Este trabalho faz parte de uma pesquisa voltada ao estudo do comportamento mecânico do sistema ferroviário e tem foco principal no estudo experimental em laboratório que visa avaliar as características do lastro ferroviário em condições de carga variadas e determinar a influência dos principais parâmetros que afetam o comportamento da estrutura. O material utilizado em camada de lastro ferroviário é normalmente constituído de frações granulométricas graúdas o que dificulta a execução de testes de grande escala em laboratório, devido à robustez necessária do equipamento para representar a correta correspondência entre a amostra e o material de lastro. O principal objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência de um novo aparelho triaxial em larga escala (400mmx800mm), que permite ensaiar agregados graúdos como no campo sem a necessidade de escalonamento da curva granulométrica; analisar a aplicabilidade da técnica de graduação paralela em ensaios triaxiais utilizando equipamento cilíndrico de pequena escala (150mm x 300mm), no qual é mais fácil de manipular pequenas frações, assim como avaliar a influência de duas graduações diferentes sobre deterioração e deformação. Verificou-se que os materiais granulares revelam uma forte tendência de se compactar sob níveis elevados de estresse, causando um aumento significativo de rigidez. A graduação AREMA Nº 24 mostrou-se mais resistente à deformação e a deterioração quando comparada à AREMA Nº 3. O nível de tensões escolhido mostrou-se satisfatório para simular a via permanente sob carregamento, devido à deterioração dos agregados ao final do teste. Além disso, a degradação da amostra contaminada foi mais acentuada que aquela sem finos, demonstrando que o aumento no nível de colmatação implica em perda da durabilidade do lastro, acarretando em necessidade de mais ciclos de correção geométrica e diminuição de sua vida útil. Observou-se que combinação de finos e água no lastro afeta fortemente a resposta mecânica da via permanente, diminuindo sua rigidez e ocasionando instabilidade do sistema, devendo esta situação ser evitada. Os resultados também apontam que o aumento de carga por eixo contribui para uma degradação acelerada dos componentes da via, ocasionando a diminuição do período entre ciclos de manutenção. Os resultados contribuem para uma melhor compreensão do comportamento mecânico da camada de lastro, e desta forma auxiliam no projeto de vias férreas mais eficientes. / This work is part of a research focused on studying the mechanical behavior of the railroad system and has a primary focus on experimental laboratory work aimed to evaluate the characteristics of railway ballast under conditions of varying load and determines the influence of the main parameters that affect the behavior of the structure. Materials used in ballast layers are usually comprised of a highly coarse-graded gradation, hence the implementation of large-scale laboratory tests is difficult to conduct due to the corresponding large-scale triaxial specimens for railroad ballast material. The main purpose of this paper was to evaluate the efficiency of a new large-scale triaxial apparatus (400mm x 800mm), that allows testing large-size particles as found in the field without the need of scaling aggregates; the applicability of the parallel gradation technique in triaxial tests using small-scale cylindrical equipment (150mm x 300mm), in which it is easier to manipulate small fractions, as well as to assess the influence of two different gradations on ballast breakage and deformation. It was found that granular materials reveal a strong tendency to settle under higher stress levels, causing a significant increase of their strength and stiffness. The AREMA No. 24 gradation was found to be the most resistant to ballast settlement compared to AREMA No. 3. The stress level chosen was satisfactory to simulate the permanent way under load, due to deterioration of the aggregates at the end of the test. Moreover, the degradation of the contaminated sample was more pronounced than the one without fouling, demonstrating that increased level of fouling implies loss ballast durability, resulting in the need for more rounds of geometric correction and reduction of the life cycle. It was observed the combination of fines and water in the ballast strongly affects the mechanical response of the track, reducing its stiffness and causing system instability, and this situation must be avoided. The results also indicate that increasing axle load contributes to accelerated deterioration of track components, causing a decrease in the period between maintenance cycles. The results contribute to a better understanding of the mechanical behaviour of ballast layer, and thereby assist in the design of more efficient railways.

[pt] Este trabalho apresenta um estudo experimental detalhado do comportamento tensão-deformação-resistência de uma areia saturada submetida a uma condição tridimensional de carregamento. Os ensaios foram realizados nos equipamentos triaxiais cúbico e convencional. O equipamento triaxial cúbico apresenta a vantagem de controlar a magnitude das três tensões principais independentemente ( sigma 1 , sigma 2 , sigma 3 ) sob condições drenada e não drenada. Para o desenvolvimento do trabalho foi utilizada uma amostra de areia calcárea. Os corpos de prova utilizados foram moldados por pluviação submersa. No programa experimental foram realizados ensaios especiais, seguindo diferentes trajetórias de tensão. Este programa foi elaborado de modo a verificar a influência de cada parâmetro de tensão individualmente e os efeitos da anisotropia inicial de areias preparadas por pluviação submersa. Verifica-se através dos resultados de ensaios drenados que as deformações cisalhante e volumétrica são maiores na condição axissimétrica do que na de deformação plana. Tal observação equivale, em solicitações não drenadas, a um acréscimo de poropressão mais acentuado na condição axissimétrica. O comportamento anisotrópico de areias também é revelado com base em ensaios com diferentes direções ( alfa ) da tensão principal maior. Nos ensaios onde alfa = 90 graus Celsius (direção do carregamento perpendicular à de deposição do solo), ocorrem variações de deformação volumétrica e cisalhante bem mais acentuadas do que para alfa = 0 . O programa experimental mostrou ainda que areias calcáreas não cimentadas não apresentam comportamento tensão-deformação acentuadamente diferente do comportamento de areias de quartzo, mais usuais no Brasil. / [en] The subject of this dissertation is a detailed experimental study of the stress-strain-strength behavior of saturated sand under three-dimensional loading condition.The investigation was carried out in a cubic triaxial and a conventional apparatuses. The cubic triaxial apparatus has the advantage of independently controlling the magnitude of the three principal stresses (sigma1, sigma2, sigma3 ) under drained and undrained conditions. Reconstituted specimens of calcareous sand were used in all tests reported in this thesis.The specimens were prepared by pluviation of the sand in destilled water. Special tests were performed following different 3D stress paths. The experimental program was designed for checking the influence of each stress parameter individually. The effects of the inicial anisotropy of sands, caused by the water pluviation method, were also investigated.The results of the drained tests show that the shearing and volumetric strains are larger under axysimmetric than under plane strain condition. In undrained tests this observation would be equivalent to obtaining larger porepressure under axysimmetric conditions. The anisotropic behavior of sands is also noted in tests with different directions (alfa) of the major principal stress. In tests where alfa = 90 Celsius degrees ( direction of load perpendicular to pluviation) the variations in volumetric and shearing strains are much more accentuated than for alfa = 0.The experimental program also shows that the stress-strain behavior of uncemented calcareous sands is not significantly different from the behavior of quartz sands, which are more common in Brazil.

Este trabalho faz parte de uma pesquisa voltada ao estudo do comportamento mecânico do sistema ferroviário e tem foco principal no estudo experimental em laboratório que visa avaliar as características do lastro ferroviário em condições de carga variadas e determinar a influência dos principais parâmetros que afetam o comportamento da estrutura. O material utilizado em camada de lastro ferroviário é normalmente constituído de frações granulométricas graúdas o que dificulta a execução de testes de grande escala em laboratório, devido à robustez necessária do equipamento para representar a correta correspondência entre a amostra e o material de lastro. O principal objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência de um novo aparelho triaxial em larga escala (400mmx800mm), que permite ensaiar agregados graúdos como no campo sem a necessidade de escalonamento da curva granulométrica; analisar a aplicabilidade da técnica de graduação paralela em ensaios triaxiais utilizando equipamento cilíndrico de pequena escala (150mm x 300mm), no qual é mais fácil de manipular pequenas frações, assim como avaliar a influência de duas graduações diferentes sobre deterioração e deformação. Verificou-se que os materiais granulares revelam uma forte tendência de se compactar sob níveis elevados de estresse, causando um aumento significativo de rigidez. A graduação AREMA Nº 24 mostrou-se mais resistente à deformação e a deterioração quando comparada à AREMA Nº 3. O nível de tensões escolhido mostrou-se satisfatório para simular a via permanente sob carregamento, devido à deterioração dos agregados ao final do teste. Além disso, a degradação da amostra contaminada foi mais acentuada que aquela sem finos, demonstrando que o aumento no nível de colmatação implica em perda da durabilidade do lastro, acarretando em necessidade de mais ciclos de correção geométrica e diminuição de sua vida útil. Observou-se que combinação de finos e água no lastro afeta fortemente a resposta mecânica da via permanente, diminuindo sua rigidez e ocasionando instabilidade do sistema, devendo esta situação ser evitada. Os resultados também apontam que o aumento de carga por eixo contribui para uma degradação acelerada dos componentes da via, ocasionando a diminuição do período entre ciclos de manutenção. Os resultados contribuem para uma melhor compreensão do comportamento mecânico da camada de lastro, e desta forma auxiliam no projeto de vias férreas mais eficientes. / This work is part of a research focused on studying the mechanical behavior of the railroad system and has a primary focus on experimental laboratory work aimed to evaluate the characteristics of railway ballast under conditions of varying load and determines the influence of the main parameters that affect the behavior of the structure. Materials used in ballast layers are usually comprised of a highly coarse-graded gradation, hence the implementation of large-scale laboratory tests is difficult to conduct due to the corresponding large-scale triaxial specimens for railroad ballast material. The main purpose of this paper was to evaluate the efficiency of a new large-scale triaxial apparatus (400mm x 800mm), that allows testing large-size particles as found in the field without the need of scaling aggregates; the applicability of the parallel gradation technique in triaxial tests using small-scale cylindrical equipment (150mm x 300mm), in which it is easier to manipulate small fractions, as well as to assess the influence of two different gradations on ballast breakage and deformation. It was found that granular materials reveal a strong tendency to settle under higher stress levels, causing a significant increase of their strength and stiffness. The AREMA No. 24 gradation was found to be the most resistant to ballast settlement compared to AREMA No. 3. The stress level chosen was satisfactory to simulate the permanent way under load, due to deterioration of the aggregates at the end of the test. Moreover, the degradation of the contaminated sample was more pronounced than the one without fouling, demonstrating that increased level of fouling implies loss ballast durability, resulting in the need for more rounds of geometric correction and reduction of the life cycle. It was observed the combination of fines and water in the ballast strongly affects the mechanical response of the track, reducing its stiffness and causing system instability, and this situation must be avoided. The results also indicate that increasing axle load contributes to accelerated deterioration of track components, causing a decrease in the period between maintenance cycles. The results contribute to a better understanding of the mechanical behaviour of ballast layer, and thereby assist in the design of more efficient railways.

Yes / Increasing infrastructure growth has forced the construction industry to look for wasteful, cheap, and suitable materials for construction. An investigation into the geotechnical utilization of fly ash was carried out in the present study. Practical applications normally involve the use of large quantities of fly ash, so proper mixing of the fly ash with other materials may not be significantly achieved. Therefore, the present paper investigates the behaviour of a fly ash–bentonite layered system with different ratios. The physical properties and chemical composition of fly ash and bentonite were determined. SEM and energy dispersive X-ray experiments were also used to investigate the morphology and phase compositions of fly ash and bentonite. A series of consolidated undrained (CU) triaxial tests on fly ash–bentonite were carried out to investigate shear strength characteristics. Fly ash (F) and bentonite (B) were used in the following ratios: 1:1 (50% F:50% B), 2:1 (67% F:33% B), 3:1 (75% F:25% B), and 4:1 (80% F:20% B), with different numbers of interfaces (N), i.e., 1, 2, and 3 for each ratio. The deviator stress and cohesion value were found to increase with the number of interfaces for each ratio. The angle of shear resistance changed marginally with the increase in the fly ash–bentonite ratios and varying interfaces.

Amostras indeformadas de um solo residual foram coletadas na zona oeste da cidade de São Paulo com o intuito de caracterizar o solo e estudar seu comportamento mecânico. Sua composição mineralógica é apresentada, assim como um estudo microscópico que identifica alguns destes minerais e evidencia sua microestrutura. Desse modo, é discutido como sua mineralogia e microestrutura influenciam em seu comportamento mecânico, estudado por meio de ensaios edométricos e de ensaios triaxiais convencionais de carregamento axial. Analisou-se sua compressibilidade, permeabilidade, seu grau de estruturação, suas relações tensão-deformação e envoltórias de escoamento, de ruptura e de Estados Críticos. O solo foi caracterizado como saprolítico, proveniente de um biotita-gnaisse milonitizado. A partir dos resultados obtidos a respeito do comportamento do solo, três modelos constitutivos escolhidos para estudo foram calibrados: elástico linear, elasto-plástico perfeito (Mohr-Coulomb) e elasto-plástico com endurecimento (Hardening-Soil). Com esta modelagem matemática, foi concebida uma modelagem numérica tridimensional de elementos finitos, a fim de simular a escavação de um túnel e de obter as trajetórias de tensões atuantes ao seu redor devidas a sua escavação. Outros ensaios triaxiais foram executados, desta vez seguindo-se as trajetórias de tensões obtidas numericamente. Os parâmetros elásticos dos três modelos constitutivos foram determinados para cada trajetória de tensões e o maciço envolvente à escavação foi modelado como sendo mecanicamente heterogêneo. Ou seja, limitaram-se zonas ao redor do túnel com diferentes propriedades mecânicas em função da trajetória de tensões atuante. Por fim, são comparados os parâmetros geotécnicos determinados com diferentes trajetórias de tensões, assim como os resultados obtidos com ambas as modelagens numéricas. / Undisturbed samples of a residual soil had been collected from the west zone of São Paulo city, in order to characterize the soil and study its mechanical behaviour. Its mineralogical composition is presented, as well as a microscopic study which identifies some of these minerals and evinces its microstructure. Thus, how the soil mineralogy and microstructure influence its mechanical behaviour is discussed, which was studied by means of oedometer tests and conventional axial loading triaxial tests. One analysed the soil compressibility, permeability, structuring degree, stress-strain relations and yielding, rupture and Critical State envelopes. The soil had been characterized as saprolite, derived from a biotite-gneiss. Based on the results concerning the soil behaviour, three constitutive models were calibrated: linear elastic, elastic perfectly plastic (Mohr-Coulomb), and elastic-plastic with hardening (Hardening Soil). With this mathematical modelling, a three-dimensional numerical model with finite elements was designed, for the purpose of simulating a tunnel excavation and obtaining the stress paths around it due to its excavation. Other triaxial tests were carried out, this time by following the stress paths numerically obtained. The elastic parameters of the three constitutive models had been determined for each stress path and the ground surrounding the excavation had been modelled as a mechanically heterogeneous media. I.e., zones around the tunnel had been limited by its different mechanical properties, as a function of the actual stress path. Finally, the geotechnical parameters determined by different stress paths are compared, as well as the results obtained for both numerical models.

Os ensaios em solos sob altas pressões tiveram seu interesse renovado nos últimos anos em parte devido a trabalhos que anseiam por uma investigação mais profunda da mecânica dos solos fundamental a altas pressões para aplicação de modelos constitutivos em solos granulares. Para desenvolvimento desses modelos é necessária uma completa compreensão do comportamento volumétrico dos solos, assim como a aplicação da teoria do estado crítico aos mesmos, o que requer ensaios em níveis de tensões que são ordens de magnitude maiores que os aplicados na maioria das estruturas de engenharia no caso de solos arenosos. Este trabalho estudou o comportamento mecânico de materiais compósitos constituídos a partir da utilização de um solo arenoso, cimento Portland CP-V e fibras de polipropileno sob altas pressões. O solo utilizado foi uma areia fina de granulometria uniforme extraída de uma jazida localizada no município de Osório - RS. Ensaios de compressão isotrópica sob altas pressões foram realizados em amostras de areia, areia-fibra, areia-cimento e areia-cimentofibra, em uma variedade de volumes específicos iniciais. Os resultados indicaram mudanças no comportamento do material não reforçado devido à inclusão de fibras e/ou cimento. Foram observadas linhas de compressão normal distintas e paralelas para cada mistura. Os comprimentos das fibras, medidos após a aplicação de altas tensões, mostraram que algumas fibras sofreram quebra e outras extensão, indicando que as fibras trabalham em compressão isotrópica. Um aumento do modulo volumétrico devido à presença de ambos: fibras e cimento foi observado. Uma redução na quebra das partículas devido à presença de fibras também foi observada. Para o estudo do estado crítico, ensaios triaxiais isotropicamente consolidados drenados levados a deformações cisalhantes de até 40% foram realizados. As envoltórias de estado crítico dos materiais reforçados no plano p': q apresentaram-se bi-lineares. As linhas de estado crítico no plano v:lnp' para a areia com e sem reforço mostraram-se inicialmente distintas e curvilíneas certo nível de tensões, a partir do qual convergiram para uma única LEC. O material cimentado apresentou o mesmo comportamento do material não cimentado no estado crítico, assim como o material cimentado reforçado em relação ao solo reforçado sem cimentação. Mesmo a tensões confinantes baixas as fibras apresentaram alongamento e ruptura para o nível de deformações cisalhantes atingidas. O aumento da tensão de confinamento ocasionou progressiva ruptura das fibras e a perda gradual da sua atuação benéfica sobre o comportamento do solo. A cimentação pode aumentar a eficiência deste sistema melhorando o ancoramento das fibras, permitindo que as fibras atuem mais efetivamente na matriz, ao menos para as tensões mais baixas. / Nowadays the interest in soil testing under high stresses has been renewed dueto the greater depths reached by foundation structures as well as the need of a better understanding of fundamental soil behaviour and its application in soil models for granular materiais. To develop these models it is necessary a complete understanding of the volumetric behaviour of soils and the application of Critical State theory, which for granular materiais require triaxial tests at stresses much higher than those typical on the majority of the engineering structures. This work studied the mechanical behaviour of composite materiais, using sand, Portland cement CP-V and polypropylene fibres, under high stresses. The soil used in this study is an uniform fine sand extracted from a quarry in Osório - RS. High stress isotropic triaxial tests were undertaken in samples of sand, sand-fibre, sand-cement and sand-cement-fibre in a variety of initial specific volumes. Comparison between the test results indicated changes on the behaviour of the un-reinforced material due to the inclusion of fibres and/or cement. Distinct and parallel normal compression lines were observed for every mixture. The fibre lengths, measured after high pressure application, have shown that some fibres suffered an elongation and others were broken, indicating that fibres work in tension under isotropic compression. An increase in bulk modulus was observed in the presence of both: fibres and cement. Reduced amounts of particle breakage were also found in the mixtures containing fibres. To better determine critical state the samples were sheared up to 40% of shear deformation after the isotropic consolidation took place. The critical state envelopes of the reinforced materials, in the stress space p': q, have shown a bi-linear behaviour. The critical state line in the space v:lnp' for the sand and reinforced sand was distinct and curved and converged to a stress threshold, becoming linear and unique. On the critical state the cemented material have shown the same behaviour as the uncemented soil. The same happened to the cemented reinforced material related to the reinforced soil. It can be seen that even at small stresses the fibres present elongation and rupture after reaching high strains. The increase in confining stress led to a progressive rupture ofthe fibres anda gradual loss of the benefit of having fibres mixed in the soil. Cementation can increase the efficiency of the system, improving the bonding between fibres and soil particles, this allow the fibres to be more effective in the soil matrix, at least at low stress levels.

Amostras indeformadas de um solo residual foram coletadas na zona oeste da cidade de São Paulo com o intuito de caracterizar o solo e estudar seu comportamento mecânico. Sua composição mineralógica é apresentada, assim como um estudo microscópico que identifica alguns destes minerais e evidencia sua microestrutura. Desse modo, é discutido como sua mineralogia e microestrutura influenciam em seu comportamento mecânico, estudado por meio de ensaios edométricos e de ensaios triaxiais convencionais de carregamento axial. Analisou-se sua compressibilidade, permeabilidade, seu grau de estruturação, suas relações tensão-deformação e envoltórias de escoamento, de ruptura e de Estados Críticos. O solo foi caracterizado como saprolítico, proveniente de um biotita-gnaisse milonitizado. A partir dos resultados obtidos a respeito do comportamento do solo, três modelos constitutivos escolhidos para estudo foram calibrados: elástico linear, elasto-plástico perfeito (Mohr-Coulomb) e elasto-plástico com endurecimento (Hardening-Soil). Com esta modelagem matemática, foi concebida uma modelagem numérica tridimensional de elementos finitos, a fim de simular a escavação de um túnel e de obter as trajetórias de tensões atuantes ao seu redor devidas a sua escavação. Outros ensaios triaxiais foram executados, desta vez seguindo-se as trajetórias de tensões obtidas numericamente. Os parâmetros elásticos dos três modelos constitutivos foram determinados para cada trajetória de tensões e o maciço envolvente à escavação foi modelado como sendo mecanicamente heterogêneo. Ou seja, limitaram-se zonas ao redor do túnel com diferentes propriedades mecânicas em função da trajetória de tensões atuante. Por fim, são comparados os parâmetros geotécnicos determinados com diferentes trajetórias de tensões, assim como os resultados obtidos com ambas as modelagens numéricas. / Undisturbed samples of a residual soil had been collected from the west zone of São Paulo city, in order to characterize the soil and study its mechanical behaviour. Its mineralogical composition is presented, as well as a microscopic study which identifies some of these minerals and evinces its microstructure. Thus, how the soil mineralogy and microstructure influence its mechanical behaviour is discussed, which was studied by means of oedometer tests and conventional axial loading triaxial tests. One analysed the soil compressibility, permeability, structuring degree, stress-strain relations and yielding, rupture and Critical State envelopes. The soil had been characterized as saprolite, derived from a biotite-gneiss. Based on the results concerning the soil behaviour, three constitutive models were calibrated: linear elastic, elastic perfectly plastic (Mohr-Coulomb), and elastic-plastic with hardening (Hardening Soil). With this mathematical modelling, a three-dimensional numerical model with finite elements was designed, for the purpose of simulating a tunnel excavation and obtaining the stress paths around it due to its excavation. Other triaxial tests were carried out, this time by following the stress paths numerically obtained. The elastic parameters of the three constitutive models had been determined for each stress path and the ground surrounding the excavation had been modelled as a mechanically heterogeneous media. I.e., zones around the tunnel had been limited by its different mechanical properties, as a function of the actual stress path. Finally, the geotechnical parameters determined by different stress paths are compared, as well as the results obtained for both numerical models.

[Truncated abstract] Characterising the behaviour of calcareous sediments that possess some degree of bonding between their constituents has attracted worldwide research interest in recent years. Although many recent studies have made significant contributions in delineating the behaviour of these sediments, there is still paucity of information particularly on the cyclic behaviour of cemented calcareous soils. This thesis describes in detail the characteristic features of cemented calcareous soils and proposes methods for characterising their cyclic behaviour. Two different calcareous soils Goodwyn (GW) and Ledge Point (LP) soils representing extreme depositional environments were examined in this study. Artificially cemented sample were created using the CIPS (Calcite Insitu Precipitation Systems) technique, considering its superiority over other most commonly available cementation techniques in replicating the natural pattern of cementation, and the behaviour of natural calcarenite under monotonic loading conditions. The experimental program involved triaxial testing of both uncemented and calcite-cemented calcareous soils under different loading conditions, i.e. isotropic compression tests to high-pressure (16 MPa), monotonic shearing tests, undrained cyclic shearing tests and undrained monotonic post-cyclic shearing tests. Significant emphasis has been placed on the cyclic behaviour of these soils. Internal submersible LDVTs were used for the accurate and continuous measurement of strain down to about 10-5

In the past, most research on soil mechanical properties was carried out for cohesionless soils in the fields of civil and geotechnical engineering. Little research has been carried out for mechanical properties of agricultural soil, which are essential for designing soil engaging tools in agriculture. In this study, unconsolidated undrained triaxial compression tests were performed to study the effects of moisture level and confining pressure on a sandy loam soil. The soil specimens tested had three moisture levels, and they were high (27-29% d.b.), medium (19-21% d.b.) and low (9-11% d.b.). The confining pressures used for the triaxial tests were 50, 100, and 150 kPa. Soil specimen was loaded at a strain rate of 1%/min. Measurements from the tests included stress-strain curve, shear strength, Young’s modulus, Poisson’s ratio, angle of internal friction, and cohesion. A model was developed using the Discrete Element Method (DEM) and computed by Particle Flow Code in three dimensions (PFC3D), a common DEM software. The model simulated the triaxial compression tests, and the model specimen was an assembly of 5-mm spherical particles which were defined by a set of micro parameters. During simulations, soil shear strength was monitored under different confining pressures. Through sensitivity analysis, it was found that most of the micro parameters affected the simulated soil shear strengths and the stress-strain behaviours. The most influential micro parameter was particle friction coefficient. This micro parameter was calibrated with the data from triaxial tests for different combinations of soil moisture levels and confining pressures. The calibrated particle friction coefficients varied from 0.2 to 1.0. The calibrations were done through matching the shear strengths between simulations and measurements, and the relative errors ranged between 0 and 6 %. / October 2015

[Truncated abstract] Characterising the behaviour of calcareous sediments that possess some degree of bonding between their constituents has attracted worldwide research interest in recent years. Although many recent studies have made significant contributions in delineating the behaviour of these sediments, there is still paucity of information particularly on the cyclic behaviour of cemented calcareous soils. This thesis describes in detail the characteristic features of cemented calcareous soils and proposes methods for characterising their cyclic behaviour. Two different calcareous soils Goodwyn (GW) and Ledge Point (LP) soils representing extreme depositional environments were examined in this study. Artificially cemented sample were created using the CIPS (Calcite Insitu Precipitation Systems) technique, considering its superiority over other most commonly available cementation techniques in replicating the natural pattern of cementation, and the behaviour of natural calcarenite under monotonic loading conditions. The experimental program involved triaxial testing of both uncemented and calcite-cemented calcareous soils under different loading conditions, i.e. isotropic compression tests to high-pressure (16 MPa), monotonic shearing tests, undrained cyclic shearing tests and undrained monotonic post-cyclic shearing tests. Significant emphasis has been placed on the cyclic behaviour of these soils. Internal submersible LDVTs were used for the accurate and continuous measurement of strain down to about 10-5