obecnie powszechnie stosowanymi metodami laboratoryjnymi pozwalającymi na znalezienie sztywności gruntu w zakresie małych i średnich odkształceń. Celem niniejszego artykułu jest przedstawienie wyników badań w kolumnie rezonansowej i w aparacie skrętnego ścinania wykonanych na glinie z pyłem i piaskiem, pochodzącej z zachodniej części Warszawy. Ponadto zamierzeniem autorów jest porównanie wartości modułów ścinania uzyskanych z dwóch różnych technik badawczych. Autorzy potwierdzają także istnienie wpływu w szczególności zastosowanego naprężenia efektywnego, poziomu odkształcenia oraz metody badawczej (tj. częstotliwości obciążenia i amplitudy napięcia na układzie napędowym) na moduł ścinania przy małych odkształceniach (Gmax) oraz na sieczny moduł ścinania (G). Wyniki przeważnie pokazują, że sztywność badanego materiału obliczona na podstawie badań TS jest mniejsza niż ta uzyskana z badań RC.