An elastodynamic interpretation of impact test apparatus for soils

Abstract

A simple analytical elastodynamic model for interpreting impact tests on soils and pavements is presented. The hand-operated Odin hammer and Clegg meter apparatus and the trailer-drawn falling weight deflectometer apparatus are analysed using this model to assess their usefulness for determining dynamic in situ shear moduli. The key results of the theoretical model, based on a mass spring dashpot analogue, are expressed in terms of simple equations; this facilitates their use in practice. The theoretical model is validated by comparison of its predictions with those obtained from the rigorous elastodynamic theory of the impact dynamics of discs on an elastic half-space. The theoretical predictions agree reasonably well with observed behaviour in laboratory and field tests. The model indicates the importance of inertial effects and identifies the factors which induce non-linear soil response. Suggestions for further refinement of the model are made. KEYWORDS: dynamics; in situ testing; pavements and roads. L'article présente un modèle analytique élastodynamique simple permettant d'interpréter les essais d'impact realisés sur des sols ou des chaussées. Trois appareillages différents (marteau manuel Odin, Falling Weight Deflectometer (FWD) remorquable, Clegg Meter) sont étudiés a l'aide de ce modèle pour savoir s'ils permettent de déterminer le module de cisaillement dynamique in-situ. Les résultats clés de ce modèle théorique basé sur une analogie masse-ressort-amortisseur, se présentent sous forme d'équations simples facilitant leur mise en oeuvre en pratique. Ce modèle théorique est validé en comparant les valeurs calculées à celles issues de la théorie élastodynamique rigoureuse d'impact dynamique de disques sur un demi espace élastique. Les prévisions théoriques sont en accord satisfaisant avec les essais de laboratoire et les essais in-situ. De plus, ce modèle montre l'importance de l'inertie et identifie les facteurs induisant une réponse non linéaire du sol. Des suggestions sont proposées pour améliorer ce modèle.