Attrition and particle breakage under monotonic and cyclic loading

Frédéric Mayoraz; Laurent Vulliet; Lyesse Laloui

doi:10.1016/j.crme.2005.11.001

Attrition and particle breakage under monotonic and cyclic loading

Presented by: Évariste Sanchez-Palencia

Frédéric Mayoraz ¹; Laurent Vulliet ²; Lyesse Laloui ²

¹ De Cérenville Géotechnique SA, 1024 Ecublens, Switzerland
² Soil Mechanics Laboratory, École Polytechnique Federale Lausanne, EPFL, Station 18, 1015 Lausanne, Switzerland

Comptes Rendus. Mécanique, Volume 334 (2006) no. 1, pp. 1-7.

Abstract
Résumé

The morphological evolution of gravel grains under monotonic and cyclic loading, typically present in road structures, is presented. Two types of mineralogy are considered: a limestone and a sandstone. Loading in uniaxial strain conditions are applied, with a maximum mean pressure of 5 MPa and a maximum number of cycles of 250 000. Variations in grain size distribution and grain shape, measured with image analysis techniques, are discussed in detail. In the case of uniform grain size distribution, particle breakage does appear for stresses around 500 kPa for the limestone grains and 100 kPa for the sandstone grains. For well-graded materials under low cyclic pressures (<1 MPa), changes in grain size distribution can hardly be detected.

L'évolution de la morphologie de grains de sable soumis à des chargements monotones et cycliques, du type de celles sollicitant les structures routières est présentée. Deux minéralogies sont considérées : un calcaire et un grès. Les sollicitations sont appliquées en déformations uniaxiales, avec une pression moyenne maximale de 5 MPa et un nombre de cycle maximal de 250 000. Les variations de granulométrie et de forme de grains, mesurées à l'aide de techniques d'imagerie numériques sont discutées en détail. Dans le cas d'une granulométrie droite, les ruptures de grains apparaissent à des contraintes de l'ordre de 500 kPa pour le calcaire, de 100 kPa pour le grès. Dans le cas d'une granulométrie étendue, peu de changement sont détectés sous des faibles charges cycliques (<1 MPa).

Received: 2005-04-05
Accepted: 2005-11-08
Published online: 2005-12-13

DOI: 10.1016/j.crme.2005.11.001

Keywords: Granular media, Cyclic loading, Morphology of gravels, Image analysis techniques, Grain size distribution
Mots-clés : Milieux granulaires, Sollicitations cycliques, Morphologie des sables, Imagerie numérique, Granulométrie

Author's affiliations:

Frédéric Mayoraz ¹; Laurent Vulliet ²; Lyesse Laloui ²

¹ De Cérenville Géotechnique SA, 1024 Ecublens, Switzerland
² Soil Mechanics Laboratory, École Polytechnique Federale Lausanne, EPFL, Station 18, 1015 Lausanne, Switzerland

@article{CRMECA_2006__334_1_1_0,
     author = {Fr\'ed\'eric Mayoraz and Laurent Vulliet and Lyesse Laloui},
     title = {Attrition and particle breakage under monotonic and cyclic loading},
     journal = {Comptes Rendus. M\'ecanique},
     pages = {1--7},
     publisher = {Elsevier},
     volume = {334},
     number = {1},
     year = {2006},
     doi = {10.1016/j.crme.2005.11.001},
     language = {en},
}

TY  - JOUR
AU  - Frédéric Mayoraz
AU  - Laurent Vulliet
AU  - Lyesse Laloui
TI  - Attrition and particle breakage under monotonic and cyclic loading
JO  - Comptes Rendus. Mécanique
PY  - 2006
SP  - 1
EP  - 7
VL  - 334
IS  - 1
PB  - Elsevier
DO  - 10.1016/j.crme.2005.11.001
LA  - en
ID  - CRMECA_2006__334_1_1_0
ER  -

%0 Journal Article
%A Frédéric Mayoraz
%A Laurent Vulliet
%A Lyesse Laloui
%T Attrition and particle breakage under monotonic and cyclic loading
%J Comptes Rendus. Mécanique
%D 2006
%P 1-7
%V 334
%N 1
%I Elsevier
%R 10.1016/j.crme.2005.11.001
%G en
%F CRMECA_2006__334_1_1_0

Frédéric Mayoraz; Laurent Vulliet; Lyesse Laloui. Attrition and particle breakage under monotonic and cyclic loading. Comptes Rendus. Mécanique, Volume 334 (2006) no. 1, pp. 1-7. doi : 10.1016/j.crme.2005.11.001. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/mecanique/articles/10.1016/j.crme.2005.11.001/

References
Cited by

[1] J.-L. Paute; P. Hornych; J.-B. Benaben Comportement mécanique des graves non traitées, Bulletin de liaison des Ponts et Chaussées, Volume 190 (1994), pp. 27-38

[2] F. Lekarp, Permanent deformation behaviour of unbound granular materials, PhD thesis, Royal Institute of Technology, Stockholm, 1997

[3] P. Hornych, A. Kazai, J.-M. Piau, Study of the resilient behaviour of unbound granular materials, in: V Conf. on Bearing Capacity of Roads and Airfields, Trondheim, 1998, pp. 1277–1287

[4] COST 337, Unbound granular materials for road pavements, Final report of the Action, Transport research, European Commission, 2004

[5] F. Mayoraz, Comportement mécanique des milieux granulaires sous sollicitations cycliques : application aux fondations de chaussées, PhD thesis n^o 2488, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, 2001

[6] F. Descoeudres, A.-G. Dumont, A. Parriaux, L. Vulliet, M. Dysli, P. Robyr, M. Fontana, G. Franciosi, Utilisation des matériaux d'excavation de tunnels dans le domaine routier, Etat des connaissances actuelles, ISRF-EPFL, mandat OFROU n^o 52/98, 2000

[7] VSS, SN_670-120 Graves pour couches de fondation, Exigences de qualité, Norme de la Vereinigung Schweizerischer Strassenfachleute, 1997

[8] D. Luo, Image processing and pattern recognition, PhD thesis, University of Glasgow, 1995

[9] R. Brewer Fabric and Mineral Analysis of Soils, Wiley, New York, 1964

[10] B. Cambou Behaviour of Granular Materials, Springer, Berlin/New York, 1998

[11] J. Biarez; P.Y. Hicher Influence de la granulométrie et de son évolution par rupture de grains sur le comportement mécanique de matériaux granulaires, Revue française de génie civil, Volume 1 (1997) no. 4, pp. 607-631

Cited by Sources:

Comments - Policy