Shear characteristics of quarry blasted rocks were compared using large scale direct shear tests and triaxial tests. For comparison purpose, similar test conditions were simulated as much as possible and three types of relative density (50%, 70%, 90%) were employed for the test. Results indicate that stress-strain behavior shows the same trend for two tests, but the measured shear strengths differ for the different test ms and depends on the relative density. At low relative density, the internal friction angles from direct shear test are smaller than those from triaxial tests. However, at high relative density, this phenomenon is reversed.
In order to characterize the shear strength of the frozen sand for foundation design in cold region and prediction of adfreeze bond strength, many researchers developed test techniques and carried out many tests to analyze shear strength properties of the frozen sand for half a century. However, many studies for shear strength properties of the frozen sand have been carried out with limited circumstances, even though shear strength of the froze sand can be affected by various influence factors such as soil type, temperature conditions, and magnitude of normal stress. In this study, direct shear test equipment was used to analyze the shear strength characteristics of the frozen sand. Direct shear test equipment was designed for cold weather, and the direct shear tests were carried out inside of large-scaled low temperature chamber. Three soil types-two uniform sands and one well graded soil were used to analyze the shear strength of the frozen sand with three different temperature conditions and three different vertical confining pressures. In this research, a series of direct shear tests for shear strength of the frozen sand have been conducted to demonstrate the efficiency of effectiveness of the test equipment and low temperature chamber. This research also showed that shear strength of the froze sand increased with decreasing temperature condition, but the influence of vertical confining pressure was insignificant to the shear strength of the frozen sand.
Seo, Min-Woo;Oh, Myoung-Hak;Yoon, Hyun-Suk;Park, Jun-Boum
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.26
no.2C
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pp.73-80
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2006
The shear behavior of four different interfaces consisting of four types of geosynthetics was investigated, and both static and dynamic test for the geosynthetic interfaces were conducted. The monotonic shear experiments were performed by using an inclined board apparatus and large direct shear device. The interface shear strength obtained from the inclined board test was compared with calculated values from large direct shear tests. The comparison results indicated that direct shear tests show high possibility to over-predict the shear strength in the low normal stress range where direct shear tests are not performed. Curved failure envelopes were also obtained for interface cases where two static shear tests were conducted. By comparing the friction angles measured from three tests, i.e. direct shear, inclined board, and shaking table test, it was found that the friction angle might be different depending on the test method and normal stresses applied in the research. Therefore, it was concluded that the testing method should be determined carefully by considering the type of loads and the normal stress expected in the field with using the geosynthetic materials installed in the site.
Direct shear tests were carried out on the rock joints and artificial discontinuities to investigate the influence of joint roughness on the shear strength and deformation behaviour. Single direct shear testing apparatus used in experiment was designed and manufactured. Its capacity is 200 tons of shear load, 20 tons of normal load and 50$\textrm{cm}^2$ of maximum shear area. Test samples were cement mortar with artificial discontinuity and sandstone with natural joint. Peak shear strength was increased as joint roughness or normal stress was increased, especially, linearly increased with roughness angle in cement mortar. If joint roughness angle was constant at low normal stress, shear strength was not affected by width and height of joint roughness in cement mortar. Peak shear strengths obtained from tests were larger than the values calculated by Barton's equation, and shear stiffness was increased with joint roughness coefficient.
Journal of the Korean Society of Environmental Restoration Technology
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v.5
no.4
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pp.19-30
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2002
The stability of slope using root-pile like to the reinforcements is affected by the interaction behavior mechanism of soil-reinforcements. Through the studying on the interaction in joint of its, therefore, the control roles can be find out in installed slope. In study, the stress level ratio based on the insert angle of installed reinforcements in soil used to numerical analysis, which was results from the duty direct shear test in Lab. The maximum shear strain variation on the reinforcements was observed at insert angle, which was approximately similar to the calculated angle based on the equation proposed by the Jewell. The elasto-plastic joint model on the contact area of soil-reinforcements was presumed, the reinforced soil assumed non-linear elastic model and the reinforcements supposed elastic model, respectively. The finite element analysis of assumed models was performed. The shear strain variation of non-reinforced state obtained by the FEM analysis including elasto-plastic joint elements were shown the rationality of general limit equilibrium analysis for the slope failure mode on driving zone and resistance zone, which based on the stress level step according to failure ratio. Through the variation of shear strain for the variation of inserting angle of reinforcements, the different mechanism on the bending and the shear resistance of reinforcements was shown fair possibility.
Ballast particles have an irregular shape and are discrete in nature. Due to the discrete nature of ballast, it exhibits complex mechanical behaviour under loading conditions. The discrete element method (DEM) can model the behaviour of discrete particles under a multitude of loading conditions. DEM is used in this paper to simulate a series of three-dimensional direct shear tests in order to investigate the shear behaviour of railway ballast and its interaction at the microscopic level. Particle flow code in three dimension (PFC3D) models the irregular shape of ballast particles as clump particles. To investigate the influence of particle size distribution (PSD), real PSD of Indian railway ballast specification IRS:GE:1:2004, China high-speed rail (HSR) and French rail specifications are generated. PFC3D built-in linear contact model is used to simulate the interaction of ballast particles under various normal stresses, shearing rate and shear box sizes. The results indicate how shear resistance and volumetric changes in ballast assembly are affected by normal stress, shearing rate, PSD and shear box size. In addition to macroscopic behaviour, DEM represents the microscopic behaviour of ballast particles in the form of particle displacement at different stages of the shearing process.
Park, Geun-Woo;Hong, Won-Taek;Hong, Young-Ho;Jeong, Sueng-Won;Lee, Jong-Sub
Journal of the Korean Geotechnical Society
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v.33
no.12
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pp.7-20
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2017
In this study, effects of grain size distribution on the shear strength and rheological properties are investigated for coarse- and fine-grained soils by using direct shear apparatus. Shear strengths are estimated for fine-grained soils with the maximum particle size of 0.075 mm and coarse-grained soils with the maximum particle size of 0.425 mm and fine contents of 17% prepared at dry and liquid limit states. The direct shear tests are conducted under the relatively slow shear velocity, which corresponds to the reactivated landslide or debris flow after collapse according to the landslide classification. In addition, for the evaluation of rheological properties, residual shear strengths for both fine- and coarsegrained soils prepared under liquid limit states are obtained by multiple reversal shear tests under three shear velocities. From the relationship between residual shear strengths and shear rates, Bingham plastic viscosity and yield stress are estimated. The direct shear tests show that cohesions of fine-grained soil are greater than those of coarse-grained soil at both dry and liquid limit states. However, internal friction angles of fine-grained soil are smaller than those of coarse-grained soil. In case of rheological parameters, the plastic viscosity and yield stress of fine-grained soils are greater than those of coarse-grained soils. This study may be effectively used for the prediction of the reactivated landslide or debris flow after collapse.
The present study evaluates the interface shear strength between sand and different construction materials, namely steel and concrete, using direct shear test apparatus. The influence of surface roughness, mean size of sand particles, relative density of sand and size of the direct shear box on the interface shear behavior of sand with steel and concrete has been investigated. Test results show that the surface roughness of the construction materials significantly influences the interface shear strength. The peak and residual interface friction angles increase rapidly up to a particular value of surface roughness (critical surface roughness), beyond which the effect becomes negligible. At critical surface roughness, the peak and residual friction angles of the interfaces are 85-92% of the peak and residual internal friction angles of the sand. The particle size of sand (for morphologically identical sands) significantly influences the value of critical surface roughness. For the different roughness considered in the present study, both the peak and residual interaction coefficients lie in the range of 0.3-1. Moreover, the peak and residual interaction coefficients for all the interfaces considered are nearly identical, irrespective of the size of the direct shear box. The constitutive modeling of different interfaces followed the experimental investigation and it successfully predicted the pre-peak, peak and post peak interface shear response with reasonable accuracy. Moreover, the predicted stress-displacement relationship of different interfaces is in good agreement with the experimental results. The findings of the present study may also be applicable to other non-yielding interfaces having a similar range of roughness and sand properties.
Direct shear tests were on ducted in a laboratory setting in order to investigate the shear strength and deformation behavior of rock joints. Also, the characteristics of acoustic emissions (AE) during shearing of rock joints were studied. The artificial rock joints were created by splitting the intact blocks of Hwangdeung granites and Iksan marbles. Joint roughness profiles were measured by a profile gage and then digitized by Image analyzer. Roughness profile indices(Rp) of the joints were calculated with these digitized data. Peak shear strength, residual shear strength, shear stiffness and maximum acoustic emission(AE) rate were investigated with joint roughness. The peak shear strenght, the residual shear strength and the shear stiffness were increased as roughness popfile index or normal stress increased in the shear tests of granites. In the tests of marble samples, the shear deformation characteristics were not directly affected by joint roughness. As the result of two directional shear tests, the shear characteristics were varied with shear direction. AE count rates were measured during the shear deformation and the AE signals in several stages of the deformation were analyzed in a frequency domain. The AE rate peaks coincided with the stress drops during the shear deformation of joint. The dominant frequencies of the AE signals were in the vicinity of 100 kHz fo rgranite sample and 900 kHz for marble samples. The distribution of amplitude was dispersed with increasing normal stress.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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