bluuebunny/crossref_metadata_2025 huggingface dataset:
Void ratio evolution inside shear bands in triaxial sand specimens studied by computed tomography
Authors: Desrues J. , Chambon R. , Mokni M. , Mazerolle F.
Published: October 2009

A study of strain localization in triaxial tests on sand, using computed tomography is reported. The inception and the development of the localization are detected and described, both qualitatively and quantitatively. The complex geometrical structures involved in the localization patterns are described and the local void ratio evolution in the localization zone(s) is determined. Dense and loose Hostun RF sand specimens were tested under a confining pressure of 60 kPa. It is shown that strain localization can occur in different localization patterns depending on test conditions; a mechanism involving, simultaneously, a central cone and a set of planes in pairs was found for many of the specimens tested. The comparison of the local void ratio evolution in the shear zones with the global void ratio measurement supports the important conclusion that a limit void ratio is reached in the shear zones. This ratio is significantly different from the final void ratio defined from the global measurements; the lack of physical relevance of the latter is established.

Cet article présente les résultats dune étude consacrée à la localisation de la deformation dans Pessai triaxial sur sable, utilisant la tomographie numérisée. On pent ainsi détecter et décrire la naissance de la localisation, depuis ses premières manifestations jusquà la rupture. La description obtenue est à la fois qualitative et quantitative: les structures géométriques complexes qui apparaissent sont caractérisées, et évolution locale de Pindice des vides pent ôtre mesurée. Des échantillons denses et l&cric;ches de sable dHostun RF ont é testés sous une contrainte de confinement de 60 kPa. On montre que la localisation pent sorganiser de fagon assez varée du point de vue géométrique, suivant les conditions dessai; cependant on a observé dans plusieurs cas un mécanisme similaire, qui comprend un c&cric;ne central associé à des paires de plans se coupant suivant une arête située dans le plan dune des extrémités de échantillon. éode de la variation de Pindice des vides dans les zones de cisaillement met en évidence une limite atteinte dans ces zones; par comparaison avec Pindice des vides moyen dans échantillon, on constate que cette limite est sensiblement différente de celle quon pourrait déduire des mesures globales, si Pon ignorait Pexistence de déformations localisées dans échantillon. Ainsi on doit conclure que les mesures globales sont généralement insuffisantes pour caractériser Pindice des vides en grandes déformation dans les échantillons triaxiaux sur les mat6riaux denses.
Insight into liquefaction by system identification
Authors: Glaser S.
Published: October 2009

This paper introduces system-parameter modelling, commonly known as system identification, to the estimation of dynamic soil properties. These methods are optimized for short and non-stationary signals. The Wildlife Site in California, subject to two large earthquakes (Elmore Ranch and Superstition Hills) on 24 November 1987, was used in an example analysis as the associated data are the only publicly available record of buried and surface motions. During the second, larger, earthquake the site soils liquefied. For the first time, both stationary and recursive system-parameter modelling methods were applied to the unique input–output data from the two earthquakes. The results show weakening of the soils system as pore pressure increases. Estimates of natural frequency, damping ratio and participation factor are given.

Cet article présente la modélisation par paramétre-systéme, usuellement connue comme systéme d'identification, afin d'estimer les propriétés dynamiques des sols. Ces méthodes sont optimisées pour des signaux sismiques courts et non stationnaires. Le site de Wildlife, en Californie, qui a subi deux séismes majeurs (Elmore Ranch et Superstitions Hills) le 24 novembre 1987 est utilisé pour tester cette méthode, les données de surfaces et souterraines étant disponibles. Pendant le second séisme qui fut de plus grande ampleur que le premier, it y a eut liquéfaction des sols du site. Pour la premiére fois, les m'thodes stationnaires et le modéle récursif par paramétre systéme ont été appliqués sur le jeu de données et ce pour les deux sésmes. Les résultats montrent que les sols s'affaiblissent lorsque la pression interstitielle croit. Des estimations de la fré quence naturelle, du coefficient de tassement et du facteur de participation sont aussi fournies.
Displacement of formation fluids by hydraulic fracturing
Authors: Piggott A. R. , Elsworth D.
Published: October 2009

Hydraulic fracturing of a geologic formation induces fluid flow within the formation in response to fracturing fluid loss and poroelasticity effects. Thus, hydraulic fracturing displaces the fluids that are distributed within the formation prior to fracturing, and may mobilize contaminants if applied in conjunction with groundwater contamination remediation. Fluid displacement is determined by coupling relations for hydraulic fracture extension to the temporal and spatial superposition of fundamental solutions for point fluid injection and a point dilation. Expressions are developed for three two-dimensional hydraulic fracture models for the limiting cases of high and low fracturing fluid loss to the formation. These results indicate that fluid displacement decreases with distance from the fracture and approaches an axisymmetric variation at greater than two fracture lengths from the well bore. Displacements induced by fluid loss and poroelasticity converge at greater than one fracture length from the fracture surface. Determination of fluid displacement for a hydraulic fracture treatment that may be typical in groundwater contamination remediation returns displacement magnitudes that are not likely to hamper the remediation effort.

La fracturation hydraulique d’une formation géologique provoque 1’écoulement des fluides dans la formation sous l’effet de la perte de fluides de fracturation et de la poroélasticité. Ainsi, la fracturation hydraulique déloge les fluides qui étaient répartis dans la formation avant la fracturation et, utilisée en conjunction avec la dépollution des eaux souterraines, pent mobiliser les contaminants. On établit le déplacement des fluides en mettant les rapports qui visent l’extension de la fracturation hydraulique en corrélation avec la superposition temporelle et spatiale des solutions fondamentales pour l’injection ponctuelle des fluides et une dilatation ponctuelle. Les auteurs formulent des expressions pour trois modèles bidimensionnels de fracture hydraulique pour les cas limites de forte et de faible perte de fluides de fracturation dans la formation. Les résultats obtenus indiquent que le déplacement des fluides diminue avec la distance par rapport à la fracture et se rapproche d’une variation axisymétrique à plus de deux longueurs de fracture du trou de sonde. Les déplacements provoqués par la perte de fluides et la poroélasticité convergent é plus d’une longueur de fracture de la surface de fracturation. La détermination du déplacement des fluides pour un traitement par fracturation hydraulique qui pent êitre représentatif dans la dépollution des eaux souterraines montre que cc déplacement est d’un ordre de grandeur qui est pen probable de faire obstacle aux efforts de dépollution.
Centrifuge modelling of piled raft foundations on clay
Authors: Horikoshi K. , Randolph M. F.
Published: October 2009

Centrifuge tests of model piled raft foundations were performed to examine the role of a small centred pile group in reducing the settlement of the raft. Particular attention was paid to the differential settlement across the raft and the load transferred to the pile group during unload–reload cycles. The results were compared with those of a fully piled raft designed by a conventional method, where any contribution of raft or pile cap was ignored. The test results showed a high level of consistency despite the small magnitude of settlements observed in the models. It was found that even a small pile group could reduce the differential settlement of the raft significantly, in spite of rather low loads being transferred to the pile group. Loading tests were also performed on single piles with and without small pile caps. The results showed that a small cap could increase the total bearing capacity significantly, because of the transfer of load to the soil through the cap.

Des essais ont é menés sur des modèles centrifugés de radiers fondés sur pieux. Iis ont pour but de rendre compte du rôle que pent avoir un petit groupe de pieux sur la réduction du tassement de ces radiers. Une attention particulière a W portée aux tassements différentiels affectant le radier et au transfert de charges sur cc groupe de pieux durant les cycles de chargement-déchargement. Ces résultats sont comparés à ceux obtenus pour des radiers entiérement fondés sur pieux selon la m6thode traditionnelle qui ne dent compte, ni de la contribution de radier, of de celle des casques des pieux. Les résultats de ces essais montrent une forte uniformité malgré la faible amplitude des tassements observés sur les modéles. Nous avons trouvé qu'un petit groupe de pieux peut réduire de fagon significative le tassementdifférentiel, bien que pen de charge soft transféré sur le groupe de pieux. Les tests de chargement ont aussi é effectués sur des pieux isolés avec on sans casque. Les résultats montrent qu'un petit casque peut augmenter la capacité de chargement de manfère significative, ceci étant dii a transfert de la charge au sol par Pintermédiaire de cc casque.
Laser interferometry to evaluate the performance of local displacement transducers
Authors: Heymann G. , Clayton C. R. I. , Reed G. T.
Published: October 2009

The authors have developed a Fabry-Pérot laser interferometer system for displacement measurement, which is compact and can be used as a stand-alone local strain measuring system. Interferometry operates on the principle of interference of a coherent light source and therefore provides an absolute standard of measurement. The purpose of this development is to investigate the extent of the linear-elastic range of geomaterials in triaxial stress space, and to obtain values of stiffness which can subsequently be compared with those obtained in other ways, both in the laboratory (using resonant column or bender elements) and in the field (using field geophysical techniques). The interferometer is also suitable as a high-accuracy instrument for calibration of other linear displacement transducers. This paper describes the instrument configuration and evaluates the performance of a commercial LVDT calibrated against the interferometer.

Les auteurs ont mis au point un interféromètre à laser Fabry-Pérot de dimensions réduites qui peut servir indépendamment à mesurer les contraintes locales. L'interférométrie repose sur le principe de la perturbation d'une source de lumière cohérente et offre done un étalon de mesure absolu. Les auteurs visaient dans leurs travaux à examiner le domaine linéaire-élastique de matériaux dans l'espace de contrainte triaxiale et à obtenir des valeurs de rigidité qui puissent etre comparers plus tard aux valeurs obtenues par d'autres moyens en laboratoire (éprouvettes à fléchir) et sur le terrain (techniques géophysiques).
Wave velocity and stiffness measurements of the Crag and Lower London Tertiaries at Sizewell
Authors: Hight D. W. , Bennell J. D. , Chana B. , Davis P. D. , Jardine R. J. , Porovic E.
Published: October 2009

This paper describes an investigation into the body wave velocity and stiffness characteristics of the foundation soils at the site formerly considered for Sizewell C Nuclear Power Station. Results from both in situ and laboratory tests are presented. In situ measurements comprised shear and compression wave velocities using cross-hole and down-hole techniques, including the velocity of horizontally propagating, horizontally polarized shear waves. Laboratory tests included torsional shear tests on hollow cylindrical samples, triaxial compression and extension tests with local measurements of strain, and resonant column tests. Sample quality and the effects of destructuring are evaluated. The anisotropy of the wave velocity and of the stiffness characteristics is highlighted.

L'article décrit des recherches sur la vitesse de propagation des ondes de volume et les caractéristiques de rigidité des sols d'assise de l'emplacement proposé de la centrale nucléaire Sizewell C. Il présente les résultats des essais sur place et en laboratoire. Les mesures sur place ont compris la vitesse de propagation des ondes de cisaillement et de compression à l'aide de techniques de forage transversal et descendant, y compris la vitesse de propagation d'ondes de cisaillement horizontales à polarisation horizontale. Les essais en laboratoire ont compris des essais de cisaillement par torsion sur des éprouvettes cylindriques creuses, des essais de compression triaxiale et des essais d'extension, avec la mesure locale des contraintes et des essais de compression de colonne résonante. L'article examine la qualité des échantillons et les effets de la destructuration et met en relief l'anisotropie de la vitesse de propagation des ondes et des caractéristiques de rigidité.
Inherent and stress-state-induced anisotropy in very small strain stiffness of a sandy gravel
Authors: Jiang Guan-Lu , Tatsuoka Fumio , Flora Alessandro , Koseki Junichi
Published: October 2009

Deformation characteristics at strains less than about 0·001% in compacted well-graded sandy gravel were evaluated by measuring vertical and horizontal strains locally in very small amplitude cyclic tests on square prismatic specimens. The very small strain Young's modulus E&up0; exhibits strong inherent anisotropy and stress-state-induced anisotropy. The very small strain Poisson's ratio v&up0;vh is a function of stress ratio. Effects of ageing on the values of E&up0;v and v&up0;vh are discussed.

On a évalué les caractéristiques de déformation d'un gravier sableux compacté et à granulomé trie continue à des contraintes inférieures à 0,001 p. 100 environ, en mesurant les contraintes verticales et horizontales locales dans des essais cycliques à très faible amplitude réalisés sur des éprouvettes prismatiques carrées. Le module de Young pour très faibles contraintes E0 met en évidence une forte anisotropie inhérente et une anisotropie provoquée par l'état de contrainte. Le coefficient de Poisson pour très faibles contraintes v&up0;vh est une fonction du rapport de contrainte. L'article examine les effets du vieillissement sur les valeurs de E&up0;v, et v&up0;vh.
The influence of structure on the pre-failure behaviour of a natural clay
Authors: Cotecchia F. , Chandler R. J.
Published: October 2009

Results are presented of an extensive laboratory and field investigation of a Pleistocene stiff clay in its natural and reconstituted states, including constant rate of strain oedometer and triaxial tests over a wide stress range, scanning electron microscopy and chemical micro-analysis. The relationships between the structure of the clay, its geological history and its mechanical response are demonstrated. The structure of the clay is strongly influenced by bonding, apparently largely due to a film of amorphous calcite which developed in situ at the end of normal consolidation. The effects of structure on the stiffness of the clay are identified, with sensitivity as the parameter quantifying the mechanical effects of structure. A frictional flow rule is found generally to be applicable over a wide strain range, including yield, even when strong bonding is present, although its form is influenced by structure. A new normalization shows that the gross yield surface is isotropically hardening in terms of both volume and structural change.

L'article présente les résultats de recherches approfondies, en laboratoire et sur le terrain, sur une argile raide du Pléistocène à l'état naturel et reconstituée, y compris des essais oedométriques et triaxiaux à taux de contrainte constant, sur un large éventail de contraintes, ainsi que les résultats de travaux de microscopie électronique à balayage et de micro-analyse chimique. Les auteurs montrent les rapports entre la structure de l'argile, son histoire géologique et sa réaction mécanique. La structure de l'argile est fortement influencée par l'adhérence, qui semble en grande partie due à une pellicule de calcite amorphe qui s'est formée sur place à la fin de la consolidation normale. Les auteurs identifient les effets de la structure sur la rigidité de l'argile, la sensibilité étant le paramètre qui quantifie les effets mécaniques de la structure. On constate qu'un écoulement de frottement s'applique généralement à un large éventail de contraintes, y compris à la limite d'élasticité, même quand l'adhérence est forte, bien que sa forme soit influencée par la structure. Une nouvelle normalisation montre que la surface brute d'écoulement subit un durcissement isotrope tant en volume qu'en changement structural.
Stiffness of coarse-grained soils at small strains
Authors: JoviČIĆ V. , Coop M. R.
Published: October 2009

The accurate predictions of deformations around geotechnical structures depend on the correct definition of the stiffness–strain curve of the soil, and in particular on the elastic stiffness at very small strains, which, being the starting point of the curve, may be regarded as a benchmark parameter for a given soil. Whereas for clays the factors controlling stiffness are well understood, for sands the current analyses tend to be empirical. The paper presents the results of bender element tests examining the elastic stiffness of sands, which is then related to the stiffness at larger strains determined in triaxial tests using a new system of local axial strain measurement. Three sands with very different geological origins were tested over a wide range of stresses, allowing a new general framework for stiffness to be established. By means of correct normalization of the data, unique relationships are derived for each soil which demonstrate that the confining stress and volumetric state relative to the normal compression line are principal controlling factors as they would be for clays. The paper shows, however, that for sands the means of arriving at its initial volume–stress state is also important, in particular whether this is by geological overconsolidation or compaction during the depositional process.

La précision des prévisions des déformations autour de structures géotechniques repose sur une définition correcte de la courbe rigidité/ déformation du sol, et en particulier sur la rigidité élastique à très faibles contraintes, qui, vu qu'elle constitue le point de départ de la courbe, pent être considérée le paramètre de référence d'un sol donné. On comprend bien les facteurs qui régissent la rigidité des argiles, mais, dans le cas des sables, les analyses actuelles tendent à être empiriques. L'article présente les résultats d'essais de résistance à la flexion réalisés pour examiner la rigidité élastique des sables et la mettre ensuite en corrélation avec la rigidité à des contraintes plus fortes, établie dans des essais triaxiaux à I'aide d'un nouveau système de mesure locale des contraintes axiales. Les essais ont porté sur trois sables d'origines géologiques très différentes, dans un large éventail de contraintes, ce qui a permis de formuler un nouveau schéma général pour la rigidité. Grâce à une normalisation correcte des données, les auteurs ont pu établir pour chaque sol des rapports individuels qui montrent que la contrainte de confinement et la contrainte hydrostatique par rapport à la ligne de compression normale sont les principaux facteurs déterminants, tout comme dans le cas des argiles. L'article montre toutefois que, dans le cas des sables, le processus qui aboutit à I'état initial de contrainte hydrostatique est aussi un facteur important, qu'il s'agisse de préconsolidation géologique ou de tassement pendant la sédimentation.
Elastic shear modulus of soft clays from shear wave velocity measurement
Authors: Shibuya S. , Hwang S. C. , Mitachi T.
Published: October 2009

Case records comprising the results of down-hole seismic surveys collected at nine sites worldwide, together with comparative results of laboratory bender element tests on reconstituted clay samples, were examined in an attempt to quantify the shear modulus of normally consolidated clays at very small strains of the order of 0·0001%. The shear modulus Gmax under the current state of stresses is given in a formula which includes a newly proposed void ratio function. An empirical expression incorporating the new void ratio function is also proposed for practical use in estimating Gmax profiles with depth in natural soil deposits from routinely available borehole data. In addition, effects of soil structure and ageing on Gmax are discussed on the basis of a case record.

On a examiné les dossiers de cas comprenant les resultats de relevés sismiques à foration descendante, obtenus dans dix points du globe, ainsi que les résultats comparatifs d'essais d'éléments de flexion en laboratoire sur des échantillons d'argile reconstitutés, en vue d'essayer de quantifier le module de cisaillement d'argiles normalement consolidées à de très petites contraintes de l'ordre de 0,0001 p. 100. Le module de cisaillement Gmax, à l'état de contrainte existant est donné dans une formule qui comprend une nouvelle fonction proposée d'indice des vides. Une expression empirique comprenant la nouvelle fonction d'indice des vides est également proposée pour l'application pratique a l'estimation des proflls Gmax en fonction de la profondeur dans le dépôts de sol naturel a partir de données de foration descendante couramment disponibles. De plus, les effets de la structure du sol et du vieillissement sur Gmax sont examinés dans le contexte d'un cas d'espèce.
Shear modulus and damping of soils
Authors: Lo Presti D. C. F. , Jamiolkowski M. , Pallara O. , Cavallaro A. , Pedroni S.
Published: October 2009

The shear modulus (G) and damping ratio (D) of two natural clays and both siliceous and carbonatic pluvially-deposited dry sands have been measured at the authors' laboratory by means of a Resonant Column/Torsional Shear apparatus for a strain range of 0·0001% up to 1%. Different kinds of tests were performed on hollow cylindrical specimens off all the: (a) monotonic loading torsional shear tests at constant stress rate, (b) cyclic loading torsional shear tests at constant strain rate or at constant frequency and (c) Resonant Column tests. The results of the above tests enabled the authors to analyse the influence of strain level (&ama;), loading rate (&amadot;), number of loading cycles (N) and type of loading (monotonic or cyclic) on the measured values of G and D.

Les auteurs ont mesuré le module de cisaillement (G) et le rapport d'amortissement (D) de deux argiles naturelles et de dépôts pluviaux de sables secs silicieux et carbonatitiques dans leur laboratoire à I'aide d'essais à colonne résonante et d'essais de cisaillement par torsion dans une plage de contraintes de 0,0001% à 1%. Différents types d'essais ont été effectués avant tout sur des éprouvettes cylindriques creuses: (a) des essais de cisaillement par torsion à charge monotone et à taux de contrainte constant, (b) des essais de cisaillement par torsion à charge cyclique à taux de contrainte constant on à fréquence constante, et (c) des essais à colonne résonante. Les résultats de ces essais ont permis aux auteurs d'analyser I'influence du niveau de deformation, du taux de charge, du nombre de cycles de charge (N) et du type de charge (monotone ou cyclique) sur les valeurs mesur6es de G et D.
Displacements of bridge foundations on sedimentary soft rock: A case study on small-strain stiffness
Authors: Izumi K. , Ogihara M. , Kameya H.
Published: October 2009

Full-scale behaviour of the foundations for an 800m long suspension bridge, Rainbow Bridge, constructed on sedimentary mudstone about 1·5 million years old and completed in 1991 is described. The settlement of the foundation with strain levels in the soft rock of less than 0·1% was overestimated several times by finite-element method simulations based on the stiffness from conventional oedometer tests and plate loading and pressuremeter tests. Field seismic surveys and triaxial compression tests measuring locally axial strains performed after the construction provided very similar elastic stiffness to each other. Based on the elastic modulus while taking into account the strain non-linearity obtained from the triaxial compression tests, the full-scale behaviour of the foundations could be simulated very well.

L'article décrit le comportement en vraie grandeur des fondations du Rainbow Bridge, pont suspendu de 800 m, construit sur de l'argilite sédimentaire tendre vieille de 2 millions d'années, et terminé en 1991. Le tassement des fondations, avec de niveaux de contrainte dans la roche tendre de moins de 0,1 p. 100 environ, a été largement surestimé dans les modélisations par éléments finis basées sur les valeurs de rigidité fournies par des essais oedo&acte;triques classiques, des essais à la table et des essais pressiométriques. Les relevés sismiques et les essais de compression triaxiale réalisés après la construction pour mesurer les contraintes axiales locales ont donné des valeurs de rigidité très semblables. A partir du module d'élasticité, on a pu simuler de très près le comportement en vraie grandeur des fondations, en tenant compte de la non-inéarité des contraintes indiquée dans les essais triaxiaux.
Modelling pre-failure deformation behaviour of reinforced soil walls
Authors: Springman S. M. , Balachandran S. , Jommi C.
Published: October 2009

The dominant form of failure in a wall reinforced by extensible geotextiles is the deformation mode, since it is unlikely that ultimate failure will be critical. A reliable method for displacement prediction is thus the key factor in the analysis and design of reinforced soil structures. Centrifuge modelling was conducted on a series of small-scale, multi-layered reinforced walls, of prototype height 6—15 m, constructed in dry sand and subjected to a vertical surcharge load. Vertical and horizontal displacements of the wall were measured by transducers. Photographic records of markers placed within the fill allowed determination of deformation mechanisms. Two different model reinforcements were used in each of two walls, and all of these were instrumented to measure tension. Numerical back-analyses of these walls provided insight into reinforced wall behaviour, and validated the centrifuge model test data. Significant physical and numerical data are compared and discussed.

La forme prédominante de rupture dans un mur renforcé de géomatériaux extensibles est le mode de déformation, vu qu'il est pen probable que la ruine suit critique. Il est donc capital d'avoir une méthode fiable de prévision des déplacements pour Panalyse et le dimensionnement des structures en sol renforcé. La modélisation en centrifugeuse a porté sur une série de murs à échelle réduite (correspondant à une hauteur de prototype de 6 a 15 m), renforc6s en plusieurs couches, construits sur du sable sec et soumis à une surcharge verticale. Le déplacement vertical et horizontal des murs a été mesuré par des capteurs. Des marqueurs ont été placés dans le remblai pour permettre de photographier une section du modèle afin d'observer les mécanismes de d6formation. Deux différents types de renforeements ont été ut lisés dans chacun des deux murs. Tons les géomatériaux ont été instrumentés pour la mesure des tensions. Une analyse numérique des murs a permis de mieux comprendre le comportement des murs en sol renforcé et de valider les résultats des essais en centrifuge. Les auteurs comparent et discutent les résultats significatifs des mesures et les données numériques.
Specific length and some constitutive models
Authors: Dean E. T. R.
Published: October 2009

This paper proposes that, for axial deformation processes such as those that occur in isotropic and one-dimensional consolidation and in triaxial and true triaxial devices, the familiar isotropic measure of specific volume can be further developed into three new descriptions of state, here called 'specific lengths'. A potential procedure for the measurement of the specific lengths of artificial and field soils is described. It is shown that the concept of specific lengths as descriptions of state, not strains, is consistent with data in the literature, although further experiments would be needed to achieve clearer confirmation. It is shown that specific lengths do not necessarily conflict with the concept of a relation between critical state strength and specific volume. A method of constructing constitutive models using specific lengths is described. Three simple models are presented. These demonstrate that specific lengths do not conflict with, and may help in developing understanding of, behaviours including yield loci at low stress ratio, failure loci at high stress ratio, sub-yield plasticity including hysteresis, plasticity in unloading as well as loading, induced anisotropy, and hardening.

Dans les processus de déformation axiale tels qu'ils se produisent dans la consolidation isotrope et unidimensionnelle, ainsi que dans les appareils triaxiaux et les appareils triaxiaux vrais, I'auteur avance qu'il est possible de perfectionner la mesure isotrope traditionnelle du volume spécifique en utilisant trois nouvelles descriptions d'état, appelées ici Iongueurs spé cifiques». L'exposé décrit un moyen possible de mesurer les longueurs spécifiques de sols artificiels et naturels. L'auteur montre que I'emploi des longueurs spécifiques pour décrire des états et non des contraintes est compatible avec les données fournies dans la documentation, bien qu'une confirmation plus nette exige des essais plus poussés. Il montre également que les longueurs spécifiques n'entrent pas nécessairement en confiit avec le concept des rapports entre la résistance et le volume spécifique de I'état critique. L'exposé décrit comment construire des modéles constitutifs avec des longueurs spécifiques. Trois modéles simples sont présentés. Ils démontrent que les longueurs spécifiques, loin d'entrer en confiit avec notre compréhension des comportements, peuvent nous alder à comprendre ces derniers, y compris les points de rupture à faible rapport de tension, les points de rupture à rapport de tension élev´, la plasticité infraélastique, y compris I'hystérésis, la plasticité au déchargement ainsi qu'au chargement, I'anisotropie induite et le durcissement.
Laboratory and field studies of response of structures to heave of expansive clay
Authors: Abduljauwad S. N. , Al-Sulaimani G. J. , Basunbul I. A. , Al-Buraim I.
Published: October 2009

Laboratory and field studies are presented concerning the interaction that takes place between expansive soils and structures. A model floating slab and fixed slab were constructed on a highly expansive soil contained in a stainless steel box, which was also used to obtain large, undisturbed soil samples and used as a part of the laboratory experiment. A controlled heave test was conducted to investigate the effect of heave rate on swelling pressure. In the field, an instrumented, reinforced concrete structure and an in situ test were carried out to investigate heave movement, structure—expansive soil interaction and structural damage, while the ground was artificially wetted through vertical sand drains. The field and laboratory tests were compared with the results of the conventional oedometer test. The swelling pressure obtained from the constant volume test, in which the volume of the specimen was kept constant throughout the test, almost coincides with the average pressure predicted from the braced fixed slab test. A major reduction in swelling pressure takes place if the expansion is not completely restrained, as revealed from both the unbraced fixed slab and the instrumented field tests. The presence of non-uniform fissures in clay could lead to a differential heave and a reduction in swelling pressures.

Les auteurs présentent des études de laboratoire et sur le terrain portant sur ľinteraction entre les sole expansifs et les ouvrages. Its ont construct un modèle de dalle flottante et de dalle fixe dans un sol très expansif contenu dans une caisse en acier inoxydable, qˇils ont également utilisée pour obtenir de grands échantilIons de sol intact et pour les expériences en laboratoire. Ils ont effectué un essai contrô1é de soulèvement pour examiner ľeffet du taux de soulèvement sur la pression de gonflement. Sur le terrain, un ouvrage instrumenté en béton armé a servi à étudler les mouvements de soulèvement, ľinteraction entre ľouvrage et le sol expansif et les dégâts subis par ľouvrage après ľhumidification artificielle du sol à ľaide de pieux drainants. Les résultats des essais sur le terrain et en laboratoire ont été comparés à ceux ďun essai oedométrique classique. La pression de gonflement donnée par ľessai à volume constant, où le volume du spécimen reste constant pendant tout ľessai, coincide presque exactement avec la pression moyenne prédite par ľessai de la dalle fixe renforcée. Une forte réduction de la pression de gonflement se product si ľexpansion ňest pas entièrement refrénée, comme ľont montré les essais avec la dalle fixe non renforcée et les essais instrumentés sur le terrain. La présence de fissures non uniformes dans ľargile pourrait expliquer la variation du soulèvement et la réduction des pressions de gonflement.
Approximate non-linear dynamic axial response of piles
Authors: Michaelides O. , Gazetas G. , Bouckovalas G. , Chrysikou E.
Published: October 2009

The axial dynamic response of a single pile in clay is examined within the framework of a Winkler—type approach. Experimental data for the variation of soil shear modulus and hysteretic damping with the amplitude of shear strain and the soil 'plasticity' index are curve—fitted and utilized in simulating in a realistic way the non—linearity of the surrounding soil arising from the stresses induced by the pile. An equivalent radially—inhomogeneous but linearly—hysteretic continuum is established, and the 'springs' and 'dashpots' of the dynamic Winkler model are obtained at each depth by solving analytically the pertinent plane—strain (in z) and axisymmetric (in r) elastodynamic problem. Slippage at the pile–soil interface is also taken into consideration in a simple approximate way. Analytical results are presented to demonstrate the practical significance of soil non—linearity, soil 'plasticity' index and interface slippage in the dynamic stiffness and damping of the pile.

Les auteurs examinent la réaction dynamique axiale d'un pieu dans Pargile dans le contexte d'une approche du type Winkler. Aprés I'ajustement de courbe, les données expérimentales obtenues pour la variation du module de cisaillement et de Pamortissement hystérétique en fonction de la déformation de cisaillement et de I'indice de plasticité du sol sont utilisées pour simuler de faccedil;on réaliste la non—linéarité du sol environnant sous I'effet des tensions engendrées par le pieu. Un continuum équivalent, non homogéne radialement, mais hystérétique liné airement, est établi, et les « ressorts» et « amortisseurs» du modéle dynamique de Winkler sont obtenus à chaque profondeur par résolution analytique du problème élastodynamique de la déformation plane (en z) et axisymétrique (en r). On dent également compte, de façon approximative et simple, du glissement à I'inter—face pieu—sol. Les résultats de I'analyse sont présentés pour démontrer les effets pratiques de la nonlinéarité du sol, de I'indice de plasticité du sol et du glissement interfacial sur la rigidity dynamique et I'amortissement du pieu.
Settlement and additional internal forces of grouped piles in layered soil
Authors: Mylonakis G. , Gazetas G.
Published: October 2009

This paper recognizes that soil layering may have a profound effect on the settlement of pile groups and that pile-to-pile interaction induces not only additional settlement at the head of each pile but also additional stresses along its shaft. A general analytical formulation is developed, based on the Winkler model of soil reaction, for determining the vertical interaction factors between two piles embedded in multi-layered soil. It is shown that such interaction factors depend not only on the displacement field arising from the settlement of a loaded ('source') pile but also on the interplay between the adjacent ('receiver') pile and the soil subjected to this displacement field. Such interplay, which has not been considered (at least explicitly) in currently available simple methods, is quantified here through an analytically determined factor ζ which lies between 0 and 1. The paper also develops closed-form expressions for pile stiffness and interaction factors in a two-layer stratum, and highlights crucial aspects of the problem.

L'article reconnaît que la stratification du sol peut avoir de profonds effets sur le tassement des groupes de pieux et que l'interaction entre les pieux produit non seulement un tassement supplémentaire à la tête de chaque pieu, mais aussi des contraintes supplémentaires le long de son fût. Les auteurs ont mis au point une formule analytique générale basée sur le modèle de r´action du sol de Winkler pour déterminer les facteurs d'interaction verticale entre deux pieux enfoncés dans un sol à couches multiples. Ils montrent que ces facteurs dépendent non seulement du champ de déplacement engendré par le tassement d'un pieu chargé («source»), mais aussi de l'interaction entre le pieu adjacent («récepteur») et le sol soumis à ce champ de déplacement. Cette interaction, dont ne tiennent pas compte (du moins explicitement) les méthodes simples actuellement disponibles, est quantifiée ici &grave l'aide d'un coefficient ζ établi par analyse, qui se situe entre 0 et 1. L'article présente également des expressions de forme fermée pour la rigidité des pieux et les coefficients d'interacdon dans un sol à deux couches, et fait ressortir les principaux aspects du problème.
Bearing capacity failure of shallow foundations in earthquakes
Authors: Zeng X. , Steedma R. S.
Published: October 2009

This paper addresses the behaviour of buildings on shallow foundations in sand under earthquake loading. Centrifuge tests were used to investigate building performance on dry or saturated sand foundations as a function of aspect ratio. The tests showed good repeatability and illustrated clearly the mechanism of failure by rotation and vertical settlement. Displacement of the structures during successive earthquakes showed a gradual accumulation at a rate dependent on the stiffness of the foundation soil. Clear evidence was seen of the sudden onset of bearing capacity failure near the end of the final earthquake when the rotation of the structure was at its peak but with the ground shaking well below its maximum value. Such failures were observed in two independent tests; these data are compared with the results of pseudo-static type calculations. A new theoretical analysis which shows the degradation of bearing capacity as the result of accumulation of rotation is validated by the experimental data. The limitations of pseudo-static type methods and implications for design are discussed.

L'article examine le comportement &acron;édifices à fondation directe sur le sable soumis à des surcharges sismiques. Les auteurs ont eu recours à des essais centrifuges pour examiner le comportement ďďdifices sur des fondations de sable sec on saturé en fonction du facteur de forme. Ces essais, caractérisés par une bonne répétabilité, illustrent clairement les mécanismes de rupture par rotation et tassement vertical. Le déplacement des ouvrages au cours de séismes successifs met en évidence une accumulation graduelle, à un rythme qui vane en fonction de la rigidité du sol de fondation. Cela a éé triès évident lors de la rupture soudaine de la capacité portante vers la fin du dernier séisme, alors que la rotation de ľouvrage était maxi-male, mais que ľintensé sismique était bien inférieure à sa valeur maximale. De telles ruptures onté observées dans deux essais indépendants. Les données obtenues sont comparées aux résultats de calculs de type pseudo-statique. Les données expérimentales valident une nouvelle analyse éorique, qui montre que la dégradation de la capacité portante est le résultat de Paccumulation de la rotation. Ľarticle examine les limitations des méthodes de type pseudo-statique et cc q&caute;elles sous-entendent du point de vue de la conception.
Modelling the behaviour of unsaturated soil using an elastoplastic constitutive model
Authors: Thomas H. R. , He Y.
Published: October 2009

A numerical model of the stress–strain behaviour of unsaturated soil is presented. An extended critical state elastoplastic constitutive model based on net stress and suction is solved via the finite-element method. Numerical techniques are proposed which allow for the development of an elastoviscoplastic solution algorithm within the context of a transient finite-element analysis. The simultaneous solution of the coupled partial differential equations provides variations of net stress, suction, specific volume and degree of saturation in an unsaturated soil. Several examples are then analysed which illustrate typical features of the behaviour of unsaturated soil samples. Expected patterns of behaviour are reproduced and good correlation is obtained between numerical results and an alternative solution of the theoretical model. Comparisons of numerical predictions with results obtained from two suction-controlled experiments on compacted kaolin and sandy clay are then presented. Good correlation is again achieved, yielding confidence in the validity of the numerical algorithm. Finally, the solution of a boundary value problem is attempted, namely the prediction of seasonal ground movement. Comparison of numerical results with field observed data shows good correlation is achieved. The ability of the new approach to solve boundary problems of geotechnical significance is thus illustrated.

Nous présentons une maquette numérique du comportement contrainte–déformation d'un sol non saturé. Une maquette constitutive élastoplastique d'état critique étendue basée sur une contrainte nette et une succion est résolue par la méthode d'éléments finis. Nous proposons des techniques numériques qui tiennent compte du développement d'un algorithme de solution élastoviscoplastique dans le contexte d'une analyse d'éléments finis transitoire. La solution simultanée des équations différentielles épardelles couplées donne des variations de la contrainte nette, de la succion, du volume éspécifique et du degré de saturation dans un sol non saturé. Nous analysons alors plusieurs éééexemples qui illustrent les caractéristiques type du comportement d'échantillons de sol non saturé. Nous reproduisons les modes attendus de comportement et nous obtenons une bonne corrélation entre les résultats numériques et la solution alternative du modèle théorique. Nous comparons les prédictions numériques avec les résultats de deux expériences à succion sur le kaolin compacté et Pargile sableuse. Encore une foie, une bonne corrélation est obtenue, confirmant la validité de Palgorithme numérique. Enfin, nous essayons la solution d'un probléme à valeur limite, nommément la prédiction des mouvements saisonniers du sol. La comparaison des résultats numériques avec des données observées sur le terrain montre qu'on obtient une bonne corrélation. Nous illustrons ainsi Pefficacité de la nouvelle méthode à résoudre les problèmes limites à signification géotechnique.
Assessment of the coefficient of the earth pressure at rest from shear wave velocity measurements
Authors: Fioravante V. , Jamiolkowski M. , Presti D. C. F. Lo , Manfredini G. , Pedroni S.
Published: October 2009

The paper presents an attempt to evaluate the feasibility of predicting the value of the coefficient of the earth pressure at rest K. of natural soil deposits on the basis of the measured velocities of the seismic shear waves. The experimental data presented were obtained from seismic tests performed in a calibration chamber on laboratory prepared specimens of seven granular materials, with grades ranging from fine sand to gravelly sand. The relationship between K. and the shear wave velocity established using the calibration chamber results was used successfully to predict K. at two well-documented sites for which both cross-hole seismic and seismic piezocone penetration test results are available

Cet exposé dicrit un essai destiné à évaluer la faisabilité dune pr6vision de la valeur du coefficient de pression au sol au repos (Ko) des dépôts de sol naturels en se basant sur les vélociés mesurées des ondes sismiques transversales. Les donn6es expérimentales qui sont présentées dans cet expos&aute; viennent d'essais sismiques effectués dans une chambre de calibrage sur les spécimens préparés en laboratoire de sept matières en grains allant du sable fin au sable graveleux. La relation entre K. et la vitesse d'onde transversale établie d'après les résultats de la chambre de calibrage a 6t6 utilisée avec succés pour préd1re K. sur deux sites bien documentés oùi des essais de forage transversal sismique et de pénétration piéocone sismique sont disponibles.
On the micromechanics of crushable aggregates
Authors: McDowell G. R. , Bolton M. D.
Published: October 2009

This paper presents a study of the micromechanical behaviour of crushable soils. For a single grain loaded diametrically between flat 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 effective 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-similar configurations under increasing geotoscopic 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 geotoscopic stress, in agreement with published data.

Cet exposé présente une étude du comportement micro mécanique des sols concassables. Pour un seul grain chargé de manière diamétrale entre des platines plates, nous présentons les données de résistance à la rupture des particules de différentes dimensions et minéralogies. Nous montrons que ces données correspondent aux statistiques de Weibull sur la rupture de fragilité. Les essais triaxiaux sur divers sols de meême densité relative montrent que le composant de dilatation de ľangle interne de friction baisse de manière logarithmique en mê"me temps que la contrainte effective moyenne normalisée par la r6sistance à la rupture du grain. Nous montrons aussi que la résistance à la rupture des grains gouverne la compression normale. Pour un échantillon de grains uniformes sous compression uniaxiale, la limite 61astique est liée à la rupture moyenne des grains. Si la rupture des particules est telle que les plus petites particules sont dans des configurations à similitude géomé trique intrinsèque sous un effort geotoscopique de plus en plus grand, avec probabilité constante de rupture, une géométrie fractale apparaît avec la rupture successive des grains les plus fins, en accord avec les données disponibles. Une nouvelle équation de travail prédit que ľévolution de la géometrie fractale provoqueľPapparition ďune ligne de compression linéaire quand le taux de pores est représenté sous forme de courbe par rapport au logarithme de ľeffort geotoscopique, en accord avec les données pub-liées.