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geotechnique no48 is5 667 679

On the micromechanics of crushable aggregates G R McDOWELL and M D BOLTON This paper presents a study of the micromecha- nical behaviour of crushable soils For a single grain loaded diametrically between at platens data are presented for the tensile strengths of particles of different size and mineralogy These data are shown to be consistent with Weibull statistics of brittle fracture Triaxial tests on different soils of equal relative density show that the dilatational component of internal angle of friction reduces logarithmically with mean effec- tive stress normalized by grain tensile strength The tensile strength of grains is also shown to govern normal compression For a sample of uniform grains under uniaxial compression the yield stress is related to the average grain tensile strength If particles fracture such that the smallest particles are in geometrically self-simi- lar con gurations under increasing macroscopic stress with a constant probability of fracture a fractal geometry evolves with the successive fracture of the smallest grains in agreement with the available data A new work equation predicts that the evolution of a fractal geometry gives rise to a linear compression line when voids ratio is plotted against the logarithm of macroscopic stress in agreement with published data KEYWORDS compressibility constitutive relations plasticity sands statistical analysis Cet expose? pre? sente une e? tude du comportement micro me? canique des sols concassables Pour un seul grain charge? de manieÁ re diame? trale entre des platines plates nous pre? sentons les donne? es de re? sistance aÁ la rupture des particules de diffe? rentes dimensions et mine? ralogies Nous montrons que ces donne? es correspondent aux statistiques de Weibull sur la rupture de fragi- lite? Les essais triaxiaux sur divers sols de meÃ me densite? relative montrent que le composant de dilatation de l'angle interne de friction baisse de manieÁ re logarithmique en meÃ me temps que la contrainte effective moyenne normalise? e par la re? sistance aÁ la rupture du grain Nous montrons aussi que la re? sistance aÁ la rupture des grains gouverne la compression normale Pour un e? chantillon de grains uniformes sous compres- sion uniaxiale la limite e? lastique est lie? eaÁ la rupture moyenne des grains Si la rupture des particules est telle que les plus petites particules sont dans des con gurations aÁ similitude ge? ome? - trique intrinseÁ que sous un effort macroscopique de plus en plus grand avec probabilite? constante de rupture une ge? ome? trie fractale appara? Ã tavec la rupture successive des grains les plus ns en accord avec les donne? es disponibles Une nou- velle e? quation de travail pre? dit que l'e? volution de la ge? ometrie fractale provoque l'apparition d'une ligne de compression line? aire quand le taux de pores est repre? sente? sous forme de courbe par rapport au logarithme de l'effort macroscopique en accord avec les donne? es pub- lie? es INTRODUCTIONIt is well known that particle fracture plays a major role in the behaviour of crushable soils For an aggregate of