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Triaxial Testing of Frozen Sand

Published online by Cambridge University Press:  20 January 2017

V. R. Parameswaran
Affiliation:
Division of Building Research, National Research Council of Canada, Ottawa, Ontario KIA OR6, Canada
S. J. Jones
Affiliation:
Glaciology Division, Department of Environment, Ottawa, Ontario KIA oE7, Canada
Rights & Permissions [Opens in a new window]

Abstract

Triaxial testing of frozen saturated Ottawa sand under confined compression was carried out under hydrostatic pressures varying between 0.1 and 75 MPa at a temperature of -10°C and strain-rate 7.7×10-5 s-1. Yield and failure stresses increased with increasing hydrostatic pressures up to about 40 MPa, beyond which the stresses dropped. The results are analysed according to the Mohr-Coulomb failure criterion and compared with past results in the literature.

Résumé

Résumé

Un essai triaxial de compression avec étreinte latérale sur un sable saturé et gelé d’Ottawa a été effectué sous des pressions hydrostatiques variant de 0,1 à 75 MPa à une température de -10°C et une vitesse de déformation de 7,7×10-5 s-1. Les contraintes d’écoulement et de rupture ont augmenté lorsque les pressions hydrostatiques ont été augmentées jusqu’à environ 40 MPa, au delà desquelles les contraintes diminuèrent. Les résultats sont analysés selon le critère de rupture Mohr-Coulomb et comparés avec les résultats déjà obtenus se trouvant dans la documentation.

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Unter hydrostatischem Druck zwischen 0,1 und 75 MPa bei einer Temperatur von -10°C und einer Verformungsrate von 7,7×10-5 s-1 wurden dreiachsige Versuche an gefrorenem, gesättigtem Ottawa-Sand vorgenommen. Die Nachgeb- und Bruchspannungen nahmen mit dem Anwachsen des hydrostatischen Druckes bis etwa 40 MPa zu; danach fielen sie ab. Die Ergebnisse werden mit dem Bruchkriterium von Mohr-Coulomb analysiert und mit früheren Ergebnissen aus der Literatur verglichen.

Information

Type
Research Article
Copyright
Copyright © International Glaciological Society 1981
Figure 0

Fig. 1.Split “Plexiglass” mould and finished test specimen.

Figure 1

Fig. 2.Schematic diagram of high-pressure cell.

Figure 2

Fig. 3.Stress-strain curves of frozen sand under various confining pressures (see Table I for pressures corresponding to each curve).

Figure 3

Fig. 4.Variation of yield stress σy, and failure stress, σmax = (σ1–σ3), with hydrostatic confining pressure.

Figure 4

Table I.Values of stresses and moduli for frozen sandT ═ 10.1°±0.6°C, ⋵ ═ 7.7×10-⋵ s-1

Figure 5

Fig. 5.Mohr-circles and envelope for frozen Ottawa sand.

Figure 6

Fig. 6.Variation of shear stress with normal stress.

Figure 7

Table II.Values of cohesion c and angle of friction ϕ, obtained by different authors

Figure 8

Table III.Values of failure stress σmax at various strain-ratesσ3 = P ≈ 5 MPa, T = -11.65±1.45°C

Figure 9

Fig. 7.Variation of failure stress, σmax ═ (σ1–σ3)max, with strain-rate ⋵ at a pressure of 5 MPa.