IJE TRANSACTIONS A: Basics Vol. 30, No. 10 (October 2017) 1451-1463    Article in Press

PDF URL: http://www.ije.ir/Vol30/No10/A/5-2578.pdf  
downloaded Downloaded: 73   viewed Viewed: 1377

M. Abdollahi and J. Bolouri Bazaz
( Received: January 23, 2017 – Accepted in Revised Form: July 07, 2017 )

Abstract    Air pluviation is a method of preparing laboratory models to carry out many geotechnical experiments. In this study, a new air pluviation device has been developed by the researchers. For laboratory modeling, it is important to calibrate the device using air pluviation to produce accurate specimens with desirable conditions and relative densities. A series of laboratory tests were conducted to evaluate the performance of the proposed system. The main features of the rainer system used in this study are the selection of two identical diffuser sieves and three series of curtain-type rainer of different diameters at constant reciprocating speed of the device during sand pluviation in the embedded rails. The results show the ability of this method in producing sand specimens for laboratory models in relative densities of 28 to 103%, which can produce sands of uniform conditions of loose to very dense at 1.0 to 4.1 m drop height. Also, according to the results of the experiments, it can be stated that by reducing the diameter of the rainer curtain, soil density of modes covering in small range. The results also reveal that the use of diffuser sieves can produce specimens of extremely high density. For the purpose of the design, construction and efficiency control of this device proposed in this paper, numerous experiments and studies have been undertaken. It is noteworthy to mention some innovative aspects of this device. The first feature of this device is producing specimen with desirable relative density in a wide range of relative density modes. Another outstanding feature of this device is the horizontal and vertical uniformity of the reconstituted specimen with an error of less than 7%.


Keywords    Rainer system, Drop height, Diffuser sieves, Rainer curtain, Relative density


چکیده    روش بارش ماسه در هوا روشی برای آماده کردن مدل‌های آزمایشگاهی به منظور انجام بسیاری از آزمایش‌های ژئوتکنیکی می‌باشد. در این پژوهش دستگاهی جدید به روش بارش ماسه با موفقیت ساخته شده است. برای انجام مدلسازی‌های آزمایشگاهی، کالیبره کردن دستگاه نمونهساز به روش بارش ماسه به منظور تولید دقیق نمونه‌هایی با شرایط و چگالی‌های نسبی دلخواه، اهمیت فراوان دارد. مجموعه‌ای از آزمونهای آزمایشگاهی جهت بررسی عملکرد سیستم بارش ساخته شده، انجام گرفته است. نتایج آزمایشها نشان می‌دهد که این دستگاه، توانایی تولید نمونه‌های ماسه‌ای برای مدل‌های آزمایشگاهی در چگالیهای نسبی 28 الی 103 درصد را داراست که می‌توان ماسه‌ای با شرایط یکنواخت در تراکم‌های سست تا بسیار متراکم در ارتفاعات سقوط از 1/0 الی 4/1 متری ایجاد نمود. همچنین، طبق نتایج آزمایشها می‌توان اظهار داشت که با کاهش قطر پرده بارش، طیف کمتری از حالت‌های تراکم‌ خاک را در بر می‌گیرد. همچنین، نتایج نشان می‌دهد که استفاده از الک‌های پخش کننده باعث تولید نمونه‌هایی با تراکم بسیار بالا شده است. برای طراحی، ساخت و همچنین کنترل کارایی دستگاه ساخته شده در این پژوهش، آزمایشها و مطالعات بسیاری انجام گردیده است. شایان ذکر است تا به جنبه‌های نوآوری دستگاه ساخته شده در این مقاله اشاره‌ای شود. ویژگی اول این دستگاه تولید نمونه‌هایی با چگالی نسبی دلخواه با طیف گسترده‌ای از حالت‌های تراکم نسبی می‌باشد. خصوصیت برجسته و مهم دیگر این دستگاه، یکنواختی افقی و قائم نمونه‌های بازسازی شده توسط دستگاه ساخته شده در این مقاله بوده که خطای آن کمتر از 7% می‌باشد.


1.      Mori, k., Seed, H.B. and Chan, C.K., "Influence of sample disturbance on sand response to cyclic loading", Journal of Geotechnical Engineering Division.,  Vol. 104, No. 3, (1978), 323-340.

2.      Rad, N. and Tumay, M., "Factors affecting sand specimen preparation by raining", Geotechnical Testing Journal,  Vol. 10, No. 1, (1987), 31-37.

3.      Brandon, T.L., and Clough, G.W., "Methods of sample fabrication in the virginia tech calibration chamber", in Proceedings of First International Symposium on Calibration Chamber Testing, Potsdam, Elsevier, New York., (1991), 119-133.

4.      Puppala, A., Acar, Y. and Tumay, M., "Cone penetration in very weakly cemented sand", Journal of Geotechnical Engineering,  Vol. 121, No. 8, (1995), 589-600.

5.      Vaid, Y. P. and Negussey, D., "Relative density of pluviated sand samples", Soils  and Foundation,  Vol. 24, No. 2, (1984), 101-105.

6.      Stuit, H.G., "Sand in the geotechnical centrifuge. Ph.D. Thesis", Technische Universiteit Delft, Netherlands,  (1995)

7.      Zhao, Y., Gafar, K., Elshafie, M.Z.E.B., Deeks, A.D., Knappett, J.A. and Madabhushi, S.P.G., Calibration and use of a new automatic sand pourer, in Physical modelling in geotechnics. (2006), Taylor & Francis.265-270.

8.      Fretti, C., Lo Presti, D. and Pedroni, S., "A pluvial deposition method to reconstitute well-graded sand specimens", Geotechnical Testing Journal,  Vol. 18, No. 2, (1995), 292-298.

9.      Bellotti , R. and Morabito , P., "Checks of the uniformity of the calibration chamber specimens", in Proceedings, International Seminar on Calibration Chamber, Milano, Italy., (1986).

10.    Lo Presti, D., Berardi, R., Pedroni, S. and Crippa, V., "A new traveling sand pluviator to reconstitute specimens of well-graded silty sands", Geotechnical Testing Journal,  Vol. 16, No. 1, (1993), 18-26.

11.    Passalacqua, R., "A sand-spreader used for the reconstitution of granular soil models", Soils and Foundations,  Vol. 31, No. 2, (1991), 175-180.

12.    Tatsuoka, F., , Okahara, M., Tanaka, T., Tani, k., Morimoto, T. and Siddique, M.S., "Progressive failure and particle size effect in bearing capacity of a footing on sand", in Proceedings, Geotechnical Engineering Congress, Geotechnical Special Publication, ASCE, New York., (1991), 788-801.

13.    Miura, S. and Tuki, S., "A sample preparation method and its effect on static and cyclic deformation-strength properties of sand", Soils and Foundations,  Vol. 22, No. 1, (1982), 61-77.

14.    Vaid, Y. P. and Negussey, D., "Preparation of reconstituted sand specimens", Advanced Triaxial Testing of Soil and Rock, ASTM STP 977, Robert T. Donaghe, Ronald C. Chaney, and Marshall L. Silver, Eds., American Society for Testing and Materials, Philadelphia,  (1988), 405-417.

15.    Choi, S.,, Lee, M., Choo, H., Tumay, M. and Lee, W., "Preparation of a large size granular specimen using a rainer system with a porous plate", Geotechnical Testing Journal,  Vol. 33, No. 1, (2009), 1-10.

16.    Das, B. M., "Principles of foundation engineering, 7th edition, Cengage Learning,  (2011).

17.    Astm d 4253-16, standard test methods for maximum index density and unit weight of soils using a vibratory table.

18.             Astm d 4254-16, standard test methods for minimum index density and unit weight of soils and calculation of relative density.

Download PDF 

International Journal of Engineering
E-mail: office@ije.ir
Web Site: http://www.ije.ir