bluuebunny/crossref_metadata_2025 huggingface dataset:
Centrifuge liquefaction tests in a laminar box
Authors: Hushmand B. , Scott R. F. , Crouse C. B.
Published: October 2009

The difficulties associated with instrumenting earthquake sites in order to record pore pressure changes in a future event led to the use of scaled model tests performed in a centrifuge. Both dry and saturated sands were employed, contained in a box constructed of aluminium laminae designed to move freely on each other. This would result in shearing distortions developing in the soil unimpeded by the container. Accelerometers, displacement transducers and pore pressure sensors were attached to the box and embedded in the soil at various elevations so as to record the response of the soil to an earthquake-like excitation supplied to the base of the container. A special apparatus was constructed to imitate earthquake motion. In some tests on saturated sand, the soil profile was liquefied. Test results of accelerations, lateral and vertical displacements and pore pressures against time for typical earthquake inputs are given. The data, obtained under controlled conditions, can be compared with the various calculation methods for dynamically generated pore pressures.

Des essais en modèle réduit furent effectués pour étudier les difficultés associées à l'instrumentation des emplacements séismiques afin d'enrigistrer les changements dans la pression interstitielle lors d'un éventuel tremblement de terre. Des sables secs aussi bien que des sables saturés furent employés qui étaient renfermés dans une boîte formée de lamelles d'aluminium pouvant se déplacer librement les unes sur les autres en sorte de produire des distorsions par cisaillement dans le sol qui qui n'étaient pas limitees par la boite même. Des accélétomètres, des transducteurs de déplacement et des senseurs de pression interstitielle furent attachés à la boîte et posés dans le sol à des hauteurs différentes pour l'enrigistrement de la réponse du sol à un ébranlement type tremblement de terre causé à la base de la boîte. Un appareil spécial fut construit pour imiter le mouvement d'un tremblement de terre. Dans certains essais effectués sur du sable saturé le profil du sol fut liquefié. L'article présente les réultats des essais concernant les accéléations, les déplacements latéraux et verticaux et les pressions interstitielles tracés en rapport au temps pour des événements séismiques typiques. Les données, obtenues sous des conditions contrôlées, peuvent se comparer à de différentes méthodes de calcul pour des pressions interstitielles d'origine dynamique.
Influence of stress-release disturbance, storage, and reconsolidation procedures on the shear behaviour of reconstituted underwater clay
Authors: Graham J. , Lau S. L. -K.
Published: October 2009

Tests have studied the changes in undrained shear strength, porewater pressure parameters and compression modulus produced in clay specimens during sampling, offloading and reconsolidation. Specimens of normally consolidated and over consolidated illite (OCR = 2) were prepared by anisotropic consolidation. Some of these were then tested immediately to provide control information about the undisturbed insitu strength. The remainder were offloaded, stored under conditions of either totally free drainage or totally restricted drainage (undrained) for three fixed periods of time up to one week, reconsolidated using three different procedures, and sheared undrained. The test results varied quite considerably with all of the controlled variables in the program. They provide quantitative data that confirm the established practice that best results are obtained from samples which are stored without drainage for as short a times as possible and are then reconsolidated anisotropically to their in situ stresses before shearing.

Des essais ont éré effectués afin de démontrer les modifications de la résistance au cisaillement dans 1'état non-drainé, de la pression de l'eau interstitielle et du module de compression survenant dans des échantillons d'argile au cours du prèlevement, du déchargement et de la reconsolidation. Des échantillons d'illite normalement consolidée ou surconsolidée (rapport de surconsolidation: 2) preparés par consolidation anisotrope furent immédiatement testés pour obtenir des données de contrôle concernant la résistance du sol en place non remainié. Les autres échantillons furent décharges, stockés sous des conditions de drainage complètement libre ou de drainage complètement limité pendant trois périodes fixes pouvant atteindre une semaine, reconsolidés a l'aide de trois procédures différentes et puis soumis au cisaillement dans l'etat non-drainé. Les résultats des essais, qui variaient beaucoup avec les variables contrôlées du programme, fournissent des données quantitatives qui confirment la practique usuelle, c'est-à-dire qu'om obtient les meilleurs résultats à partir d'echantillons emmagasinés sans drainage aussi brièvement que possible et puis reconsolidés de façon anistrope pour reacquerir leurs con-traintes en place avant d'être soumis au cisaillement.
Two- and three-dimensional dynamic finite element analyses of the Long Valley Dam
Authors: Griffiths D. V. , Prevost J. H.
Published: October 2009

Earthquake response records from the well-instrumented Long Valley Dam in the Mammoth Lake area of California are compared with numerical prediction made using finite element models. The soil response to cyclic loading is accounted for by the use of a multi-surface plasticity model. The input and output to the finite element analyses take the form of accelerations at the base and at various crest locations. The computed and measured crest acceleration are compared in both the time and frequency domains. Natural frequencies have also been obtained for the finite element models and for the real structure. The time-domain results give good agreement and high correlation in the up/down-stream direction but poor agreement in the vertical direction. The failure of the finite element models to capture the high-frequencies present in the vertical and transverse directions is thought to be partly due to the crude finite element discretization used.

L'article compare les données de réponse aux tremblements de terre pour le barrage bien instrumenté de Long Valley dans la région du Mammouth Lake en Californie aux prédictions numériques faites à l'aide de modèles à éléments finis. La réponse du sol au chargement cyclique est expliquée grâce à d'un modèle de plasticité à surfaces multiples. Les données d'entrée et de sortie pour les analyses par éléments finis prennent la forme d'ecélerations à la base et à différents emplacements de crête. Les accélérations de Crête calculées et mesurees sont companées pour le temps et pour les fréquences. On a obtenu aussi des fréquences naturelles pour les modèles en éléments finis et pour la structure réelle. Les résultats pour le temps et pour la fréquence s'accordent bien avec une bonne corrélation dans les directions en amont et en aval mais ne s'accordent que médiocrement pour la direction verticale. On pense que le fait que les modèles par éléments finis n'attrapent pas les hautes fréquences dans les directions verticale et transversale est dû en partie à la discrétization sommaire employée pour les éléments finis.
The undrained shear strength of soils containing large gas bubbles
Authors: Wheeler S. J.
Published: October 2009

Measurements of undrained shear strength are reported from a series of triaxial tests on reconstituted soil samples containing large bubbles of methane gas. The experimental results indicate that the undrained strength can be either increased or reduced by the presence of large gas bubbles, depending upon the values of the consolidation pressure and the initial pore water pressure. A conceptual model for soils containing large gas bubbles, developed in the companion Paper, is analysed to provide theoretical predictions for the undrained shear strength. The analysis leads to theoretical upper and lower bounds for the undrained strength, which show good agreement with the experimental data. The experimental and theoretical developments have led to a better understanding of the strength of soils containing large gas bubbles. This could be of considerable benefit to the offshore construction industry, if platforms, pipelines and other structures are to be built in areas of gas-bearing sediments.

L'article présente des mesures de résistance au cisaillement non-drainé effectuées au cours d'une série d'essias triaxiaux sur des échantillons de sol reconstitués qui contenaient de grandes bulles de méthane. Les résultats de ces expériences indiquent que la résistance dans l'état non-drainé peut être augmentée ou diminuée par la présence de grandes bulles de gaz selon les valeurs de la pression de consolidation et de la pression initiate de l'eau interstitielle. On analyse un modèle conceptuel qui est présenté sur un autre article de ce numéro et qui concerne les sols qui contiennent de grandes bulles de gaz. Cette analyse, dont le but est de fournir des prédictions théoriques pour la résistance dans l'état non-drainé, conduit à des limites supérieure et inférieure théoriques pour la résistance dans l'état non-drainé qui s'accordent bien avec les données expérimentales. Les développements expérimentaux et théoriques ont conduit à une meilleure compréhension de la résistance des sols qui contiennent de grandes bulles de gaz dont pourrait profiter beaucoup la construction en mer là où des plateformes, des pipelines ou d'autres structures doivent se construire dans des régions de couches gazifères.
Pipe penetration in cohesive soil
Authors: Murff J. D. , Wagner D. A. , Randolph M. F.
Published: October 2009

Penetration of a pipe into cohesive soil is an important consideration in offshore pipeline engineering, especially as such penetration affects on-bottom stability of the pipeline. If the soil is described as a perfectly plastic cohesive material then the calculation of the limit load at a given penetration reduces to a plane strain problem in plasticity theory. Upper and lower bound solutions to this penetration problem are presented. The maximum range between the bounds occurs at one radius penetration. The difference between the upper and lower bounds varies from about ten per cent for the rough pipe case to approximately 25% for the smooth pipe case. Parametric studies demonstrate the effect of embedment depth, pipe-soil adhesion, soil surface heave, and increasing soil strength on the vertical limit load. The solutions presented are shown to compare favorably with test data.

La pénétration d'un conduit dans un sol cohérent représente un aspect important de la construction des pipelines au large, surtout parce qu'une telle pénétration affecte la stabilite du pipeline sur le fond de la mer. Si le sol est décrit comme étant une matiére coherente parfaitement plastique le calcul du chargement limite pour une pénétration donnée se réduit à un problème de déformation plane dans la théorie de la plasticité. L'article présente des solutions donnant des valeurs plus élevées et plus ré-duites pour ce problème de plasticité. L'écart maximum entre ces limites correspond à un pénétration d'un rayon. La différence entre les limites supérieures et inférieures varie d'entre environ 10% pour un conduit a surface lisse et environ 25% pour un conduit à surface rugueuse. Des études parame-triques démontrent I'effet exercé par la profondeur d'enrobage, I'adbesion du conduit au sol, le soulevément de la surface du sol et la résistance croissante du sol sur le chargement limite vertical. Les solutions présentees sont en trés bonne concordance avec les essais effectués.
On the variable mesh finite element analysis of unconfined seepage problems
Authors: Cividini A. , Gioda G.
Published: October 2009

Some drawbacks affecting the variable mesh finite element solution of unconfined flow problems are discussed and a procedure is suggested aimed at avoiding them in steady state and transient analyses. In particular, it is shown that the results of standard algorithms often used in practice may present spurious oscillations of the phreatic surface in the vicinity of the intersection with a pervious boundary exposed to the atmosphere. They may become exceedingly large when a limited number of elements is adopted in the mesh, and in some cases lead to non-correct final (steady state) configurations of the free surface. In order to eliminate this negative effect from the finite element analysis, a simple criterion is suggested based on an algorithm for non-linear function minimization. Some applications of this technique are presented to two- and three-dimensional unconfined problems.

L'article discute la solution à éléments finis de mailles variables des problèmes d'ecoulement sans contrainte latérale et propose une procèdure pour éliminer ses inconvenients dans les analyses sta-tionnaires et transitoires. En particulier on dé-montre que les résultats des algorithmes normaux souvent employés en pratique peuvent faire apparaitre des oscillations fausses de la surface phreatique dans le voisinage de l'intersection avec une limite perméable exposée à l'atmosphère. Ces oscillations tendent à devenir excessives lorsque la maille comprend un nombre limite d'éléments, de sorte qu'on obtient parfois des configurations finales (stationnaires) de la surface libre qui sont incorrectes. Pour éliminer cet effet négatif des analyses avec éléments finis, Particle propose un critère très simple basé sur un algorithms pour la minimalisation fonctionnelle non-linéaire. Des exemples sont donnés de l'application de cette technique aux problèmes bidimensionnels et tridi-mensionnels sans contrainte latérale.
Stress-strain relationships from drained self-boring pressuremeter tests in sands
Authors: Manassero M.
Published: October 2009

A simple numerical method to obtain the complete stress and strain paths during a drained self-boring pressuremeter test in sand is presented. Plane strain conditions and a material behaviour according to Rowe's (1962, 1972) dilatancy theory are assumed. The proposed method has been evaluated using a large number of self-boring pressuremeter tests on Ticino sand, performed in a calibration chamber. The comparison between the calculated values of peak shear resistance and the results obtained from conventional laboratory triaxial tests shows good agreement.

L'article présente une méthode numérique très simple pour obtenir les chemins complets des con-traintes et des déformations au cours d'un essai pressiomètre autoforeur effectué dans du sable drainé. On admet des conditions de déformation plane et un comportement de la matière selon la théorie de dilatance de Rowe (1962, 1972). La méthode proposée a été évaluée en employant un grand nombre d'essais pressiomètre autoforeur effectués dans une chambre d'étalonnage sur du sable du Tessin. On trouve un bon accord entre les valeurs calculées de la résitance au cisaillement limite et les résultats obtenus à partir d'essais tri-axiaux conventionnels effectués dans le laboratoire.
Direct shear tests on sand
Authors: Jewell R. A.
Published: October 2009

Experimental data from unreinforced direct shear tests on sand are presented to show the influence of the boundary conditions on the test measurements. The data and the theoretical considerations of the loading in the test show that a symmetrical direct shear test arrangement is preferable. A new method of analysis for the direct shear test is introduced based on the relationship between the sand shearing resistance and dilatancy. The analysis provides an independent check on the conventional analyses and on the consistency of the data from direct shear tests. The conclusion is that the symmetrical direct shear test is an effective method for the measurement of the plane strain and direct shear angles of friction for sand and the angle of dilation, at the density and stress level tested. The measured plane strain shearing resistance corresponds closely with the minimum value with respect to strength anisotropy. A simple modification for the standard laboratory direct shear apparatus and suggestions for the analysis of standard test data are recommended.

L'article présente des données expérimentales obtenues à partir d'essais de cisaillement direct non-renforés pour démontrer l'influence exercée par les conditions limites sur les mesures effectuées au tours des essais. Ces données et des considérations théoriques du chargement dans l'essai indiquent qu'une disposition symétrique est préférable pour l'essai de cisaillement direct. On introduit une nouvelle méthode analytique pour l'essai de cisaillement direct, basée sur la relation entre la résistance au cisaillement du sable et la dilatance. Cette analyse fournit un contrôle indépendant des analyses conventionnelles et de l'uniformité des données des essais de cisaillement direct. On en conclut que l'essai de cisaillement direct symétrique représente une méthode effective pour la mesure de la déformation plane et des angles de frottement de cisaillement directs pour le sable et l'angle de dilatance à la densité et au niveau des contraintes de l'essai. La résistance au cisaillement mesurée sous déformation plane correspond pratiquement à la valeur minimale de la résistance anisotrope. On recommande une modification très simple de l'appareil normal utilisé pour les essais de cisaillement direct en laboratoire, tout en faisant des suggestions pour l'analyse des données des essais normaux.
Elastic moduli of soils containing large gas bubbles
Authors: Wheeler S. J. , Gardner T. N.
Published: October 2009

A conceptual model for soils containing large gas bubbles is analysed to provide theoretical expressions for the drained and undrained elastic moduli. Experimental values of the undrained moduli, measured in triaxial tests at large strains, show little agreement with the theoretical predictions. This lack of agreement is probably caused by concen- trated local plastic straining, which is likely to occur in soils containing gas bubbles at all but the smallest strains. The undrained behaviour at very small strains, as represented by acoustic measure- ments of the compression wave velocity, shows much better agreement with the theoretical predictions. Improved understanding of the small strain behaviour of soils containing large gas bubbles could he of considerable benefit to the offshore industry, for predicting the deformation of foundations constructed on gas-hearing sediments.

On analyse un modéle conceptuel pour des sols cootenant de grandes bulles de gaz afin d'obtenir des expressions théoriques pour les modules élastiques drainés et non-drainés. Des mesures expérimentales des modules non-drainés, mesurés dans des essais triaxiaux à déformations élevées, ne s'accordent que trés peu avec les prédictions théoriques. II est probable que ce manque d'accord est causé par des déformations plastiques locales concentrées qui sont susceptibles de se présenter à presque n'importe quel degré de déformation à l'exception des valeurs minimales dans le cas des sols contenant des bulles de gaz. Le comportement non-drainé à des déformations minimales, comme représentée par les mesures acoustiques de la vélocité des ondes de compression, s'accorde heacoup mieux avec lea prédictions théoriques. Une compréhension améliorée du comportement des sols contenant de grandes bulles de gaz à déformations peu élevées pourrait aider heaucoup à l'industrie offshore pour la prédiction de la déformation des fondations construites sur des sédiments gaziféres.
Large-strain electrokinetic consolidation: theory and experiment in one dimension
Authors: Feldkamp J. R. , Belhomme G. M.
Published: October 2009

A one-dimensional large-strain electrokinetic consolidation model is formulated for which properties may be chosen arbitrarily. Important void ratio dependent soil properties include permeability, compressibility, specific conductance and electrokinetic mobility. These properties are specialized to certain mathematical forms, the associated parameters of which are measured where possible. The resulting non-linear partial differential equation is solved numerically using a finite element approach and the results are compared to experimental measurements obtained from a novel electrokinetic consolidation cell. This cell is used to consolidate a dispersion of colloidal silica. One of the cell's unique features involves a liquid anode which does not give off oxygen and which permits virtually complete control over those ions which serve as current carriers. This provision is used to examine the effect of injecting multivalent cations into pre-consolidated, compacted silica. In addition to the new electrode design, the cell is pressurized to some desired level in order to permit a greater development of effective stresses in the densifying sample.

L'article présente un modèle unidimensionnel électrocinétique de consolidation sous contrainte élevée dont les propriétés peuvent êrre sélectionnées de façon arbitraire. Les propriétés importantes du sol qui dépendent de l'indice des vides comprennent perméabilité, compressibilité, conductance spécifique et mobilité électrocinétique. Ces propriétés sont spécifiques de certaines formes mathématiques avec des paramètres associés qui sont mesurés si possibles. L'equation différentielle partielle non-linéaire qui en résulte est résolue de façon numérique en utilisant une méthode par élément finis et les résultats sont comparés avec des mesures obtenues à partir d'une nouvelle cellule de consolidation électrocinétique. La cellule de consolidation électrocinétique est utilisee pour consolider une dispersion de silice colloïdale. Une des caractéristiques uniques de la cellule est une anode liquide qui ne produit pas de gaz et permet aussi un contrôle pratiquement complet des ions qui servent de porteurs de courant. Cette caractéristique est utilisée pour examiner l'effet de l'injection cation-ique multivalente dans un compactage de silice pré-consolidée. En plus de l'etude de la nouvelle électrode, la cellule est pressurisée jusqu'a un niveau désiré pour permetfre un développement supérieur de contraintes effectives dans l'echantillon au cours de la densification.
Cyclic response of calcareous soil from the North-West Shelf of Australia
Authors: Airey D. W. , Fahey M.
Published: October 2009

This Paper reports the results from 23 cyclic CIU and CAU triaxial tests on undisturbed samples of calcareous soil. The samples, which include both uncemented and cemented material, have heen subjected to a range of mean and cyclic shear stresses. Results from the tests on the uncemented soil display many of the characteristics of the cyclic response of other cohesionless soils. The more cemented soils sustained higher cyclic stresses and, depending on the load level, showed either elastic behaviour with no pore pressure build-up, eventual stabilization after some pore pressure build-up, or steady state pore pressure build-up and eventual failure. The effect of frequency on the response in the range 0·1 to 10 Hz has heen studied. Since no dramatic differences in performance could he detected, no firm conclusions could be drawn regarding the effect of testing rate.

L'article préente les réultats obtenus à partir de 23 essais triaxiaux cycliques de type CIU et CAU effectués sur des échantillons de sol calcaire non-remaniés. Les écbantillons, qui comportent de la matière cimentée et non-cimentée, ont éte soumis à uue gamme de contraintes de cisaillement moyennes et cycliques. Les résultats des essais effectués sur le sol non-cimenté montrent beaucoup des caractéistiques de la réponse cyclique d'autres sols sans cohésion. Les sols cimentés à un degré élevé supportaient des contraintes cycliques plus élevées et selon le niveau de cbargement montraient un comportement élastique sans accroissement de pression interstitielle, une stabilisation finale après quelque augmentation de pression interstitielle, ou bien une accroissement de pression interstitielle stationnaire suivie de la rupture finale. On a étudié I'influence exercée par la fréquence sur la réponse dans une game de 0·1 a 10 Hz. Comme on n'a trouvé aucune diffěrence marquée entre les performances, il était impossible de tirer des conclusions définitives concernant I'influence exercée par la fréquence des essais.
Plane-strain compression experiments on water-saturated fine-grained sand
Authors: Han C. , Vardoulakis I. G.
Published: October 2009

This Paper presents the results from an experimental study of the pre-failure and post-failure behaviour of water-saturated fine-grained sand in biaxial compression. Tbe experiments were performed in a plane-strain apparatus which allowed a detailed study of bifurcation and post-bifurcation pbenomena. Emphasis is given to limiting states, deformation instabilities and failure phenomena (liquefaction and localization). A patterned failure mode is illustrated witb X-ray radiographs. Internal fluid flow and rate senstitivity in relation to mathematical stability are also discussed.

Cet article présente les resultats d'une étude expérimentale du comportement avant et après rupture d'un ébantillon de sable fin saturé soumis à une compression biaxiale. La cellule biaxiale maintient I'écbantillon en deformation plane, ce qui permet une étude detailée des phénomhnès de bifurcation et de post-bifurcation. Dans cette étude expérimentale, on a mis I'accent sur les questions d'état limite, d'instabilité de déformation ainsi que sur les pbénoménes de rupture (liquéfaction et localisation). Un mode de rupture en franges est mis en évidence à I'aide d'une technique d'auscultation par rayon-X. Les questions d'éoulement interne du fluide et de la sensibilité à la vitesse de l'essai sont également discutées en relation avec les problèmes matbématique d'instabilite.
Finite cavity expansion in dilatant soils: loading analysis
Authors: Yu H.S. , Houlsby G.T.
Published: October 2009

An analysis of the quasi-static expansion of a cylindrical or spherical cavity in an infinite dilatant elastic-plastic soil is presented. Closed form solutions for the stress and displacement fields in the soil during the expansion of the cavity are given. The soil is modelled as linear elastic-perfectly plastic, using a non-associated Mohr-Coulomb yield criterion. An explicit solution for the pressure-expansion relationship is obtained with no restriction on the magnitude of the deformation. It is found, in particular, that the radius of the cavity increases indefinitely as the cavity pressure approaches a finite limiting value. This limiting pressure can be determined analytically with the help of a single expansion of an infinite series. The novelty of the new solution lies in the introduction of dilation to the analysis of large strain expansion. Examples of the implications of the new analysis in geotechnical engineering are discussed.

L'article présente une analyse de l'expansion quasistatique d'une cavité cylindrique ou sphérique dans un sol élastoplastiue de dilatance infinie. Des solutions de forme fermée sont présentées pour les champs de contrainte et de déplacement dans le sol au tours de l'expansion de la cavité. Le sol est modelisé comme élastique linéaire/parfaitement plastique, en employant un critére de rendement non-associé type Mohr-Coulomb. Une solution explicite pour la relation pression/expansion est ohtenue sans restriction sur la valeur de la déformation. On trouve plus particuliérement que le rayon de la cavité augmente de faqon indkfinie au fur et á mesure que la pression de cavité s'approche d'une valeur limite finie. Cette pression limite peut se déterminer par analyse á l'aide d'une seule expansion d'une série infinie. La nouveauté de la nouvelle solution réide dans l'inclusion de la dilatation dans l'analyse des expansions de déformation de valeur élevée. On examine des exemples des implications de la nouvelle analyse pour la construction géotechnique.
Cryogenic properties of soils and rocks 2. The influence of water types on the uniaxial mechanical behaviour of clays
Authors: Unsworth J. F. , Sheppard R. P.
Published: October 2009

The characteristic changes in mechanical behaviour occurring in clays as the temperature is reduced to 77 K have been compared with the molecular mobility and freezing behaviour of the contained water: conventional techniques are used, together with the novel application to clays of dynamic mechanical-thermo analysis (DMA). There is now substantial evidence linking the low-temperature dilation of clays primarily with the loosely bound freezable water component as defined by differential scanning calorimetry; however, dilation is a complex process, and before an acceptable engineering model can be derived which will predict the performance of soils under conditions appropriate to cryogenic storage of liquefied gases, it will be necessary to develop a sound understanding of this phenomenon. A transition in the stress-strain behaviour of clays from ductile to brittle behaviour occurs at approximately 173 K; this transition has been shown to coincide with the loss in mobility of water observed by nuclear magnetic resonance techniques. It is clear that non-freezable water in clays contains sufficient mobility above 173 K to act as a lubricant between the laminae and allow some ductility. It is only below 173 K that clays become fracture-sensitive.

Les changements caractéristiques dans le comportement mécanique des argiles au fur et à mesure que la température s'abaisse jusqu'à 77 K sont comparés avec la mobilité moléculaire et le comportement à la congélation de l'eau contenue. Des techniques classiques ont été employées en combinaison avec l'analyse thermomécanique dynamique, qui est nouvelle pour l'étude des argiles. Il existe maintenant beaucoup d'indications qui montrent la corrélation entre la dilation des argiles à basse température au constituant d'eau congelable défini par analyse différentielle calorimétrique. La dilation est cependant un événement complexe, et il faudra acquérir une bonne compréhension de ce phénomène avant d'obtenir un modèle de construction acceptable capable de prédire le comportement des sols dans des conditions adaptées au stockage cryogénique des gaz liquéfiés. Une transition entre la ductilité et la fragilité a lieu dans le comportement tension-déformation des argiles à environ 173 K ; il a été démontré que cette transition coïncide avec la perte de mobilité de l'eau observée par des techniques de résonance magnétique nucléaire. Il est clair que l'eau non-congelable dans les argiles a assez de mobilité audessus de 173 K pour agir comme lubrifiant entre les lamelles et pour permettre quelque ductilité. Les argiles ne deviennent sensibles à la rupture qu'audessous de 173 K.
Settlements of shallow foundations on sand
Authors: Nova R. , Montrasio L.
Published: October 2009

A method to evaluate settlements and rotations of rigid shallow foundations on sand under the combined action of inclined and eccentric loads is presented. Experimental results obtained on a model strip foundation are shown first. Next, a mathematical model is formulated which is based on the hypotheses that (a) the foundation and the soil can be considered as a macro-element for which the loadings act as generalized stress variables while the displacements and rotation of the foundation are the corresponding generalized strain variables; and (b) the constitutive law of the macro-element, that is the relationship between generalized stress and strain rates, is rigid-plastic strain-hardening with a non-associated flow rule. Constitutive functions and parameters are determined by means of simple calibration tests. Predictions of the theory are then compared with experimental results in tests where loadings vary in a complex way up to foundation failure. It is shown that experimental evidence is well matched by the theory. A simplified method, for loading conditions which are far from failure, is presented. It is shown that, although the method is as simple as the elastic theory, it has the advantages of allowing the coupling of displacements and rotations to be predicted correctly.

On présente une méthode pour la prédiction des tassements et des rotations des fondations superficielles rigides sur sable, soumises à l'action combinée des chargements inclinés et excentrés. On présente les résultats expérimentaux obtenus sur une semelle filante en modèle réduit. On en déduit un modèle mathématique basé sur les hypothèses suivantes: (a) la fondation et le sol peuvent être considérés comme un macroélément dont les chargements agissent comme variables des contraintes généralisées tandis que les déplacements et les rotations de la semelle sont les variables des déformations correspondants; (b) la loi constitutive pour le macroélément, c'est à dire la relation entre les incréments des contraintes et des déformations généralisées, est du type rigide-plastique écrouiss-able avec une loi de fluage non-associée. Les fonctions et les paramètres constitutis ont été déterminés à partir des essais simples de calage. Les prédictions de la théorie sont en suite comparées avec les résultats expérimentaux dans des essais où les chargements varient dans une façon complexe jusqu'à la rupture. On montre que la théorie donne des bonnes prédictions. Une méthode simplifiée est finalement présentée pour conditions de chargement qui sont loin de la rupture. Bilese que la méthode présentée soit aussi simple que la méthode élastique, on montre qu'avec elle on peut modéliser correctement le couplage entre les déplacements et les rotations tandis que cela n'est pas possible avec la méthode élastique.
Effects of installing displacement piles in a high OCR clay
Authors: Bond A. J. , Jardine R. J.
Published: October 2009

The Paper describes a series of field experiments using extensively instrumented closed-ended steel piles installed in heavily overconsolidated London clay. Each pile was equipped to measure the effective stresses acting at the pile/soil interface during the three main stages of the pile's lifetime: installation, the subsequent period of earth and pore water pressure equalization, and pile loading. The Paper presents the results obtained during installation and equalization. The results differ in several important respects from the response predicted by current theories of pile behaviour. The rate of penetration of the piles during installation had a marked influence on the skin friction that could be mobilized during installation and in subsequent load tests. Residual shear surfaces were created near the pile wall and these controlled the piles' overall shaft capacity. The measured interface stresses were much larger than expected; they depended to a marked extent on position relative to the pile tip. The load capacity of the piles showed no increase with time and appeared to fall slightly.

L'article décrit une série d'essais en place employant des pieux en acier à bouts fermés et à instrumentation poussée installés dans l'argile de Londres fortement surconsolidée. Chaque pieu était instrumenté pour mesurer les contraintes effectives agissant à l'interface pieu/sol pendant les trois étapes principales de la durée de vie utile du pieu, c'est-à-dire l'installation, la période suivante comprenant l'égalisation de la pression des terres et de la pression de l'eau interstitielle et finalement le chargement du pieu. L'article présente les résultats obtenus au cours de l'installation et de l'égalisation. Sous certains aspects ces résultats diffèrent de la réponse prédite par les théories courantes du comportement des pieux. On a trouvé que la vitesse de pénétration des pieux pendant l'installation exerçait une influence marquée sur le frottement superficie] qui pouvait s'utiliser au cours de l'installation aussi bien que pendant des essais ultérieurs de chargement. Des surfaces de cisaillement résiduelles créées au voisinage du mur du pieu contrôlaient la capacité totale du fût du pieu. Les contraintes d'interface mesurées étaient très supérieures a celles qu'on avait attendues et dépendaient fortement de la position par rapport à la pointe du pieu. La capacité de chargement des pieux ne montra aucune augmentation au cours du temps mais semblait subir un léger décroissement.
One-dimensional analysis of soil plugs in pipe piles
Authors: Randolph M. F. , Leong E. C. , Houlsby G. T.
Published: October 2009

Under static loading in compression, open-ended piles may fail in a plugged mode, with the soil plug moving with the pile, or in an unplugged mode, with shear failure occurring between the soil plug and the pile shaft. It may be shown that, under drained loading conditions, the former mode of failure will generally occur, because arching action within the pipe pile leads to high frictional capacity of the plug. However, under faster rates of loading relevant to the offshore environment, the increase in effective stresses within the soil plug is limited and the plug capacity is significantly lower. The Paper presents a simple one-dimensional analysis of the soil plug under partially drained conditions. The analysis has been implemented numerically, and the resulting program used to derive design charts which give the plug capacity as a function of the soil plug parameters and the rate of loading. These design charts are presented in appropriate non-dimensional form, with example calculations included for typical offshore piles in calcareous soil.

Sous chargement statique en compression les pieuz à bouts ouverts peuvent subir la rupture dans le mode bouché, dans lequel le bouchon de sol se meut avec le pieu, ou bien dans le mode non-bouché, dans lequel la rupture au cisaillement a lieu entre le bouchon de sol et le fût du pieu. On peut démonstrer que dans des conditions drainées le mode bouché aura lieu en général, car l'effet de voûte à l'intérieur du pieu creux provoque une haute capacité de frottement dans le bouchon. Avec des vitesses supérieures de chargement dans l'environnement en mer l'accroissement des contraintes effectives à l'intérieur du bouchon de sol est cependant limité et la capacité du bouchon est réduite d'une façon importante. Cet article présente une analyse unidimensionnelle très simple du bouchon de sol dans des conditions partiellement drainées. L'analyse a été développée de façon numérique et le programme qui en résulte est utilisé pour construire des abaques de profeteurs qui donnent la capacité du bouchon en fonction des paramètres du bouchon de sol et de la vitesse de chargement. Ces abaques de construction sont présentées dans une forme non-dimensionnelle convenable, en incluant des exemples de calculs pour des pieux typiques dans un sol calcaire en mer.
A numerical investigation of the structure of persistent shear bands in granular media
Authors: Bardet J. P. , Proubet J.
Published: October 2009

The structure of persistent shear bands in granular materials is investigated by numerically simulating an idealized assembly of two-dimensional particles. Flexible stress-controlled boundaries are used instead of periodic boundaries to avoid constraining the motion of particles within the shear bands. The displacement, volumetric strain, void ratio, rotation of the particles, rotation of their neighbourhoods and contact orientation are examined within the shear band. The volumetric strain determined from local deformation gradients is found to overestimate dilatancy. The particle rotations are related to the rigid rotation of their neighbourhoods. The importance of rotations inside shear bands justifies the micropolar description of granular materials.

Dans cet article, on étudie la structure des bandes de cisaillement permanentes en utilisant un modèle numérique d'un ensemble de particules dans un espace de dimension deux. On a remplacé les frontières périodiques par des frontières aux contraintes imposées afin d'éviter de restreindre le déplacement des grains dans la bande de cisaillement. On montre le déplacement, la déformation volumique, l'indice des vides, la rotation des grains, la rotation de leurs voisinages et l'orientation des contracts à l'intérieur de la bande de cisaillement. On trouve que la déformation volumique calculée d'après le gradient de déformation surestime la dilatance et que la rotation des grains est reliée à la rotation d'ensemble des particules voisines. L'importance des rotations confirme les hypothèses des milieux micropolaires de la théorie de Cosserat.
Disturbance of the Bothkennar clay prior to laboratory testing
Authors: Hight D. W. , Böese R. , Butcher A. P. , Clayton C. R. I. , Smith P. R.
Published: October 2009

Interpretation of laboratory tests in the characterization study of the Bothkennar clay required an assessment to be made of the effects of disturbance prior to testing. Disturbance is shown to have occurred as a result of tube sampling, sample transport and specimen preparation. The effects of disturbance in the clay are to reduce the mean effective stress in the sample and shrink the initial bounding surface. The consequences of these changes are illustrated for the case of unconsoli-dated undrained triaxial tests, undrained triaxial compression and extension tests after reconsolidation to in situ stress, and oedometer tests. Reduction in peak strength, stiffness, yield stress and post-yield compressibility are shown to be a consequence of disturbance. The evaluation of sample quality on the basis of strains during reconsolidation is examined.

L'interprétation des essais de laboratoire dans l'étude de Caractérisation de l'Argile de Bothkennar nécessita l'évaluation des effets du remaniement avant essai. On a montré que le remaniement résulte de prise de l'échantillon, du transport de l'échantillon et de la préparation du spécimen. Les effets du remaniement sont de réduire la contrainte effective moyenne dans l'échantillon et de réduire la surface limite initiale. Les conséquences de ces changements sont illustrées pour des essais non consolidés non drainés au triaxial, compression non drainée au triaxial et essais d'extension après reconsolidation au niveau des contraintes in situ et essais à l'oedomètre. On montre que les réductions de la résistance de pointe, raideur, contrainte de fluage et compressibilité après fluage sont une conséquence du remaniement. L'évaluation de la qualité de l'échantillon basée sur les déformations durant reconsolidation est examinée.
One-dimensional consolidation testing of soft clay from Bothkennar
Authors: Nash D. F. T. , Sills G. C. , Davison L. R.
Published: October 2009

The one-dimensional consolidation behaviour of Bothkennar clay has been examined by testing high quality intact and reconstituted specimens recovered using the Laval sampler. The collaborative test programme consisted of incremental load, constant rate of strain, and restricted flow tests. During the test programme the variation of yield stress with depth, the effect of strain rate on the observed yield stress, the creep behaviour and the variability in soil compressibility were investigated. It was noted that the yield stress is influenced by the strain rate, with faster rates resulting in higher values of yield stress. When this was taken into account, it was found that specimens taken from a single depth showed reasonably consistent behaviour independent of the type of test. Creep occurred in the incremental load tests, with the maximum rate just after yield, indicating a clear linkage between creep and the structural breakdown at yield. The vertical permeability of the specimens was determined by flow pump tests and by observation of the differential pore pressure during constant rate of strain tests. Values were obtained for permeability at the in situ void ratio which were consistent between the two types of measurement, and were essentially constant over the full depth of the clay profile.

Le comportement de l'argile de Bothkennar sous consolidation à une dimension a été étudié en faisant des essais sur des échantillons soit intacts de haute qualité soit reconstitués provenant de l'echantillonneur Laval. Le programme d'essais a comporté des essais de chargement par paliers, des essais à vitesse de déformation constante, et des essais à écoulements restreints. Durant les essais la variation de la limite d'élasticité avec la profondeur, l'effet de la vitesse de déformation sur la limite élastique observée, le comportement du fluage et la variabilité de la compressibilité du sol furent étudiés. Il a été noté que la limite élastique est influencée par la vitesse de déformation avec des vitesses plus grandes produisant des limites élastiques plus élevées. Quand ceci fut pris en compte on trouva que les échantillons à une même profondeur montrèrent un comportement compatible indépendant du type d'essai. Le fluage eut lieu dans les essais de chargement par paliers avec la vitesse maximale juste après la limite élastique, indiquant un lien clair entre fluage et la destruction de la structure au delà de la limite élastique. La perméabilité verticale des échantillons fut déterminée par des essais à la pompe à écoulement et par l'observation de la pression intersticielle différentielle pendant les essais à vitesse de déformation constante. Des valeurs de la perméabilité obtenues à l'indice des vides in-situ sont compatibles entre les deux types de mesures, et qui étaient pour ainsi dire constantes sur l'épaisseur totale de la couche d'argile.
Mechanical properties of reconstituted Bothkennar soil
Authors: Allman M. A. , Atkinson J. H.
Published: October 2009

The basic behaviour of one-dimensionally normally consolidated and lightly overconsolidated reconstituted Bothkennar soil was investigated in laboratory triaxial stress path tests. The main programme of tests established a state boundary surface, containing critical state lines and one-dimensional and isotropic compression lines, and evaluated the basic material parameters. The compressibility of Bothkennar soil was found to be similar to that for high plasticity clay but the critical state friction angles were comparable with the values normally associated with coarse-grained soils. Additional tests demonstrated that the effect of ageing, over periods up to 200 hours, was to increase the apparent overconsolidation ratio. The results of a small number of tests on intact samples were examined within the basic framework developed for the reconstituted material. They illustrate the importance of accounting for the current states in interpreting the behaviour of intact and reconstituted samples.

Le comportement fondamental du sol du Bothkennar reconstitué normalement et un peu surconsolidé a été étudié à l'aide d'essais triaxiaux avec chemin de contraintes. Le programme principal d'essais établit une surface limite d'état contenant les courbes d'état critique et les courbes de compression unidimensionnelles et isotropiques, il a également évalué les propriétés de base du matériau. On a trouvé que la compressibilité du sol de Bothkennar est semblable à celle d'argiles à haute plasticité mais que les angles de frottement à l'état critique avaient des valeurs comparables à celles normalement associées des sols à grains grossiers. Des essais supplémentaires démontrèrent que l'effet du vieillissement, pour des périodes jusqu'à 200 heures était d'accroître le degré de surconsolidation apparent. Les résultats d'un petit nombre d'essais sur des échantillons intacts furent examinés dans le cadre de base développé pour le matériau reconstitué. Ils illustrent l'importance de prendre en compte l'état présent pour interpréter le comportement des échantillons intacts et reconstitués.